本發(fā)明涉及指紋識別技術領域，特別涉及一種指紋采集裝置及方法、終端設備及屏幕亮滅的控制方法。

背景技術：

如今，由于指紋識別技術成本低、精度高，指紋采集裝置廣泛應用于手機、平板電腦等電子設備以及門口進出入等場合，其給人們的生活帶來極大的便利以及安全系數(shù)較高的保護；然發(fā)明人在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術至少存在如下問題：

目前，電容式指紋采集裝置已經(jīng)成為智能手機的標配，但是當人們需要指紋采集時，通常需要先將手指按壓在手機中對應的指紋采集裝置上，然后指紋采集裝置才開始激活指紋傳感器，再進行指紋掃描、指紋圖像匹配等過程，從手指按壓在指紋采集裝置上開始，用戶需要等待一段時間并保持手指按壓狀態(tài)，直到指紋采集結束，顯然，指紋采集裝置的靈敏度不夠高，指紋采集需要的時間較長，用戶體驗不佳。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施方式的目的在于提供一種指紋采集裝置及方法、終端設備及屏幕亮滅的控制方法，將光學傳感器整合于指紋采集裝置，使指紋采集裝置具有根據(jù)光學信號激活指紋傳感器的功能，縮短了指紋采集的時間并提升了整機的整體集成度。

為解決上述技術問題，本發(fā)明的實施例提供了一種指紋采集裝置，包括：指紋傳感器、光學傳感器以及信號處理單元；指紋傳感器與光學傳感器分別連接于信號處理單元；其中，光學傳感器用于發(fā)射光信號，并接收光信號經(jīng)人體手指反射后的反射信號，信號處理單元用于根據(jù)反射信號激活指紋傳感器；指紋傳感器用于在激活后采集人體手指的指紋。

本發(fā)明的實施例還提供了一種終端設備，包括上述的指紋采集裝置。

本發(fā)明的實施例還提供了一種指紋采集方法，包括：指紋采集裝置以第一頻率發(fā)射光信號，并接收所述光信號經(jīng)人體手指反射后的反射信號；所述指紋采集裝置檢測所述反射信號的強度；當所述反射信號的強度大于第一預設閾值時，所述指紋采集裝置采集所述人體手指的指紋數(shù)據(jù)。

本發(fā)明的實施例還提供了一種屏幕亮滅的控制方法，其特征在于，應用于權利要求5所述的終端設備，包括：通過所述光學傳感器檢測人體與所述終端設備的當前距離；當判定所述人體與所述終端設備的當前距離小于預設的滅屏距離時，控制所述終端設備的屏幕熄滅。

本發(fā)明實施方式相對于現(xiàn)有技術而言，將電子設備中的光學傳感器整合于指紋采集裝置，使指紋采集裝置具有根據(jù)光學信號激活指紋傳感器的功能，即，指紋采集裝置在指紋采集的過程中，信號處理單元根據(jù)光信號經(jīng)人體手指反射后的反射信號判斷是否激活指紋傳感器，縮短了指紋采集的時間；提升了整機的整體集成度，實用性強且提升了用戶體驗。

另外，光學傳感器包括至少一光發(fā)射器與至少一光接收器；所述光發(fā)射器與所述光接收器分別設置于所述指紋傳感器的相對兩側。提供了光學傳感器包括的具體元器件以及具體設置位置，在預設了人體手指接近的區(qū)域為指紋傳感器的正上方的某個區(qū)域(這樣設定比較合理)時，將光發(fā)射器與光接收器分別設置于指紋傳感器的相對兩側，可以保證光發(fā)射器發(fā)射的光信號能夠到達指紋傳感器的正上方。

另外，光發(fā)射器包括紅外發(fā)光源；提供了一種類型的光發(fā)射器，紅外發(fā)光源發(fā)出的紅外信號能夠被人體較好地反射，因此可以提高檢測精確度。

另外，指紋采集裝置還包括透明蓋板；所述透明蓋板設置于所述指紋傳感器，且遮蓋所述指紋傳感器與所述光學傳感器；滿足了實際設計的需求。

另外，指紋采集方法中，在所述指紋采集裝置采集所述人體手指的指紋數(shù)據(jù)之前，還包括：根據(jù)所述反射信號判定所述人體手指正在接近所述指紋傳感裝置；減少人手手指誤接近指紋傳感器時就開始激活指紋傳感器的情況，減小誤判。

另外，指紋采集方法中，在所述指紋采集裝置采集所述人體手指的指紋數(shù)據(jù)之前，還包括：所述指紋采集裝置以第二頻率發(fā)射光信號，并接收所述光信號經(jīng)所述人體手指反射后的反射信號；所述指紋采集裝置根據(jù)所述反射信號強度的穩(wěn)定性，判定所述人體手指穩(wěn)定接觸所述指紋采集裝置；其中，所述第二頻率大于所述第一頻率。利用大于第一頻率的第二頻率完成人手手指穩(wěn)定性接觸判斷，即人手手指穩(wěn)定按壓的判斷，以在最短的時間內確認手指是否為穩(wěn)定接觸狀態(tài)，防止指紋傳感器在手指未按壓穩(wěn)定時進行指紋掃描，節(jié)省一定的時間與功耗，提升了用戶體驗。

另外，指紋采集方法中，第一頻率的取值范圍是[15,25]赫茲；所述第二頻率的取值范圍是[950,1050]赫茲；提供了第一頻率以及第二頻率的具體取值范圍，滿足實際設計的需要。

另外，指紋采集方法中，指紋采集裝置以第二頻率發(fā)射光信號，并接收所述光信號經(jīng)所述人體手指反射后的反射信號之前，還包括：判定所述反射信號的強度大于第二預設閾值；其中，所述第二預設閾值大于所述第一預設閾值。即在人手手指正在接近的階段，使得指紋采集裝置在人手手指極其接近指紋傳感器時再激活指紋識別傳感器，避免過早激活，在一定程度內盡可能減少功耗。

附圖說明

圖1是根據(jù)第一實施方式的指紋采集裝置的方框圖；

圖2是根據(jù)第一實施方式的指紋采集裝置的方框圖；

圖3是根據(jù)第一實施方式的指紋采集裝置的示意圖；

圖4是根據(jù)第三實施方式的指紋采集方法的流程圖；

圖5是根據(jù)第三實施方式的人手手指靠近指紋采集裝置的示意圖；

圖6是根據(jù)第三實施方式的光強度隨著當前距離變化的示意圖；

圖7是根據(jù)第四實施方式的指紋采集方法的流程圖；

圖8是根據(jù)第五實施方式的指紋采集方法的流程圖；

圖9是根據(jù)第六實施方式的指紋采集方法的流程圖；

圖10是根據(jù)第七實施方式的屏幕亮滅的控制方法的流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的各實施方式進行詳細的闡述。然而，本領域的普通技術人員可以理解，在本發(fā)明各實施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術細節(jié)。但是，即使沒有這些技術細節(jié)和基于以下各實施方式的種種變化和修改，也可以實現(xiàn)本申請所要求保護的技術方案。

本發(fā)明的第一實施方式涉及一種指紋采集裝置，應用于電子設備，例如手機。如圖1、2、3所示，指紋采集裝置包括：指紋傳感器1、光學傳感器2以及信號處理單元3。

本實施方式中，如圖1、2所示，指紋傳感器1與光學傳感器2分別連接于信號處理單元3。

其中，光學傳感器2用于發(fā)射光信號，并接收光信號經(jīng)人體手指反射后的反射信號，信號處理單元3用于根據(jù)反射信號激活指紋傳感器1；指紋傳感器1用于在激活后采集人體手指的指紋。

于實際上，信號處理單元3包括反射信號處理電路31與微控制器32。如圖2所示，微控制器32連接于指紋傳感器1與光發(fā)射器21，微控制器32通過反射信號處理電路31連接于光接收器22。

于實際中，指紋采集裝置還包括電路板。指紋傳感器1、光學傳感器2以及信號處理單元3分別設置于電路板。

本實施方式中，如圖3所示，光發(fā)射器21與光接收器22可以設置于指紋傳感器1的相對兩側，然本實施方式對此不作限制，發(fā)射器21與光接收器22也可設置于指紋傳感器1的相鄰兩側。

于實際中，指紋傳感器1的面積有限，當需要指紋采集時，人手手指靠近指紋傳感器1的中間區(qū)域較為方便，因此，通常將指紋傳感器的正上方的某個區(qū)域預設為人體手指接近的區(qū)域；較佳的，如圖3所示，光發(fā)射器21與光接收器22分別位于各側邊的居中位置。這樣，當需要指紋采集時，使得人體手指接近的區(qū)域為指紋傳感器的正上方的某個區(qū)域，從而保證光發(fā)射器21發(fā)射的光信號能夠到達指紋傳感器2的正上方。

較佳的，本實施方式的指紋采集裝置還包括透明蓋板4，且透明蓋板4設置于指紋傳感器1的上表面，遮蓋指紋傳感器1與光學傳感器2，以保護指紋傳感器1與光學傳感器2。其中，透明蓋板4例如為玻璃蓋板，然本實施方式對此不作任何限制。

本實施方式中，光發(fā)射器21用于發(fā)射光信號，光接收器22用于接收光信號經(jīng)人體手指反射后的反射信號；信號處理單元3用于根據(jù)反射信號判斷是否激活指紋傳感器1。

其中，光發(fā)射器21包括紅外發(fā)光源；該紅外發(fā)光源例如為發(fā)光二極管，然本實施方式對此不作任何限制。

需要說明的是，本實施方式對光發(fā)射器21以及光接收器22的數(shù)目不作任何限制，可根據(jù)實際需要具體設置。

本實施方式相對于現(xiàn)有技術而言，將電子設備中的光學傳感器2整合于指紋采集裝置，使指紋采集裝置具有根據(jù)光學信號激活指紋傳感器1的功能，即，指紋采集裝置在指紋采集的過程中，信號處理單元3根據(jù)光信號經(jīng)人體手指反射后的反射信號判斷是否激活指紋傳感器1，縮短了指紋采集的時間。

本發(fā)明第二實施方式涉及一種終端設備，包括第一實施方式中的指紋采集裝置。

本實施方式中，終端設備例如為智能手機、平板電腦等，然實際中不限于此。

本實施方式相對于現(xiàn)有技術而言，應用了本發(fā)明的指紋采集裝置，指紋采集時更快，提高了用戶體驗。

本發(fā)明第三實施方式涉及一種指紋采集方法，具體流程如圖4所示，指紋采集方法包括：

步驟401，指紋采集裝置以第一頻率發(fā)射光信號，并接收光信號經(jīng)人體手指反射后的反射信號。

本實施方式利用人體皮膚的光學特性，即，對固定波長的光有固定的透射率與反射率；當人體靠近指紋傳感器時，光學傳感器可以通過光學信號進行人體接近感知。

如圖5所示，光發(fā)射器21以第一頻率發(fā)射光信號，經(jīng)有一定距離的人體手指51反射后，光接收器22接收反射信號。優(yōu)選的，以第一頻率發(fā)射的光信號可以采用低頻光信號，例如該低頻光信號為120°發(fā)光角度、波長為850納米的紅外光；該低頻光信號的頻率例如為20赫茲，然本實施方式對此不作任何限制。需要說明的是，由于紅外光信號能夠被人體較好地反射，因此本實施方式中的光信號采用紅外光信號，可以提高檢測精確度。

步驟402，指紋采集裝置檢測反射信號的強度是否大于第一預設閾值；若是，進入步驟403，若否，返回步驟401。

本實施方式中，第一預設閾值為第一預設距離對應的反射信號的強度值。第一預設距離指預設的人體手指與指紋傳感器的距離，當人體手指與指紋傳感器的距離等于或小于該第一預設距離時，認為需要進行指紋采集，此時激活指紋采集裝置；然，本實施方式對第一預設距離的具體數(shù)值不作任何限制，可以由用戶自己設定或者根據(jù)經(jīng)驗值出廠設定。

具體而言，如圖6所示為反射信號的強度隨著當前距離變化的示意圖，X軸表示光強度，Y軸表示當前距離，且y3>y2>y1，x4>x3>x2>x1。AB表示人體手指距離指紋傳感器較遠的階段，BC表示人體手指逐漸靠近指紋傳感器的階段，CD表示人體手指接觸指紋傳感器的階段。例如，第一預設距離y2對應的第一預設閾值為x2。由圖可知，反射信號的強度與當前距離基本呈線性關系，隨著反射信號的強度的增大，當前距離越來越小。即，人體手指越來越靠近指紋傳感器。

若當前距離小于第一預設距離y2，就可以判斷為反射信號的強度大于第一預設閾值x2；若當前距離大于或等于第一預設距離y2，就可以判斷為反射信號的強度小于或等于第一預設閾值x2。然，本實施方式對判斷反射信號的強度是否大于第一預設閾值x2的判斷方式不作任何限制。

步驟403，指紋傳感器采集人體手指的指紋數(shù)據(jù)。

于實際上，當指紋采集裝置檢測反射信號的強度大于第一預設閾值時，表示人體手指已經(jīng)很靠近指紋傳感器，此時，產(chǎn)生自動激活信號，指紋采集裝置激活處于休眠狀態(tài)的指紋傳感器，使得人體手指接觸指紋傳感器之前，指紋傳感器已被激活；此時，指紋傳感器可以進行人體手指指紋掃描，從而實現(xiàn)指紋數(shù)據(jù)的采集。

本實施方式相對于現(xiàn)有技術而言，將人體接近檢測功能應用于指紋采集中，通過光學信號感知人手手指靠近，即，根據(jù)反射信號的強度，在人手手指接觸指紋傳感器之前，觸發(fā)信號處理單元激活指紋傳感器，而無需等待才實現(xiàn)指紋數(shù)據(jù)的采集。并且采用較低頻率的第一頻率進行人手手指靠近檢測，消耗系統(tǒng)功耗較少，且不影響指紋傳感器響應指紋采集的時間。

上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實現(xiàn)時可以合并為一個步驟或者對某些步驟進行拆分，分解為多個步驟，只要包括相同的邏輯關系，都在本專利的保護范圍內；對算法中或者流程中添加無關緊要的修改或者引入無關緊要的設計，但不改變其算法和流程的核心設計都在該專利的保護范圍內。

本發(fā)明第四實施方式涉及一種指紋采集方法。第四實施方式在第三實施方式的基礎上作出改進，主要改進之處在于：在本發(fā)明第四實施方式中，增加了人體手指正在接近指紋傳感裝置的判斷。

本實施方式的指紋采集方法的具體流程如圖7所示，其中，步驟701至步驟702、步驟704與第三實施方式的步驟401至402、步驟403對應相同，在此不在贅述，本實施方式新增了步驟703，具體說明如下：

步驟703，根據(jù)反射信號判斷人體手指是否正在接近指紋傳感裝置；若人體手指正在接近指紋傳感器，則進入步驟704，若否，則返回步驟701。

本實施方式中，當反射信號的強度大于第一預設閾值時，繼續(xù)判斷人體手指是否正在接近指紋傳感裝置，即，光學傳感器以第一頻率連續(xù)發(fā)射至少兩次光信號，然后指紋傳感裝置根據(jù)經(jīng)人體手指反射后反射信號判斷人體手指是否正在接近指紋傳感裝置。請參照第三實施方式步驟402以及圖6，若判斷出人手手指與指紋傳感器的當前距離在第一預設距離的基礎上持續(xù)減小，則表示反射信號的強度在第一預設閾值的基礎上勢持續(xù)增大，進而可以判斷出人體手指正在接近指紋傳感裝置。

本實施方式相對于第三實施方式而言，在判斷出反射信號的強度大于第一預設閾值時，繼續(xù)判斷人體手指是否正在接近指紋傳感器，從而減少人手手指誤接近指紋傳感器時就開始激活指紋傳感器的情況，減小誤判。

本發(fā)明第五實施方式涉及一種指紋采集方法。第五實施方式在第四實施方式的基礎上作出改進，主要改進之處在于：在本發(fā)明第五實施方式中，指紋采集裝置以第二頻率發(fā)射光信號以激活指紋傳感器。

本實施方式的指紋采集方法的具體流程如圖8所示，其中，步驟801至步驟803、步驟806與第四實施方式的步驟701至703、步驟704對應相同，在此不在贅述，本實施方式新增了步驟804及805，具體說明如下：

步驟804，指紋采集裝置以第二頻率發(fā)射光信號，并接收光信號經(jīng)所述人體手指反射后的反射信號。

本實施方式中，第二頻率高于第一頻率。第一頻率的取值范圍是[15，25]赫茲；第二頻率的取值范圍是[950，1050]赫茲；較佳的，第一頻率為20赫茲，第二頻率為100赫茲，然本實施方式對，第一頻率以及第二頻率的具體取值不作任何限制。

本實施方式中，步驟801至步驟803以較低的第一頻率進行人手手指接近檢測，當指紋采集裝置判斷出人體手指正在接近指紋傳感器后，指紋采集裝置切換至第二頻率發(fā)射模式，以較高的第二頻率的反射信號進行人手手指接觸性檢測。

步驟805，指紋采集裝置根據(jù)反射信號強度的穩(wěn)定性，判斷人體手指是否穩(wěn)定接觸指紋采集裝置；若是，進入步驟806，否則返回至步驟801

本實施方式中，反射信號的強度隨著當前距離變化的示意圖請參照圖6，此時，人手手指與指紋傳感器的距離小于第一預設距離y2，強度值大于第一預設強度閾值x2。當檢測到人手手指與指紋傳感器的當前距離保持不變時，則表示采集到反射信號的強度值保持穩(wěn)定，即，反射信號的強度基本保持不變，基于此，可判斷出人體手指穩(wěn)定接觸指紋傳感裝置。

實際上，本實施方式也可以為基于第三實施方式的基礎上作出的改進的方案。

本實施方式相對于第三或第四實施方式而言，在人體手指靠近指紋傳感器的檢測階段之后，指紋采集裝置以第一頻率發(fā)射的光信號切換至以第二頻率發(fā)射的光信號；即，以低頻率切換至高頻率發(fā)射光信號，以在最短的時間內完成人手手指接觸穩(wěn)定性判斷，從而確認手指為按壓狀態(tài)，防止指紋傳感器在手指未穩(wěn)定時進行指紋掃描，節(jié)省一定的時間與功耗。提升了用戶體驗。

本發(fā)明的第六實施方式涉及一種指紋采集方法。第六實施方式在第五實施方式的基礎上作出改進，主要改進之處在于：在本發(fā)明第六實施方式中，在以第二頻率發(fā)射光信號之前，增加反射信號的強度與第二預設閾值的判斷。

本實施方式的指紋采集方法的具體流程如圖9所示，其中，步驟901至步驟903、步驟905至步驟907與第四實施方式的步驟801至803、步驟804至806對應相同，在此不在贅述，本實施方式新增了步驟904，具體說明如下：

步驟904，判斷反射信號的強度是否大于第二預設閾值；若大于第二預設閾值，進入步驟905，否則，返回至901。

其中，第二預設閾值大于第一預設閾值。

具體的，可以采用第三實施方式中步驟402的判斷方法，請參照圖6，設置第二預設距離y1對應的第二預設閾值x3，且第二預設閾值x3大于第一預設閾值x2。當檢測到當前距離小于第二預設距離y1時，就可以判斷為反射信號的強度大于第二預設閾值x3。然本實施方式對反射信號的強度是否大于第二預設閾值x3的判斷方式不做任何限制。

本實施方式相對于第五實施方式而言，在指紋采集裝置以第二頻率發(fā)射光信號之前，增加反射信號的強度與第二預設閾值的判斷，即在人手手指正在接近的階段，使得指紋采集裝置在人手手指極其接近指紋傳感器時再激活指紋識別傳感器，避免過早激活，在一定程度內盡可能減少功耗。

本發(fā)明第七實施方式涉及一種屏幕亮滅的控制方法，應用于第二實施方式中的終端設備，如圖10所示，屏幕亮滅的控制方法包括：

步驟111，通過光學傳感器檢測人體與終端設備的當前距離。

本實施方式中，終端設備中的光學傳感器發(fā)射光信號，并接收經(jīng)人體反射后的反射信號；光學傳感器根據(jù)反射信號的強度大小，檢測人體與終端設備的當前距離；反射信號的強度越大，人體與終端設備的當前距離越小。

步驟112，判斷人體與終端設備的當前距離是否小于預設的滅屏距離；若是，進入步驟113，否則返回步驟111。

本實施方式中，可以預設第三預設閾值，第三預設閾值為預設的滅屏距離對應的反射信號的強度。本實施方式對預設滅屏距離的具體數(shù)值不作任何限制，可以由用戶自己設定或者經(jīng)驗值出廠設定。

本實施方式中，通過對比反射信號的強度與第三預設閾值大小來判斷人體與終端設備的當前距離是否小于預設的滅屏距離。當判斷出反射信號的強度大于第三預設閾值時，則可判斷出人體與終端設備的當前距離小于預設的滅屏距離。當指紋采集裝置應用于手機時，若通過光學傳感器檢測到人體與智能手機的距離小于預設滅屏距離時，則默認為用戶正在通話。

步驟113，控制終端設備的屏幕熄滅。

當人體與終端設備的當前距離小于預設的滅屏距離時，即用戶正在通話時，控制智能手機的顯示屏熄滅，以防止通話過程中的誤操作。

本實施方式相對于現(xiàn)有技術而言，指紋采集裝置應用于手機時，手機可以省去原本的接近傳感器(現(xiàn)有技術中，接近傳感器一般安裝在攝像頭附近且用于實現(xiàn)人體接近檢測滅屏功能)，從而在不影響原有功能的基礎上，簡化智能手機的硬件結構，升了整機的整體集成度，實用性強且提升了用戶體驗。

本領域技術人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關的硬件來完成，該程序存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一個設備(可以是單片機，芯片等)或處理器(processor)執(zhí)行本申請各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

本領域的普通技術人員可以理解，上述各實施方式是實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施例，而在實際應用中，可以在形式上和細節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。