[發(fā)明專(zhuān)利]像素電路、像素陣列、光學(xué)指紋傳感器及指紋采集方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911147090.6
• 申請(qǐng)日: 2019-11-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110781868A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 錢(qián)杰;楊軍;張興根;呂鳳銘
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海思立微電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/00
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/00;G09G3/3208
• 代理公司: 11127 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 陳燁;張印鐸

1.一種像素電路，其特征在于，包括：光感測(cè)器件、傳送開(kāi)關(guān)、重置開(kāi)關(guān)、源跟隨級(jí)、選擇開(kāi)關(guān)以及轉(zhuǎn)換增益調(diào)節(jié)模塊，所述轉(zhuǎn)換增益調(diào)節(jié)模塊包括：第一開(kāi)關(guān)、第二開(kāi)關(guān)、轉(zhuǎn)換電容以及調(diào)節(jié)電容，

當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所述第二開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，此時(shí)的總轉(zhuǎn)換電容等于所述轉(zhuǎn)換電容的電容，當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，所述第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)的總轉(zhuǎn)換電容等于所述轉(zhuǎn)換電容和所述調(diào)節(jié)電容的電容之和。

2.如權(quán)利要求1所述像素電路，其特征在于，

所述傳送開(kāi)關(guān)串接于所述光感測(cè)器件和所述重置開(kāi)關(guān)之間，連接位置形成轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，所述傳送開(kāi)關(guān)柵端接傳送信號(hào)；

所述重置開(kāi)關(guān)的漏端接像素電壓，柵端接重置信號(hào)；

所述源跟隨級(jí)的柵端接所述轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，漏端接參考電壓，源端接選擇開(kāi)關(guān)的漏端；

所述選擇開(kāi)關(guān)的柵端接選擇信號(hào)，源端輸出光感測(cè)信號(hào)；

所述第一開(kāi)關(guān)的漏端接所述轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，源端接所述第二開(kāi)關(guān)的漏端，柵端接所述第一開(kāi)關(guān)信號(hào)；

所述第二開(kāi)關(guān)的源端接地，柵端接所述第二開(kāi)關(guān)信號(hào)；

所述轉(zhuǎn)換電容一端接所述轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，另一端接地；

所述調(diào)節(jié)電容一端接所述第一開(kāi)關(guān)和所述第二開(kāi)關(guān)的連接點(diǎn)，另一端接地。

3.如權(quán)利要求2所述像素電路，其特征在于，

當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所述第二開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，此時(shí)的總轉(zhuǎn)換電容等于所述轉(zhuǎn)換電容的電容Cfd0，轉(zhuǎn)換增益為AP＝q/Cfd0；其中，q為電子電荷；

當(dāng)所述第一開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，所述第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)的總轉(zhuǎn)換電容等于所述轉(zhuǎn)換電容和所述調(diào)節(jié)電容的電容之和Cfd0+Cfd1，轉(zhuǎn)換增益為AP＝q/(Cfd0+Cfd1)，其中，q為電子電荷。

4.如權(quán)利要求2所述像素電路，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換電容的電容包括所述轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)處的所有寄生電容；所述調(diào)節(jié)電容的形式包括下述中的任意一種：MIM電容、MOS電容或MOM電容；所述傳送開(kāi)關(guān)、重置開(kāi)關(guān)、源跟隨級(jí)、選擇開(kāi)關(guān)、第一開(kāi)關(guān)和第二開(kāi)關(guān)都是NMOS。

5.一種光學(xué)指紋傳感器，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至4任一所述的像素電路，所述光學(xué)指紋傳感器包括第一模式和第二模式，

當(dāng)所述光學(xué)指紋傳感器處于所述第一模式下時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所述第二開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，此時(shí)的總轉(zhuǎn)換電容等于所述轉(zhuǎn)換電容的電容Cfd0，轉(zhuǎn)換增益為AP＝q/Cfd0；其中，q為電子電荷；

當(dāng)所述光學(xué)指紋傳感器處于所述第二模式下時(shí)，所述第一開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，所述第二開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)的總轉(zhuǎn)換電容等于所述轉(zhuǎn)換電容和所述調(diào)節(jié)電容的電容之和Cfd0+Cfd1，轉(zhuǎn)換增益為AP＝q/(Cfd0+Cfd1)，其中，q為電子電荷。

6.一種基于權(quán)利要求5所述的光學(xué)指紋傳感器的指紋采集方法，其特征在于，包括：

對(duì)指紋進(jìn)行一次采集，并將一次采集到的指紋生成對(duì)應(yīng)的一次指紋灰度圖像；

判斷相鄰指紋谷和指紋脊的灰度差是否大于設(shè)定值；

當(dāng)判斷出相鄰指紋谷和指紋脊的灰度差小于或等于設(shè)定值時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述光學(xué)指紋傳感器的模式降低轉(zhuǎn)換增益，延長(zhǎng)曝光時(shí)間；

對(duì)指紋進(jìn)行二次采集，將二次采集到指紋生成對(duì)應(yīng)的二次指紋灰度圖像；

提取所述二次指紋灰度圖像中的指紋圖形特征點(diǎn)，以進(jìn)行指紋匹配。

7.如權(quán)利要求6所述的指紋采集方法，其特征在于，還包括：

當(dāng)判斷出相鄰指紋谷和指紋脊的灰度差大于設(shè)定值時(shí)，直接提取所述一次指紋灰度圖像中的指紋圖形特征點(diǎn)，以進(jìn)行指紋匹配。

8.一種像素陣列，其特征在于，包括：所述像素陣列從中心到四周依次劃分為N個(gè)區(qū)域，N為大于2的正整數(shù)，

每個(gè)區(qū)域設(shè)置包括若干個(gè)像素電路，且自中心到四周對(duì)應(yīng)區(qū)域的轉(zhuǎn)換增益逐漸增大；

所述像素電路包括：光感測(cè)器件、傳送開(kāi)關(guān)、重置開(kāi)關(guān)、源跟隨級(jí)、選擇開(kāi)關(guān)以及轉(zhuǎn)換電容；所述傳送開(kāi)關(guān)與所述重置開(kāi)關(guān)以及所述源跟隨級(jí)之間形成有轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，所述轉(zhuǎn)換電容一端與所述轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)相連接，另一端接地，所述區(qū)域中對(duì)應(yīng)像素電路的轉(zhuǎn)換電容自中心到四周逐漸減小。