(57)【要約】  光検出回路、電子機器、駆動方法、光学的識別方法および装置を開示し、電子機器技術の分野に属する。当該光検出回路は、電荷蓄積サブ回路と、光電変換サブ回路と、信号収集サブ回路と、電位プルアップサブ回路とを含み、読み取りノードの電位低下の程度がプリセット値に達した場合、電位プルアップサブ回路は読み取りノードの電位を初期電位に変化させる。フォトダイオードは、光照射の作用下で光電流を継続的に形成することができ、読み取りノードの電位が再び低下する。環境光の強度が大きい場合であっても、光学式タッチ識別回路ではタッチされたか否かを正確に識別し、光学式指紋識別回路では隆線と谷紋を正確に識別することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み取りノード（Ａ）と第１電源端子（Ｖ１）との間に接続された電荷蓄積サブ回路（１０）と、
一端が前記読み取りノード（Ａ）に接続され、他端が前記第１電源端子（Ｖ１）に接続された光電変換サブ回路（３０）と、
走査信号入力端子（Ｖｇ）と前記読み取りノード（Ａ）にそれぞれ接続され、前記走査信号入力端子（Ｖｇ）で受信された走査信号の制御の下で、前記読み取りノード（Ａ）の電気信号を収集して出力するように構成された信号収集サブ回路（４０）と、
前記読み取りノード（Ａ）と第２電源端子（Ｖ２）にそれぞれ接続され、前記読み取りノード（Ａ）の電位がプリセット値を下げると、前記電荷蓄積サブ回路（１０）を前記第２電源端子（Ｖ２）に接続することにより、前記読み取りノード（Ａ）の電位を初期電位に引き上げるように構成された電位プルアップサブ回路（５０）と、
を含む、
光検出回路。
【請求項２】
前記電位プルアップサブ回路（５０）は、ダイオード（５０１）を含み、前記ダイオード（５０１）の第１極が前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記ダイオード（５０１）の第２極が前記第２電源端子（Ｖ２）に接続されている、
請求項１に記載の光検出回路。
【請求項３】
前記第１電源端子（Ｖ１）は、第１電源信号を供給するように構成され、前記第２電源端子（Ｖ２）は、第２電源信号を供給するように構成され、前記第１電源信号の電位は、前記第２電源信号の電位より低く、
前記ダイオード（５０１）の第１極はカソードであり、前記ダイオード（５０２）の第２極はアノードである、
請求項２に記載の光検出回路。
【請求項４】
前記信号収集サブ回路（４０）は、第１薄膜トランジスタ（４２１）を含み、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の第１極は、前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の制御極は、前記走査信号受信端子（Ｖｇ）に接続されている、
請求項１〜３の何れか１項に記載の光検出回路。
【請求項５】
前記信号収集サブ回路（４０）は、増幅サブ回路（４１）と信号出力サブ回路（４２）を含み、
前記増幅サブ回路（４１）は、前記読み取りノード（Ａ）と前記第２電源端子に接続され、前記増幅サブ回路（４１）は、前記読み取りノードの電気信号を増幅し、増幅された電気信号を前記信号出力サブ回路に出力するように構成され、
前記信号出力サブ回路（４２）は、前記増幅サブ回路（４１）と前記走査信号入力端子（Ｖｇ）にそれぞれ接続され、前記走査信号入力端子（Ｖｇ）で受信された走査信号の制御の下で、受信された前記電気信号を出力するように構成されている、
請求項１〜３の何れか１項に記載の光検出回路。
【請求項６】
前記増幅サブ回路（４１）は、電圧フォロア（４１ａ）を含み、前記電圧フォロア（４１ａ）の電源端子は、前記第２電源端子（Ｖ２）に接続され、前記電圧フォロア（４１ａ）の入力端子は、前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記電圧フォロア（４１ａ）の出力端子は、前記信号出力サブ回路（４２）の入力端子に接続されている、
請求項５に記載の光検出回路。
【請求項７】
前記電圧フォロア（４１ａ）は、第２薄膜トランジスタ（４３１）を含み、前記第２薄膜トランジスタ（４３１）の第１極は、前記第２電源端子（Ｖ２）に接続され、前記第２薄膜トランジスタ（４３１）の制御極は、前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記第２薄膜トランジスタ（４３１）の第２極は、前記信号出力サブ回路（４２）の入力端子に接続され、前記増幅サブ回路（４１）は、バイアス定電流源（４３２）をさらに含み、前記バイアス定電流源（４３２）は、前記信号出力サブ回路（４２）の出力端子と前記第１電源端子（Ｖ１）との間に接続されている、
請求項６に記載の光検出回路。
【請求項８】
前記信号出力サブ回路（４２）は、第１薄膜トランジスタ（４２１）を含み、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の第１極は、前記第２薄膜トランジスタ（４３１）の第２極に接続され、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の制御極は、前記走査信号受信端子（Ｖｇ）に接続され、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の第２極と前記第１電源端子（Ｖ１）との間に前記バイアス定電流源（４３２）が接続されている、
請求項７に記載の光検出回路。
【請求項９】
前記増幅サブ回路（４１）は、電圧制御電流源（４１ｂ）を含み、前記電圧制御電流源（４１ｂ）の電源端子は、前記第２電源端子（Ｖ２）に接続され、前記電圧制御電流源（４１ｂ）の制御端子は、前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記電圧制御電流源（４１ｂ）の出力端子は、前記信号出力サブ回路（４２）の入力端子に接続されている、
請求項５に記載の光検出回路。
【請求項１０】
前記電圧制御電流源（４１ｂ）は、第３薄膜トランジスタ（４４１）を含み、前記第３薄膜トランジスタ（４４１）の第１極は、前記第２電源端子（Ｖ２）に接続され、前記第３薄膜トランジスタ（４４１）の制御極は、前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記第３薄膜トランジスタ（４４１）の第２極は、前記信号出力サブ回路（４２）の入力端子に接続されている、
請求項９に記載の光検出回路。
【請求項１１】
前記信号出力サブ回路（４２）は、第１薄膜トランジスタ（４２１）を含み、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の第１極は、前記第３薄膜トランジスタ（４４１）の第２極に接続され、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の制御極は、前記走査信号受信端子（Ｖｇ）に接続されている、
請求項１０に記載の光検出回路。
【請求項１２】
前記光電変換サブ回路（３０）は、フォトダイオード（３０１）を含み、前記フォトダイオード（３０１）の第１極は、前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記フォトダイオード（３０１）の第２極は、前記第１電源端子（Ｖ１）に接続されている、
請求項１〜１１の何れか１項に記載の光検出回路。
【請求項１３】
前記電荷蓄積サブ回路（１０）は、コンデンサ（１０１）を含み、前記コンデンサ（１０１）の２つの極板は、前記読み取りノード（Ａ）と前記第１電源端子（Ｖ１）にそれぞれ接続されている、
請求項１〜１２の何れか１項に記載の光検出回路。
【請求項１４】
リセット信号入力端子、前記読み取りノード（Ａ）、および前記第２電源端子（Ｖ２）にそれぞれ接続され、前記リセット信号入力端子で受信されたリセット信号（Ｒｓｔ）の制御の下で、前記読み取りノード（Ａ）の電位を前記初期電位にリセットするように構成されたリセットサブ回路（２０）をさらに含む、
請求項１〜１３の何れか１項に記載の光検出回路。
【請求項１５】
前記リセットサブ回路（２０）は、第４薄膜トランジスタ（２０１）を含み、前記第４薄膜トランジスタ（２０１）の第１極は、前記第２電源端子（Ｖ２）に接続され、前記第４薄膜トランジスタ（２０１）の制御極は、前記リセット信号入力端子（Ｒｓｔ）に接続され、前記第４薄膜トランジスタ（２０１）の第２極は、前記読み取りノード（Ａ）に接続されている、
請求項１４に記載の光検出回路。
【請求項１６】
リセットサブ回路（２０）をさらに含み、
前記電荷蓄積サブ回路（１０）は、コンデンサ（１０１）を含み、前記光電変換サブ回路（３０）は、フォトダイオード（３０１）を含み、前記リセットサブ回路（２０）は、第４薄膜トランジスタ（２０１）を含み、前記信号収集サブ回路（４０）は、第１薄膜トランジスタ（４２１）、第２薄膜トランジスタ（４３１）、及びバイアス定電流源（４３２）を含み、前記電位プルアップサブ回路（５０）は、ダイオード（５０１）を含み、
前記コンデンサ（１０１）の２つの極板は、前記読み取りノード（Ａ）と前記第１電源端子（Ｖ１）にそれぞれ接続され、
前記ダイオード（５０１）の第１極が前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記ダイオード（５０１）の第２極が前記第２電源端子（Ｖ２）に接続され、
前記第４薄膜トランジスタ（２０１）の第１極は、前記第２電源端子（Ｖ２）に接続され、前記第４薄膜トランジスタ（２０１）の第２極は、前記読み取りノード（Ａ）に接続され、
前記フォトダイオード（３０１）の第１極は、前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記フォトダイオード（３０１）の第２極は、前記第１電源端子（Ｖ１）に接続され、
前記第２薄膜トランジスタ（４３１）の第１極は、前記第２電源端子（Ｖ２）に接続され、前記第２薄膜トランジスタ（４３１）の制御極は、前記読み取りノード（Ａ）に接続され、前記第２薄膜トランジスタ（４３１）の第２極は、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の第１極に接続され、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の制御極は、走査信号受信端子（Ｖｇ）に接続され、前記バイアス定電流源（４３２）は、前記第１薄膜トランジスタ（４２１）の第２極と前記第１電源端子（Ｖ１）との間に接続されている、
請求項１〜３の何れか１項に記載の光検出回路。
【請求項１７】
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光検出回路を含む電子機器。
【請求項１８】
基板（６００）と、前記基板（６００）上にマトリクス状に分布する複数の前記光検出回路（６０１）とを含み、前記基板（６００）には、複数の走査線（６３）と複数の読取線（６２）を有し、前記複数の走査線（６３）は、第１方向（Ｙ）に沿って間隔を空けて平行に配列され、各前記走査線（６３）は、第２方向（Ｘ）に沿って配列された複数の前記光検出回路（６０１）の走査信号入力端子に接続され、前記複数の読取線（６２）は、前記第２方向（Ｘ）に沿って間隔を空けて平行に配列され、各前記読取線（６２）は、前記第１方向（Ｙ）に沿って配列された複数の前記光検出回路（６０１）の信号収集サブ回路の出力端子に接続されている、
請求項１７に記載の電子機器。
【請求項１９】
処理回路（６６）をさらに含み、前記処理回路（６６）は、前記読取線（６２）に接続され、前記読取線（６２）上に出力された各前記光検出回路（６０１）の読み取りノード（Ａ）の電気信号に基づいて、検出周期内に前記光検出回路（６０１）における電荷蓄積サブ回路（１０）から放出された電荷量を取得するように構成されている、
請求項１８に記載の電子機器。
【請求項２０】
前記処理回路（６６）は、さらに、前記電荷量と参照電荷量との差分に基づいて、指紋の隆線と谷紋を区分し、又は、タッチ領域と非タッチ領域を区分するように構成されている、
請求項１９に記載の電子機器。
【請求項２１】
前記参照電荷量は、各前記光検出回路（６０１）における電荷蓄積サブ回路（１０）から放出された電荷量のうちの最小値であり、又は、前記参照電荷量は、環境光検出回路によって検出された出力信号に基づいて確定された環境光に対応する電荷量であり、前記環境光検出回路の構成は、前記光検出回路（６０１）の構成と同じである、
請求項２０に記載の電子機器。
【請求項２２】
走査信号入力端子（Ｖｇ）に走査信号を入力することにより、前記信号収集サブ回路（４０）が前記読み取りノード（Ａ）の電気信号を収集して出力し、前記信号収集サブ回路（４０）が前記読み取りノード（Ａ）の電気信号を収集する過程で、前記読み取りノード（Ａ）の電位がプリセット値を下げると、前記読み取りノード（Ａ）の電位を前記初期電位に引き上げること、
を含む、
請求項１〜１６のいずれか一項に記載の光検出回路のための駆動方法。
【請求項２３】
各光検出回路の読み取りノード（Ａ）の電気信号を取得することと、
各前記光検出回路（６０１）の読み取りノード（Ａ）の電気信号に基づいて、検出周期内に前記光検出回路（６０１）における電荷蓄積サブ回路（１０）から放出された電荷量を確定することと、
前記電荷量に基づいて、指紋の隆線と谷紋を識別し、又は、タッチ領域と非タッチ領域を区分することと、
を含む、
請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の電子機器に適用される光学的識別方法。
【請求項２４】
前記各前記光検出回路（６０１）の読み取りノード（Ａ）の電気信号に基づいて、検出周期内に前記光検出回路（６０１）における電荷蓄積サブ回路（１０）から放出された電荷量を確定することは、
前記プリセット値、前記初期電位、前記検出周期内に前記読み取りノードが最後まで下がった後の数値、および前記検出周期内に前記読み取りノードの電位が前記初期電位に回復された回数に基づいて、検出周期内に前記光検出回路（６０１）における電荷蓄積サブ回路（１０）から放出された電荷量を確定すること、
を含む、
請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
プロセッサと、プロセッサ実行可能な指令を記憶するように構成されたメモリとを含み、
前記プロセッサは、請求項２３または２４に記載の光学的識別を実行するように構成されている、
光学的識別装置。
【請求項２６】
コンピュータ読取可能な記憶媒体であって、
前記コンピュータ読取可能な記憶媒体における指令がサーバのプロセッサによって実行されるとき、請求項２３または２４に記載の光学的識別を前記サーバに実行させる、
コンピュータ読取可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、２０１８年０７月２６日に提出された出願番号２０１８１０８３８０７７.４、発明の名称「光検出回路、電子機器、および駆動方法」の中国特許出願の優先権を主張し、その全ての内容は参照により本明細書に援用する。
【０００２】
本開示は電子機器技術の分野に属し、特に光検出回路、電子機器、駆動方法、光学的識別方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
光検出回路をベースにした光学タッチ技術と光学指紋識別技術は電子製品に広く応用されている。光検出回路は、通常、検出された指を介して反射された光の強度に基づいて、タッチ領域と非タッチ領域を識別し、又は、指紋の隆線と谷紋を識別する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本開示の実施例は、光検出回路、電子機器、駆動方法、光学的識別方法および装置を提供する。
【０００５】
第１の側面において、本開示の実施例は、
読み取りノードと第１電源端子との間に接続された電荷蓄積サブ回路と、
一端が前記読み取りノードに接続され、他端が前記第１電源端子に接続された光電変換サブ回路と、
走査信号入力端子と前記読み取りノードにそれぞれ接続され、前記走査信号入力端子で受信された走査信号の制御の下で、前記読み取りノードの電気信号を収集して出力するように構成された信号収集サブ回路と、
前記読み取りノードと第２電源端子にそれぞれ接続され、前記読み取りノードの電位がプリセット値を下げると、前記電荷蓄積サブ回路を前記第２電源端子に接続することにより、前記読み取りノードの電位を初期電位に引き上げるように構成された電位プルアップサブ回路と、
を含む、
光検出回路に関する。
【０００６】
選択肢の一つとして、前記電位プルアップサブ回路は、ダイオードを含み、前記ダイオードの第１極が前記読み取りノードに接続され、前記ダイオードの第２極が前記第２電源端子に接続されている。
【０００７】
選択肢の一つとして、前記第１電源端子は、第１電源信号を供給するように構成され、前記第２電源端子は、第２電源信号を供給するように構成され、前記第１電源信号の電位は、前記第２電源信号の電位より低く、前記ダイオードの第１極はカソードであり、前記ダイオードの第２極はアノードである。
【０００８】
選択肢の一つとして、前記信号収集サブ回路は、第１薄膜トランジスタを含み、前記第１薄膜トランジスタの第１極は、前記読み取りノードに接続され、前記第１薄膜トランジスタの制御極は、走査信号を受信するように構成されている。
【０００９】
選択肢の一つとして、前記信号収集サブ回路は、増幅サブ回路と信号出力サブ回路を含み、前記増幅サブ回路は、前記読み取りノードと前記第２電源端子に接続され、前記増幅サブ回路は、前記読み取りノードの電気信号を増幅し、増幅された電気信号を前記信号出力サブ回路に出力するように構成され、前記信号出力サブ回路は、前記増幅サブ回路と前記走査信号入力端子にそれぞれ接続され、前記走査信号入力端子で受信された走査信号の制御の下で、受信された前記電気信号を出力するように構成されている。
【００１０】
選択肢の一つとして、前記増幅サブ回路は、電圧フォロアを含み、前記電圧フォロアの電源端子は、前記第２電源端子に接続され、前記電圧フォロアの入力端子は、前記読み取りノードに接続され、前記電圧フォロアの出力端子は、前記信号出力サブ回路の入力端子に接続されている。
【００１１】
選択肢の一つとして、前記電圧フォロアは、第２薄膜トランジスタを含み、前記第２薄膜トランジスタの第１極は、前記第２電源端子に接続され、前記第２薄膜トランジスタの制御極は、前記読み取りノードに接続され、前記第２薄膜トランジスタの第２極は、前記信号出力サブ回路の入力端子に接続され、前記信号出力サブ回路の出力端子と前記第１電源端子との間にバイアス定電流源が接続されている。
【００１２】
選択肢の一つとして、前記信号出力サブ回路は、第１薄膜トランジスタを含み、前記第１薄膜トランジスタの第１極は、前記第２薄膜トランジスタの第２極に接続され、前記第１薄膜トランジスタの制御極は、前記走査信号受信端子に接続され、前記増幅サブ回路は、バイアス定電流源をさらに含み、前記バイアス定電流源は、前記信号出力サブ回路の出力端子と前記第１電源端子との間に接続されている。
【００１３】
選択肢の一つとして、前記増幅サブ回路は、電圧制御電流源を含み、前記電圧制御電流源の電源端子は、前記第２電源端子に接続され、前記電圧制御電流源の制御端子は、前記読み取りノードに接続され、前記電圧制御電流源の出力端子は、前記信号出力サブ回路の入力端子に接続されている。
【００１４】
選択肢の一つとして、前記電圧制御電流源は、第３薄膜トランジスタを含み、前記第３薄膜トランジスタの第１極は、前記第２電源端子に接続され、前記第３薄膜トランジスタの制御極は、前記読み取りノードに接続され、前記第３薄膜トランジスタの第２極は、前記信号出力サブ回路の入力端子に接続されている。
【００１５】
選択肢の一つとして、前記信号出力サブ回路は、第１薄膜トランジスタを含み、前記第１薄膜トランジスタの第１極は、前記第３薄膜トランジスタの第２極に接続され、前記第１薄膜トランジスタの制御極は、前記走査信号受信端子に接続されている。
【００１６】
例示的に、前記光電変換サブ回路は、フォトダイオードを含み、前記フォトダイオードの第１極は、前記読み取りノードに接続され、前記フォトダイオードの第２極は、前記第１電源端子に接続されている。
【００１７】
例示的に、前記電荷蓄積サブ回路は、コンデンサを含み、前記コンデンサの２つの極板は、前記読み取りノードと前記第１電源端子にそれぞれ接続されている。
【００１８】
選択肢の一つとして、リセット信号入力端子、前記読み取りノード、および前記第２電源端子にそれぞれ接続され、前記リセット信号入力端子で受信されたリセット信号の制御の下で、前記読み取りノードの電位を前記初期電位にリセットするように構成されたリセットサブ回路をさらに含む。
【００１９】
選択肢の一つとして、前記リセットサブ回路は、第４薄膜トランジスタを含み、前記第４薄膜トランジスタの第１極は、前記第２電源端子に接続され、前記第４薄膜トランジスタの制御極は、前記リセット信号入力端子に接続され、前記第４薄膜トランジスタの第２極は、前記読み取りノードに接続されている。
【００２０】
選択肢の一つとして、前記光検出回路は、リセットサブ回路をさらに含み、前記電荷蓄積サブ回路は、コンデンサを含み、前記光電変換サブ回路は、フォトダイオードを含み、前記リセットサブ回路は、第４薄膜トランジスタを含み、前記信号収集サブ回路は、第１薄膜トランジスタと第２薄膜トランジスタとを含み、前記電位プルアップサブ回路は、ダイオードを含み、
前記コンデンサの２つの極板は、前記読み取りノードと前記第１電源端子にそれぞれ接続され、
前記ダイオードの第１極が前記読み取りノードに接続され、前記ダイオードの第２極が前記第２電源端子に接続され、
前記フォトダイオードの第１極は、前記読み取りノードに接続され、前記フォトダイオードの第２極は、前記第１電源端子に接続され、
前記第４薄膜トランジスタの第１極は、前記第２電源端子に接続され、前記第４薄膜トランジスタの第２極は、前記読み取りノードに接続され、
前記第２薄膜トランジスタの第１極は、前記第２電源端子に接続され、前記第２薄膜トランジスタの制御極は、前記読み取りノードに接続され、前記第２薄膜トランジスタの第２極は、前記第１薄膜トランジスタの第１極に接続され、前記第１薄膜トランジスタの制御極は、走査信号受信端子に接続され、前記第１薄膜トランジスタの第２極と前記第１電源端子との間に、バイアス定電流源が接続されている。
【００２１】
別の側面において、本開示の実施例は、さらに、前述した光検出回路を含む電子機器に関する。
【００２２】
選択肢の一つとして、前記電子機器は、基板と、前記基板上にマトリクス状に分布する複数の前記光検出回路とを含み、前記基板には、複数の走査線と複数の読取線を配置され、前記複数の走査線は、第１方向に沿って間隔を空けて平行に配列され、各前記走査線は、第２方向に沿って配列された複数の前記光検出回路の信号収集サブ回路に接続され、前記複数の読取線は、前記第２方向に沿って間隔を空けて平行に配列され、各前記読取線は、前記第１方向に沿って配列された複数の前記光検出回路の信号収集サブ回路の出力端子に接続されている。
【００２３】
選択肢の一つとして、前記電子機器は、処理回路をさらに含み、前記処理回路は、前記読取線に接続され、前記読取線上に収集された各前記光検出回路の読み取りノードの電気信号に基づいて、検出周期内に前記光検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を取得するように構成されている。
【００２４】
選択肢の一つとして、前記処理回路は、さらに、前記電荷量と参照電荷量との差分に基づいて、指紋の隆線と谷紋を区分し、又は、タッチ領域と非タッチ領域を区分するように構成されている。
【００２５】
選択肢の一つとして、前記参照電荷量は、各前記光検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量のうちの最小値である。
【００２６】
また別の側面において、本開示の実施例は、さらに、
信号収集サブ回路に走査信号を入力することにより、前記信号収集サブ回路が前記読み取りノード（Ａ）の電気信号を収集し、前記信号収集サブ回路が前記読み取りノードの電気信号を収集する過程で、前記読み取りノードの電位がプリセット値を下げると、前記読み取りノードの電位を前記初期電位に引き上げること、
を含む、
光検出回路の駆動方法に関する。
【００２７】
また別の側面において、本開示の実施例は、さらに、
各光検出回路の読み取りノードの電気信号を取得することと、
各前記光検出回路の読み取りノードの電気信号に基づいて、検出周期内に前記光検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を確定することと、
前記電荷量に基づいて、指紋の隆線と谷紋を識別し、又は、タッチ領域と非タッチ領域を区分することと、
を含む、
前述した電子機器に適用される光学的識別方法。
【００２８】
選択肢の一つとして、前記各前記光検出回路の読み取りノードの電気信号に基づいて、検出周期内に前記光検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を確定することは、
前記プリセット値、前記初期電位、前記検出周期内に前記読み取りノードが最後まで下がった後の数値、および前記検出周期内に前記読み取りノードの電位が前記初期電位に回復された回数に基づいて、検出周期内に前記光検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を確定すること、
を含む。
【００２９】
また別の側面において、本開示の実施例は、さらに、プロセッサと、プロセッサ実行可能な指令を記憶するように構成されたメモリとを含み、前記プロセッサは、前述した光学的識別を実行するように構成されている光学的識別装置に関する。
【００３０】
また別の側面において、本開示の実施例は、さらに、前記コンピュータ読取可能な記憶媒体における指令がサーバのプロセッサによって実行されるとき、前述した光学的識別を前記サーバに実行させるコンピュータ読取可能な記憶媒体に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本開示の実施例による光検出回路の概略構成図である。
【図２】本開示の実施例による光検出回路の部分的な概略構成図である。
【図３】本開示の実施例による光検出回路の部分的な概略構成図である。
【図４】本開示の実施例による光検出回路の回路図である。
【図５】本開示の実施例による光検出回路の部分的な概略図である。
【図６】本開示の実施例による図５に示した光検出回路の回路構成図である。
【図７】電位プルアップサブ回路なしの光検出回路により検出された電気信号の概略図である。
【図８】本開示の実施例による光検出回路により検出された電気信号の概略図である。
【図９】本開示の実施例による光検出回路の出力信号の概略図である。
【図１０】本開示の実施例による電子機器の部分的な概略構成図である。
【図１１】本開示の実施例による電子機器の部分的な概略構成図である。
【図１２】本開示の実施例による光検出回路の駆動方法のフローチャートである。
【図１３】本開示の実施例による電子機器の制御シーケンス図である。
【図１４】例示的な実施例による光学的識別方法のフローチャートである。
【図１５】例示的な実施例による光学的識別装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本開示の目的、技術案および利点をより明確にするために、以下、図面を参照して本開示の実施形態をさらに詳しく説明する。
【００３３】
関連技術では、タッチ識別および指紋識別のための光電検出回路は、フォトダイオードと電荷蓄積素子を含む。指を介して反射された光がフォトダイオードに照射されると、フォトダイオードは、電荷蓄積素子から供給される逆方向電圧により光電流を発生する。また、フォトダイオードに照射された光の強度が大きいほど、光電流が大きくなる。
【００３４】
光電流の形成により、電荷蓄積素子は電荷を放出し、電荷蓄積素子に蓄積された電荷量が減少し、電荷蓄積素子の一端の電位が低下し、信号収集回路は、そこでの電位変化に基づいて、タッチ識別または指紋識別を行う。
【００３５】
タッチ領域を識別する場合、タッチ領域と非タッチ領域ではフォトダイオードによって生じた光電流の大きさが異なり、電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量が異なる。指紋識別の時には、隆線と谷紋に対応する領域のフォトダイオードによって生じた光電流の大きさが異なり、電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量が異なり、これにより、タッチ領域と非タッチ領域、指紋の隆線と谷紋を識別することができる。
【００３６】
タッチ識別のための光電検出回路であっても、指紋識別のための光電検出回路であっても、環境光がフォトダイオードに照射されるため、フォトダイオードに光電流が形成される。環境光の強度が大きい場合、フォトダイオードは大きな光電流を形成するため、電荷蓄積素子に蓄積された電荷は速やかに放出され、このような場合には、信号収集回路によって収集された電位の変化量はすべて同じ値であるので、タッチ領域と非タッチ領域、または指紋の隆線と谷紋を認識できない。
【００３７】
図１は、本開示の実施例による光検出回路の概略構成図である。図１に示すように、当該光検出回路は、電荷蓄積サブ回路１０と、光電変換サブ回路３０と、信号収集サブ回路４０と、電位プルアップサブ回路５０とを含む。
【００３８】
電荷蓄積サブ回路１０は、読み取りノードＡと第１電源端子Ｖ１との間に接続される。即ち、電荷蓄積サブ回路１０の一端が読み取りノードＡに接続され、電荷蓄積サブ回路１０の他端が第１電源端子Ｖ１に接続される。
【００３９】
光電変換サブ回路３０の一端が読み取りノードＡに接続され、光電変換サブ回路３０の他端が第１電源端子Ｖ１に接続される。即ち、光電変換サブ回路３０の両端は、電荷蓄積サブ回路１０の両端に並列に接続される。
【００４０】
信号収集サブ回路４０は、走査信号入力端子Ｖｇと読み取りノードＡにそれぞれ接続され、信号収集サブ回路４０は、走査信号入力端子Ｖｇで受信された走査信号の制御の下で、読み取りノードＡの電気信号を収集する。
【００４１】
電位プルアップサブ回路５０は、読み取りノードＡと第２電源端子Ｖ２にそれぞれ接続され、電位プルアップサブ回路５０は、読み取りノードＡの電位がプリセット値を下げると、電荷蓄積サブ回路１０を第２電源端子Ｖ２に接続することにより、読み取りノードＡの電位を初期電位に引き上げる。
【００４２】
ここで、初期電位は、読み取りノードＡの電位が低下する前の電位である。この初期電位の大きさは、第１電源端子Ｖ１と第２電源端子Ｖ２との電位差と正相関してもよく、例えば、第１電源端子Ｖ１と第２電源端子Ｖ２との電位差と等しい。例示的に、本実施例において、初期電位とは、第２電源端子Ｖ２の電位である。プリセット値は、読み取りノードＡの電位が低下する前の電荷蓄積サブ回路１０の両端の電位差よりも小さく、読み取りノードＡの電位の低下度合いを制限する。プリセット値を設定することにより、読み取りノードＡの電位が第１電源端子Ｖ１と同じ値に低下することができず、このようにすると、フォトダイオードは光照射により光電流を継続的に生成することができ、光電検出回路の検出中にフォトダイオードが飽和状態に達して光電流の形成が停止する場合がない。
【００４３】
読み取りノードに電位プルアップサブ回路を接続することにより、光電検出回路で検出すると、読み取りノードの電位低下の程度がプリセット値に達した場合、電位プルアップサブ回路は、電荷蓄積サブ回路を第２電源端子に接続して電荷蓄積サブ回路を充電し、読み取りノードの電位を初期電位に変化させる。フォトダイオードは、光照射により光電流を継続的に形成することができ、読み取りノードの電位が再び低下することができる。信号収集サブ回路は、読み取りノードの電気信号を継続的に収集することができ、この電気信号は、読み取りノードの電位を反応することにより、読み取りノードの電位変化の総量を得るために使用される。これにより、環境光の強度が大きい場合であっても、光学式タッチ識別回路ではタッチされたか否かを正確に識別し、光学式指紋識別回路では隆線と谷紋を正確に識別することができる。
【００４４】
選択肢の一つとして、当該光検出回路は、リセットサブ回路２０をさらに含んでもよい。リセットサブ回路２０は、読み取りノードＡと第２電源端子Ｖ２との間に接続され、リセットサブ回路２０は、リセット信号Ｒｓｔの制御の下で、読み取りノードＡの電位を初期電位にリセットする。
【００４５】
リセットサブ回路２０の制御極はリセット信号ラインに接続され、リセット信号ラインはリセット信号入力端子に接続され、リセットサブ回路２０の第１端子は読み取りノードＡに接続され、リセットサブ回路２０の第２端子は第２電源端子Ｖ２に接続される。走査信号が信号収集サブ回路を毎回に制御して読み取りノードの電気信号の収集を開始する前に、リセットサブ回路２０は、リセット信号Ｒｓｔの制御の下で、読み取りノードＡの電位を初期電位にリセットすることができる。検出中に、読み取りノードＡの電位は毎回初期電位から低下し始める可能性があるので、検出中の読み取りノードＡの電位変化の総量を取得するのに便利である。
【００４６】
選択肢の一つとして、電位プルアップサブ回路５０は、ダイオードを含んでもよく、ダイオードの第１極が読み取りノードＡに接続され、ダイオードの第２極が第２電源端子Ｖ２に接続されている。プリセット値はダイオードの閾値電圧であり、閾値電圧の異なるダイオードを選択することで、プリセット値を変更できる。検出を行うときに、読み取りノードＡの電位低下とは、ダイオードの第１極の電位低下である。読み取りノードＡの電位と第２電源端子Ｖ２との電位差がダイオードの閾値電圧に達した場合に、ダイオードがオンにされて、電荷蓄積サブ回路１０が第２電源端子Ｖ２に接続され、電荷蓄積サブ回路１０と第２電源端子Ｖ２との接続箇所における電位が上昇し、これにより、読み取りノードＡの電位を初期電位に再び変化させ、この結果、読み取りノードＡの電位は、第１電源端子Ｖ１と同じ電位に低下することがない。電位が引き上げられた後、ダイオードが再びオフにされ、読み取りノードＡの電位は初期電位から再び変化し始める。ダイオードを利用することにより、読み取りノードＡの電位の自動的なプルアップが実現され、構造が簡単で実現が容易である。
【００４７】
選択肢の一つとして、ダイオードの閾値電圧は、０.５〜１.０Ｖであってもよい。
【００４８】
図２は、本開示の実施例による光検出回路の部分的な概略構成図である。図２に示したように、信号収集サブ回路４０は、増幅サブ回路４１と信号出力サブ回路４２を含んでもよい。増幅サブ回路４１は、読み取りノードＡと第２電源端子Ｖ２に接続され、信号出力サブ回路４２は、増幅サブ回路４１と走査信号入力端子Ｖｇにそれぞれ接続される。増幅サブ回路４１は、読み取りノードＡの電気信号を増幅し、増幅された電気信号を信号出力サブ回路４２に出力する。信号出力サブ回路４２は、走査信号入力端子Ｖｇで受信された走査信号の制御の下で、受信された電気信号を出力する。検出中に、読み取りノードＡで発生した電位変化が小さく、直接に取得された電気信号が微弱であるため、増幅サブ回路４１を設けることにより、読み取りノードＡでの電気信号を増幅して取得しやすくすることができる。
【００４９】
選択肢の一つとして、増幅サブ回路４１は、電圧フォロア４１ａを含んでもよく、または電圧制御電流源を含んでもよい。
【００５０】
図３は、本開示の実施例による光検出回路の部分的な概略構成図である。図３に示したように、増幅サブ回路４１は、電圧フォロア４１ａを含み、電圧フォロア４１ａの電源端子は、第２電源端子Ｖ２に接続され、電圧フォロア４１ａの入力端子は、読み取りノードＡに接続され、電圧フォロア４１ａの出力端子は、信号出力サブ回路４２の入力端子に接続されている。電圧フォロア４１ａの出力電圧は入力電圧に比例し、電圧フォロア４１ａが読み取りノードＡの電圧を増幅することにより、読み取りノードＡの電気信号の取得が容易になる。
【００５１】
例示的に、第１電源端子Ｖ１が低電位端子であり、第２電源端子Ｖ２が高電位端子であることを例に挙げて光検出回路を説明し、当該光検出回路は図４に示す通りである。当該光検出回路では、第１電源端子Ｖ１が低電位端子であり、第１電源端子Ｖ１が第１電源信号を供給し、第２電源端子Ｖ２が高電位端子であり、第２電源端子Ｖ２が第２電源信号を供給し、第１電源信号の電位が第２電源信号の電位より低い。
【００５２】
図４に示したように、電位プルアップサブ回路は、ダイオード５０１を含んでもよい。ダイオード５０１の第１極が読み取りノードＡに接続され、ダイオード５０１の第２極が第２電源端子Ｖ２に接続されている。例えば、ダイオード５０１の第１極はカソードであり、ダイオード５０１の第２極はアノードである。フォトダイオード３０１の第１極はカソードであり、フォトダイオード３０１の第２極はアノードである。
【００５３】
検出を行うときに、読み取りノードＡの電位低下とは、ダイオード５０１のカソードの電位低下である。読み取りノードＡの電位と第２電源端子Ｖ２との電位差がダイオード５０１の閾値電圧に達した場合に、ダイオード５０１がオンにされて、読み取りノードＡの電位が初期電位（すなわち第２電源信号の電位）に引き上げられ、引き上げられた後、ダイオード５０１が再びオフにされる。ダイオード５０１の存在により、読み取りノードＡの電位は、第１電源信号と同じ電位に低下することがない。ダイオード５０１を利用することにより、読み取りノードＡの電位の自動的なプルアップが実現され、構造が簡単で実現が容易である。
【００５４】
電荷蓄積サブ回路は、コンデンサ１０１を含んでもよく、コンデンサ１０１の２つの極板は、読み取りノードＡと第１電源端子Ｖ１にそれぞれ接続されている。コンデンサ１０１は、リセットしたときおよびダイオード５０１がオンにされたときに充電される。フォトダイオード３０１が光電流を形成する間、容量１０１は放電される。
【００５５】
リセットサブ回路は、第４ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜トランジスタ）２０１を含んでもよく、第４ＴＦＴ２０１の第１極は、第２電源端子Ｖ２に接続され、第４ＴＦＴ２０１の第１極は、読み取りノードＡに接続されている。第４ＴＦＴ２０１の制御極は、リセット信号入力端子Ｖｇに接続され、リセット信号を入力するために使用されている。例えば、第４ＴＦＴ２０１の第１極は、ソースであってもよく、第４ＴＦＴ２０１の第２極は、ドレインであってもよく、第４ＴＦＴ２０１の制御極は、ゲートであってもよい。第４ＴＦＴ２０１は、リセット信号の制御の下でオンにされることができる。第４ＴＦＴ２０１がオンにされると、読み取りノードＡの電位は初期電位にリセットされ、例示的に、当該初期電位は、第２電源端子Ｖ２の電位と等しく、すなわち、読み取りノードＡの電位は第２電源端子Ｖ２の電位に等しくなるようにしてもよい。
【００５６】
図４に示した光検出回路では、当該電圧フォロアは、第２ＴＦＴ４３１を含む。第２ＴＦＴ４３１の第１極は、第２電源端子Ｖ２に接続され、第２ＴＦＴ４３１の制御極は、読み取りノードＡに接続され、第２ＴＦＴ４３１の第２極は、信号出力サブ回路に接続される。信号出力サブ回路４２は、第１ＴＦＴ４２１を含んでもよく、第１ＴＦＴ４２１の第１極は、第２ＴＦＴ４３１の第２極に接続されてもよい。第１ＴＦＴ４２１の制御極は、走査信号Ｖｇを受信し、第１ＴＦＴ４２１の第２極と第１電源端子Ｖ１との間にバイアス定電流源４３２が接続され、つまり、増幅サブ回路は、第１ＴＦＴ４２１の第２極と第１電源端子Ｖ１との間に接続されたバイアス定電流源４３２をさらに含む。バイアス定電流源４３２を配置することにより、第２ＴＦＴ４３１を飽和領域で作動させ、第２ＴＦＴ４３１は、読み取りノードＡの電気信号を歪みなく増幅することができる。
【００５７】
例えば、第１ＴＦＴ４２１の第１極はソースであり、第１ＴＦＴ４２１の制御極はゲートであり、第１ＴＦＴ４２１の第２極はドレインである。第２ＴＦＴ４３１の第１極はソースであり、第２ＴＦＴ４３１の制御極はゲートであり、第２ＴＦＴ４３１の第２極はドレインである。第２ＴＦＴ４３１のソースの電位は、常に第２電源端子Ｖ２の電位と同じであり、第２ＴＦＴ４３１のドレインの電位はゲートの電位（すなわち、読み取りノードＡの電位）に比例するので、読み取りノードＡの電位を増幅する役割を果たすことができる。走査信号の作用により、第１ＴＦＴ４２１がオンにされ、第２ＴＦＴ４３１で増幅された電気信号を第１ＴＦＴ４２１を介して出力することができる。ＴＦＴは小型で、増幅サブ回路はＴＦＴによって実現されているため、光検出回路の体積を小さくすることができ、そして、ＴＦＴの応答速度が速く、制御が容易である。
【００５８】
図４に示した光検出回路では、電荷蓄積サブ回路１０は、コンデンサ１０１を含み、リセットサブ回路は、第４ＴＦＴ２０１を含み、光電変換サブ回路は、フォトダイオード３０１を含み、信号収集サブ回路は、第１ＴＦＴ４２１と第２ＴＦＴ４３１とを含み、電位プルアップサブ回路は、ダイオード５０１を含む。コンデンサ１０１の２つの極板は、読み取りノードＡと第１電源端子Ｖ１にそれぞれ接続され、ダイオード５０１の第１極が読み取りノードＡに接続され、ダイオード５０１の第２極が第２電源端子Ｖ２に接続される。第４ＴＦＴ２０１の第１極は、第２電源端子Ｖ２に接続され、第４ＴＦＴ２０１の第２極は、読み取りノードＡに接続される。フォトダイオード３０１の第１極は、読み取りノードＡに接続され、フォトダイオード３０１の第２極は、第１電源端子Ｖ１に接続される。第２ＴＦＴ４３１の第１極は、第２電源端子Ｖ２に接続され、第２ＴＦＴ４３１の制御極は、読み取りノードＡに接続され、第２ＴＦＴ４３１の第２極は、第１ＴＦＴ４２１の第１極に接続され、第１ＴＦＴ４２１の制御極は、走査信号入力端子Ｖｇに接続され、走査信号を受信し、第１ＴＦＴ４２１の第２極と第１電源端子Ｖ１との間にバイアス定電流源４３２が接続されている。
【００５９】
本実施例では、第１電源端子Ｖ１は低電位端子であり、第２電源端子Ｖ２は高電位端子であり、第４ＴＦＴ２０１、第１ＴＦＴ４２１、第２ＴＦＴ４３１はいずれもＮ型ＴＦＴである。他の実施例では、第１電源端子Ｖ１は高電位端子であり、第２電源端子Ｖ２は低電位端子であり、第４ＴＦＴ２０１、第１ＴＦＴ４２１、第２ＴＦＴ４３１はＰ型ＴＦＴに設定されてもよく、また、ダイオード５０１の第１極はアノードであり、ダイオード５０１の第２極はカソードであり、フォトダイオード３０の第１極はアノードであり、フォトダイオード３０の第２極はカソードである。
【００６０】
図５は、本開示の実施例による光検出回路の部分的な概略図である。図５に示したように、当該光検出回路では、増幅サブ回路４１は、電圧制御電流源４１ｂを含んでもよく、電圧制御電流源４１ｂの電源端子は、第２電源端子Ｖ２に接続され、電圧制御電流源４１ｂの制御端子は、読み取りノードＡに接続され、電圧制御電流源４１ｂの出力端子は、信号出力サブ回路４２の入力端子に接続されている。増幅サブ回路として電圧制御電流源４１ｂを採用し、電圧制御電流源４１ｂの出力電流が読み取りノードＡの電位の変化につれて変化することにより、読み取りノードＡでの電気信号を増幅することができる。同時に、増幅サブ回路として電圧制御電流源４１ｂを採用することにより、バイアス定電流源を設ける必要がなく、回路構成をさらに簡略化することができる。
【００６１】
電圧制御電流源４１ｂの出力電流と電圧制御電流源４１ｂの制御端の電位とは対応関係にあるため、電圧制御電流源４１ｂの出力電流を取得した後、出力電流に応じて電圧制御電流源４１ｂの制御端の電位、すなわち読み取りノードＡの電位を取得することができる。
【００６２】
図６は、本開示の実施例による図５に示した光検出回路の回路構成図である。図６に示したように、当該電圧制御電流源４１ｂは、第３ＴＦＴ４４１を含んでもよい。第３ＴＦＴ４４１の第１極は、第２電源端子Ｖ２に接続され、第３ＴＦＴ４４１の制御極は、読み取りノードＡに接続され、第３ＴＦＴ４４１の第２極は、信号出力サブ回路４２の入力端子に接続されている。信号出力サブ回路４２は、第１ＴＦＴ４２１を含んでもよく、第１ＴＦＴ４２１の第１極は、第３ＴＦＴ４４１の第２極に接続され、第１ＴＦＴ４２１の制御極は、走査信号入力端子Ｖｇに接続され、走査信号を受信し、第１ＴＦＴ４２１の第２極は、検出された電気信号を出力する。例えば、第３ＴＦＴ４４１の第１極はソースであり、第３ＴＦＴ４４１の制御極はゲートであり、第３ＴＦＴ４４１の第２極はドレインである。第３ＴＦＴ４４１のソースの電位は、常に第２電源端子Ｖ２の電位と同じである。第３ＴＦＴ４４１のドレインの電流は第３ＴＦＴ４４１のゲートとソースとの電位の差に比例し、第３ＴＦＴ４４１のソースの電位は、常に第２電源端子Ｖ２の電位と同じであるので、第３ＴＦＴ４４１を介して読み取りノードの電位を増幅することができる。電圧制御電流源としてＴＦＴを採用することは、光検出回路の体積の縮小に有利である。
【００６３】
本開示の別の実施形態において、信号収集サブ回路４０は、第１ＴＦＴ４２１のみを含んでもよく、第１ＴＦＴ４２１の第１極は、読み取りノードＡに接続され、第１ＴＦＴ４２１の制御極は、走査信号Ｖｇを受信する。信号収集サブ回路４０として１つのＴＦＴを採用することで、回路構成を簡略化し、光検出回路の体積をさらに小さく、コストを低減することができる。
【００６４】
以下、電位プルアップサブ回路なしの光検出回路と比較することにより、光学タッチで本実施例における技術案をさらに説明する。
【００６５】
図７は、電位プルアップサブ回路なしの光検出回路により検出された電気信号の概略図である、図面には３つの検出周期の電気信号が示されている。ここで、点鎖線は環境光が弱い場合の電気信号の変化を表し、実線は環境光が強い場合の電気信号の変化を表す。
【００６６】
図７に示したように、環境光が弱い場合、リセットした後に、読み取りノードの電位はＶｄｄであり、検出中に読み取りノードの電位ＶｄｄがＶｘに下げ。指が触れている領域に対応する光検出回路の読み取りノードの電位低下の度合いは、指が触れていない領域に対応する光検出回路の読み取りノードの電位低下の度合いより大きいため、ＶｄｄとＶｘとの差分に基づいて、この読み取りノードが位置する光検出回路に対応する領域に指が触れているか否かを判断することができる。環境光が強い場合、リセットした後に、読み取りノードの電位はＶｄｄであり、検出中に、指が触れていない領域における光検出回路と指が触れている領域における光検出回路は、いずれも強い環境光の影響を受け、読み取りノードの電位を１つの検出周期より小さい期間内にＶｓｓに低下させることができ、指が触れている領域に対応する光検出回路の読み取りノードの電位と、指が触れていない領域に対応する光検出回路の読み取りノードの電位がいずれもＶｓｓに低下すれば、指が触れている領域と指が触れていない領域とを区分できない。
【００６７】
本開示の実施例による電位プルアップサブ回路を有する光検出回路に関して、環境光が弱い場合には、１つの検出周期内に、読み取りノードの電位低下の幅がプリセット値に達しなく、電位プルアップサブ回路が機能しない。このとき、本開示の実施例による光検出回路の作動プロセスは、電位プルアップサブ回路なしの光検出回路の作動プロセスと同じである。以下、本開示の実施例による光検出回路の環境光が強い場合での作動プロセスのみを説明する。
【００６８】
図８は、本開示の実施例による光検出回路により検出された電気信号の概略図である。図８に示したように、環境光が強い場合、リセットした後に、読み取りノードの電位はＶｄｄであり、検出中に、強い環境光の影響を受け、読み取りノードの電位が低下し、読み取りノードの電位低下の幅がプリセット値に達した場合、第２電源端子が電位プルアップサブ回路を介して読み取りノードの電位を初期電位に変化させ、読み取りノードの電位を再び低下させることができる。１つの検出周期内に、読み取りノードの電位は、何度も初期電位に変化された可能性がある。環境光の強度が異なる場合、読み取りノードの電位が初期電位に回復された回数が異なる可能性があり、次の式（１）により電位変化の総量を計算でき、
ΔＵ＝ｎ*Ｄ＋Ｂ−Ｅ                  （１）
【００６９】
ここで、ΔＵは電位変化の総量であり、Ｄはプリセット値であり、Ｂは初期電位であり、Ｅは最後に読み取りノードの電位を変化させた後に読み取りノードの電位が低下した後の値であり、ｎは読み取りノードの電位が初期電位に回復された回数である。光検出回路の出力信号のサンプリング周期が検出周期より遥かに小さいため、この検出周期内にサンプリングされた複数のサンプル値から、読み取りノードの電位が初期電位に回復された回数を確定することができる。例えば、サンプル値に基づいて波形をフィッティングし、得られた波形中のピークの数をｎと確定することができる。
【００７０】
例えば、図８に示したように、ある光検出回路におけるプリセット値ＤがＶｙであり、初期電位ＢがＶｄｄである。読み取りノードの電位がＶｄｄからＶｙに低下した場合に、読み取りノードの電位は、電位プルアップサブ回路によりＶｄｄに回復する。１つの検出周期内に、読み取りノードの電位がＶｄｄに回復された回数は３回であり、最後に読み取りノードの電位を変更した後に、読み取りノードの電位はＶｚに低下する。これにより、１つの検出周期内に、読み取りノードの電位変化の総量は、３Ｖｙ＋Ｖｄｄ−Ｖｚであることがわかる。指が触れている領域と指が触れていない領域では、読み取りノードの電位変化の総量が異なるため、指が触れている領域と指が触れていない領域とを区分することができる。
【００７１】
１つの検出周期内に、読み取りノードの電位が第１電源端子の電位と同じ値に下げることができないので、光検出回路は、露光積分（ｅｘｐｏｓｕｒｅ  ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）を継続的に行うことができ、すなわち、フォトダイオードが光電流を継続的に形成して飽和しないことができ、読み取りノードの電位が継続的に低下することができ、これにより、比較的大きな電位変化の総量が得られ、指が触れている領域と指が触れていない領域を区分することができる。
【００７２】
図９は、本開示の実施例による光検出回路の出力信号の概略図である。図９に示したように、光検出回路出力処理回路の出力信号Ｖｏｕｔに対応する電位は読み取りノードの電位に比例し、出力信号Ｖｏｕｔの変化は読み取りノードの電位の変化を反映することができるので、出力信号Ｖｏｕｔに基づいて指が触れている領域と指が触れていない領域を区分することもできる。ここで、Ｖｑは、読み取りノードの電位がＶｄｄであるときの出力信号の電位であり、Ｖａは、読み取りノードの電位がＶｄｄ−Ｖｙであるときの出力信号の電位であり、Ｖｂは、読み取りノードの電位がＶｚであるときの出力信号の電位である。
【００７３】
選択肢の一つとして、読み取りノードの電位変化の総量が得られた後、読み取りノードの電位変化の総量に基づいて、検出周期内に光検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を得ることにより、指が触れている領域と指が触れていない領域を区分することもできる。次の式（２）により１つの検出周期内に電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を計算でき、
Ｑ=ΔＵ*Ｃ                  （２）
【００７４】
ここで、Ｑは１つの検出周期内に電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量であり、ΔＵは電位変化の総量であり、Ｃは電荷蓄積サブ回路の容量である。電荷量の差分により、指が触れている領域と指が触れていない領域をより顕著に区分することができる。
【００７５】
本開示の実施例は、さらに、電子機器に関し、当該電子機器は、図１〜図６に示したいずれかの光検出回路を含む。当該電子機器は、携帯電話、タブレット、ディスプレイ、ナビゲーション、カードライター、または他の光検出回路を備えた装置であってもよい。当該光検出回路は、光学式タッチ回路と光学式指紋識別回路のいずれかであってもよい。
【００７６】
図１０は、本開示の実施例による電子機器の部分的な概略構成図である。図１０に示したように、当該電子機器は、基板６００と、基板上にマトリクス状に分布する複数の光検出回路６０１とを含んでもよい。基板６００には、複数のリセット線６１、複数の走査線６３と複数の読取線６２が設けられている。複数の走査線６３は、第１方向（例えば図１０のＹ方向）に間隔を空けて平行に配列され、各走査線６３は、第２方向に沿って延びている。
【００７７】
各走査線６３は、第２方向（例えば図１０のＸ方向）に沿って配列された複数の光検出回路６０１の信号収集サブ回路に接続され、例えば光検出回路６０１の走査信号入力端子に接続される。複数のリセット線６１と複数の読取線６２は、第２方向に沿って間隔を空けて平行に交互に配置され、各リセット線６１は、第１方向に沿って配列された複数の光検出回路６０１のリセットサブ回路に接続され、ここで、第１方向と第２方向とは互いに垂直である。各読取線６２は、第１方向に沿って配列された複数の光検出回路６０１の信号収集サブ回路に接続される。リセット線６１、走査線６３、および読取線６２を配置することにより、アレイ配置された複数の光検出回路６０１を制御し、電子機器が指紋やタッチ領域を識別するのに便利である。
【００７８】
また、基板６００上に第１電源線６４と第２電源線６５とが設けられてもよく、第１電源線６４は第１電源端子Ｖ１に接続され、第２電源線６５は第２電源端子Ｖ２に接続される。
【００７９】
図１１は、本開示の実施例による電子機器の部分的な概略構成図である。図１１に示したように、当該電子機器は、処理回路６６をさらに含んでもよく、処理回路６６は読取線６２に接続され、処理回路６６は読取線６２上に収集された各光検出回路６０１の読み取りノードＡの電気信号に基づいて、検出周期内に光検出回路６０１における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を取得する。電荷量は、電流の時間的な蓄積であり、電気信号の取得過程全体における読み取りノードＡの電位変化の程度を正確に反映することにより、指紋の隆線と谷紋を区分し、又は、タッチ領域と非タッチ領域を区分することができる。検出周期は、走査信号の周波数に応じて得られる。
【００８０】
選択肢の一つとして、処理回路６６は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ、集積回路）であってもよい。ＩＣの体積が小さいため、電子機器の体積の縮小に有利である。
【００８１】
処理回路６６は、電荷量と参照電荷量との差分に基づいて、指紋の隆線と谷紋を区分し、又は、タッチ領域と非タッチ領域を区分するために使用されてもよい。環境光は読み取りノードＡを通過する電荷の量を増加させるため、参照電荷量を差し引くことにより、周囲光の干渉を低減し、区分の結果をより正確にすることができる。
【００８２】
選択肢の一つとして、参照電荷量は、各光検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量のうちの最小値である。最小値を減算することで、現在環境での環境光の影響を完全に除去することができる。
【００８３】
５＊５個の光学検出回路を有する光学式タッチ表示装置を例にとると、全ての光学検出回路に対する走査が完了した後、２５個のデータが収集され、当該２５個のデータが、５＊５個の光学検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量に対応する。２５個のデータを処理する際には、２５個のデータから２５個のデータの中の最小値を差し引くことにより、環境光が光学検出回路に照射することによる電荷量への影響を除去することができる。これは、光学式タッチ表示装置において、指が表示装置に触れると、表示装置から発せられた光が指で反射されてフォトダイオードに照射されるとともに、指が触れている領域におけるフォトダイオードに環境光が照射され、指で反射される光と環境光が作用してフォトダイオードが光電流を形成し、指が触れていない領域には環境光のみがフォトダイオードに照射するからであり、２５個のデータから２５個のデータの中の最小値を差し引くと、触れていない領域に対応するデータはすべて０に近く、触れている領域に対応するデータは０と大きな差があり、このようにすると、触れている領域と触れていない領域とをより容易に区分することができる。
【００８４】
４＊４個の光学検出回路を有する光学式指紋識別装置を例にとると、全ての光学検出回路に対する走査が完了した後、１６個のデータが収集され、当該１６個のデータが、４＊４個の光学検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量に対応する。１６個のデータを処理する際には、同様に１６個のデータから１６個のデータの中の最小値を差し引くことにより、環境光が光学検出回路に照射することによる電荷量への影響を除去することができる。これは、光学式指紋識別装置において、検出を行う際に、装置内の光源から発せられた光が指で反射されてフォトダイオードに照射されるとともに、フォトダイオードに環境光が照射され、指で反射される光と環境光が作用してフォトダイオードが光電流を形成するからである。指の隆線による光の反射は谷紋による光の反射より強いので、隆線で反射された光を受光したフォトダイオードによる光電流は谷紋で反射された光を受光したフォトダイオードによる光電流より強くなる。この１６個のデータの中の最小値が谷紋に対応し、１６個のデータから１６個のデータの中の最小値を差し引くことにより、谷紋に対応するすべてのデータは０に近く、隆線に対応する領域のデータは０と大きな差がある。このようにすると、隆線と谷紋とをより容易に区分することができる。
【００８５】
選択肢の一つとして、参照電荷量は、取得された現在の環境光に対応する電荷量であってもよい。例示的に、当該電子機器は、環境光検出モジュールをさらに含んでもよく、環境光検出モジュールは、現在の環境光を検出することにより、現在の環境光に対応する参照電荷量を確定する。環境光検出モジュールは、環境光を検出するだけの光検出回路を含んでもよく、当該光検出回路の構成は、前述した光検出回路の構成と同様であり、環境光の作用下での当該光検出回路の出力信号に基づいて参照電荷量を得ることができる。
【００８６】
読み取りノードに電位プルアップサブ回路を接続することにより、検出を行う時に、読み取りノードの電位低下の程度がプリセット値に達した場合、電位プルアップサブ回路は、読み取りノードの電位を初期電位に変化させる。フォトダイオードは、光照射により光電流を継続的に形成することができ、読み取りノードの電位が再び低下することができる。信号収集サブ回路は、読み取りノードの電気信号を継続的に収集することができ、これにより、プリセット値、読み取りノードの電位が初期電位に変化した回数、および最後の変更で読み取りノードの電位が下がった後の数値に基づいて、電気信号を収集する過程における読み取りノードの電位変化の総量を得ることができる。これにより、環境光の強度が大きい場合であっても、光学式タッチ識別回路ではタッチされたか否かを正確に識別し、光学式指紋識別回路では隆線と谷紋を正確に識別することができる。
【００８７】
本開示の実施例は、さらに、光検出回路の駆動方法に関し、当該方法は、信号収集サブ回路の走査信号入力端子に走査信号を入力することにより、前記信号収集サブ回路が前記読み取りノードの電気信号を収集して出力し、前記信号収集サブ回路が前記読み取りノードの電気信号を収集する過程で、前記読み取りノードの電位がプリセット値を下げると、前記読み取りノードの電位を前記初期電位に引き上げることを含む。
【００８８】
図１２は、本開示の実施例による光検出回路の駆動方法のフローチャートである。当該方法は、図１〜図６に示した光検出回路及び図１０に示した電子機器における光検出回路に適用される。図１２に示したように、当該方法は、以下のステップを含む。
【００８９】
ステップ１２０１において、リセットサブ回路にリセット信号を入力することにより、読み取りノードの電位を初期電位にリセットする。
【００９０】
ステップ１２０２において、信号収集サブ回路に走査信号を入力することにより、信号収集サブ回路が読み取りノードの電気信号を収集し始め、信号収集サブ回路が読み取りノードの電気信号を収集する過程で、読み取りノードの電位がプリセット値を下げると、読み取りノードの電位を初期電位に引き上げる。
【００９１】
読み取りノードに電位プルアップサブ回路を接続することにより、光検出回路が検出を行う時に、読み取りノードの電位低下の程度がプリセット値に達した場合、電位プルアップサブ回路は、読み取りノードの電位を初期電位に変化させる。フォトダイオードは、光照射により光電流を継続的に形成することができ、読み取りノードの電位が再び低下することができる。信号収集サブ回路は、読み取りノードの電気信号を継続的に収集することができ、これにより、プリセット値、読み取りノードの電位が初期電位に変化した回数、および最後の変更で読み取りノードの電位が下がった後の数値に基づいて、電気信号を収集する過程における読み取りノードの電位変化の総量を得ることができる。これにより、環境光の強度が大きい場合であっても、光学式タッチ識別回路ではタッチされたか否かを正確に識別し、光学式指紋識別回路では隆線と谷紋を正確に識別することができる。
【００９２】
本実施例では、図１０に示す構成を有する電子機器を例にし、本方法を詳細に説明する。説明を容易にするために、この電子機器は３本の走査線６３のみを含む。
【００９３】
図１３は、本開示の実施例による電子機器の制御シーケンス図である。図１３に示したように、リセット線６１にリセット信号Ｒｓｔがロードされ、走査線６３に走査信号（Ｖｇ１、Ｖｇ２、Ｖｇ３は、それぞれ３本の走査線６３にロードされた走査信号を表し）がロードされ、リセット信号Ｒｓｔが高レベルである場合、この電子機器における光検出回路の読み取りノードの電位は初期電位にリセットされ、走査信号が高レベルである場合、例えばＶｇ１が高レベルである場合、Ｖｇ１に対応する走査線６３に接続された光検出回路の信号収集サブ回路は、収集した電気信号を読取線６１に出力し、読取線６１に接続された処理回路は、これらの光検出回路の電気信号を受信することができる。Ｖｇ１が高レベルから低レベルになった場合、信号収集サブ回路は読取線６１への電気信号の出力を停止する。１回の収集の開始時、リセットサブ回路はリセット信号Ｒｓｔにより読み取りノードの電位を初期電位にリセットし、リセットが終了した後、リセットサブ回路はオフにされ、信号収集サブ回路は、１つの走査周期が終了するまで、走査信号により読み取りノードの電気信号を継続的に収集する。信号収集サブ回路で収集された電気信号は、前述した処理回路に出力され得る。ここで、図１０のＸ方向を光検出回路が配列される行方向とする。光検出回路を行ごとに制御して検出を行うことにより、すべての光検出回路の検出を完了する。
【００９４】
図１４は、例示的な実施例による光学的識別方法のフローチャートであり、前述した電子機器に適用される。図１４を参照すると、当該方法は、以下のステップを含む。
【００９５】
ステップ１４０１において、各光検出回路の読み取りノードＡの電気信号を取得する。
【００９６】
ステップ１４０２において、各光検出回路の読み取りノードＡの電気信号に基づいて、検出周期内に光検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を確定する。
【００９７】
例示的に、当該ステップ１４０２は、プリセット値、初期電位、検出周期内に読み取りノードが最後まで下がった後の数値、および検出周期内に読み取りノードＡの電位が初期電位に回復された回数に基づいて、検出周期内に光検出回路６０１における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を確定する。
【００９８】
ここで、検出周期内に光検出回路における電荷蓄積サブ回路から放出された電荷量を確定する方法について、前述した式（１）および式（２）の関連内容を参照し、ここでは詳細な説明を省略する。
【００９９】
ステップ１４０３において、電荷量に基づいて、指紋の隆線と谷紋を識別し、又は、タッチ領域と非タッチ領域を区分する。
【０１００】
当該ステップ１４０３の実施形態について、図１１の関連内容を参照し、ここでは詳細な説明を省略する。
【０１０１】
図１５は、例示的な実施例による光学的識別装置のブロック図であり、当該光学的識別装置１５００は、プロセッサ１５０１、メモリ１５０２、通信インターフェース１５０３、及びバス１５０４を含んでもよい。
【０１０２】
プロセッサ１５０１は、１つまたは複数の処理コアを含み、プロセッサ１５０１は、ソフトウェアプログラムおよびモジュールを実行することにより、様々な機能アプリケーションおよび情報処理を実行する。
【０１０３】
通信インターフェース１５０３は、通信コンポーネントとして実現され、当該通信コンポーネントは、通信チップであり得る。
【０１０４】
メモリ１５０２は、バス１５０４を介してプロセッサ１５０１に接続されている。
【０１０５】
メモリ１５０２は、少なくとも１つの指令を記憶し、プロセッサ１５０１は、当該少なくとも１つの指令を実行することにより、上記の方法の実施例における各ステップを実現する。
【０１０６】
また、メモリ１５０２は、任意のタイプの揮発性記憶装置や不揮発性記憶装置またはそれらの組合せによって実装されてもよく、揮発性記憶装置や不揮発性記憶装置は、磁気ディスクまたは光ディスク、電気的消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ（ＥＰＲＯＭ）、スタティックランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、磁気メモリ、フラッシュメモリ、プログラマブル読み取り専用メモリ（ＰＲＯＭ）を含むが、これらに限定されない。
【０１０７】
例示的な実施例では、さらに、コンピュータ読取可能な記憶媒体に関し、前記コンピュータ読取可能な記憶媒体に少なくとも１つの指令、少なくとも１つのプログラム、コードセットまたは指令セットが記憶され、前記少なくとも１つの指令、前記少なくとも１つのプログラム、前記コードセットまたは指令セットが前記プロセッサによってロードされ、実行されることにより、上述の各方法の実施例に係る光学的識別方法を実現する。
【０１０８】
上記は、本開示の好ましい実施例にすぎず、本開示を限定することを意図するものではない。本開示の精神および原則内で行われるいかなる修正、同等の置換、改善などは、本開示の保護の範囲内に含まれるものとする。
【符号の説明】
【０１０９】
10  電荷蓄積サブ回路
20  リセットサブ回路
40  信号収集サブ回路
41  増幅サブ回路
41a  電圧フォロア
41b  電圧制御電流源
42  信号出力サブ回路
50  電位プルアップサブ回路
66  処理回路
1501  プロセッサ
1502  メモリ
1503  通信インターフェース
1504  バス
【図１】
2021532425.tif 000003
【図２】
2021532425.tif 000004
【図３】
2021532425.tif 000005
【図４】
2021532425.tif 000006
【図５】
2021532425.tif 000007
【図６】
2021532425.tif 000008
【図７】
2021532425.tif 000009
【図８】
2021532425.tif 000010
【図９】
2021532425.tif 000011
【図１０】
2021532425.tif 000012
【図１１】
2021532425.tif 000013
【図１２】
2021532425.tif 000014
【図１３】
2021532425.tif 000015
【図１４】
2021532425.tif 000016
【図１５】
2021532425.tif 000017
【国際調査報告】
2021532425.tif 000018
2021532425.tif 000019
2021532425.tif 000020
2021532425.tif 000021