指紋識別傳感器和終端設備的製作方法
2023-06-14 07:05:46 6
本發明涉及指紋識別技術領域，尤其是涉及一種指紋識別傳感器和終端設備。
背景技術：
指紋識別技術廣泛應用於電子安防領域，是進行身份認證的一種比較可靠的方法。電容式指紋識別傳感器是目前廣泛使用的指紋傳感器之一，它是由微型化的電容極板陣列構成的，極板的上面覆蓋絕緣板，當用戶將手指放在絕緣板上時，皮膚就組成了電容陣列的另一個極板。由於不同區域指紋的脊和谷與電容極板陣列之間的距離不相等，使得每個電容極板的電容量隨之而變，由此可獲得指紋圖像。
圖1所示為一種常見的電容式指紋識別傳感器，包括傳感器單元、驅動放大器101、驅動金屬環103以及為傳感器單元供電的電源(圖未示)。傳感器單元包括由若干電容感應單元102組成的電容陣列，其中圖1中示意性的表示了其中任意一個電容感應單元102。傳感器單元輸出驅動信號至驅動放大器101，驅動放大器101對驅動信號進行放大處理後輸出至驅動金屬環103，手指104按壓到傳感器單元的電容陣列時，手指和電容感應單元102之間耦合電容為cx，驅動信號從金屬環103通過電容ct耦合到手指，不同區域指紋的脊和谷與電容感應單元102之間cx不相等，電容感應單元102測量到電壓隨之變化，由此獲得指紋圖像。
這種結構的指紋識別傳感器，需要外置一個金屬環103，而為了儘可能增大電容ct，減小對信號衰減，指紋識別傳感器所在區域需要挖空以放置金屬環103，讓手指能直接觸摸到金屬環103。然而，對於某些應用場合，如手機、平板的外觀設計，為了達到鏡面的屏幕效果，提高防水性能，並不希望在顯示屏幕上開孔，這就限制了指紋識別傳感器的應用範圍。
此外，指紋識別傳感器搭載的終端設備對大地的電容cs與人體對大地的電容cm相串聯形成的等效電容，以及人體直接對設備的電容ch，均會對驅動金屬環103上面的驅動信號產生衰減。當終端設備採用金屬外殼，用戶手握設備時，衰減會變得更嚴重，從而降低了指紋圖像的清晰程度，影響了指紋識別效果。
技術實現要素：
本發明的主要目的在於提供一種指紋識別傳感器和終端設備，旨在擴大指紋識別傳感器的應用範圍，提高指紋識別效果。
為達以上目的，本發明提出一種指紋識別傳感器，所述指紋識別傳感器應用於終端設備，包括：
傳感器單元，包括由多個電容感應單元組成的電容陣列，具有一輸出端、供電端和傳感器地端，所述輸出端輸出驅動信號；
調製電路，連接所述終端設備的設備地、所述傳感器單元的輸出端、供電端和傳感器地端，將所述驅動信號調製為調製信號後輸出至所述傳感器地端，所述供電端的電壓隨著所述調製信號的變化而變化。
優選地，所述調製電路包括：
轉換電路，連接所述終端設備的設備地以及所述傳感器單元的輸出端和傳感器地端，將所述驅動信號調製為調製信號後輸出至所述傳感器地端；
儲能電容，連接於所述供電端和所述傳感器地端之間，以穩定所述傳感器單元的工作電壓；
高速電晶體開關，連接所述供電端，根據所述轉換電路的狀態進行同步開關，以使所述供電端的電壓隨著所述調製信號的變化而變化；
電源，連接所述轉換電路以及通過所述高速電晶體開關連接所述傳感器單元的供電端，為所述轉換電路和傳感器單元供電。
優選地，所述傳感器單元通過通信接口連接所述終端設備的主控模塊，所述傳感器單元在調製空閒間隔時輸出低電平的驅動信號，使得所述設備地和所述傳感器地端的電平近似相等。
優選地，所述傳感器單元通過導線直接與所述主控模塊連接，且在所述轉換電路調製所述驅動信號時保持所述通信接口為低電平；或者，所述指紋識別傳感器還包括一電阻陣列，所述傳感器單元通過所述電阻陣列與所述主控模塊連接；或者，所述指紋識別傳感器還包括一中繼模塊，所述傳感器單元通過所述中繼模塊連接所述終端設備的主控模塊。
優選地，當所述傳感器單元通過所述中繼模塊與所述主控模塊連接時，所述中繼模塊接收所述傳感器單元發送的數據並緩存，所述主控模塊從所述中繼模塊獲取所述數據。
優選地，所述傳感器單元和所述中繼模塊集成於一傳感晶片。
優選地，所述電源通過一電源開關與所述傳感器單元連接，所述主控模塊或中繼模塊控制所述電源開關的開斷。
優選地，所述轉換電路、所述高速電晶體開關、所述電源開關和所述中繼模塊集成於一晶片中。
優選地，所述轉換電路由電晶體、運算放大器、反相器、電平移位器和數字緩衝門中的任意一種或至少兩種的組合以及電阻或/和電容構成。
優選地，所述轉換電路由兩反相器和一電阻構成，所述反相器包括第一反相器和第二反相器；所述第一反相器的正輸入電源端連接所述傳感器單元的供電端，負輸入電源端連接所述設備地，輸入端連接所述傳感器單元的輸出端以及通過所述電阻連接所述第二反相器的負輸入電源端和所述設備地，輸出端連接所述第二反相器的輸入端；所述第二反相器的正輸入電源端連接所述電源，負輸入電源端連接所述設備地，輸出端連接所述傳感器地端。
優選地，所述第一反相器由第一nmos管、第一pmos管和第一電阻構成，所述第一nmos管和第一pmos管的柵極互相連接，構成第一反相器的輸入端，所述第一pmos管的源級作為第一反相器的正輸入電源端，所述第一nmos管的源級作為第一反相器的負輸入電源端，所述第一nmos管和第一pmos管的漏極通過所述第一電阻連接，所述第一nmos管和第一pmos管的漏級均可以作為第一反相器的輸出端；所述第二反相器由第二nmos管、第二pmos管和第二電阻構成，連接關係與所述第一反相器相同。
優選地，所述高速電晶體開關由肖特基二極體、快恢復二極體、晶體三極體、場效應管和可控矽中的任意一種或至少兩種的組合構成。
優選地，還包括一低壓差線性穩壓器，所述低壓差線性穩壓器連接於所述供電端和儲能電容之間。
本發明同時提出一種終端設備，所述終端設備包括一指紋識別傳感器，所述指紋識別傳感器包括：
傳感器單元，包括由多個電容感應單元組成的電容陣列，具有一輸出端、供電端和傳感器地端，所述輸出端輸出驅動信號；
轉換電路，連接所述終端設備的設備地以及所述傳感器單元的輸出端和傳感器地端，將所述驅動信號調製為調製信號後輸出至所述傳感器地端；
儲能電容，連接於所述供電端和所述傳感器地端之間，以穩定所述傳感器單元的工作電壓；
高速電晶體開關，連接所述供電端，根據所述轉換電路的狀態進行同步開關，以使所述供電端的電壓隨著所述調製信號的變化而變化；
電源，連接所述轉換電路以及通過所述高速電晶體開關連接所述傳感器單元的供電端，為所述轉換電路和傳感器單元供電。
本發明所提供的一種指紋識別傳感器，由高速電晶體開關和儲能電容構成傳感器單元的供電電路，由轉換電路對傳感器單元輸出的驅動信號進行調製後驅動傳感器單元的傳感器地端。由於傳感器單元的驅動信號被調製為調製信號，當手指按壓傳感器單元的電容感應單元時，調製信號通過它與手指之間的電容cx和人體與終端設備的設備地之間的電容形成迴路，當cx變化時，傳感器單元的電容感應單元的測量電壓也隨之變化，從而可以獲得指紋圖像，實現了指紋識別。
由於本發明的指紋識別傳感器不需要驅動金屬環，因此無需在終端設備的表面開孔來安置驅動金屬環，所以不會影響終端設備的外觀設計，可以應用於不希望在屏幕上開孔的手機、平板等終端設備，擴大了指紋識別傳感器的應用範圍。
同時，終端設備對大地的電容cs與人體對大地的電容cm相串聯形成的等效電容，以及人體直接對終端設備的電容ch，它們對驅動信號的衰減影響將不復存在。相反地，這些電容越大，耦合越強，cx兩端電壓越大，指紋圖像效果就越清晰，因此提高了指紋識別效果。
附圖說明
圖1是現有技術中指紋識別傳感器的結構示意圖；
圖2是本發明的指紋識別傳感器的電路結構示意圖；
圖3是本發明實施例中轉換電路的電路連接示意圖；
圖4是本發明的指紋識別傳感器第一實施例的電路連接示意圖；
圖5是本發明實施例中轉換電路工作過程時序圖；
圖6是本發明的指紋識別傳感器第二實施例的電路連接示意圖；
圖7是本發明的指紋識別傳感器第三實施例的電路連接示意圖；
圖8是本發明的指紋識別傳感器第四實施例的電路連接示意圖；
圖9是本發明的指紋識別傳感器應用於手機的示意圖。
本發明目的的實現、功能特點及優點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。
具體實施方式
應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
本發明的指紋識別傳感器為電容式指紋識別傳感器，可以應用於手機、平板電腦、掌上設備、智能穿戴設備、多媒體播放器、筆記本電腦、桌上型電腦、門禁安防等終端設備。其中，指紋識別傳感器包括傳感器單元和調製電路，傳感器單元具有由多個電容感應單元組成的電容陣列、輸出端、供電端和傳感器地端，輸出端輸出驅動信號；調製電路連接終端設備的設備地、傳感器單元的輸出端、供電端和傳感器地端，將驅動信號調製為調製信號後輸出至傳感器地端，供電端的電壓隨著調製信號的變化而變化。
作為本發明的一個實施例，指紋識別傳感器如圖2所示，傳感器單元210，調製電路包括轉換電路230、儲能電容240、高速電晶體開關250和電源260。傳感器單元210具有一輸出端、供電端(sensorvdd，以下簡稱svdd)和一傳感器地端(sensorground，以下簡稱sgnd)，輸出端連接轉換電路230；轉換電路230連接終端設備的設備地(ground，以下簡稱gnd)和傳感器單元的sgnd；高速電晶體開關250連接傳感器單元210的svdd，高速電晶體250可以由肖特基二極體、快恢復二極體、晶體三極體、場效應管和可控矽中的任意一種或至少兩種的組合構成，包括單個構成、多個通過串聯或/和並聯的連接方式構成，或者多種通過串聯或/和並聯的連接方式構成；電源260連接轉換電路230，以及通過高速電晶體250開關連接傳感器單元210的svdd，為轉換電路230和傳感器單元210供電；儲能電容240連接於傳感器單元210的svdd和sgnd之間，以穩定傳感器單元210的工作電壓。其中，高速電晶體開關250和儲能電容240構成了傳感器單元210的供電電路。
轉換電路230可以由電晶體、運算放大器、反相器、電平移位器和數字緩衝門中的任意一種或至少兩種的組合併配合電阻或/和電容構成。轉換電路230優選如圖3所示，由兩反相器(231,232)和一電阻r3構成，兩反相器包括第一反相器231和第二反相器232。其中，第一反相器231的正輸入電源端連接傳感器單元210的svdd，負輸入電源端連接終端設備的gnd，輸入端連接傳感器單元210的輸出端以及通過電阻r3連接第二反相器232的負輸入電源端和終端設備的gnd，輸出端連接第二反相器232的輸入端；第二反相器232的正輸入電源端連接電源260，負輸入電源端連接終端設備的gnd，輸出端連接傳感器單元的sgnd。
其中，所述反相器優選由兩個電晶體和一個電阻構成，其中電晶體為金屬氧化物半導體場效應電晶體(metaloxidsemiconductor，以下簡稱mos管),包括pmos管(positivechannelmetaloxidesemiconductor，p溝道金屬氧化物半導體場效應電晶體)和nmos管(negativechannelmetaloxidesemiconductor，n溝道金屬氧化物半導體場效應電晶體)。如圖3所示，pmos管(q1,q3)和nmos管(q2,q4)的柵極互相連接，構成反相器(231,232)的輸入端，pmos管(q1,q3)的源級作為反相器(231,232)的正輸入電源端，nmos管(q2,q4)的源級作為反相器(231,232)的負輸入電源端，pmos管(q1,q3)和nmos管(q2,q4)的漏極通過電阻(r1,r2)連接，pmos管(q1,q3)和nmos管(q2,q4)的漏級均可以作為反相器(231,232)的輸出端。
傳感器單元210包括驅動放大器220和由若干電容感應單元211組成的電容陣列，其中圖2中示意性的表示了其中任意一個電容感應單元211。驅動放大器220的輸出端作為傳感器單元的輸出端連接轉換電路230，驅動放大器220對傳感器單元210的驅動信號進行放大處理後輸出至轉換電路230，轉換電路230將驅動信號調製為調製信號後輸出至傳感器單元210的sgnd，高速電晶體開關250根據轉換電路230的狀態進行同步開關，以使傳感器單元210的svdd的電壓隨著調製信號的變化而變化。
終端設備對大地的電容cs與人體對大地的電容cm相串聯形成的等效電容，以及人體直接對終端設備的電容ch，會使人體與終端設備的gnd之間產生耦合，這種耦合不管在任何應用場景都始終存在。由於傳感器單元210的驅動信號被調製為調製信號，當手指按壓傳感器單元210的電容感應單元211時，調製信號通過它與手指之間的電容cx和人體與終端設備gnd之間的電容形成迴路，當cx變化時，傳感器單元210的電容感應單元211的測量電壓也隨之變化，從而獲得指紋圖像。
如圖4所示為本發明的指紋識別傳感器具體應用的第一實施例。本實施例中傳感器單元集成於一傳感晶片，該傳感晶片包括一掃描模塊和串行外設接口(serialperipheralinterface，spi)模塊，掃描模塊輸出驅動信號以對電容陣列進行掃描，spi模塊提供spi接口，為傳感晶片的通信接口，與終端設備的主控模塊的通信接口連接，以通過該通信接口與主控模塊進行通信，如傳感晶片向主控模塊發送指紋圖像數據，主控模塊向傳感晶片發送控制命令等。通信接口除了spi接口外，還可以是i2c(inter-inegratedcircuit)接口和其他串/並行接口等。
轉換電路230如圖3所示，由四個電晶體和三個電阻構成。其中，電晶體為mos管,包括pmos管q1和q3，以及nmos管q2和q4，電阻包括r1、r2和r3。
結合參見圖4和圖5，轉換電路的工作原理如下：
傳感晶片對電容陣列進行掃描並讀取不同電容感應單元的電壓，掃描方式由掃描模塊(scanblock)控制，掃描模塊輸出驅動信號tx，驅動信號tx是高頻交流信號，可以是正弦波、方波、三角波等，在本實例中，驅動信號tx為方波信號，頻率800khz，當然也可以是其它頻率值。驅動信號tx經過轉換電路230調製到sgnd，調製信號的峰峰值取決於供電電源260的大小，在本實施例近似等於輸入電壓2.8v，當然也可以是其它電壓值。
傳感晶片在調製空閒間隔時驅動信號tx是低電平sgnd，驅動信號tx和svdd壓差接近2.8v，pmos管q1導通，r1阻值遠大於pmos管q1、nmos管q2的導通內阻，由於電阻r1的存在，無論nmos管q2導通或截止，節點tx_s電壓都被拉高至svdd，然後tx_s的svdd電壓將使nmos管q4導通，pmos管q3截止，此時nmos管q4將sgnd連接到gnd，然後使驅動信號tx維持gnd電壓，從而nmos管q2截止，pmos管q1、pmos管q3、nmos管q4的狀態保持不變，sgnd的電壓維持在gnd穩定不變，如圖5的波形中階段1(stage1)所示。
當驅動信號tx變為高電平時，驅動信號tx和svdd電壓近似相等。此時，pmos管q1截止，nmos管q2導通，節點tx_s電壓都被拉低至gnd，然後tx_s的低電壓將使pmos管q3導通，nmos管q4截止，此時pmos管q3將sgnd強制拉高到2.8v。由於儲能電容240兩端電壓不能突變，近似保持為2.8v，因此svdd電壓將被強制「泵」到大約5.6v，高速電晶體開關250由於反向偏置而自然關斷。svdd電壓變為5.6v之後，驅動信號tx和svdd電壓近似相等，因此驅動信號tx電壓近似為5.6v，mos管q1-q4的狀態維持不變，sgnd電壓維持2.8v穩定不變，如圖5的波形中階段2(stage2)所示。
當驅動信號tx由高電平變為低電平時，驅動信號tx和sgnd電壓近似相等約為2.8v，此時svdd電壓為5.6v，pmos管q1、nmos管q2將同時導通，由於電阻r1，tx_s電壓近似為svdd，令nmos管q4導通、pmos管q1截止，sgnd連通gnd，之後將重複階段1的過程。驅動信號tx由高電平變為低電平的過程，如圖5的波形中階段3(stage3)所示。
上述即為轉換電路的工作過程，傳感晶片的sgnd將被調製到和驅動信號tx同頻率同相位的方波波形，調製信號的電壓等於電源260供電電壓。
傳感晶片獲得指紋圖像數據後，需要將數據傳輸到終端設備的主控模塊，主控模塊進行數據處理並識別指紋對象，本實例是採用spi接口連接指紋傳感器晶片和主控模塊，通信接口有多種方式實現，不局限於本實例的spi接口。
轉換電路230將sgnd調製為交流方波信號時，spi接口的信號也同時被調製，被調製的spi信號無法直接被主控模塊的spi模塊識別，導致通信異常。但是，由於傳感晶片並不是連續不間斷的掃描電容陣列，不同的電容感應單元的掃描之間存在時間間隔，大部分情況下這個間隔時間足夠大，以至於可以直接利用這個時間間隔進行數據傳輸。因此，只需要在這個掃描時間間隔內，即調製空閒間隔時，傳感晶片內部的掃描模塊輸出低電平驅動信號，使得sgnd和gnd的電平近似相等，這時傳感晶片內部的spi模塊就能和主控模塊的spi模塊正常通信。
進一步地，指紋識別傳感器還包括一電阻陣列270，傳感晶片通過該電阻陣列270與主控模塊連接，電阻陣列270中的電阻可以是串聯電阻、上下拉電阻、上下拉tvs管等。當傳感晶片的sgnd被調製為交流方波時，在通信線上的電壓可能為高壓(本實例為5.6v，相對於2.8v為高壓)，這可能會對通信接口造成潛在傷害，電阻陣列270則可以避免這個問題，其電阻值約為20～2000歐姆，視實際情況而定。
在某些實施例中，電阻陣列270也可以省略，傳感晶片直接通過導線與主控模塊連接，此時在轉換電路230調製驅動信號時(即sgnd的信號被調製為方波信號時)，保持通信接口(如本實施例中的spi接口)為低電平，則通信線上最高電壓僅2.8v，避免了上述問題。
進一步地，電源260通過一可控的電源開關280與傳感晶片連接，主控模塊控制電源開關280的開斷(開通或斷開)，進而控制轉換電路230和傳感晶片的電源供電，當傳感晶片在調製空閒時關閉或斷開電源開關280，降低系統功耗。同時，由於傳感晶片的sgnd被調製為交流方波時，傳感晶片的復位rst引腳也被調製而導致外部復位異常，此時可以通過控制電源開關280，讓傳感晶片重新上電而實現復位。電源開關280可以由晶體三極體或/和場效應管構成，可以是單個也可以由多個組合構成，例如可以由pmos管構成。
進一步地，還可以在傳感晶片的svdd和儲能電容之間連接一低壓差線性穩壓器，以提高傳感晶片供電的穩定性。
圖6所示為本發明的指紋識別傳感器的第二實施例，本實施例與第一實施例的區別是，傳感晶片通過中繼模塊(relayblock)連接終端設備的主控模塊。中繼模塊具有spi-a和spi-b兩個spi接口，其中spi-a接口與傳感晶片的spi接口連接，spi-b接口與中控模塊的spi接口連接(當然也可以通過其它通信接口連接)。中繼模塊通過spi-a接口接收傳感晶片發送的數據並緩存，主控模塊通過中繼模塊的spi-b接口獲取數據，例如，中繼模塊根據主控模塊的命令，通過spi-b接口將數據發送給主控模塊。同時，中繼模塊還接收主控模塊的命令，並根據主控命令對傳感晶片進行控制。
圖4所示的第一實施例中，主控模塊需要在電容陣列的掃描時間間隔內(即調整空閒間隔時)及時接收傳感晶片的數據並處理，而掃描時間間隔可能不到1ms，對大部分主控系統，這個實時性要求太高難以實現，限制了實用範圍。在本實例中，中繼模塊由mcu(microcontrolunit，微控制單元)構成，mcu具備兩組獨立的spi通信接口spi-a和spi-b。mcu控制spi-a接口在調整空閒間隔時接收傳感晶片的數據並緩存，在主控模塊空閒時根據主控模塊的命令將數據通過spi-b接口傳輸到主控模塊，這就大大降低了主控模塊的實時性要求，提高了實用範圍。mcu同時負責轉發主控模塊對傳感晶片的命令，並控制sw信號。此外，中繼模塊也可以由mcu、fpga(field－programmablegatearray，現場可編程門陣列)、flash(快閃記憶體)和fifo(firstinfirstout，先入先出緩存器)中的任意一種或至少兩種的組合所構成。
在存在中繼模塊的實施例中，可以由主控模塊或中繼模塊來控制電源開關280的開斷。
圖7所示為本發明的指紋識別傳感器的第三實施例，本實施例與第二實施例的區別是，將轉換電路230、高速電晶體開關250、電源開關280和中繼模塊集成於同一晶片，則指紋識別系統主要由兩顆晶片組成，晶片的外圍電路更簡潔，以適應對小尺寸終端設備的需求。
圖8所示為本發明的指紋識別傳感器的第四實施例，本實施例將中繼模塊和傳感器單元一起集成於傳感晶片，從而可以進一步減小指紋識別系統的尺寸，以適應對小尺寸終端設備的需求。
本發明的指紋識別傳感器，不需要驅動金屬環便可正常工作，因此無需在終端設備的表面開孔，只需將傳感器安裝於設備絕緣蓋板下的某一區域，實現了隱藏式指紋傳感器技術(invisiblefingerprintsensor，簡稱ifs技術)。如圖9顯示了ifs技術應用於智慧型手機的應用場景，智慧型手機包括一顯示屏蓋板10，中央部分為屏幕顯示區域20，指紋識別傳感器30則「隱藏」於顯示屏蓋板10下面，無需在顯示屏蓋板10上開孔來安置驅動金屬環，因此對顯示屏蓋板10的外觀設計影響很小，能實現完整鏡面的屏幕效果。
另外，終端設備對大地的電容cs與人體對大地的電容cm相串聯形成的等效電容，以及人體直接對終端設備的電容ch，它們對驅動信號的衰減影響將不復存在。相反地，這些電容越大，耦合越強，cx兩端電壓越大，指紋圖像效果就越清晰。從而解決了設備金屬殼衰減驅動信號，造成指紋信號清晰度下降的問題。
本發明同時提出一種終端設備，所述終端設備包括一指紋識別傳感器，所述指紋識別傳感器包括傳感器單元、轉換電路、儲能電容、高速電晶體開關和電源。傳感器單元具有一輸出端、供電端和傳感器地端，輸出端輸出驅動信號；轉換電路連接終端設備的設備地以及傳感器單元的輸出端和傳感器地端，將驅動信號調製為調製信號後輸出至傳感器地端；儲能電容連接於供電端和傳感器地端之間，以穩定傳感器單元的工作電壓；高速電晶體開關連接供電端，根據轉換電路的狀態進行同步開關，以使供電端的電壓隨著調製信號的變化而變化；電源連接轉換電路以及通過高速電晶體開關連接傳感器單元的供電端，為轉換電路和傳感器單元供電。本實施例中所描述的指紋識別傳感器為本發明中上述實施例所涉及的指紋識別傳感器，在此不再贅述。
本發明的終端設備，採用上述指紋識別傳感器後，無需在表面開孔來安置驅動金屬環，所以不會影響外觀設計。同時，終端設備對大地的電容cs與人體對大地的電容cm相串聯形成的等效電容，以及人體直接對終端設備的電容ch，它們對驅動信號的衰減影響將不復存在。相反地，這些電容越大，耦合越強，cx兩端電壓越大，指紋圖像效果就越清晰，因此提高了指紋識別效果。
以上參照附圖說明了本發明的優選實施例，並非因此局限本發明的權利範圍。本領域技術人員不脫離本發明的範圍和實質，可以有多種變型方案實現本發明，比如作為一個實施例的特徵可用於另一實施例而得到又一實施例。凡在運用本發明的技術構思之內所作的任何修改、等同替換和改進，均應在本發明的權利範圍之內。