Brevet FR2746627A1 — publié le 19971003

DISPOSITIF CAPTEUR D ' EMPREINTES La présente invention concerne un dispositif capteur d'empreinte digitale, permettant de déceler les creux et les saillies d'une phalange. Il existe déjà de tels dispositifs optiques tels que celui décrit dans le document FR-A-2 235 431, utilisant un réseau à deux dimensions de sites de détection, associé à un système de reconnaissance. La présente invention vise à fournir un dispositif capteur d'empreintes digitales répondant mieux que ceux antérieurement connus aux exigences de la pratique, notamment du fait de sa simplicité et de son aptitude à bien différencier les creux et les saillies, donc à fournir une empreinte ayant des lignes nettes. Dans ce but, l'invention propose un dispositif capteur d'empreintes digitales, comprenant un support transparent, plat et mince ayant une face externe destinée à recevoir l'extrémité d'un doigt et portant sur une face interne une matrice à deux dimensions d'éléments photosensibles répartis suivant un pas régulier, au plus égal à 90 Fun, séparés par des intervalles transparents formant des bandes, généralement de largeur inférieure à celle des éléments photosensibles un substrat dont la face interne, dirigée vers le support, à travers les intervalles du support, un faisceau de lumière traversant le support sensiblement orthogonalement à ladite face externe ; et des moyens d'allumage desdites sources et de lecture des éléments photosensibles, lesdits éléments photosensibles étant protégés contre la lumière provenant des sources de façon à ne fournir un signal de sortie qu'en réponse à la lumière rétro-diffusée par les creux vers la face externe du support. Chacun des éléments constitutifs du dispositif peut prendre des formes très différentes. Dans des modes avantageux de réalisation, les sources sont constituées par des diodes électro-luminescentes en couches minces déposées sur la face interne du substrat, par des barrettes parallèles de diodes électroluminescentes ou un composant plat continu. Le substrat peut constituer un composant qui dévie ou diffuse, vers le support, de la lumière reçue de sources placées latéralement ou longitudinalement par rapport à lui. De façon générale, des sources peuvent être fixées sur la face externe ou la face interne du substrat ou sur une ou plusieurs des tranches de ce dernier. Les éléments photosensibles peuvent eux aussi avoir diverses constitutions. I1 peut s'agir de photodiodes intégrées dans une couche mince de silicium appartenant au support ou le constituant. I1 peut s'agir de phototransistors en couche mince, similaires à ceux utilisés dans les écrans plats de visualisation. I1 peut encore s'agir de cellules photovoltaiques. Les sources utilisables disponibles à bas coût sont surtout des sources émettant dans le rouge, on utilisera généralement de telles sources et des éléments photosensibles présentant une sensibilité élevée dans leur plage d'émission. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble en perspective montrant une constitution possible d'un dispositif capteur, - la figure 2 est une vue en coupe schématique destinée à montrer le mode de différenciation des creux et des saillies lors de la prise d'empreinte par le capteur. Le dispositif capteur qui sera décrit à titre d'exemple est associé à un système d'exploitation des signaux obtenus. Ce système peut être de l'un quelconque des types actuellement connus et par exemple du type décrit dans le document FR-A- 2 235 431, déjà mentionné, auquel on pourra se reporter. Le dispositif capteur montré schématiquement en figure 1 peut être regardé comme comportant un support transparent 10 sur lequel vient s'appuyer le doigt 12 pour obtenir une empreinte et un substrat 14 fixé au support 10. La face interne du support 10 porte une matrice à deux dimensions d'éléments photosensibles 16, dont seuls quelques-uns sont représentés sur la figure 1. Ces éléments photosensibles sont protégés contre la lumière provenant du substrat (flèche f sur la figure 2), par exemple par un dépôt opaque 18. Comme on la indiqué plus haut, les éléments photosensibles sont séparés par des intervalles 20 de passage de la lumière. La constitution des éléments photosensibles peut être l'une de celles couramment utilisées à l'heure actuelle lorsqu'une faible épaisseur est requise. On peut notamment utiliser des photodiodes ou phototransistors en couche mince réalisés sur un support 10 transparent, habituellement en verre ou en quartz. Le pas de répartition des éléments 16 doit être plus faible que la distance séparant des creux successifs d'empreintes. Dans la pratique, ce pas ne doit pas dépasser 80 um. Le pas peut être nettement plus faible, mais on ne gagne pas en sélectivité en descendant de 50 um, de sorte que l'on adoptera en général un pas de répartition compris entre 50 et 80 um Les signaux de sortie des éléments photosensibles sont transmis hors du dispositif capteur par des pistes étroites constituées de façon classique en technologie couche mince. Le dispositif capteur comporte également des moyens destinés à transmettre, du substrat vers le capteur, de la lumière qui traverse les intervalles dans une direction aussi orthogonale que possible au support. Dans le cas illustré sur la figure 1, ces moyens sont constitués par des bandes ou barrettes 22 photoémissives, ce qui facilite leur alimentation électrique. Il peut notamment s'agir de diodes électroluminescentes en couches minces déposées sur le substrat ou de barrettes parallèles du genre utilisé dans les récepteurs de télécopie. Dans un autre mode de réalisation, les sources sont constituées par des diodes électroluminescentes individuelles placées chacune au croisement de deux intervalles. Ces diodes peuvent porter chacune une lentille de concentration du flux lumineux émis, de façon à fournir un lobe d'émission aussi étroit que possible et aussi directif que possible vers le support. Les moyens d'émission de lumière peuvent également être constitués par un composant unique recouvrant la face interne du substrat 14, dont certaines zones peuvent être masquées pour que l'émission de lumière ne s'effectue qu'à partir de portions situées en face des intervalles ou des croisements des intervalles. I1 est également possible d'utiliser un support diffusant qui reçoit de la lumière provenant d'émetteurs fixés sur la tranche ou fixés sur la face arrière. Dans ce cas encore, un masque peut être prévu sur la face interne du substrat. Le mode de fonctionnement du dispositif capteur apparaît sur la figure 2. La lumière incident arrivant dans un creux est diffusée par ce creux et revient partiellement vers un ou plusieurs éléments photosensibles. Au contraire, la lumière incidente arrivant sur une saillie en contact avec le support est absorbée par le doigt. Les éléments sensibles situés en face ne reçoivent pratiquement pas de lumière. Les moyens de lecture (non représentés) associés aux éléments photosensibles peuvent être prévus pour comparer la tension ou le courant fournis par l'élément à un seuil de façon à assurer une différenciation. Le dispositif capteur qui vient d'être décrit fournit une représentation directe de l'empreinte à l'échelle 1, ce qui est un avantage du point de vue de l'exploitation. Le dispositif capteur peut être réalisé par des technologies bien maîtrisées à l'heure actuelle de miniaturisation. REVENDICATIONS 1. Dispositif capteur d'empreintes digitales, comprenant: un support (10) transparent, plat et mince ayant une face externe destinée à recevoir l'extrémité d'un doigt et portant sur une face interne une matrice à deux dimensions d'éléments photosensibles répartis suivant un pas régulier au plus égal à 90 um, séparés par des intervalles en bande transparents, de largeur inférieure à celle des éléments photosensibles un substrat (14) portant sur une face interne dirigée vers le support, des sources de lumière destinées à diriger, à travers les intervalles en bande du support, un faisceau de lumière traversant le support, sensiblement orthogonal à ladite face externe ; et des moyens d'alimentation desdites sources et de lecture des éléments photosensibles, lesdits éléments photosensibles étant protégés contre la lumière provenant des sources de façon à ne fournir un signal de sortie qu'en réponse à la lumière rétro-diffusée vers la face externe du support. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les sources sont constituées par des diodes électroluminescentes en couche mince déposées sur le substrat, des barrettes parallèles de diodes électro-luminescentes ou un composant plat continu. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les sources sont constituées par des diodes électroluminescentes individuelles portant chacune une lentille de concentration du flux lumineux émis. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments photosensibles sont constitués par des photodiodes intégrées dans une couche mince de silicium constituant le support. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les éléments photosensibles sont des phototransistors en couches minces ou des cellules photovoltaiques. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les sources sont d'un type émettant dans l'infra- rouge proche ou dans le visible. 7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les intervalles sont de largeur inférieure à celle des éléments photosensibles. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat est un composant de déviation vers le support de lumière reçue de sources placées latéralement ou longitudinalement par rapport au substrat. 9. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le substrat porte les sources sur une face externe ou sur une face interne, dirigée vers le support.