Brevet FR2894049A1 — publié le 20070601

DISPOSITIF DE REACTIVATION D'UN APPAREIL PLACE EN MODE DE VEILLE L'invention concerne les dispositifs de réactivation d'un appareil électronique placé en mode de veille et notamment les appareils portatifs tels qu'un téléphone portable ou un assistant numérique personnel (PDA : personal digital assistant ) qui sont transportés dans des conditions où les dispositifs ordinaires de réactivation ont tendance à se réactiver d'une manière non désirée. C'est le cas des téléphones portables transportés dans une poche de vêtement où les simples frottements inévitables, les heurts, les pressions prolongées, peuvent réactiver l'appareil et donc engendrer une consommation inutile, voire effectuer des actions non désirées. Les dispositifs de réactivation connus utilisent le plus souvent un bouton interrupteur qu'il faut maintenir appuyé un certain temps pour faire passer l'appareil du mode de veille dans le mode actif. Mais ces dispositifs donnent un taux de réactivations indésirées assez important, qu'il serait souhaitable de réduire. De plus les interrupteurs sont des pièces mécaniques sensibles à l'usure, coûteux et encombrants. On a proposé aussi d'utiliser une combinaison d'interrupteurs pour accroître la fiabilité mais évidemment au détriment du coût et de l'encombrement. On a proposé encore des pièces mécaniques plus sophistiquées (réveil par ouverture d'un capot) mais ces dispositifs sont coûteux. L'invention part de l'observation que le frottement d'une empreinte digitale sur un capteur sensible au défilement d'une empreinte va produire un signal alternatif en correspondance avec le passage des crêtes et sillons d'une empreinte sur le capteur. On a même réalisé des capteurs d'empreinte qui ne fonctionnent pas sur le principe d'une lecture statique d'une empreinte posée sur le capteur mais sur le principe du défilement de l'empreinte sur le capteur. On propose selon l'invention d'associer à l'appareil à réactiver un capteur élémentaire sensible au défilement des crêtes et sillons d'une empreinte, et d'utiliser ce capteur élémentaire dans une fonction nouvelle qui est la réactivation de l'appareil placé en mode de veille. Autrement dit, on utilise ce capteur non pas pour sa capacité à lire et reconnaître une empreinte personnelle d'un utilisateur mais pour sa capacité à produire un signal caractéristique qui est le signe que l'utilisateur veut réactiver l'appareil. Ainsi, le capteur élémentaire est analogue à un capteur d'empreinte digitale mais il peut très bien n'utiliser qu'un pixel d'image pour cette fonction annexe. Dans la pratique, on utilisera cette fonction dans un appareil qui comporte déjà un lecteur d'empreinte digitale et on prévoira dans le capteur un pixel ou un groupe de pixels dédiés à cette fonction de réveil de l'appareil. Lorsque l'appareil sera mis en mode de veille, tous les circuits io seront inactivés, à l'exception du pixel ou groupe de pixels dédiés à la fonction de réactivation et à l'exception des quelques circuits nécessaires à la détection et à la reconnaissance d'un signal caractéristique indiquant le passage d'un doigt sur le pixel. Ces circuits comprendront essentiellement un filtre passe-bande et un détecteur de niveau moyen du signal filtré. 15 Par conséquent, l'invention propose un dispositif de réactivation d'un appareil électronique ayant un mode actif et un mode de veille, ce dispositif étant destiné à basculer l'appareil du mode de veille vers le mode actif, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur élémentaire apte à fournir un signal électrique de niveau variable en correspondance avec le 20 défilement des crêtes et sillons d'une empreinte digitale qui passe devant le capteur, un filtre passe-bande pour limiter les variations du signal en dehors d'une bande de fréquences déterminée, et un détecteur de niveau moyen de signal pour n'autoriser la fourniture d'un signal de passage en mode actif qu'à la condition que le signal filtré dépasse un seuil déterminé pendant une 25 durée minimale déterminée. Le capteur élémentaire, le filtre et le détecteur de niveau moyen restent en mode actif lorsque l'appareil à réactiver est en mode de veille. Le capteur élémentaire comporte une zone sensible dont les dimensions sont plus petites qu'un espacement typique entre crête et sillon 30 d'une empreinte digitale, typiquement des dimensions inférieures à 100 rnicromètres, afin de pouvoir produire un signal dont le niveau varie avec des pics et des creux représentatifs du défilement des crêtes et sillons de l'empreinte. Le dispositif de réactivation peut comporter un moyen pour autoriser l'émission d'un signal de passage en mode actif si la durée du dépassement du seuil est comprise entre deux valeurs déterminées. On peut de plus prévoir que le signal de réactivation n'est émis que si deux passages du doigt sont effectués, séparés par un intervalle de temps dans une gamme prédeterminée. Les passages du doigt peuvent être faits en sens inverse l'un de l'autre. Le capteur peut posséder de préférence au moins une deuxième zone sensible semblable à la première, les deux zones sensibles fournissant chacune un signal respectif, et le dispositif de réactivation comporte alors des moyens pour - déterminer à partir des deux signaux un sens de déplacement de l'empreinte, - autoriser l'émission d'un signal de passage en mode actif si au moins deux passages d'un doigt successivement dans des sens différents sont détectés dans un intervalle de temps déterminé et si le signal issu d'au moins l'une des zones sensibles dépasse le seuil déterminé pendant une durée minimale pour chacun des passages, dans cet intervalle de temps. Outre le dispositif ainsi défini, l'invention porte sur un procédé pour réactiver un appareil électronique ayant un mode actif et un mode de veille, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes : - détecter le défilement des crêtes et sillons d'une empreinte digitale lors de son passage devant un capteur sensible à ce défilement, et produire un signal de niveau variable en correspondance avec ce défilement, - filtrer dans un filtre passe- bande le signal obtenu pour limiter les variations du signal en dehors d'une bande de fréquences déterminée caractéristique du passage d'une empreinte digitale devant le capteur, - et fournir un signal de passage en mode actif lorsque le niveau moyen du signal filtré dépasse un seuil déterminé pendant une durée 3o minimale déterminée. De préférence, le procédé comprend aussi une détection du passage du doigt dans un premier sens puis dans un deuxième sens, un signal de passage en mode actif étant fourni seulement si le niveau moyen du signal filtré dépasse le seuil pendant une durée minimale prédéterminée 35 pour chacun des sens de passage du doigt. Le capteur est de préférence un capteur à couche piézoélectrique ou pyroélectrique, sensible à un contact pratiquement direct entre le doigt et la couche (recouverte éventuellement par une fine couche de protection). Il peut cependant être aussi un capteur à détection capacitive, ou un capteur à détection active par signal radiofréquence, ou un capteur optique par transmission ou par réflexion L'invention est particulièrement intéressante dans l'application à un appareil qui possède un lecteur d'empreinte digitale pour assurer la sécurité de son utilisation, le capteur élémentaire étant alors un pixel sensible formé dans le lecteur d'empreinte digitale et conservé en mode actif lorsque le reste du lecteur est en mode de veille D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit et qui est faite en référence aux 15 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 représente un appareil portable pourvu d'un capteur d'empreinte digitale ; - la figure 2 représente un doigt glissé sur le capteur d'empreinte, avec un pixel de commande de réactivation ; 20 - la figure 3 représente le circuit de commande de réactivation selon l'invention ; - la figure 4 représente une variante de réalisation du circuit de commande de réactivation. 25 Sur la figure 1, on a représenté un téléphone portable 10, à titre d'exemple d'appareil portable ayant une fonction de veille pour limiter la consommation d'énergie. L'appareil comporte des moyens classiques pour passer en mode de veille automatiquement au bout d'un temps déterminé de non-utilisation. Le portable représenté comporte un capteur d'empreinte 30 digitale 12 et des circuits associés, pour assurer la reconnaissance de l'utilisateur et l'autorisation du fonctionnement uniquement par la personne habilitée. Le capteur d'empreinte digitale est par exemple un capteur à balayage, c'est-à-dire qu'il comporte une barrette étroite de quelques lignes 35 de multiples pixels fournissant successivement plusieurs lignes d'image d'empreinte au fur et à mesure du défilement, la reconstitution d'une image complète étant faite par recombinaison des images partielles ainsi recueillies. lin tel capteur est décrit dans la demande de brevet FR-A-2 749 955. En mode de veille, le capteur d'empreinte est inactif et donc incapable de détecter et fournir une image. Cependant, pour pratiquer la fonction de réveil, on va utiliser une partie du capteur d'empreinte (un seul pixel suffit, quelques pixels peuvent être préférables) et conserver cette partie en activité même en mode de veille. Le capteur d'empreinte est de préférence un capteur à couche sensible pyroélectrique ou piézoélectrique (les mêmes matériaux sont en général à la fois pyroélectrique et piézoélectriques), c'est-à-dire un capteur dont les pixels sont sensibles à la température ou à la pression des crêtes de l'empreinte digitale qui sont en contact direct ou presque direct avec la couche sensible, alors que les sillons des empreintes ne sont pas en contact avec elle. Le ou les pixels de réactivation peuvent être juxtaposés à la barrette de pixels de détection d'empreinte ou faire partie de la barrette elle-même, mais dans le deuxième cas il faut prévoir des moyens pour lire le signal issu de ces pixels de réactivation sans que toute la barrette reste active en permanence. Sur la figure 2, on a représenté schématiquement une coupe perpendiculaire à une barrette de trois lignes de pixels L1, L2, L3, et un pixel adjacent isolé Pr servant à la réactivation. Le pixel de réactivation est de préférence similaire aux autres pixels de la barrette ; il a de préférence des dimensions d'environ 50 micromètres de côté. Le traitement du signal issu du pixel Pr est représenté à la figure 3 Le pixel de réactivation Pr fournit un signal représentant le 3o défilement des crêtes et sillons de l'empreinte digitale à un amplificateur A qui lui-même reste actif en mode de veille ; le signal issu de l'amplificateur A est transmis à un filtre passe-bande FB qui élimine ou réduit significativement le bruit (hautes fréquences) et les composantes trop basse- fréquence du signal issu du pixel Pr, pour ne garder qu'un spectre de 35 fréquences compris entre deux fréquences F1 et F2. Les fréquences comprises entre F1 et F2 sont choisies de manière que l'intervalle F1-F2 englobe la majeure partie des fréquences principales de variation d'un signal qui représente les crêtes et les creux d'empreintes digitales d'un doigt qui passe sur le pixel à une vitesse d'environ 4 à 40 cm/s. Ces valeurs sont données à titre d'exemple parce qu'elles représentent de manière réaliste le mouvement du doigt d'une personne à qui on demanderait de réactiver l'appareil par un glissement du doigt sur le capteur. Si une valeur typique de pas de sillons d'empreinte est de 450 micromètres, on comprend que les fréquences F1 et F2 peuvent avoir les ordres de grandeur suivants : F1 de 100 à 200 Hz par exemple, F2 de 1 000 à 3 000 Hz. Le filtre passe-bande peut être constitué simplement par une simple capacité en série pour éliminer les fréquences basses, y compris la composante continue du signal, suivie d'un filtre passe-bas. La capacité éliminera ou réduira les fréquences inférieures à F1, le filtre passe-bas se chargeant de réduire ou éliminer les fréquences supérieures à F2 donc les fréquences qui ne sont pas vraiment représentatives du passage volontaire d'un doigt sur le capteur. Le signal filtré est appliqué à un détecteur de valeur moyenne, fondé par exemple sur le redressement et le filtrage à très basse fréquence du signal de sortie du filtre FB. Dans cette demande de brevet, on parlera de détecteur de valeur moyenne au sens large, pour signifier détecteur de valeur moyenne ou détecteur de valeur crête, étant entendu que ces deux concepts sont sensiblement équivalents pour les besoins de l'invention. Le détecteur de valeur moyenne pris dans ce sens général fournit un signal qui représente l'amplitude globale moyenne des variations du signal filtré. Enfin, la sortie du détecteur de valeur moyenne est appliquée à un détecteur à seuil DTH. Si la valeur moyenne dépasse un seuil déterminé, le détecteur fournit un signal qui sert à la réactivation de l'ensemble de l'appareil portable 10 ou de parties de celui-ci. Si la valeur moyenne ne dépasse pas ce seuil, même en cas de passage du doigt, on considère que la réactivation n'a pas été demandée, et le détecteur ne fournit pas de signal de réactivation. L'absence de signal de détection peut résulter du fait qu'on n'a pas passé un doigt sur le capteur, ou qu'on l'a mal passé, ou qu'on l'a passé trop vite ou trop lentement. Dans tous les cas, l'appareil n'est pas réactivé et on attend un nouveau passage de doigt. Dans une variante de réalisation, représentée à la figure 4, le détecteur de seuil est suivi d'un circuit DD de détection d'une durée minimale de présence du signal de sortie du détecteur de seuil DTH. Le circuit DD reçoit le signal de détection issu de DTH et déclenche alors l'émission d'une impulsion avec un retard Tmin par rapport au signal de détection (une simple bascule monostable peut effectuer cette fonction) ; on peut prévoir ensuite par exemple qu'une porte logique ET reçoit le signal de détection et l'impulsion retardée. Elle n'émet un signal de réactivation que si le signal du détecteur de seuil est toujours présent au-delà de la durée Tmin. Si le signal de sortie du détecteur de seuil DTH s'arrête avant Tmin, aucun signal de réactivation n'est émis. Dans une autre variante, on peut exiger que l'utilisateur fasse deux passages de doigt en sens inverse l'un de l'autre, le circuit de réactivation utilisant alors un détecteur de séquence temporelle plus sophistiqué qu'une simple bascule monostable. Par exemple, le circuit comporte une structure avec un gabarit de séquences temporelles : le signal issu du détecteur de seuil doit être conforme à ce gabarit pour déclencher le signal de réactivation. Typiquement le circuit de réactivation peut comporter des moyens pour exécuter un algorithme qui n'aboutit à la délivrance d'un signal de réactivation que si les conditions suivantes sont réalisées : - absence de dépassement de seuil pendant au moins 0,5 seconde; - puis détection d'un dépassement de durée au moins 0,1 seconde et au plus 0,5 seconde ; - puis absence de dépassement pendant au moins 0,1 seconde et au plus 0,5 seconde ; - puis détection d'un dépassement pendant au moins 0,1 seconde 3o et au plus 0,5 seconde - enfin absence de dépassement pendant au moins 0,1 seconde. Cet exemple d'algorithme est représentatif d'un passage de doigt clans les deux sens par l'utilisateur. En d'autres mots, dans cette réalisation, le dispositif selon 35 l'invention comporte un moyen pour autoriser l'émission d'un signal de passage en mode actif si le détecteur de dépassement de seuil fournit un signal de dépassement pendant une durée située dans une première gamme de durées, suivi d'une absence de signal de dépassement pendant une durée comprise dans une deuxième gamme de durées, et suivi enfin d'un nouveau signal de dépassement pendant une durée comprise dans une troisième gamme de durées. Les trois gammes peuvent être identiques comme dans l'exemple donné ci-dessus mais ce n'est pas obligatoire. Dans une autre variante encore, le capteur sensible au passage de l'empreinte comporte non seulement un premier pixel de réactivation Pr, mais aussi un deuxième pixel de réactivation Pr'. Les signaux issus de ces deux pixels sont appliqués à un circuit DS de détection de sens de passage du doigt. Ce circuit peut être fondé sur une corrélation des signaux temporels issus de chacun des pixels. Si une corrélation forte est trouvée entre le signal temporel issu de Pr et le signal, retardé d'un intervalle de temps dT, issu de Pr', cette corrélation indique que le pixel Pr' voit le doigt avant le pixel Pr. Inversement si une corrélation forte est trouvée entre le signal temporel issu de Pr' et le signal retardé issu de Pr', c'est que le pixel Pr voit le doigt avant le pixel Pr'. La corrélation peut être recherchée avec plusieurs retards successifs dT, 2dT, etc. jusqu'à trouver une corrélation significative. La corrélation peut consister à soustraire les deux signaux pendant une certaine durée et calculer l'énergie du signal pendant cette durée. Ayant déterminé le sens de passage du doigt, on peut imposer que le signal de réactivation ne soit émis que si le niveau moyen du signal détecté et filtré dépasse un seuil pendant une durée minimale prédéterminée 2.5 pour chacun des sens de passage du doigt. On peut envisager d'autres variantes, dans lesquelles par exemple on exige le passage du doigt trois fois successivement plutôt que deux. On pourra réaliser avantageusement toutes les fonctions de 30 filtrage FB, détection DTH, et algorithmes, de manière entièrement numérique grâce à une binarisation du signal juste après l'amplificateur A. Une implémentation numérique utilise moins de surface de silicium que les filtrages analogiques basés sur des capacités et résistances, et de plus permet un ajustement plus commode des gabarits car on peut prévoir de les 35 programmer à l'aide de registres mémoires, volatiles ou non. REVENDICATIONS 1. Dispositif de réactivation d'un appareil électronique (10) ayant un mode actif et un mode de veille, ce dispositif étant destiné à basculer l'appareil du mode de veille vers le mode actif, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur élémentaire (Pr) apte à fournir un signal électrique de niveau variable en correspondance avec le défilement des crêtes et sillons d'une empreinte digitale qui passe devant le capteur, un filtre passe-bande (FB) pour limiter les variations du signal en dehors d'une bande de fréquences déterminée, et un détecteur de niveau moyen de signal (DTH) n'autoriser la fourniture d'un signal de passage en mode actif que si le signal filtré dépasse un seuil déterminé pendant une durée minimale déterminée. 2. Dispositif de réactivation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur élémentaire comporte une zone sensible dont les dimensions sont plus petites qu'un espacement typique entre crête et sillon d'une empreinte digitale, typiquement des dimensions inférieures à 100 micromètres. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour autoriser l'émission d'un signal de passage en mode actif si la durée du dépassement du seuil est comprise entre deux valeurs déterminées. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen pour autoriser l'émission d'un signal de passage en mode actif si le détecteur de dépassement de seuil fournit un signal de dépassement pendant une durée située dans une première gamme de durées, suivi d'une absence de signal de dépassement pendant une durée comprise dans une deuxième gamme de durées, et suivi enfin d'un nouveau signal de dépassement pendant une durée comprise dans une troisième gamme de durées. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le capteur possède au moins une deuxième zone sensible (Pr') semblable à la première, les deux zones sensibles fournissant chacune un signal respectif, et le dispositif de réactivation comporte alors des moyens pour - déterminer à partir des deux signaux un sens de déplacement de l'empreinte, - autoriser l'émission d'un signal de passage en mode actif si au moins deux passages d'un doigt successivement dans des sens différents sont détectés dans un intervalle de temps déterminé et si le signal issu d'au moins l'une des zones sensibles dépasse le seuil déterminé pendant une durée minimale pour chacun des passages, dans cet intervalle de temps. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur est un capteur à couche piézoélectrique ou pyroélectrique, ou un capteur à détection capacitive, ou un capteur à détection active par signal radiofréquence, ou un capteur optique par transmission ou par réflexion. 7. Procédé pour réactiver un appareil électronique ayant un mode actif et un mode de veille, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations suivantes : - détecter le défilement des crêtes et sillons d'une empreinte digitale lors de son passage devant un capteur (Pr) sensible à ce défilement, et produire un signal de niveau variable en correspondance avec ce défilement, - filtrer dans un filtre passe-bande (FB) le signal obtenu, pour limiter les variations du signal en dehors d'une bande de fréquences déterminée caractéristique du passage d'une empreinte digitale devant le capteur, - et fournir un signal de passage en mode actif lorsque le niveau moyen du signal filtré dépasse un seuil déterminé pendant une durée minimale déterminée. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte une détection du passage du doigt dans un premier sens puis dans un deuxième sens, un signal de passage en mode actif étant fourni seulement si le niveau moyen du signal filtré dépasse le seuil pendant une durée minimale prédéterminée pour chacun des sens de passage du doigt. 9. Application du procédé selon l'une des revendications 7 et 8 à la réactivation d'un appareil qui comporte un lecteur d'empreinte digitale pour assurer la sécurité de son utilisation, le capteur élémentaire étant alors un pixel sensible formé dans le lecteur d'empreinte digitale et conservé en mode actif lorsque le reste du lecteur est en mode de veille.15