(57)【要約】      （修正有）【課題】ピッチ／キャッチ法で超音波で形成された画像を利用して、骨または血管系等の指の皮下組織構造の改良された３次元撮像を提供する圧電アレイを有する、バイオメトリック感知デバイスを提供すること。【解決手段】指紋の特性からバイオメトリックデータを得て、指組織内に埋め込まれ、指紋に関連して位置する、皮下構造の特性を得るためのシステム、装置、および方法。一実施形態において、バイオメトリック感知装置は、圧電セラミック要素のアレイと、要素の励起、および要素の各々の動きを監視するための一組の電子機器とを備え、電子機器および要素は、指の指紋の少なくとも１つの２次元画像をエンコードする第１の組のデータを得るための第１のモードで動作可能であり、かつ指内に埋め込まれた組織内に位置する１つ以上の皮下組織構造の少なくとも１つの３次元表現をエンコードする第２の組のデータを得るための第２のモードで動作可能である。【選択図】図４
2018192266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願の引用）
本願は、同時係属の米国仮特許出願第６１／７６１，６６５号（確認番号７０９６、２０１３年２月６日出願、名称「ＢＩＯＭＥＴＲＩＣ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＦＯＲ  ＩＭＡＧＩＮＧ  ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴＳ  ＡＮＤ  ＳＵＢＣＵＴＡＮＥＯＵＳ
ＳＴＲＵＣＴＵＲＥＳ  ＯＦ  ＦＩＮＧＥＲＳ，ＷＩＴＨ  ＰＲＯＯＦ  ＯＦ  ＬＩＦＥ  ＰＡＲＡＭＥＴＥＲ  ＤＥＴＥＣＴＩＯＮ，ＡＮＤ  ＳＹＳＴＥＭＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＵＳＩＮＧ  ＳＡＩＤ  ＳＥＮＳＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ」、事件番号：ＳＯＮ＿０２３Ｐ）に対する米国特許法１１９（ｅ）に基づく優先権および利益を主張し、上記出願は、その全体が参照により本明細書に引用される。
【背景技術】
【０００２】
指紋採取は、ヒト識別のために最も広く使用されているバイオメトリックのうちの１つである。識別は、特徴点として知られる隆線および谷線の分岐点または終点等の構造要素の相対的位置および向きに関して、指紋センサによって得られる所与の指紋画像を分析することによって得られる。これらの特性は、個人の指または複数の指の登録モードにおいて得られる。検証モードでは、第２の指紋が、得られ、特徴点または他の以前に定義された指紋特性に基づいて、類似点に対して分析される。この特徴点はまた、本明細書では、バイオメトリックマーカーのタイプとも称される。
【０００３】
他人受け入れまたは本人拒否のいずれかの誤識別の確率は、指紋によって識別される特徴点の数に依存する。特徴点の数は、走査される指先端面積に伴って増加する。しかしながら、アクセス制御のため、携帯電話等のモバイルデバイスの中に指紋センサを統合するために、小面積指紋センサが、非常に望ましい。
【０００４】
Ｓｏｎａｖａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．（Ｐａｌｍ  Ｂｅａｃｈ  Ｇａｒｄｅｎｓ，Ｆｌｏｒｉｄａ，ＵＳＡ）は、セラミック複合材から作製される、セラミック製微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）圧電アレイを有する、バイオメトリック感知デバイスを製造している。この圧電材料が、ヒトの髪の直径の１／１０の柱に形成され、電場が印加されると、機械的に発振する、または機械的に振動されると、電気電圧を生成することを可能にする固有の組の特性を有する。圧電柱は、その固有超音波共振振動数において、電気的に振動させられる。指紋隆線が、直接、柱の上方に来る場合、超音波エネルギーの多くは、皮膚によって吸収され、柱の信号インピーダンスは、非常に高くなる。谷線が、直接、柱の上方に来る場合、非常にわずかなエネルギーが、吸収され、インピーダンスは、非常に低くなる。柱を数千個の要素のマトリクスに配列することによって、指紋の２次元画像が、生成されることができる。撮像式ＡＳＩＣは、柱発振、指紋の撮像、および指紋情報のデータ管理を電気的に制御する。
【０００５】
米国特許第７，１４１，９１８号（特許文献１）は、指紋撮像のために動作可能な前述の圧電アレイを有する、バイオメトリック感知デバイスを説明している。また、本特許に説明されるように、圧電アレイは、そのような骨等の撮像を提供するためのエコーモード、または血流速度および血流パターンを検出するためのドップラーシフトモード等、他のバイオメトリック情報を得るために、非指紋撮像モードで動作することもできることが見出されている。本特許に説明されるセンサは、有用であるが、感知デバイスを３次元超音波撮像モードで動作させ、米国特許第７，１４１，９１８号に説明されるように、エコーモード撮像に依拠しない、バイオメトリック識別（または、医療用途）において使用するために、皮下構造の改良された撮像を提供することも望ましいであろう。
【０００６】
前述の議論は、単に、一般的背景情報のために提供され、請求される主題の範囲を決定する補助として使用されることを意図するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７，１４１，９１８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
故に、本発明の目的は、ピッチ／キャッチ法で超音波で形成された画像を利用して、骨または血管系等の指の皮下組織構造の改良された３次元撮像を提供する圧電アレイを有する、バイオメトリック感知デバイスを提供することである。
【０００９】
本発明の別の目的は、指の皮下組織構造の改良された３次元画像を提供する圧電センサアレイを有する、バイオメトリック感知デバイスを提供することであり、そのような画像は、生存証明パラメータをさらに提供するために有用である。
【００１０】
概略すると、本発明は、指紋画像を表す第１のデータを産生するための第１のモードと、ピッチ／キャッチ法超音波撮像によって形成される骨または血管等の皮下組織構造の少なくとも１つの３次元画像を表す第２のデータを産生するための第２のモードとで動作可能である、圧電セラミック要素のアレイを有する、バイオメトリック感知デバイスを具現化する。感知デバイスを第１および第２のモードで動作させることから提供される画像は、バイオメトリック識別において使用するための解剖学的および形態学的バイオメトリック（バイオメトリックデータ）を提供する。
【００１１】
皮下組織構造の少なくとも１つの３次元画像を表す第２のデータはまた、組織の弾性特性、およびバイタルまたは生存証明パラメータの証拠、すなわち、心拍、血流速度、およびパルス波パターン、またはセンサアレイ上に配置される指が、偽物または死亡しているかどうかを決定するために使用され得る、他のパラメータ等の生理学的情報を決定するために使用され得る。
【００１２】
組織の弾性特性は、捕捉された指紋画像および皮下組織構造の１つ以上の画像のように、バイオメトリック識別において使用するためのバイオメトリック（バイオメトリックデータ）を提供し得る。したがって、複数のタイプのバイオメトリックデータが、センサアレイに指を１回かざすだけで得られることができ、これは、リアルタイムかつ同時に行われることができる。
【００１３】
識別デバイスのアーキテクチャは、米国特許第７，１４１，９１８号（また、本明細書では、第’９１８号特許とも称される）に説明されるものに類似する。本発明の実施形態は、本明細書に説明される第’９１８号特許に優る種々の改良を含む。これらの改良として、電子制御およびデータ取得に関連するものが挙げられる。米国特許第７，１４１，９１８号は、参照することによって本明細書に組み込まれる。さらに、米国特許第７，８４４，６６０号および第６，７２０，７１２号（米国特許第７，１４１，９１８号に関連する）もまた、参照することによって本明細書に組み込まれる。
【００１４】
本発明の概略は、１つ以上の例証的実施形態に従って本明細書に開示される主題の簡単な概要を提供するためだけに意図され、請求項を解釈する、あるいは添付の請求項によって定義される本発明の範囲を定義または制限する指針としての役割を果たすものではない。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
バイオメトリック感知装置であって、
圧電セラミック要素のアレイと、
前記要素の励起、および前記要素の各々の動きを監視するための一組の電子機器と
を備え、
前記電子機器および要素は、指の指紋の少なくとも１つの２次元画像をエンコードする第１の組のデータを得るための第１のモードで動作可能であり、かつ前記指内に埋め込まれた組織内に位置する１つ以上の皮下組織構造の少なくとも１つの３次元表現をエンコードする第２の組のデータを得るための第２のモードで動作可能であり、
前記電子機器は、ソフトウェアによって制御され、前記ソフトウェアは、バイオメトリックマーカーを識別し、前記指紋と前記皮下組織構造のうちの１つ以上との中、およびそれらの間のバイオメトリックマーカー間の相対的位置の定量的表現を記録するために構成されている、バイオメトリック感知装置。
（項目２）
前記第２の組のデータは、前記皮下組織内の血管構造を識別し、その位置を特定するために採用される、項目１に記載のバイオメトリック感知装置 。
（項目３）
前記第２の組のデータは、前記皮下組織内の骨構造を識別し、その位置を特定するために採用される、項目１に記載のバイオメトリック感知装置。
（項目４）
前記第２の組のデータは、前記皮下組織の動的特性を決定するために採用され、前記動的特性は、経時的に変化する特性である、項目１に記載のバイオメトリック感知装置。
（項目５）
前記動的特性は、前記皮下組織の弾性特性を含む、項目４に記載のバイオメトリック感知装置。
（項目６）
前記動的特性は、心拍の周波数を測定するために採用される、項目４に記載のバイオメトリック感知装置。
（項目７）
前記動的特性は、血管構造を通って流れる血液の存在または量を測定するために採用される、項目４に記載のバイオメトリック感知装置。
（項目８）
前記動的特性は、血管構造と関連するパルス波パターンの存在または量を測定するために採用される、項目４に記載のバイオメトリック感知装置 。
（項目９）
一組の前記バイオメトリックマーカーは、バイオメトリック照合のために後に採用される特徴スコアによって表される、項目１に記載のバイオメトリック感知装置 。
（項目１０）
バイオメトリック感知システムであって、
圧電セラミック要素のアレイと、
前記要素の励起、および前記要素の各々の動きを監視するための一組の電子機器と
を備え、
前記電子機器および要素は、指の指紋の２次元画像をエンコードする第１の組のデータを得るための第１のモードで動作可能であり、かつ前記指内に埋め込まれた組織内に位置する１つ以上の皮下組織構造の少なくとも１つの３次元表現をエンコードする第２の組のデータを得るための第２のモードで動作可能であり、
前記電子機器は、ソフトウェアによって制御され、前記ソフトウェアは、バイオメトリックマーカーを識別し、前記指紋と前記皮下組織構造のうちの１つ以上との中、およびそれらの間のバイオメトリックマーカー間の相対的位置の定量的表現を記録するために構成されている、システム。
（項目１１）
バイオメトリック情報を感知する方法であって、
圧電セラミック要素のアレイを提供することと、
前記要素の励起、および前記要素の各々の動きを監視するための一組の電子機器を提供することと
を含み、
前記電子機器および要素は、指の指紋の２次元画像をエンコードする第１の組のデータを得るための第１のモードで動作可能であり、かつ前記指内に埋め込まれた組織内に位置する１つ以上の皮下組織構造の少なくとも１つの３次元表現をエンコードする第２の組のデータを得るための第２のモードで動作可能であり、
前記電子機器は、ソフトウェアによって制御され、前記ソフトウェアは、バイオメトリックマーカーを識別し、前記指紋と前記皮下組織構造のうちの１つ以上との中、およびそれらの間のバイオメトリックマーカー間の相対的位置の定量的表現を記録するために構成されている、方法。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明の特徴が理解され得るように、発明を実施するための形態は、そのうちのいくつかが付随の図面に図示される、ある実施形態を参照し得る。しかしながら、図面は、本発明のある実施形態を例証するにすぎず、したがって、その範囲の制限として見なされるものではなく、本発明の範囲は、他の等しく効果的実施形態も包含することができることに留意されたい。
【００１６】
図面は、必ずしも、正確な縮尺ではない。図面は、概して、本発明のある実施形態の特徴の例証に応じて、強調される。図面中、同一番号は、種々の図全体を通して、同一部品を示すために使用される。同一部品間の差異は、それらの部品に異なる番号を伴って示され得る。異なる部品は、異なる番号を用いて示される。したがって、本発明のさらなる理解のために、図面と併せて熟読される、以下の発明を実施するための形態が参照され得る。
【図１Ａ】図１Ａは、本発明による、圧電識別デバイスの見下げ図の概略図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、柱（要素）が均等に離間され、充填材料によって分離される、圧電識別デバイスの側面斜視図である。
【図２】図２は、センサアレイのアドレス指定方式の略図を示し、ｘ軸に沿ったＭ行およびｙ軸に沿ったＮ列で配置される、Ｍ×Ｎ数の要素１１が存在する。
【図３】図３は、コンピュータシステムに連結される、識別デバイスを図示する。
【図４】図４は、センサアレイ１０と、指の表面３１がその保護遮蔽２３と直接接触するように、センサアレイの上側表面に近接して設置される、指３０の断面を図示する。
【図５】図５は、図２に示されるように、走査開口のｘ軸（Ｍ行）およびｙ軸（Ｎ列）次元に対してプロセッサ１３によって走査される、走査開口４０を図示する。
【図６Ａ】図６Ａは、６つの伝送チャネルを有する砂時計形状を有する、伝送ビームまたはパルス４６（半透明体積として示される）を形成するように、プロセッサ１３によって選択される伝送開口４１を図示する。
【図６Ｂ】図６Ｂは、チャネルＡ−Ｆを介して進行する伝送信号を図示する。
【図７Ａ】図７Ａは、音響エネルギー（ビームまたはパルス４９）を受信するように、プロセッサ１３によって選択される受信開口４２を図示する。
【図７Ｂ】図７Ｂは、チャネルＡ−Ｆを介して受信される伝送信号を図示する。
【図８】図８は、組み合わせられた出力信号５４を図示する。
【図９】図９は、センサアレイを介した指内の血管５０の超音波走査を図示する。
【図１０】図１０は、センサアレイを介した指内の骨構造の超音波走査を図示する。
【図１１】図１１は、図４、９、および１０に示されるようなセンサアレイを介して指を走査する間の図３の識別デバイス９の動作を図示する。
【図１２】図１２は、センサ制御ハードウェアおよびソフトウェアの簡略化された例証である。
【図１３】図１３は、センサアレイに信号を伝送し、そこから信号を受信するための代替ハードウェアを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１Ａを参照すると、本発明による、圧電識別デバイス９の概略図が、示される。識別デバイス９は、機械的共振感知を提供する圧電要素１１のセンサアレイ１０と、センサ入力信号発生器１２と、プロセッサ１３とを有する。プロセッサ１３の制御下、入力信号発生器１２によって発生される入力信号は、信号マルチプレクサ１５ａによって、センサアレイ１０に連結され、センサ１０の出力信号は、マルチプレクサ１５ｂによって、プロセッサ１３に連結される。
【００１８】
プロセッサ１３は、マルチプレクサ１５ｂを介して、選択要素からの出力信号を処理し、バイオメトリックデータを得て、これは、次いで、メモリ１４内に記憶され得る。バイオメトリックデータは、１つ以上の指紋画像、および／または指の皮下構造の１つ以上の超音波画像、組織弾性等の皮下組織パラメータ、および／または以下に説明されるような検出された生存証明パラメータを含むことができる。マルチプレクサ１５ａおよび１５ｂを介した要素１１のアドレス指定は、ユーザ規定撮像モードに従って、および／または生存証明パラメータの検出において、ｍｕｘコントローラ１６を介して、有効化される。各マルチプレクサ１５ａおよび１５ｂは、単数で示されるが、各マルチプレクサの機能は、代替として、所望に応じて、２つ以上のマルチプレクサによって提供されるように設計され得る。
【００１９】
センサアレイ要素１１は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）または類似特性を有する他の材料、好ましくは、ＰＺＴ１−３複合材から成り得る。圧電セラミック要素１１は、図２に示されるように、円形等の長方形以外の形状を有することができる。センサ面積１０は、好ましくは、前述の組み込まれる特許に説明されるような支持層上に提供される。他のＡＳＩＣチップは、センサが接続される、図１Ａに示される電子機器を提供し得る。
【００２０】
センサアレイ１０のより詳細な図は、図１Ｂに示され、要素１１は、その間に充填材料１７を伴う、均等に離間された柱１１を表す。充填材料１７は、微粒子を有するエポキシまたはポリマーであり得る。伝送電極（または、ライン）１９および受信電極（または、ライン）２０（図１Ａ参照）が、それぞれ、センサアレイ１０に沿って、上下に提供される。伝送電極１９を覆って、指先端が設定され得る表面２３を提供する、ウレタン等の遮蔽または保護コーティング層２２がある。受信電極２０の下には、発泡体材料等から成る、支持基板２４がある。
【００２１】
図２を参照すると、アドレス指定方式の略図が、示され、示されるような水平ｘ軸に沿ったＭ行および示されるような垂直ｙ軸に沿ったＮ列に配置される、Ｍ×Ｎ数の要素１１が存在する。例えば、ＭおよびＮは、それぞれ、３６８および２５６に等しくあり得るが、別の数の要素およびその行および列群が、本発明の他の実施形態に従って採用されることもできる。伝送電極１９は、行１からＭ内の要素１１の上部に接続する、並列導体である一方、受信電極２０は、列１からＮ内の要素１１の底部に接続する、並列導体である。いくつかの実施形態によると、各要素１１は、４０ミクロン平方×１００ミクロンの奥行であり、それによって、２０ＭＨｚ基本周波数音波要素１１を有する、高密度センサアレイ１０をもたらす。１０ミクロンの間隔が、要素１１間に使用され、要素間に５０ミクロンの合計ピッチを提供するために好ましい。例えば、５０ミクロンを上回るまたは下回るピッチ等、他の幾何学形状も、使用され得る。例えば、３６８行および２５６列を伴うセンサは、１８．７×１３ｍｍまたは特定の用途のために所望される最大撮像サイズに従う他のサイズであり得る。
【００２２】
いくつかの実施形態では、センサアレイ１０は、米国特許第７，４８９，０６６号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるように製造され得る。要素を行および列のアレイに配列することによって、要素１１は、それぞれ、マルチプレクサ１５ａおよび１５ｂを介して、電極１９および２０の選択によって、個々に、入力信号の印加のために行を単位としてアドレス指定可能であり、次いで、出力信号を読み出すために列を単位としてアドレス指定可能である。
【００２３】
接地スイッチ２６が、縁コネクタ１９ａとマルチプレクサ１５ａとの間の全伝送電極１９に連結されるように提供され、プロセッサ１３が、必要に応じて、電極１９を接地に接続することを可能にする。同様に、接地スイッチ２７は、縁コネクタ２０ａとマルチプレクサ１５ｂとの間の全受信電極２０に連結されるように提供され、プロセッサ１３が、必要に応じて、電極２０を接地に接続することを可能にする。接地スイッチ２６および２７の利点は、米国特許第７，１４１，９１８号に説明されるように、接地と信号電極との付加的切り替えを回避し、それによって、伝送および要素１１に並列する望ましくない付加的容量負荷を回避することである。
【００２４】
以下に説明されるように、プロセッサ１３は、その埋め込まれたメモリ（または、メモリ１４）内にプログラムされ、少なくとも指紋撮像および３次元超音波撮像を含む、本明細書に説明されるようなセンサアレイ１０による全感知動作を有効化する。さらに、プロセッサ１３は、合成開口撮像を含む電子ビーム形成の一部として、超音波撮像システム内に通常実装される、他の活動も提供し得る。
【００２５】
図３を参照すると、識別デバイス９が、コマンドを送信し、バイオメトリックデータを識別デバイス９から受信するデータ通信のためのコンピュータシステム２８に連結される。コンピュータシステム２８は、バイオメトリックデータの識別（例えば、検証および／または登録）のために、必要に応じて、識別デバイス９を利用して、センサアレイ１０を介して、バイオメトリックデータを得る、プログラムまたは命令に従って動作する、任意のマイクロプロセッサベースのデバイスであり得る。そのようなコンピュータシステム２８は、センサから収集されたバイオメトリックデータを使用して、システム２８内のまたはシステム２８にアクセス可能なデータベースまたはメモリに従って、バイオメトリック特徴または識別子照合を有効化する。例えば、コンピュータシステム２８は、ポータブル識別デバイス、ポイント・オブ・トランザクションシステム、またはセキュアなバイオメトリック感知を要求し、物理的および／または電子リソースへのアクセスを有効化するための任意の他のデバイスの一部であり得る。
【００２６】
識別デバイス９は、以下に説明されるように、指紋撮像モードおよび３次元皮下組織構造撮像モードで動作可能である。
【００２７】
（指紋撮像モード）
図４は、デバイス９のセンサアレイ１０と、指の表面３１がその保護遮蔽２３と直接接触するように、センサアレイに近接して設置される指３０の断面を図示する。指のそのような表面３１は、そのような直接接触を生じさせる隆線３２と、保護遮蔽２３とそのような直接接触を生じさせない谷線３３とを有する。要素１１が、マルチプレクサ１５ａを介したｍｕｘコントローラ１６によって選択される伝送電極１９のうちの１つを介して、入力信号発生器１２によって共振周波数で駆動されると、その発振は、指の表面３１に向けられまたは伝送され、音波３５および３６によって図式的に例証されるように、隆線３２または谷線３３のいずれかに向けて音波を産生する。入力信号は、センサアレイ１０内の要素１１を励起し、好ましくは、共振周波数において、これらの要素を発振させる。音響インピーダンスまたは外側エンティティ（センサの外部）からの音響エネルギーの反射の存在等、センサアレイ１０の外側の現象もさらに、センサアレイ１０内のこれらの要素１１の動きに影響を及ぼす（入力信号励起の影響以外に）。そのような外側の影響を受ける動きが、電子ハードウェア（図１２参照）の動作を制御するソフトウェアと組み合わせて、電子ハードウェアによって、監視、測定、および分析される。
【００２８】
音波に対する表面３１応答は、隆線の組織への接触と谷線の非接触とのインピーダンスにおける差異（または、減衰／電圧）により異なり、インピーダンスにおける差異は、マルチプレクサ１５ｂを介したｍｕｘコントローラ１６によって選択された受信電極２０のうちの１つを介して、音波またはビームを伝送した同一の要素１１によって検出可能であり、それによって、要素が隆線に面しているか、または谷線に面しているかに関する評価基準を提供する。プロセッサ１２は、メモリ１４内にマップを構築し、そこで、プロセッサ１２によって検出された各要素応答（出力信号）は、メモリ１４内の２次元指紋画像の１画素を表し、各画素は、黒色または白色値として表され、各々、隆線または谷線、あるいはその逆を表し得る。したがって、測定されたインピーダンスのいずれかの読み出しは、隆線および谷線の指紋画像に変換される。
【００２９】
指紋画像を得るための識別デバイス９のそのような動作は、先行出願の仮特許出願の付録Ａ内に含まれる、組み込まれる米国特許第７，１４１，９１８号の図１７−２２、または他の米国特許第７，４８９，０６６号、第７，５１４，８４２号、第８，３３１，６３３号、および第８，３３５，３５６号（同様に、全て、参照することによって本明細書に組み込まれる）に関連してより詳細に説明される。
【００３０】
好ましくは、センサアレイ１０は、マルチプレクサ１５ａを介して、印加入力信号発生器１２の共振周波数においてインピーダンスを検出することによって、指紋を得るように動作し、各要素１１の駆動入力信号が停止するとすぐに、出力信号が、その同一の画素から読み取られる。その出力信号は、インピーダンスを表す。言い換えると、要素１１のリング（振動）特性は、マルチプレクサ１５ｂを介してサンプリングされると、インピーダンスの測定値を提供する要素によって、電気出力信号が産生れることを引き起こす。さらに、２回のインピーダンス測定が、各要素１１に対して、２つの異なる周波数（例えば、１９．８ＭＨｚおよび２０．２ＭＨｚ）で行われることができ、各周波数における測定されたインピーダンスの差異は、要素１１が、組み込まれる米国特許第７，１４１，９１８号に説明されるように、隆線に面しそれに隣接するか、または谷線に面しそれに隣接するかを決定するために使用される。
【００３１】
（超音波（ピッチ／キャッチ）３次元撮像モード）
識別デバイス９はまた、センサ１０をピッチ／キャッチ撮像モードで動作させ、センサアレイ１０に提示される指内の３次元超音波画像を得ることができる。したがって、指紋画像捕捉のために主に設計されるセンサは、血管構造（静脈および動脈管）または骨構造等、指紋画像を提供した同一の組織内の構造の視認を可能にすることができる。以下により詳細に説明されるように、プロセッサ１３は、以前の組み込まれる米国特許第７，１４１，９１８号のエコー撮像におけるように並列ではなく、送信機および受信機を直列に接続することによって、センサアレイ１０の要素１１をこのピッチ／キャッチモードで動作させる。
【００３２】
図５に図示されるように、走査開口４０が、ｘおよびｙ軸または次元に沿って、プロセッサ１３によって走査され、ｘ次元は、図２の１からＭ行に対応し、ｙ次元は、１からＮ列に対応する。走査開口４０は、伝送ビームを産生する、伝送開口４１を提供するために、プロセッサ１３によってアクティブ化される要素１１の「ｍ」個の隣接する行の群４３と、受信ビームを受信する受信開口４２を提供するためのプロセッサ１３によってアクティブ化される要素１１の「ｎ」個の隣接する列の群４４との交点に沿って形成され、受信された信号の時間遅延は、伝送ビームが集束される組織の体積内の構造を表し、受信ビームは、走査開口４０の上方で受信される。
【００３３】
走査の間、プロセッサ１３は、異なる走査開口４０が互に重複し得る、「ｍ」行および「ｎ」列の異なる群４３および４４を選択することによって、ｘおよびｙ次元に沿って、走査開口４０を移動させる。ビーム集束のために、要素１１の「ｍ」行に対する伝送電極１９は、「ｐ」個のチャネルに等しく分割され、伝送チャネルの数は、「ｐ」によって除算された「ｍ」に等しい。同様に、要素１１の「ｎ」列に対する受信電極２０は、「ｒ」個の受信チャネルに等しく分割され、受信チャネルの数は、「ｒ」によって除算された「ｎ」に等しい。複数の異なる走査開口の走査の間のセンサアレイ１０の上方の組織内の血管系の走査中に生じ得る、複数の走査開口４０のうちの１つの実施例が、図６Ａおよび６Ｂに示され、図６Ａは、伝送サイクルを表し、図６Ｂは、受信サイクルを表す。
【００３４】
図６Ａでは、伝送開口４１が、プロセッサ１３によって、砂時計形状を有する、伝送ビームまたはパルス４６（半透明体積として示される）を形成するために選択される。本実施例では、「ｍ」は、１２に等しく、「ｐ」は、６に等しく、各々、２つの行を伴う、６つの伝送チャネルＡ−Ｆをもたらす。組織表面下のある距離に、伝送ビーム４６の体積４８に沿って、ビームを集束させるために、体積４８からの行の距離に従って、時間がオフセットされて、伝送（入力）信号が、伝送チャネルＡ−Ｆによって印加される。伝送信号は、図６Ｂに図示されるように、最初に、最外伝送チャネルＡおよびＦの行に印加され、次いで、最外から２番目の伝送チャネルＢおよびＥに印加され、次いで、最も中心の伝送チャネルＣおよびＤが最後に印加される。
【００３５】
したがって、伝送ビーム４６は、略同時に到達するであろう、伝送開口４１を形成し、それによって、血管５０等の着目物体または構造を含み得る、意図される体積４８に沿って、伝送ビーム４６を集束させる。伝送ビーム４６を形成する際、伝送開口４１で使用されない要素１１の全他の行は、非アクティブである。血管は、伝送ビーム４６内に完全に含まれ得るか、またはそうではない場合もある。この伝送サイクルの間、スイッチ２７が、プロセッサ１３によって、接地に切り替えられ、受信電極２０を接地する一方、スイッチ２６は、接地に設定されない。
【００３６】
伝送ビーム４６が指３０の組織の中に発射され、伝送電極１９のリングダウンに対する付加的期間の後、「ｍ」行（すなわち、その電極１９）に沿った伝送要素１１は、プロセッサ１３によって、スイッチ２６を介して、接地に切り替えられ、スイッチ２７は、接地に設定されない。受信サイクルが、次いで、開始することができる。
【００３７】
図７Ａは、砂時計形状を有する、ビームまたはパルス４９を受信するために、プロセッサ１３によって選択される受信開口４２の実施例を示す。本実施例では、「ｎ」は、１２に等しく、「ｒ」は、６に等しく、各々、２つの列を伴う、６つの受信チャネルＡ−Ｆをもたらす。組織表面下の体積５２に沿って受信ビームを集束するために、受信（出力）信号が、体積５２からの列の距離に従って時間的にオフセットされて、受信チャネルＡ−Ｆオフセットから読み取られる（または、検出される）。受信信号は、図７Ｂに図示されるように、最初に、最外受信チャネルＡおよびＦの列から読み取られ、次いで、最外から２番目の受信チャネルＢおよびＥから読み取られ、次いで、最も中心の受信チャネルＣおよびＤから最後に読み取られる。
【００３８】
したがって、受信開口４２の要素１１によって受信されるビームは、本実施例では、血管５０の一部を含む、意図される体積５２から、略同時に到着するであろう。全受信チャネルＡ−Ｆからの信号は、図７Ｂに示される受信の時間オフセットに従って整列され、プロセッサ１３内のビーム形成器５３によって組み合わせられ、図８に示されるように、走査開口４０に対する組み合わせられた出力信号を形成する。
【００３９】
出力信号を受信チャネルＡ−Ｆから受信する際、受信開口４２内にない、要素１１の全他の列は、非アクティブである。受信ビーム４９は、伝送ビーム４６に直交し、伝送開口４１と受信開口４２とに沿ったそれらの交点であり、その好転は、効果的ピッチ／キャッチ走査開口４０を画定する。
【００４０】
プロセッサ１３は、停止された伝送ビームが、撮像されることが所望される物体または構造を有する、センサ１０に向かって後方散乱反射された後の往復時間に関連付けられたサンプリング間隔の間、要素１１の「ｎ」列から信号を受信する。サンプリング間隔にわたる、ビーム形成器５３からの組み合わせられた出力信号の時間遅延は、センサアレイ１０からの距離を表し、サンプリング間隔の間にサンプリングされるｚ次元に沿った異なる深度における信号の振幅または値５４は、プロセッサ１３によって、走査開口４０に関連付けられたｘ、ｙ、ｚ座標において、メモリ１４内に記録される。プロセッサ１３は、走査開口４０の深度全体にわたって、組み合わせられた出力信号を受信し得るが、走査開口４０の交差体積４８および５１の所望の体積の深度範囲にわたって、情報をメモリ１４内に記録し、センサアレイ１０からその所望の深度範囲内にあり得る、着目構造を有する３次元超音波画像を提供する。
【００４１】
図８は、走査開口４０に沿って中心にあるセンサ１０からの距離における、ｚ軸に沿った血管５０によるビーム形成信号に及ぼす影響を示し、ｘ軸に沿った座標の＋／−振幅値５４は、受信開口４２に関して中心にある共通ｙ位置におけるものである。（脈管直径の外側境界間の信号の振幅もまた、プロセッサ１３によって処理され、バイタルパラメータとしての使用のために、そのｘ、ｙ座標において、それを通る流れの速度情報を提供し得る）。言い換えると、この伝送ビーム４６は、センサアレイ１１の２次元（２Ｄ）走査内で２つの直交軸ｘおよびｙにおいて操向される。軸方向またはｚ−軸として定義される第３の軸は、プロセッサ１３によって、後方散乱音波を生じさせる皮下組織の到着時間分析によって得られる。
【００４２】
プロセッサは、ｘ、ｙ座標におけるセンサ１０からｚ軸に沿って得られる振幅５４のサンプリングされた点における情報を、ｘおよびｙ次元に沿ってメモリ１４内のマップに追加し、それによって、皮下構造の３次元超音波画像を構築する。ｘ、ｚ平面に沿った完全２Ｄｘ、ｙ画像が、ｚにおける時間履歴およびｙにおける受信開口４２位置から得られる。言い換えると、この２Ｄ画像は、所与の走査開口４０に対して後方散乱された超音波の完全３Ｄ体積表現のｘ、ｚ平面に沿ったスライスを提供する。各新しい位置に対して受信開口を走査しながらのｘ軸に沿った走査は、指先端物体の完全体積表現を生成する。この受信サイクルの間、スイッチ２６は、プロセッサ１３によって、接地に切り替えられ、伝送電極１９を接地する一方、スイッチ２７は、接地に設定されない。
【００４３】
プロセッサ１３は、次いで、センサアレイ１０の上方の組織の体積にわたるｘおよびｙ次元に沿って、異なる走査開口４０に対してプロセスを繰り返し、走査開口のｘ、ｚ平面に沿った複数のスライスを提供し、皮下構造の３次元超音波画像を完成させる。
【００４４】
超音波撮像のための３次元ビーム形成は、Ｃ．Ｅ．Ｄｅｍｏｒｅ  ｅｔ  ａｌ．「Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｖｏｌｕｍｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｃｒｏｓｓｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ａｒｒａｙ」ＩＥＥＥ  ＵＦＦＣ  Ｔｒａｎｓ  ｖｏｌ．５６（６）１２５２−１２６１に説明されるが、従来、圧電要素のセンサアレイによって提供されていない。＜参照することによって組み込まれる？＞
前述のように、各走査開口４０に対して受信サイクルと伝送サイクルとを交互する、伝送電極１９および受信電極２０の接地が存在する。血管構造および骨構造は、センサ１０に対して組織内の異なる深度にあるため、皮下のためのサンプリング間隔は、図９に図示されるような指３０の血管系または図１０に図示されるような指３０の骨構造の３次元
超音波画像を提供するように設定され、それによって、異なるタイプの皮下構造の３次元撮像を可能にし得る。指の組織の他の構造も同様に、所望に応じて、撮像され得る。
【００４５】
１つのみの伝送要素１１が１度に使用される、指紋モードと異なり、超音波ピッチおよびキャッチモードでは、「ｎ」個の隣接する送信機（伝送要素１１）のサブ群が、アクティブであり、電子集束ビーム４６を、一般に、アジマス軸と称される、１つの側方方向に提供する。一般に、エレベーション方向と称される、直交方向では、受信開口４９は、マルチプレクサ１５ｂを介して、「ｍ」個の電極２０のサブ群として選択され、したがって、伝送および受信のための効果的開口が、伝送開口４１と受信開口４２との間の空間交点となる。Ｍ個の受信電極２０のサブ群「ｍ」のみ、マルチプレクサ１５ｂを介して、プロセッサ１３によるビーム形成およびさらなる後方散乱分析のために、「ｍ」個の受信増幅器および信号処理チェーンの群に接続される。
【００４６】
指紋モードでは、全利用可能なＭ個の受信チャネルが、並列で利用され、データ取得のために最大スピードを提供する。全電極は、プロセッサ１３から接地スイッチ２６および２７へのプログラマブル信号に接続される。したがって、超音波撮像モードでは、受信電極１９は、伝送サイクルまたは位相の間、接地される一方、受信位相の間、接地からオフに切り替えられ、その間、全伝送要素１１は、接地される。
【００４７】
血管内のｘ、ｙ、ｚ座標における２つ以上の超音波画像の変化を分析することによって、一般に、典型的超音波撮像システムにおいて検出されるような様式において、所望に応じて、脈管を通る細胞の速度または流量、心拍、あるいは流動パターン等の生存証明パラメータが、検出可能である。
【００４８】
図１１を参照すると、ここで、識別デバイス９の動作が、識別（または、検証）または図４、９、および１０に示されるようなセンサアレイに提示される対象の指３０に対して説明される。最初に、指紋画像モードでは、センサアレイ１０が、前述のように、プロセッサ１３によって動作され、指３０の表面に沿って、指紋の画像（２次元表現）を捕捉し（ステップ６０）、これは、メモリ１４内に、相対および局所センサｘ、ｙ座標における特徴点（バイオメトリック指紋識別子）として記憶される（ステップ６４）。随意に、または加えて、指紋画像は、メモリ１４内に記憶され、および／またはコンピュータシステム２８に送信され得る。
【００４９】
次に、識別デバイス９が、３次元超音波／体積撮像モードに切り替えられる。指３０の皮下指先端血管構造の画像が、次いで、メモリ１４内に捕捉され（ステップ６１）、プロセッサ１３によって処理され、相対および局所センサｘ、ｙ、ｚ座標における指の皮下血管構造の全部あるいは大部分の湾曲および／または形状を一意に特徴づける識別子のバイオメトリックデータを得る（ステップ６５）。画像からの他の組織特性もまた、組織スペックル等のバイオメトリック識別子を提供し得る。随意に、または加えて、３次元超音波画像は、メモリ１４内に記憶され、および／またはコンピュータシステム２８に送信され得る。
【００５０】
ステップ６２では、皮下組織パラメータが、メモリ１４内に記憶された超音波画像から測定される。超音波画像は、プロセッサ１３によって処理され、圧力を指先端に印加し、典型的超音波エラストグラフィを使用して、組織の歪みを推定することによって、組織の弾性特性を決定し得る。逆に、既知の組織弾性を用いて、印加される圧力が、組織歪みから推定される。弾性評価基準は、メモリ１４内に記憶される別のバイオメトリック識別子を表す。
【００５１】
プロセッサ１３は、メモリ１４内に記憶されたステップ６１からの３次元超音波画像を使用して、血流、脈管壁パルス波、および心拍数パラメータ等の１つ以上のバイタルパラメータを決定し、これは、対象の指が偽物または死亡しているリスクを低減させるために使用され得る。１つ以上のバイタルパラメータの各々は、メモリ１４内に記憶された１つ以上の閾値と比較され（または、そこに送信される場合、コンピュータシステム２８によって）、満たされない場合、対象の指３０は、偽物または死亡している場合があることを示す。血流は、Ｊ．Ａ  Ｊｅｎｓｅｎ「Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｌｏｏｄ  Ｆｌｏｗ  ｕｓｉｎｇ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ，Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
Ｐｒｅｓｓ（１９９６年）、またはＲ．Ｓ．Ｃ．Ｃｏｂｂｏｌｄ「Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ  Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ」Ｏｘｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ（２００７年）に説明されるように、超音波流検出の一般的手技を使用して識別され得る。血流の識別に加え、血液平均速度または最大速度ならびに流動スペクトルも、得られる。心拍数および脈管壁運動は、パルス状および連続波超音波のより低い周波数変動から検出される。
【００５２】
皮下指先端骨構造の画像が、次いで、捕捉され、メモリ１４内に記憶され（ステップ６３）、プロセッサ１３によって処理され、相対および局所センサｘ、ｙ、ｚ座標における指の皮下骨構造を一意に識別する識別子のバイオメトリックデータを得る（ステップ６５）。指骨構造は、特に、骨湾曲または他の骨形状識別子の場合、バイオメトリックとして有用である。
【００５３】
指紋、血管画像、骨構造画像、および弾性パラメータからのバイオメトリックデータの識別子は、決定された生存証明パラメータとともに、ステップ６６において、コンピュータシステム２８に提供される。コンピュータシステム２８は、登録された対象の指のバイオメトリックデータの以前に捕捉された識別子のセキュリティ識別情報のデータベースを記憶し、ステップ６０−６３において、指から得られたバイオメトリックデータの識別子をそのようなセキュリティ識別情報へマップすることを試行する（ステップ６６）。スコアが、各試行されたマッピングに対して計算され（ステップ６７）、マッピング記憶のうちの１つが、閾値レベルを超えると、識別は、確認されたと見なされ得る。小面積皮下バイオメトリック画像に対する指紋以外の追加のバイオメトリックデータ識別子の使用は、真の認識および真の拒否の確率を増加させる。
【００５４】
プロセッサ１３（または、コンピュータシステム２８）が、生存証明パラメータのうちの１つ以上が、メモリ１４内に記憶されたそれらのそれぞれの容認可能閾値外にあることを検出する場合、識別プロセスは、終了し、コンピュータシステム２８のオペレータに通知される。
【００５５】
随意に、または加えて、指紋および／または血管系ならびに骨構造の３次元超音波画像のうちの１つ以上は、メモリ１４内に記憶され、および／またはそのメモリ内への記憶のために、コンピュータシステム２８に送信され得る。さらにバイオメトリック識別子を提供するためのプロセッサ１３による画像の処理の全部または一部は、プロセッサ１３が、そのメモリ内に、そのような動作を有効化するプログラムまたはソフトウェアに従って動作するように、システム２８に提供される場合、コンピュータシステム２８によってそのような画像に行われ得る。
【００５６】
検証のためではなく、対象を登録するためにもまた、ステップ６０−６５が、行われ、そのようなステップからのバイオメトリックデータは、指紋識別システムの典型的様式において、バイオメトリック識別において将来的に使用するために、対象に関連する他の入力された識別情報、例えば、氏名、顔の写真、部署等とともに、コンピュータシステム２８のセキュリティ情報のデータベース内に記憶するために、コンピュータシステム２９に送信される。プロセッサ１３（または、コンピュータシステム２８）が、生存証明パラメータのうちの１つ以上が、メモリ１４内に記憶されたそれらのそれぞれの容認可能閾値外にあることを検出する場合、登録プロセスは、終了し、コンピュータシステム２８のオペレータに通知される。
【００５７】
識別デバイス９は、他の撮像またはバイタルパラメータ検出を提供し得る。例えば、非常に大きな開口４０の非集束ビーム（伝送および受信チャネルは、時間シフトされない）が、心拍を検出するために利用され得る。心拍から、ウェーブレット（時間周波数パターン）が、プロセッサ１３によって構築され得る。このウェーブレットは、次いで、時間的フィルタ処理を提供することによって、動脈血流に関連付けられた脈拍の領域を識別するために利用され、バイオメトリック識別をサポートする。さらに、前述のように直交ではなく、３次元における相関流を検出および監視するために有用であるような並列重複伝送および受信ビームならびに非重複並列伝送および受信ビームが、使用され得る。
【００５８】
走査開口４０は、ｘおよびｙ次元に沿った固定サイズであるように説明されるが、可変開口を使用した皮下特徴の検索も、使用され得、皮下バイオメトリックの領域が、最初に、より広いビームを使用して、粗く走査され、プロセッサ１３によって識別された領域のみ、図５から８に関連して前述のように、より小さい走査開口の高分解能走査を使用して走査される。識別される領域は、物体検出の可能性を示す閾値を上回る画素値（または、空間分布）を有することによって識別され得る。
【００５９】
本明細書に説明される１つまたは複数の超音波３次元画像は、任意の一般的超音波分析を使用して分析され、追加のバイオメトリックまたは医療情報を提供し得る。したがって、指先端への生体医療超音波の印加が、組織の解剖学的、形態学的、および生理学的特性を抽出するために使用され得、各々、個人識別および生存証明のために使用されるバイオメトリックの数を増加させることができる。センサ１０から提供される超音波画像は、識別のために説明されるが、超音波画像の典型的様式において、医療用途のために使用され得る。
【００６０】
図１２は、センサ制御ハードウェアおよびソフトウェアの簡略化された例証である。示されるように、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１３（また、本明細書では、プロセッサ１３とも称される）は、システムバス７０（また、本明細書では、バス７０とも称される）に電子的に取り付けられる。メモリ１４、信号発生器１２、コントローラ１６、および信号プロセッサ７６もまた、バスに電子的に取り付けられ、バス７０を介して、プロセッサ１３によってアドレス指定可能である。メモリ１４は、バス７０を介して、プロセッサ１３からアドレス指定可能である、１つ以上のメモリ構成要素として実装されるメモリを表す。好ましくは、いくつかの実施形態では、プロセッサ１３は、バス７０に必ずしも電気的に取り付けられていない、他のメモリ構成要素もアドレス指定することができ、バス７０以外の手段を介してもアドレス指定可能である。
【００６１】
仮想メモリ７２は、メモリ１４または他の非バス取り付けメモリとして実装されるかどうかにかかわらず、プロセッサアドレス指定可能であり、かつアクセス可能であるメモリを表す。仮想アドレス空間７４は、ＣＰＵ命令およびプロセッサアドレス指定可能であるデータとして表現されるデジタル論理を記憶する。センサ制御ソフトウェア７４は、仮想メモリ７２内に記憶され、信号の伝送を制御するように構成され、かつプロセッサ１３、コントローラ１６、信号発生器１２、および信号プロセッサ７６を介して、センサアレイ１０からの信号の受信を制御するように構成される。
【００６２】
いくつかの実施形態では、コントローラ１６は、図１Ａに示されるマルチプレクサ１５ａ−１５ｂのようなマルチプレクサ（「ｍｕｘ」）とインターフェースをとる。プロセッサはまた、バス７０を介して、コントローラ１６とインターフェースをとるため、プロセッサ１３を介したセンサ制御ソフトウェア７４もまた、コントローラ１６を介して、マルチプレクサ１５ａ−１５ｂの制御を実施する。
【００６３】
他の実施形態では、図１３に示されるように、コントローラ１６は、非マルチプレクサベースのハードウェアとインターフェースをとり、センサアレイ１０に信号を伝送し、そこから信号を受信する。プロセッサはまた、バス７０を介して、コントローラ１６ともインターフェースをとるため、プロセッサ１３を介したセンサ制御ソフトウェア７４は、コントローラ１６を介して、非マルチプレクサベースのハードウェアの制御を実施する。
【００６４】
センサ制御ソフトウェア７４は、少なくとも１つの指の指紋の２次元画像をエンコードする第１の組のデータを得るための第１のモードで動作可能であるように構成される。ソフトウェア７４はまた、指内に埋め込まれた組織内に位置する１つ以上の皮下組織構造の少なくとも１つの３次元表現をエンコードする第２の組のデータを得るために、第２のモードで動作可能であるように構成される。
【００６５】
さらに、ソフトウェアは、指紋および指内に埋め込まれた皮下組織の両方内のバイオマーカー等のバイオメトリック情報を識別する。特徴点に加え、他のバイオマーカーとして、ある選択される指紋特徴点場所に対する血管構造または骨構造の最接近３次元座標が挙げられる。これらのバイオマーカー間の相対的位置は、３次元デカルト座標によって表される。他の実施形態では、角度および距離を採用するもの等の他の測定基準も、指紋内、皮下組織内、および／または指紋と皮下組織との間のバイオマーカー間の相対的位置を定量化するために採用される。
【００６６】
血管および骨構造に関して、外側表面に沿った点および／または血管あるいは骨構造に対する交差平面に沿った中心点の場所座標が、決定され、バイオメトリックマーカーとして記録される。
【００６７】
いくつかの実施形態では、血管皮下構造内のバイオマーカーの初期マッピング後、経時的１つ以上のバイオメトリックマーカーの第２、第３、可能性として、第４のマッピングは、皮下組織の一部の動的特性を識別する。
【００６８】
例えば、血管構造に関連付けられたもの等、経時的に変化するバイオマーカーの場所が、記録および分析され、心拍の存在および／または周波数を示す動きのパターンを決定し、随意に、血管構造を通る血流量またはパルス波パターンを決定することができる。そのような分析はまた、血管構造の拡張および収縮測定値等、弾性特性を決定することができる。
【００６９】
皮下組織内のバイオメトリックマーカーの動的特性の測定値に加え、あまり動的ではない静的表現ならびに指紋および皮下組織内の比較的に静的バイオメトリックマーカーが、測定され、組み合わせられ、個人の全体的静的バイオメトリック特性を表し、これは、バイオメトリック照合を行うために身元不明者から後に得られるバイオメトリック情報との後の比較のために、採用される。
【００７０】
いくつかの実施形態では、バイオメトリック照合は、照合スコアの算出を伴う。そのような照合スコアが、最小スコア値以上である場合、識別合致が生じ、その結果、現在、身元不明識別を有する個人が、本発明のシステムに関連して、バイオメトリックデータが以前に得られ、登録され、後に照合された人物である可能性が非常に高い。
【００７１】
同様に、そのような照合スコアが、最小スコア値未満である場合、識別合致が生じず、その結果、現在、身元不明識別を有する個人が、本発明のシステムに関連して、バイオメトリックデータが以前に得られ、登録された人物である可能性が低い。
【００７２】
図１３は、センサアレイ１０に信号を伝送し、そこから信号を受信するための代替ハードウェアを図示する。本発明の代替実施形態による、圧電識別デバイスの見下げ図の概略図が、示される。
【００７３】
示されるように、マルチプレクサ１５ａ−１５ｂは、それぞれ、非マルチプレクサベースの電子ハードウェア構成要素８５ａ−８５ｂと置換される。構成要素８５ａは、ＣＭＯＳドライバを含み、信号発生器１２からセンサアレイ１０の要素１１への信号の伝送を促進するために構成される。マルチプレクサの使用は、有意かつ望ましくない静電容量を追加し、これは、センサアレイ１０から超音波音響エネルギーを発生させるとき、センサアレイ１０の使用を劣化させる。
【００７４】
非マルチプレクサベースの電子ハードウェア８５ａは、代わりに、構成要素８５ｂが、センサアレイ１０から信号を受信しているとき、周期的に、センサアレイ１０への信号の伝送を、代わりに、接地電位に切り替えるために、ＣＭＯＳドライバを採用する。同様に、非マルチプレクサベースの電子ハードウェア８５ｂは、代わりに、構成要素８５ａがセンサアレイ１０に信号を伝送しているとき、信号を受信し、周期的に、センサアレイ１０からの信号の受信を接地電位に切り替えるために、前置増幅器を採用する。
【００７５】
言い換えると、受信（Ｒｘ）ライン２０は、（Ｔｘ）ライン１９を経由する信号伝送の間、接地にクランプされ、伝送（Ｔｘ）ライン１９は、（Ｒｘ）ライン２０を経由して信号を受信する間、接地にクランプされる。これは、信号伝送（Ｔｘ）シーケンスの間、低インピーダンス受信（Ｒｘ）ライン上のマルチプレクサ（ｍｕｘ）を接地電位でクランプし、信号受信シーケンスの間、伝送（Ｔｘ）ドライバを制御し、伝送（Ｔｘ）ラインをクランプすることを可能にする。故に、そのようなクランプマルチプレクサ（ｍｕｘ）が、８５ａ−８５ｂ内に採用され得るが、これらの構成要素８５ａ−８５ｂは、実質的に、非マルチプレクサ電子ハードウェア構成要素から実装され、その結果、本明細書では、非マルチプレクサベースのハードウェアと称される。
【００７６】
他の実施形態では、Ｈ−ブリッジ伝送ドライバが、受信（Ｒｘ）クランプマルチプレクサ（ｍｕｘ）を逆極性駆動伝送（Ｔｘ）ドライバに変更することによって、採用されることができる。このタイプの構成では、（Ｒｘ）ライン上の第２の伝送（Ｔｘ）ドライバが、信号（Ｒｘ）受信の間、トライステートに置かれる一方、反対伝送（Ｔｘ）ドライバが、接地電位にクランプするであろう。
【００７７】
前述の説明から、改良されたバイオメトリック感知デバイスおよびシステムと、バイオメトリック識別のためにそれらを使用する方法とが提供されることが明白であろう。図示される説明は、全体として、例証と見なされ、本発明の範囲を限定するものではない。そのような変形例、修正、および拡張も、本発明の範囲内であって、当業者に明らかに明白となるであろう。
【００７８】
本記述説明は、最良形態を含む、本発明を開示するための実施例を使用し、また、任意の当業者が、任意のデバイスまたはシステムを作製および使用し、任意の組み込まれる方法を行うことを含め、本発明を実践することを可能にする。本発明の特許可能範囲は、請求項によって定義され、当業者に想起される他の実施例も含み得る。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造的要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的な違いがない均等な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2018192266000001.pdf