(57)【要約】複数のセンサ要素を配列し、センサアレイを形成する方法を提供する。この方法は、前記複数の要素を配列し、軸に沿って、２つ以上の下位行を形成することを含む。２つ以上の下位行のうちの１番目の下位行内の要素は、２つ以上の下位行のうちの２番目の下位行内の要素と交互配列に位置付けられる。一実施形態において、指紋センサは、機械的発振器と、各機械的発振器を介するインピーダンスおよび／または電流を測定するための電気システムとを備えている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械的発振器と、各機械的発振器を介するインピーダンスおよび／または電流を測定するための電気システムとを備えている、指紋センサ。
【請求項２】
前記機械的発振器の群は、行および列に配列されるアレイを形成している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記機械的発振器は、指の音響インピーダンスを測定するために使用される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記機械的発振器は、特定の発振周波数を伴う電気信号によって励起されることにより、受信信号の質を最大化し、信号対雑音を低減させる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記機械的発振器を励起するために使用される電気信号は、１つまたは複数の調節可能送信機によって発生され、前記送信機は、調節可能電圧振幅および／または周波数制御を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記指紋電気システムは、電流電圧コンバータと、雑音フィルタと、信号調整と、調節可能ゲインおよびオフセットと、アナログデジタルコンバータと、データ記憶と、指紋データ処理ユニットとから構成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
１つ以上のマルチプレクサが、前記電気回路の量および複雑性を低減させるために使用される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
電気信号サンプル／ホールド回路が、スキャン時間を短縮し、性能を向上させるために使用される、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認証感知に関する。より具体的には、本発明は、１つ以上のセンサアレイを使用する、生体認証跡の捕捉に関する。
【背景技術】
【０００２】
市場には、いくつかの異なるタイプの指紋センサ電気システムが存在する。例えば、とりわけ、光学、容量、ＲＦ、熱、および赤外線である。それらはすべて、値段、性能、信頼性、および形状因子の一意の組み合わせをもたらす。すべて、選択分野において秀でるために、妥協を行っている。いずれも、あらゆる分野で最良と言えるものではあり得ない。
【０００３】
本特許は、音響インペディオグラフィ（Ｉｍｐｅｄｉｏｇｒａｐｈｙ）の原理に基づく、新しい種類の指紋センサについて説明する。音響インペディオグラフィを使用する指紋センサは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣまたはＩＣ）と、感知要素として使用される、機械的発振器のアレイとから構成される。これは、最先端の指紋センサより優れた値段、性能、信頼性、および形状因子をもたらす。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本明細書において具現化され、広く説明されるような本発明の原理に準拠して、本発明は、音響インペディオグラフィの原理を使用して、指紋を捕捉する電気システムおよび方法を含む。システムは、集積回路と、感知要素として使用される機械的発振器のアレイとを含む。
【０００５】
本発明は、指紋を捕捉する一意のシステムおよび方法を提供する。音響インペディオグラフィの原理は、特定の周波数において、電気信号によって励起されると、各機械的発振器を流れる電流量を測定することによって使用される。電流が、各感知要素において測定されると、指紋（または、その一部）の画像を本特許に説明されるシステムを使用して構築することができる。
【０００６】
本発明のさらなる実施形態、特徴、および利点に加え、本発明の種々の実施形態の構造ならびに動作について、付随の図面を参照して、以下に詳述される。
【０００７】
付随の図面は、本発明を例証するものであって、説明と併せて、さらに、本発明の原理を説明し、当業者に本発明を製造および使用させる役割を果たす。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、行および列に配列される機械的発振器からなる、センサアレイの例証である。
【図２】図２は、図１に示されるセンサアレイに接続される、ＡＳＩＣ伝送および受信線の例証である。
【図３】図３は、指紋の捕捉中のセンサアレイ上の指の例証である。
【図４】図４は、ＡＳＩＣの送信機区画の例証である。
【図５】図５は、ＡＳＩＣの受信機経路区画の例証である。
【図６】図６は、周波数にわたる、機械的発振器のインピーダンスの例証である。
【図７】図７は、経時的電流指紋稜部および谷部の例証である。
【図８】図８は、マルチプレクサを伴う、ＡＳＩＣ受信機経路の例証である。
【図９】図９は、経路の開始に設置されたマルチプレクサを伴う、ＡＳＩＣ受信機経路の例証である。
【図１０】図１０は、マルチプレクサおよび１組のサンプル／ホールドを伴う、ＡＳＩＣ受信機経路の例証である。
【図１１】図１１は、マルチプレクサおよび複数組のサンプル／ホールドを伴う、ＡＳＩＣ受信機経路の例証である。
【図１２】図１２は、サンプル／ホールドを伴わない、サンプル時間の例証である。
【図１３】図１３は、サンプル／ホールドを伴う、サンプル時間の例証である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、付随の図面を参照して、本発明について説明する。図面中、同一参照番号は、概して、同等、機能的に類似、および／または構造的に類似する要素を指す。ある要素が最初に現れる図面は、参照番号の最左桁によって示される。
【００１０】
本明細書は、本発明の特徴を組み込む、１つ以上の実施形態を開示する。説明される実施形態、および明細書中の「一実施形態」、「ある実施形態」、「ある例示的実施形態」等の参照は、説明される実施形態が、特定の特徴、構造、または特性を含み得るが、あらゆる実施形態が、必ずしも、特定の特徴、構造、または特性を含まない場合もあることを示す。さらに、そのような語句は、必ずしも、同一実施形態を参照するわけではない。さらに、特定の特徴、構造、または特性が、実施形態と併せて説明される時、明示的に説明されるかどうかを問わず、当業者の知識内にあって、他の実施形態と併せて、そのような特徴、構造、または特性をもたらすことが思量される。
【００１１】
音響インペディオグラフィを使用する、図１の指紋センサは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣまたはＩＣ）と、感知要素として使用される機械的発振器のアレイとから構成される。感知要素のアレイは、図１に示されるように、行および列に配列される複数の感知要素を含む。
【００１２】
各感知要素は、ＩＣ内側の送信機および受信機を使用する集積回路によって、一意的にアドレス可能である。感知要素の各行は、ＩＣ内側の単一送信機に接続される。加えて、感知要素の各列は、図２に示されるように、ＩＣ内側の単一受信機に接続される。
【００１３】
ＩＣは、その統合された送信機を使用して、感知要素の機械的発振を生成する、電気信号を発生させる。この機械的発振は、各感知要素の上方および下方に音響波を発生させる。指の稜部および谷部は、個々の感知要素に対して異なる音響負荷（または、インピーダンス）を提供するであろう。センサに対する指の稜部および谷部のこの音響インピーダンスに応じて、感知要素によって発生される音響波は、図３に示されるように、異なるであろう。
【００１４】
ＡＳＩＣは、センサアレイの各行に接続される統合された送信機を有する。各送信機は、個々に、「送信機制御」ブロックによって制御される。この制御ブロックは、各個々の送信機のタイミングを決定する。また、各送信機によって発生される信号の振幅を制御する。送信機が、感知要素の共振周波数に一致する周波数を伴う、正弦波形状の信号を発生させることが有利である。機械的発振器感知要素の直列または並列共振のいずれか（あるいは、両方）が、使用され得る。プログラマブル「位相ロックループ」（ＰＬＬ）が、図４に示されるように、送信機によって発生される所望の周波数を発生させるために使用される。
【００１５】
ＡＳＩＣは、センサアレイの各列に接続される、受信機を含む。単一送信機が、有効にされると、受信機が、単一感知要素を通して流れる電流量を測定するために使用される。各受信機経路は、以下の要素：入力ピン、電流電圧コンバータ／増幅器、雑音フィルタ、信号調整回路、調節可能ゲインおよびオフセット、およびアナログデジタルコンバータから構成される。
【００１６】
アナログ信号が、アナログデジタルコンバータ（ＡＤＣ）によって、デジタル信号に変換されると、データ記憶システムに記憶され、図５に示されるように、処理され、指紋画像に変換される。
【００１７】
受信機によって測定される電流量は、個々の感知要素のインピーダンスに反比例する。それ自体は、この感知要素に対する稜部または谷部の音響インピーダンスに比例する。直列共振周波数において、指の谷部のインピーダンスは、指の稜部のインピーダンスより低い。そして、並列共振周波数において、指稜部インピーダンスは、図６に示されるように、指の谷部のインピーダンスより低い。
【００１８】
感知要素を通って流れる電流は、送信機が有効にされた時間から、安定状態に到達するまで、増進されるであろう。この増進時間は、感知要素の機械的特性によるものである。稜部と谷部との間のインピーダンス差は、図７に示されるように、選択された感知要素内に異なる電流振幅を生成するであろう。
【００１９】
ある受信機経路内の各構成要素は、他の受信機経路と共有され得る。構成要素を共有する能力は、ＡＳＩＣ内側の回路量を減少させる。図８は、「調節可能ゲインおよびオフセット」と「アナログデジタルコンバータ」が、他の受信機と共有される実施例を示す。マルチプレクサは、「調節可能ゲインおよびオフセット」と「アナログデジタルコンバータ」にフィードする各受信機からの信号を切り替えるために使用される。
【００２０】
経路内へのマルチプレクサの設置は、用途および性能要件に応じて、変動し得る。図９は、経路内のすべての構成要素（入力ピンを除く）が受信機間で共有される、実施例を示す。
【００２１】
性能を向上させるために、サンプル／ホールド回路を使用して、経路を時間スライスに分割することができる。受信機経路の異なる区画は、異なる時間において、異なる感知要素データに作用することができる。図１０は、「サンプル／ホールド」回路が、「信号調整」と「調節可能ゲインおよびオフセット」ブロックとの間に挿入されている、実施例を示す。したがって、受信機入力ピンから「信号調整」ブロックへの区画は、次のセンサ要素データに作用している一方、「調節可能増幅率およびオフセット」から「アナログデジタルコンバータ」への区画は、現在のセンサ要素データに作用している。
【００２２】
受信機経路の時分割の概念は、複数の「サンプル／ホールド」が経路に沿って使用される、図１１に示されるように、修正および拡張され得る。「電子クラウド」は、受信機経路内の任意の電気構成要素を表す。
【００２３】
図１２は、任意の「サンプル／ホールド」を伴わない、受信機経路内の感知要素からの電流を経時的に示す。
【００２４】
図１３は、図１０に示されるのと同一セットの「サンプル／ホールド」を伴う、受信機経路内の感知要素からの電流を経時的に示す。２つの異なる感知要素からの２セットのデータ間において、時間の重複が見られ得る。重複量は、センサアレイ内のすべての感知要素をサンプリングするためにかかる時間量に比例する。それ自体は、システム性能に比例する。
【００２５】
（結論）
本発明の方法、システム、および構成要素の例示的実施形態が、本明細書に説明された。いずれかに記載されるように、これらの例示的実施形態は、例証目的のためだけに説明されており、限定するものではない。他の実施形態も可能であって、本発明によって網羅される。そのような他の実施形態は、本明細書に含有される教示に基づいて、当業者には明白となるであろう。したがって、本発明の幅および範囲は、上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の請求項およびその同等物に従ってのみ定義されるべきである。
【００２６】
具体的実施形態の上述の説明は、本発明の一般的概念から逸脱することなく、過度の実験を行なわず、当該分野内の知識を適用することによって、そのような具体的実施形態を容易に修正および／または種々の用途に適合可能であるように、本発明の一般的性質を完全に啓示する。したがって、そのような適合および修正は、本明細書に提示される教示および手引に基づいて、開示される実施形態の同等物の意味および範囲内であるものと意図される。本明細書の文言および用語は、本明細書の文言および用語が、教示および手引に照らして、当業者によって解釈されるように、説明の目的にすぎず、制限ではないことを理解されたい。
【００２７】
本発明の幅および範囲は、上述の例示的実施形態のいずれによっても限定されるべきではなく、以下の請求項およびその同等物に従ってのみ定義されるべきである。
【図３】
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【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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【国際調査報告】
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