(57)【要約】【課題】本発明は、物体の熱パターンのセンサ、突起状紋様（指紋）センサ型のセンサに関し、物体がその上に適用される接触表面（１７１）を備える。【解決手段】本センサは、真空で密封され、基板（１３０）と接触表面との間に位置し、物体と熱を交換し、温度の関数として電磁放射を放出するための少なくとも一つのカプセル（１５０）と、各カプセル（１５０）内部にあり、入射電磁放射を熱に変換するための少なくとも一つのボロメータプレート（１１０）と、赤外線の電磁放射を阻止するための少なくとも一つの光学フィルタ（１６０）（各カプセルは光学フィルタによって覆われる）と、ボロメータプレート（１１０）の電気抵抗を読み取る手段（１４０）とを備える。本紋様センサは、基板と感知素子との間の優れた絶縁と優れた機械的強度との両方を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体、特に突起状紋様の熱パターンのセンサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）であって、撮像される前記物体を適用するための接触表面（１７１、４７１）を備え、
真空で密封され、基板（１３０、６３０）と前記接触表面との間に配置され、撮像される前記物体との熱伝導により熱を交換し、且つ、カプセルの温度の関数として電磁放射を放出するための少なくとも一つのカプセル（１５０、２５０、３５０、５５０、６５０、７５０、８５０）と、
真空で密封された各カプセル（１５０、２５０、３５０、５５０、６５０、７５０、８５０）内部の、前記カプセルからの入射電磁放射を熱に変換するための少なくとも一つのボロメータプレート（１１０、２１０）と、
各カプセルを覆い、赤外線の電磁放射を阻止するための少なくとも一つの光学フィルタ（１６０、４６０、５６０、６６０、７６０）と、
前記ボロメータプレート（１１０、２１０）の電気抵抗を読み取る読み取り手段（１４０、８４０）とを備えることを特徴とするセンサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）。
【請求項２】
複数のカプセル（１５０、３５０、５５０、６５０、７５０、８５０）を備え、各カプセル内に単一のボロメータプレートが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ（１００、３００、４００、５００、６００、７００）。
【請求項３】
各光学フィルタ（１６０、４６０、５６０、６６０、７６０）が金属製であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）。
【請求項４】
各光学フィルタ（１６０、４６０、５６０、６６０、７６０）のインピーダンスが、各カプセル内部の真空のインピーダンスの５０分の１未満であることを特徴とする請求項３に記載のセンサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）。
【請求項５】
各光学フィルタ（４６０））が一定電位源（４６２）に電気的に接続されていることと特徴とする請求項３又は４に記載のセンサ（４００）。
【請求項６】
各カプセル（１５０、２５０、３５０、５５０、６５０、７５０、８５０）がキャップ形状を有し、該カプセルの上部壁に少なくとも一つのオリフィス（１５１、５５１）が開いていて、該カプセルの側壁及び上部壁が、下部層及び上部層と共に閉鎖空間（１５２）
を取り囲むことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサ（１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００）。
【請求項７】
前記カプセルが、アモルファスシリコン製であるか、又はアモルファスシリコンを含む合金製であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のセンサ（１００、２００、４００、５００、６００、７００）。
【請求項８】
前記カプセルが、
アモルファスシリコン製、又はアモルファスシリコンを含む合金製の外層（３５０Ｃ）と、
前記外層よりも高い赤外線放射率を有する内層（３５０Ｄ）とを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のセンサ（３００）。
【請求項９】
前記カプセル（５５０、７５０）が、直接物理的に接触せずに、互いに分離されていることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項に記載のセンサ（５００、７００）。
【請求項１０】
異なるカプセル（１５０、３５０、５５０、７５０）の、又はカプセル（７５０）のラインの光学フィルタ（１６０、５６０、７６０）が、直接物理的に接触せずに、互いに分離されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のセンサ（１００、３００、５００、７００）。
【請求項１１】
複数のカプセルの上方に一繋がりで一体に延在している光学フィルタ（２６０、４６０、６６０、７６０）が、カプセル間に位置する貫通孔を有することを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載のセンサ（２００、４００、６００、７００）。
【請求項１２】
各光学フィルタ（６６０、７６０）が、該光学フィルタを加熱するための電流又は電圧を印加するための分極電流又は電圧源（６８０、７８０、８８０）に接続されていることと特徴とする請求項３から１１のいずれか一項に記載のセンサ（６００、７００）。
【請求項１３】
所定の期間にわたって前記電流又は電圧源（８８０）を作動させるように構成された制御手段（８０４）を備え、前記読み取り手段（８４０）が、二つの所定の時点間の前記ボロメータプレートの電気抵抗の変化を決定するための比較手段（８０５）に接続されていることを特徴とする請求項１２に記載のセンサ。
【請求項１４】
請求項１２又は１３に記載のセンサ（７００）を用いる方法であって、前記ボロメータプレートがボロメータプレートのマトリクスを形成するようにラインで分布し、前記光学フィルタ（７６０）が、ボロメータプレートの各ラインの上方に加熱ラインを形成し、前記ボロメータプレートの電気抵抗の読み取りがライン毎に行われ、前記光学フィルタの加熱が、前記電気抵抗の読み取りと同期してライン毎に行われることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱パターンセンサ又は検出器、或いは、物体（撮像したい物体）の熱パターンを撮像するための物体の熱紋様（プリント）センサに関する。
【０００２】
このようなセンサは、センサに直接物理的に接触している物体のサーマルマス、更には、熱容量及び／又は熱伝導率の二次元分布を測定する。
【０００３】
このようなセンサは、温度の経時的な変化を電位又は電流の差に変換する。
【０００４】
このようなセンサは、質量分析計型の分析装置又は流量計を形成し得る（物体を一箇所で加熱して、熱が何処まで伝播するのかを測定することによって）。それは、特に、物体を加熱するのに印加されるパワーと、測定時間とを変更することによって、物体の多様な深さにおける測定手段を形成し得る。
【０００５】
このようなセンサは、皮膚の特定の皺に関する紋様（プリント）、特に指紋（フィンガープリント）、更には、掌紋（パームプリント）、足紋（フットプリント）、指骨の紋様を撮像するための突起状紋様センサも形成し得る。
【０００６】
このような突起状紋様センサは、接触表面上において、紋様（指紋）の隆部（リッジ）のレベル（高さ、位置）における指と直接物理的に接触している領域と、紋様の谷部（バレー）のレベルにおける指と直接物理的に接触していない領域との間の熱影響の差を用いる。
【背景技術】
【０００７】
多様なタイプの熱パターンセンサ、特に突起状（ｐａｐｉｌｌａｒｙ）紋様センサが従来技術において知られている。
【０００８】
例えば、ＰＶＤＦ等の物質の焦電特性に基づいたセンサが知られている。しかしながら、このような物質は、時間の関数として温度の変動を測定する。非常に短い時間間隔の後に温度が安定化するので、得られる画像のコントラストが不十分である。
【０００９】
抵抗が温度に依存する物質の熱抵抗特性に基づいたセンサも知られている。
【００１０】
人がセンサの上に指を置くと、指との接触が熱抵抗性物質を加熱する。熱抵抗物質の温度は、指紋の隆部又は指紋の谷部に対応する指の領域によって覆われているかに応じて、異なる。従って、指紋の画像を形成することができる。
【００１１】
特許文献１には、このようなセンサの例が記載されている。熱抵抗物質は酸化バナジウム（ＶＯｘ）であり、ピクセル化された層として堆積され、基板上に直接堆積されるか、又は、絶縁体の層によってそこから絶縁される。
【００１２】
絶縁体が存在するかどうかにかかわらず、熱はＶＯｘ層から基板に急速に伝わり、得られる画像のコントラストに悪影響を与える。
【００１３】
非特許文献１に記載されている指紋センサも知られている。
【００１４】
非特許文献１において、著者は、各ピクセルがシリコンロッドから成る熱センサの特性を研究している。
【００１５】
シリコンロッドは中心領域を有し、その中心領域は、センサのピクセルの感知領域を形成し、電極を受ける二つの横方向領域によって囲まれている。
【００１６】
シリコンロッドが加熱されると、シリコンロッドと皮膚との間の熱伝導特性を利用して検出を行う。
【００１７】
シリコンロッドの感知領域は、基板にエッチングされた二つのキャビティにも囲まれている。二つのキャビティは感知領域に下において互いに繋がっていて、シリコンロッドと基板との間の断熱を改善する。
【００１８】
この実施形態の欠点は、感知素子（この場合、シリコンロッドの中心領域）の表面充填率が、特にエッチングされたキャビティの横方向サイズによって制限される点である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】米国特許第６６３３６５６号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第２４６６２８３号明細書
【特許文献３】欧州特許出願公開第２７４３６５９号明細書
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｊｉ‐Ｓｏｎｇ  Ｈａｎ，“Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ｏｆ  Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｈａｖｉｎｇ  ａ  Ｍｉｃｒｏｈｅａｔｅｒ  Ａｒｒａｙ”，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ  ａｎｄ  Ｈｕｍａｎ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９９  ＩＥＥＥ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明の課題は、感知素子と基板との間の断熱が最適化されていて、且つ、感知素子の充填率が高い突起状紋様等の熱パターンのセンサを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本課題は、物体、特に突起状紋様の熱パターンのセンサであって、撮像される物体をその上に適用するための接触表面を備えるセンサによって達成される。
【００２３】
本発明によると、本センサは以下のものを備える：
‐  真空で密封され、基板と接触表面との間に配置され、撮像される物体と熱伝導によって熱を交換し、且つ、カプセルの温度の関数として電磁放射を放出するための少なくとも一つのカプセルと、
‐  真空で密封された各カプセル内部にあり、カプセルからの入射電磁放射を熱に変換するための少なくとも一つのボロメータプレートと、
‐  赤外線の電磁放射を阻止するための少なくとも一つの光学フィルタと（各カプセルが光学フィルタによって覆われる）と、
‐  ボロメータプレートの電気抵抗を読み取る手段。
【００２４】
ボロメータプレートは、本発明に係るセンサの感知素子を形成する。
【００２５】
動作時には、使用者が、本発明に係るセンサの接触表面に直接物理的に接触させて物体を置く。
【００２６】
接触表面の下に位置するカプセルと物体との間で熱伝達が行われる。
【００２７】
熱交換との用語は、熱伝達を指称するのにも用いられる。熱伝達の方向は、皮膚及びカプセルそれぞれの温度に依存し、熱は最も熱い要素から最も冷たい要素に向かう。
【００２８】
各カプセルの内面は、ボロメータプレートの方向に電磁放射を放出する。
【００２９】
この電磁放射のパワーはカプセルの温度に直接関連していて、カプセル自体は、物体との熱交換に関連している。
【００３０】
各ボロメータプレートは電磁放射を受け、その電磁放射のパワーは、プレートの上方における物体の局所的温度に依存する。
【００３１】
ボロメータプレートに入射する電磁放射は、ボロメータプレートによって吸収されて、その温度を変化させる。
【００３２】
ボロメータプレートの電気抵抗はその温度に依存する。従って、ボロメータプレートの最新の温度が、ボロメータプレートの最新の電気抵抗を定め、その電気抵抗が、ボロメータプレートの電気抵抗を読み取る手段によって読み取られる。
【００３３】
ボロメータプレートの電気抵抗を読み取る手段は、特に、各ボロメータプレートに対して、吸収された入射電磁フラックスの変化によって誘起される電気抵抗の変化を測定し得るが、この変化はカプセルと物体との間の局所的な熱交換によって誘起される。
【００３４】
従って、物体とセンサとの間の熱伝達、つまりは物体のサーマルマスの二次元分布を得ることが可能となる。
【００３５】
ボロメータプレートの電気抵抗の値の二次元分布は、物体の熱画像を構成する。
【００３６】
突起状紋様センサの具体的な場合においては、使用者が、例えば、本発明に係る紋様センサの上に指又は手を置く。
【００３７】
紋様の隆部のレベルにおいて、皮膚はセンサの接触表面と直接物理的に接触していて、カプセルと皮膚との間の熱伝達は熱伝導によって行われる。
【００３８】
紋様の谷部のレベルにおいては、皮膚はセンサの接触表面と直接物理的に接触しておらず、カプセルと皮膚との間の熱伝達は対流によって行われる。
【００３９】
結果として、カプセルのレベルにおける温度変化は、紋様の谷部のレベルにおいてよりも、紋様の隆部においてより大きくなる。
【００４０】
これは、プレートが紋様の隆部の下に位置しているのか又は谷部の下に位置しているのかに応じて、ボロメータプレートの最新の電気抵抗の異なる値をもたらす。
【００４１】
本発明がベースにしているアイディアの一つは、更に、接触表面が撮像される物体によって隠されていない場合に、外部環境が一般的に赤外線の電磁放射を放出する放射体を備えるという知見によるものである。
【００４２】
また、カプセルは赤外線について透過性であり、この放射は、ボロメータプレートに到達し、その電気抵抗に影響を与え得る。
【００４３】
センサと実際に直接物理的に接触している物体に対応する物体の画像を、物体が接触表面に近づいているが未だ直接物理的に接触していない際に取得された無関係な画像から区別することは、特に困難なものとなり得る。
【００４４】
この困難を克服するため、本発明は、赤外線の電磁放射を阻止する光学フィルタで各カプセルを覆うという画期的な解決策を提案する。従って、指又は手によって放出される電磁放射はカプセルを通過しない。撮像される物体がセンサの接触表面に直接接触していない場合、全てのボロメータプレートは、平衡温度において、カプセルの内面によって放出される赤外線フラックスに対応するのと同じ赤外線フラックスを受ける。次いで、全てのボロメータプレートが、外部条件にかかわらず、同じ赤外線フラックスを受ける。物体がセンサの接触表面と直接接触している場合、物体と少なくとも一つのカプセルとの間の熱伝達が行われている場合にのみ、物体が撮像され得る。
【００４５】
本発明によると、各ボロメータプレートが光学フィルタによって有利に覆われることを確実に理解されたい。
【００４６】
ボロメータプレートから成る感知素子は、基板の上方に懸架されて、カプセル内部の真空によって、基板から断熱される。
【００４７】
各ボロメータプレートはカプセル内部に配置されて、外部の機械的応力からボロメータプレートを保護する。従って、本発明に係るセンサは、基板と感知素子との間の優れた絶縁と、優れた機械的強度との両方を与える。
【００４８】
動作時には、撮像される物体は、ボロメータプレートの上に直接適用されず、カプセルの上方の接触表面の上に適用されて、ボロメータプレートが、物体よって働く圧縮応力から保護される。
【００４９】
センサの機械的強度を保証するのがカプセルであるので、ボロメータプレートは、基板の上方において、直径の小さなレッグの上に単純に垂直支持され得る。
【００５０】
結果として、ボロメータプレートによる表面充填率は、各ボロメータプレートの両側の幅広の支持部の存在によって制限されない。カプセルの側壁の占有率にかかわらず、ボロメータプレートによる非常に良好な表面充填率を得ることが可能となる。
【００５１】
本発明によると、各カプセルは光学フィルタによって覆われる。これは、必ずしも、各光学フィルタが単一のカプセルを覆うことを意味するものではない。従って、本発明によると、各光学フィルタは、少なくとも一つのカプセルの上方に延在する。
【００５２】
本発明は、添付図面を参照して、以下の純粋に例示目的であって限定的なものではない例示的な実施形態の説明を読むことでより良く理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る紋様（指紋，プリント）センサの第一実施形態を断面図で示す。
【図２】本発明に係る紋様センサの第二実施形態を断面図で示す。
【図３】本発明に係る紋様センサの第三実施形態を断面図で示す。
【図４】本発明に係る紋様センサの第四実施形態を断面図で示す。
【図５】本発明に係る紋様センサの第五実施形態を断面図で示す。
【図６】本発明に係る紋様センサの第六実施形態を断面図で示す。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、本発明に係る紋様センサの第七実施形態と、そのセンサを使用する方法を示す。
【図８】図８Ａ及び図８Ｂは、本発明に係る紋様センサの第八実施形態と、そのセンサを使用する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
以下、非限定的な方法において、指紋（フィンガープリント）センサ型の本発明に係るセンサについてより具体的に説明する。
【００５５】
図１は、本発明に係る指紋（フィンガープリント）センサ１００の第一実施形態を断面図で概略的に示す。
【００５６】
指紋センサ１００はマトリクス型であり、つまり、例えば行と列で分布している複数の感知素子から成る。
【００５７】
感知素子は、基板１３０の上方に配置され、ここでは、基板は中間層１２０によって覆われている。
【００５８】
基板１３０は、例えば、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，相補型金属酸化膜半導体）技術と相性が良い基板、特にシリコンである。この例は指紋センサに特に適していて、感知素子が、一辺数ｍｍから数ｃｍのマトリクスに従って、例えば、８×８ｍｍ２、最大２×３ｃｍ２で分布する。
【００５９】
一変形例では、基板１３０は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，薄膜トランジスタ）技術と相性が良い基板、特にガラスである。この例は、掌紋センサに特に適していて、感知素子が大寸法のマトリクスに従って分布する。
【００６０】
ここでは、各感知素子は、ボロメータプレート１１０から成り、ボロメータプレート１１は、基板１３０の上方の支持レッグ１１１の上に位置する。
【００６１】
ボロメータプレート１１０は、吸収膜と、熱抵抗層とを備え、熱抵抗層は、吸収膜と一体化されるか、又は、吸収膜と直接接触して、好ましくはその全表面を覆い得る。
【００６２】
吸収膜は、入射電磁放射、特に中赤外線、３から５０μｍの間、特に略１０μｍ、例えば、５から２０μｍの間や、８から１４μｍの間の波長の入射電磁放射のエネルギーを熱に変換するためのものである。
【００６３】
吸収されたエネルギーが熱抵抗層を加熱する。
【００６４】
熱抵抗層は、温度に依存する電気抵抗を有する。従って、各ボロメータプレートに対して、電気抵抗が、その温度の関数として変化するものとして測定される。
【００６５】
特に、これら二つの量は以下のように関連し得る：
Ｒ（Ｔ０＋θ）＝Ｒ（Ｔ０）×ｅＴＣＲ×θ
ここで、Ｔ０は初期温度であり、θは温度変化であり、ＴＣＲは熱抵抗層の熱抵抗係数（ｔｈｅｒｍａｌ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｏｆ  ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）である。
【００６６】
熱抵抗層は、酸化バナジウム、アモルファスシリコン、酸化チタン、酸化ニッケル、又は、温度の関数として抵抗率の変化を示す他の物質製であり得る。
【００６７】
吸収膜は窒化チタン製であり得る。
【００６８】
ボロメータプレート１１０は、反射体１１２の上方に懸架され、その反射体１１２は、ボロメータプレートを通過した入射電磁放射の一部をボロメータプレートに反射するのに適したものである。従って、反射体１１２は、直接吸収されずにボロメータプレート１１０を通過する赤外線の電磁放射を反射する。
【００６９】
この反射体１１２は典型的には金属製であり、ファラデーケージを形成することによって、遮蔽の機能も有する。反射体１１２は、接地又は他の固定電位に電気的に接続され得る。また、反射体１１２は、静電放電に対する保護ともなり得る。
【００７０】
反射体１１２は、例えば、銅又はアルミニウムの金属薄層であり、典型的には厚さ１００ｎｍで、基板１３０とボロメータプレートとの間に配置され、ここでは、中間層１２０の上に直接堆積されている。
【００７１】
ボロメータプレート１１０と反射体１１２との間の距離Ｄは、略λ／４に等しく、ここで、λはボロメータプレートによる吸収の中心波長である。例えば、λ＝１０μｍ、Ｄ＝２．５μｍである。反射体１１２及びボロメータプレート１１０は、四分の一波長キャビティを形成し、ボロメータプレート１１０を通過した波と、反射体１１２で反射された波との間の加法的相互作用を実現して、ボロメータプレートによって吸収されるエネルギー量を最大にする。
【００７２】
基板１３０は、各ボロメータプレート、より具体的には各熱抵抗層の電気抵抗を読み取るための回路を受ける。各ボロメータプレートは、中間層１２０を貫通する二つのビア１４２を介して、基板表面と面一の二つの第一接続パッド１４１に電気的に接続される。二つの第一接続パッドは、電気抵抗読み取り手段１４０（図面においてオーム計の記号で表されている）に接続される。
【００７３】
第一接続パッド１４１は、金属、特に銅又はアルミニウム製である。
【００７４】
電気抵抗の読み取りは、ボロメータプレートの電流、電圧それぞれの分極と、電圧、電流それぞれの測定を行う。
【００７５】
ボロメータプレートについては、赤外線検出の分野においてはそれ自体が既知の要素であるので、本願では更に説明しない。
【００７６】
各ボロメータプレートは、カプセル１５０内部において真空で懸架される。
【００７７】
ここで、真空とは、１０−３ｍバール未満の圧力を有するガスが希薄なガス状媒体を意味する。
【００７８】
図１に示される例では、各カプセル１５０は、一つのボロメータプレート１１０を取り囲む。
【００７９】
カプセルは三次元構造であり、密封されていて、封止プロセス中に真空下で配置される。
【００８０】
各カプセル１５０は、キャビティ１５２を取り囲むキャップ形状を有する。キャップは、上部壁１５０Ａで蓋がされた側壁１５０Ｂで構成される。
【００８１】
本文全体にわたって、“上部”及び“下部”との用語は、基板に直交し、基板からカプセルに向いた垂直軸（Ｏｚ）を参照するものである。
【００８２】
図１に示される例では、カプセルは、カプセルがその上に存在する下部層、この場合、中間層１２０と共にキャビティ１５２を画定するように機能し、真空で密封された閉鎖空間を形成する。
【００８３】
上部壁１５０Ａには、少なくとも一つのオリフィス１５１又は孔が開けられ、カプセルを作製するのに用いられる犠牲層を除去することができるようにする。このオリフィス１５１は、カプセルを覆う層によって密封される。
【００８４】
図面において、オリフィス１５１は、上部壁１５０Ａの中心に示されている。しかしながら、オリフィスは、カプセルのいずれかの箇所にあってもよい。また、カプセル毎に複数のオリフィスが存在してもよい。
【００８５】
好ましい実施形態によると、側壁１５０Ｂは、軸（Ｏｚ）に平行で、実質的に垂直に延在する。側壁は軸（Ｏｚ）に沿って一定の高さを有する。上部壁１５０Ａは平坦な壁であり、軸（Ｏｚ）に直交する水平面内に延在する。上部壁は、その全周囲にわたって、側壁１５０Ｂの上端と直接物理的に接触している。
【００８６】
ここでは、上部壁１５０Ａは、正方形の形状を有し、側壁は、正方形の底面のシリンダー（筒）形状を有し、カプセルは、矩形の平行六面体形状のキャビティ１５２を取り囲む。
【００８７】
各キャビティ１５２はゲッター物質を含み得て、時間経過に対して真空の質を保つ。ゲッター物質又はガストラップは筐体内へのガスの出現を制限する。ゲッター物質は、容易に酸化可能な金属、例えば、チタン、バナジウム、ジルコニウム、コバルト、鉄、マンガン、アルミニウム、又はこれらの金属の合金であり得る。
【００８８】
図１に示される例では、全てのカプセルが、基板上に直接延在する周辺領域によって、各側壁の下側において互いに接続されて一繋がりで一体に形成されている。
【００８９】
カプセル内部が真空であるため、ボロメータプレート１１０は、周囲環境と熱伝導又は対流によって熱を交換しない。従って、ボロメータプレート１１０は、入射赤外線放射（ここでは、カプセル１５０の内面によって放出される）のみに対して感度が高い。
【００９０】
ボロメータプレートとその周囲環境との間の放射以外による熱交換の可能性を更に制限するため、ボロメータプレートがその上に載る支持レッグ１１１は、ボロメータプレートの表面の十分の一未満を占有する。支持レッグ１１１又はプラグは、好ましくは、僅か数百ナノメートルの直径を有する。
【００９１】
更に、カプセル下の真空が、基板と、カプセルの上壁１５０Ａとを断熱する。従って、カプセルを含むが接触表面に適用された物体を含まない熱伝達が制限される。
【００９２】
図１に示される例では、カプセルは、中間層１２０の上に載る。
【００９３】
中間層１２０はバリア層であり、犠牲層のエッチングに対するバリアを形成する。犠牲層は、カプセルを作製するプロセス中に、及び／又は懸架されたボロメータプレートを作製するプロセス中に堆積される。
【００９４】
中間層１２０は、例えば、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ等で作製される。
【００９５】
中間層１２０は、基板とカプセルとの間の断熱を改善するために、断熱性も有し得る。中間層は、低い熱伝導率、例えば、５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１未満、更には、２Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１未満、更には、１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１未満の熱伝導率を有し得る。
【００９６】
中間層１２０は、特に基板がガラス製の場合には任意追加的なものとなる。
【００９７】
図示されていない一変形例によると、基板は、カプセルから二層で分離されて、一層はカプセルの断熱専用のものであり、もう一層が犠牲層のエッチング停止専用のものとなる。
【００９８】
カプセル１５０は、有利には中間層１２０と直接接触している。
【００９９】
必要であれば、薄いタイ（ｔｉｅ）層を中間層の上に堆積させ得る。
【０１００】
薄いタイ層は、例えば、チタンやタンタルを備え、例えば、ＴｉＮ、Ｔｉ／ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｔａ／ＴａＮを備える。
【０１０１】
カプセルが加熱される例（金属光学フィルタを介して、以下参照）では、薄いタイ層がカプセルを短絡させないことを保証することが有利となり得る（接続パッド上での通電を防止するための電気絶縁性タイ層の選択、タイ層の適切なテクスチャ化）。
【０１０２】
カプセルは、例えば、アモルファスシリコン（ａ‐Ｓｉ）、特に、水素化アモルファスシリコン（ａ‐Ｓｉ：Ｈ）製であり、例えば、ホウ素又はゲルマニウムの原子でドープ可能である。この物質は特に優れた機械的耐性を有する。更に、この物質は、コンフォーマルな物質であり、つまり、カプセルの形状に関する大きな幾何学的不連続性が、電気的不連続性を意味するものとならない。この物質は、標準的なＴＦＴ技術及びＣＭＯＳ技術と相性が良い。
【０１０３】
一変形例では、アモルファスシリコンは、合金内において他の成分と混合される。例えば、水素化アモルファスシリコン（ａ‐Ｓｉ：Ｈ）、例えば、ａ‐ＳｉｘＧｅｙＢｚ：Ｈ、特にａ‐ＳｉＧｅ：Ｈ、又はａ‐ＳｉＧｅＢ：Ｈを用いることができる。
【０１０４】
各カプセルは、専用の光学フィルタで覆われ、又は、光学フィルタの一部が複数のカプセルを覆う。
【０１０５】
ここでは、各光学フィルタ１６０は、一つのカプセル１５０の上部壁１５０Ａを覆う。
【０１０６】
従って、図１に示されるように、各ボロメータプレート１１０は、光学フィルタ１６０によって覆われるか又は蓋がされる。
【０１０７】
各光学フィルタ１６０は赤外線光学フィルタである。
【０１０８】
光学フィルタは赤外線フィルタ及び熱伝導体の性質を有する。
【０１０９】
光学フィルタは、電磁放射がカプセルを通過し得る場合に、ボロメータプレートを加熱することができる電磁放射、特に、５から２０μｍの間、特に、８から１４μｍの間の波長の中赤外線の放射を阻止する。
【０１１０】
光学フィルタは、例えば反射体であり得て、プリントセンサ１００の外側に向けて電磁放射を反射する。
【０１１１】
他方、赤外線フィルタ１６０は、それに接触している物体により伝えられる熱を熱伝導によって伝える。
【０１１２】
光学フィルタは例えば金属層１６０によって形成される。
【０１１３】
赤外線フィルタリング及び熱伝導の機能を、非金属物質によって達成することもできる。
【０１１４】
赤外線フィルタ１６０は、例えば、チタン、アルミニウム、プラチナ、ニッケル、銅、窒化チタン（ＴｉＮ）、又はＴｉ／ＴｉＮやＴｉ／Ａｌ等の合金製である。
【０１１５】
赤外線フィルタ１６０は、１０μｍにおいて７０％よりも高い反射率を有し、また、例えば、大気圧において２０℃で少なくとも２０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１の優れた熱伝導率を有し得る。
【０１１６】
赤外線フィルタは、好ましくは、カプセル内部の真空のインピーダンスに対して不一致のインピーダンスを有する。
【０１１７】
例えば、ボロメータプレートは３７７Ωのインピーダンスの真空中で懸架され、赤外線フィルタは５Ω未満のインピーダンスを有する。従って、フィルタに入射する赤外線放射がフィルタによって吸収されることが制限される。これは、赤外線放射がフィルタを加熱することを防止する。
【０１１８】
赤外線フィルタ１６０は、オリフィス１５１を閉じることもでき、例えば、真空化でカプセルを密封し得る。
【０１１９】
一変形例では、オリフィス１５１は、赤外線フィルタとは別の層、例えばゲルマニウム層によって閉じられ、光学フィルタがこの別の層の上に延在する。
【０１２０】
赤外線フィルタ１６０は保護層１７０によって覆われ、人間の組織との繰り返しの接触に対してカプセルを保護する。
【０１２１】
保護層１７０の外面は、カプセルの上方において、指紋センサの接触表面１７１を形成する。
【０１２２】
保護層の厚さ及び熱伝導率は、指とカプセルとの間の優れた熱伝達と、熱の横方向拡散の制限との両方を保証するのに適したものとされる。
【０１２３】
保護層は、厚い酸化物層、エポキシポリマー（エポキシペイント）層、アモルファスカーボン層、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ，ｄｉａｍｏｎｄ‐ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）等で構成され得る。
【０１２４】
保護層は、有利には、３０μｍ未満、更には２０μｍ未満の厚さを有し、更に、ＤＬＣについては１μｍ未満の厚さを有する。
【０１２５】
一変形例では、赤外線フィルタを形成する層が、人間の組織との繰り返しの接触に対する保護機能も有し、特定の保護層を省くことができる。
【０１２６】
動作時には、使用者が接触表面１７１に向けて指を動かす。指は電磁放射を放出し、その電磁放射は赤外線フィルタ１６０で阻止される。
【０１２７】
指が、接触表面１７１に直接物理的に接触して指紋センサの上に置かれると、皮膚は、指紋の隆部のレベルにおいて接触表面１７１と直接接触して、赤外線フィルタ１６０を通してカプセル１５０との熱交換が行われる。
【０１２８】
この熱交換は、カプセルの温度変化をもたらし、つまりは、カプセルの内部に向けてボロメータプレートの方向に放出される赤外線の電磁放射のパワーの変更をもたらす。
【０１２９】
この電磁放射の変更が、今度は、ボロメータプレートの温度の変更、つまりはその電気抵抗の変更をもたらす。
【０１３０】
従って、指紋の隆部の下に位置するボロメータプレートは、電気抵抗読み取り手段１４０によって測定される第一電気抵抗値をとる。
【０１３１】
指紋の谷部のレベルにおいては、直接的な物理的な接触がなく、指とカプセルとの間の熱交換は小さく、下方に位置するボロメータプレートの電気抵抗の異なる値がもたらされる。
【０１３２】
ボロメータプレートの各抵抗値は、図示されていない変換手段によって、グレーレベルに変換されて、指紋の画像を形成し得る。
【０１３３】
このタイプの検出は、“受動的熱検出”と呼ばれる。
【０１３４】
好ましくは、これは、接触表面１７１にわたる指の掃引（スイープ）と共に用いられて、カプセルのレベルにおける熱平衡の出現（指紋の画像のコントラストの低下をもたらす）を遅延させる。
【０１３５】
カプセル１５０の壁１５０Ａ及び１５０Ｂは、略１μｍ、例えば、０．５から２μｍの間の厚さＥを有し得て、カプセルに優れた機械抵抗を与えるのに十分なものとなる。
【０１３６】
このようなカプセルは、高い機械的安定性、特に、センサの接触表面を使用者が指で押す際に働く圧力に対して高い機械的安定性を有する。
【０１３７】
カプセルの上部壁１５０Ａとボロメータプレートとの間の距離は、２μｍ、更には１μｍ未満となり得て、例えば、６００から８００ｎｍの間となる。従って、カプセルとボロメータプレートとの間のエネルギー伝達の効率が最適化される。
【０１３８】
各カプセルは、小さな寸法を有し得て、カプセルが、小さな繰り返しステップ、特に、５１μｍ未満、例えば５０．８μｍや２５．４μｍの繰り返しステップに従って分布する。非常に優れた変調伝達機能を有する指紋センサが得られる。
【０１３９】
カプセルは互いに非常に近接して配置され得る。例えば、二つの隣接するカプセルは、僅か数百ナノメートルで間隔が空けられ得る。
【０１４０】
更に、カプセルが導電性である場合には、カプセルは、指がセンサの接触表面に触れる際に皮膚との接触によってもたらされる静電寄生（特に略５０Ｈｚにおける）に対する遮蔽を形成する。従って、皮膚とセンサの感知素子との間の容量結合によって誘起されるノイズを制限することができる。
【０１４１】
ボロメータプレートは、指紋センサの検出表面を画定する。
【０１４２】
各カプセル内部において、ボロメータプレートは、表面にわたって大きく延在し得て、センサが、ボロメータプレートによる検出表面の優れた表面充填率、例えば、０．６、又は０．８よりも大きな表面充填率を有し得る。
【０１４３】
実際には、指紋センサ１００は、以下のステップによって製造され得る：
‐  好ましくは、エッチング停止機能（犠牲パッドの除去中に基板を保護するため）を有する中間層１２０を基板の上に堆積させるステップ；
‐  第一犠牲層、有機物（例えばポリイミド）又は無機物（例えば、酸化シリコン）を用い、そして、その第一犠牲層を除去することによって、中間層の上方に懸架されたボロメータを構築するステップ；
‐  ボロメータプレートを覆い且つ埋め込む第二犠牲層を堆積させるステップ；
‐  第二犠牲層を局所的にエッチングして、ボロメータプレートの周りに犠牲パッドを形成するステップ；
‐  犠牲パッドの上及び間にカプセルの物質を堆積させて、カプセルのマトリクスを形成するステップ；
‐  カプセルの物質を局所的にエッチングして、オリフィス１５１を形成するステップ；
‐  オリフィス１５１を介して、犠牲パッドの物質を除去するステップ；
‐  赤外線フィルタ１６０を堆積させるステップ；
‐  保護層１７０を堆積させるステップ。
【０１４４】
当業者は、必要であれば、製造方法の第一ステップの更なる詳細について、赤外線検出の分野の文献、例えば、特許文献２を参照することによって見つけるものである。
【０１４５】
従来技術のこうした方法は、“ピクセルレベルパッケージング”と呼ぶことができるものでであり、赤外線フィルタを堆積させるステップを備えていない。こうした方法では、逆に、カプセルを介する赤外線の透過レベルを最大にすることが求められる。
【０１４６】
ここでは、第二犠牲層は、キャビティ１５２を形成するための箇所以外においては全てエッチングされる。
【０１４７】
カプセルの物質は、実質的に一定の厚さで、犠牲パッドの側面及び上面の全ての上に、また、二つの犠牲パッドの間に堆積される。
【０１４８】
第一犠牲層及び第二犠牲層は有機物製であり得る。有機物は、ポリマー、特にポリイミド等の有機ポリマーであり得る。犠牲パッドは、酸素プラズマエッチングによって除去可能である。
【０１４９】
特に、第一及び第二犠牲ポリマー層（例えば、ポリイミド製）（後で、酸素プラズマエッチングによって除去される）を用いカプセルを形成することによって、及び、熱抵抗物質のＰＥＣＶＤによって、ＴＦＴ技術と相性の良い指紋センサをガラス基板上に製造することができる。
【０１５０】
好ましくは、基板１３０は、エッチングを停止するための中間層１２０によって保護され、その中間層１２０は、酸素プラズマエッチングに耐性があり、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ、ＳｉＯ２、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ等で作製される。
【０１５１】
一変形例において、基板固有のパッシベーション層が基板を保護し、酸素プラズマエッチングに対するバリアとして機能する場合には、エッチング停止層を省くことができる。
【０１５２】
一変形例では、第一犠牲層及び第二犠牲層は、無機物製であり得る。無機物は、酸化物、例えば酸化シリコンであり得る。この場合、犠牲パッドは、ＨＦ（フッ化水素酸）エッチングによって除去され得る。
【０１５３】
この場合、エッチングを停止するために中間層１２０によって基板１３０を保護する必要がある。
【０１５４】
ＨＦエッチングでの無機物犠牲層（例えば、ＳｉＯ２）について、エッチングを停止するための層１２０は、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、アモルファスカーボン、ＤＬＣ、場合によってはポリイミドであり得る。
【０１５５】
この層の厚さは、２０から２００ｎｍの間、好ましくは５０ｎｍである。
【０１５６】
特に、第一及び第二犠牲無機物層（後にＨＦエッチングによって除去される）を用いカプセルを形成することによって、及び、熱抵抗物質のＣＶＤによって、ＣＭＯＳ技術と相性の良い指紋センサを製造することができる。
【０１５７】
特許文献３には、他の文脈において、犠牲層（後にＨＦエッチングによって除去される）を用いた方法の例が記載されている。
【０１５８】
カプセルの物質は、特に指紋センサがＣＭＯＳ技術を取り入れている場合には化学気相堆積（ＣＶＤ，ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｔｉｏｎ）によって、又は、特に指紋センサがＴＦＴ技術を取り入れている場合にはプラズマ増強化学気相堆積（ＰＥＣＶＤ，ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｔｉｏｎ）によって、又は物理気相堆積（ＰＶＤ，ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｔｉｏｎ）によって堆積され得る。
【０１５９】
図２は、本発明に係る紋様センサ２００の第二実施形態を概略的に示す。
【０１６０】
図２の実施形態については、図１の実施形態との相違点についてのみ説明する。
【０１６１】
第二実施形態では、単一のカプセル２５０が真空で密封されて、紋様センサ２００の全てのボロメータプレート２１０を取り囲む。
【０１６２】
これは、マクロカプセルと呼ぶことができるものである。
【０１６３】
このマクロカプセルは、ボロメータプレート間に延在するピラーによって局所的に補強されて、その機械的安定性を保証する。
【０１６４】
これは、二つのボロメータプレート間の間隔を減らし、センサの感知素子による検出表面の充填率を更に増大させることを可能にする。
【０１６５】
他方、接触表面の上に載る物体との熱交換を生じさせるのが単一の上部カプセル壁であるので、センサのピクセル間の熱クロストークが重要となる。
【０１６６】
この場合、単一の光学フィルタ２６０が、全てのボロメータプレートの上方、マクロカプセル２５０の上方に延在する。
【０１６７】
図３は、本発明に係る紋様センサ３００の第三実施形態を概略的に示す。
【０１６８】
図３の実施形態については、図１の実施形態に対する相違点についてのみ説明する。
【０１６９】
この実施形態では、赤外線範囲において高放射性の物質製の内壁によって、カプセル３５０の赤外線放射率が改善されている。
【０１７０】
特に、各カプセルは、カプセルの機械的強度を保証する外層３５０Ｃと、ボロメータプレートに向かう赤外線の電磁放射のため専用の内層３５０Ｄとから成る。
【０１７１】
外層３５０Ｃについては、図１を参照して与えられているカプセルの説明が当てはまる。
【０１７２】
各内層３５０Ｄは、カプセルの内側において、外層３５０Ｃの少なくとも一部を直接覆う。
【０１７３】
各内層３５０Ｄは、特に、カプセルの内側において、外層３５０Ｃの上部壁を覆い、必要であれば側壁を覆う。
【０１７４】
内層３５０Ｄは、外層３５０Ｃよりも高い赤外線放射率を有する。
【０１７５】
内層３５０Ｄは、以下のものを備えるか、又は以下のものである：
‐  窒化物（特に、窒化チタンＴｉＮであるが、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＡｌＮ、ＷＮ、Ｗ２Ｎ等の窒化物でもある）。内層は、例えば、単一の窒化物であるか、又は窒化物を備える合金（Ｔｉ／ＴｉＮ等）であり得る；
‐  グラファイト等のカーボンベースの物質（好ましくはグラフェンは除外される）；
‐  ＳｉＯ２、ＳｉＯｘ等の酸化物。
【０１７６】
この実施形態は、上述のような犠牲パッド上への二回の連続した堆積を用いて得られ得て、まず内層３５０Ｄの物質を堆積させ、次いで外層３５０Ｃの物質を堆積させる。
【０１７７】
図４は、本発明に係る紋様センサ４００の第四実施形態を概略的に示す。
【０１７８】
図４の実施形態については、図１の実施形態に対する相違点についてのみ説明する。
【０１７９】
この実施形態では、赤外線フィルタ４６０を形成する金属層が、複数のカプセルの上方に一繋がりで一体に延在していて、一定電位に接続されていて、静電荷（静電気）の蓄積に対する保護を形成する。
【０１８０】
電荷は、指が紋様センサの接触表面４７１に接触する際に蓄積し得て、静電放電を生じさせるまでになり得る。
【０１８１】
静電放電は、長期的に見ると、紋様センサ、特にボロメータプレートを損傷させ得る。
【０１８２】
ここでは、金属層は、中間層４２０とカプセルの物質とを貫通するビアによって、接地４６２に単純に接続されている。
【０１８３】
一変形例では、センサは、静電放電に対する保護のため専用の補助金属層を赤外線フィルタの上方に備える。
【０１８４】
金属フィルタ４６０は複数のカプセルを覆っているが、好ましくは、カプセル間の熱交換を制限するためにカプセル間の空間は充填しない。
【０１８５】
図示されていない一変形例によると、金属フィルタ４６０は、カプセル間の貫通口を有し、カプセル間の熱交換を更に制限する。
【０１８６】
図５は、本発明に係る紋様センサ５００の第五実施形態を概略的に示す。
【０１８７】
図５の実施形態については、図１の実施形態に対する相違点についてのみ説明する。
【０１８８】
この実施形態では、カプセル５５０は、互いに物理的に接触せずに、互いに物理的に分離される。従って、カプセルは互いに熱的及び電気的に絶縁されて、本発明に係る紋様センサ５００によって得られる紋様の画像のコントラストを改善する。
【０１８９】
ここでは、カプセルの物質は、基板面上においてはカプセル間に延在しない。しかしながら、カプセルの物質は、各上部壁と同じ高さ及び同じ厚さでカプセル間に延在する。トレンチ５１４がカプセル間においてこの物質中に延在して、カプセルを互いに絶縁する。
【０１９０】
好ましくは、カプセルを互いに分離するトレンチ５１４は、第一の組の平行なトレンチと、それらを横切る第二の組の平行なトレンチとから成るグリッドを形成する。
【０１９１】
実際には、互いに物理的に絶縁されたカプセルのマトリクスは、上述の方法によって作製され得て、上述の方法においては、
‐  第二の犠牲層が、ボロメータプレートの周りと、カプセル間の分離空間を形成するための箇所とを除く全ての箇所においてエッチングされて、犠牲パッドが形成される；
‐  カプセルの物質が、犠牲パッドの間の隙間及び犠牲パッドの上方に堆積される；
‐  カプセルの物質が局所的にエッチングされて、カプセル５５０中にオリフィス５５１を形成し、またカプセル間にトレンチ５１４を形成する；
‐  オリフィス５５１及びトレンチ５１４を介して犠牲パッドが除去される。
【０１９２】
カプセル間の分離空間を形成するための箇所における犠牲パッドは、グリッドを形成し得て、グリッドの各孔において、犠牲パッドがボロメータプレートを取り囲む。
【０１９３】
カプセルの分離が、カプセルのオリフィスのエッチングと同じ技術的ステップにおいて為されるので、この方法は特に有利である。
【０１９４】
一変形例における紋様センサは、基板面上においてカプセル間の熱抵抗物質の一部が隣接するカプセルを分離するトレンチによって開口されているという点においてのみ、図１のセンサと異なる。
【０１９５】
この場合、各カプセルは他のカプセルから分離される。一変形例では、カプセルは、カプセルの行において全て一繋がりで一体に形成され、カプセルの他の行からは物理的に分離される。
【０１９６】
図５に示される実施形態では、各カプセル５５０は、他の光学フィルタ５６０から物理的に分離されていて物理的に接触していない個別の光学フィルタ５６０によって覆われる。
【０１９７】
一変形例では、各光学フィルタがカプセルの一つの行の上方に一繋がりで一体に延在し得て、カプセルの他の行の上方に延在する他の光学フィルタからは物理的に分離される。
【０１９８】
いずれにせよ、図５に示されるように、各ボロメータプレートは、図１の実施形態のように光学フィルタ５６０によって覆われる。
【０１９９】
図６は、本発明に係る紋様センサ６００の第六実施形態を概略的に示す。
【０２００】
図６の実施形態については、図１の実施形態に対する相違点についてのみ説明する。
【０２０１】
この実施形態では、赤外線フィルタ６６０は金属層であり、その金属層は、金属層を加熱するのに適した分極電流（又は分極電圧）を印加するための電流（電圧）源６８０に接続される。
【０２０２】
ここでは、電流（又は電圧）源６８０は基板６３０と集積される。電流は、基板の上部表面と面一の第二接続パッド６８１、次いで中間層６２０及びカプセルの物質を介するビア６８２、次いで金属層６６０、次いでビア６８２、そして他方の第二接続パッド６８１へと順次流れる。
【０２０３】
分極電流（又は分極電圧）は、ジュール効果によって金属層６６０を加熱する。
【０２０４】
この熱は、熱伝導によってカプセルに伝えられる。
【０２０５】
従って、カプセルの初期温度が指の温度に近過ぎる場合、受動型の熱検出の範囲内において、紋様の画像のコントラスト、及び、この画像の信号対雑音比を改善することができる。
【０２０６】
温度差が大き過ぎる場合には、センサの飽和を防止することもできる。
【０２０７】
実際には、一回目の取得で十分なコントラストが与えられない場合にのみ、二回目の取得用の加熱を行うことができる。
【０２０８】
また、この光学フィルタの加熱を用いて、光学フィルタの熱抵抗特性を利用することによって、光学フィルタのインピーダンスを変更して、カプセル内部の真空のインピーダンスとの不一致を増幅することもできる。
【０２０９】
この場合も、図６に示されるように、各ボロメータプレートは光学フィルタ６６０によって覆われる。
【０２１０】
この実施形態は、金属赤外線フィルタが一定電位に接続される実施形態と組み合わせ可能であり、静電荷（静電気）の蓄積に対する保護を形成する（特に図４を参照）。
【０２１１】
例えば、金属赤外線フィルタは、二つのモード間でスイッチングするように、スイッチデバイスに接続され得る。従って、紋様（又は他の物体）をセンサの接触面に接触させる初期段階中において、そのフィルタを一定電位源に接続することができる（第一モード）。次いで、そのフィルタを、金属フィルタを加熱するための分極電流又は電圧を印加するための電流又は電圧源に接続することができる（第二モード）。存在検出器が、一方のモードから他方のモードへのスイッチングを可能にし得る。
【０２１２】
図７Ａ及び図７Ｂは、本発明に係る紋様センサ７００の第七実施形態を概略的に示す。
【０２１３】
図７Ａの実施形態については、図１の実施形態に対する相違点についてのみ説明する。
【０２１４】
この場合も、図７Ａに示されるように、各ボロメータプレートは光学フィルタ７６０によって覆われる。
【０２１５】
この実施形態では、光学フィルタが加熱バンドを形成する。
【０２１６】
図７Ｂは、紋様センサ７００を上面図で概略的に示す。カプセル７５０が正方形のメッシュで分布しているのが見て取れる。複数のカプセルは共にカプセルのマトリクスを形成し、各カプセルがボロメータを受ける。
【０２１７】
カプセルのマトリクスの幅が、基板に平行な平面内における寸法うち一つを指定する。幅は必ずしも最大寸法ではない。
【０２１８】
ここでは、カプセルを覆う光学フィルタは、互いに平行な複数の金属バンド７６０によって形成され、各金属バンドは、カプセルのマトリクスの全幅にわたって延在する。つまり、各金属バンド７６０はカプセル７５０の行を覆う。
【０２１９】
各金属バンド７６０は、図６を参照して説明したタイプの源である電流（又は電圧）源７８０に接続される。
【０２２０】
各金属バンド７６０は、その下方に位置するカプセルのラインを加熱するための加熱バンドを形成する。
【０２２１】
動作時には、全ての加熱バンドが必ずしも同時に作動する必要はない。
【０２２２】
これは、紋様センサ６００に供給される最大電力を制限することを可能にする。
【０２２３】
更に、ボロメータの異なるラインの電気信号を順次に統合して、信号が統合されているボロメータのラインの上方の加熱バンドのみを加熱することができる。次いで、ボロメータのラインが読み取られる一方で、信号が次のラインに統合される。
【０２２４】
従って、センサ６００のエネルギー消費が制限される。
【０２２５】
特に、カプセルのマトリクスに関係するボロメータプレートのラインの電気信号は、下から上に（又は上から下に）次から次に統合される。同じ様にして、加熱バンドが、ボロメータプレートのラインの電気信号の統合と同期して、下から上に（又は上から下に）次から次に駆動される。
【０２２６】
一変形例では、各カプセルは、他の光学フィルタから物理的に分離されていて物理的に接触していない個別の光学フィルタによって覆われ、各光学フィルタが個別に加熱され得る。
【０２２７】
加熱源、この場合は光学フィルタがカプセルと指との間に位置するので、加熱が最適になる。
【０２２８】
上述のように、指をセンサの上に置くと、各カプセルは、カプセルが紋様（指紋）の隆部又は谷部によって覆われるのか応じて、指と多くの熱又は少ない熱を交換し、その熱交換がカプセルの温度を変化させて、つまりは、ボロメータプレートによって検出される放出電磁放射のパワーを変化させる。
【０２２９】
しかしながら、特定の時間後、センサの温度は均一になり得て、紋様（指紋）の隆部に関係するカプセルと谷部に関係するカプセルとの間の温度差が減少する。紋様（指紋）の画像のコントラストの低下が生じる。
【０２３０】
これを解決するため、カプセルを、特にその上方に位置する光学フィルタを介して加熱することができる。
【０２３１】
上述のように、熱交換は指とカプセルとの間で行われ、カプセルが紋様（指紋）の隆部によって覆われているか又は谷部によって覆われているかに応じて、より多く又はより少ない熱交換が行われる。
【０２３２】
特に、皮膚の組織と接触表面とが紋様の隆部のレベルにおいて直接接触している場合、熱交換は、熱伝導による熱交換であり得る。
【０２３３】
一変形例では、熱交換は、紋様の谷部のレベルにおける対流による熱交換である。
【０２３４】
熱交換は対流よりも熱伝導による方がより効率的であるので、各カプセルの温度変化は、カプセルが紋様（指紋）の隆部の下に位置するか又は谷部の下に位置するのかに応じて、異なる。
【０２３５】
所定の期間にわたって、カプセルに関連する電気抵抗の変化を測定することによって、カプセルが指紋の隆部によって覆われているのか又は谷部によって覆われているのかを決定することができる。
【０２３６】
カプセルの加熱は、紋様センサ内に確立され得る熱力学的平衡を崩し、指紋のコントラスト画像を一定に保つことができる。
【０２３７】
このタイプの検出は、“能動的検出モード”と呼ぶことができるものである。これは、感知素子の加熱に関連する電気抵抗の変化の測定を用いる。
【０２３８】
図８Ａ及び図８Ｂは、能動的熱検出タイプの実施に適した本発明に係る紋様センサの第八実施形態を概略的に示す。
【０２３９】
図８Ａは、カプセル８５０を上面図で概略的に示す。カプセル８５０は、カプセルを覆う光学フィルタを加熱する電流（又は電圧）源８８０によって間接的に加熱される。カプセル８５０の下のボロメータプレートの電気抵抗は、電気抵抗読み取り手段８４０によって読み取られる。
【０２４０】
源８８０は、所定の期間中の電流（又は電圧）の印加を始動させる制御手段８０４に接続される。
【０２４１】
図８Ｂは、電流源８８０によって供給される電流パルスを示す（時点ｔ１とｔ２との間において一定電流Ｉ０であり、それ以外はゼロ）。
【０２４２】
この電流パルスは、対応する光学フィルタを介してカプセルに、時点ｔ１とｔ２との間において一定量の熱を供給する（図８Ｂを参照）。
【０２４３】
カプセルが紋様（指紋）の谷部によって覆われていると、熱は対流によって指に伝わる。この熱伝達の効率は低いので、カプセルの温度は時点ｔ１とｔ２との間において顕著に増大する（温度変化ΔＴＶ、図８Ｂを参照）。
【０２４４】
カプセルが紋様（指紋）の隆部によって覆われていると、熱は熱伝導によって指に伝わる。この熱伝達の効率は高いので、カプセルの温度は時点ｔ１とｔ２との間において僅かに増大する（温度変化ΔＴＣ＜ΔＴＶ）。
【０２４５】
これらの温度変化は、ボロメータプレートに向けて放出される電磁放射の強度変化に対応していて、つまりは、ボロメータプレートのレベルにおいて測定される電気抵抗の変化に対応している。
【０２４６】
ボロメータプレートの電気抵抗を読み取る手段８４０は、比較手段８０５に接続され、その比較手段８０５は、二つの時点の間、特に、カプセルの加熱開始時点と、その加熱の終了時点との間、ここでは、ｔ１とｔ２との間のボロメータプレートの電気抵抗の変化を測定する。
【０２４７】
その電気抵抗の変化をグレーレベルに変換して、指紋の画像を形成することができる。
【０２４８】
この検出は、各光学フィルタが一つのカプセルに関連していて互いに物理的に分離されている複数の光学フィルタ、又は、図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明したような加熱バンドを共に形成している光学フィルタ、又は、カプセルのマトリクス全体の上方に一繋がりで一体に形成されている一つの光学フィルタを用いて実施され得る。
【０２４９】
この検出は、同期している加熱及び抵抗読み取りとも組み合わせられ得る。
【０２５０】
本発明は、上述の例に限られるものではなく、上述の実施形態の多数の変形が本発明の範囲を逸脱せずに行われ得る。
【０２５１】
例えば、カプセルは、カプセルの単一のラインに沿って分布し得て、指（又は手）をこのカプセルのラインに沿って動かして、全ての紋様（指紋）を検出し得る。一変形では、本発明はリニアセンサであり、固定されている手又は指に対して相対的に動かされる。この場合、カプセルの加熱は必ずしも有用ではない。
【符号の説明】
【０２５２】
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００  センサ
１１０、２１０  ボロメータプレート
１３０、６３０  基板
１４０、８４０  電気抵抗読み取り手段
１５０、２５０、３５０、５５０、６５０、７５０、８５０  カプセル
１６０、４６０、５６０，６６０、７６０  光学フィルタ
１７１、４７１  接触表面
【図１】
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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６】
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【図７】
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【図８】
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【外国語明細書】
2017167131000001.pdf