(57)【要約】【課題】  二つ又はそれ以上が異なる検知原理に基づいて動作する複数の検知装置を改良した指紋検知装置が具備している。【解決手段】  例えば、単一の基板上に容量性センサーを光学的センサーと共に一体的に形成することが可能である。理想的には、該複数の検知装置は、指紋のほぼ同一の部分を同時的に検知することが可能であるように配設されている。主要なセンサーは、指紋に基づいてユーザのアイデンティティを確立するために使用することが可能であり、一方、二次的センサーは該指紋が生きている人の一部であることを確立するために使用することが可能である（アンチスプーフィング）。光学的センサーを駆動するために集積化した光源を設けることが可能である。該光源は、使用のための視覚的手掛かりを与えることが可能であり且つ該装置の美的感覚を向上させることが可能である。【選択図】      図１
2009160400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッドマルチセンサー生体識別装置において、
ユーザの指の先端における又は近接したユーザの皮膚の表面及び／又は構造の指紋パターンを表す特性を検知するために担体上に配設されている第１センサー装置、
前記ユーザの指と関連する生体データを検知するために前記担体上に配設されている第２センサー装置、
を有しており、前記第１センサー装置及び前記第２センサー装置が異なる原理で動作する、ハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第１センサーが、人の指の山構造及び谷構造によって影響されるような絶縁体プレートを介しての容量及びプレート対プレート周縁容量の内の一つ又は両方の局所的差異を決定することにより動作するハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項３】
請求項２において、前記第１及び第２センサー装置が単一ボディ構成体内に一体的に配設されているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項４】
請求項１において、前記第１及び第２センサー装置が、該皮膚の該表面及び／又は構造のほぼ同一の領域を同時的に検知することが可能であるように動作すべく配設されているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項５】
請求項１において、更に、前記担体上に配設されている光源を有しているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項６】
請求項５において、前記第２センサー装置が光学的センサーであるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項７】
請求項６において、前記第２センサー装置が該光源によって射出される少なくとも一つの波長帯域内において選択的に検知するハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項８】
請求項５において、前記光源が多色性であるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項９】
請求項１において、前記第２センサー装置が生きている人の組織の特性を検知することが可能であり、それにより生きている人の組織と生きていない及び／又は人ではない物質との間を区別することを可能とさせるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１０】
請求項１において、前記第１センサー装置及び前記第２センサー装置は、各々、共通の処理ステップによって単一の基板内に形成されているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１１】
請求項１において、前記第１センサー装置は容量性センサーであり、前記第２センサー装置は光学的センサーであり、且つ前記第１センサー装置及び前記第２センサー装置は各々共通の処理ステップによって単一の基板に形成されているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１２】
ハイブリッドマルチセンサー生体識別装置において、
ユーザの指の先端における又は近接したユーザの皮膚の表面及び／又は構造の指紋パターンを表す特性を検知するために担体ボディに配設されている容量性指紋センサー、
人の指と関連しており前記特性以外の生体データを検知するために前記容量性指紋センサーと共に前記担体ボディに一体的に配設されている第２指紋センサー装置、
を有しており、
前記第１センサー装置及び前記第２センサー装置が異なる原理で動作するハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１３】
請求項１２において、前記容量性指紋センサー装置及び前記第２指紋センサー装置が該皮膚の表面及び／又は構造のほぼ同一の領域を同時的に検知することが可能であるように動作すべく配設されているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１４】
請求項１２において、前記第２指紋センサー装置が光学的センサーであるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１５】
請求項１２において、前記担体ボディがモールドした単一構成体であるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１６】
請求項１５において、更に、前記担体ボディに一体的に配設されている光源を有しているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１７】
請求項１６において、前記第２指紋センサー装置が該光源により射出される少なくとも一つの波長帯域において選択的に検知するハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１８】
請求項１５において、前記光源が多色であるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項１９】
請求項１５において、前記担体ボディが前記光源により射出される波長において透過性であるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２０】
請求項１２において、前記第２指紋センサー装置が生きている人の組織の特性を検知することが可能であり、それにより生きている人の組織と生きていない及び／又は人ではない物質との間の区別をすることを可能とするハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２１】
請求項１２において、前記第２指紋センサー装置が光学的センサーであり、且つ前記容量性指紋センサー装置及び前記第２指紋センサー装置が各々共通の処理ステップにより単一の基板に形成されているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２２】
ハイブリッドマルチセンサー生体識別装置において、
ユーザの指の先端における又は近接したユーザの皮膚の表面及び／又は構造の指紋パターンを表す特性を検知するために基板に形成した容量性指紋センサー装置、
人の指紋と関連する生体データを検知するために前記容量性指紋センサーと共に前記基板に一体的に形成されている光学的指紋センサー装置、
を有しており、
前記容量性指紋センサー装置及び前記光学的指紋センサー装置は単一の担体ボディ内に配設されており、且つ
前記容量性指紋センサー装置及び前記光学的指紋センサー装置と共に前記担体ボディ内に配設されており前記光学的指紋センサーにより検知させることが可能な波長で射出する光源を有している、ハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２３】
請求項２２において、前記容量性指紋センサー装置及び前記光学的指紋センサー装置は該皮膚の表面及び／又は構造のほぼ同一の領域を同時的に検知することが可能であるように動作すべく前記基板内に位置されているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２４】
請求項２２において、前記光源が多色であるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２５】
請求項２２において、前記担体ボディが前記光源により射出される波長において透過性であるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２６】
請求項２２において、前記基板が結晶シリコンであるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２７】
請求項２２において、前記第２センサー装置が生きている人の組織の特性を検知することが可能であり、それにより生きている人の組織と生きていない及び／又は人ではない物質との間の区別を行うことを可能とさせるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２８】
ハイブリッドマルチセンサー生体識別装置において、
シリコン基板が設けられており、該シリコン基板内には
ユーザの指の先端における又は近接したユーザの皮膚の表面及び／又は構造の指紋パターンを表す特性を検知するための容量性指紋センサーと、
生きている人の組織の特性を検知し、それにより生きている人の組織と生きていない及び／又は人ではない物質との間の区別を行うことを可能としている光学的指紋センサー装置と、
が一体的に形成されており、
選択した波長において透過性である単一の担体ボディが設けられており、該担体ボディ内には前記シリコン基板と、前記選択した波長内で射出する多色光源であってそれから射出された光の少なくとも一部を前記光学的指紋センサー装置が検知することが可能であるように前記基板内に配設されている多色光源とが配設されており、
前記光学的指紋センサーは前記選択した波長を検知することが可能であり且つ更に前記容量性指紋センサー装置及び前記光学的指紋センサー装置は該皮膚の表面及び／又は構造のほぼ同一の領域を同時的に検知することが可能であるように動作すべく前記基板内に配設されているハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【請求項２９】
請求項２８において、前記基板がモールドした構成体であるハイブリッドマルチセンサー生体識別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体識別に関するものであって、更に詳細には、生体識別、認証等のために使用することが可能なハイブリッド光学的及び電子的センサーなどの集積化したマルチセンサー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二人の指紋が同一ではないことは良く知られている。従って、二人の個人の指紋の間の差異は、多様な適用例に対して個人を識別し且つ区別するために使用することが可能である。今日、指紋検知技術の二つの主要なカテゴリが存在しており、即ち電気的と光学的とである。
【０００３】
広義には、光学的検知はユーザの指紋の画像を捕獲するために光（可視又はその他）を使用する。例えば、十分に強力な光がユーザの指に入射される場合には、その光の内の幾らかは反射される。この反射は、画像として捕獲し且つユーザのアイデンティティ即ち同一性を確立するために基準画像と比較させることが可能である。この基本的な光学的技術に関しては多数の変形例が存在しており、指紋を画像形成するために光の一つ又はそれ以上の異なる波長の選択、直接的なイメージング、スキャン型イメージング、全反射（ＴＩＲ）イメージング、イメージエンハンスメント（例えば、偏光）等を包含している。個人の指紋の表面パターンを単純に観察することに干渉する、乾いた、汚れている、又は厚いタコのできた皮膚、又は表面切り傷、擦り傷等によって滑らかにすり減らされたか又は損傷された指先、等の困難性に対処するために、或る光学的指紋センサーは皮膚の表面下側のユーザの指の属性を検査する。例えば、Ｒｏｗｅ  ｅｔ  ａｌ．の米国特許第６，５６０，３５２号を参照すると良く、それを引用によりここに取り込む。然しながら、基本的には、全ての光学的技術は光源から射出された光を使用してユーザの指の一部の画像を捕獲することにより動作する。
【０００４】
再度、広義には、電気的検知は、指紋の存在において一つ又はそれ以上の電気的成分の応答を測定することによりユーザの指紋の画像を捕獲する。これらの応答は、指紋パターンを表すユーザの指の先端における又は近接したユーザの皮膚の表面及び／又は構造の特性を決定するために検査される。例えば、容量は、部分的に、２つの電極の間の距離の関数である。一方の電極がセンサーにおけるプレートであり且つ他方がユーザの指の一部である場合には、指とプレートとの間の距離が変化するにつれて、その容量が変化する。別の例によれば、指の存在は基板内の二つのコンデンサプレート間のフリンジ効果を変化させる場合がある。いずれの場合においても、指紋における山と谷と間の高さの差異（プレートに対して）は容量における変化を観察することによって決定することが可能である。指紋（又は、等価的に、その領域）の画像を構築することが可能である。例えば、Ｋｒａｍｅｒの米国特許第６，５１２，３８１号、Ｔａｒｔａｇｎｉの米国特許第６，３２０，３９４号、Ｋｎａｐｐの米国特許第５，３２５，４４２号、Ｔａｍｏｒｉの米国特許第５，４００，６６２号、Ｔａｍｏｒｉの米国特許第５，４２９，００６号を参照すると良く、これらの各々は引用によりここに取り込む。
【０００５】
これらの種々の光学的及び電気的検知技術の各々は、多かれ少なかれ、画像構築においてエラーを発生し且つ究極的にユーザの誤識別の可能性となる欠点を有しているので、生体検知及び識別の正確度を改善するための事実上終わることのない必要性が存在している。更に、二人の個人が同一の指紋を有することはないものであるが、オリジナルの指紋の遺留指紋又はその他の捕獲された形態を使用して或る個人の指紋のレプリカを構築することが可能である。この様に複製された指紋は歴史的に生体識別システムのセキュリティを打ち破るために使用されてきている（所謂、「スプーフィング（なりすまし）」）。指及び近接した組織の温度、導電率、光学的反射率、等を測定することなどのスプーフィングを打ち破る技術は知られている（「アンチスプーフィング」と呼称される）。然しながら、事実上、新たなアンチスプーフィング技術がデプロイされるやいなや、それを打ち破らんとする努力が表れる。従って、正確度を改善することに加えて、アンチスプーフィング技術を改善するための継続した必要性が存在している。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，５６０，３５２号
【特許文献２】米国特許第６，５１２，３８１号
【特許文献３】米国特許第６，３２０，３９４号
【特許文献４】米国特許第５，３２５，４４２号
【特許文献５】米国特許第５，４００，６６２号
【特許文献６】米国特許第５，４２９，００６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、改善された生体検知を提供するために単一の装置内に一体化した検知技術の結合を使用するセンサーアーキテクチャに関するものである。本発明のセンサーによって使用される特定の技術（例えば、光学的及び電気的）は異なる場合があるが、該二つの技術は、指紋検知の正確度及びセキュリティを最適化させるために並列に動作すべく配設されている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
以下の説明において使用されるように、「指紋」とは、人であるユーザの指の表面上に存在する山と谷の独特のパターンばかりではなく、そのユーザを識別するために使用されるユーザの一部（それは必ずしも指である必要はない）と関連している密度、温度、抵抗、構造的組立、等のユニークな生体特性も包含していることを意味している。「センサー」とは、そのユーザを識別するために使用されるこれらのユニークな生体特性を検知することが可能な任意の装置のことを意味している。「一体的に配設されている」コンポーネントとは、単一で単独のボディ構成体又は包囲体、例えば、そのボディ構成体の構成の一部として、内に究極的に位置されるコンポーネントである。２個のセンサーが異なる現象又はプロセスに従って生体属性を検知すべく機能する場合に、これらの２個のセンサーは「異なる原理に基づいて動作」するものと言われる。「基板」とは、単一ボディの構成体のことを意味しており、たとえば、リソグラフィ、デポジション、及びその他の処理ステップを適用することが可能な結晶（例えば、シリコン）ボディ、のことを意味している。「担体ボディ」とは、一つ又はそれ以上の前に形成した電気的及び／又は光学的コンポーネント、等を収容するために形成されたバルクモールド物質のボディ等の、一つ又はそれ以上のコンポーネントをしっかりと保持するための担体構成体のことを意味している。本開示全体にわたり使用されているその他の用語は、ここにおいて特にそうでないことが特記されない限り、それらの通常の且つ最も広義の意味を有するものとして理解されるべきである。
【０００９】
本発明の一つの側面によれば、光学的センサー（及びオプションとして関連する光源）が電気的センサー構成体と共に包囲体内に一体的に配設されている。該光学的及び電気的センサーは、実用上可能である程度に近づけて、指紋の同一の領域を同時的に検知するために互いに近接して配設されている。
【００１０】
光学的センサー及び光源が電気的センサー構成体と共に包囲体内に一体的に配設されている本発明の別の側面によれば、センサー包囲体は、該光源により射出される光の波長において透過性である適宜のプラスチック等の物質から構成されている。該包囲体物質は要素を夫々の位置に機械的に保持すべく作用し且つこれらの要素に対して耐久性及び保護を与えると共に、該センサーが前記包囲体物質を介して該光源によって射出された光を検知することを可能とさせる。
【００１１】
光学的センサー及び光源が電気的センサー構成体と共に包囲体内に一体的に配設されている本発明の更に別の側面によれば、該光源は多色であり且つ該光学的センサーは該光源により射出される種々の波長を選択的に検知することが可能である。該光源の種々の波長は検知される指の異なる層により吸収又は反射され、これらの種々の層の画像を供給する。
【００１２】
光学的センサー及び光源が電気的センサー構成体と共に包囲体内に一体的に配設されている本発明の更に別の側面によれば、該光源はユーザに対して可視的な一つ又はそれ以上の波長で射出を行う。従って、ユーザは、該センサーの使用及び該センサーの動作が成功するかしないかに関するフィードバックに対する手掛かりが与えられる。該センサーは、マーケティングを向上させ且つ該センサーの供給源を他の製造業者又は製品から区別することを可能とするための視覚的一意性を設けることも可能である。
【００１３】
本発明の或る側面によれば、光学的及び電気的センサーは単一の共通の基板に一体的に形成されているものであるが、本発明の更に別の側面によれば、該光学的及び電気的センサーは、単一の装置として組立てられた別々のサブシステムの一部などのようなディスクリート要素である。好適には、該検知装置は、互いに近接しており、且つ並列的に動作して向上された指紋検知及び識別を供給する。勿論、これら二つは実効的に同一の画素の一部であるように近づけることが可能である。単一の基板に形成されるものではない場合には、それらの相対的位置を維持するためにモールド構成とするなどにより単一の担体ボディに担持させることが可能である。
【００１４】
本発明の更に別の側面によれば、各々が一方の検知機能が他方の検知機能と干渉することの無いタイプである２個又はそれ以上のセンサーが、ユーザの指紋の同一の領域を検知することが可能であるように配設される。処理システム内の相対的な位置又はソフトウエア又は両方を介して、これら二つのセンサーは指紋のその領域をほぼ同時に検知することが可能である。センサー結合は、例えば、光学的／電気的、電気的／電気的、又は別の適宜のハイブリッド結合とすることが可能である。該センサー結合の各センサーは同一の分解能を有するか又は異なる分解能を有することが可能である。即ち、例えば光学的である一つのセンサータイプは、例えば容量性である別のセンサータイプよりも一層低い分解能を有することが可能である。センサータイプ、寸法、位置、分解能等の選択は、本開示が与えられれば、適用例、各センサータイプに対する意図された機能、及び当業者により理解されるような多数のその他の要因に依存する。
【００１５】
上述したことは、本発明の多数の独特の側面、特徴、及び利点の要約である。然しながら、この要約は網羅的なものではない。従って、本発明のこれらの及びその他の側面、特徴、及び利点は、特許請求の範囲に鑑みて考慮された場合に、以下の詳細な説明及び添付図面から明らかなものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１を参照すると、本発明に基づくハイブリッドマルチセンサー生体識別装置の第１実施例１０が例示されている。図１は、各々については以下に更に詳細に説明する、電気的センサーアレイ１４と、光学的センサーアレイ１６と、光源アレイ１８とを内部に配設した単一ボディ構成体１２からなる装置の平面図である。図１に例示されている実施例は本発明の基本的な原理を例示するものであるが、装置の特定の配置（例えば、相対的な配置、要素の数、等）は本発明に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサの広義の概念にとって臨界的なものではない。
【００１７】
１実施例によれば、ボディ構成体１２は、典型的に、プラスチック、フェノール樹脂、アクリル樹脂、ガラス、又はその中に形成したか又は配置した種々の要素に対する機械的な支持及び保護を与えるその他の物質である。該物質は以下に更に説明するように、その中の要素の配置に依存して、全体的に又は部分的に透過性であるか又は不透明である。この様な実施例によれば、ボディ１２は平均の指紋の幅よりも僅かに一層広い透過性のフェノール樹脂をベースとした構成体であり、例えば、１ｃｍと２ｃｍとの間の程度であり（例えば、指紋を読み取る場合に指の移動方向に対して垂直）、且つ比較的短い長さであり、例えば３ｍｍと５ｍｍとの間の程度であり（例えば、指紋を読み取る場合に指の移動方向において）、然しながら、多数のその他の寸法の選択も使用可能であり、且つこれらの寸法は本発明の性質及び範囲に関して制限となるものではない。
【００１８】
この実施例の一つの変形例においては、電気的センサーアレイ１４、光学的センサーアレイ１６、及び光源アレイ１８は独立的に製造される。この実施例の別の変形例においては、電気的センサーアレイ１４及び光学的センサーアレイ１６等のこれらの要素の２個又はそれ以上が同様の処理ステップを使用して一緒に形成される（例えば、同様のデポジション、リソグラフィ、及びその他の処理ステップを使用して単一のシリコン基板上に）。いずれの変形例においても、これらの要素はモールディング装置内に位置され、且つ、例えば、当該技術において良く知られたモールディングプロセスによってその周りにボディ構成体１２が形成されて一体的な構成体を形成する。電気的相互接続体を、本発明に基づくハイブリッドマルチセンサー装置の適用例に対して適切であるように表面装着させるか又はボディ構成体１２を介して装着させることが可能である。
【００１９】
前述したように、ボディ構成体１２内に配設した電気的センサーアレイ１４は、１実施例によれば、例えば、米国特許第６，１１４，８６２号又は米国特許第６，９２７，５８１号（その各々を引用によりここに取り込む）に開示されているように、容量性指紋センサーセルのアレイであり、且つ、例えば米国特許第６，５８０，８１６号（これも引用によりここに取り込む）に開示されているように指紋の複数の部分を捕獲するために配置されている。好適には、電気的センサーアレイ１４は物理的に互いに当接した基本的に１次元のセンサーアレイからなる幾つかの（例えば、２個）行であり、それを横断してユーザは指をスワイプ即ち滑り動かす。この様なアレイは、典型的に、ユーザの指紋の複数の部分の画像を捕獲し、その完全な指紋は該センサーシステムと関連するソフトウエア又はハードウエアにより組立てられる。この様な構成の一つの利点は、比較的小さな寸法であり、該センサーアレイに近接してボディ構成体１２内に付加的な要素を包含させることを可能とさせる。
【００２０】
容量性センサーシステムは、通常、殆どの指紋の画像を捕獲する上で有効なものであるが、捕獲した指紋の正確度が大きければ大きいほど、与えられるセキュリティは一層大きい。更に、指紋を検知することはこの様なシステムにとって臨界的な作業であるが、この様なシステムに関して不正行為を犯す試みを認識し且つブロックすることも必要である。例えば、有能な指紋認識システムは、生きている指を人造の指から区別することが可能であるべきである。指紋検知のこれらの側面に関して、電子的検知システムと結合して二次的検知システムが使用される場合には著しい利点が得られることを我々は突き止めた。
【００２１】
理想的には、互いに結合して二つの検知システムを使用する場合には、これら二つのシステムは正確に同一の時間において指紋の正確に同一の部分を検知するものである。各々の結果を比較し、付加的なデータを派生させる等により画像を得、関連するアイデンティティを識別し、試みられた不正行為を識別する、等を行うことが可能である。然しながら、検知要素の物理的寸法及び配置に起因して、２個の別個のセンサーによって同時的に指紋の真に同一の部分を検知することは不可能である。然しながら、前述した１次元アレイを使用して、コンパクトな電子的センサーアレイ１４が提供され、例えばミリメートルの何分の一程度離隔させてアレイ１４に対して近接させて二次的検知要素を形成又は配置させることが可能である。この近接した間隔は指紋のほぼ同一の部分を同時的に検知することを可能とさせ、この様な二重センサーシステムに対する理想に近づいている。
【００２２】
図１に示した実施例によれば、二次的センサーアレイはセンサー１６と関連する光源１８とからなるアレイを有している。図２は図１に示した実施例の切断側面図である。この二次的センサーアレイの実際の構成及び動作は実施例毎に異なることが可能であり、且つ以下の説明は単に例示的なものである。該二次的センサーアレイは、当該技術において知られた技術である全反射の原理に基づいて動作することが可能である。例えば、光源アレイ１８からの光は上部表面２０上に配置されたユーザの指紋に入射される。指紋のピーク（即ち、山）は表面２０と接触し、一方谷は接触しない。指紋が表面２０と接触しない点においては（即ち、谷）、光源１８からの光は表面２０によって内部へ反射され且つセンサー１６によって捕獲され、一方該指紋が表面２０と接触する点においては（即ち、ピーク）、光源１８からの光はボディ構成体１２を出るか、又は、代替的に、ボディ構成体１２内のその反射経路は変更される。一方、光源１８からの光の波長は、皮下組織によって反射され且つセンサー１６により捕獲され、従って指紋パターン自身ではなくユーザの皮膚及び／又は組織の属性を測定するために使用されるように選択することが可能である。例えば、米国特許第７，１４７，１５３号を参照すると良く、それを引用によりここに取り込む。
【００２３】
可視光は、しばしば、皮膚又はその他の組織によって吸収され、これらの波長の検知を困難なものとさせる。従って、本発明の１実施例では、赤外などの可視光ではない波長において射出する二次的センサー光源が設けられている。然しながら、光源アレイ１８は、検知システム用の光源としてのみならず、非センサー光源機能性及び美的目的でさえも提供することが可能である。従って、本発明の別の実施例においては、該光源はユーザにとって可視的な光の一つ又はそれ以上の波長において射出する。従って、ユーザには、センサーの使用及び該センサーの動作が成功であるか不成功であるかに関するフィードバックを助けるための手掛かりを与えることが可能である。例えば、画像の採取に成功した場合にはセンサーはブリンクすることが可能であり、又はどこに又はどのように早くユーザが検知装置と相対的に指を配置させ且つ移動させるべきであるかについて異なる色又は強度でハイライトさせることが可能である。該センサーは、又、マーケティングを向上させ且つ該センサーの供給源をその他の製造業者又は製品から区別させるために、視覚的一意性（例えば、照明色）を与えることも可能である。従って、本発明のこれらの実施例によれば、アレイ１８を形成する光源は、制御器（不図示）の制御下において所望の可視的な波長において射出する。一方、二次的センサーアレイ１６が非可視的光源を必要とする場合においては、図３に例示したように、オプションの補充的光源２２をアレイ１８内に散在させるか又は近接して配置させることが可能である。従って、光源アレイ１８及び／又はオプションの補充的光源２２から射出する光は単色、多色、可視光スペクトル内外、等とすることが可能である。
【００２４】
前述した実施例においては、ボディ構成体１２は該光源の射出光の波長において透過性であった。然しながら、図４を参照すると、電子的センサーアレイ１４と同一面上で、該ボディ構成体の表面に該二次的センサーアレイを装着させることにより、不透明物質のボディ構成体２６を使用することが可能である。この実施例においては、該二次的センサーアレイはユーザの皮膚又は組織からの直接的に検知された反射の原理に基づいて動作するものであり、というのは、不透明ボディ構成体２６は内部の透過及び反射を排除するからである。該構成体は前述したものと同様であるが、光学的センサーアレイ１６はその上表面がボディ構成体２６の表面２０上の電気的センサーアレイ１４の表面と同一面状であるように装着されている。各光源アレイ２８は、オプションとして、２個の要素、即ち、光源３０と光源３０の出力を指向付けするレンズ３２とを有することが可能であり、従ってアレイ１６のセンサーによって反射が検知される。一方、光源３０は、レンズ２３が必要とされないタイプのもので且つそのように位置決めさせることが可能である。
【００２５】
図５及び６に示した如く、上述した実施例の変形例においては、光学的センサーアレイ１６及び光源アレイ１８は電気的センサーアレイ１４の反対側に装着させることが可能である。該電気的センサーアレイと相対的な光学的センサーアレイ１６及び光源アレイ１８の位置は設計事項である。
【００２６】
図７及び８に例示した本発明の更に別の実施例においては、１個を超える数の二次的検知アレイを設けることが可能である。図７及び８の実施例においては、第１光学的センサーアレイ３８ａ及び第１光源アレイ４０ａが第２光学的センサーアレイ３８ｂ及び第２光源アレイ４０ｂの反対側に位置されており、電気的センサーアレイ１４がそれらの間に配設されている。図７及び８の実施例の動作は、前述したものと同様であり、可能な例外は、該システムにより検知される指紋のアイデンティティ及び有効性に関する付加的なデータを得ることが可能であるということである。例えば、第１光学的センサーアレイ３８ａ及び第２光学的センサーアレイ３８ｂからのデータは、光学的センサーアレイ１４により検知される指紋の部分を数学的に近似させるために結合させることが可能であり、複数の異なるセンサー装置による指紋の同一の部分の同時的検知を近似させている。
【００２７】
前述した実施例の一つの特徴は、種々のセンサー（及びオプションの光源）が単一の基板に一体化されていることである。これは、製造及び全体的な寸法の観点から特に有益的なことである。然しながら、本発明の構成を形成する検知装置の内の一つ又はそれ以上が別のディスクリートな検知装置と共同して動作するディスクリートな検知装置であることも本発明の精神及び範囲内のものである。この様な装置の一つの実施例４２を図９に示してある。この実施例によれば、電気的センサーアレイ１４が光学的センサー組立体４４に近接して配設されている。光学的センサー組立体４４は、指紋（又は、照明された場合には、前述した如く、指の表面の皮膚又はその下側のその他の組織の詳細）の画像を得るための反射プリズム４６、該指紋の異なる部分を画像形成するためのスキャニングミラー４８、及び該指紋の画像を検知するためのセンサー５０を有することが可能である。該光学的検知組立体の種々の要素のその他の構成を使用することも可能であり、例えば、米国特許第５，９４２，７６１号及び米国特許第６，９８０，２８６号において開示されており、尚、これらの各々を引用によりここに取り込む。前述した要素は共通の装着用構成体５２により担持させることが可能であるが、この実施例に基づく種々の要素がディスクリートな基板上に形成され且つ特定の適用例に対して適切であるように装着用構成体５２上に組立てられる。
【００２８】
上述した如く、本発明の１つの特徴は、共通の処理ステップ（即ち、第１の装置を形成するために使用する処理ステップのうちの少なくとも幾つかを第２の装置を形成するために同時的に使用することが可能）を使用して、単一の基板上に、一つ又はそれ以上の異なる検知装置を一体的に形成するための能力である。例えば、容量性及び光学的センサーの各々を多数の共通の処理ステップを使用して結晶シリコン基板上に形成することが可能である。従って、図１０を参照すると、構成体６０は二つの異なるセンサー６４，６６を担持する単一のセンサー基板６２を有しており、異なる原理（例えば、容量性及び光学的）に基づいて動作する各センサーを担体ボディ６８に配設させることが可能である。オプションとして、光源７０も担体ボディ６８内に配設させることが可能である。単一の基板上に一体的に異なるセンサータイプを形成することにより、異なるセンサータイプの間の距離は最小とされる。
【００２９】
アルミニウム・ガリウム・インジウムなどの物質系から発光ダイオードなどのソリッドステート発光装置を形成することも今日知られている。この様なシステムは電気的及び光学的センサーを形成するために使用することも可能であり、図１１に例示したような完全に集積化マルチセンサー及び光源生体識別装置８０の形成を可能としており、その場合に、二つの異なるセンサータイプ（例えば、容量的と光学的）８４，８６及びソリッドステート光源８８を組み込んだ単一の基板８２が担体ボディ９０内に配設されている。再度、単一の基板上に一体的に異なるセンサータイプを形成することにより、該異なるセンサー間の距離は最小とされている。
【００３０】
前述した説明においては複数の好適な例示的実施例を提示してあるが、極めて多数の変形例が存在しており、且つこれらの好適な例示的実施例は単に代表的な例であり、本発明の範囲、適応性、又は形態を何ら制限する意図をもったものではないことを理解すべきである。例えば、上述した実施例は電気的センサーアレイとして一つ又はそれ以上の１次元電気的センサー（ストリップセンサー）を使用するものである。然しながら、特に、指の同一の部分を検知するために臨界的ではない場合、又は寸法及びコストを最小化することが主要な懸念事項ではない場合には、２次元センサー（エリアセンサー）などのその他のセンサーを使用することが可能である。更に、該二次的センサーアレイは光学的センサーアレイとして説明してきた。然しながら、熱的（例えば、米国特許第６，０６１，４６４号、尚これを引用によりここに取り込む）、抵抗性（例えば、米国特許第５，８６４，２９６号、尚これを引用によりここに取り込む）、圧力（例えば、米国特許第５，８４４，２８７号、尚これを引用によりここに取り込む）等の多数のその他のセンサータイプのいずれかを使用することが可能である。実際に、本発明によれば、該２つのセンサーアレイは両方共電気的なものであるが、一方の検知機能が他方の検知機能と干渉することの無いように異なるタイプのものとすることが可能である。最後に、ここで、指紋のユニークな特性及び指紋センサーの形成について参照している。然しながら、その他の体部分、例えばつま先、等もユニークな特性を有しているものであり、本発明をこれらのその他の体部分に基づいて識別のために使用することも可能である。従って、前述した詳細な説明は、本発明の実施のための便利なガイドを当業者に提供するものであり、且つ説明した実施例の機能及び構成における種々の変形を特許請求の範囲に定義されている発明の精神及び範囲を逸脱すること無に行うことが可能であることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の１実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の平面図。
【図２】図１に例示したハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の一部の切断側面図。
【図３】本発明の別の実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の平面図。
【図４】図３に示した本発明の実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の一部の切断側面図。
【図５】本発明の更なる実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の平面図。
【図６】図５に示した本発明の実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の一部の切断側面図。
【図７】本発明の更に別の実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の平面図。
【図８】図７に例示した本発明の実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の一部の切断側面図。
【図９】本発明の付加的な実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の一部の切断側面図。
【図１０】単一の基板上に一体的に形成されている二つ又はそれ以上の異なるセンサータイプを包含している本発明の１実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の一部の切断側面図。
【図１１】単一の基板上に一体的に形成されている二つ又はそれ以上の異なるセンサータイプ及び一つ又はそれ以上の光源を包含している本発明の１実施例に基づくハイブリッド電気的／光学的指紋センサー構成体の一部の切断側面図。
【符号の説明】
【００３２】
１０：第１実施例
１２：一体的ボディ構成体
１４：電気的センサーアレイ
１６：光学的センサーアレイ
１８：光源アレイ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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