CN111868741A - 声学指纹表示获取技术 - Google Patents
声学指纹表示获取技术 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111868741A CN111868741A CN201980020343.5A CN201980020343A CN111868741A CN 111868741 A CN111868741 A CN 111868741A CN 201980020343 A CN201980020343 A CN 201980020343A CN 111868741 A CN111868741 A CN 111868741A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transducer
- acoustic
- fundamental mode
- imaging system
- receiver
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 51
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 29
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims abstract description 22
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- 238000001208 nuclear magnetic resonance pulse sequence Methods 0.000 claims 2
- 210000003811 finger Anatomy 0.000 description 29
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 19
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 210000003813 thumb Anatomy 0.000 description 2
- 230000010356 wave oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000003325 tomography Methods 0.000 description 1
- 238000012285 ultrasound imaging Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
- G06V40/13—Sensors therefor
- G06V40/1306—Sensors therefor non-optical, e.g. ultrasonic or capacitive sensing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F21/00—Security arrangements for protecting computers, components thereof, programs or data against unauthorised activity
- G06F21/30—Authentication, i.e. establishing the identity or authorisation of security principals
- G06F21/31—User authentication
- G06F21/32—User authentication using biometric data, e.g. fingerprints, iris scans or voiceprints
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
- G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
- G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
- G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06V—IMAGE OR VIDEO RECOGNITION OR UNDERSTANDING
- G06V40/00—Recognition of biometric, human-related or animal-related patterns in image or video data
- G06V40/10—Human or animal bodies, e.g. vehicle occupants or pedestrians; Body parts, e.g. hands
- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
- G06V40/1347—Preprocessing; Feature extraction
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F2218/00—Aspects of pattern recognition specially adapted for signal processing
- G06F2218/08—Feature extraction
- G06F2218/10—Feature extraction by analysing the shape of a waveform, e.g. extracting parameters relating to peaks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Security & Cryptography (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
- Image Input (AREA)
Abstract
一种用于获取指纹表示的声学生物计量成像系统(3),包括:设备构件(11);传送器换能器(15a;15),其具有第一基本模式谐振频率(fres)、耦合至设备构件(11);驱动电路(19;23);接收器换能器(15b;15),其具有第二基本模式谐振频率(fres)、耦合至设备构件(11);接收器电路(21;23);以及处理电路(9)其被配置成:控制驱动电路(19;23)以向传送换能器(15a;15)提供电激励信号(St),从而致使其中频谱(37)具有比第一基本模式谐振频率(fres)和第二基本模式谐振频率(fres)高的峰值频率(fpeak)的传送换能器的基本模式振荡;从接收器电路(21;23)接收指示声学反射信号(SR)的电感测信号(Sr);以及基于从接收器电路(21;23)接收到的感测信号(Sr)来确定指纹表示。
Description
技术领域
本发明涉及声学生物计量成像系统以及获取指纹表示的方法。
背景技术
生物计量系统被广泛用作用于增加个人电子设备诸如移动电话等的便利性和安全性的手段。特别地,现在在所有新发布的个人通信设备的大部分设备诸如移动电话中包括有指纹感测系统。
电容式指纹传感器由于其出色的性能和相对低的成本而被用于绝大多数生物计量系统中。
在其他指纹感测技术中,超声感测也具有提供有益性能的潜力,例如从非常潮湿的手指等获取指纹(或掌纹)图像的能力。
一类特别令人关注的超声指纹系统包括如下系统,在该系统中,沿着用户要触摸的设备构件的表面传送声学信号,并且基于接收到的由于设备构件与用户皮肤之间的界面和所传送的声学信号之间的相互作用而产生的声学信号来确定指纹(掌纹)表示。
例如,在US 2017/0053151中一般描述的这种超声指纹感测系统可以提供可控的分辨率,并且允许更大的感测区域,该感测区域可以是光学透明的,而且不存在指纹感测系统必须随感测区域缩放的成本。
尽管这种超声指纹感测的一般原理是已知的,但是似乎仍然留有挑战要克服。例如,期望提供对手指表面的更精细特征的检测。
发明内容
鉴于现有技术的上面提及的缺点和其他缺点,本发明的目的是实现对手指表面的指纹表示的改进的获取,特别是提供对手指表面的更精细特征的检测。
根据本发明的第一方面,因此提供了一种用于获取手指表面的指纹表示的声学生物计量成像系统,该声学生物计量成像系统包括:设备构件,其具有用于接收手指表面的手指触摸的手指触摸区;压电平板型超声传送器换能器,其具有第一基本模式谐振频率并且在设备构件的换能器区中声学地耦合至设备构件,该换能器区与设备构件的手指触摸区横向地间隔开;驱动电路,其连接至传送器换能器;压电平板型超声接收器换能器,其具有第二基本模式谐振频率并且在设备构件的换能器区中声学地耦合至设备构件;接收器电路,其连接至接收器换能器;以及处理电路,其连接至驱动电路和接收器电路,该处理电路被配置成:控制驱动电路以向传送换能器提供电激励信号,从而致使其中频谱具有比传送换能器的第一基本模式谐振频率和接收器换能器的第二基本模式谐振频率高的峰值频率的传送换能器的基本模式振荡,传送换能器的振荡致使声学传送信号由设备构件从换能器区向手指触摸区传导;从接收器电路接收指示声学反射信号的电感测信号,该声学反射信号是由声学传送信号在手指表面与设备构件之间的界面处的反射而产生的,该声学反射信号由设备构件从手指触摸区传导;以及基于从接收器电路接收到的感测信号来确定指纹表示。
在本申请的上下文中,传送器换能器的基本模式振荡的频谱中的“峰值频率”应当被理解为在振荡具有其最高幅度时所处于的频率。
传送器换能器和接收器换能器可以是不同的换能器。可替选地,同一换能器可以首先传送声学传送信号,并且然后接收声学反射信号。
存在其他类型的声学生物计量成像系统,其中手指触摸区与换能器区直接相对,使得声学传送信号通过设备构件从设备构件的第二侧直接传播至设备构件的第一侧(沿设备构件的厚度方向)。这样的系统具有明显的缺点:手指触摸区是预定义的并且相对小,这是因为手指触摸区必须对应于用超声换能器填充的区。
已经发现足够高的分辨率(检测或解决足够小的指纹特征的能力)所需的声学信号特性取决于设备构件的声学信号传播特性以及超声换能器与设备构件之间的界面的声学信号传播特性。对于各种应用,例如可能期望能够使用移动电话或其他电子设备的显示玻璃作为设备构件。对于这样的和其他的应用,已经发现,为了能够解决足够小的指纹特征,提供至设备构件的声学信号的(峰值)频率可以有利地为至少20MHz。根据用于超声成像系统(例如用于医学成像)的通用实践,压电平板型超声传送器被控制为以谐振频率振荡,该谐振频率通常为基本模式谐振频率,但是在一些情况下还为奇数较高阶谐振频率。
对于压电平板型超声换能器,换能器的厚度与换能器的基本模式谐振频率之间存在关系。特别地,较薄的换能器具有较高的基本模式谐振频率。这通常适用于适于纵向模式振荡的换能器以及适于剪切波模式振荡的换能器。
因此,对于高振荡频率使用上述已建立的方法被发现对于使用例如显示玻璃的横向传播类型的指纹成像是有利的,这要求使用较薄的换能器。然而,较薄的换能器制造起来更加困难且昂贵,尤其是当换能器比例如50μm更薄时。
本发明人现在令人惊讶地发现,可以控制具有基本模式谐振频率的压电平板型超声换能器以提供其中频谱具有比基本模式谐振频率高的峰值频率的基本模式振荡,并且这可以完成具有与在期望频率下具有基本模式谐振频率的较薄的平板型超声换能器所能获得的基本相同的性能。认为其主要原因是可以通过较厚的压电平板型超声换能器的较高的能量供应能力来补偿由于来自谐振频率的偏移而产生的信号损失。
因此,本发明的实施方式提供了对手指表面的更精细特征的检测。特别地,这可以在没有与使用极薄的压电平板型超声换能器相关联的较高制造成本的情况下实现。
根据各种实施方式,激励信号可以有利地在其频域中在传送换能器的第一基本模式谐振频率处表现出局部最小值。已经发现激励信号的这种配置对于停止换能器的振荡(减少“振铃”)非常有用,从而使声学生物计量成像系统的频率响应更平坦。这进而可以促进感测信号的处理以及/或者改善所确定的指纹表示的质量。
作为激励信号的这种配置的替选或补充,声学生物计量成像系统可以有利地包括用于对来自接收器换能器的输出进行过滤的滤波器,其中,该滤波器可以为至少二阶的高通滤波器,并且具有比传送换能器的第一基本模式谐振频率高并且比接收器换能器的第二基本模式谐振频率高的截止频率。
根据本发明的第二方面,提供了一种使用声学生物计量成像系统来获取触摸设备构件的手指触摸区的手指表面的指纹表示的方法,该声学生物计量成像系统包括:压电平板型超声传送器换能器,其具有第一基本模式谐振频率并且在设备构件的换能器区中声学地耦合至设备构件,换能器区与设备构件的手指触摸区横向地间隔开;驱动电路,其连接至传送器换能器;压电平板型超声接收器换能器,其具有第二基本模式谐振频率并且在设备构件的换能器区中声学地耦合至设备构件;接收器电路,其连接至接收器换能器;以及处理电路,其连接至驱动器电路和接收器电路,该方法包括以下步骤:控制驱动电路以向传送换能器提供电激励信号,从而致使其中频谱具有比传送换能器的第一基本模式谐振频率和接收器换能器的第二基本模式谐振频率高的峰值频率的传送换能器的基本模式振荡,传送换能器的振荡致使声学传送信号由设备构件从换能器区向手指触摸区传导;从接收器电路接收指示声学反射信号的电感测信号,该声学反射信号是由声学传送信号在手指表面与设备构件之间的界面处的反射而产生的,该声学反射信号由设备构件从手指触摸区传导;以及基于从接收器电路接收到的感测信号来确定指纹表示。
总之,本发明因此涉及一种用于获取指纹表示的声学生物计量成像系统,该声学生物计量成像系统包括:设备构件;传送器换能器,其具有第一基本模式谐振频率、耦合至设备构件;驱动电路;接收器换能器,其具有第二基本模式谐振频率、耦合至设备构件;接收器电路;以及处理电路,其被配置成:控制驱动电路以向传送换能器提供电激励信号,从而致使其中频谱具有比第一基本模式谐振频率和第二基本模式谐振频率高的峰值频率的传送换能器的基本模式振荡;从接收器电路接收指示声学反射信号的电感测信号;以及基于从接收器电路接收到的感测信号来确定指纹表示。
附图说明
现在将参照示出本发明的示例实施方式的附图来更详细地描述本发明的这些方面和其他方面,在附图中:
图1是移动电话形式的包括根据本发明的实施方式的声学生物计量成像系统的示例性电子设备的图示;
图2是图1中的声学生物计量成像系统的其中沿图1中的线A-A’截取的部分的示意性截面图;
图3A是根据本发明的声学生物计量成像系统的第一实施方式的示意性功能图示;
图3B是根据本发明的声学生物计量成像系统的第二实施方式的示意性功能图示;
图4是根据本发明的声学生物计量成像系统的示例实施方式的部分结构和部分功能图示;
图5是示出根据本发明的方法的示例实施方式的流程图;
图6是在时域中示意性地示出根据本发明的实施方式的声学生物计量成像系统中的示例激励信号以及产生的在声学生物计量成像系统中的传送换能器的振荡的图;以及
图7是在频域中示意性地示出图6中的信号的图。
具体实施方式
在本详细描述中,主要参照包括用于移动通信设备的盖玻璃以及附接至盖玻璃的超声换能器阵列的声学生物计量成像系统来描述根据本发明的声学生物计量成像系统的各种实施方式。应当注意,具有许多其他配置的声学生物计量成像系统也落入由权利要求书所限定的范围内。例如,设备构件不必一定是透明的,以及/或者包括在声学生物计量成像系统中的超声换能器阵列可以包括更少或更多的压电元件。此外,第一换能器电极和第二换能器电极可以从超声换能器的相同侧或不同侧连接。
根据本发明的实施方式的声学生物计量成像系统可以包括在各种电子设备中。图1示意性地示出了移动电话1形式的包括根据本发明的实施方式的声学生物计量成像系统3的代表性电子设备。
如图1中示意性地指示,声学生物计量成像系统3可以包括超声换能器阵列5和连接至超声换能器阵列5的处理电路9。
超声换能器阵列5在与超声换能器阵列5的延伸对应的换能器区中声学地耦合至电子设备1的设备构件,此处为盖玻璃11。在与第一换能器区5横向地间隔开的手指触摸区14中发生的用户触摸由图1中的拇指13指示。手指触摸区14的示例性近区域限制由图1中的虚线16示意性地指示。
当声学生物计量成像系统3在操作中时,处理电路9控制超声换能器阵列5中包括的一个或若干个压电元件以传送声学传送信号ST,由图1中的框形箭头所指示。此外,处理电路9控制超声换能器阵列5以接收由声学传送信号在手指表面与设备构件11之间的界面处的反射而产生的声学反射信号SR,该声学反射信号SR由设备构件11从手指触摸区14传导。通过超声换能器阵列5中的接收压电元件将声学反射信号SR转换为电感测信号,并且通过处理电路9对电信号进行处理以提供对用户指纹的表示。
目前认为声学反射信号SR主要是由于在盖玻璃与用户皮肤(拇指13)之间的接触区域处的所谓的接触散射而引起的。
有利地,声学传送信号ST可以是短脉冲(脉冲)的脉冲序列,并且可以由不同的接收压电元件针对不同角度而测量到的声学反射信号SR可以是脉冲响应。由声学反射信号SR携带的脉冲响应数据可以用于使用与超声反射层析成像中使用的方法相似的重建过程重建接触区域(指纹)的表示。
应当理解,用户的指纹的“表示”可以是基于接收到的声学反射信号SR而提取的任何信息,这对于评估在不同时间获取的指纹表示之间的相似性是有用的。例如,该表示可以包括对指纹特征(例如所谓的细节)的描述,以及关于指纹特征之间的位置关系的信息。可替选地,该表示可以是指纹图像或者图像的压缩版本。例如,图像可以被二值化和/或骨架化。此外,指纹表示可以是上面提及的脉冲响应表示。
图2是图1中的声学生物计量成像系统3的其中沿图1中的线A-A’截取的部分的示意性截面图。参照图2,设备构件11,此处为盖玻璃,具有要由用户的手指表面触摸的第一面12a和与第一面12a相反的第二面12b。超声换能器阵列5包括多个超声换能器15。超声换能器15中的每一个声学地耦合至设备构件11的第二面12b。如图2可以看出,在该实施方式中,声学生物计量成像系统3还包括不透明掩模层18,不透明掩模层18布置在设备构件11(盖玻璃)的第二面12b与超声换能器阵列5中的超声换能器15之间。不透明掩模层18使得超声换能器阵列5从设备构件11的第一面12不可见,并且可以根据需要着色。
图3A是根据本发明的声学生物计量成像系统的第一实施方式的示意性功能图示。参照图3A,根据本发明的第一示例实施方式的声学生物计量成像系统3包括连接至换能器阵列5中的专用传送器换能器15a的驱动电路19,以及连接至换能器阵列5中的专用接收器换能器15b的接收器电路21。如由图3A中的箭头(用于控制信号的线箭头和用于数据的框形箭头)示意性地指示,处理电路9连接至驱动电路19和接收器电路21。如下面将进一步更详细地说明的,处理电路9被配置成控制驱动电路19以向传送换能器15a提供电激励信号,并且被配置成从接收器电路21接收指示已经由接收器换能器15b拾取的声学反射信号(图1中的SR)的电感测信号。
图3B是根据本发明的声学生物计量成像系统的第二实施方式的示意性功能图示。参照图3B,根据本发明的第二示例实施方式的声学生物计量成像系统3包括连接至换能器阵列5中的换能器15的收发器电路23。如由图3B中的箭头(用于控制信号的线箭头和用于数据的框形箭头)示意性地指示,处理电路9连接至收发器电路23。在该第二实施方式中,传送器换能器(图3A中的15a)和接收器换能器(图3A中的15b)因此由收发器换能器15构成,收发器换能器15首先传送声学传送信号ST,并且然后接收声学反射信号SR。此外,在该第二实施方式中,图3A中的驱动电路19和接收器电路21被示出为收发器电路23。应当注意,图3A中的驱动电路19和接收器电路21以及图3B中的收发器电路23的一般配置可以相同或相似。
图4是根据本发明的声学生物计量成像系统的示例实施方式的部分结构和部分功能图示。如图4中更清楚可见的,超声收发器换能器15是压电平板型超声换能器,该压电平板型超声换能器包括压电元件25、第一电极27a和第二电极27b。
如图4中指示的,压电元件25具有一定厚度h。对于给定材料的压电元件25以及其他尺寸(长度和宽度)的压电元件25,厚度h确定超声换能器15的基本模式谐振频率。对于适于纵向振荡(在压电元件25中由实线箭头示意性地指示)的换能器以及对于适于剪切波振荡(在压电元件25中由虚线箭头示意性地指示)的换能器就是这种情况。在实施方式中,换能器15的厚度h可以为至少40μm。
如图4中示意性地示出,收发器电路23连接至换能器15的第一电极27a和第二电极27b。来自收发器电路23的电激励信号St(第一电极27a和第二电极27b两端的时变电压)致使换能器15(用作传送器换能器)的振荡。由于换能器15声学地耦合至设备构件11,因此换能器15的振荡致使声学传送信号ST通过设备构件11朝向手指触摸区(图1中的14)传导。由声学传送信号ST在手指表面与设备构件11之间的界面处的反射而产生的声学反射信号SR通过设备构件11传导回换能器15。换能器15(现在用作接收器换能器)响应于声学反射信号SR而振荡,并且换能器15的振荡致使电感测信号Sr。电感测信号Sr由收发器电路23接收,如图4中示意性地示出。收发器电路23可以可选地包括用于对来自换能器15的感测信号Sr进行过滤的滤波器29,收发器电路23连接至处理电路9以用于接收控制信号并且向处理电路提供感测信号(该感测信号可以由滤波器29过滤)。有利地,滤波器29可以为至少二阶。
特别地,滤波器29可以有利地包括用于使换能器15的频率响应平坦化的均衡器滤波器。这在本发明的实施方式中是特别期望的,这是因为由收发器23提供的激励信号St的峰值频率高于换能器15的基本模式谐振频率fres。
传送换能器和接收器换能器的频率响应(或两次穿过“收发器”换能器15的频率响应)可以被建模为两个相同的二阶带通滤波器,其中换能器15的基本模式谐振频率fres在相反侧上具有相反的斜率。当同一换能器15用于传送和接收时以及当第一基本模式谐振频率和第二基本模式谐振频率相同时就是这种情况。基于本文的描述,在其中具有不同的基本模式谐振频率的分离的传送换能器和接收器换能器的实施方式中,情况将稍微复杂一些,但是对于本领域的普通技术人员而言是完全可以理解的。
为了“拉直”包括换能器15和收发器23的测量链的频率响应,因此可能期望通过实现为二阶或更高阶高通滤波器的均衡器滤波器29来传递电感测信号Sr,所述二阶或更高阶高通滤波器具有比换能器15的基本模式谐振频率fres高的截止频率。特别地,均衡器滤波器29的截止频率可以有利地比换能器15的基本模式谐振频率fres高至少25%。在实施方式中,滤波器29可以另外地包括抗混叠滤波器。
现在将参照图5中的流程图以及图4、图6和图7中的图示来描述根据本发明的实施方式的示例方法。
在第一步骤S1中,向换能器15提供激励信号St。更具体地,处理电路9控制收发器电路23(或驱动电路)以向换能器15提供电激励信号St。激励信号St被配置成使得换能器15(或传送换能器15a)表现出其中频谱具有带有比换能器15的基本模式谐振频率fres高的峰值频率的基本模式振荡。
根据本发明的实施方式,激励信号St可以有利地在频域中在换能器15的基本模式谐振频率fres处表现出局部最小值。由此,可以实现(传送)换能器15的相对平坦的频率响应,这对于接收到的反射信号SR的处理可以是有益的。
现在将参照图6和图7示出这种效果。
图6是在时域中示意性地示出激励信号St的示例配置31以及由换能器15提供的所得到的声学传送信号33的图。在该特定示例中,换能器15被配置成用于剪切波振荡,并且声学传送信号33因此是剪切波信号。对于期望解决足够小的指纹特征的能力,激励信号中的每个激励信号脉冲31可以有利地具有小于200ns的持续时间tpulse。
图7是示意性地示出传送信号31的频谱35和声学传送信号33的频谱37的图。
如图7可以看出,激励信号31在换能器15的基本模式谐振频率fres处表现出局部最小值39,并且换能器15的基本模式振荡的频谱37具有比基本模式谐振频率fres高的峰值频率fpeak。此外,换能器振荡的频谱在相关的测量带宽中相当平坦,由图7中的频率范围“B”示意性地指示。
激励信号St在频域中可以在比传送换能器15的基本模式谐振频率fres高至少25%的激励信号峰值频率ft处表现出其最高幅度。在实施方式中,激励信号峰值频率ft可以为至少20MHz。
返回至图5中的流程图,该方法进行至步骤S2,在步骤S2中,如上面进一步描述的,处理电路9从收发器电路23(或接收器电路21)接收电感测信号Sr。
最后,在步骤S3中,由处理电路9基于感测信号Sr来确定指纹表示。
在权利要求书中,单词“包括”不排除其他元件或步骤,并且单数“一种(a)”或“一个(an)”不排除多个。在互不相同的从属权利要求中记载某些措施的仅有事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
Claims (15)
1.一种用于获取手指表面的指纹表示的声学生物计量成像系统(3),所述声学生物计量成像系统包括:
设备构件(11),其具有用于接收所述手指表面的手指触摸的手指触摸区(14);
压电平板型超声传送器换能器(15a;15),其具有第一基本模式谐振频率(fres)并且在所述设备构件(11)的换能器区中声学地耦合至所述设备构件(11),所述换能器区与所述设备构件的所述手指触摸区(14)横向地间隔开;
驱动电路(19;23),其连接至所述传送器换能器(15a;15);
压电平板型超声接收器换能器(15b;15),其具有第二基本模式谐振频率(fres)并且在所述设备构件的所述换能器区中声学地耦合至所述设备构件(11);
接收器电路(21;23),其连接至所述接收器换能器(15b;15);以及
处理电路(9),其连接至所述驱动电路(19;23)和所述接收器电路(21;23),所述处理电路(9)被配置成:
控制所述驱动电路(19;23)以向所述传送换能器(15a;15)提供电激励信号(St),从而致使其中频谱(37)具有比所述传送换能器(15a;15)的第一基本模式谐振频率(fres)和所述接收器换能器(15b;15)的第二基本模式谐振频率(fres)高的峰值频率(fpeak)的所述传送换能器的基本模式振荡,所述传送换能器(15a;15)的振荡致使声学传送信号(ST)由所述设备构件(11)从所述换能器区向所述手指触摸区(14)传导;
从所述接收器电路(21;23)接收指示声学反射信号(SR)的电感测信号(Sr),所述声学反射信号(SR)是由所述声学传送信号(ST)在所述手指表面(13)与所述设备构件(11)之间的界面处的反射而产生的,所述声学反射信号(SR)由所述设备构件从所述手指触摸区传导;以及
基于从所述接收器电路(21;23)接收到的所述感测信号(Sr)来确定所述指纹表示。
2.根据权利要求1所述的声学生物计量成像系统,其中,所述激励信号在频域中在所述传送换能器的第一基本模式谐振频率处表现出局部最小值。
3.根据权利要求1或2所述的声学生物计量成像系统,其中,所述激励信号在频域中在比所述传送换能器的第一基本模式谐振频率高至少25%的激励信号峰值频率处表现出其最高幅度。
4.根据权利要求3所述的声学生物计量成像系统,其中,所述激励信号峰值频率为至少20MHz。
5.根据前述权利要求中任一项所述的声学生物计量成像系统,其中,所述传送换能器的厚度和所述接收器换能器的厚度中的每一者为至少40μm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的声学生物计量成像系统,其中,所述激励信号以脉冲序列形式提供,所述脉冲序列中的每个脉冲具有小于200ns的持续时间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的声学生物计量成像系统,其中,所述接收器电路包括用于对来自所述接收器换能器的输出进行过滤的滤波器。
8.根据权利要求7所述的声学生物计量成像系统,其中,所述滤波器为至少二阶。
9.根据权利要求8所述的声学生物计量成像系统,其中,所述滤波器为高通滤波器,所述高通滤波器具有比所述传送换能器的第一基本模式谐振频率高并且比所述接收器换能器的第二基本模式谐振频率高的截止频率。
10.根据前述权利要求中任一项所述的声学生物计量成像系统,其中,所述传送器换能器和所述接收器换能器由收发器换能器构成。
11.根据前述权利要求中任一项所述的声学生物计量成像系统,包括布置成阵列的多个传送器换能器和布置成阵列的多个接收器换能器。
12.根据前述权利要求中任一项所述的声学生物计量成像系统,其中,所述设备构件是光学透明的。
13.一种电子设备,包括:
根据前述权利要求中任一项所述的声学生物计量成像系统;以及
控制器,所述控制器被配置成:
从所述声学生物计量成像系统获取所述指纹表示;
基于所述指纹表示对用户进行认证;以及
仅在基于所述指纹表示对所述用户进行认证时才执行至少一个用户请求的过程。
14.一种使用声学生物计量成像系统来获取触摸设备构件的手指触摸区的手指表面的指纹表示的方法,所述声学生物计量成像系统包括:
压电平板型超声传送器换能器,其具有第一基本模式谐振频率并且在所述设备构件的换能器区中声学地耦合至所述设备构件,所述换能器区与所述设备构件的所述手指触摸区横向地间隔开;
驱动电路,其连接至所述传送器换能器;
压电平板型超声接收器换能器,其具有第二基本模式谐振频率并且在所述设备构件的所述换能器区中声学地耦合至所述设备构件;
接收器电路,其连接至所述接收器换能器;以及
处理电路,其连接至所述驱动器电路和所述接收器电路,
所述方法包括以下步骤:
控制所述驱动电路以向所述传送换能器提供电激励信号,从而致使其中频谱具有比所述传送换能器的第一基本模式谐振频率和所述接收器换能器的第二基本模式谐振频率高的峰值频率的所述传送换能器的基本模式振荡,所述传送换能器的振荡致使声学传送信号由所述设备构件从所述换能器区向所述手指触摸区传导;
从所述接收器电路接收指示声学反射信号的电感测信号,所述声学反射信号是由所述声学传送信号在所述手指表面与所述设备构件之间的界面处的反射而产生的,所述声学反射信号由所述设备构件从所述手指触摸区传导;以及
基于从所述接收器电路接收到的所述感测信号来确定所述指纹表示。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述激励信号在频域中在所述传送换能器的第一基本模式谐振频率处表现出局部最小值。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE1950139 | 2019-02-06 | ||
SE1950139-4 | 2019-02-06 | ||
PCT/SE2019/051233 WO2020162803A1 (en) | 2019-02-06 | 2019-12-05 | Acoustic fingerprint representation acquisition technique |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111868741A true CN111868741A (zh) | 2020-10-30 |
Family
ID=71836539
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201980020343.5A Pending CN111868741A (zh) | 2019-02-06 | 2019-12-05 | 声学指纹表示获取技术 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10896311B2 (zh) |
EP (1) | EP3921767B1 (zh) |
CN (1) | CN111868741A (zh) |
WO (1) | WO2020162803A1 (zh) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8485442B2 (en) | 2009-07-02 | 2013-07-16 | Biometric Payment Solutions | Electronic transaction verification system with biometric authentication |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140355381A1 (en) * | 2012-07-16 | 2014-12-04 | Cornell University | Computation devices and artificial neurons based on nanoelectromechanical systems |
CN106068515A (zh) * | 2014-03-06 | 2016-11-02 | 高通股份有限公司 | 多频谱超声成像 |
US20160350573A1 (en) * | 2014-03-06 | 2016-12-01 | Qualcomm Incorporated | Multi-spectral ultrasonic imaging |
US20170262692A1 (en) * | 2016-03-14 | 2017-09-14 | Fingerprint Cards Ab | Capacitive fingerprint sensing device and method for capturing a fingerprint using the sensing device |
US20180129849A1 (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-10 | Qualcomm Incorporated | Ultrasonic biometric system with harmonic detection |
US20190033434A1 (en) * | 2017-07-26 | 2019-01-31 | Texas Instruments Incorporated | Excitation interval for ultrasonic transducer |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ATE459935T1 (de) * | 1997-11-20 | 2010-03-15 | Gr Intellectual Reserve Llc | Verfahren und system zur biometrischen erkennung unter verwendung von einzigartigen inneren unterscheidenden eigenschaften |
US7000474B2 (en) * | 2003-02-28 | 2006-02-21 | Elo Touchsystems, Inc. | Acoustic device using higher order harmonic piezoelectric element |
US8280692B2 (en) * | 2007-08-30 | 2012-10-02 | Nec Corporation | Ultrasonic wave propagation time measuring system |
US9817108B2 (en) * | 2014-01-13 | 2017-11-14 | Qualcomm Incorporated | Ultrasonic imaging with acoustic resonant cavity |
US20150358740A1 (en) * | 2014-06-04 | 2015-12-10 | Invensense, Inc. | Electrical tuning of parameters of piezoelectric actuated transducers |
US11048902B2 (en) | 2015-08-20 | 2021-06-29 | Appple Inc. | Acoustic imaging system architecture |
US10275638B1 (en) * | 2015-09-29 | 2019-04-30 | Apple Inc. | Methods of biometric imaging of input surfaces |
US10127425B2 (en) * | 2017-01-12 | 2018-11-13 | Qualcomm Incorporated | Dual-mode capacitive and ultrasonic fingerprint and touch sensor |
-
2019
- 2019-12-05 CN CN201980020343.5A patent/CN111868741A/zh active Pending
- 2019-12-05 EP EP19914482.5A patent/EP3921767B1/en active Active
- 2019-12-05 WO PCT/SE2019/051233 patent/WO2020162803A1/en unknown
- 2019-12-17 US US16/716,591 patent/US10896311B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140355381A1 (en) * | 2012-07-16 | 2014-12-04 | Cornell University | Computation devices and artificial neurons based on nanoelectromechanical systems |
CN106068515A (zh) * | 2014-03-06 | 2016-11-02 | 高通股份有限公司 | 多频谱超声成像 |
US20160350573A1 (en) * | 2014-03-06 | 2016-12-01 | Qualcomm Incorporated | Multi-spectral ultrasonic imaging |
US20170262692A1 (en) * | 2016-03-14 | 2017-09-14 | Fingerprint Cards Ab | Capacitive fingerprint sensing device and method for capturing a fingerprint using the sensing device |
CN107615300A (zh) * | 2016-03-14 | 2018-01-19 | 指纹卡有限公司 | 电容式指纹感测装置及使用该感测装置获取指纹的方法 |
US20180129849A1 (en) * | 2016-11-07 | 2018-05-10 | Qualcomm Incorporated | Ultrasonic biometric system with harmonic detection |
US20190033434A1 (en) * | 2017-07-26 | 2019-01-31 | Texas Instruments Incorporated | Excitation interval for ultrasonic transducer |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2020162803A1 (en) | 2020-08-13 |
US10896311B2 (en) | 2021-01-19 |
EP3921767A4 (en) | 2022-03-16 |
EP3921767B1 (en) | 2023-08-02 |
US20200250392A1 (en) | 2020-08-06 |
EP3921767A1 (en) | 2021-12-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US10410034B2 (en) | Ultrasonic biometric system with harmonic detection | |
JP6615104B2 (ja) | 音響共振空洞による超音波撮像 | |
US7331236B2 (en) | Pressure sensor | |
JP2017514108A (ja) | マルチスペクトル超音波撮像 | |
CN114144817A (zh) | 具有分频器的双频超声波传感器系统 | |
EP1837638B1 (en) | Pressure sensor | |
JP5138246B2 (ja) | 圧力センサ | |
KR102561696B1 (ko) | 초음파 워터-애그노스틱 터치 검출 센서 | |
US10896311B2 (en) | Acoustic fingerprint representation acquisition technique | |
KR20170115225A (ko) | 지문인식모듈과, 이것이 적용된 전자기기, 그리고 이를 위한 음파제어부재의 제조방법 | |
EP4357947A2 (en) | Fingerprint sensor configured for avoidance of latent fingerprints | |
EP3803690B1 (en) | Acoustic biometric imaging system with acoustic impedance matched opaque masking layer, and manufacturing method | |
CN109241891A (zh) | 一种屏下指纹解锁装置、解锁方法及移动终端 | |
US11062010B2 (en) | Liveness sensing and authentication with an ultrasonic sensor system | |
KR20230118862A (ko) | 초음파 지문 및 터치 센싱을 위한 장치 및 방법 | |
Nikolovski | Moderately reverberant learning ultrasonic pinch panel | |
JPH07270261A (ja) | 3端子構造を有する圧電振動子を用いた圧覚及び触覚センサ | |
KR20110103728A (ko) | 후면 음향 정합층을 이용한 초음파 프로브 | |
CN115468749A (zh) | 光学完整性的声学检测的方法和应用 | |
CN111860059A (zh) | 一种终端设备以及全屏指纹识别方法 | |
Gao et al. | Ultrathin multilayer P (VDF-TrFE) film-based piezoelectric resonator for high-quality under-display fingerprint recognition | |
JP2021032676A (ja) | 認識信号生成素子及び素子認識システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20211202 Address after: Gothenburg Applicant after: Fingerprint kaana Kadun Intellectual Property Co.,Ltd. Address before: Gothenburg Applicant before: FINGERPRINT CARDS AB |
|
TA01 | Transfer of patent application right |