DE10350410A1 - Fingerprint sensor and circuit for capture of measurement parameters has sensor circuits for each of a multiplicity of electrodes surfaces with a sensor memory that is charged and discharged during loading and measurement cycles - Google Patents

Fingerprint sensor and circuit for capture of measurement parameters has sensor circuits for each of a multiplicity of electrodes surfaces with a sensor memory that is charged and discharged during loading and measurement cycles Download PDF

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Abstract

Fingerprint sensor has a multiplicity of sensor electrode surfaces (1) for detecting papillary bodies (2) on the finger surface (3). Each electrode surface has a sensor circuit (4) with a sensor memory (5) that stores a limited charge amount (6) that depends on the distance between a papillary body and the electrode. The sensor circuit has a charge source (8) with a first switch (SA) that loads the sensor memory over a charging cycle and a second switch (SB) with which a measurement device (22) measures the charge stored in the sensor memory during a measurement cycle. The invention also relates to a corresponding sensor circuit and a method for measuring parameter differences between a multiplicity of sensor electrode surfaces.

Description

Die Erfindung betrifft einen Fingerabdrucksensor mit Sensorschaltung zur Erfassung eines Messparameters, wobei der Sensor eine Vielzahl von Sensorelektrodenflächen aufweist, welche dem Papillarkörper der Fingerbeere gegenüberliegend angeordnet ist, wobei eine einzelne Sensorelektrodenfläche eine begrenzte Ladungsmenge speichert.The The invention relates to a fingerprint sensor with sensor circuitry for detecting a measurement parameter, wherein the sensor has a plurality of sensor electrode surfaces which corresponds to the papillary body the fingerberry opposite is arranged, wherein a single sensor electrode surface a stores limited amount of charge.

Die Ladungsmenge, die auf einer einzelnen Sensorelektrode gespeichert werden kann, ist gering und variiert mit den Papillarleisten der Fingerbeere. Zur Identifizierung einer Person ist es jedoch erforderlich, diese geringe Ladungsmenge exakt zu ermitteln, um ein reproduzierbares elektronisches Muster der durch den Hautpapillarkörper bedingten, genetisch fixierten und individual-spezifischen Papillarleisten zu erfassen und mit einem gespeicherten Muster zu vergleichen. Ein weiteres Problem ist es, über die geringen gespeicherten Ladungsmengen pro Sensorelektrode zusätzlich Ladungsmengendifferenzen zwischen benachbarten Sensorelektroden hochpräzise zu erfassen und zu speichern.The Amount of charge stored on a single sensor electrode can be, is low and varies with the papillary ridges of the Fingertip. However, to identify a person it is necessary to accurately determine this small amount of charge to a reproducible electronic pattern of the skin papillary body, genetically fixed and individual-specific papillary borders to capture and compare with a stored pattern. One another problem is over the small amount of stored charge per sensor electrode in addition charge differences between to detect and store adjacent sensor electrodes with high precision.

Das Erfassen derartiger Ladungsmengen erfolgt üblicherweise analog durch Messen der für die einzelnen Sensorelektroden erforderlichen Ladungsströme.The Detecting such charge quantities usually takes place analogously by measuring the for the individual sensor electrodes required charge currents.

Ein analoges Messen und Erfassen von Ladungsmengen auf den Sensorelektroden hat den Nachteil, dass ein Komprimieren der Messergebnisse aufwendig, wenn nicht unmöglich ist. Für eine Kompression müssen die gemessenen analogen Werte zunächst di gitalisiert und dann ausgewertet werden. Dabei kann es von Nutzen sein, dass das Abbild eines Fingerabdrucks relativ redundant ist. Die Grauwerte jeweils benachbarter Pixel ähneln sich nämlich stark, zumal die Papillarleisten und ihre Zwischenräume in Fingerabdruckbildern mehrere Pixel breit sind.One analog measurement and detection of charge quantities on the sensor electrodes has the disadvantage that compressing the measurement results is expensive, if not impossible is. For need a compression the measured analog values are first digitized and then be evaluated. It may be useful that the image a fingerprint is relatively redundant. The gray values respectively Adjacent pixels are similar namely strong, especially as the Papillarleisten and their spaces in fingerprint images several pixels wide.

Aus der Druckschrift US 5,325,442 ist ein Fingerabdrucksensor bekannt, der eine Matrix von Sensorelementen aufweist, die jeweils eine Sensorelektrode und eine Schaltungsvorrichtung umfassen, welche miteinander gekoppelt sind. Jede der Sensorelektroden wird über ihre Schaltvorrichtung mit einem vorbestimmten Potential versorgt, wobei eine Sensorvorrichtung an alle Sensorelemente über ihre Schaltvorrichtung ankoppelbar ist. Die Sensorvorrichtung ist für ein Messen von Kapazitäten aufgrund individueller Fingeroberflächenabschnitte in Kombination mit den Sensorelektroden der Sensorelemente vorgesehen. Um die geringen Ladungsmengen der Sensorelektroden zu erfassen, wird gemäß US 35,325,442 der Ladestrom gemessen und ein Sensorladungsverstärker eingesetzt, um die geringen Ladeströme nach entsprechender Verstärkung erfassen zu können.From the publication US 5,325,442 For example, a fingerprint sensor is known which comprises a matrix of sensor elements each comprising a sensor electrode and a circuit device which are coupled together. Each of the sensor electrodes is supplied via its switching device with a predetermined potential, wherein a sensor device can be coupled to all sensor elements via their switching device. The sensor device is provided for measuring capacitances due to individual finger surface portions in combination with the sensor electrodes of the sensor elements. In order to detect the small amounts of charge of the sensor electrodes, according to US 35,325,442 measured the charging current and a sensor charge amplifier used to detect the low charging currents after appropriate gain can.

Der bekannte Fingerabdrucksensor mit Schaltvorrichtung löst demnach das Problem des Messens von geringen Ladungsmengen auf den Sensorelektroden, indem der Ladestrom für jede Sensorelektrode mit Hilfe eines Sensorladestromverstärkers gemessen wird. Dieses Verfahren liefert analoge Werte, die einer Datenkompression erst zugänglich werden, wenn mit Hilfe nachgeschalteter A/D-Wandler die Messwerte digitalisiert sind. Darüber hinaus ist die Reproduzierbarkeit der Erfassungsergebnisse eines derartigen analogen Verfahrens, das den Ladestrom pro Sensorelektrode erfasst und verstärkt, äußerst kritisch. Eine exakte und reproduzierbare Erfassung der La dungsmenge pro Sensorelektrode ist mit dem bekannten Ladestromerfassungsverfahren nicht immer gewährleistet.Of the known fingerprint sensor with switching device triggers accordingly the problem of measuring small amounts of charge on the sensor electrodes, by charging current for each sensor electrode measured by means of a sensor charging current amplifier becomes. This method provides analog values, that of data compression first accessible when using the downstream A / D converter, the measured values are digitized. About that In addition, the reproducibility of the detection results of a Such analog method, the charging current per sensor electrode recorded and amplified, extremely critical. An exact and reproducible detection of the amount of charge per sensor electrode is not always guaranteed with the known charging current detection method.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Fingerabdrucksensor mit Schaltung anzugeben, der reproduzierbar das Vielfache der Ladungsmengen auf einer Sensorelektrode erfasst und insbesondere Ladungsmengendifferenzen benachbarter geladener Sensorelektroden zuverlässig ermittelt.The The object of the invention is a fingerprint sensor with circuit be reproducibly the multiple of the charge quantities on a Sensor electrode detected and in particular charge quantity differences adjacent charged sensor electrodes reliably detected.

Diese Aufgabe wird mit den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.These Task is solved with the independent claims. advantageous Further developments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird ein Fingerabdrucksensor angegeben, der eine Vielzahl von Sensorelektrodenflächen aufweist. Diese Sensorelektrodenflächen sind gegenüber einem Papillarkörper der Fingerbeere angeordnet. Der Fingerabdrucksensor ist mit einer Sensorschaltung ausgestattet für eine einzelne Sensorelektrodenfläche, die als Sensorspeicher eine begrenzte Ladungsmenge in Abhängigkeit des gegenüber angeordneten Ausschnitts des Papillarkörpers speichert. Dazu weist die Sensorschaltung eine Ladungsquelle mit einem ersten Schalter auf, wobei die Ladungsquelle über den ersten Schalter den Sensorspeicher in einem Messzyklus mehrfach auflädt. Eine Messvorrichtung weist einen zweiten Schalter der Sensorschaltung auf. Diese Messvorrichtung sammelt die Ladungsmengen des Sensorspeichers für einen Messzyklus über den zweiten Schalter.According to the invention is a Fingerprint sensor indicated having a plurality of sensor electrode surfaces. These sensor electrode surfaces are opposite a papillary body arranged the finger berry. The fingerprint sensor is with a Sensor circuit equipped for a single sensor electrode surface, as a sensor memory a limited amount of charge as a function of across from arranged cutout of the papillary body stores. For this purpose points the sensor circuit has a charge source with a first switch on, with the charge source over the first switch repeatedly charges the sensor memory in one measuring cycle. A Measuring device has a second switch of the sensor circuit on. This measuring device collects the charge quantities of the sensor memory for one Measuring cycle over the second switch.

Dieser Fingerabdrucksensor hat den Vorteil, dass er bereits beim Erfassen der Ladungsmenge einer Sensorelektrodenfläche einen numerischen Wert als Messparameter mit Hilfe des ersten und des zweiten Schalters generiert, wobei die Anzahl der Schaltvorgänge bzw. der Ladevorgänge exakt die begrenzte Ladungsmenge wiederspiegelt, welche die Sensorelektrodenfläche als Sensorspeicher aufnehmen kann. Noch vor der Weiterverarbeitung eines derartigen numerischen Werte kann dieser Messparameter digitalisiert und stark komprimiert werden, da sich die Grauwerte jeweils benachbarter Pixel stark ähneln und die Papillarleisten mit ihren Zwischenräumen in Fingerabdruckbildern mehrere Pixel breit sind.This fingerprint sensor has the advantage that it already generates a numerical value as a measurement parameter with the aid of the first and the second switch when detecting the charge amount of a sensor electrode surface, wherein the number of switching operations or the charging exactly the limit te amount of charge reflects, which can accommodate the sensor electrode surface as a sensor memory. Even before the further processing of such numerical values, this measurement parameter can be digitized and strongly compressed, since the gray values of respectively adjacent pixels are very similar and the papillary bars with their spaces in fingerprint images are several pixels wide.

Praktisch werden mit dem Fingerabdrucksensor der vorliegenden Erfindung Kompressionseinheiten auf den Sensoren implementiert, so dass einerseits eine Einsparung von Übertragungsbandbreite möglich ist, und andererseits eine Datenverschlüsselung auf dem Sensor eine reduzierte Verschlüsselungsrechenleistung infolge der reduzierten Datenmengen ermöglicht. Die Einsparung von Übertragungsbandbreite, die mit dem erfindungsgemäßen Fingerabdrucksensor mit Sensorschaltung erreicht wird, ist insbesondere von Vorteil bei einer Spezialausführung von Fingerabdrucksensoren, nämlich den Fingerabdruck-Streifensensoren. Derartige Fingerabdruck-Streifensensoren lesen mit einer hohen Geschwindigkeit Bildstreifen aus, während der Finger darübergezogen wird. Dabei kann die Datenmenge auf das fünfzigfache steigen, so dass sich jede Reduzierung und Kompression der Ausgangsdaten durch den erfindungsgemäßen Fingerabdrucksensor vorteilhaft auswirkt.Practically become compression units with the fingerprint sensor of the present invention implemented on the sensors, so on the one hand a saving of transmission bandwidth possible and, on the other hand, data encryption on the sensor reduced encryption performance as a result of the reduced data volumes. The saving of transmission bandwidth, with the fingerprint sensor according to the invention is achieved with sensor circuit is particularly advantageous in a special version of fingerprint sensors, namely the Fingerprint swipe sensors. Such fingerprint strip sensors read at a high speed Picture strip off while the finger over it becomes. The amount of data can increase fifty times, so that any reduction and compression of the output data by the Advantageous fingerprint sensor according to the invention effect.

Wenn auch die Datenkompression selbst eine begrenzte Rechenleistung benötigt, so kann doch mit dem erfindungsgemäßen Fingerabdrucksensor ein erster Schritt der Kompression durch die zugehörige Detektionsschaltung bzw. Sensorschaltung selbst erfolgen.If even the data compression itself requires a limited computing power, so can still with the fingerprint sensor according to the invention a first step of compression by the associated detection circuit or sensor circuit itself.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden der erste und der zweite Schalter einen Wechselschalter, der in hochfrequentem Wechsel zwischen Laden und Entladen des Sensorspeichers umschaltet. Mit dieser Ausführungsform der Erfindung wird in hochfrequenter Folge die Sensorelektrodenfläche mit einer begrenzten Ladungsmenge beladen und diese begrenzte Ladungsmenge beim Entladen des Sensorspeichers auf die Messvorrichtung übertragen. Die Messvorrichtung sammelt bzw. akkumuliert die begrenzten Ladungsmengen des Sensorspeichers bis ein vorgegebener Schwellenwert erreicht ist. Die Anzahl der Wechselschaltungen die erforderlich sind, um den Schwellenwert zu erreichen, ist eine Größe für die auf der Sensorelektrodenfläche gespeicherte begrenzte Ladungsmenge.In a preferred embodiment invention, the first and second switches form a toggle switch, the high-frequency change between charging and discharging the sensor memory switches. With this embodiment The invention is in high frequency sequence with the sensor electrode surface loaded a limited amount of charge and this limited amount of charge transferred to the measuring device when unloading the sensor memory. The measuring device accumulates or accumulates the limited amounts of charge the sensor memory reaches a predetermined threshold is. The number of changeover circuits required to reaching the threshold is a size for the data stored on the sensor electrode surface limited amount of charge.

Ist diese Ladungsmenge gering, so ist eine hohe Anzahl an Wechselschaltungen erforderlich bis der Schwellenwert erreicht ist, und ist diese Ladungsmenge hoch, die bei jedem Ladevorgang transportiert wird, so wird die Anzahl der Wechselschaltungen gering sein. Somit kann in vorteilhafter Weise ein numerisches Maß für die auf der Sensorelektrodenfläche gespeicherte begrenzte Ladungsmenge bei jedem Messzyklus ermittelt werden. Die begrenzte Ladungsmenge auf der Sensorelektrodenfläche ist hoch, wenn der Sensorelektrodenfläche eine Papillarleiste gegenüberliegt, und die begrenzte Ladungsmenge ist gering, wenn der Sensorelektrodenfläche eine Hautrille zwischen zwei Papillarleisten gegenüber steht. Somit liefert diese erste Ausführungsform der Erfindung einen exakten numerischen Wert zur Lokalisierung von Papillarleisten und Hautrillen des Papillarkörpers einer Fingerbeere.is this amount of charge low, so is a high number of changeover circuits required until the threshold is reached, and is this amount of charge high, which is transported every time you load, so will the Number of changeover circuits to be low. Thus, in an advantageous manner Make a numerical measure for the the sensor electrode surface stored limited charge amount determined at each measurement cycle become. The limited amount of charge on the sensor electrode surface is high, when the sensor electrode surface opposite a papillary strip, and the limited amount of charge is small when the sensor electrode surface a Skin groove between two Papillarleisten opposite. Thus, this delivers first embodiment of the Invention an exact numerical value for the localization of Papillarleisten and skin grooves of the papillary body a fingerberry.

Weiterhin kann der Fingerabdrucksensor eine Ladungsquelle aufweisen, die ihrerseits einen Ladekondensator umfasst. Dieser Ladekondensator kann über einen dritten Schalter der Sen sorschaltung an eine Ladestation angeschlossen sein und eine Speicherkapazität aufweisen, die ein Mehrfaches der begrenzten Ladungsmenge des Sensorspeichers aufnehmen kann. Der erste Schalter kann nach Aufladen des Ladekondensators, die dort gespeicherte Ladungsmenge, in hochfrequenter Folge an den Sensorspeicher bei den Ladevorgängen des Sensorspeichers übertragen.Farther For example, the fingerprint sensor may have a charge source, which in turn includes a charging capacitor. This charging capacitor can via a third switch of Sen sorschaltung connected to a charging station his and a storage capacity which receive a multiple of the limited amount of charge of the sensor memory can. The first switch can be switched off after charging the charging capacitor, the amount of charge stored there, in high-frequency sequence to the sensor memory during the loading process transferred to the sensor memory.

Diese erfindungsgemäße Ladungsquelle hat den Vorteil, dass der Ladekondensator für jeden Messzyklus einer Sensorelektrodenfläche eine gleichbleibend hohe, in dem Ladekondensator gespeicherte Ladungsmenge, die auf den Messkondensator zu übertragen ist, zur Verfügung stellt. Somit kommt dieser Fingerabdrucksensor ohne Messung der geringen Ladeströme und ohne jeden Verstärker für Ladeströme aus und liefert gleichzeitig einen numerischen Messparameter, der exakt auf der Sensorelektrodenfläche geladenen begrenzten Ladungsmenge entspricht.These Charge source according to the invention has the advantage that the charging capacitor for each measuring cycle of a sensor electrode surface is a constant high, stored in the charging capacitor amount of charge on to transmit the measuring capacitor is available provides. Thus, this fingerprint sensor comes without measuring the low charging currents and without any amplifier for charging currents off and on simultaneously provides a numerical measurement parameter that is accurate on the sensor electrode surface charged limited amount of charge corresponds.

Auf der Messseite des Fingerabdrucksensors steht eine Messvorrichtung zur Verfügung, die an eine Auswerteschaltung angeschlossen ist. Diese Auswerteschaltung misst die Anzahl der Ladevorgänge bis zum Erreichen eines Schwellenwertes und/oder misst das Erreichen eines Zeitintervalls bis zum Erreichen dieses Schwellenwertes im Vergleich zur benachbarten oder nächstfolgenden Sensorelektrode. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird mit dem Fingerabdrucksensor und seiner Schaltung in vorteilhafter Weise ein numerischer Differenzwert zwischen benachbarten oder nächstfolgenden Sensorelektroden ermittelt.On The measuring side of the fingerprint sensor is a measuring device to disposal, which is connected to an evaluation circuit. This evaluation circuit measures the number of loads until reaching a threshold and / or measures the achievement a time interval until reaching this threshold in Comparison to the adjacent or next sensor electrode. In this embodiment The invention relates to the fingerprint sensor and its circuit in Advantageously, a numerical difference value between adjacent ones or next Sensor electrodes determined.

Bei zeitlicher Differenzbildung lässt sich ein Fingerabdruck-Streifensensor realisieren. Dieser nimmt in zeitlicher Abfol ge Teilbilder eines Fingerabdrucks auf, während der Finger über den Sensor bewegt wird. Aus diesen Teilbildern lässt sich das originale Fingerabdruckbild rekonstruieren, oder kann einem anderen Matching-Verfahren zugeführt werden. In diesem Fall können Sensoreinheiten in einer Matrix wie die Sensorelektroden integriert werden, und jeweils die Differenzen für dieselbe Sensorelektrode zwischen zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Sensorvorgängen erfasst werden.With time difference formation, a fingerprint strip sensor can be realized. This takes in time sequence partial images of a fingerprint while the finger is moved over the sensor. From these partial images, the original fingerprint image can be reconstructed, or can be fed to another matching process. In this case, sensor units can be integrated in a matrix like the sensor electrodes, and in each case the differences for the same sensor electrode can be detected between two temporally successive sensor operations.

Durch Detektieren von Differenzwerten anstelle von absoluten Werten kann bereits mit Hilfe der Sensorschaltung des Fingerabdrucksensors ein erster Kompressionsschritt erfolgen. Da bei gleichen Grauwerten von Fingerabdrücken gleiche numerische Werte für die begrenzten Ladungsmengen der benachbarten Sensorelektroden gemessen werden, ist ihr Differenzwert null. Bei dieser Differenzbildung der Auswerteschaltung werden Nullwerte nicht registriert. Bei einem scharfen, unstetigen und/oder abrupten Übergang von einer Papillenleiste zu einer Hautrille wird demgegenüber eine hohe Differenz und damit ein hoher numerischer Wert von der Auswerteschaltung ausgegeben.By Detecting difference values instead of absolute values can already with the help of the sensor circuit of the fingerprint sensor first compression step done. Because with the same gray values of fingerprints same numeric values for the limited amounts of charge of the adjacent sensor electrodes measured their difference value is zero. In this difference of the Evaluation circuit, zero values are not registered. At a sharp, unsteady and / or abrupt transition from a papillae to a skin groove is in contrast a high difference and thus a high numeric value of the Evaluation circuit output.

Während diese numerischen Werte bei der vorliegenden Auswerteschaltung Kapazitätsdifferenzen benachbarter oder nächstfolgender Sensorelektroden Wiederspiegeln, detektiert eine weitere Ausführungsform der Erfindung Leitfähigkeitsdifferenzen zwischen den Sensorelektroden. Dazu weist diese Ausführungsform der Erfindung zusätzlich eine Widerstandsvorrichtung auf, die zwischen benachbarten oder nächstfolgenden Sensorelektroden Leitfähigkeitsdifferenzen detektieren kann.While these numerical values in the present evaluation circuit capacity differences adjacent or next Sensor electrodes reflect, detects a further embodiment the invention conductivity differences between the sensor electrodes. For this purpose, this embodiment of the invention additionally Resistance device between adjacent or next Sensor electrodes conductivity differences can detect.

Mit dieser Ausführungsform der Erfindung ist der Vorteil verbunden, dass Impedanzdifferenzen durch Kombination der kapazitiven und der Widerstandsmessung ermittelt werden können, so dass zwischen lebenden und nicht lebenden Papillarkörpern unterschieden werden kann. Somit kann die Auswerteschaltung nicht lebende Papillarkörper, wie Gipsabdrücke oder Lackfolien, die Kopien von Papillarkörpern aufweisen aussortieren, die bei rein kapazitiven Fingerabdrucksensoren nicht erkannt werden.With this embodiment The invention has the advantage that impedance differences Combination of capacitive and resistance measurements determined can be, so that distinguished between living and non-living papillary bodies can be. Thus, the evaluation circuit non-living papillary body, such as plaster casts or Paint films that have copies of papillary bodies sort out, which are not recognized by purely capacitive fingerprint sensors.

Eine Sensorschaltung für einen Fingerabdrucksensor, wie er in den obigen Beispielen beschrieben ist, weist nachfolgende Komponenten auf. Zunächst umfasst er mindestens eine Sensorelektrode, die einem Ausschnitt des Papillarkörpers der Fingerbeere gegenüber angeordnet ist. Ferner ist für die Sensorschaltung ein Dreifachwechselschalter vorgesehen. Dieser Dreifachwechselschalter weist drei Stellungen auf. In einer ersten Stellung ist die Sensorelektrode mit einer Ladungsquelle verbindbar. In einer zweiten Stellung ist die Sensorelektrode mit einer Messvorrichtung und in einer dritten Stellung ist die Sensorelektrode mit einem Erdpotential verbindbar.A Sensor circuit for a fingerprint sensor as described in the above examples is, has following components. At first, it includes at least a sensor electrode which is a section of the papillary body of the Fingerberry opposite is arranged. Further, for the sensor circuit provided a triple changeover switch. This Triple changeover switch has three positions. In a first Position, the sensor electrode is connectable to a charge source. In a second position, the sensor electrode is provided with a measuring device and in a third position, the sensor electrode is a Earth potential connectable.

Dabei weist die Ladungsquelle eine Mehrzahl der begrenzten Ladungsmenge, die auf der Sensorelektrode speicherbar ist, auf. Der Dreifachwechselschalter kann in hochfrequenter Folge zwischen den drei Stellungen umschalten. Zur Entladung der Ladungsquelle wird eine von der begrenzten Ladungsmenge der Sensorelektrode abhängige Anzahl von Aufladungen der Messvorrichtung bis zum Erreichen eines vorgegebenen Schwellenwertes durchgeführt. Die dritte Stellung ist eine Zwischenstellung, wobei mit Hilfe dieser dritten Stellung zwischen jedem Umladevorgang die Sensorelektrode auf Erdpotential gelegt wird.there the charge source has a plurality of the limited amount of charge, which can be stored on the sensor electrode, on. The triple changeover switch can switch in high frequency sequence between the three positions. For discharging the charge source, one of the limited charge amount the sensor electrode dependent Number of charges of the measuring device until reaching a predetermined threshold value performed. The third position is an intermediate position, with the help of this third position between each recharging the sensor electrode placed at ground potential becomes.

In einer weiteren Ausführungsform der Sensorschaltung kann die Ladungsquelle einen Erdpotentialumschalter und einen La depotentialumschalter aufweisen, wobei die beiden Umschalter mit Kondensatorelektroden eines Ladekondensators verbunden sind. Dabei wird in einer ersten Stellung der Ladekondensator an eine Versorgungsspannung gegenüber Erdpotential angeschlossen und in einer zweiten Stellung wird die Erdpotentialelektrode des Ladekondensators auf Versorgungspotential geschaltet und die auf Ladepotential liegende Elektrode des Ladekondensators an eine Drainelektrode eines Sourcefolgers angeschlossen. Die Sourceelektrode des Sourcefolgers wird anschließend mit der ersten Stellung des Dreifachwechselschalters der Sensorelektrode verbunden.In a further embodiment the sensor circuit, the charge source, a ground potential switch and have a La depotentialumschalter, wherein the two switches connected to capacitor electrodes of a charging capacitor. In this case, in a first position of the charging capacitor to a Supply voltage to earth potential connected and in a second position, the ground potential electrode of the charging capacitor switched to supply potential and the on charge potential electrode of the charging capacitor to a Drain electrode of a source follower connected. The source electrode the source follower will follow with the first position of the triple changeover switch of the sensor electrode connected.

Da der Dreifachwechselschalter zwischen dieser ersten Stellung und den beiden weiteren Stellungen in hochfrequenter Folge wechselt, ist eine begrenzte Anzahl von Schaltungswechseln des Dreifachwechselschalters erforderlich, bis ein Schwellenwert der Messvorrichtung erreicht wird. Diese Anzahl ist umgekehrt proportional zu der begrenzten Ladungsmenge auf der Sensorelektrode, so dass damit ein numerischer Wert für die Ladungsmenge auf der Sensorelektrode vorliegt. Weiterhin kann die Messvorrichtung einen Messkondensator aufweisen, dessen erste Elektrode ständig auf Erdpotential liegt und dessen zweite Elektrode mit einem Schaltungsknoten verbunden ist. Von dem Schaltungsknoten kann eine Verbindungsleitung zu der zweiten Stellung des Dreifachwechselschalters führen. Gleichzeitig geht von dem Schaltungsknoten eine Verbindungsleitung zu einer Schwellenwertvergleichsschaltung aus. Mit dieser Schaltungsvariante kann der Schwellenwert am Messkondensator über die Schwellenwertvergleichsschaltung vorgegeben werden.There the triple changeover switch between this first position and the two other positions in high-frequency sequence, is a limited number of circuit changes of the triple changeover switch required until a threshold reaches the measuring device becomes. This number is inversely proportional to the limited Charge amount on the sensor electrode, making it a numerical Value for the amount of charge is present on the sensor electrode. Furthermore, can the measuring device have a measuring capacitor whose first Electrode constantly is at ground potential and its second electrode with a circuit node connected is. From the circuit node, a connection line lead to the second position of the triple changeover switch. simultaneously From the circuit node, a connection line goes to a threshold comparison circuit out. With this circuit variant, the threshold value at the measuring capacitor via the Threshold comparison circuit can be specified.

Die Schwellenwertvergleichsschaltung weist ihrerseits einen Schwellenwertkondensator auf. Dieser Schwellenwertkondensator weist eine Erdelektrode auf, die ständig auf Erdpotential liegt. Die zweite Elektrode des Schwellenwertkondensators ist über einen Schaltknoten mit einem Subtraktionsglied verbunden. Darüber hinaus ist der Schaltungsknoten über einen Ein-/Ausschalter mit der zweiten Stellung des Ladepotentialumschalters des Ladekondensators verbindbar. Diese Verbindung wird nach Abschluss eines Messzyklusses geschaltet, um eine Restladungsmenge des Ladekondensators auf den Schwellenwertkondensator zu übernehmen. Mit dieser Variante der Sensorschaltung wird es möglich, Differenzen zwischen benachbarten Sensorelektroden aufzunehmen und als numerischen Wert auszugeben.The threshold comparison circuit in turn has a threshold capacitor. This threshold capacitor has an earth electrode that is constantly at ground potential. The second electrode of the threshold capacitor is connected via a switching node to a subtraction element. In addition, the circuit node can be connected via an on / off switch with the second position of the charging potential switch of the charging capacitor. This connection becomes after Ab circuit of a measuring cycle connected to take over a residual charge amount of the charging capacitor to the threshold capacitor. With this variant of the sensor circuit, it becomes possible to record differences between adjacent sensor electrodes and to output them as a numerical value.

Weiterhin ist das Subtraktionsglied mit einem Referenzpotential verbunden. Die Differenz zwischen Referenzpotential und Restpotential wird dann von der Auswerteschaltung als Schwellenwert für einen nächsten Messzyklus vorgehalten. Die Auswerteschaltung selbst stellt die Anzahl der Ladungsmengentransporte fest, die von der nächsten Sensorelektrode zu dem Messkondensator bis zum Erreichen des Schwellenwertes für diese nächste Sensorelektrode erforderlich ist. Diese Anzahl ist gleichzeitig der numerische Wert für die Ladungsmengendifferenz zwischen zwei Sensorelektrodenflächen.Farther the subtraction element is connected to a reference potential. The difference between reference potential and residual potential becomes then by the evaluation circuit as a threshold for a next Measurement cycle held. The evaluation circuit itself provides the Number of charge volume transports fixed by the next sensor electrode to the measuring capacitor until reaching the threshold for this next Sensor electrode is required. This number is simultaneous the numeric value for the charge quantity difference between two sensor electrode surfaces.

Mit Hilfe dieser Sensorschaltung ist es möglich, ein einfaches Verfahren zur Erfassung von Parameterdifferenzen zwischen einer Vielzahl von Sensorelektroden und einem, den Sensorelektroden gegenüber angeordneten Papillarkörper einer Fingerbeere, zur Identifizierung einer Person anzugeben. Dabei werden die folgenden Verfahrensschritte durchgeführt. Zunächst wird die Fingerbeere der Person auf die Sensorelektroden eines Fingerabdrucksensors, wie er in den obigen Ausführungen beschrieben wurde, gelegt. Danach werden die Parame terdifferenzen mit Hilfe der Sensorschaltung, wie sie in der obigen Ausführung erläutert wurde, erfasst. Abschließend werden die erfassten Parameterdifferenzen ausgewertet und gespeichert.With Help this sensor circuit, it is possible a simple procedure for detecting parameter differences between a plurality of Sensor electrodes and one, the sensor electrodes arranged opposite papillary a fingertip, to identify a person. there the following process steps are carried out. First, the finger berry is the Person on the sensor electrodes of a fingerprint sensor, such as he in the above remarks was described. Then the parameters are terdifferenzen by means of the sensor circuit as explained in the above embodiment, detected. Finally the recorded parameter differences are evaluated and stored.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass es einen numerischen Messparameter liefert, der exakt der Differenz zwischen zwei nebeneinander oder nacheinander angeordneten Sensorelektroden entspricht und somit bereits eine erste Kompression der Messdaten möglich wird, wobei dieser numerische Wert durch einfache Umrechnung in eine digitale Zahl umgesetzt werden kann. Weiterhin kann für das Verfahren eine Kompression der digitalen Werte nach Digitalisierung der numerischen Messparameter gewonnen werden. Schließlich kann mit diesem Verfahren die Identifizierung der Person mit Hilfe der erfassten Parameterdifferenzen dadurch erfolgen, dass das Ergebnis der Fingerabdruckmessung durch den Fingerabdrucksensor mit archivierten Werten verglichen wird und eine Freigabe oder eine Sperrung erfolgt. Werden als Parameterdifferenzen die kapazitiven Differenzwerte eines Fingerabdrucks mit Leitfähigkeitsdifferenzen eines Fingerabdrucks kombiniert, so kann zusätzlich der erfindungsgemäße Fingerabdrucksensor zwischen lebendem und nicht lebendem Gewebe unterscheiden, so dass damit eine fälschungssichere Methode gegeben ist, den Benutzer des Fingerabdrucksensors zu identifizieren.This Procedure has the advantage that it has a numerical measurement parameter returns exactly the difference between two next to each other or one after the other arranged sensor electrodes corresponds and thus already a first compression of the measured data is possible, this numerical value be converted into a digital number by simple conversion can. Furthermore, for the method involves compression of digital values after digitization the numerical measurement parameters are obtained. Finally, can With this procedure the identification of the person with the help of the detected Parameter differences are made by taking the result of the fingerprint measurement compared with archived values by the fingerprint sensor and a release or blocking takes place. Be as parameter differences the capacitive difference values of a fingerprint with conductivity differences a fingerprint combined, so may additionally fingerprint sensor according to the invention distinguish between living and non-living tissue, so that thus a forgery-proof Method is given to identify the user of the fingerprint sensor.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.The The invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Fingerabdrucksensors einer ersten Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic diagram of a fingerprint sensor of a first embodiment of the invention.

2 zeigt eine Prinzipskizze eines Fingerabdrucksensors einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. 2 shows a schematic diagram of a fingerprint sensor of a second embodiment of the invention.

3 zeigt eine Prinzipskizze eines Fingerabdrucksensors einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 3 shows a schematic diagram of a fingerprint sensor of a third embodiment of the invention.

1 zeigt eine Prinzipskizze eines Fingerabdrucksensors 100 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Von der Vielzahl von Sensorelektrodenflächen 1 eines Fingerabdrucksensors 100 ist in dieser Prinzipskizze lediglich eine Sensorelektrodenfläche 1 gezeigt. Dieser Sensorelektrodenfläche 1 ist bei einer Fingerabdruckmessung ein Ausschnitt eines Papillarkörpers 2 einer Fingerbeere 3 gegenüber angeordnet. Somit kann die Sensorelektrodenfläche 1 eine begrenzte Ladungsmenge 6 in Abhängigkeit des gegenüber angeordneten Ausschnitts des Papillarkörpers 2 über einen ersten Schalter SA speichern und über einen zweiten Schalter SB an eine Messvorrichtung 22 abgeben. Ein dritter Schalter SC sorgt dafür, daß ein Mehrfaches an Ladungsmengen des Sensorspeichers 5 in einer Ladungsquelle 8 bereitgehalten und an den Sensorspeicher 5 bzw. die Sensorelektrodenfläche 1 abgegeben werden kann. 1 shows a schematic diagram of a fingerprint sensor 100 a first embodiment of the invention. Of the variety of sensor electrode surfaces 1 a fingerprint sensor 100 is in this schematic diagram only a sensor electrode surface 1 shown. This sensor electrode surface 1 is a section of a papillary body in a fingerprint measurement 2 a fingerberry 3 arranged opposite. Thus, the sensor electrode surface 1 a limited amount of charge 6 depending on the arranged opposite section of the papillary body 2 store via a first switch S A and a second switch S B to a measuring device 22 submit. A third switch S C ensures that a multiple of charge quantities of the sensor memory 5 in a charge source 8th kept ready and to the sensor memory 5 or the sensor electrode surface 1 can be delivered.

Durch das Zusammenwirken des dritten Schalters SC und eines Ladekondensators CP ist es vorgesehen, dass eine höhere Spannung als die Betriebs- bzw. Versorgungsspannung VDD bereitgestellt wird. Bei jedem Sensorvorgang wird der Ladekondensator CP einmal aufgeladen und dann in Reihe zu der Versorgungsspannung geschaltet. Die hochfrequente Folge der Ladungsabgabe an die Sensorelektrode findet bei 8-Bit Ausgangswerten 256-mal pro Sensorvorgang über den Schalter SA statt, während SC nur einmal pro Sensorvorgang schaltet.Through the interaction of the third switch S C and a charging capacitor C P , it is provided that a higher voltage than the operating or supply voltage V DD is provided. In each sensor operation, the charging capacitor C P is charged once and then connected in series with the supply voltage. The high-frequency sequence of the charge delivery to the sensor electrode takes place at 8-bit output values 256 times per sensor operation via the switch S A , while S C switches only once per sensor operation.

An jede der Sensorelektrodenflächen 1 des Fingerabdrucksensors 100 kann eine Sensorschaltung 4 mit einem Dreifachwechselschalter S3 angeklemmt werden. In der hier gezeigten Prinzipskizze der 1 ist zunächst dieser Wechselschalter S3 fest mit der Sensorelektrode 10 verbunden. Der Dreifachwechselschalter S3 weist drei Stellungen mit einer ersten Stellung (1S3) auf, in der die Sensorelektrode 1 mit einer Ladungsquelle 8 verbindbar ist. Darüber hinaus weist der Dreifachwechselschalter S3 eine zweite Stellung 2S3 auf, in der die Sensorelektrode 10 mit einer Messvorrichtung 22 verbindbar ist. Schließlich weist der Dreifachwechselschalter S3 eine dritte Stellung 3S3 auf, in der die Sensorelektrode 10 mit einem Erdpotential EP verbindbar ist.To each of the sensor electrode surfaces 1 of the fingerprint sensor 100 can be a sensor circuit 4 be clamped with a triple change switch S 3 . In the schematic diagram shown here 1 First, this changeover switch S 3 is fixed to the sensor electrode 10 connected. The triple changeover switch S 3 has three positions with a first position ( 1S3 ), in which the sensor electrode 1 with a charge source 8th is connectable. About that In addition, the triple changeover switch S 3 has a second position 2S3 on, in which the sensor electrode 10 with a measuring device 22 is connectable. Finally, the triple changeover switch S 3 has a third position 3S3 on, in which the sensor electrode 10 can be connected to a ground potential EP.

Die Ladungsquelle 8 weist einen Sourcefolger T1 auf, der mit seiner Sourceelektrode mit der ersten Stellung 1S3 des Dreifachwechselschalters S3 verbunden ist und dessen Drainelektrode über einen Schaltungsknoten 23 entweder mit einer zweiten Stellung 2S2 eines Ladepotentialumschalters S2 über eine Verbindungsleitung 24 verbunden ist und über eine Verbindungsleitung 25 mit der Ein-Stellung ES4 eines Ein-/Ausschalters S4 verbunden ist. Die Gateelektrode des Sourcefolgers T1 liegt über einen Schaltungsknoten 26 an der Versorgungsspannung VDD.The charge source 8th has a source follower T 1 , which with its source electrode to the first position 1S3 of the triple changeover switch S 3 and its drain electrode via a circuit node 23 either with a second position 2S2 a charging potential switch S 2 via a connecting line 24 is connected and via a connection line 25 is connected to the on position ES4 of an on / off switch S 4 . The gate electrode of the source follower T 1 is connected via a circuit node 26 at the supply voltage V DD .

Der Sourcefolger T1 ist hier ein n-Kanal-Transistor. Wenn das Potential an 1S3 niedrig ist, so liegt eine positive Spannung über der Gate-Source-Strecke vor und T1 öffnet, so dass eine Ladung in die Sensorelektrode bei der Schalterstellung 1S3 fließt, bis die Spannung über der Gate-Source-Strecke die Transistor-Schwellenspannung erreicht oder unterschreitet. Somit folgt das Source-Potential dem Gate-Potential, und es wird linear in Abhängigkeit der Sensorelektrodenkapazität eine Ladung von dem Ladekondensator CP entnommen.The source follower T 1 is here an n-channel transistor. When the potential is on 1S3 is low, so there is a positive voltage across the gate-source path and T 1 opens, so that a charge in the sensor electrode at the switch position 1S3 flows until the voltage across the gate-source path reaches or falls below the transistor threshold voltage. Thus, the source potential follows the gate potential, and a charge is taken linearly from the charging capacitor C P as a function of the sensor electrode capacitance.

Somit bildet den Kern der Ladungsquelle 8 der Ladekondensator Cp, der mit seiner ersten Elektrode CP1 über einen Erdpotentialumschalter S1 in der Stellung 1S1 auf Erdpotential und in seiner zweiten Stellung 2S1 an die Versorgungsspannung VDD über den Schaltungsknotenpunkt 26 legbar ist. Die zweite Elektrode CP2 des Ladekondensators CP ist mit einem Ladepotentialumschalter S2 verbunden, der in einer ersten Stellung 1S2 mit der Versorgungsspannung VDD über den Schaltungsknoten 26 und in einer zweiten Stellung 2S2 über den Schaltungsknoten 23 mit der Drainelektrode des Sourcefolgers T1 verbindbar ist. Mit dieser Ladungsquelle 8 kann die Drainelektrode des Sourcefolgers T1 bis nahezu auf das doppelte Potential 2 × VDD der Versorgungsspannung VDD gelegt werden.Thus forms the core of the charge source 8th the charging capacitor C p , with its first electrode C P1 via a ground potential switch S 1 in the position 1S1 at ground potential and in its second position 2S1 to the supply voltage V DD via the circuit node 26 is legible. The second electrode C P2 of the charging capacitor C P is connected to a charging potential switch S 2 , which in a first position 1S2 with the supply voltage V DD via the circuit node 26 and in a second position 2S2 over the circuit node 23 with the drain electrode of the source follower T 1 is connectable. With this charge source 8th For example, the drain electrode of the source follower T 1 can be set to almost twice the potential 2 × V DD of the supply voltage V DD .

In 1 ist die Ladungsquelle 8 auf der linken Seite der Prinzipskizze dargestellt, während die rechte Seite der Prinzipskizze von der Messvorrichtung 22 und ihrer Schaltung beherrscht wird. Die Messvorrichtung 22 weist einen Messkondensator CM auf. Die erste Elektrode CM1 liegt ständig auf Erdpotential EP. Eine zweite Elektrode CM2 des Messkondensators CM ist mit einem Schaltungsknoten 18 verbunden, der über eine Verbindungsleitung 27 mit der zweiten Stellung 2S3 des Dreifachumschalters S3 über eine Verbindungsleitung 27 verbunden ist. Dieser Messkondensator CM sammelt die begrenzte Ladungsmenge, wenn der Dreifachumschalter S3 von der ersten Stellung 1S3 auf die zweite Stellung 2S3 umgeschaltet wird.In 1 is the charge source 8th shown on the left side of the schematic diagram, while the right side of the schematic diagram of the measuring device 22 and their circuit is mastered. The measuring device 22 has a measuring capacitor C M. The first electrode C M1 is constantly at ground potential EP. A second electrode C M2 of the measuring capacitor C M is connected to a circuit node 18 connected via a connection line 27 with the second position 2S3 of the triple changeover switch S 3 via a connecting line 27 connected is. This measuring capacitor C M accumulates the limited amount of charge when the triple switch S 3 from the first position 1S3 to the second position 2S3 is switched.

Die Anzahl der erforderlichen Umschaltungen hängt einerseits von der Ladungsmenge 6, die auf der Sensorelektrode 10 pro Ladevorgang speicherbar ist, und zum anderen von einem Schwellenwert ab, der für den Messkondensator CM durch eine Schwellenwertvergleichsschaltung 19 vorgegeben wird. Der Schwellenwert wird einerseits durch eine Referenzspannung Vref vorgegeben und andererseits von einem Ladezustand eines Schwellenwertkondensators CSH bestimmt. Der Schwellenwertkondensator CSH liegt mit einer ersten Elektrode CSH1 ständig auf Erdpotential, während die zweite Elektrode CSH2 des Schwellenwertkondensators CSH mit einem Schaltungsknoten 20 verbunden ist. Der Schaltungsknoten 20 steht einerseits über eine Verbindungsleitung 28 mit einem Subtraktionsglied 21 in Verbindung und steht andererseits über eine weitere Verbindungsleitung 29 mit dem bereits oben erwähnten Ein-/Ausschalter S4 in Verbindung.The number of switching required depends on the one hand on the amount of charge 6 on the sensor electrode 10 is storable per charge, and on the other hand from a threshold for the measuring capacitor C M by a threshold comparison circuit 19 is given. The threshold value is specified on the one hand by a reference voltage V ref and on the other hand determined by a state of charge of a threshold capacitor C SH . The threshold capacitor C SH is always at ground potential with a first electrode C SH1 , while the second electrode C SH2 of the threshold capacitor C SH is connected to a circuit node 20 connected is. The circuit node 20 is on the one hand via a connecting line 28 with a subtraction element 21 on the other hand, and is on another connection line 29 with the above-mentioned on / off switch S 4 in conjunction.

Das Ergebnis des Subtraktionsgliedes 21 am Schaltungsknoten 35 wird dann einer Schaltungskomponente 30, auch Schwellenwertentscheider genannt, zugeführt, die das Ergebnispotential des Subtraktionsgliedes 21 mit dem Potential des Messkondensators CM am Schaltungsknoten 18 vergleicht, und einer Auswerteschaltung 9 zuführt. Diese Auswerteschaltung 9, bzw. auch Akkumulator genannt, zählt die Anzahl der Vorgänge der Auf- und Endladung der Sensorelektrode, bis der Schwellenwertenscheider anzeigt, dass das Signal des Messkondensators CM am Knoten 18 das Ergebnispotential des Substratgliedes 21 übersteigt.The result of the subtraction element 21 at the circuit node 35 then becomes a circuit component 30 , also called threshold value decision, supplied, which is the result potential of the subtraction element 21 with the potential of the measuring capacitor C M at the circuit node 18 compares, and an evaluation circuit 9 supplies. This evaluation circuit 9 , Also called accumulator, counts the number of operations of charging and discharging the sensor electrode until the threshold indicates that the signal of the measuring capacitor C M at the node 18 the result potential of the substrate member 21 exceeds.

Mit der Messvorrichtung 22 in Verbindung mit der umschaltbaren Ladungsquelle 8 kann somit sehr exakt die Differenz der auf benachbarten Sensorelektroden vorhandenen Ladungsmengen festgestellt werden. Dazu wird der Ladekondensator CP aufgeladen, wobei der Erdpotentialumschalter S1 in der Stellung 1S1 ist und damit die erste Elektrode CP1 des Ladekondensators CP auf Erdpotential EP legt. Gleichzeitig ist die zweite Elektrode CP2 über den Ladepotentialumschalter S2 in seiner ersten Stellung 1S2 über den Schaltungsknoten 26 mit dem Versorgungspotential der Versorgungsspannung VDD verbunden.With the measuring device 22 in conjunction with the switchable charge source 8th Thus, the difference between the charge quantities present on adjacent sensor electrodes can be determined very accurately. For this purpose, the charging capacitor C P is charged, the earth potential switch S 1 in the position 1S1 and thus sets the first electrode C P1 of the charging capacitor C P at ground potential EP. At the same time, the second electrode C P2 is in its first position via the charge potential switch S 2 1S2 over the circuit node 26 connected to the supply potential of the supply voltage V DD .

Der Ladekondensator CP wird in dieser Stellung, wie auch in 1 gezeigt, auf das durch die Versorgungsspannung VDD vorgegebene Ladepotential geladen. Danach wird zunächst der Ladepotentialumschalter S2 in seine zweite Stellung 2S2 umgeschaltet und erst danach auch der Erdpotentialumschalter S1 von dem Erdpotential EP abgeklemmt und in die zweite Stellung 2S1 verbracht, so dass die erste Elektrode CP1 des Ladekondensators CP nun auf dem Versorgungsspannungspotential liegt und die zweite Elektrode CP2 des Ladekondensators CP auf nahezu dem doppelten Versorgungspotential 2 × VDD ist. Dieses nahezu doppelte Versorgungspotential 2 × VDD liegt über den Schaltungsknoten 23 nun auch an der Drainelektrode des Sourcefolgers T1. Die Gateelektrode des Sourcefolgers T1 liegt nach wie vor über Verbindungsleitung 31 und über den Schaltungsknoten 26 an dem Versorgungsspannungspotential VDD. Über die Sourceelektrode des Sourcefolgers T1 wird jedoch nur nahezu das Potential VDD an die erste Stellung 1S3 des Dreifachwechselschalters S3 übergeben und damit eine erste begrenzte Ladungsmenge 6 auf der Sensorelektrode 10 gespeichert.The charging capacitor C P is in this position, as well as in 1 shown charged to the predetermined by the supply voltage V DD charge potential. Thereafter, first the charging potential switch S 2 is in its second position 2S2 switched over and only then the Erdpotentialumschalter S 1 disconnected from the ground potential EP and in the second position 2S1 spent, so that the first electrode C P1 of the charging capacitor C P now is at the supply voltage potential and the second electrode C P2 of the charging capacitor C P is at almost twice the supply potential 2 × V DD . This almost twice the supply potential 2 × V DD lies above the circuit node 23 now also at the drain electrode of the source follower T 1 . The gate electrode of the source follower T 1 is still above connection line 31 and via the circuit node 26 at the supply voltage potential V DD . However, via the source electrode of the source follower T 1 , only the potential V DD almost reaches the first position 1S3 of the triple changeover switch S 3 passed and thus a first limited amount of charge 6 on the sensor electrode 10 saved.

Bei N-Bit wird der Dreifachwechselschalter S3 nun 2N-mal rotierend in die Stellungen 1S3–2S3–3S3 gebracht. Dabei wird wie oben erwähnt in der ersten Stellung 1S3 die Sensorelektrode 10 aufgeladen, in der zweiten Stellung 2S3 der Messkondensator CM durch die Sensorelektrode 10 aufgeladen und in Stellung 3S3 wird die Sensorelektrode 10 komplett gegen Erdpotential EP entladen. Da das Potential an 1S3 konstant ist und die Sensorelektrode 10 an 3S3 jedesmal entladen wird, wird von dem Ladekondensator CP jedesmal eine Ladung entnommen, die ausschließlich von der Kapazität der Sensorelektrode 10 abhängt, weil alle anderen Faktoren wie das Potential an der Souceelektrode des Sourcefolgers T1 sowie parasitäre Einflüsse konstant sind. Daher sinkt mit der Anzahl der Vorgänge die Spannung über dem Ladekondensator CP linear mit einer von der Kapazität der Sensorelektrode 10 bestimmten Steigung ab. Die Auswerteschaltung 9 zählt die Anzahl der Vorgänge, beginnend bei –2N-1+1, bis die Spannung über dem Messkondensator CM das Potential am negativen Eingang des Schwellwertenscheiders 21 übersteigt. Der Maximalwert der erreicht werden kann, beträgt 2N-1.In N-bit, the triple changeover switch S 3 is now 2 N times rotating in the positions 1S3-2S3-3S3 brought. It is as mentioned above in the first position 1S3 the sensor electrode 10 charged, in the second position 2S3 the measuring capacitor C M through the sensor electrode 10 charged and in position 3S3 becomes the sensor electrode 10 completely discharged against ground potential EP. Because the potential 1S3 is constant and the sensor electrode 10 at 3S3 is discharged each time, is taken from the charging capacitor C P each time a charge that is based solely on the capacitance of the sensor electrode 10 depends because all other factors such as the potential at the source electrode of the source follower T 1 and parasitic influences are constant. Therefore, the voltage across the charging capacitor C P decreases linearly with the number of operations with one of the capacitance of the sensor electrode 10 certain slope. The evaluation circuit 9 counts the number of processes, starting at -2 N-1 +1, until the voltage across the measuring capacitor C M counts the potential at the negative input of the threshold value discriminator 21 exceeds. The maximum value that can be achieved is 2 N-1 .

Für den nächsten Zählvorgang und damit für den nächsten Messzyklus wird wieder mit dem Aufladen des Ladekondensators CP begonnen. Außerdem werden folgende Vorbereitungen für den nächsten Messzyklus getroffen:

  • – Der Erdpotentialumschalter S1 wird in Stellung 1S1 gebracht. Das Potential an 2S2 sinkt auf die über den Ladekondensator CP abfallende Restspannung, die nach der regelmäßigen Ladungsentnahme übrig geblieben ist.
  • – Nach dem Sample-and-hold-Prinzip wird mit kurzem Schließen des Ein-/Ausschalters S4 diese Spannung von dem Schwellenwertkondensator CSH übernommen. Das Vergleichspotential am Schwellenwertscheider bzw. das Ergebnispotential an dem Subtraktionsglied 21 ist dann Vref–USH.
  • – Die Sensorschaltung lässt sich grob an vier Fällen charakterisieren unter der Annahme, dass eine Papillarleiste bzw. ein dunkles Bild des Fingerabdrucks eine hohen Kapazität der Sensorelektrode 10 bewirkt und eine Hautrille bzw. ein helles Bild eine niedrige Kapazität an der Sensorelektrode 10 hervorruft.
For the next counting process and thus for the next measuring cycle, the charging of the charging capacitor C P is started again. In addition, the following preparations are made for the next measurement cycle:
  • - The earth potential switch S 1 is in position 1S1 brought. The potential 2S2 decreases to the voltage drop across the charging capacitor C P residual voltage that has remained after the regular charge removal.
  • - According to the sample-and-hold principle, this voltage is taken over by the threshold capacitor C SH with a short closing of the on / off switch S 4 . The comparison potential at the threshold value separator or the result potential at the subtraction element 21 is then V ref -U SH .
  • The sensor circuit can be broadly characterized in four cases, assuming that a papillary strip or a dark image of the fingerprint has a high capacitance of the sensor electrode 10 and a skin groove or a bright image causes a low capacitance on the sensor electrode 10 causes.

Diese vier charakteristischen Fälle sind im einzelnen:

  • 1. Bei einem Übergang von dunkel nach dunkel wird der Ladekondensator CP stark entladen, die Restspannung über CP ist somit sehr niedrig, und die Schwellenspannung am Knoten 35 ist fast Vref. Jetzt wird der Messkondensator CM durch die hohe Sensorelektrodenkapazität des angenommenen dunklen Bildes einer Papillarleiste schnell aufgeladen. Die Dauer bis zum Erreichen der Schwellenwertspannung ist mittelgroß. Die Auswerteschaltung 9 bzw. der Akkumulator bleibt ca. bei Null stehen.
  • 2. Bei einem Übergang von dunkel nach hell wird der Ladekondensator ebenfalls stark entladen. Das Schwellenpotential VSH am Schwellenwertkondensator CSH ist sehr niedrig und die Schwellenwertspannung ist fast Vref. Jetzt wird der Messkondensator CM durch die niedrige Sensorelektrodenkapazität langsam aufgeladen. Die Dauer bis zum Erreichen der Schwellenwertspannung ist lang und die Auswerteschaltung 9 bzw. der Akkumulator bleibt bei einem hohen positiven Wert stehen.
  • 3. Bei einem Übergang von hell nach hell wird der Ladekondensator CP mittelmäßig entladen, das Schwellenwertpotential VSH am Schwellenwertkondensator CSH wird nun wirksam, die Schwellenwertspannung ist dann Vref–VSH und somit niedrig. Jetzt wird der Messkondensator CM durch die niedrige Sensorelektrodenkapazität langsam aufgeladen. Die Dauer bis zum Erreichen der Schwellenwertspannung ist mittelgroß und der Akkumulator bzw. die Auswerteschaltung 9 bleibt bei ca. Null stehen.
  • 4. Bei einem Übergang von hell nach dunkel wird der Ladekondensator CP mittelmäßig entladen. Das Schwellenpotential VSH wirkt sich wieder aus und die Schwellenwertspannung ist nun Vref–VSH und somit niedrig. Jetzt wird der Messkondensator CM durch die hohe Sensorelektrodenkapazität schnell aufgeladen. Die Dauer bis zum Erreichen der Schwellenwertspannung ist sehr kurz. Die Auswerteschaltung 9 bzw. der Akkumulator bleibt bei einem hohen negativen Wert stehen.
These four characteristic cases are in detail:
  • 1. In a transition from dark to dark, the charging capacitor C P is heavily discharged, the residual voltage across C P is thus very low, and the threshold voltage at the node 35 is almost V ref . Now, the measuring capacitor C M is quickly charged by the high sensor electrode capacity of the assumed dark image of a papillary strip. The time to reach the threshold voltage is medium. The evaluation circuit 9 or the accumulator stays at about zero.
  • 2. In a transition from dark to light, the charging capacitor is also heavily discharged. The threshold potential V SH at the threshold capacitor C SH is very low and the threshold voltage is almost V ref . Now the measuring capacitor C M is slowly charged by the low sensor electrode capacity. The duration until reaching the threshold voltage is long and the evaluation circuit 9 or the accumulator remains at a high positive value.
  • 3. In a bright to light transition, the charging capacitor C P is moderately discharged, the threshold potential V SH at the threshold capacitor C SH now becomes active, the threshold voltage is then V ref -V SH and thus low. Now the measuring capacitor C M is slowly charged by the low sensor electrode capacity. The duration until reaching the threshold voltage is medium and the accumulator or the evaluation circuit 9 stays at about zero.
  • 4. In a transition from light to dark, the charging capacitor C P is discharged moderately. The threshold potential V SH has an effect again and the threshold voltage is now V ref -V SH and thus low. Now, the measuring capacitor C M is quickly charged by the high sensor electrode capacity. The time to reach the threshold voltage is very short. The evaluation circuit 9 or the accumulator remains at a high negative value.

2 zeigt eine Prinzipskizze eines Fingerabdrucksensors 200 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in 1, werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erläutert. 2 shows a schematic diagram of a fingerprint sensor 200 a second embodiment of the invention. Components with the same functions as in 1 , are denoted by the same reference numerals and not explained separately.

Die Prinzipsskizze gemäß 2 unterscheidet sich von der Prinzipskizze gemäß 1 dadurch, dass 2 mehrere Sensorelektroden 10–17 und einen größerer Ausschnitt eines Papillarkörpers 2 zeigt, der gegenüber diesen Sensorelektroden 10–17 angeordnet ist. Aufgrund der unterschiedlich wirkenden und unterschiedlich von den Sensorelekroden 10–17 beabstandeten Papillarleisten 33 und Hautrillen 34 werden die Sensorelektroden 10–17 über den Dreifachwechselschalter S3 und über die Schaltmatrix 32 von der Ladungsquelle 8 aus, mit unterschiedlich hohen begrenzten Ladungsmengen 6 belegt.The principle sketch according to 2 differs from the schematic diagram according to 1 as a result of that 2 several sensor electrodes 10-17 and egg NEN larger section of a papillary body 2 shows that opposite these sensor electrodes 10-17 is arranged. Due to the different acting and different from the sensor electrodes 10-17 spaced papillary ridges 33 and skin grooves 34 become the sensor electrodes 10-17 via the triple changeover switch S 3 and via the switching matrix 32 from the charge source 8th from, with different high limited charge quantities 6 busy.

Zur Erfassung der Ladungsdifferenzen zwischen benachbarten oder nachfolgenden Sensorelektroden 10–17 wird die Schaltmatrix 32 nach jedem Messzyklus umgeschaltet und die Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messzyklen für zwei benachbarte Sensorelektroden 10–17 in der Auswerteschaltung 9 bzw. dem Akkumulator erfasst. Bei dem Fingerabdrucksensor 200 ist somit nur eine Sensorschaltung erforderlich, um die gesamte Matrix von Sensorelektroden 10–17 über die Schaltmatrix 32, für ein Differenzbild einer Fingerbeere zu erfassen.For detecting the charge differences between adjacent or subsequent sensor electrodes 10-17 becomes the switching matrix 32 Switched after each measurement cycle and the difference between two consecutive measurement cycles for two adjacent sensor electrodes 10-17 in the evaluation circuit 9 or the accumulator detected. At the fingerprint sensor 200 Thus, only one sensor circuit is required to cover the entire matrix of sensor electrodes 10-17 over the switching matrix 32 to capture for a differential image of a fingertip.

3 zeigt eine Prinzipskizze eines Fingerabdrucksensors 300 einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren werden mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und nicht extra erörtert. 3 shows a schematic diagram of a fingerprint sensor 300 a third embodiment of the invention. Components having the same functions as in the previous figures are identified by the same reference numerals and will not be discussed separately.

Der Fingerabdrucksensor der dritten Ausführungsform unterscheidet sich vom Fingerabdrucksensor gemäß 2 in Bezug auf das Größenverhältnis von Sensorelektroden 10 bis n zu den Papillarleisten 33 sowie den Hautrillen 34. Dieser Sensor weist eine laterale Auflösung von ca. 513 dpi auf. Das bedeutet, dass die Sensorelektroden 10 bis n in einem Intervall von 50 μm angeordnet sind. Die Kantenlänge der Sensorelektroden 10 bis n beträgt ca. 40 μm. Die darüber angeordneten Papillarleisten 33 erstrecken sich somit über mehrere Sensorelektroden und haben in Extremfällen eine Breite, die sich über 3 bis 12 Pixelintervallen des Sensors erstreckt im Normalfall liegen sie zwischen 5 bis 8 Pixelintervallen, wobei unter einem Pixelintervall die Schrittweite zwischen zwei Sensorelektroden 10 bis n verstanden wird.The fingerprint sensor of the third embodiment is different from the fingerprint sensor according to FIG 2 in terms of the size ratio of sensor electrodes 10 to n to the papillary ridges 33 as well as the skin grooves 34 , This sensor has a lateral resolution of about 513 dpi. This means that the sensor electrodes 10 to n are arranged at an interval of 50 microns. The edge length of the sensor electrodes 10 to n is about 40 microns. The above arranged Papillarleisten 33 thus extend over a plurality of sensor electrodes and in extreme cases have a width which extends over 3 to 12 pixel intervals of the sensor normally they are between 5 to 8 pixel intervals, wherein below a pixel interval, the step size between two sensor electrodes 10 until n is understood.

Die Ladungen werden an der Oberfläche der Sensorelektroden 10 bis n nicht nur nennenswert dort gespeichert, wo die Papillarleisten 33 der Fingerbeere 3 die Sensoroberfläche nahezu berührt, sondern in abnehmendem Maße auch dort wo der Papillarkörper 2 von der Sensorelektrodenfläche 1, nämlich in den Hautrillen 34, entfernt ist. Daraus ergibt sich ein Übergang in den Fingerabdruckbildern zwischen den Papillarleisten 33 und ihren jeweiligen Zwischenräumen den Hautrillen 34 mit zunehmender Entfernung des Papillarkörpers 2 von der Sensorelektrodenfläche 1. Somit ist bei dieser Ausführungsform der Erfindung die Abhängigkeit der gespeicherten Ladung nicht mehr der Ausschnitt des Papillarkörpers über der Sensorelektrode entscheidend, sondern es ist die Abhängigkeit von dem Entfernungsprofil des Papillarkörpers 2 von der Sensorelektrodenfläche 1 entscheidend.The charges are on the surface of the sensor electrodes 10 not only notably stored up there where the papillary ledges 33 the fingerberry 3 the sensor surface almost touched, but to a lesser extent also where the papillary body 2 from the sensor electrode surface 1 , namely in the skin grooves 34 , is removed. This results in a transition in the fingerprint images between the papillary ridges 33 and their respective spaces the skin grooves 34 with increasing distance of the papillary body 2 from the sensor electrode surface 1 , Thus, in this embodiment of the invention, the dependence of the stored charge is no longer the cutout of the papillary body over the sensor electrode crucial, but it is the dependence on the distance profile of the papillary body 2 from the sensor electrode surface 1 crucial.

Weiterhin ist in dieser dritten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass für jede hier im Ausschnitt gezeigte Spalte einer Sensorelektrodenmatrix jeweils über die Schaltmatrix 32 eine Sensorschaltung angeschlossen wird, sodass sich der komplette Sensorvorgang gegenüber der in 2 gezeigten zweiten Ausführungsform wesentlich verkürzt, zumal die Sensorschaltungen für jede Spalte der Matrix gleichzeitig arbeiten können. Damit muss bei einem Sensorvorgang die Sensorschaltung nur so viele Sensorelektroden analysieren, wie es Zeilen in der Matrix gibt.Furthermore, it is provided in this third embodiment of the invention that for each column shown here in the cutout of a sensor electrode matrix in each case via the switching matrix 32 a sensor circuit is connected, so that the complete sensor operation relative to the in 2 shown second embodiment, especially since the sensor circuits for each column of the matrix can work simultaneously. Thus, in a sensor operation, the sensor circuit only has to analyze as many sensor electrodes as there are rows in the matrix.

Die Sensorschaltung 4 der dritten Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von den Sensorschaltungen der ersten und der zweiten Ausführungsform darin, dass die Schwellenwert-Vergleichsschaltung 19 keine Subtraktionseinheit wie in den Ausführungsformen der 1 und 2 enthält. Vielmehr wird ein weiterer Ein/-Ausschalter S5 mit den Schalterstellungen 1S5 und 2S5 in die Schwellenwertschaltung 19 eingeführt. Wenn der Schalter S4 in der 1S4 Stellung steht, und der Schalter S5 in der Stellung 1S5 ist, hat am Ende des Sensorvorgangs der Schwellenwertkondensator CSH die Potentialdifferenz, die über dem Ladekondensator CP anliegt. Anschließend wird zunächst der Schalter S5 in die Stellung 2S5 gebracht und danach wird der Schalter S4 in die Stellung 2S4 geschaltet. Das Potential an 2S5 ist jetzt Vref–VSH. Damit wird das gleiche Ergebnis erreicht, wie bei den Schaltungen der ersten und zweiten Ausführungsform mit der dort angegebenen Subtraktionseinheit. Voraussetzung für diese Schaltung ist, dass der Eingang des Schwellenwert-Entscheiders 30 keine Belastung darstellen darf, was durch entsprechend kleine Gates als Eingang der Schaltungskomponente 30 ohne weitere Verbindungen erreicht werden kann.The sensor circuit 4 The third embodiment of the invention differs from the sensor circuits of the first and second embodiments in that the threshold comparison circuit 19 no subtraction unit as in the embodiments of 1 and 2 contains. Rather, another on / off switch S5 with the switch positions 1S5 and 2S5 into the threshold circuit 19 introduced. When the switch S 4 in the 1S4 Position is, and the switch S 5 in the position 1S5 is, has at the end of the sensor operation of the threshold capacitor C SH, the potential difference, which is applied across the charging capacitor C P. Subsequently, the switch S 5 is initially in the position 2S5 brought and then the switch S 4 in the position 2S4 connected. The potential 2S5 is now V ref -V SH . This achieves the same result as in the circuits of the first and second embodiments with the subtraction unit indicated there. Prerequisite for this circuit is that the input of the threshold decider 30 no load is allowed to represent what by correspondingly small gates as the input of the circuit component 30 can be achieved without further connections.

100100
200200
300300
Fingerabdrucksensorfingerprint sensor
11
SensorelektrodenflächeSensor electrode area
22
Papillarkörperpapillary
33
Fingerbeerefingertip
44
Sensorschaltungsensor circuit
55
Sensorspeichersensor memory
66
begrenzte Ladungsmengelimited amount of charge
77
Ausschnitt des Papillarkörpersneckline of the papillary body
88th
Ladungsquellecharge source
99
Auswerteschaltung bzw. Accumulatorevaluation or accumulator
10–1710-17
Sensorelektrodensensor electrodes
1818
Schaltungsknotencircuit node
1919
SchwellenwertvergleichsschaltungThreshold comparison circuit
2020
Schaltungsknotencircuit node
2121
Subtraktionsglied bzw. Schwellenwertentscheidersubtraction or threshold decision maker
2222
Messvorrichtungmeasuring device
2323
Schaltungsknotencircuit node
2424
Verbindungsleitungconnecting line
2525
Verbindungsleitungconnecting line
2626
Schaltungsknotencircuit node
2727
Verbindungsleitungconnecting line
2828
Verbindungsleitungconnecting line
2929
Verbindungsleitungconnecting line
3030
Schaltungskomponentecircuit component
3131
Verbindungsleitungconnecting line
3232
Schaltmatrixswitching matrix
3333
Papillarleistedermal papillae
3434
Hautrilleskin groove
3535
Schaltungsknotencircuit node
SA S A
erster Schalterfirst switch
SB S B
zweiter Schaltersecond switch
SC S C
dritter Schalterthird switch
S1 S 1
ErdpotentialumschalterErdpotentialumschalter
S2 S 2
LadepotentialumschalterCharging potential switch
S3 S 3
DreifachwechselschalterTriple changeover switch
S4 S 4
Aus/Ein-SchalterOff / On switch
S5 S 5
Ein/Aus-SchalterOn / off switch
1S11S1
erste Stellung des Erdpotentialumschaltersfirst Position of the ground potential switch
2S12S1
zweite Stellung des Erdpotentialumschalterssecond Position of the ground potential switch
1S21S2
erste Stellung des Ladepotentialumschaltersfirst Position of the charging potential switch
2S22S2
zweite Stellung des Ladepotentialumschalterssecond Position of the charging potential switch
1S31S3
erste Stellung des Dreifachwechselschaltersfirst Position of the triple changeover switch
2S32S3
zweite Stellung des Dreifachwechselschalterssecond Position of the triple changeover switch
3S33S3
dritte Stellung des Dreifachwechselschaltersthird Position of the triple changeover switch
ES4ES4
Ein-Stellung des Ein-/AusschaltersAttitude of the on / off switch
AS4AS4
Aus-Stellung des Ein-/AusschaltersExhibition of the on / off switch
CP C P
Ladekondensatorcharging capacitor
CP1 C P1
erste Elektrode des Ladekondensatorsfirst Electrode of the charging capacitor
CP2 C P2
zweite Elektrode des Ladekondensatorssecond Electrode of the charging capacitor
CM C M
Messkondensatormeasuring capacitor
CM1 C M1
erste Elektrode des Messkondensatorsfirst Electrode of the measuring capacitor
CM2 C M2
zweite Elektrode des Messkondensatorssecond Electrode of the measuring capacitor
CSH C SH
SchwellenwertkondensatorThreshold capacitor
CSH1 C SH1
erste Elektrode des Schwellenwertkondensatorsfirst Electrode of the threshold capacitor
CSH2 C SH2
zweite Elektrode des Schwellenwertkondensatorssecond Electrode of the threshold capacitor
T1 T 1
Sourcefolgersource follower
VDD V DD
Versorgungsspannungsupply voltage
Vref V ref
Referenzspannungreference voltage
VSH V SH
Spannung am Schwellenwertkondensatortension at the threshold capacitor

Claims (18)

Fingerabdrucksensor, der eine Vielzahl von Sensorelektrodenflächen (1) aufweist, welche dem Papillarkörper (2) der Fingerbeere (3) gegenüber angeordnet ist, mit einer Sensorschaltung (4) für eine einzelne Sensorelektrodenfläche (1), die als Sensorspeicher (5) eine begrenzte Ladungsmenge (6) in Abhängigkeit des gegenüber angeordneten Ausschnitts (7) bzw. Entfernung des Papillarkörpers (2) speichert, wobei die Sensorschaltung (4) eine Ladungsquelle (8) mit einem ersten Schalter (SA) aufweist, die über den ersten Schalter (SA) den Sensorspeicher (5) in einem Messzyklus mehrfach auflädt, und wobei die Sensorschaltung (4) eine Messvorrichtung (22) mit einem zweiten Schalter (SB) aufweist, wobei die Messvorrichtung (22) die Ladungsmengen (6) des Sensorspeichers (5) für einen Messzyklus über den zweiten Schalter (SB) sammelt.Fingerprint sensor comprising a plurality of sensor electrode surfaces ( 1 ), which corresponds to the papillary body ( 2 ) of the fingerberry ( 3 ) is arranged opposite, with a sensor circuit ( 4 ) for a single sensor electrode surface ( 1 ), which serve as sensor memory ( 5 ) a limited amount of charge ( 6 ) in dependence of the opposite section ( 7 ) or removal of the papillary body ( 2 ), wherein the sensor circuit ( 4 ) a charge source ( 8th ) having a first switch (S A ), which via the first switch (S A ) the sensor memory ( 5 ) in a measuring cycle several times, and wherein the sensor circuit ( 4 ) a measuring device ( 22 ) with a second switch (S B ), wherein the measuring device ( 22 ) the charge quantities ( 6 ) of the sensor memory ( 5 ) for one measurement cycle via the second switch (S B ). Fingerabdrucksensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste (SA) und der zweite Schalter (SB) einen Wechselschalter (S3) bilden, der in hochfrequentem Wechsel zwischen Laden bzw. Entladen des Sensorspeichers (5) umschaltet.Fingerprint sensor according to claim 1, characterized in that the first (S A ) and the second switch (S B ) form a changeover switch (S 3 ) which is in high-frequency alternating between charging and discharging the sensor memory ( 5 ) switches. Fingerabdrucksensor nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsquelle (8) einen Ladekondensator (CP) aufweist, der über einen dritten Schalter (SC) der Sensorschaltung (4) an eine Ladestation angeschlossen ist, und wobei der Ladekondensator (CP) eine Speicherkapazität aufweist, die ein Mehrfaches der begrenzten Ladungsmenge (6) des Sensorspeichers (5) ist, und wobei der erste Schalter (SA) der Sensorschaltung (4) die Ladungsmenge des Ladekondensators (CP) in hochfrequenter Folge in begrenzten Ladungsmengen an den Sensorspeicher (5) bei Ladevorgängen überträgt.Fingerprint sensor according to claim 1 or claim 2, characterized in that the charge source ( 8th ) has a charging capacitor (C P ), which via a third switch (S C ) of the sensor circuit ( 4 ) is connected to a charging station, and wherein the charging capacitor (C P ) has a storage capacity which is a multiple of the limited amount of charge ( 6 ) of the sensor memory ( 5 ), and wherein the first switch (S A ) of the sensor circuit ( 4 ) the amount of charge of the charging capacitor (C P ) in high-frequency sequence in limited amounts of charge to the sensor memory ( 5 ) transmits during loading. Fingerabdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (22) an eine Auswerteschaltung (9) angeschlossen ist, welche die Anzahl der Ladevorgänge bis zum Erreichen eines Schwellenwertes und/oder das Zeitintervall bis zum Erreichen eines Schwellenwertes im Vergleich zu benachbarten oder nächstfolgenden Sensorelektroden (10) auswertet.Fingerprint sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device ( 22 ) to an evaluation circuit ( 9 ), which determines the number of charging processes until a threshold value is reached and / or the time interval until a threshold value is reached in comparison to adjacent or next following sensor electrodes ( 10 ) evaluates. Fingerabdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschaltung (4) Kapazitätsdifferenzen benachbarten oder nächstfolgender Sensorelektroden (10 bis 17) detektiert.Fingerprint sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor circuit ( 4 ) Capacitance differences of adjacent or next successive sensor electrodes ( 10 to 17 ) detected. Fingerabdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschaltung (4) zusätzlich eine Widerstandsmessvorrichtung aufweist, die zwischen benachbarten oder nächstfolgenden Sensorelektroden (10 bis 17) Leitfähigkeitsdifferenzen detektiert.Fingerprint sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor circuit ( 4 ) additionally a cons standing measuring device, which between adjacent or next following sensor electrodes ( 10 to 17 ) Conductivity differences detected. Fingerabdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung (9) Impedanzdifferenzen unter Berücksichtigung von durch die Sensorschaltung (4) detektierten Leitfähigkeitsdifferenzen und Kapazitätsdifferenzen benachbarter oder nächstfolgenden Sensorelektroden (10 bis 17) auswertet.Fingerprint sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the evaluation circuit ( 9 ) Impedanzdifferenzen taking into account by the sensor circuit ( 4 ) detected conductivity differences and capacitance differences of adjacent or next sensor electrodes ( 10 to 17 ) evaluates. Fingerabdrucksensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgung der Sensorelektrode (10) einen Ladungsspeicher beinhaltet, dessen Restladung oder dessen Restspannung am Ende eines Sensorvorgangs der Auswerteschaltung (19) für die nächste Messung zugeführt wird.Fingerprint sensor according to one of the preceding claims, characterized in that the supply of the sensor electrode ( 10 ) includes a charge storage, the residual charge or its residual voltage at the end of a sensor operation of the evaluation circuit ( 19 ) is supplied for the next measurement. Sensorschaltung für einen Fingerabdrucksensor (100, 200) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Sensorschaltung (4) aufweist: – eine Sensorelektrode (10), die einem Ausschnitt des Papillarkörpers (2) der Fingerbeere (3) gegenüber angeordnet ist, – einen Dreifachwechselschalter (S3), der eine erste Stellung (1S3) aufweist, in der die Sensorelektrode (10) mit einer Ladungsquelle (8) verbindbar ist, eine zweite Stellung (2S3) aufweist, in der die Sensorelektrode mit einer Messvorrichtung (22) verbindbar ist, und eine dritte Stellung (3S3) aufweist, in der die Sensorelektrode (10) mit einem Erdpotential (EP) verbindbar ist.Sensor circuit for a fingerprint sensor ( 100 . 200 ) according to one of claims 1 to 8, wherein the sensor circuit ( 4 ): - a sensor electrode ( 10 ), which is a section of the papillary body ( 2 ) of the fingerberry ( 3 ) is arranged opposite, - a triple changeover switch (S 3 ) having a first position ( 1S3 ), in which the sensor electrode ( 10 ) with a charge source ( 8th ), a second position ( 2S3 ), in which the sensor electrode is connected to a measuring device ( 22 ), and a third position ( 3S3 ), in which the sensor electrode ( 10 ) is connectable to a ground potential (EP). Sensorschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ladungsquelle (8) einen Ladekondensator (CP) und einen Erdpotentialumschalter (S1) und einen Ladepotentialumschalter (S2) aufweist, wobei die beiden Umschalter (S1 und S2) mit den beiden Kondensatorelektroden (CP1 und CP2) verbunden sind und in einer ersten Stellung (1S1 bzw. 1S2) den Ladekondensator (CP) an eine Versorgungsspannung VDD gegenüber Erdpotential (EP) anschließen und in einer zweiten Stellung (2S1 und 2S2) die Erdpotentialelektrode (CP1) des Ladekondensators (CP) auf Versorgungspotential VDD schalten und die auf Ladepotential liegende Elektrode (CP2) des Ladekondensators (CP) an eine Drainelektrode eines Sourcefolgers (T1) anschließen, dessen Sourceelektrode mit der ersten Stellung (1S3) des Dreifachwechselschalters (S3) der Sensorelektrode (10) verbunden ist.Sensor circuit according to claim 9, characterized in that the charge source ( 8th ) has a charging capacitor (C P ) and a ground potential switch (S 1 ) and a charging potential switch (S 2 ), wherein the two switches (S 1 and S 2 ) with the two capacitor electrodes (CP 1 and CP 2 ) are connected and in one first position ( 1S1 respectively. 1S2 ) connect the charging capacitor (C P ) to a supply voltage V DD to earth potential (EP) and in a second position ( 2S1 and 2S2 ) connect the ground potential electrode (C P1 ) of the charging capacitor (C P ) to the supply potential V DD and connect the charge potential electrode (C P2 ) of the charging capacitor (C P ) to a drain electrode of a source follower (T1) whose source electrode is at the first position ( 1S3 ) of the triple changeover switch (S 3 ) of the sensor electrode ( 10 ) connected is. Sensorschaltung nach Anspruch 9 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Messvorrichtung (22) einen Messkondensator (CM) aufweist, dessen erste Elektrode (CM1) auf Erdpotential (EP) liegt und dessen zweite Elektrode (CM2) mit einem Schaltungsknoten (18) verbunden ist, von dem aus eine Verbindungsleitung zu der zweiten Stellung (2S3) des dreifachen Wechselschalters (S3) führt, und von dem aus eine weitere Verbindungsleitung mit einer Schwellenwertvergleichsschaltung (19) verbunden ist.Sensor circuit according to claim 9 or claim 10, characterized in that the measuring device ( 22 ) has a measuring capacitor (C M ) whose first electrode (C M1 ) is at ground potential (EP) and whose second electrode (C M2 ) is connected to a circuit node (C) 18 ), from which a connecting line to the second position ( 2S3 ) of the triple changeover switch (S 3 ) leads, and from which a further connection line with a threshold comparison circuit ( 19 ) connected is. Sensorschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwellenwertvergleichsschaltung (19) einen Schwel lenwertkondensator (CSH) aufweist, dessen Erdpotentialelektrode (CSH1) auf Erdpotential (EP) liegt und über dessen zweite Elektrode (CSH2) über einen Schaltungsknoten (20) mit einem Subtraktionsglied (21) und über den Schaltungsknoten (20) und einen Ein-/Ausschalter (S4) mit der zweiten Stellung (2S2) des Ladepotentialumschalters (S2) des Ladekondensators (CP) verbindbar ist, um eine Restladungsmenge des Ladekondensators (CP) auf den Schwellenwertkondensator (CSH) zu übertragen.Sensor circuit according to claim 11, characterized in that the threshold comparison circuit ( 19 ) has a threshold lenwertkondensator (C SH ) whose ground potential electrode (C SH1 ) is at ground potential (EP) and via the second electrode (C SH2 ) via a circuit node (C 20 ) with a subtraction element ( 21 ) and via the circuit node ( 20 ) and an on / off switch (S4) with the second position ( 2S2 ) of the charging potential switch (S 2 ) of the charging capacitor (C P ) is connectable to transfer a residual charge amount of the charging capacitor (C P ) to the threshold capacitor (C SH ). Sensorschaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Subtraktionsglied (21) mit einem Referenzpotential verbunden ist, und die Differenz zwischen Referenzpotential und Restpotential als Schwellenwert für einen nächsten Messzyklus an eine Auswerteschaltung (9) liefert, welche die Anzahl der Ladungsmengentransporte von der nächsten Sensorelektrode (10 bis 17) zu dem Messkondensator (CM) bis zum Erreichen des Schellenwertes für diese nächste Sensorelektrode (10 bis 17) auswertet.Sensor circuit according to claim 11, characterized in that the subtraction element ( 21 ) is connected to a reference potential, and the difference between reference potential and residual potential as a threshold value for a next measurement cycle to an evaluation circuit ( 9 ), which determines the number of charge-quantity transports from the next sensor electrode ( 10 to 17 ) to the measurement capacitor (C M ) until the clamp value for this next sensor electrode ( 10 to 17 ) evaluates. Verfahren zur Erfassung von Parameterdifferenzen zwischen einer Vielzahl von Sensorelektroden (10 bis 17) und einem den Sensorelektroden (10 bis 17) gegenüber angeordneten Papillarkörper (2) einer Fingerbeere (3), zur Identifizierung einer Person, wobei das Verfahren folgende Verfahrensschritte aufweist: – Auflegen der Fingerbeere (3) der Person auf die Sensorelektroden (10 bis 17) eines Fingerabdrucksensors (100, 200), gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, – Erfassen von Parameterdifferenzen mit Hilfe der Sensorschaltung (4), gemäß einem der Ansprüche 8 bis 12, – Auswerten und Speichern der erfassten Parameterdifferenzen.Method for detecting parameter differences between a plurality of sensor electrodes ( 10 to 17 ) and a sensor electrodes ( 10 to 17 ) arranged opposite papillary body ( 2 ) of a finger-berry ( 3 ), for the identification of a person, the method comprising the following steps: - application of the fingertip ( 3 ) of the person on the sensor electrodes ( 10 to 17 ) of a fingerprint sensor ( 100 . 200 ), according to one of claims 1 to 8, - detecting parameter differences with the aid of the sensor circuit ( 4 ), according to one of claims 8 to 12, - evaluating and storing the detected parameter differences. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zur Identifizierung der Person die erfassten Parameterdifferenzen mit archivierten Werten verglichen werden und eine Freigabe oder eine Sperrung erfolgt.Method according to claim 14, characterized in that that for identification of the person the detected parameter differences are compared with archived values and a release or a blockage takes place. Verfahren nach Anspruch 14 oder Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschaltung (4) Impedanzdifferenzen zwischen Sensorelektroden (10–17) erfasst und zwischen einem lebendem Papillarkörper (2) und nicht lebenden Kopien eines Papillarkörpers (2) an Hand der Impedanzdifferenzen unterscheidet und einen Zugriff auf gespeicherte Daten für Kopien eines Papillarkörpers (2) verweigert.Method according to claim 14 or claim 15, characterized in that the sensor circuit ( 4 ) Impedance differences between sensor select clear ( 10-17 ) and between a living papillary body ( 2 ) and non-living copies of a papillary body ( 2 ) based on the impedance differences and access to stored data for copies of a papillary body ( 2 ) refused. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Differenzmessung bei jedem Sensorvorgang ein analoger Wert in Form von Ladung gespeichert wird, welcher der Auswerteschaltung (9) zur Beeinflussung der jeweils nachfolgenden Messung zugeführt wird.Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that for the differential measurement in each sensor process, an analog value is stored in the form of charge, which of the evaluation circuit ( 9 ) is supplied to influence the respective subsequent measurement. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zur Differenzmessung bei jedem Sensorvorgang ein analoger Wert in Form von Ladung gespeichert wird, der die Versorgung der Sensorelektrode (10) bei der jeweiligen nachfolgenden Messung beeinflusst.Method according to one of claims 14 to 16, characterized in that for the differential measurement in each sensor operation, an analog value is stored in the form of charge, the supply of the sensor electrode ( 10 ) at the respective subsequent measurement.
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