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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Festkörperbildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung.
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STAND DER TECHNIK
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Heutzutage wird die Fingerabdruckauthentifizierung in verschiedenen Situationen in elektronischen Einrichtungen verwendet. Dieser Fingerabdrucksensor erfasst Fingerabdruckinformationen mittels eines Lichtempfangselements und implementiert dadurch eine Authentifizierung. Beispielsweise wird ein CMOS-Sensor bei der Erfassung der Fingerabdruckinformationen verwendet.
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Jedoch haben in einem Fall, in dem ein CMOS-Sensor als Fingerabdrucksensor verwendet wird, die Durchführung an einem dunklen Ort, die Enge eines Dynamikumfangs, der wahrscheinlich durch Licht von außen beeinflusst wird, und die Lichtempfangsleistungsfähigkeit bei einem Objekt in Bewegung usw. einen erheblichen Einfluss, und diese müssen behandelt werden.
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LISTE DER ANFÜHRUNGEN
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungs-Nr. 2009-277054
- Patentdokument 2: Internationale Veröffentlichung mit der Nr. WO 2018/012492
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
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In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden eine Festkörperbildgebungsvorrichtung und eine elektronische Einrichtung bereitgestellt, die zu einer hochgenauen Authentifizierung in der Lage sind.
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LÖSUNGEN DER PROBLEME
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Festkörperbildgebungsvorrichtung eine Lichtempfangseinheit und eine Steuereinheit. Die Lichtempfangseinheit umfasst ereignisgesteuerte Pixel, die das Auftreten eines Ereignisses auf Grundlage eines Schwellenwerts ausgeben. Die Steuereinheit ist eine Steuereinheit, die die Lichtempfangseinheit steuert, und ist dazu ausgelegt, einen ersten Schwellenwert für die ereignisgesteuerten Pixel festzulegen und in einem Fall, in dem ein Ereignis basierend auf dem ersten Schwellenwert detektiert wurde, einen zweiten Schwellenwert festzulegen, der kleiner als der erste Schwellenwert für die ereignisgesteuerten Pixel ist.
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In dem Fall, in dem ein Ereignis basierend auf dem ersten Schwellenwert detektiert wurde, kann die Steuereinheit ferner einen Bereich von Interesse (ROI: Region Of Interest) in der Lichtempfangseinheit festlegen; die ereignisgesteuerten Pixel detektieren ein Ereignis in dem ROI.
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Die Festkörperbildgebungsvorrichtung kann ferner eine Signalverarbeitungseinheit umfassen, die dazu ausgelegt ist, Signale zu verarbeiten, die die ereignisgesteuerten Pixel ausgegeben haben.
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Die Signalverarbeitungseinheit kann ein Authentifizierungsbild erzeugen, indem sie die Signale, die die ereignisgesteuerten Pixel ausgegeben haben, zeitlich integriert.
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Die Festkörperbildgebungsvorrichtung kann ferner eine Authentifizierungseinheit umfassen, die dazu ausgelegt ist, eine Authentifizierung unter Verwendung des Authentifizierungsbilds basierend auf den Signalen durchzuführen, die die ereignisgesteuerten Pixel ausgegeben haben.
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Das Authentifizierungsbild kann ein Fingerabdruckbild sein.
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Das Authentifizierungsbild kann ein Venenbild sein.
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Die Festkörperbildgebungsvorrichtung kann ferner ein optisches System umfassen, das dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass jedes der ereignisgesteuerten Pixel, die zu der Lichtempfangseinheit gehören, Licht empfängt.
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Das optische System kann ein Lochblendenarray umfassen.
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Das optische System kann ein Mikrolinsenarray umfassen.
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Das Authentifizierungsbild kann ein Fingerabdruckbild und ein Venenbild sein, und die ereignisgesteuerten Pixel können Pixel, die das Fingerabdruckbild erfassen, und Pixel, die das Venenbild erfassen, umfassen.
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Die Pixel, die das Fingerabdruckbild erfassen, und die Pixel, die das Venenbild erfassen, können in einem Schachbrettmuster angeordnet sein.
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Das optische System kann eine Fokusposition für die Pixel, die das Fingerabdruckbild erfassen, und eine Fokusposition für die Pixel, die das Venenbild erfassen, auf unterschiedliche Positionen einstellen.
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Eine elektronische Einrichtung kann die Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einer der oben beschriebenen umfassen.
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Die elektronische Einrichtung kann ferner eine Lichtemissionseinheit umfassen, die dazu ausgelegt ist, ein projiziertes Bild auszugeben, und die Lichtempfangseinheit kann in Bezug auf ein Objekt weiter entfernt als die Lichtemissionseinheit bereitgestellt sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel einer Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
- 2 ist ein Diagramm, das ein Positionsbeispiel eines Blockdiagramms der Festkörperbildgebungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 3 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Blockdiagramms einer Authentifizierungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 4 ist ein Flussdiagramm, das einen durch die Authentifizierungsvorrichtung durchgeführten Prozess gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 5 ist ein Diagramm, das ein Erscheinungsbild einer Lichtempfangseinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 6 ist ein Diagramm, das das Erscheinungsbild der Lichtempfangseinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 7 ist ein Diagramm, das das Erscheinungsbild der Lichtempfangseinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 8 ist ein Diagramm, das das Erscheinungsbild der Lichtempfangseinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 9 ist ein Diagramm, das das Erscheinungsbild der Lichtempfangseinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 10 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel einer elektronischen Einrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
- 11 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel eines optischen Systems gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 12 ist ein Diagramm, das schematisch das Beispiel des optischen Systems gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 13 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel der elektronischen Einrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 14 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel des optischen Systems gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 15 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Blockdiagramms der Lichtempfangseinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
- 16 ist ein Schaltbild, das ein Positionsbeispiel einer Schaltung der Lichtempfangseinheit gemäß der Ausführungsform zeigt.
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AUSFÜHRUNGSWEISEN DER ERFINDUNG
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Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung werden nachstehend unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen dienen der Beschreibung; die Form, die Größe oder das Verhältnis der Größe zu einer anderen Komponente usw. einer Komponente jeder Einheit in einer tatsächlichen Vorrichtung müssen nicht notwendigerweise wie in den Zeichnungen gezeigt sein. Außerdem sind die Zeichnungen vereinfacht dargestellt; daher sind neben den in den Zeichnungen dargestellten zu montierende Komponenten in geeigneter Weise in der Einheit enthalten.
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1 ist ein Diagramm, das schematisch ein Beispiel eines Moduls zeigt, das ein Bild oder dergleichen in einem Fall erfasst, in dem eine eine Bildgebungsvorrichtung umfassende Authentifizierungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform als ein Fingerabdruckauthentifizierungssensor verwendet wird. Eine Authentifizierungsvorrichtung 10 umfasst als einen Informationserfassungsabschnitt ein Deckglas 12, ein optisches System 14 und eine Lichtempfangseinheit 16.
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Ein Benutzer legt seinen/ihren Finger auf das Deckglas 12 der Authentifizierungsvorrichtung 10, wodurch ein Fingerabdruck erkannt wird und eine elektronische Einrichtung biometrische Daten zur Authentifizierung des Zugangs zu verschiedenen Bereichen oder dergleichen erfasst.
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Das Deckglas 12 ist auf der Oberseite der Lichtempfangseinheit der Authentifizierungsvorrichtung 10 platziert. Die Authentifizierungsvorrichtung 10 erfasst Daten für eine Vielzahl von Authentifizierungen, wie etwa Fingerabdruckauthentifizierung, auf Grundlage von Bedingungen eines Abschnitts des Deckglases 12 in Kontakt mit dem Finger.
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Das optische System 14 ist so platziert, dass Licht, das von dem Deckglas 12 einfällt, geeignet in Lichtempfangspixel, die in der Lichtempfangseinheit 16 enthalten sind, eintreten kann. Das optische System 14 kann beispielsweise eine Lochblende oder eine Linse umfassen.
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Die Lichtempfangseinheit 16 umfasst ein Lichtempfangselement, und Licht tritt durch das Deckglas 12 und das optische System 14 in die Lichtempfangseinheit 16 ein. Die Lichtempfangseinheit 16 umfasst ereignisgesteuerte Pixel als Lichtempfangselemente. Die ereignisgesteuerten Pixel sind als Sensoren bereitgestellt, die asynchron eine Änderung der Leuchtdichte des einfallenden Lichts detektieren und als Ereignisdaten die Koordinaten und die Zeit ausgeben. Durch Verwendung der ereignisgesteuerten Pixel wird es möglich, Informationen mit hoher Geschwindigkeit, geringer Latenz und hoher Effizienz zu erfassen.
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Wurde eine Leuchtdichteänderung detektiert, so geben die ereignisgesteuerten Pixel die Adresse des Pixels, bei dem die Leuchtdichteänderung aufgetreten ist, die Zeit, zu der die Änderung aufgetreten ist, und die Polarität der Leuchtdichteänderung aus. Diese Ausgabe erfolgt wie oben beschrieben asynchron; daher können Informationen darüber, wie sich ein Detektionsziel bewegt hat, erfasst werden, indem Ausgaben von den ereignisgesteuerten Pixeln in Zeitrichtung integriert werden.
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Als Ergebnis können beispielsweise in einem Fall, in dem die ereignisgesteuerten Pixel Fingerabdruckinformationen erfasst haben, Fingerabdruckinformationen erfasst werden, indem die Fingerabdruckinformationen (zum Beispiel ein Bild oder ein projiziertes Bild) zeitlich integriert werden. Wie später beschrieben wird, sind erfasste Informationen nicht auf Fingerabdruckinformationen beschränkt; die ereignisgesteuerten Pixel können andere Informationen erfassen, wie Veneninformationen, die zur Authentifizierung verwendet werden können.
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Durch die Verwendung der ereignisgesteuerten Pixel wird es möglich, Informationen eines Fingerabdrucks oder dergleichen selbst bei der Durchführung an einem dunklen Ort, d. h. in einem Fall, in dem der Finger so angelegt wird, dass er die authentifizierenden Pixel bedeckt, genau zu erfassen. Wird dagegen die Empfindlichkeit an dem dunklen Ort übermäßig erhöht, so besteht die Möglichkeit, dass viel Rauschen erzeugt wird. In der vorliegenden Ausführungsform werden Schwellenwerte in zwei Stufen festgelegt, wodurch eine Authentifizierung mit Rauschunempfindlichkeit gegenüber der Durchführung an einem dunklen Ort in Bezug auf einen sich bewegenden Finger implementiert wird.
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2 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Festkörperbildgebungsvorrichtung 2 gemäß der Ausführungsform zeigt. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 2 umfasst die Lichtempfangseinheit 16, eine Steuereinheit 18, eine Speichereinheit 20, eine Signalverarbeitungseinheit 22, eine Bildverarbeitungseinheit 24 und eine Authentifizierungseinheit 26. Jeweilige Konfigurationen sind denen der später beschriebenen Authentifizierungsvorrichtung 10 ähnlich und werden daher später beschrieben. Die Festkörperbildgebungsvorrichtung 2 führt eine Signalverarbeitung und eine Bildverarbeitung auf Grundlage empfangener Lichtdaten durch und gibt erfasste Bilddaten aus.
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3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Authentifizierungsvorrichtung 10 gemäß der Ausführungsform zeigt. Die Authentifizierungsvorrichtung 10 umfasst als Komponenten, die verschiedene Signale verarbeiten usw., die Lichtempfangseinheit 16, die Steuereinheit 18, die Speichereinheit 20, die Signalverarbeitungseinheit 22, die Bildverarbeitungseinheit 24 und die Authentifizierungseinheit 26. Das heißt, die Authentifizierungsvorrichtung 10 umfasst die in 2 gezeigte Festkörperbildgebungsvorrichtung 2 als Teil ihrer Konfiguration.
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Die Lichtempfangseinheit 16 ist die oben beschriebene und umfasst die ereignisgesteuerten Pixel.
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Die Steuereinheit 18 steuert die Lichtempfangseinheit 16 auf Grundlage von Informationen von der Signalverarbeitungseinheit 22 oder der Bildverarbeitungseinheit 24. Beispielsweise legt die Steuereinheit 18 in Bezug auf jedes der ereignisgesteuerten Pixel der Lichtempfangseinheit 16 einen Schwellenwert fest und legt ferner einen Bereich von Interesse (ROI) fest.
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Ist ein Schwellenwert festgelegt, so detektiert das ereignisgesteuerte Pixel bei einer Änderung der Intensität des empfangenen Lichts, die den Schwellenwert überschreitet, das Auftreten eines Ereignisses und gibt ein Signal aus. Ferner führt in einem Fall, in dem ein ROI festgelegt ist, die Lichtempfangseinheit 16 eine Steuerung durch, um zu bewirken, dass ereignisgesteuerte Pixel, die zu dem ROI gehören, die Intensität des empfangenen Lichts detektieren. Auf diese Weise steuert die Steuereinheit 18 das Verhalten der ereignisgesteuerten Pixel in der Lichtempfangseinheit 16.
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Die Speichereinheit 20 speichert darin Daten usw., die für eine Vielzahl von Verarbeitungen erforderlich sind. Beispielsweise werden Daten gespeichert, die zur persönlichen Authentifizierung erforderlich sind. Ferner kann in einem Fall, in dem eine Informationsverarbeitung durch Software speziell mittels einer Hardware-Ressource implementiert wird, die Authentifizierungsvorrichtung 10 darin ein Programm oder dergleichen bezüglich der Software speichern. In einigen Fällen kann die Speichereinheit 20 konfigurationsgemäß außerhalb der Authentifizierungsvorrichtung 10 bereitgestellt, d. h. nicht in der Authentifizierungsvorrichtung 10 enthalten, sein.
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Die Signalverarbeitungseinheit 22 führt eine vorbestimmte Signalverarbeitung an einem Signal durch, das die Lichtempfangseinheit 16 ausgibt. Beispielsweise führt die Signalverarbeitungseinheit 22 eine Signalverarbeitung an einer Ausgabe der Lichtempfangseinheit 16 durch, wodurch sie in Bildinformationen oder dergleichen eines Objekts, dessen Bewegung detektiert wurde, umgewandelt wird und die Bildinformationen oder dergleichen ausgegeben werden.
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Die Bildverarbeitungseinheit 24 führt eine vorbestimmte Bildverarbeitung an den durch die Signalverarbeitungseinheit 22 umgewandelten Bildinformationen durch. Die Bildverarbeitungseinheit 24 führt zum Beispiel einen Rauschentfernungsprozess, verschiedene Filterprozesse usw. durch, um die Bildinformationen in Daten zu verarbeiten, die für die Authentifizierungseinheit 26 geeignet sind, um eine Authentifizierung eines Fingerabdrucks oder dergleichen durchzuführen.
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Die Signalverarbeitungseinheit 22 und die Bildverarbeitungseinheit 24 können durch die Lichtempfangseinheit 16 erfasste asynchrone Informationen in synchronisierte Daten umwandeln. Beispielsweise kann die Signalverarbeitungseinheit 22 eine asynchrone Signalausgabe von der Lichtempfangseinheit 16 empfangen und Bildinformationen auf Grundlage dieses asynchronen Signals erfassen. Ferner kann die Signalverarbeitungseinheit 22 als weiteres Beispiel sequenziell asynchrone Signale an die Bildverarbeitungseinheit 24 ausgeben, und die Bildverarbeitungseinheit 24 kann ein zeitlich integriertes Bild erfassen, das für die Authentifizierung geeignet ist.
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Die Signalverarbeitungseinheit 22 und die Bildverarbeitungseinheit 24 werden der Einfachheit halber als getrennte Einheiten beschrieben; sie können jedoch als eine Signalverarbeitungseinheit bereitgestellt sein. Als weiteres Beispiel kann sie nicht zwei Einheiten (Schaltungen), sondern feiner unterteilte Einheiten (Schaltungen) für jede Verarbeitung umfassen. Die Signalverarbeitungseinheit 22 und/oder die Bildverarbeitungseinheit 24 erzeugen ein Authentifizierungsbild basierend auf Signalen, die von den ereignisgesteuerten Pixeln ausgegeben werden.
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Die Authentifizierungseinheit 26 führt eine Authentifizierung auf Grundlage der Bildinformationen (des Authentifizierungsbilds), die durch die Bildverarbeitungseinheit 24 ausgegeben werden, und der in der Speichereinheit 20 gespeicherten Authentifizierungsinformationen durch. Wie oben beschrieben, integriert die Bildverarbeitungseinheit 24 beispielsweise erfasste Informationen zeitlich, wodurch ein Bild ausgegeben wird. In diesem Fall führt die Authentifizierungseinheit 26 eine Authentifizierung durch, indem sie dieses Bild mit den in der Speichereinheit 20 gespeicherten Authentifizierungsinformationen vergleicht. Die Authentifizierungseinheit 26 führt die Authentifizierung durch ein beliebiges Impressionsverfahren durch, wie etwa eine Authentifizierung unter Verwendung von beispielsweise Merkmalspunktextraktion oder eines Neuronalnetzmodells.
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Die Authentifizierungseinheit 26 gibt ein Ergebnis dieser Authentifizierung nach außen aus. Eine andere extern bereitgestellte elektronische Einrichtung führt eine Verarbeitung durch oder gestattet eine Verarbeitung auf Grundlage dieses Authentifizierungsergebnisses. Auf diese Weise führt die Authentifizierungseinrichtung 10 eine Personenauthentifizierung auf Grundlage des mittels der ereignisgesteuerten Pixel erfassten Bilds durch.
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Einige oder alle der jeweiligen Einheiten der oben beschriebenen Authentifizierungsvorrichtung 10 können jeweils durch eine dedizierte digitale Schaltung oder analoge Schaltung implementiert werden. Im Fall einer dedizierten Schaltung kann sie beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA) umfassen. Ferner kann sie durch eine Mehrzweck-Verarbeitungsschaltung wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) implementiert werden.
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Zudem ist in der obigen Beschreibung die Authentifizierungsvorrichtung 10 dadurch aufgebaut, dass sie die Festkörperbildgebungsvorrichtung 2 und die Authentifizierungseinheit 26 umfasst; sie ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann eine Konfiguration, in der die Festkörperbildgebungsvorrichtung 2 mit der Authentifizierungseinheit 26 versehen ist, als eine Festkörperbildgebungsvorrichtung bezeichnet werden.
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4 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zeigt, der durch die Authentifizierungsvorrichtung 10 durchgeführt wird. Im Folgenden wird der durch die Authentifizierungsvorrichtung 10 durchgeführte Prozess mit dieser 4 beschrieben.
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Zuerst werden die ereignisgesteuerten Pixel der Lichtempfangseinheit 16 mit einem ersten Schwellenwert eingerichtet und befinden sich in einem Bereitschaftszustand, in dem die Lichtempfangseinheit 16 ein Ereignis detektiert (S100). Die Festlegung dieses ersten Schwellenwerts kann durch die Steuereinheit 18 gesteuert werden. Beispielsweise ist dieser erste Schwellenwert ein Schwellenwert zum Detektieren des Zustands, in dem der Finger auf das Deckglas 12 aufgelegt wurde. Das heißt, er ist ein Schwellenwert zum Detektieren einer derart signifikanten Änderung (einer kontrastreichen Änderung), dass Licht in einem Zustand, in dem Umgebungslicht empfangen wird, durch den aufgelegten Finger oder dergleichen blockiert wird.
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Als Nächstes detektiert die Lichtempfangseinheit 16, ob in dem oben beschriebenen Bereitschaftszustand ein Ereignis detektiert worden ist oder nicht (S102). Bis ein Ereignis detektiert wurde (S102: NEIN), wird der oben beschriebene Ereignisbereitschaftszustand aufrechterhalten.
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Wenn ein Ereignis detektiert wurde (S102: JA), legt die Steuereinheit 18 als Nächstes einen ROI fest (S104). Wenn der ROI festgelegt wurde, geht der Prozess zur Detektion durch die Lichtempfangseinheit 16 unter Verwendung von ereignisgesteuerten Pixeln, die zu dem ROI gehören, über. Mit anderen Worten, ereignisgesteuerte Pixel, die nicht zu dem ROI gehören, führen keine Detektion eines Ereignisses durch. Auf diese erfolgt ein Wechsel in einen Modus, in dem anhand der Pixel innerhalb des ROI ein Ereignis detektiert wird.
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Beispielsweise kann die Steuereinheit 18 den ROI in einem vorbestimmten Bereich festlegen. Durch Bestimmen des Bereichs, in dem der ROI festgelegt ist, im Voraus auf diese Weise, kann der Benutzer den Finger oder dergleichen bewegen, um eine Authentifizierung an einer Stelle des ROI durchzuführen. Diese Stelle kann beispielsweise auf dem Deckglas 12 entsprechend gekennzeichnet sein.
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Als weiteres Beispiel kann die Steuereinheit 18 bestimmen, in welchem der Pixel der Lichtempfangseinheit 16 ein Ereignis aufgetreten ist, und auf Grundlage der Position dieses Pixels einen ROI innerhalb eines geeigneten Bereichs festlegen. Durch Festlegen des ROI auf Grundlage der Position, an der das Ereignis detektiert wurde, auf diese Weise, kann der Benutzer bei Durchführung einer Authentifizierung den Finger oder dergleichen zu einer beliebigen Position in einem Bereich bewegen, in dem sich die Lichtempfangseinheit 16 befindet.
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Parallel zum Festlegen dieses ROI werden die ereignisgesteuerten Pixel der Lichtempfangseinheit 16 mit einem zweiten Schwellenwert eingerichtet und fallen in einen Bereitschaftszustand, in dem ein Ereignis in der Lichtempfangseinheit 16, genauer gesagt den ereignisgesteuerten Pixeln innerhalb des ROI der Lichtempfangseinheit 16, detektiert wird (S106). Das Festlegen dieses zweiten Schwellenwerts kann auch durch die Steuereinheit 18 gesteuert werden. Dieser zweite Schwellenwert ist ein Schwellenwert, dessen Wert kleiner als zumindest der erste Schwellenwert ist. Durch Detektieren eines Ereignisses mit dem zweiten Schwellenwert, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, wird das Auftreten eines Ereignisses in Pixeln mit einer kleineren Leuchtdichteänderung (einer kontrastarmen Änderung) detektiert. Es sei angemerkt, dass diese Schritte in umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden können.
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Dann führen die Signalverarbeitungseinheit 22 und die Bildverarbeitungseinheit 24 auf Grundlage der durch die Lichtempfangseinheit 16 mittels der Durchführung der Steuerung unter Verwendung des zweiten Schwellenwerts erfassten Signale die geeignete Signalverarbeitung und Bildverarbeitung durch, und die Authentifizierungseinheit 26 führt eine Authentifizierung unter Verwendung von Daten durch, an denen diese geeignete Verarbeitung durchgeführt wurde (S108).
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Beispielsweise wird durch den Wechsel von dem ersten Schwellenwert zu dem zweiten Schwellenwert die Wahrscheinlichkeit des Auftretens eines Rauschereignisses innerhalb des ROI erhöht. Dementsprechend legt die Signalverarbeitungseinheit 22 oder die Bildverarbeitungseinheit 24 eine geeignete Integrationszeit fest, sodass sich ein Authentifizierungsobjekt und Rauschen unterscheiden lassen.
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Jeder der obigen Schritte wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den nachstehend beschriebenen Zeichnungen gibt ein gefüllter innerer Bereich Pixel in einem ereignisdetektierenden (ereignisgesteuerten) Zustand an, und ein schattierter Bereich gibt Pixel in einem Zustand an, in dem die ereignisgesteuerte Funktion ausgeschaltet ist. Ferner erfasst die Authentifizierungsvorrichtung 10 in der Beschreibung ein Bild zur Fingerabdruckauthentifizierung; sie lässt sich jedoch gleichermaßen auf einen Fall des Erfassens anderer Informationen anwenden.
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5 ist ein Diagramm, das den Bereitschaftszustand in dem oben beschriebenen S100 zeigt. Die ereignisgesteuerten Pixel, die in einem Lichtempfangsbereich der Lichtempfangseinheit 16 enthalten sind, stehen zur Detektion eines Ereignisses mit dem ersten Schwellenwert bereit. Sie werden zum Beispiel in einem Zustand gehalten, in dem sie dafür bereit stehen, dass ein Objekt einer gewissen Art (wie etwa der Finger) auf den Lichtempfangsbereich aufgelegt wird. In diesem Zustand wird, wie oben beschrieben, ein kontrastreiches Ereignis detektiert.
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6 ist ein Diagramm, das den ROI in S104 zeigt. Eine gepunktete Linie gibt den Finger des Benutzers an und zeigt die Situation, in der ein Ereignis mit der ersten Schwelle detektiert wurde. Eine gestrichelte Linie gibt den festgelegten ROI an. Auf diese Weise wird beispielsweise der ROI, in dem Fingerabdruckinformationen entsprechend erfasst werden können, in dem Bereich festgelegt, in dem der Finger detektiert wurde. Wie oben beschrieben, ist es auch möglich, automatisch einen im Voraus festgelegten vorbestimmten Bereich als ROI festzulegen, wenn ein Ereignis detektiert wurde.
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7 ist ein Diagramm, das den Ereignisdetektionsbereitschaftszustand in S106 zeigt. Wie in dieser 7 gezeigt, wird die Ereignisdetektion in Ereignisdetektionspixeln, die zu dem Lichtempfangsbereich außer dem ROI gehören, in einen Unterbrechungszustand versetzt. Indes wird der Schwellenwert für die Ereignisdetektion in Ereignisdetektionspixeln, die in den ROI gehören, auf den zweiten Schwellenwert festgelegt, der ein Schwellenwert ist, der kleiner als der erste Schwellenwert ist. Indem der Schwellenwert auf diese Weise wie oben beschrieben auf den zweiten Schwellenwert festgelegt wird, wird es möglich, ein Ereignis zu detektieren, das eine kontrastärmere Leuchtdichteänderung bewirkt als bei Festlegung des ersten Schwellenwerts.
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8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem ein Ereignis mit dem zweiten Schwellenwert detektiert wurde. Beispielsweise tritt zusammen mit Fingerabdruckinformationen ein Rauschereignis auf, das von dem niedrigen zweiten Schwellenwert abhängt.
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9 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem ein zu einer anderen Zeit als in 8 erfasstes Ereignis detektiert wurde. Beispielsweise wird in einem Fall, in dem sich die Position des Fingers bewegt, ein Fingerabdruck-ähnliches Ereignis an einer anderen Position als in 8 detektiert, und ein Rauschereignis tritt an einer anderen Position auf.
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Während des Verfolgens detektierter Ereignisse integrieren die Signalverarbeitungseinheit 22 und/oder die Bildverarbeitungseinheit 24 die Ereignisse in Zeitrichtung. Als Ergebnis ist es möglich, den Einfluss von Rauschen zu unterdrücken und Fingerabdruckinformationen geeignet zu erfassen.
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Wie oben beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Ausführungsform möglich, Informationen darüber zu erfassen, dass der Finger mit dem ersten Schwellenwert auf das Deckglas 12 aufgelegt wurde, und den ROI und den zweiten Schwellenwert festzulegen und Fingerabdruckinformationen zu erfassen, in denen Rauschen unterdrückt ist. Durch Verwendung der zwei Schwellenwerte und Festlegen des ROI auf diese Weise werden die Fingerabdruckinformationen unter Verwendung der ereignisgesteuerten Pixel ermöglicht, und diese Authentifizierung kann unabhängig von einem Synchronisationssignal erfasst werden, und daher ist es möglich, die Authentifizierung mit hoher Geschwindigkeit und niedriger Latenz sowie mit hoher Effizienz, die die Berechnung zur Rauschentfernung usw. reduzieren kann, zu implementieren. Die Schwellenwerte werden in zwei Stufen festgelegt, wodurch es möglich wird, Fingerabdruckinformationen oder dergleichen zu erfassen, die rauschtoleranter sind und das Auftreten eines Ereignisses geeigneter detektieren als in einem Fall, in dem der Schwellenwert für die Ereignisdetektion in einer Stufe bestimmt wird.
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Darüber hinaus werden die ereignisgesteuerten Pixel verwendet, wodurch es möglich ist, Informationen des sich bewegenden Fingers mit geringerem Einfluss von Bewegungsunschärfe usw. zu erfassen. Das heißt, es ist möglich, den Finger nicht nur bei Ruhestellung des Fingers auf dem Deckglas 12 zur Authentifizierung, sondern auch bei Bewegung des Fingers zu authentifizieren. Zudem ist es auch möglich, Bildinformationen als Binarisierungsinformationen auf Grundlage der Eigenschaften der ereignisgesteuerten Pixel zu erfassen, und es ist auch möglich, eine solche Binarisierungsverarbeitung auszulassen usw.
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Es sei angemerkt, dass sie in der obigen Beschreibung als eine Authentifizierungsvorrichtung beschrieben wird, die die Authentifizierungseinheit 26 umfasst; sie kann jedoch als eine Festkörperbildgebungsvorrichtung arbeiten, die die Authentifizierungseinheit 26 nicht umfasst. In diesem Fall nimmt die Festkörperbildaufnahmevorrichtung ein Bild basierend auf einem geeigneten Bereich und einer geeigneten Leuchtdichteänderung auf Grundlage der oben beschriebenen jeweiligen Vorgänge auf und erfasst es. Das erfasste Bild kann beispielsweise in der Speichereinheit 20 gespeichert oder nach außen ausgegeben werden. Auf diese Weise kann es als ein Aspekt des Betriebs als Festkörperbildgebungsvorrichtung unter Verwendung ereignisgesteuerter Pixel bereitgestellt werden.
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Das Obige ist die Beschreibung der Authentifizierungsvorrichtung 10 unter Verwendung der ereignisgesteuerten Pixel; im Folgenden werden einige Implementierungsbeispiele des optischen Systems beschrieben.
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10 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer elektronischen Einrichtung 1 zeigt, in der die Authentifizierungsvorrichtung 10 eingegliedert ist. Die elektronische Einrichtung 1 umfasst eine Lichtemissionseinheit 28 neben dem Deckglas 12, dem optischen System 14 und der Lichtempfangseinheit 16 als die Authentifizierungsvorrichtung 10.
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Die Lichtemissionseinheit 28 ist beispielsweise zwischen dem Deckglas 12 und dem optischen System 14 bereitgestellt. Diese Lichtemissionseinheit 28 kann ferner ein optisches System zur Lichtemission separat von dem optischen System 14 umfassen. Das Deckglas 12 kann nicht nur als eines zum Lichtempfang zum Erfassen eines Authentifizierungsbilds bereitgestellt sein, sondern kann auch als eines zur Lichtemission dienen, das von einem Lichtemissionselement emittiertes Licht geeignet an den Benutzer ausgibt. Die Lichtemissionseinheit 28 kann beispielsweise ein Lichtemissionselement wie eine organische Leuchtdiode (OLED) oder eine Mikro-OLED umfassen. Wie in der Zeichnung gezeigt, kann die Lichtempfangseinheit 16 weiter entfernt als die Lichtemissionseinheit 28 bereitgestellt sein.
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Diese Lichtemissionseinheit 28 dient zum Beispiel als Anzeige, die ein projiziertes Bild, ein Bild usw. ausgibt. In diesem Fall kann es sich bei der elektronischen Einrichtung 1 zum Beispiel um Endgeräte wie ein Smartphone, ein Tablet-Endgerät und einen Laptop-Computer handeln. Außerdem kann die Authentifizierungsvorrichtung 10 ein Authentifizierungsergebnis zur Authentifizierung oder dergleichen des Zugriffs auf diese Endgeräte ausgeben.
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Auf diese Weise ist es gemäß einem in der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Aspekt auch möglich, die Authentifizierungsvorrichtung 10 für einen Fingerabdruck oder dergleichen in Anzeigen verschiedener mobiler Endgeräte und stationärer Endgeräte einzubetten. In diesem Fall kann die Authentifizierung auch nicht mit dem an einem vorbestimmten Punkt der Anzeige bewegungslos angelegten Finger, sondern mit dem sich in einem vorbestimmten Bereich bewegenden Finger durchgeführt werden. Beispielsweise kann in Bezug auf eine relativ schnelle Bewegung wie ein Wischen eine leistungsstarke, schnelle und latenzarme Authentifizierung mittels der ereignisgesteuerten Pixel implementiert werden.
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In den obigen jeweiligen Formen kann das optische System 14 beispielsweise ein Mikrolinsenarray, ein Linsenarray oder dergleichen umfassen. Als ein weiteres Beispiel kann es in einer Form ausgelegt sein, in der es keine Linse umfasst, in der es beispielsweise eine Lochblende oder dergleichen umfasst.
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11 ist ein Diagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem das optische System 14 eine Lochblende umfasst. Beispielsweise können n x m Lochblenden 30 (ein Lochblendenarray) als das optische System 14 auf n x m ereignisgesteuerten Pixeln der Lichtempfangseinheit 16 bereitgestellt sein.
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Wie in der Zeichnung gezeigt, sind die Lochblenden 30 an Positionen in Abständen von (dx1, dy1), (dx2, dy2), ... und (dxn, dym) von jeweiligen Endpunkten der Pixel bereitgestellt. Wie in 11 gezeigt, können sie so angeordnet sein, dass sie zum Beispiel dx1 < dx2 < ... < dxn und dy1 < dy2 < ... < dym erfüllen. Indem sie in einer solchen Anordnung bereitgestellt sind, wird es möglich, eine derartige Steuerung durchzuführen, dass Licht von außerhalb der Lichtempfangseinheit 16 empfangen wird.
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Die ereignisgesteuerten Pixel haben eine hervorragende Leistungsfähigkeit an einem dunklen Ort; daher ist es möglich, die Größe der Lochblenden 30 zu reduzieren. Indem die Größe der Lochblenden 30 auf diese Weise reduziert wird, wird es möglich, die Einstellung der Lichtempfangsbereiche gemäß den Positionen der Lochblenden 30 genauer zu implementieren.
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12 ist ein Diagramm, das Lochblendenpositionen zeigt, die sich von denen in 11 unterscheiden. In 12 wird es durch eine solche Konfiguration mit einer Konfiguration, die dx1 > dx2 > ... > dxn und dy1 > dy2 > ... > dym erfüllt, möglich, ein genaueres Fingerabdruckbild in der Mitte der Lichtempfangseinheit 16 zu erfassen.
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13 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Position zeigt, an der ein Bild durch die elektronische Einrichtung 1 zu erfassen ist. Wie oben beschrieben, sind die Inhalte der vorliegenden Offenbarung nicht auf Fingerabdruckauthentifizierung beschränkt. Beispielsweise kann die Authentifizierungsvorrichtung 10 die Authentifizierung gemäß der Position der Fingervene implementieren. In einem Fall der Implementierung einer solchen Venenauthentifizierung können die Positionen der Lochblenden, die in den oben beschriebenen 11 oder 12 gezeigt sind, so festgelegt werden, dass von der Position der Vene reflektiertes und gestreutes Licht in geeigneter Weise in den ereignisgesteuerten Pixeln erfasst wird. Beispielsweise können in einem Fall, in dem sich die Vene 2 mm über der Position des Fingerabdrucks befindet, die Lochblenden 30 so bereitgestellt sein, dass sie auf eine Position 2 mm über dem Deckglas 12 fokussiert sind. Als weiteres Beispiel kann als optisches System 14 ein Mikrolinsenarray bereitgestellt sein, das es auf die Position 2 mm über dem Deckglas 12 fokussiert. Der Abstand von 2 mm ist als Beispiel angegeben, und es ist wünschenswert, den Abstand vom Deckglas 12 geeignet einzustellen.
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14 ist ein Diagramm, das noch ein weiteres Beispiel des optischen Systems 14 zeigt. Die Lichtempfangseinheit 16 kann beispielsweise Pixel, die ein Fingerabdruckbild erfassen, und Pixel, die ein Venenbild erfassen, umfassen. In diesem Fall können die Fingerabdruckbilderfassungspixel und die Venenbilderfassungspixel abwechselnd in einem Schachbrettmuster angeordnet sein.
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Außerdem können, wie in 14 gezeigt, als optisches System 14 eine Lochblende, die bewirkt, dass Licht, das an der Oberfläche, an der der Fingerabdruck vorhanden ist, reflektiert und gestreut wird, das ereignisgesteuerte Pixel erreicht, und eine Lochblende, die bewirkt, dass Licht, das an der Oberfläche, an der die Vene vorhanden ist, reflektiert und gestreut wird, das ereignisgesteuerte Pixel erreicht, auf jedem der Erfassungspixel bereitgestellt sein. Zum Beispiel sind Abschnitte, die durch schräge Linien angegeben sind, Lochblenden, die den Venenbilderfassungspixeln entsprechen, und Abschnitte, die in Weiß angegeben sind, sind Lochblenden, die den Fingerabdruckbilderfassungspixeln entsprechen.
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Die Anordnung dieser Lochblenden kann die in 11 und 12 gezeigte sein. In diesem Fall können in Bezug auf die jeweiligen Pixel, die dem Venenbild und dem Fingerabdruckbild entsprechen, Lochblenden mit unterschiedlichen Arrayrastermaßen (wie etwa dx1 und dy1 in 11 und 12) bereitgestellt sein. Wie oben kann dieses Lochblendenarray dazu ausgelegt sein, den gleichen Effekt des Erfassens von Tiefeninformationen zu erhalten, die sich gemäß dem Mikrolinsenarray unterscheiden.
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Die Steuereinheit 18 kann einen zweiten Schwellenwert von Pixeln für den Fingerabdruck und einen zweiten Schwellenwert von Pixeln für die Vene als unterschiedliche festlegen.
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Wie oben beschrieben, können das optische System 14 und die Lichtempfangseinheit 16 unterschiedliche Konfigurationen aufweisen. Diese werden als Beispiele angegeben und sind nicht auf diese Konfigurationen beschränkt.
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In allen oben beschriebenen Formen können die ereignisgesteuerten Pixel eine Änderung des Leuchtdichtewerts des empfangenen Lichts mit hoher Empfindlichkeit basierend auf dem Schwellenwert detektieren. Durch diese Eigenschaft kann, wie oben beschrieben, in Bezug auf eine relativ schnelle Bewegung, wie etwa ein Wischen, eine Authentifizierung geeignet durchgeführt werden.
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Im Fall des Erfassens der Vene können der erste Schwellenwert und der zweite Schwellenwert so bestimmt werden, dass das Auftreten eines Ereignisses anhand des Blutflusses detektiert werden kann. Beispielsweise kann im Fall der Vene der Finger unbewegt sein; in diesem Fall kann, um eine ausreichend kleine Leuchtdichteänderung in Bezug auf den zweiten Schwellenwert zu erfassen, das Festlegen eines Schwellenwerts der zweiten Stufe mit einem zweiten Schwellenwert durchgeführt werden, der kleiner als der zweite Schwellenwert für die Fingerabdruckauthentifizierung ist.
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(Implementierungsbeispiel der Lichtempfangseinheit)
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Die in der oben beschriebenen Ausführungsform verwendete Lichtempfangseinheit wird anhand eines Beispiels beschrieben. Es sei angemerkt, dass die Form der Lichtempfangseinheit 16 nicht auf die vorliegende Form beschränkt ist und lediglich eine Konfiguration erforderlich ist, bei der ein Pixel ein Ereignis detektiert und Informationen bezüglich der Koordinaten des in dem Ereignis detektierten Pixels geeignet erfassen kann.
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15 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel einer Konfiguration von Lichtempfangspixeln der Lichtempfangseinheit 16 zeigt. Die Lichtempfangseinheit 16 umfasst ein Lichtempfangspixelarray 160 und einen Arbiter 162.
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Das Lichtempfangspixelarray 160 umfasst ereignisgesteuerte Pixel 40, die in mehreren Arrays angeordnet sind. Die oben beschriebenen Informationen der Koordinaten können als Position eines ereignisgesteuerten Pixels 40 innerhalb dieses Lichtempfangspixelarrays 160 definiert sein.
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Nach Empfang eines Anforderungssignals von jedem der ereignisgesteuerten Pixel 40 innerhalb des Lichtempfangspixelarrays 160 sendet der Arbiter 162 ein Bestätigungssignal zurück an das ereignisgesteuerte Pixel 40. Dieser Arbiter 162 kann beispielsweise mehrere Arbiter entlang jeweiliger Achsen der Pixel in Arrays umfassen. Beispielsweise können in der Zeichnung ein x-Arbiter, der den Koordinaten horizontaler Komponenten entspricht, und ein y-Arbiter, der den Koordinaten vertikaler Komponenten entspricht, enthalten sein. In diesem Fall geben die ereignisgesteuerten Pixel 40 als Anforderungssignal ein Signal, das angibt, dass ein Ereignis detektiert wurde, über Signalleitungen, die sie selbst mit jedem der Arbiter verbinden, an jeden der Arbiter aus.
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Die ereignisgesteuerten Pixel 40 umfassen eine Ereignisdetektionseinheit 400 und eine Übertragungseinheit 410.
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Die Ereignisdetektionseinheit 400 umfasst zum Beispiel fotoelektrische Umwandlungselemente wie etwa Fotodioden. Diese Fotodiode kann beispielsweise eine Fotodiode sein, die unabhängig von einem Lawinendurchbruch die Lichtintensität erfassen kann. Die Ereignisdetektionseinheit 400 arbeitet als eine Leuchtdichteänderungsdetektionseinheit, die auf Grundlage einer Ausgabe des fotoelektrischen Umwandlungselements detektiert, wie stark sich die Intensität (die Leuchtdichte in einem Bild) des Lichts, das durch jedes fotoelektrische Umwandlungselement empfangen wird, sowohl im Positiven als auch im Negativen geändert hat.
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Die Übertragungseinheit 410 gibt ein Anforderungssignal an den Arbiter 162 auf Grundlage einer Ausgabe der Ereignisdetektionseinheit 400 aus. Auf Grundlage dieses Anforderungssignals überträgt der Arbiter 162 ein Bestätigungssignal an die Übertragungseinheit 410 des entsprechenden ereignisgesteuerten Pixels 40 und benachrichtigt über eine Informationsübertragung von der Übertragungseinheit 410 zu der Signalverarbeitungseinheit 22.
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Die Übertragungseinheit 410, die das Bestätigungssignal empfangen hat, gibt Daten an die Signalverarbeitungseinheit 22 aus, die ihre eigenen Koordinaten, die Zeit, zu der ein Ereignis detektiert wurde, und die Polarität des Ereignisses (ob eine Leuchtdichteänderung positiv oder negativ ist) angeben. Zusammen mit dieser Ausgabe an die Signalverarbeitungseinheit 22 gibt die Übertragungseinheit 410 ein Signal zum Zurücksetzen des Lichtempfangselements der Ereignisdetektionseinheit 400 an die Ereignisdetektionseinheit 400 aus.
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Auf diese Weise gibt die Lichtempfangseinheit 16, wenn sie ein Ereignis in dem ereignisgesteuerten Pixel 40 detektiert hat, Informationen über die Koordinaten des Pixels, das das Ereignis detektiert hat, die Zeit und die Polarität einer Leuchtdichteänderung an die Signalverarbeitungseinheit 22 aus. Die Verarbeitung nach der Ausgabe an die Signalverarbeitungseinheit 22 ist wie oben beschrieben.
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16 ist ein Schaltbild, das ein Beispiel der Ereignisdetektionseinheit 400 zeigt. Die Ereignisdetektionseinheit 400 umfasst eine Logarithmische-Antwort-Ausgabeschaltung 402, eine Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 und einen Komparator 406. Die Logarithmische-Antwort-Ausgabeschaltung 402 ist als Teil eines sogenannten Lichtempfangspixels bereitgestellt und wandelt eine Signalausgabe von einem Lichtempfangselement in einen Logarithmus um und gibt den Logarithmus aus. Die Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 und der Komparator 406 arbeiten zusammen als Leuchtdichteänderungsdetektor. Beispielsweise gibt dieser Leuchtdichteänderungsdetektor auf Grundlage des von dem Lichtempfangspixel ausgegebenen Signals eine Leuchtdichteänderung des durch das Lichtempfangselement empfangenen Lichts, die gleich oder größer als ein vorbestimmter Betrag ist, zusammen mit der positiven oder negativen Polarität aus.
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Die Logarithmische-Antwort-Ausgabeschaltung 402 umfasst eine Fotodiode PD, die ein fotoelektrisches Umwandlungselement ist, und Transistoren M1, M2 und M3.
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Tritt Licht ein, so erzeugt die Fotodiode PD durch fotoelektrische Umwandlung einen Strom und gibt den Strom aus. Wie oben beschrieben, kann diese Fotodiode PD als nicht einschränkendes Beispiel eine Fotodiode sein, die keinen Lawinendurchbruch verwendet. Eine Anode der Fotodiode PD ist auf Masse gelegt.
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Die Transistoren M1, M2 und M3 umfassen eine Schaltung, die den von der Fotodiode PD ausgegebenen Strom in eine logarithmisch umgewandelte Spannung umwandelt.
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Der Transistor M1 ist beispielsweise ein n-MOSFET; ein Drain davon ist mit einem Versorgungsspannungsanschluss verbunden und eine Source davon ist mit einer Kathode der Fotodiode PD verbunden.
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Der Transistor M2 ist beispielsweise ein p-MOSFET; eine Source davon ist mit dem Versorgungsspannungsanschluss verbunden, ein Drain davon ist mit einem Gate des Transistors M1 verbunden und eine vorbestimmte Vorspannung Vb wird an ein Gate davon angelegt.
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Der Transistor M3 ist beispielsweise ein n-MOSFET; ein Drain davon ist mit dem Drain des Transistors M2 verbunden, eine Source davon ist auf Massen gelegt und ein Gate davon ist mit der Kathode der Fotodiode PD verbunden.
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Die Logarithmische-Antwort-Ausgabeschaltung 402 gibt eine Spannung an einem Verbindungspunkt zwischen dem Drain des Transistors M2 und dem Drain des Transistors M3 an die Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 aus. Durch Steuern der Vorspannung Vb kann gesteuert werden, ob ein in dem Pixel empfangenes Lichtsignal ausgegeben werden soll oder nicht. Die oben beschriebene Festlegung des ROI wird dadurch implementiert, dass die Steuereinheit 18 die Vorspannung Vb steuert.
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Die Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 umfasst Kondensatoren C1 und C2, einen Transistor M4, einen Schalter SW und eine Stromquelle I. Die Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 erfasst eine Differenz zwischen einer Ausgabe der Logarithmische-Antwort-Ausgabeschaltung 402 und einer Referenzspannung und gibt die Differenz aus.
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Einer der Anschlüsse des Kondensators C1 ist mit dem Ausgang der Logarithmische-Antwort-Ausgabeschaltung 402 verbunden. Einer der Anschlüsse des Kondensators C2 ist mit dem anderen Anschluss des Kondensators C1 verbunden. Die Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 gibt eine Spannung entsprechend der erfassten Differenz zu der Referenzspannung über den anderen Anschluss des Kondensators C2 aus.
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Der Transistor M4 ist beispielsweise ein p-MOSFET; eine Source davon ist mit dem Versorgungsspannungsanschluss verbunden und ein Drain davon ist mit dem anderen Anschluss des Kondensators C2 verbunden.
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Die Stromquelle I ist zwischen den Drain des Transistors M4 und einen Massepunkt geschaltet und bewirkt, dass ein vorbestimmter Strom von dem Drain des Transistors M4 und dem anderen Anschluss des Kondensators C2 zu dem Massepunkt fließt. Bei der oben beschriebenen Konfiguration arbeiten dieser Transistor M4 und diese Stromquelle I als eine Schaltung, die eine Umkehrspannung basierend auf einer an ein Gate des Transistors M4 angelegten Spannung erzeugt und die Umkehrspannung von dem Drain des Transistors M4 ausgibt.
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Eine Spannung, die einer Differenz der durch den Kondensator C1 in die Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 eingegebenen Spannung zu der Referenzspannung entspricht, wird an das Gate des Transistors M4 angelegt.
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Der Schalter SW ist mit der oben beschriebenen Übertragungseinheit 410 verbunden und schaltet auf Grundlage eines Rücksetzsignals von der Übertragungseinheit 410 zwischen eingeschaltet und ausgeschaltet. Wenn das Rücksetzsignal eingegeben worden ist, wird der Schalter SW eingeschaltet, um eine in dem Kondensator C2 gespeicherte elektrische Ladung zurückzusetzen. Durch diesen Rücksetzvorgang wird die Ausgabe der Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 auf einen Anfangswert zurückgesetzt. Somit wird das Rücksetzsignal von der Übertragungseinheit 410 eingegeben, wodurch die Ereignisdetektionseinheit 400 eine Ereignisdetektion ab dem Zeitpunkt, zu dem das Rücksetzsignal eingegeben wurde, auf Grundlage der Leuchtdichte zu dem Zeitpunkt durchführt.
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Der Komparator 406 umfasst Transistoren M5, M6, M7 und M8. Ansteueranschlüsse der Transistoren M5 und M6 sind mit dem Eingang des Komparators 406 verbunden, und der Komparator 406 führt eine Ausgabe von einem Verbindungspunkt mit den Transistoren M5 und M6 und einem Verbindungspunkt mit den Transistoren M7 und M8 durch.
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Der Transistor M5 ist beispielsweise ein p-MOSFET; ein Gate davon ist mit dem Ausgang der Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 verbunden und eine Source davon ist mit dem Versorgungsspannungsanschluss verbunden.
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Der Transistor M6 ist beispielsweise ein n-MOSFET; ein Drain davon ist mit einem Drain des Transistors M5 verbunden, eine Source davon ist auf Masse gelegt und eine vorbestimmte Vorspannung Vh wird an ein Gate davon angelegt. Wie oben beschrieben, sind die Drains der Transistoren M5 und M6 mit der Übertragungseinheit 410 verbunden und führen eine Ausgabe durch.
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Die vorbestimmte Vorspannung Vh ist eine Spannung, die einen positivseitigen Schwellenwert angibt. In einem Fall, in dem eine Ausgabe der Differenzspannungsdetektionsschaltung 404, d. h. eine Spannung, die dem Änderungsbetrag der Intensität des pro Zeiteinheit empfangenen Lichts entspricht, höher als Vh ist, wird ein Strom von einem Ein-Anschluss ausgegeben.
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Der Transistor M7 ist beispielsweise ein p-MOSFET; ein Gate davon ist mit dem Ausgang der Differenzspannungsdetektionsschaltung 404 verbunden und eine Source davon ist mit dem Versorgungsspannungsanschluss verbunden.
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Der Transistor M8 ist beispielsweise ein n-MOSFET; ein Drain davon ist mit einem Drain des Transistors M7 verbunden, eine Source davon ist auf Masse gelegt und eine vorbestimmte Vorspannung Vl wird an ein Gate davon angelegt. Wie oben beschrieben, sind die Drains der Transistoren M7 und M8 mit der Übertragungseinheit 410 verbunden und führen eine Ausgabe durch.
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Die vorbestimmte Vorspannung Vl ist eine Spannung, die einen negativseitigen Schwellenwert angibt. In einem Fall, in dem eine Ausgabe der Differenzspannungsdetektionsschaltung 404, d. h. eine Spannung, die dem Änderungsbetrag der Intensität des pro Zeiteinheit empfangenen Lichts entspricht, niedriger als Vl ist, wird ein Strom von einem Aus-Anschluss ausgegeben.
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Auf diese Weise gibt der Komparator 406 in einem Fall, in dem Spannungen mit Vh und Vl als Schwellenwerte angelegt werden, Ströme aus, die den Spannungen entsprechen.
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In der oben beschriebenen Ausführungsform kann in einem Fall, in dem die Schwellenspannung geändert wird, dies dadurch implementiert werden, dass die Steuereinheit 18 die Vorspannung steuert.
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Die oben beschriebene Ausführungsform kann die folgenden Formen haben.
- (1) Eine Festkörperbildgebungsvorrichtung, die Folgendes umfasst:
- eine Lichtempfangseinheit, die ereignisgesteuerte Pixel umfasst, die das Auftreten eines Ereignisses auf Grundlage eines Schwellenwerts ausgeben; und
- eine Steuereinheit, die die Lichtempfangseinheit steuert, wobei die Steuereinheit zu Folgendem ausgelegt ist:
- Festlegen eines ersten Schwellenwerts für die ereignisgesteuerten Pixel und
- in einem Fall, in dem ein Ereignis basierend auf dem ersten Schwellenwert detektiert wurde, Festlegen eines zweiten Schwellenwerts, der kleiner als der erste Schwellenwert ist, für die ereignisgesteuerten Pixel.
- (2) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (1), wobei
die Steuereinheit in einem Fall, in dem ein Ereignis basierend auf dem ersten Schwellenwert detektiert wurde, ferner einen Bereich von Interesse (ROI: Region Of Interest) in der Lichtempfangseinheit festlegt, wobei die ereignisgesteuerten Pixel ein Ereignis in dem ROI detektieren.
- (3) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (1) oder (2), die ferner Folgendes umfasst:
- eine Signalverarbeitungseinheit, die dazu ausgelegt ist, Signale zu verarbeiten, die die ereignisgesteuerten Pixel ausgegeben haben.
- (4) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (3), wobei
die Signalverarbeitungseinheit ein Authentifizierungsbild erzeugt, indem sie die Signale, die die ereignisgesteuerten Pixel ausgegeben haben, zeitlich integriert.
- (5) (3) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (4), die ferner Folgendes umfasst:
- eine Authentifizierungseinheit, die dazu ausgelegt ist, eine Authentifizierung unter Verwendung des Authentifizierungsbilds basierend auf den Signalen durchzuführen, die die ereignisgesteuerten Pixel ausgegeben haben.
- (6) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (4), wobei
das Authentifizierungsbild ein Fingerabdruckbild ist.
- (7) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (4), wobei das Authentifizierungsbild ein Venenbild ist.
- (8) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (1) bis (7), die ferner Folgendes umfasst:
- ein optisches System, das dazu ausgelegt ist, zu bewirken, dass jedes der ereignisgesteuerten Pixel, die zu der Lichtempfangseinheit gehören, Licht empfängt.
- (9) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (8), wobei
das optische System ein Lochblendenarray umfasst.
- (10) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (8), wobei
das optische System ein Mikrolinsenarray umfasst.
- (11) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (9) oder (10), wobei
ein Authentifizierungsbild ein Fingerabdruckbild und ein Venenbild ist, und
die ereignisgesteuerten Pixel Pixel, die das Fingerabdruckbild erfassen, und Pixel, die das Venenbild erfassen, umfassen.
- (12) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (11), wobei die Pixel Pixel umfassen, die das Fingerabdruckbild erfassen, und die Pixel, die das Venenbild erfassen, in einem Schachbrettmuster angeordnet sind.
- (13) Die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach (12), wobei
das optische System eine Fokusposition für die Pixel, die das Fingerabdruckbild erfassen, und eine Fokusposition für die Pixel, die das Venenbild erfassen, auf unterschiedliche Positionen einstellt.
- (14) Eine elektronische Einrichtung, die Folgendes umfasst:
die Festkörperbildgebungsvorrichtung nach einem von (1) bis (13) .
- (15) Elektronische Einrichtung nach (14), die ferner eine Lichtemissionseinheit umfasst, die dazu ausgelegt ist, ein projiziertes Bild auszugeben,
wobei die Lichtempfangseinheit in Bezug auf ein Objekt weiter entfernt als die Lichtemissionseinheit bereitgestellt ist.
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Aspekte der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen verschiedene denkbare Modifikationen, und die Wirkungen der vorliegenden Offenbarung sind nicht auf die oben beschriebenen Inhalte beschränkt. Die Komponenten in den jeweiligen Ausführungsformen können geeignet kombiniert und angewendet werden. Das heißt, es können verschiedene Hinzufügungen, Änderungen und teilweise Streichungen vorgenommen werden, ohne von der konzeptionellen Idee und der Bedeutung der vorliegenden Offenbarung, abgeleitet von den in den Ansprüchen und Äquivalenten davon definierten Inhalten, abzuweichen.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- Elektronische Einrichtung
- 2
- Festkörperbildgebungsvorrichtung
- 10
- Authentifizierungsvorrichtung
- 12
- Deckglas
- 14
- Optisches System
- 16
- Lichtempfangseinheit
- 18
- Steuereinheit
- 20
- Speichereinheit
- 22
- Signalverarbeitungseinheit
- 24
- Bildverarbeitungseinheit
- 26
- Authentifizierungseinheit
- 28
- Lichtemissionseinheit
- 30
- Lochblende
- 40
- Ereignisgesteuertes Pixel
- 400
- Ereignisdetektionseinheit
- 410
- Übertragungseinheit
- 402
- Logarithmische-Antwort-Ausgabeschaltung
- 404
- Differenzspannungsdetektionsschaltung
- 406
- Komparator
- M1, M2, M3, M4, M5, M6, M7, M8
- Transistor
- PD
- Fotodiode
- C1, C2
- Kondensator
- SW
- Schalter
- I
- Stromquelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2009277054 [0003]
- WO 2018/012492 [0003]
