JP2009517107A - 活性化デバイス - Google Patents

Abstract

活性化プロセスが、指紋の山および谷の通過を検出し、対応する電気信号を生成する。電気信号はフィルタリングされて、フィルタリング電気信号を生成し、フィルタリング電気信号の平均レベルが閾値を超える場合に、活性化信号が生成される。

Description

本開示は、電子装置の活性化に関する。

電子装置は、活性状態および非活性状態などの異なる動作状態を有することができる。活性状態には、たとえば、電子装置が完全に機能できる動作状態を含むことができる。反対に、非活性化状態には、たとえば、電子装置が、待機モードなどの節電モードにある状態を含むことができる。電子装置は、たとえば、所定の活性化入力、たとえば入力キーまたは入力キーの組み合わせの押圧、スイッチの作動、電子装置のカバーの開放等によって、非活性化状態から活性化することができる。しかしながら、かかる活性化デバイスは、入力キーの不注意な作動による不要な活性化を受けやすく、および／または電子装置の寸法を増加させる。

本明細書で開示されるのは、指紋センサなどのセンサに基づいた活性化デバイスおよび活性化方法である。ある実装例において、活性化デバイスは、電子装置を活性モードへ活性化するように構成される。活性化デバイスには、たとえば、センサ、フィルタおよび閾値検出器を含むことができる。センサは、指紋の山および谷に応じた電気信号を生成することができる。フィルタは、電気信号を受信し、電気信号をフィルタリングして、フィルタリング電気信号を生成することができる。閾値検出器は、フィルタリング電気信号を受信し、フィルタリング電気信号が閾値を超える場合には、活性化信号を供給することができる。ある実装例において、フィルタには、帯域通過フィルタが含まれ、活性化信号は、フィルタリング電気信号が所定の期間中に閾値を超える場合に、生成される。

ある実装例において、活性化方法が、指紋の山および谷の通過を検出し、対応する電気信号を生成する。電気信号はフィルタリングされて、フィルタリング電気信号を生成し、フィルタリング電気信号の平均レベルが所定の期間に閾値を超える場合に活性化信号が生成される。

図１は、センサ１２を備えた携帯電子装置１０を示す。ある実装例において、携帯電子装置１０は、携帯電話とすることができ、センサ１２は、指紋センサとすることができる。図１において、携帯電話１０は、たとえば、エネルギの消費を最小限にするために待機機能を有することができる。装置１０には、所定期間のアイドル状態の後で待機モードに自動的に切り替わるためのハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。図示の携帯電話１０には、ユーザの識別を確実にしかつユーザによる操作を許可するために、指紋センサ１２および関連する回路が含まれる。

一実装例において、指紋センサ１２には掃引センサが含まれるが、この掃引センサには、指紋が走査されるときに連続的な指紋画像データを供給する多数の画素のいくつかのラインの狭いバーが含まれる。指紋の描写は、供給された指紋画像データを組み合わせることによって再現することができる。このタイプの例示的なセンサ１２が、特許ＦＲ−Ａ−２ ７４９ ９５５号明細書に説明されている。

ある実装例において、指紋センサ１２は、電子装置１０が待機モードにある場合には、不活性であり得る。しかしながら、センサ１２の一部は、活性状態に維持されて、活性化機能を容易にすることができる。一実装例において、指紋センサ１２における１つまたは複数の画素を、活性状態に維持することができる。

指紋センサ１２は、たとえば、焦電または圧電（焦電または圧電材料は、一般に焦電および圧電特性の両方を有する）感知フィルムセンサ、すなわち、画素が、感知フィルムと直接またはほぼ直接に接触する指紋の山の温度または圧力を感知でき、かつ同様に、山の欠如すなわち指紋の谷を感知できるセンサとすることができる。

１つまたは複数の再活性化画素、すなわち活性状態に維持された１つまたは複数の画素は、指紋検出画素のバーの近傍に配置するか、またはバー自体の一部とすることができる。第２の実装例において、バー全体を活性状態に維持する必要がないように、これらの再活性化画素から来る信号を読み取る処理が提供される。

図２は、例示的なセンサ１２の断面図を示す。指が、センサ１２を横断して当てられている。センサ１２の断面図は、３つの画素ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３のバー、および再活性化のために用いられる隣接画素Ｐｒを示す。再活性化画素Ｐｒは、たとえば、バーの他の画素と同様であってもよい。一実装例において、隣接画素Ｐｒは、分離された画素であり、各側で約５０マイクロメートルである。しかしながら、他の画素寸法もまた用いることができる。

画素Ｐｒからの信号の処理を図３に示すが、図３は、例示的な活性化制御回路のブロック図である。

再活性化画素Ｐｒは、電子装置１０が待機モードにあるときに活性のままである増幅器Ａに、指紋の山および谷のスクローリングを表わす信号を供給する。増幅器Ａからの信号は、フィルタＦＢに送信される。フィルタＦＢは、たとえば、画素Ｐｒからの信号を帯域通過フィルタリングして、２つの周波数Ｆ１とＦ２との間に含まれる周波数スペクトルだけを保持することができる。Ｆ１とＦ２との間に含まれる周波数は、間隔Ｆ１−Ｆ２が、予想される速度で画素を横断して移動する指の指紋の山および谷を表わす信号における主な変動周波数のほとんどを含むように、選択される。たとえば、予想される速度は、約４〜４０ｃｍ／秒である。これらの値が、例として与えられる。なぜなら、これらの値は、センサを横断するように自分の指を当てることによって装置を再活性化するように求められた人の指の移動を実際的に表わすからである。しかしながら、他の速度もまた用いることができる。周波数Ｆ１およびＦ２の選択は、指紋の寸法および選択された速度に基づくことができる。たとえば、典型的な指紋の谷のピッチが４５０マイクロメートルである場合には、周波数Ｆ１およびＦ２は、次の概略値を有してもよい。すなわち、Ｆ１は１００〜２００Ｈｚであり、Ｆ２は、１０００〜３０００Ｈｚである。

帯域幅フィルタＦＢは、たとえば、信号の連続的な成分を含む可聴周波数を除去するために直列に単一のコンデンサを含み、その後に帯域幅フィルタが続くことができる。コンデンサは、Ｆ１より下の周波数を除去または低減し、帯域幅フィルタは、Ｆ２を超える周波数、すなわちセンサを横断する、指の意図的な当接をそれほど表わさない周波数を低減または除去するように構成することができる。

フィルタリング信号は、検出器ＲＤに供給される。ある実装例において、検出器ＲＤには、たとえば、平均値検出器ＲＤを含むことができる。ある実装例において、平均値検出器ＲＤは、低周波数フィルタリング、および帯域幅フィルタＦＢから出力された信号の整流に基づく出力信号を生成する。本明細書において、平均値検出器に対してなされる言及は、それが平均値検出器であろうとピーク値検出器であろうと、最も広い意味におけるものである。この一般的な意味で考えられる平均値検出器は、フィルタリング信号変動の全体的な平均振幅を表わす信号を供給する。

平均値検出器ＲＤの出力は、閾値検出器ＤＴＨに印加される。平均値が、決定された閾値を超える場合には、検出器ＤＴＨは、携帯装置１０の全体またはそのサブシステムを再活性化する信号を供給する。平均値がこの閾値を超えない場合には、再活性化が要求されなかったと見なされ、検出器ＤＴＨは、再活性化信号を供給しない。

検出信号の欠如は、指が、センサ１２上に当てられなかったか、うまく当てられなかったか、当てられるのがゆっくり過ぎたか、当てられるのが速すぎたことに起因する可能性がある。いずれにせよ、装置１０は、再活性化されず、指が次に当てられるのを待つ。

図４は、別の例示的な活性化制御回路のブロック図である。図４の回路は、閾値検出器ＤＴＨからの出力信号の最小存在期間を検出できる回路ＤＤに閾値検出器ＤＴＨが接続されている以外は、図３の回路に類似している。回路ＤＤは、たとえば、ＤＴＨから検出信号を受信し、次に、検出信号に対して遅延Ｔｍｉｎを備えたパルスの送信をトリガすることができる（単安定フリップフロップが、この機能を行うことができる）。例として、ＡＮＤ論理ゲートが、検出信号および遅延パルスを受信することができる。したがって、再活性化信号は、閾値検出器信号が期間Ｔｍｉｎを超えてなお存在する場合にのみ、生成される。閾値検出器ＤＴＨからの出力信号がＴｍｉｎの前に停止する場合には、再活性化信号は送信されない。

別の実装例において、ユーザは、反対方向に指を２回当てるように要求される可能性がある。再活性化回路は、たとえば、時間関連シーケンス検出器を用いることができる。たとえば、再活性化回路は、時間関連シーケンステンプレートを備えた構造を含むことができる。閾値検出器からの信号は、再活性化信号をトリガするために、このテンプレートに準拠しなければならない。典型的には、再活性化回路は、下記の条件が満たされなければ、結果として再活性化信号を送信しないアルゴリズムを実行するためのハードウェアおよび／またはソフトウェアを含むことができる。すなわち、これらの条件は、
−少なくとも０．５秒間の閾値のオーバーラン（超過）がないことと、
−次に、少なくとも０．１秒および多くても０．５秒間のオーバーランの検出と、
−次に、少なくとも０．１秒および多くても０．５秒間のオーバーランの欠如と、
−次に、少なくとも０．１秒および多くても０．５秒間のオーバーランの検出と、
−最後に、少なくとも０．１秒間のオーバーランの欠如と、
である。

上記の例示的なアルゴリズムは、両方向におけるユーザの指の当接を表わす条件を検出する。他の期間もまた用いてもよい。

したがって、この例示的な実装例において、閾値オーバーラン検出器が、継続期間の最初の範囲内に入る期間のオーバーラン信号を供給し、継続期間の第２の範囲に含まれる期間のオーバーラン信号の欠如が続き、最後に、継続期間の第３の範囲内に含まれる期間の別のオーバーラン信号が続く場合に、再活性化回路は、活性モードスイッチング信号の送信を可能にする。上記に提示した例において示すように、３つの範囲は、同一とすることができる。他の範囲もまた用いることができる。

別の実装例において、指紋の当接を感知できるセンサには、第１の再活性化画素Ｐｒが含まれるだけでなく、第２の再活性化画素Ｐｒ’も含まれる。これらの２つの画素からの信号は、指当接方向検出回路ＤＳに印加される。この回路は、画素のそれぞれからの時間関連信号の相関性に基づいてもよい。Ｐｒからの時間関連信号と、Ｐｒ’に由来する、時間間隔ｄＴだけ遅延された信号との間に強い相関性が見つかる場合には、この相関性は、画素Ｐｒ’が、画素Ｐｒの前に指を認識することを示す。反対に、Ｐｒ’からの時間関連信号間と、Ｐｒ’からの遅延信号との間に強い相関性が見つかる場合には、それは、画素Ｐｒが、画素Ｐｒ’の前に指を認識することを意味する。相関性は、重要な相関性が見つかるまで、いくつかの連続的な遅延ｄＴ、２ｄＴ等を用いて求めることができる。相関性には、ある期間の２つの信号を減算し、その時の差信号エネルギを計算することが含まれ得る。

指の通過方向が決定されると、検出およびフィルタリングされた信号の平均値が、指が当てられた各方向の最小所定期間の閾値を超える場合にだけ、再活性化信号が送信されるように、状態を設定することができる。

たとえば、指を２回ではなく３回当てることが必要な他の実装例が考えられる。

ある実装例において、フィルタリングＦＢならびに検出ＤＴＨの機能およびアルゴリズムは、増幅器Ａによって出力される信号のデジタル化によって、デジタル的に実行される。デジタル実装は、コンデンサおよび抵抗器に基づくアナログフィルタより少ないシリコン表面を用いることができ、またテンプレートをより実際的に調節することができる。なぜなら、揮発性にしろ不揮発性にしろ、メモリレジスタを用いてテンプレートをプログラムするように調節できるからである。

しかしながら、アナログ実装もまた用いることができる。本明細書は、本発明の最良の形態を示し、かつ本発明を説明した、当業者が本発明を作成し利用できるようにする例を提供する。本明細書は、記載の用語に正確に本発明を限定するものではない。したがって、本発明は、上述の例に関連して詳細に説明したが、当業者は、本発明の範囲から逸脱せずに、これらの例に対する代替、変更および変形を達成可能である。

センサを備えた携帯電子装置を示す。 例示的なセンサの断面図を示す。 例示的な活性化制御回路のブロック図である。 別の例示的な活性化制御回路のブロック図である。

Claims (9)

1. 活性モードおよび待機モードを有する電子装置を活性化するためのデバイスであって、前記装置を待機モードから活性モードに切り替えるように設計され、指紋の山および谷が自身の正面に当てられることに対応する可変レベルの電気信号を供給できる基本センサと、前記電気信号を受信し、かつ決定された周波数帯域外の変動を低減したフィルタリング信号を供給する帯域幅フィルタと、前記フィルタリング信号が所定の最小期間中に所定の閾値を超えた場合にだけ、前記装置を再活性化するための活性モード制御信号を供給する平均信号レベル閾値検出器と、を含むデバイス。
2. 前記基本センサが、指紋の山と谷との間の通常の間隔よりサイズが小さい、典型的には１００マイクロメートル未満の感知ゾーンを含む、請求項１に記載の再活性化デバイス。
3. 前記フィルタリング信号による閾値オーバーランの期間が、２つの所定値間に含まれる場合には、前記活性モード制御信号の送信を可能にする手段を含む、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記平均信号閾値検出器が、継続期間の最初の範囲内に入る期間の前記閾値のオーバーラン、続いて、継続期間の第２の範囲に含まれる期間のオーバーランの欠如、続いて、最後に、継続期間の第３の範囲内に含まれる期間の別のオーバーランを示す場合、前記活性モード制御信号の送信を可能にする手段を含む、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記基本センサが、前記最初に言及した感知ゾーンに類似した少なくとも１つの第２の感知ゾーン（Ｐｒ’）を有し、各感知ゾーンが、それぞれの信号を供給し、前記再活性化デバイスが、
   −前記２つの信号から前記指紋の移動方向を決定するためと、
   −異なる方角に連続的な、指の少なくとも２つの当接が、決定された時間間隔に検出され、かつ前記感知ゾーンの少なくとも１つからの前記信号が、この時間間隔内で、各当接のための最小期間に閾値を超える場合には、前記活性モード制御信号の送信を可能にするためと、
   の手段を含む、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記センサが、圧電もしくは火工式フィルムセンサか、容量性検出センサか、無線周波数信号を用いる活性検出センサか、または透過もしくは反射を用いる光センサである、請求項１に記載のデバイス。
7. 活性モードおよび待機モードを有する電子装置を再活性化するための方法であって、
   −指紋の移動を感知できるセンサの正面を指紋が移動するときに、前記指紋の山および谷の通過を検出し、この移動に対応する可変レベル信号を生成するステップと、
   −前記可変レベル信号を帯域幅フィルタでフィルタリングして、前記センサの正面における指紋の当接に特有の決定された周波数帯域外の信号変動を低減するステップと、
   −前記フィルタリング信号の平均レベルが、最小決定期間に、決定された閾値を超える場合には、活性モード制御信号を供給するステップと、
   を含む方法。
8. 第１の方向における、次に第２の方向における前記指の通過の検出を含み、前記活性モード制御信号が、指の通過の各方向に対して最小所定期間に前記フィルタリング信号の前記平均レベルが前記閾値を超える場合にのみ、供給される、請求項７に記載の方法。
9. 活性モードおよび待機モードを有し、かつ使用上のセキュリティを提供する指紋リーダを有する電子装置であって、前記装置が、前記装置を再活性化するための、請求項１に記載のデバイスを含み、前記デバイスの基本センサが、前記指紋リーダに形成された少なくとも１つの感知画素を含み、前記少なくとも１つの画素が、前記リーダの残部が待機モードにあるときに、活性モードに維持される電子装置。

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