JP2017511516A - 電界型指紋認証装置及びその状態制御方法、プロテーゼ認証方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、電界型指紋認証装置及びその状態制御方法、プロテーゼ認証方法を提案する。上記の電界型指紋認証装置は、信号収集モジュールと信号処理モジュールとを含む。測定状態信号処理ユニットが信号収集ユニットと電気的接続された場合に、測定待ち状態信号処理ユニットが少なくとも測定状態信号収集ユニットの周辺の少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続される。測定状態信号処理ユニットと、測定待ち状態信号処理ユニットと電気的に接続されるセンシングコンデンサとの充放電過程を協調し、測定状態信号収集ユニットと測定待ち状態信号収集ユニットとの間の寄生容量の充放電量を抑える。本発明は、構造が簡単で、部品コストを節約し、信号収集ユニット間の相互干渉の問題を回避し、上記の指紋認証装置は様々な応用要求に適する。本発明は、さらにプロテーゼの指の指紋を判別でき、指紋認証装置のセキュリティ性と確実性を向上する。

Description

本発明は、指紋認証装置及びそのデータ処理方法に関し、特に電界型指紋認証装置及びそのデータ処理方法に関する。

従来技術の電界型指紋認証装置は、図13に示すように、少なくとも一つの指紋認証基本ユニットを含む。上記指紋認証基本ユニットは、電極板71と、被制御スイッチングデバイスとしての第1のトランジスタ72と、他の一つの被制御スイッチングデバイスとしての第2のトランジスタ73と、電荷増幅器74とを含む。指紋認証過程において、まず、第1のトランジスタ72をオンにして電極板71に充電すると共に、電荷増幅器74にリセットを完了させ、その後、第1のトランジスタ72をオフにし、第2のトランジスタ73をオンにして、電極板71上の電荷を電荷増幅器74の出力ポートに移動させ、電荷変化量の大きさの違いによって、指紋の特徴画像を確定する。従来技術の電界型指紋認証装置は、以下の欠陥と欠点がある。
1.被制御スイッチングデバイスとしてのトランジスタを二つ採用しなければ、基本的指紋認証機能を実現できず、指紋認証基本ユニットの構造が複雑になり、デバイスコストが高くなる。
2.回路構成の形式が単一であり、適用時の要求に応じて多様な設計方案を構成すことができない。
3.各指紋認証基本ユニット間で電界が相互干渉する問題があり、指紋認証基本ユニット間に寄生容量があり、電極板を充放電する過程において、寄生容量も電荷量の変化過程に関与するとともに、寄生容量による電荷変化量が測定不能であり、各指紋認証基本ユニット間に存在する電界が相互干渉する問題を招き、電荷変化量の正確な測定に影響を及ぼし、さらに、指紋認証の結果と正確性に影響を及ぼす。
4.従来技術の指紋認証装置は、人工指の指紋を判断して区別することができない。

本発明が解決しようとする技術的課題は、従来技術の欠点を回避するために基本ユニットを簡略化し、基本ユニット間の相互干渉を効果的に防止、多種の応用ニーズに適用できる電界型指紋認証装置、当該電界型指紋認証装置に用いられるプロテーゼ指の指紋を認証する方法を提供する。

本発明が上記技術的課題を解決するために、以下の技術案を採用して実現される。
電界型指紋認証装置を設計、製造する。電界型指紋認証装置は信号収集モジュールと信号処理モジュールとを含む。特に、上記の信号収集モジュールは少なくとも二つの信号収集ユニットを含み、全ての信号収集ユニットが指タッチ領域に渡って充填されることにより、信号収集ユニットアレイを構成する。上記の各信号収集ユニットは一つのセンシングコンデンサを含む。上記の信号処理モジュールは、測定状態信号処理ユニットと測定待ち状態信号処理ユニットとを含む。測定状態信号処理ユニットはセンシングコンデンサを充放電することで信号収集ユニットから指紋の凹凸紋様による容量変化量を取得することができる。、測定待ち状態信号処理ユニットは、信号収集ユニットのセンシングコンデンサだけを充放電できる。上記の測定状態信号処理ユニットと測定待ち状態信号処理ユニットは、何れも制御され各信号収集ユニットと電気的に接続される。測定状態信号処理ユニットが少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続されて当該信号収集ユニットが測定状態になった場合、上記測定待ち状態信号処理ユニットは少なくとも上記測定状態信号収集ユニットの周辺の少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続され、これらの信号収集ユニットを測定待ち状態にさせる。測定状態信号処理ユニットと測定待ち状態信号処理ユニットとを制御して、これらと電気的に接続されているセンシングコンデンサの充放電過程を協調させることにより、測定状態信号収集ユニットと測定待ち状態信号収集ユニットとの間の寄生容量の充放電量を抑える。

具体的に、上記の信号収集ユニットアレイは、指でタッチするための媒体層で覆われていてもよい。

チップの設計案について、上記の信号収集モジュールと信号処理モジュールとは同一の集積回路チップ内に設置される。または、上記の信号収集モジュールが第１の集積回路チップ内に設置され、上記の信号処理モジュールが第2の集積回路チップ内に設置される。上記の信号収集モジュールが設置された第１の集積回路チップは、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）の製造プロセスを採用して製造される。

二種の状態信号処理ユニットに用いられる具体的方案であって、上記の測定状態信号処理ユニットは、各センシングコンデンサが位置する分岐路の容量変化量を検出するための少なくとも一つの収集処理サブユニットと、各センシングコンデンサと収集処理サブユニットとの電気的接続のオン／オフを制御するための少なくとも一つの収集駆動サブユニットとを含む。上記の測定待ち状態信号処理ユニットは、センシングコンデンサの分岐路を充放電するための少なくとも一つの電位追従サブユニットと、各センシングコンデンサと電位追従サブユニットとの電気的接続のオン／オフを制御するための少なくとも一つの測定待ち駆動サブユニットとを含む。測定される必要な信号収集ユニットについて、上記の収集駆動サブユニットが各信号収集ユニットのセンシングコンデンサと収集処理サブユニットとの電気的接続をオンに制御することにより、収集処理サブユニットが、センシングコンデンサが形成する電界領域内で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知し、測定待ち状態で作動する必要がある信号収集ユニットについて、上記の測定待ち駆動サブユニットが、測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの電位変化が測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの電位変化につれて変化するように、各センシングコンデンサと電位追従サブユニットとの電気的接続をオンに制御する。

収集駆動サブユニットによる、各センシングコンデンサと収集処理サブユニットとの電気的接続のオン／オフの制御を実現するために、上記信号収集ユニットは、被制御収集スイッチングサブユニットをさらに含む。上記被制御収集スイッチングサブユニットの入力ポートがセンシングコンデンサの一端と電気的に接続され、当該センシングコンデンサの他端がグランドに接続される。上記被制御収集スイッチングサブユニットの出力ポートが信号を収集処理サブユニットに出力し、上記の被制御収集スイッチングサブユニットの被制御ポートが上記収集駆動サブユニットと電気的に接続される。

具体的に、上記被制御収集スイッチングサブユニットは絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートが被制御収集スイッチングサブユニットの被制御ポートである。上記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインとソースとのうちの一方が被制御収集スイッチングサブユニットの入力ポートであり、当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインとソースとの他方が被制御収集スイッチングサブユニットの出力ポートである。

測定待ち駆動サブユニットが各センシングコンデンサと電位追従サブユニットとの電気的接続のオン／オフを制御することを実現するために、上記信号収集ユニットは、被制御測定待ちスイッチングサブユニットをさらに含む。上記被制御測定待ちスイッチングサブユニットの出力ポートが上記センシングコンデンサの一端と電気的に接続され、当該センシングコンデンサの他端がグランドに接続される。上記被制御測定待ちスイッチングサブユニットの入力ポートが電位追従サブユニットから出力された電圧信号を受信する。上記被制御測定待ちスイッチングサブユニットの被制御ポートが上記測定待ち駆動サブユニットと電気的に接続される。

同様に、上記被制御測定待ちスイッチングサブユニットは絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートが被制御測定待ちスイッチングサブユニットの被制御ポートである。上記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインとソースとのうちの一方が被制御測定待ちスイッチングサブユニットの入力ポートであり、当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインとソースとの他方が被制御測定待ちスイッチングサブユニットの出力ポートである。

具体的に、上記収集処理サブユニットは、オペアンプと、フィードバックコンデンサと、アナログスイッチング回路サブユニットとを含む。上記アナログスイッチング回路サブユニットの出力ポートがオペアンプの反転入力ポートと電気的に接続され、上記フィードバックコンデンサの両端がオペアンプの反転入力ポートと出力ポートとそれぞれ電気的に接続され、上記オペアンプの非反転入力ポートにリファレンス電圧が入力される。上記アナログスイッチング回路サブユニットの入力ポートが信号収集ユニットからの出力信号を受信し、上記オペアンプの出力ポートが、当該信号収集ユニットのセンシングコンデンサが形成する電界領域内で指紋様の凹凸変化による容量変化量の量子化信号を出力する。

本発明が上記の技術的課題を解決するために、以下の技術案を採用して実現することもできる。
電界型指紋認証装置に用いられる信号収集過程における状態制御方法であって、上記方法は、
A.測定状態信号処理ユニットが少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続され、当該信号収集ユニットを測定状態にさせた場合に、測定待ち状態信号処理ユニットが少なくとも測定状態の信号収集ユニットの周辺に位置する少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続され、測定待ち状態信号処理ユニットと電気的に接続される信号収集ユニットを測定待ち状態にさせるステップと、
B.測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電に対して制御を実施するとともに、測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電に対しても制御を実施し、センシングコンデンサが位置する分岐路上の信号に応じて、測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程と測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程とを同期させることにより、測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサと測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサとの間にある寄生容量の充放電量を抑えるステップとを含む。

具体的に、ステップBにおける上記センシングコンデンサが位置する分岐路上の信号とは、センシングコンデンサが位置する分岐路の周波数、電圧幅、電流幅、相位、電荷の少なくとも一つのパラメータである。

本発明が上記技術的課題を解決するために、以下の技術案を採用して実現することもできる。
自己容量原理に基づく電界型指紋認証装置に用いられるプロテーゼ指の指紋を認証する方法であって、上記方法は、
A.インピーダンス変化閾値を設置し、指紋認証を実施する前に以下のステップB〜Eを完了するステップと、
B.走査周波数が大きい順に、又は走査周波数が小さい順に、異なる走査周波数で測定される指のインピーダンス変化値を検出するステップと、
C.ステップBにより測定されたインピーダンス変化値とインピーダンス変化閾値とを比較し、ステップBにより測定されたインピーダンス変化値がインピーダンス変化閾値以上の場合、ステップDを実行し、ステップBにより測定されたインピーダンス変化値がインピーダンス変化閾値よりも小さい場合、ステップEを実行するステップと、
D.測定される指が真の指であると判断されると、指紋認証の実施を開始するステップと、
E.測定される指がプロテーゼ指であると判断されると、指紋認証を終了するステップとを含むことを特徴とするプロテーゼ指の指紋を認証する。

従来技術と比較すると、本発明「電界型指紋認証装置及びその状態制御方法、プロテーゼ認証方法」の技術的効果は、以下の通りである。
1.本発明の信号収集ユニットは、構造が簡単で、デバイスコストを節約する、
2.本発明の測定状態信号処理ユニットと測定待ち状態信号処理ユニットは、センシングコンデンサの充放電状態を協調制御し、センシングコンデンサ間の寄生容量の電位差を解消し、これにより、全装置内のセンシングコンデンサ間の寄生容量がセンシングコンデンサの位置する分岐路の容量変化量への影響を低減ひいては解消し、測定状態で作動しない信号収集ユニットが測定状態で作動する信号収集ユニットに影響を与えないことを確保し、信号収集ユニット間の相互干渉の問題を回避する、
3.本発明の各モジュール間、及び各ユニット間の接続関係は複数の方式により実現し、本発明の指紋認証装置を様々な応用要求に適することができる、
4.本発明はプロテーゼの指の指紋を判別でき、指紋認証装置のセキュリティ性と確実性を向上させる。

本発明の「電界型指紋認証装置及びその状態制御方法、プロテーゼ認証方法」の指紋認証原理の模式図である。 本発明の電界型指紋認証装置の電気的原理概略の第１のブロック図である。 本発明の電界型指紋認証装置の電気的原理概略の第2のブロック図である。 本発明の電界型指紋認証装置の電気的原理概略の第3のブロック図である。 本発明の電界型指紋認証装置の電気的原理概略の第4のブロック図である。 本発明の好適な実施例の走査領域設置の模式図である。 本発明の好適な実施例の基本的な電気的原理模式図である。 本発明の収集処理サブユニット212の第１の実現案の電気的原理模式図である。 本発明の収集処理サブユニット212の第2の実現案の電気的原理模式図である。 本発明の収集処理サブユニット212の第3の実現案の電気的原理模式図である。 本発明の好適な実施例の走査領域Z1とZ2の電気的原理模式図である。 真の指とプロテーゼの指のそれぞれの走査周波数とインピーダンスの関係模式図である。 従来技術の指紋認証装置の基本ユニットの電気的原理模式図である。

以下では、図面に示す実施例と併せてさらに詳述する。

本発明の指紋認証を実現する原理は、図1に示すように、指5には指紋突起領域51と、指紋凹み領域52とが存在する。指紋認証装置の容量センサモジュールは、少なくとも一つの上極板111、及び各上極板111には覆われる絶縁保護層4を含む。上極板111とグランドとの間にベース容量Csが形成される。容量センサモジュールに指5がタッチした場合に、容量センサモジュールの容量アレイにおける各上極板111とグランドとの間の容量が変化する。

以上の算出分析から分かるように、指紋の凹凸が異なり、タッチした後の各点の容量変化量も異なるので、容量変化量の大きさが指紋の凹凸の情報を代表し、これにより、指紋の凹凸の特徴情報が得られる。

本発明は、指タッチ領域内に二つ以上の信号収集ユニットが設置され、上記指紋情報を取得する基本的原理を用いて、各信号収集ユニットがそれぞれのセンシングコンデンサにより指のタッチによる容量変化量を取得する。全ての信号収集ユニットの容量変化量を統合した後に、完全な指紋情報を取得できる。小さい面積内に複数のセンシングコンデンサを設置したので、各信号収集ユニットのセンシングコンデンサ間に寄生容量がある。従来技術は、どのような駆動方式を採用することにかかわらず、各信号収集ユニットのセンシングコンデンサに対する充放電を一致に維持しにくいので、センシングコンデンサ間の寄生容量に電位差が生じ、当該電位差が必ず寄生容量の充放電量を引き起こし、これにより、指紋の凹凸紋様による容量変化量を測定しているセンシングコンデンサが位置する分岐路の容量変化量と電荷変化量との正確測定に影響を及ぼし、さらに、指紋情報の取得の正確性に影響を及ぼす。本発明は、センシングコンデンサ間の寄生容量の上記の影響を克服しようとする。

本発明は、電界型指紋認証装置を提案し、図2〜5に示すように、信号収集モジュール1と信号処理モジュール2とを含む。上記の信号収集モジュール1は、少なくとも二つの信号収集ユニット10を含み、全ての信号収集ユニットが指タッチ領域9に渡って充填されることで、信号収集ユニットアレイを構成する。上記の信号収集ユニット10は、一つのセンシングコンデンサを含む。上記の信号処理モジュール2は、センシングコンデンサを充放電することで信号収集ユニットから指紋の凹凸紋様による容量変化量を取得できる測定状態信号処理ユニット21と、信号収集ユニットのセンシングコンデンサのみを充放電することができる測定待ち状態信号処理ユニット22とを含む。上記の測定状態信号処理ユニット21と測定待ち状態信号処理ユニット22は、ともに各信号収集ユニット10と電気的に接続して制御される。測定状態信号処理ユニット21が少なくとも一つ信号収集ユニット10と電気的に接続され、当該信号収集ユニット10を測定状態にさせた場合に、上記の測定待ち状態信号処理ユニット22は、少なくとも上記の測定状態信号収集ユニット10の周辺の少なくとも一つの信号収集ユニット10と電気的に接続され、これらの信号収集ユニット10を測定待ち状態にさせる。測定状態信号処理ユニット21と測定待ち状態信号処理ユニット22を制御することにより、それらと電気的に接続されているセンシングコンデンサの充放電過程を協調して、測定状態信号収集ユニット21と測定待ち状態信号収集ユニット22との間の寄生容量の充放電量を抑える。

以上のように、測定状態信号処理ユニット21が少なくとも一つの信号収集ユニット10と電気的に接続され、当該信号収集ユニット10を測定状態にさせた場合に、上記の測定待ち状態信号処理ユニット22は「少なくとも」上記の測定状態信号収集ユニット10周辺の「少なくとも」一つの信号収集ユニット10と電気的接続され、これらの信号収集ユニット10を測定待ち状態にさせ、その中、測定待ち状態信号処理ユニット22に係る二つの「少なくとも」とは様々なケースを含み、図面と併せて取り尽くすことなくこの二つの「少なくとも」の意味を説明する。

第１のケースは、図2に示すように、番号のC1〜C16である16個の信号収集ユニット10により信号収集ユニットアレイを構成する。測定状態信号処理ユニット21が番号のC1である信号収集ユニット10と電気的に接続され、当該信号収集ユニット10を測定状態にさせた場合に、番号のC1である信号収集ユニット10の周辺に、距離が最も近い番号のC2、C6、C5である信号収集ユニット10があり、これらと番号のC1である信号収集ユニット10との間に存在する寄生容量は、番号のC1である信号収集ユニット10の容量変化量の測定に最大の影響を与えるはずである。上記の測定待ち状態信号処理ユニット22は、最も近い番号のC5である信号収集ユニットのみと電気的に接続される。このケースは、測定状態信号収集ユニットに最も近い周辺に位置する信号収集ユニットから少なくとも一つの信号収集ユニットを選択して測定待ち状態にさせることを代表する。番号のC1、C5である信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程が、いずれも制御されることで一致に協調され、番号のC1とC5である信号収集ユニットのセンシングコンデンサ間の寄生容量の両端に電位差がないので、当該寄生容量が番号のC1である信号収集ユニットの容量変化量への影響を解消する。番号のC1である信号収集ユニットと、番号のC2、C6である信号収集ユニット10、及び他の測定状態でも測定待ち状態でも作動しない信号収集ユニットとの間に寄生容量もあり、これらの寄生容量にも電位差が存在する可能性があるので、図2に示す第１のケースは、寄生容量が測定状態信号収集ユニットの容量変化量への測定影響を減少することに属する。

第２のケースは、図3に示すように、図2に示す第１のケースに加えて、上記の測定待ち状態信号処理ユニット22がさらに番号のC1である信号収集ユニット10の周辺の最も近い番号のC2、C6である信号収集ユニット10と電気的に接続され、番号のC2、C6、C5である信号収集ユニット10のそれぞれと番号のC1である信号収集ユニット10との間の寄生容量が、番号のC1である信号収集ユニット10の容量変化量の測定に最大の影響を与えるはずである。このケースは、測定状態信号収集ユニットの周辺に位置する複数の信号収集ユニットからその中の最も近い一組の信号収集ユニットを選択して測定待ち状態にさせることを代表する。番号のCl、C2、C5、C6である信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程は、いずれも制御されたことで一致に協調され、番号のCl、C2、C5、C6である信号収集ユニットのセンシングコンデンサ間の寄生容量の両端に電位差がないので、寄生容量の番号のC1である測定状態信号収集ユニットの容量変化量への影響を解消する。番号のC1である測定状態信号収集ユニットと、他の測定状態でも測定待ち状態でも作動しない信号収集ユニットとの間に寄生容量もあり、これらの寄生容量にも電位差が存在する可能性があるので、図3に示す第２のケースは、寄生容量が測定状態信号収集ユニットの容量変化量の測定への影響を減少することに属し、その減少程度が図2に示す第１のケースよりも大きくあるべきである。

第3のケースは、図4に示すように、図3に示す第２のケースに加えて、番号のC1である測定状態信号収集ユニット10からより遠い一組の番号のC3、C7、C9〜C11である信号収集ユニット10から、さらに、その中の番号のC9、C10である信号収集ユニット10を選択して上記の測定待ち状態信号処理ユニット22と電気的に接続される。このケースは、測定状態信号収集ユニットの周辺に位置する複数の信号収集ユニットからその中の一組の信号収集ユニットを選択して測定待ち状態にさせ、当該一組の測定待ち状態信号収集ユニットには位置的に最も近い測定状態信号収集ユニットの信号収集ユニットもあるし、位置的により遠い測定状態信号収集ユニットの信号収集ユニットもある。番号のC1、C2、C5、C6である信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程が、いずれも制御されることで一致に協調され、番号のCl、C2、C5、C6、C9、C10である信号収集ユニットのセンシングコンデンサ間の寄生容量の両端に電位差がないので、寄生容量の番号のC1である測定状態信号収集ユニットの容量変化量への影響を解消する。番号のC1である測定状態信号収集ユニットと、他の測定状態でも測定待ち状態でも作動しない信号収集ユニットとの間に寄生容量もあり、これらの寄生容量にも電位差が存在する可能性があるので、図4に示す第3のケースは、寄生容量が測定状態信号収集ユニットの容量変化量の測定への影響を減少することに属し、その減少程度が図3に示す第２のケースよりも大きくあるべきである。

第４のケースは、図5に示すように、番号のC1である測定状態信号収集ユニット10を除いて、全ての他の信号収集ユニットはいずれも上記の測定待ち状態信号処理ユニット22と電気的に接続され測定待ち状態にある。このケースは、全ての測定状態信号収集ユニットの周辺に位置する信号収集ユニットがいずれも測定待ち状態にあることを代表する。全ての信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程は制御されることで一致に協調され、信号収集ユニットのセンシングコンデンサ間の寄生容量の両端に電位差がないので、基本的に、寄生容量の番号のC1である測定状態信号収集ユニットの容量変化量への影響を解消する。番号のC1である測定状態信号収集ユニットが存在する寄生容量に電位差がないので、図5に示す第４のケースは、寄生容量が測定状態信号収集ユニットの容量変化量の測定への影響を解消することに属する。

以上のように、測定状態信号収集ユニット以外の信号収集ユニットのうち少なくとも一つが測定待ち状態信号処理ユニットと電気的に接続され、測定待ち状態信号収集ユニットの数、及び測定待ち状態信号収集ユニットと測定状態信号収集ユニットとの接近程度が増加するにつれて、測定状態信号収集ユニットと測定待ち状態信号収集ユニットとの寄生容量の充放電量を減少ひいては解消する効果を達成することができ、即ち、寄生容量が容量変化量の測定への影響を抑える。従って、測定状態信号収集ユニットと測定待ち状態信号収集ユニットとの間の寄生容量の充放電量を抑えることにおける「抑える」は、「減少」と「解消」の二つの意味を含む。

本発明の好適な実施例では、上記の信号収集ユニットアレイは指でタッチするための媒体層で覆われている。

チップの具体的な設計案について、上記の信号収集モジュール1と信号処理モジュール2はともに同一の集積回路チップ内に設置される。アップグレードデータ処理プログラムを便宜的に修正すると共に、信号収集ユニットアレイを便宜的にメンテナンスするために、上記の二つのモジュールが異なるチップ内に設置可能であり、即ち、上記の信号収集モジュール1が第１の集積回路チップ内に設置され、上記の信号処理モジュール2が第2の集積回路チップ内に設置される。信号収集ユニットアレイの性能を最適化するために、メインストリームのプロセスの加工条件をアダプテーションし、好適な形態として、上記の信号収集モジュール1が設置された第１の集積回路チップは、薄膜トランジスタThinFilmTransistor製造プロセスを採用して製造される。

本発明の好適な実施例は、図7に示すように、上記の測定状態信号処理ユニット21が、各センシングコンデンサCsが位置する分岐路の容量変化量を検出するための少なくとも一つの収集処理サブユニット212と、各センシングコンデンサC_sと収集処理サブユニット212との電気的接続のオン／オフを制御するための少なくとも一つの収集駆動サブユニット211とを含む。上記の測定待ち状態信号処理ユニット22は、センシングコンデンサ分岐路に対して充放電を実施するための少なくとも一つの電位追従サブユニット222と、各センシングコンデンサCsと電位追従サブユニット222との電気的接続のオン／オフを制御するための少なくとも一つの測定待ち駆動サブユニット221とを含む。測定される必要な信号収集ユニット10について、上記の収集駆動サブユニット211が、各信号収集ユニット10のセンシングコンデンサC_sと収集処理サブユニット212との電気的接続をオンに制御することにより、収集処理サブユニット212はセンシングコンデンサCsが形成する電界領域内で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知し、測定待ち状態で作動する必要がある信号収集ユニット10について、上記の測定待ち駆動サブユニット221は、測定待ち状態信号収集ユニット10のセンシングコンデンサC_sの電位変化が測定状態信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsの電位変化につれて変化するように、各センシングコンデンサCsと電位追従サブユニット222との電気的接続をオンに制御する。

収集駆動サブユニット211による、各センシングコンデンサCsと収集処理サブユニット212との電気的接続のオン／オフの制御を実現するために、図7に示すように、上記の信号収集ユニットには、被制御収集スイッチングサブユニット12をさらに含む。上記の被制御収集スイッチングサブユニット12の入力ポートI₁₂がセンシングコンデンサCsの一端と電気的に接続され、当該センシングコンデンサCsの他端がグランドに接続される。上記の被制御収集スイッチングサブユニット12の出力ポートO₁₂は信号を収集処理サブユニット212に出力する。上記の被制御収集スイッチングサブユニット12の被制御ポートCtrl₁₂は上記の収集駆動サブユニット211と電気的に接続される。

また、図7に示すように、上記の被制御収集スイッチングサブユニット12は絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートGは、被制御収集スイッチングサブユニット12の被制御ポートQrl₁₂である。上記の絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインDとソースSとのうちの一方は、被制御収集スイッチングサブユニット12の入力ポートI₁₂であり、当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインDとソースSとの他方は、被制御収集スイッチングサブユニット12の出力ポートO₁₂である。

測定待ち駆動サブユニット221が各センシングコンデンサCsと電位追従サブユニット222の電気的接続のオン／オフを制御するために、図7に示すように、上記信号収集ユニット10には、被制御測定待ちスイッチングサブユニット13をさらに含む。上記の被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の出力ポートO₁₃が上記のセンシングコンデンサCsの一端と電気的に接続され、当該センシングコンデンサCsの他端がグランドに接続される。上記の被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の入力ポートI₁₃は、電位追従サブユニット222から出力された電圧信号を受信する。上記の被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃は、上記の測定待ち駆動サブユニット221と電気的に接続される。

同様に、図7に示すように、上記の被制御測定待ちスイッチングサブユニット13は絶縁ゲート型電界効果トランジスタである。当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートGは、被制御測定待ちスイッチングサブユニットの被制御ポートCtrl₁₃である。上記の絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインDとソースSとのうちの一方は被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の入力ポートI₁₃であり、当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインDとソースSとの他方は被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の出力ポートO₁₃である。

図8から図10に示すように、上記の収集処理サブユニット212はオペアンプ2121と、フィードバックコンデンサC_Fと、アナログスイッチング回路サブユニット223とを含む。上記のアナログスイッチング回路サブユニット223の出力ポートO₂₂₃がオペアンプ2121の反転入力ポートと電気的に接続され、上記のフィードバックコンデンサC_Fの両端がそれぞれオペアンプ2121の反転入力ポートと出力ポートと電気的に接続される。上記のオペアンプ2121の非反転入力ポートにはリファレンス電圧が入力される。上記のアナログスイッチング回路サブユニット223の入力ポートI₂₂₃は、信号収集ユニット10からの出力信号、例えば図7に示すように、被制御収集スイッチングサブユニット12の出力信号を受信する。上記のオペアンプ2121の出力ポートO₂₂₁は、当該信号収集ユニット10のセンシングコンデンサC_sが形成する電界領域内で指紋様の凹凸変化による容量変化量を出力する。

本発明は、収集処理サブユニット212のアナログスイッチング回路サブユニット223について、三つの実現案を提案する。

第１の実現案は、図8に示すように、上記のアナログスイッチング回路サブユニット223は、プレ放電アナログスイッチング回路2231と、充電アナログスイッチング回路2232とを含む。上記のオペアンプ2121の非反転入力ポートには一定の電圧値のリファレンス電圧V_Refが入力される。上記のプレ放電アナログスイッチング回路2231の入力ポートI₂₂₃₁がアナログスイッチング回路サブユニット223の入力ポートI₂₂₃と電気的に接続され、当該プレ放電アナログスイッチング回路2231の出力ポートO₂₂₃₁がグランドに接続される。上記の充電アナログスイッチング回路2232の入力ポートI₂₂₃₂がアナログスイッチング回路サブユニット223の入力ポートI₂₂₃と電気的に接続され、当該充電アナログスイッチング回路2232の出力ポートO₂₂₃₂が上記のアナログスイッチング回路サブユニット223の出力ポートO₂₂₃と電気的に接続される。収集処理サブユニット212が上記の容量変化量を検知する最初に、上記のプレ放電アナログスイッチング回路2231の入力ポートI₂₂₃₁と出力ポートO₂₂₃₁をオンにし、上記の充電アナログスイッチング回路2232の入力ポートI₂₂₃₂と出力ポートO₂₂₃₂をオフにすることにより、センシングコンデンサCsにプレ放電過程を完成させる。上記のセンシングコンデンサCsがプレ放電された後、上記の充電アナログスイッチング回路2232の入力ポートI₂₂₃₂と出力ポートO₂₂₃₂をオンにし、上記のプレ放電アナログスイッチング回路2231の入力ポートI₂₂₃₁と出力ポートO₂₂₃₁をオフにすることにより、センシングコンデンサC_sに充電し、これにより、オペアンプ2121とフィードバックコンデンサC_Fとを介してセンシングコンデンサC_sに充電する過程で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知する。

第2の実現案は、図9に示すように、上記のアナログスイッチング回路サブユニット223はプレ充電アナログスイッチング回路2233と、放電アナログスイッチング回路2234とを含む。上記のオペアンプ2121の非反転入力ポートには一定の電圧値のリファレンス電圧V_Refが入力される。上記のプレ充電アナログスイッチング回路2233の出力ポートO₂₂₃₃がアナログスイッチング回路サブユニット223の入力ポートI₂₂₃と電気的に接続され、当該プレ充電アナログスイッチング回路2233の入力ポートI₂₂₃₃に充電電圧V_ddが入力される。上記の放電アナログスイッチング回路2234の入力ポートI₂₂₃₄がアナログスイッチング回路サブユニット223の入力ポートI₂₂₃と電気的に接続され、当該放電アナログスイッチング回路2234の出力ポートO₂₂₃₄が上記のアナログスイッチング回路サブユニット223の出力ポートO₂₂₃と電気的に接続される。収集処理サブユニット212による上記容量変化量の検知の初めに、上記のプレ充電アナログスイッチング回路2233の入力ポートI₂₂₃₃と出力ポートO₂₂₃₃とをオンにして、上記の放電アナログスイッチング回路2234の入力ポートI₂₂₃₄と出力ポートO₂₂₃₄とをオフにすることにより、センシングコンデンサCsにプレ充電過程を完成させる。上記のセンシングコンデンサCsがプレ充電された後、上記の放電アナログスイッチング回路2234の入力ポートI₂₂₃₄と出力ポートO₂₂₃₄とをオンにし、上記のプレ充電アナログスイッチング回路2233の入力ポートI₂₂₃₃と出力ポートO₂₂₃₃とをオフにすることにより、センシングコンデンサCsを放電し、これにより、オペアンプ2121とフィードバックコンデンサC_Fとを介してセンシングコンデンサCsを放電する過程で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知する。

第3の実現案は、図10に示すように、上記のアナログスイッチング回路サブユニット223はオン／オフ制御アナログスイッチング回路2235を含む。上記のオペアンプ2121の非反転入力ポートには放電周期と充電周期とを有するリップルリファレンス電圧信号v_Refが入力される。上記のオン／オフ制御アナログスイッチング回路2235の入力ポートI₂₂₃₅がアナログスイッチング回路サブユニット223の入力ポートI₂₂₃と電気的に接続され、当該オン／オフ制御アナログスイッチング回路2235の出力ポートO₂₂₃₅が上記のアナログスイッチング回路サブユニット223の出力ポートO₂₂₃と電気的に接続される。オン／オフ制御アナログスイッチング回路2235の入力ポートI₂₂₃₅と出力ポートO₂₂₃₅とをオンする場合に、上記のリップルリファレンス電圧信号v_Refの放電周期において、センシングコンデンサCsにプレ放電過程を完成させ、上記のリップルリファレンス電圧信号v_Refの充電周期において、センシングコンデンサCsに充電させることにより、オペアンプ2121とフィードバックコンデンサC_Fとを介してセンシングコンデンサCsに充電する過程で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知する。

図8から図10に示すように、上記のフィードバックコンデンサとして、容量値が調節可能である可変コンデンサC_Fを採用する。フィードバックコンデンサC_Fとして可変コンデンサを採用することで、各チャネル間の差異を補償できる一方、異なる外部環境、例えば、指の指紋に覆いものがある又は解像度の要求が異なること等に適応できる。

図8から図10に示すように、上記の収集処理サブユニット212は、フィードバックコンデンサC_Fの両端と電気的に接続されるリセットスイッチング回路224をさらに含む。リセットスイッチング回路224をオンすることにより、フィードバックコンデンサC_Fの回路を短絡させ、電荷増幅器の復帰速度を早める。上記の電荷増幅器は、信号処理ユニット22のオペアンプ221と、フィードバックコンデンサC_Fと、当該収集処理サブユニット212の信号収集ユニット10と電気的に接続されるセンシングコンデンサCsとを含む。

電位追従サブユニット222については、その回路設計が上記の収集処理サブユニット212における充放電回路の設計を参照し、収集処理サブユニット212に採用される充放電回路を用いて、センシングコンデンサの充放電過程を協調制御するようにしてもよい。電位追従サブユニット222と収集処理サブユニット212との間にフィードバックコンデンサを設置してもよい、電位追従サブユニット222と収集処理サブユニット212がそれぞれ電気的に接続されているセンシングコンデンサに対して充放電を同期して実施することをさらに確保する。

上記の電界型指紋認証装置に加えて、本発明は、信号収集過程における状態制御方法に関し、上記の方法は、
A.測定状態信号処理ユニットが少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続され、当該信号収集ユニットを測定状態にさせた場合に、測定待ち状態信号処理ユニットが少なくとも測定状態の信号収集ユニットの周辺に位置する少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続され、測定待ち状態信号処理ユニットと電気的に接続される信号収集ユニットを測定待ち状態にさせるステップと、
B.測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電に対して制御を実施するとともに、測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電に対して制御を実施し、センシングコンデンサが位置する分岐路上の信号に応じて、測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程と測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程とを同期させることにより、測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサと測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサとの間にある寄生容量の充放電量を抑えるステップとを含む。

本発明は、図2から図5により、測定待ち状態信号処理ユニット22の幾つかの電気的接続の場合を詳細に説明した。なお、一つだけの測定状態信号収集ユニット10を採用したが、本発明の好適な実施例において、図6に示すように、より実用的方案を提案し、即ち、信号収集ユニット10を幾つかの領域に分けて、時分割に領域毎に指紋情報データを取得し、全ての領域が測定される過程が一走査周期であり、各々の領域を走査領域として定義し、走査領域に対する一回の容量変化量の測定の完成は一回の走査である。本発明の好適な実施例において、指タッチ領域9に番号C1〜C16の16個の信号収集ユニット10が設置される。上記の指タッチ領域9は、番号Z1〜Z4の四つである、複数の信号収集ユニット10からなる走査領域に区画される。図6から見る分かるように、走査領域は、規則形状、例えば番号のCl、C2、C5、C6である信号収集ユニット10からなる正方形の走査領域Zl、番号のC9、C10、C13、C14である信号収集ユニット10からなる正方形の走査領域Z2、番号のC7、C11、C15である信号収集ユニット10からなる矩形の走査領域Z3を有することができる。また、走査領域は不規則形状、例えば、番号のC3、C4、C8、C12、C16である信号収集ユニット10からなる、形状が逆「L」に似る走査領域Z4であってもよい。さらに、同一の指タッチ領域9内の走査領域の形状が異なってもよく、もちろん、同じであってもよい。設定された走査シーケンスは走査領域Zl、Z2、Z3、Z4の順に領域毎に一つの走査周期を完了するとする。走査領域Z1を走査する場合に、即ち、走査領域Z1内に各信号収集ユニット10が測定状態にあり、被走査領域Z1内に信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsが位置する分岐路上の信号に応じて、センシングコンデンサCsが位置する分岐路に信号変化がある判断された場合に、即ち、走査領域Z1内に指紋情報があると、当該走査領域Z1の周辺の走査領域を測定待ち状態にさせ、走査領域Z1の周辺の走査領域が走査領域Z2、Z3、Z3の少なくとも一つの走査領域であってもよく、又は、他の全ての走査領域、即ち走査領域Z1を除く全ての走査領域Z2、Z3、Z4を測定待ち状態にさせてもよい。上記の指紋情報がある走査領域の周辺の走査領域は、必ずしも、指紋情報がある走査領域を除く全ての他の走査領域を含むわけではなく、例えば、走査領域Z4を走査する場合に、走査領域Z4内の信号収集ユニットが測定状態にあり、被走査領域Z4内の信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsが位置する分岐路上の信号に応じて、センシングコンデンサCsが位置する分岐路に信号変化があったと判断された場合に、即ち、走査領域Z4内に指紋情報がある場合、当該走査領域Z4の周辺の走査領域を測定待ち状態にさせ、この場合には、走査領域Z4の周辺の走査領域は、走査領域Z1とZ3の少なくとも一つの走査領域である。もちろん、この場合に、他の全ての走査領域、即ち走査領域Z4を除く全ての走査領域Zl、Z2、Z3を測定待ち状態にさせる形態を採用してもよい。指紋情報が現れた場合には、走査状態にある走査領域を測定状態にさせ、非走査状態にある走査領域を測定待ち状態にさせることにより、測定待ち状態の走査領域内の信号収集ユニットが測定状態の走査領域内の信号収集ユニットに影響を及ぼすのを効果的に防止し、指紋情報収集の正確性を確保することができる。

ステップBにおける上記のセンシングコンデンサが位置する分岐路上の信号とは、センシングコンデンサが位置する分岐路の周波数、電圧幅、電流幅、位相、電荷の少なくとも一つのパラメータを指す。

被制御収集スイッチングサブユニット12が収集駆動サブユニット211と収集処理サブユニット212とそれぞれ接続する形式、及び被制御測定待ちスイッチングサブユニット13が測定待ち駆動サブユニット221と電位追従サブユニット222とそれぞれ接続する形式について、以下の接続方式の組み合わせを選択することができる。

被制御収集スイッチングサブユニット12の制御信号収集について、上記の各被制御収集スイッチングサブユニット12の被制御ポートCtrl₁₂はそれぞれ互いに独立して上記の収集駆動サブユニット211と電気的に接続されていてもよい。或いは、上記の各被制御収集スイッチングサブユニット12の被制御ポートCtrl₁₂がグループ化されて少なくとも二つの収集駆動ノードと電気的に接続され、各収集駆動ノードがそれぞれ互いに独立して上記の収集駆動サブユニット211と電気的に接続される。または、全ての被制御収集スイッチングサブユニット12の被制御ポートCtrl₁₂はいずれも一つの収集駆動ノードと電気的に接続され、当該収集駆動ノードが上記の収集駆動サブユニット211と電気的に接続される。

被制御収集スイッチングサブユニット12の出力信号について、各被制御収集スイッチングサブユニット12の出力ポートO₁₂は互いに独立して信号を収集処理サブユニット212に出力してもよい。或いは、上記の各被制御収集スイッチングサブユニット12の出力ポートO₁₂がグループ化されて少なくとも二つの信号収集ノードと電気的に接続され、各信号収集ノードがそれぞれ互いに独立して信号を収集処理サブユニット212に出力する。または、全ての被制御収集スイッチングサブユニット12の出力ポートO₁₂がグループ化されて一つの信号収集ノードと電気的に接続され、当該信号収集ノードが信号を収集処理サブユニット212に出力する。

同様に、被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の制御信号について、上記の各被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃はそれぞれ互いに独立して上記の測定待ち駆動サブユニット221と電気的に接続されてもよい。或いは、上記の各被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃がグループ化されて少なくとも二つの追従駆動ノードと電気的に接続され、各追従駆動ノードが互いに独立して上記の測定待ち駆動サブユニット221と電気的に接続される。または、全ての被制御定電圧スイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃はいずれも一つの追従駆動ノードと電気的に接続され、当該追従駆動ノードが上記の測定待ち駆動サブユニット221と電気的に接続される。

被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の入力信号について、各被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の入力ポートI₁₃は互いに独立して電位追従サブユニット222から出力された電圧信号を受信してもよい。或いは、各被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の入力ポートI₁₃がグループ化されて少なくとも二つの追従入力ノードと電気的に接続され、各追従入力ノードはそれぞれ互いに独立して電位追従サブユニット222から出力された電圧信号を受信する。または、全ての被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の入力ポートI₁₃はいずれも一つの追従入力ノードと電気的に接続され、当該追従入力ノードが電位追従サブユニット222から出力された電圧信号を受信する。

一つの指紋認証装置において、応用ニーズに応じて上記の四つの方案から一つの方案を選択することができるので、四つの方案から全指紋認証装置の各ユニット間の電気的接続の方案を構成する。従って、本発明が実現できる各ユニット間の電気的接続の方案は豊富となる。

本発明の好適な実施例において、走査領域Z1内の各信号収集ユニット10を例として、上記の四つの方案の実例を説明し、図11に示すように、被制御収集スイッチングサブユニット12の制御信号収集について、上記の各被制御収集スイッチングサブユニット12の被制御ポートCtrl₁₂がグループ化されて二つの収集駆動ノードB_DG1とB_DG2と電気的に接続され、各収集駆動ノードB_DG1とB_DG2とがそれぞれ互いに独立して上記の収集駆動サブユニット211と電気的に接続される。当該好適な実施例において、上記の収集駆動サブユニット211は、収集駆動ノードB_DG1とB_DG2ごとに一対一に設置され、もちろん、一つの収集駆動サブユニット211の異なる入力ポートを用いて二つの収集駆動ノードB_DG1とB_DG2とにそれぞれ電気的に接続されることも可能である。被制御収集スイッチングサブユニット12の出力信号について、上記の各被制御収集スイッチングサブユニット12の出力ポートO₁₂がグループ化されて二つの信号収集ノードB_CG1とB_CG2と電気的に接続され、各信号収集ノードB_CG1とB_CG2がそれぞれ互いに独立して信号を収集処理サブユニット212に出力する。当該好適な実施例において、上記の収集処理サブユニット212は信号収集ノードB_CG1とB_CG2ごとに一対一に設置され、もちろん、一つの収集処理サブユニット212の異なる入力ポートを用いて二つの信号収集ノードB_CG1とB_CG2とそれぞれ電気的に接続されることも可能である。被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の制御信号について、上記の各被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御端Ctrl₁₃がそれぞれ互いに独立して上記の測定待ち駆動サブユニット221と電気的に接続される。当該好適な実施例において、上記の測定待ち駆動サブユニット221は被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃ごとに一対一に設置され、もちろん、一つの測定待ち駆動サブユニット221の四つの異なる入力ポートを用いて被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃とそれぞれ電気的に接続されすることも可能である。被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の入力信号について、全ての被制御定電圧スイッチングサブユニット13の入力ポートI₁₃はいずれも一つの追従入力ノードΒ_VTと電気的に接続され、当該追従入力ノードΒ_VTが電位追従サブユニット222から出力された電圧信号を受信する。本発明の基本的要求を実現できる限り、即ち、「測定される必要な信号収集ユニット10について、上記の収集駆動サブユニット211は各信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsと収集処理サブユニット212との電気的接続をオンに制御することにより、収集処理サブユニット212はセンシングコンデンサCsが形成する電界領域内で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知し、測定待ち状態で作動する必要がある信号収集ユニット10について、上記の測定待ち駆動サブユニット221が、測定待ち状態信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsの電位変化が測定状態信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsの電位変化につれて変化するように、各センシングコンデンサCsと電位追従サブユニット222との電気的接続をオンに制御する」、何れかの一つの方案を選択して組み合わせることが可能である。

全ての方案において、収集駆動サブユニット211と、収集処理サブユニット212と、測定待ち駆動サブユニット221と、電位追従サブユニット222の数の少ない方案を選択してデバイスコストを節約できるが、走査周波数の低減という問題を招き、収集駆動サブユニット211と、収集処理サブユニット212と、測定待ち駆動サブユニット221と、電位追従サブユニット222の数の多い方案を選択すると、デバイスは多く配置されるものの、走査周波数を向上させることができる。

デジタル化データ処理の観点では、上記の信号処理モジュール2は、全ての収集処理サブユニット212と電気的に接続される少なくとも一つのＡＤ変換ユニット24をさらに含む。本発明の好適な実施例において、図11に示すように、信号処理モジュール2に一つのＡＤ変換ユニット24が設置され、当該ＡＤ変換ユニット24が二つの収集処理サブユニット212と電気的に接続される。各収集処理サブユニット212にそれぞれ一つのＡＤ変換ユニット24が配置されることは、もちろん可能である。

図12に示す実験データのように、さまざまな偽造の指の指紋で指紋認証システムを欺くこと、及び指先の皮膚表面が汚れやすく、損害されやすい等の課題については、真の指先の角質層stratum corneum、真皮層viableskinの異なる電気的特性に応じて、図9に示すように、プロテーゼ指の指紋角質層の、異なる周波数におけるインピーダンスの変化が真の指の指紋の角質層よりも小さくなるので、本発明は、複数の異なる走査周波数を採用して指先の皮膚裏面の特性を検出することにより、指先の皮膚の内部情報を取得して、プロテーゼの指の指紋を判別する。本発明は、上記の自己容量原理に基づく電界型指紋認証装置に用いられるプロテーゼ指の指紋を認証する方法を提案する。上記の方法は、
A.インピーダンス変化閾値を設置し、指紋認証を実施する前に以下のステップB〜Eを完成するステップと、
B.走査周波数が大きい順に、又は走査周波数が小さい順に、異なる走査周波数で測定される指のインピーダンス変化値を検出するステップと、
C.ステップBにより測定されたインピーダンス変化値とインピーダンス変化閾値とを比較し、ステップBにより測定されたインピーダンス変化値がインピーダンス変化閾値以上の場合、ステップDを実行し、ステップBにより測定されたインピーダンス変化値がインピーダンス変化閾値よりも小さい場合、ステップEを実行するステップと、
D.測定される指が真の指であると判断されると、指紋認証の実施を開始するステップと、
E.測定される指がプロテーゼ指であると判断されると、指紋認証を終了するステップとを含む。

本発明は、電界型指紋認証装置を提案し、図2〜5に示すように、信号収集モジュール1と信号処理モジュール2とを含む。上記の信号収集モジュール1は、少なくとも二つの信号収集ユニット10を含み、全ての信号収集ユニットが指タッチ領域9に渡って充填されることで、信号収集ユニットアレイを構成する。上記の信号収集ユニット10は、一つのセンシングコンデンサを含む。上記の信号処理モジュール2は、センシングコンデンサを充放電することで信号収集ユニットから指紋の凹凸紋様による容量変化量を取得できる測定状態信号処理ユニット21と、信号収集ユニットのセンシングコンデンサのみを充放電することができる測定待ち状態信号処理ユニット22とを含む。上記の測定状態信号処理ユニット21と測定待ち状態信号処理ユニット22は、ともに各信号収集ユニット10と電気的に接続して制御される。測定状態信号処理ユニット21が少なくとも一つ信号収集ユニット10と電気的に接続され、当該信号収集ユニット10を測定状態にさせた場合に、上記の測定待ち状態信号処理ユニット22は、少なくとも上記の測定状態信号収集ユニット10の周辺の少なくとも一つの信号収集ユニット10と電気的に接続され、これらの信号収集ユニット10を測定待ち状態にさせる。測定状態信号処理ユニット21と測定待ち状態信号処理ユニット22を制御して、それらと電気的に接続されているセンシングコンデンサの充放電過程を協調させることにより、測定状態信号収集ユニット10と測定待ち状態の信号収集ユニット10との間の寄生容量の充放電量を抑える。

図8から図10に示すように、上記の収集処理サブユニット212は、フィードバックコンデンサC_Fの両端と電気的に接続されるリセットスイッチング回路224をさらに含む。リセットスイッチング回路224をオンすることにより、フィードバックコンデンサC_Fの回路を短絡させ、電荷増幅器の復帰速度を早める。上記の電荷増幅器は、信号処理ユニット22のオペアンプ2121と、フィードバックコンデンサC_Fと、当該収集処理サブユニット212の信号収集ユニット10と電気的に接続されるセンシングコンデンサCsとを含む。

本発明は、図2から図5により、測定待ち状態信号処理ユニット22の幾つかの電気的接続の場合を詳細に説明した。なお、一つだけの測定状態信号収集ユニット10を採用したが、本発明の好適な実施例において、図6に示すように、より実用的方案を提案し、即ち、信号収集ユニット10を幾つかの領域に分けて、時分割に領域毎に指紋情報データを取得し、全ての領域が測定される過程が一走査周期であり、各々の領域を走査領域として定義し、走査領域に対する一回の容量変化量の測定の完成は一回の走査である。本発明の好適な実施例において、指タッチ領域9に番号C1〜C16の16個の信号収集ユニット10が設置される。上記の指タッチ領域9は、番号Z1〜Z4の四つである、複数の信号収集ユニット10からなる走査領域に区画される。図6から見る分かるように、走査領域は、規則形状、例えば番号のCl、C2、C5、C6である信号収集ユニット10からなる正方形の走査領域Zl、番号のC9、C10、C13、C14である信号収集ユニット10からなる正方形の走査領域Z2、番号のC7、C11、C15である信号収集ユニット10からなる矩形の走査領域Z3を有することができる。また、走査領域は不規則形状、例えば、番号のC3、C4、C8、C12、C16である信号収集ユニット10からなる、形状が逆「L」に似る走査領域Z4であってもよい。さらに、同一の指タッチ領域9内の走査領域の形状が異なってもよく、もちろん、同じであってもよい。設定された走査シーケンスは走査領域Zl、Z2、Z3、Z4の順に領域毎に一つの走査周期を完了するとする。走査領域Z1を走査する場合に、即ち、走査領域Z1内に各信号収集ユニット10が測定状態にあり、被走査領域Z1内に信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsが位置する分岐路上の信号に応じて、センシングコンデンサCsが位置する分岐路に信号変化がある判断された場合に、即ち、走査領域Z1内に指紋情報があると、当該走査領域Z1の周辺の走査領域を測定待ち状態にさせ、走査領域Z1の周辺の走査領域が走査領域Z2、Z3、Z4の少なくとも一つの走査領域であってもよく、又は、他の全ての走査領域、即ち走査領域Z1を除く全ての走査領域Z2、Z3、Z4を測定待ち状態にさせてもよい。上記の指紋情報がある走査領域の周辺の走査領域は、必ずしも、指紋情報がある走査領域を除く全ての他の走査領域を含むわけではなく、例えば、走査領域Z4を走査する場合に、走査領域Z4内の信号収集ユニットが測定状態にあり、被走査領域Z4内の信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsが位置する分岐路上の信号に応じて、センシングコンデンサCsが位置する分岐路に信号変化があったと判断された場合に、即ち、走査領域Z4内に指紋情報がある場合、当該走査領域Z4の周辺の走査領域を測定待ち状態にさせ、この場合には、走査領域Z4の周辺の走査領域は、走査領域Z1とZ3の少なくとも一つの走査領域である。もちろん、この場合に、他の全ての走査領域、即ち走査領域Z4を除く全ての走査領域Zl、Z2、Z3を測定待ち状態にさせる形態を採用してもよい。指紋情報が現れた場合には、走査状態にある走査領域を測定状態にさせ、非走査状態にある走査領域を測定待ち状態にさせることにより、測定待ち状態の走査領域内の信号収集ユニットが測定状態の走査領域内の信号収集ユニットに影響を及ぼすのを効果的に防止し、指紋情報収集の正確性を確保することができる。

同様に、被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の制御信号について、上記の各被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃はそれぞれ互いに独立して上記の測定待ち駆動サブユニット221と電気的に接続されてもよい。或いは、上記の各被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃がグループ化されて少なくとも二つの追従駆動ノードと電気的に接続され、各追従駆動ノードが互いに独立して上記の測定待ち駆動サブユニット221と電気的に接続される。または、全ての被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃はいずれも一つの追従駆動ノードと電気的に接続され、当該追従駆動ノードが上記の測定待ち駆動サブユニット221と電気的に接続される。

本発明の好適な実施例において、走査領域Z1内の各信号収集ユニット10を例として、上記の四つの方案の実例を説明し、図11に示すように、被制御収集スイッチングサブユニット12の制御信号収集について、上記の各被制御収集スイッチングサブユニット12の被制御ポートCtrl₁₂がグループ化されて二つの収集駆動ノードB_DG1とB_DG2と電気的に接続され、各収集駆動ノードB_DG1とB_DG2とがそれぞれ互いに独立して上記の収集駆動サブユニット211と電気的に接続される。当該好適な実施例において、上記の収集駆動サブユニット211は、収集駆動ノードB_DG1とB_DG2ごとに一対一に設置され、もちろん、一つの収集駆動サブユニット211の異なる入力ポートを用いて二つの収集駆動ノードB_DG1とB_DG2とにそれぞれ電気的に接続されることも可能である。被制御収集スイッチングサブユニット12の出力信号について、上記の各被制御収集スイッチングサブユニット12の出力ポートO₁₂がグループ化されて二つの信号収集ノードB_CG1とB_CG2と電気的に接続され、各信号収集ノードB_CG1とB_CG2がそれぞれ互いに独立して信号を収集処理サブユニット212に出力する。当該好適な実施例において、上記の収集処理サブユニット212は信号収集ノードB_CG1とB_CG2ごとに一対一に設置され、もちろん、一つの収集処理サブユニット212の異なる入力ポートを用いて二つの信号収集ノードB_CG1とB_CG2とそれぞれ電気的に接続されることも可能である。被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の制御信号について、上記の各被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御端Ctrl₁₃がそれぞれ互いに独立して上記の測定待ち駆動サブユニット221と電気的に接続される。当該好適な実施例において、上記の測定待ち駆動サブユニット221は被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃ごとに一対一に設置され、もちろん、一つの測定待ち駆動サブユニット221の四つの異なる入力ポートを用いて被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の被制御ポートCtrl₁₃とそれぞれ電気的に接続されすることも可能である。被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の入力信号について、全ての被制御測定待ちスイッチングサブユニット13の入力ポートI₁₃はいずれも一つの追従入力ノードΒ_VTと電気的に接続され、当該追従入力ノードΒ_VTが電位追従サブユニット222から出力された電圧信号を受信する。本発明の基本的要求を実現できる限り、即ち、「測定される必要な信号収集ユニット10について、上記の収集駆動サブユニット211は各信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsと収集処理サブユニット212との電気的接続をオンに制御することにより、収集処理サブユニット212はセンシングコンデンサCsが形成する電界領域内で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知し、測定待ち状態で作動する必要がある信号収集ユニット10について、上記の測定待ち駆動サブユニット221が、測定待ち状態信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsの電位変化が測定状態信号収集ユニット10のセンシングコンデンサCsの電位変化につれて変化するように、各センシングコンデンサCsと電位追従サブユニット222との電気的接続をオンに制御する」、何れかの一つの方案を選択して組み合わせることが可能である。

図12に示す実験データのように、さまざまな偽造の指の指紋で指紋認証システムを欺くこと、及び指先の皮膚表面が汚れやすく、損害されやすい等の課題については、真の指先の角質層stratum corneum、真皮層viableskinの異なる電気的特性に応じて、図12に示すように、プロテーゼ指の指紋角質層の、異なる周波数におけるインピーダンスの変化が真の指の指紋の角質層よりも小さくなるので、本発明は、複数の異なる走査周波数を採用して指先の皮膚裏面の特性を検出することにより、指先の皮膚の内部情報を取得して、プロテーゼの指の指紋を判別する。本発明は、上記の自己容量原理に基づく電界型指紋認証装置に用いられるプロテーゼ指の指紋を認証する方法を提案する。上記の方法は、
A.インピーダンス変化閾値を設置し、指紋認証を実施する前に以下のステップB〜Eを完成するステップと、
B.走査周波数が大きい順に、又は走査周波数が小さい順に、異なる走査周波数で測定される指のインピーダンス変化値を検出するステップと、
C.ステップBにより測定されたインピーダンス変化値とインピーダンス変化閾値とを比較し、ステップBにより測定されたインピーダンス変化値がインピーダンス変化閾値以上の場合、ステップDを実行し、ステップBにより測定されたインピーダンス変化値がインピーダンス変化閾値よりも小さい場合、ステップEを実行するステップと、
D.測定される指が真の指であると判断されると、指紋認証の実施を開始するステップと、
E.測定される指がプロテーゼ指であると判断されると、指紋認証を終了するステップとを含む。

Claims (32)

1. 信号収集モジュールと信号処理モジュールとを含む電界型指紋認証装置であって、
   前記信号収集モジュールは少なくとも二つの信号収集ユニットを含み、全ての信号収集ユニットが指タッチ領域に渡って充填されることにより、信号収集ユニットアレイを構成し、前記信号収集ユニットが一つのセンシングコンデンサを含み、
   前記信号処理モジュールにセンシングコンデンサを充放電することで信号収集ユニットから指紋の凹凸紋様による容量変化量を取得することができる測定状態信号処理ユニットと、信号収集ユニットのセンシングコンデンサだけを充放電できる測定待ち状態信号処理ユニットとを含み、前記測定状態信号処理ユニットと測定待ち状態信号処理ユニットとがともに各信号収集ユニットと電気的に接続されて制御され、
   測定状態信号処理ユニットが少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続され、当該信号収集ユニットを測定状態にさせた場合に、前記測定待ち状態信号処理ユニットが少なくとも前記測定状態信号収集ユニットの周辺の少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続され、これらの信号収集ユニットを測定待ち状態にさせ、測定状態信号処理ユニットと測定待ち状態信号処理ユニットとを制御して、これらと電気的に接続されるセンシングコンデンサの充放電過程を協調させることにより、測定状態信号収集ユニットと測定待ち状態信号収集ユニットとの間の寄生容量の充放電量を抑えることを特徴とする電界型指紋認証装置。
2. 前記信号収集ユニットアレイが、指でタッチされるための媒体層で覆われていることを特徴とする請求項1に記載の電界型指紋認証装置。
3. 前記信号収集モジュールと信号処理モジュールとがともに同一の集積回路チップ内に設置されることを特徴とする請求項1に記載の電界型指紋認証装置。
4. 前記信号収集モジュールが第１の集積回路チップ内に設置され、前記信号処理モジュールが第2の集積回路チップ内に設置されることを特徴とする請求項1に記載の電界型指紋認証装置。
5. 前記信号収集モジュールが設置された第１の集積回路チップは、薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）の製造プロセスを採用して製造されたものであることを特徴とする請求項4に記載の電界型指紋認証装置。
6. 前記測定状態信号処理ユニットは、各センシングコンデンサが位置する分岐路の容量変化量を検出するための少なくとも一つの収集処理サブユニットと、各センシングコンデンサと収集処理サブユニットとの電気的接続のオン／オフを制御するための少なくとも一つの収集駆動サブユニットとを含み、
   前記測定待ち状態信号処理ユニットは、センシングコンデンサ分岐路を充放電するための少なくとも一つの電位追従サブユニットと、各センシングコンデンサと電位追従サブユニットとの電気的接続のオン／オフを制御するための少なくとも一つの測定待ち駆動サブユニットとを含み、
   測定される必要な信号収集ユニットに対して、前記収集駆動サブユニットが各信号収集ユニットのセンシングコンデンサと収集処理サブユニットとの電気的接続をオンに制御することにより、収集処理サブユニットが、センシングコンデンサが形成する電界領域内で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知し、測定待ち状態で作動する必要がある信号収集ユニットについて、前記測定待ち駆動サブユニットが、測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの電位変化が測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの電位変化につれて変化するように、各センシングコンデンサと電位追従サブユニットとの電気的接続をオンに制御することを特徴とする請求項1に記載の電界型指紋認証装置。
7. 前記信号収集ユニットは、被制御収集スイッチングサブユニットをさらに含み、
   前記被制御収集スイッチングサブユニットの入力ポートがセンシングコンデンサの一端と電気的に接続され、当該センシングコンデンサの他端がグランドに接続され、前記被制御収集スイッチングサブユニットの出力ポートが収集処理サブユニットに信号を出力し、前記被制御収集スイッチングサブユニットの被制御ポートが前記収集駆動サブユニットと電気的に接続されていることを特徴とする請求項6に記載の電界型指紋認証装置。
8. 前記被制御収集スイッチングサブユニットは、絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、
   当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートが被制御収集スイッチングサブユニットの被制御ポートであり、
   前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインとソースとの一方が被制御収集スイッチングサブユニットの入力ポートであり、当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインとソースとの他方が被制御収集スイッチングサブユニットの出力ポートであることを特徴とする請求項7に記載の電界型指紋認証装置。
9. 前記信号収集ユニットは、被制御測定待ちスイッチングサブユニットをさらに含み、
   前記被制御測定待ちスイッチングサブユニットの出力ポートが前記センシングコンデンサの一端と電気的に接続され、当該センシングコンデンサの他端がグランドに接続され、前記被制御測定待ちスイッチングサブユニットの入力ポートが電位追従サブユニットから出力された電圧信号を受信し、前記被制御測定待ちスイッチングサブユニットの被制御ポートが前記測定待ち駆動サブユニットと電気的に接続されることを特徴とする請求項6に記載の電界型指紋認証装置
10. 前記被制御測定待ちスイッチングサブユニットは、絶縁ゲート型電界効果トランジスタであり、
    当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲートが被制御測定待ちスイッチングサブユニットの被制御ポートであり、
    前記絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインとソースとのうちの一方が被制御測定待ちスイッチングサブユニットの入力ポートであり、当該絶縁ゲート型電界効果トランジスタのドレインとソースとのうちの他方が被制御測定待ちスイッチングサブユニットの出力ポートであることを特徴とする請求項9に記載の電界型指紋認証装置。
11. 前記収集処理サブユニットは、オペアンプと、フィードバックコンデンサと、アナログスイッチング回路サブユニットとを含み、
    前記アナログスイッチング回路サブユニットの出力ポートがオペアンプの反転入力ポートと電気的に接続され、前記フィードバックコンデンサの両端がオペアンプの反転入力ポートと出力ポートとそれぞれ電気的に接続され、前記オペアンプの非反転入力ポートにリファレンス電圧が入力され、
    前記アナログスイッチング回路サブユニットの入力ポートが信号収集ユニットからの出力信号を受信し、前記オペアンプの出力ポートが、当該信号収集ユニットのセンシングコンデンサが形成する電界領域内で指紋様の凹凸変化による容量変化量の量子化信号を出力することを特徴とする請求項6に記載の電界型指紋認証装置。
12. 前記アナログスイッチング回路サブユニットはプレ放電アナログスイッチング回路と充電アナログスイッチング回路とを含み、前記オペアンプの非反転入力ポートに一定の電圧値のリファレンス電圧が入力され、
    前記プレ放電アナログスイッチング回路の入力ポートがアナログスイッチング回路サブユニットの入力ポートと電気的に接続され、当該プレ放電アナログスイッチング回路の出力ポートがグランドに接続され、
    前記充電アナログスイッチング回路の入力ポートがアナログスイッチング回路サブユニットの入力ポートと電気的に接続され、当該充電アナログスイッチング回路の出力ポートが前記アナログスイッチング回路サブユニットの出力ポートと電気的に接続され、
    収集処理サブユニットが前記容量変化量を検知する最初に、前記プレ放電アナログスイッチング回路の入力ポートと出力ポートとをオンし、前記充電アナログスイッチング回路の入力ポートと出力ポートとをオフすることにより、センシングコンデンサにプレ放電過程を完了させ、前記センシングコンデンサがプレ放電された後、前記充電アナログスイッチング回路の入力ポートと出力ポートとをオンし、前記プレ放電アナログスイッチング回路の入力ポートと出力ポートとをオフすることにより、センシングコンデンサを充電し、これによりオペアンプとフィードバックコンデンサとを介して、センシングコンデンサを充電する過程で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知することを特徴とする請求項11に記載の電界型指紋認証装置。
13. 前記アナログスイッチング回路サブユニットは、プレ充電アナログスイッチング回路と放電アナログスイッチング回路とを含み、前記オペアンプの非反転入力ポートに一定の電圧値のリファレンス電圧が入力され、
    前記プレ充電アナログスイッチング回路の出力ポートがアナログスイッチング回路サブユニットの入力ポートと電気的に接続され、当該プレ充電アナログスイッチング回路の入力ポートに充電電圧が入力され、
    前記放電アナログスイッチング回路の入力ポートがアナログスイッチング回路サブユニットの入力ポートと電気的に接続され、当該放電アナログスイッチング回路の出力ポートが前記アナログスイッチング回路サブユニットの出力ポートと電気的に接続され、
    収集処理サブユニットが前記容量変化量を検知する初めに、前記プレ充電アナログスイッチング回路の入力ポートと出力ポートとをオンにし、前記放電アナログスイッチング回路の入力ポートと出力ポートとをオフにすることにより、センシングコンデンサにプレ充電過程を完了させ、前記センシングコンデンサがプレ充電された後、前記放電アナログスイッチング回路の入力ポートと出力ポートとをオンにし、前記プレ充電アナログスイッチング回路の入力ポートと出力ポートとをオフにすることにより、センシングコンデンサを放電し、これによりオペアンプとフィードバックコンデンサとを介してセンシングコンデンサを放電する過程で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知することを特徴とする請求項11に記載の電界型指紋認証装置。
14. 前記アナログスイッチング回路サブユニットは、オン／オフ制御アナログスイッチング回路を含み、前記オペアンプの非反転入力ポートに放電周期と充電周期を有するリップルリファレンス電圧信号が入力され、
    前記オン／オフ制御アナログスイッチング回路の入力ポートがアナログスイッチング回路サブユニットの入力ポートと電気的に接続され、当該オン／オフ制御アナログスイッチング回路の出力ポートが前記アナログスイッチング回路サブユニットの出力ポートと電気的に接続され、
    オン／オフ制御アナログスイッチング回路の入力ポートと出力ポートとをオンする場合に、前記リップルリファレンス電圧信号の放電周期において、センシングコンデンサにプレ放電過程を完了させ、前記リップルリファレンス電圧信号の充電周期において、センシングコンデンサを充電させることにより、オペアンプとフィードバックコンデンサとを介してセンシングコンデンサを充電する過程で指紋様の凹凸変化による容量変化量を検知することを特徴とする請求項11に記載の電界型指紋認証装置。
15. 前記フィードバックコンデンサは、容量値が調節可能な可変コンデンサであることを特徴とする請求項11に記載の電界型指紋認証装置。
16. 前記収集処理サブユニットは、フィードバックコンデンサの両端と電気的に接続されるリセットスイッチング回路をさらに含み、リセットスイッチング回路の開閉を制御して、フィードバックコンデンサの回路を短絡させ、電荷増幅器の復帰速度を早め、
    前記電荷増幅器は収集処理サブユニットのオペアンプとフィードバックコンデンサ、及び当該収集処理サブユニットの信号収集ユニットと電気的に接続されるセンシングコンデンサを含むことを特徴とする請求項11に記載の電界型指紋認証装置。
17. 前記測定状態信号処理ユニットは、全ての収集処理サブユニットと電気的に接続される少なくとも一つのAD変換サブユニットをさらに含む請求項6に記載の電界型指紋認証装置。
18. 前記各被制御収集スイッチングサブユニットの被制御ポートはそれぞれ互いに独立して前記収集駆動サブユニットと電気的に接続されていることを特徴とする請求項7に記載の電界型指紋認証装置。
19. 前記各被制御収集スイッチングサブユニットの被制御ポートがグループ化されて少なくとも二つの収集駆動ノードと電気的に接続され、各収集駆動ノードがそれぞれ互いに独立して前記収集駆動サブユニットと電気的に接続されることを特徴とする請求項7に記載の電界型指紋認証装置。
20. 全ての被制御収集スイッチングサブユニットの被制御ポートが共に同一の収集駆動ノードと電気的に接続され、当該収集駆動ノードが前記収集駆動サブユニットと電気的に接続されることを特徴とする請求項7に記載の電界型指紋認証装置。
21. 各被制御収集スイッチングサブユニットの出力ポートは互いに独立して信号を収集処理サブユニットに出力することを特徴とする請求項7に記載の電界型指紋認証装置。
22. 前記各被制御収集スイッチングサブユニットの出力ポートがグループ化されて少なくとも二つの信号収集ノードと電気的に接続され、各信号収集ノードがそれぞれ互いに独立して信号を収集処理サブユニットに出力することを特徴とする請求項7に記載の電界型指紋認証装置。
23. 全ての被制御収集スイッチングサブユニットの出力ポートがグループ化されて一つの信号収集ノードと電気的に接続され、当該信号収集ノードが信号を収集処理サブユニットに出力することを特徴とする請求項7に記載の電界型指紋認証装置。
24. 前記各被制御測定待ちスイッチングサブユニットの被制御ポートはそれぞれ互いに独立して前記測定待ち駆動サブユニットと電気的に接続されることを特徴とする請求項9に記載の電界型指紋認証装置。
25. 前記各被制御測定待ちスイッチングサブユニットの被制御ポートがグループ化されて少なくとも二つの追従駆動ノードと電気的に接続され、各追従駆動ノードが互いに独立して前記測定待ち駆動サブユニットと電気的に接続されることを特徴とする請求項9に記載の電界型指紋認証装置。
26. 全ての被制御測定待ちスイッチングサブユニットの被制御ポートがいずれも一つの追従駆動ノードと電気的に接続され、当該追従駆動ノードが前記測定待ち駆動サブユニットと電気的に接続されることを特徴とする請求項9に記載の電界型指紋認証装置。
27. 各被制御測定待ちスイッチングサブユニットの入力ポートは互いに独立して電位追従サブユニットから出力された電圧信号を受信することを特徴とする請求項9に記載の電界型指紋認証装置。
28. 各被制御測定待ちスイッチングサブユニットの入力ポートがグループ化されて少なくとも二つの追従入力ノードと電気的に接続され、各追従入力ノードがそれぞれ互いに独立して電位追従サブユニットから出力された電圧信号を受信することを特徴とする請求項9に記載の電界型指紋認証装置。
29. 全ての被制御測定待ちスイッチングサブユニットの入力ポートがともに同一の追従入力ノード電気的に接続され、当該追従入力ノードが電位追従サブユニットから出力された電圧信号を受信することを特徴とする請求項9に記載の電界型指紋認証装置。
30. 請求項1に記載の電界型指紋認証装置に用いられる信号収集過程における状態制御方法であって、当該状態制御方法は、
    A.測定状態信号処理ユニットが少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続され、当該信号収集ユニットを測定状態にさせた場合に、測定待ち状態信号処理ユニットが少なくとも測定状態の信号収集ユニットの周辺に位置する少なくとも一つの信号収集ユニットと電気的に接続され、測定待ち状態信号処理ユニットと電気的に接続される信号収集ユニットを測定待ち状態にさせるステップと、
    B.測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電に対して制御を実施するとともに、測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電に対して制御を実施し、センシングコンデンサが位置する分岐路上の信号に応じて、測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程と測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサの充放電過程とを同期させることにより、測定状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサと測定待ち状態信号収集ユニットのセンシングコンデンサとの間にある寄生容量の充放電量を抑えるステップとを含むことを特徴とする信号収集過程における状態制御方法。
31. ステップBにおける前記センシングコンデンサが位置する分岐路上の信号とは、センシングコンデンサが位置する分岐路の周波数、電圧幅、電流幅、相位、電荷の少なくとも一つのパラメータであることを特徴とする請求項30に記載の信号収集過程における状態制御方法。
32. 請求項1に記載の自容量原理に基づく電界型指紋認証装置に用いられるプロテーゼ指の指紋を認証する方法であって、前記方法は、
    A.インピーダンス変化閾値を設置し、指紋認証を実施する前に以下のステップB〜Eを完了するステップと、
    B.走査周波数が大きい順に、又は走査周波数が小さい順に、異なる走査周波数で測定される指のインピーダンス変化値を検出するステップと、
    C.ステップBにより測定されたインピーダンス変化値とインピーダンス変化閾値とを比較し、ステップBにより測定されたインピーダンス変化値がインピーダンス変化閾値以上の場合、ステップDを実行し、ステップBにより測定されたインピーダンス変化値がインピーダンス変化閾値よりも小さい場合、ステップEを実行するステップと、
    D.測定される指が真の指であると判断されると、指紋認証の実施を開始するステップと、
    E.測定される指がプロテーゼ指であると判断されると、指紋認証を終了するステップとを含むことを特徴とするプロテーゼ指の指紋を認証する方法。

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