JP2022184843A - 音響生体識別タッチスキャナ - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年4月28日に出願された米国仮特許出願第62/491,984号、名称「ACOUSTIC BIOMETRIC TOUCH SCANNER」、2017年5月25日に米国特許出願第15/605,785号、名称「ACOUSTIC BIOMETRIC TOUCH SCANNER」として出願され、2018年4月28日に交付された米国特許第9,953,205号、および2018年4月16日に出願された米国仮特許出願第62/658,370号、名称「SMART CARD WITH ACOUSTIC BIOMETRIC TOUCH SCANNER」に対する優先権の利益を主張する。前述の出願の各々の内容は、参照することにより全体としておよび全ての目的のために本明細書に組み込まれる。
本開示の技術は、音響スキャニングに関し、具体的には、指紋認識、生きた指の検出、温度検出、および圧力検知への応用を含め、さらにスマートカードへの実装を含め、音響生体識別タッチスキャニングのためのデバイスおよび方法に関する。
Fmeas=Fest(α)
c(T)∝T×φ
となる。
超音波生体識別検知を備えたスマートカードおよび関連する方法を開示する。一態様において、カード本体および超音波指紋検知デバイスを備えた或るスマートカードは、カード本体の材料の音速と相まって、インチ当たり少なくとも500画素の解像度を提供する周波数の超音波信号を送信するように構成される。この超音波指紋検知デバイスは、ユーザの指からの超音波信号の反射に基づいて、そのユーザの指の指紋の少なくとも部分の画像を生成するように構成される。特定の諸実施形態において、この超音波指紋検知デバイスは、金属層によって隔てられた圧電層の対を含むことができる。
105 指
110 稜部
115 谷部
120 媒体
125 境界面
130 超音波トランスデューサ
135 超音波
140 音波
150 反射
155 反射
200 デバイス
210 圧電薄膜
220 ガラスプレート
230 x方向の格子
240 y方向の格子
250 x方向の合焦ライン
260 y方向の合焦ライン
270 測定スポット
300 二次元N×Nの行-列アドレス指定アレイ
310 行電極の水平アレイ
320 列電極の縦のアレイ
330 接続部
340 トランスデューサ素子
400 超音波トランスデューサアレイ
410 ガラス基板
420 圧電薄膜
430 底部電極
440 圧電薄膜
450 トランスデューサ素子
460 v形状エッチング
1000 音響生体識別タッチスキャナ
1005 送信スイッチング回路網
1010 電圧パルスジェネレータ
1015 送信ビーム形成回路
1020 送信制御回路
1025 受信スイッチング回路網
1030 低ノイズ増幅器
1035 アナログフィルタ
1040 時間利得補償回路
1045 アナログ-デジタルコンバータ
1050 受信ビーム形成回路
1055 サンプリングおよびエンベロープ検出回路
1060 受信制御回路
1065 処理装置
1070 メモリ
1100 多重化単一チャネル行-列アドレス指定アレイ
1105 アレイ
1110 行
1115 行
1120 列
1125 列
1130 活性の行
1135 活性の行
1140 活性の列
1145 活性の列
1150 交点
1155 交点
1160 スイッチング回路網
1165 スイッチング回路網
1170 スイッチング回路網
1175 スイッチング回路網
1180 トランスデューサ素子
1185 トランスデューサ素子
1190 コンタクト
1195 コンタクト
1300 ピーク検出電気回路
3500 第一トランスデューサアレイ
3502 圧電材料
3504 金属膜ライン
3506 金属コンタクト
3508 接地層
3510 第二トランスデューサアレイ
3512 圧電材料
3514 金属膜ライン
3516 金属コンタクト
3518 接地層
3520 二重層行-列アドレス指定トランスデューサアレイ
3522 接地プレーン
3600 指
3601 カード本体
3602 スマートカード
3604 超音波指紋スキャナ
3606 超音波
3608 超音波指紋スキャナ
3610 電気回路
3612 コンタクト
3614 電路
3616 外部のデバイス
3701 カード本体
3702 スマートカード
4000 超音波デバイス
4002 媒体
4004 無反射の領域
Claims (31)
- 音響指紋検知デバイスであって、
50メガヘルツ(MHz)~500MHzの範囲内の周波数を有する超音波信号を送信するように構成された超音波トランスデューサのアレイであって、前記超音波トランスデューサは圧電膜を含む、トランスデューサのアレイと、
第一メタルラインと、
前記第一メタルラインと直交する第二メタルラインであって、前記第一メタルラインおよび前記第二メタルラインは、前記アレイの前記超音波トランスデューサのアドレス指定を可能にする、第二メタルラインと、
指を受けるように構成された表面と、
前記指からの前記超音波信号の反射に基づいて前記指の指紋の少なくとも部分の画像を生成するように構成された処理装置であって、前記音響指紋検知デバイスが前記表面の選択された部分に合焦して送信を行うように構成される、処理装置と、
を含む、音響指紋検知デバイス。 - 前記超音波信号の前記周波数が、125MHz~250MHzの範囲内にある、請求項1に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記超音波信号の前記周波数が、50MHz~100MHzの範囲内にある、請求項1に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記圧電膜が、3マイクロメートル(μm)~75μmの範囲内の厚さを有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記圧電膜が、10マイクロメートル(μm)~20μmの範囲内の厚さを有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 処理された信号を前記処理装置に供給するため、前記反射に応答して前記超音波トランスデューサのアレイによって生成された電子受信信号を処理するように構成された受信電気回路をさらに含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記画像がインチ当たり少なくとも500画素の解像度を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記第一メタルラインが、前記表面を含むプレートと物理的に接触している、請求項1~7のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記圧電膜が、酸化亜鉛、窒化アルミニウム、またはチタン酸鉛ジルコニウムのうちの少なくとも1つを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記表面が、ガラスおよび整合層を含むプレートの表面であり、前記整合層は前記整合層の材料中の前記超音波信号の波長の四分の一に相当する厚さを有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記処理装置が、前記表面と接触している前記指の面積に基づいて前記指が前記表面と接触している圧力を見積もるように構成される、請求項1~10のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記処理装置が、前記反射に関連する音速に基づいて前記指の温度を検出するように構成される、請求項1~11のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記処理装置が、前記反射に基づいて前記指の生体活性に関連するパラメータを検出し、前記生体活性パラメータに基づいて前記指が生きた人間の一部であるかどうかの表明を提示するように構成される、請求項1~10のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記超音波トランスデューサのアレイが行と列とに配置され、前記音響指紋検知デバイスが、前記表面の前記選択された部分に前記超音波信号を送信するため、前記アレイの前記列のサブセット中の前記超音波トランスデューサを励振するように構成された送信回路をさらに含む、請求項1~13のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 前記処理装置が、後処理合成アパーチャ集束法を用いて合焦し送信を行うように構成される、請求項1~13のいずれか一項に記載の音響指紋検知デバイス。
- 生体識別画像を生成する方法であって、前記方法は、
1つ以上の超音波トランスデューサを用いて、50メガヘルツ(MHz)~500MHzの周波数範囲内の超音波信号を送信するステップであって、前記送信するステップが送信を合焦するステップを含む、送信するステップと、
前記1つ以上の超音波トランスデューサを用いて前記超音波信号の反射を受信するステップと、
前記超音波信号の前記反射に基づいて前記生体識別画像を生成するステップと、
を含む方法。 - 前記生体識別画像が、指紋の少なくとも部分を表現し、インチ当たり少なくとも500画素の解像度を有する、請求項16に記載の方法。
- 前記1つ以上の超音波トランスデューサが、3マイクロメートル(μm)~75μmの範囲内の厚さを有する圧電膜を含む、請求項16または17に記載の方法。
- 前記反射に基づいて指の生体活性に関連するパラメータを検出するステップと、前記生体活性パラメータに基づいて前記指が生きた人間の一部であるかどうかの表明を提示するステップとをさらに含む、請求項16~18のいずれか一項に記載の方法。
- 音響生体識別検知デバイスであって、
50メガヘルツ(MHz)~500MHzの範囲内の周波数を有する超音波信号を送信するように構成された超音波トランスデューサのアレイと、
表面と、
前記超音波トランスデューサと通信している処理装置であって、前記処理装置は、前記表面と接触している対象体からの前記超音波信号の反射に基づいて生体識別画像を生成するように構成され、前記音響生体識別検知デバイスが前記表面の選択された部分に合焦して送信を行うように構成される、処理装置と、
を含む、音響生体識別検知デバイス。 - 前記超音波トランスデューサが、3マイクロメートル(μm)~75μmの範囲内の厚さを有する圧電膜を含む、請求項20に記載の音響生体識別検知デバイス。
- 前記生体識別画像が、指紋の少なくとも部分を表現し、前記生体識別画像はインチ当たり少なくとも500画素の解像度を有する、請求項20または21に記載の音響生体識別検知デバイス。
- 超音波指紋検出を備えたスマートカードであって、前記スマートカードは、
カード本体と、
前記カード本体の中に少なくとも部分的に埋め込まれた超音波指紋検知デバイスであって、前記超音波指紋検知デバイスは、超音波信号を送信し、指からの前記超音波信号の反射に基づいて指紋の少なくとも部分の画像データを生成するように構成され、前記画像データはインチ当たり少なくとも500画素の解像度を有する、指紋識別検知デバイスと、
を含む、スマートカード。 - 前記超音波指紋検知デバイスが、相互に積み重ねられた超音波トランスデューサの2つのアレイを含む、請求項23に記載のスマートカード。
- 前記カード本体が、毎秒約1,000メートル~毎秒約2,500メートルの間の前記超音波信号の音の速度を有する材料を含み、前記超音波指紋検知デバイスが、約12.5メガヘルツ(MHz)~約100MHzの周波数で前記超音波信号を送信する、請求項23または24に記載のスマートカード。
- 前記スマートカードを外部のカードリーダーに連結するように構成されたコンタクトをさらに含み、前記超音波指紋検知デバイスが、前記コンタクトを介して前記外部のカードリーダーから電力を引き入れるように構成される、請求項23~25のいずれか一項に記載のスマートカード。
- 前記カード本体が財布に収まるようなサイズである、請求項23~26のいずれか一項に記載のスマートカード。
- 超音波信号を送信するように構成された第一圧電層と、
前記第一圧電層上に配置された第一メタルラインと、
前記超音波信号の反射を受信するように構成された第二圧電層であって、前記第二圧電層は前記第一圧電層に積み重ねられる、第二圧電層と、
前記第二圧電層上に配置された第二メタルラインであって、前記第二メタルラインは、前記第一メタルラインとほほ直交している、第二メタルラインと、
前記第一圧電層と前記第二圧電層との間に配置された金属導電層と、
を含む、二重層超音波指紋検知デバイス。 - 前記第一メタルラインの少なくとも1つを励振することによって前記超音波信号を送信し、前記第二メタルラインの少なくとも1つを用いて、前記送信された超音波信号の反射を受信し、指紋の少なくとも部分の画像を生成するように構成された電気回路をさらに含む、請求項28に記載の二重層超音波指紋検知デバイス。
- 前記第一メタルラインが前記二重層超音波指紋検知デバイスの第一側上に配置され、前記第二メタルラインは、前記二重層超音波指紋検知デバイスの、前記第一側の反対側である第二側上に配置される、請求項28または29に記載の二重層超音波指紋検知デバイス。
- ユーザの指からの前記超音波信号の反射に基づいて、前記指の指紋の少なくとも部分の画像を生成するように構成された電気回路をさらに含み、前記画像はインチ当たり少なくとも500画素の解像度を有する、請求項28~30のいずれか一項に記載の二重層超音波指紋検知デバイス。
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