JP6741657B2 - 指紋又は掌紋のセンサ - Google Patents
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Description
− リセットトランジスタRTを導電状態に設定して、次に非導電状態に設定することにより、容量性センスノードSNをリセットする;
− リセットトランジスタRTをオフした後に熱源をオンして、光源をオフ状態で保持する;
− 熱源をオフして容量性センスノードSNの電位を読んで、紋様の熱画像を与える;
− リセットトランジスタRTを導電状態に設定して、次に非導電状態に設定することにより、容量性センスノードSNをリセットする;
− リセットトランジスタRTをオフした後に光源をオンして、熱源をオフ状態で保持する;及び
− 容量性センスノードSNの電位を読出し、(集積期間後の)紋様の光画像を与える。
− バックライト光源をオンする(バックライト光源は常時オンされてもよい);
− リセットトランジスタRTを導電状態に設定することにより、容量性センスノードSNをリセットする;
− 熱源をオンして、リセットトランジスタRTを非導電状態に設定する;
− (典型的には熱源をオンした後20〜50μsの間に)熱源をオフして、紋様の熱画像を与えるために容量性センスノードSNの電位を読む(光変換素子PSによって光発生した電荷は無視されてもよい);
− 容量性センスノードSNをリセットすることなく光集積を続ける(一方で、アレイの他のセルを読んで熱画像を与えてもよい);及び
− 紋様の光画像を与えるために、典型的にはセルのリセット後10〜50msの間に容量性センスノードSNの電位を読む(セルの温度が実質的に初期状態に戻るので、熱信号は無視されてもよい)。
− リセットトランジスタRTを導電状態に設定することにより容量性センスノードSNをリセットして、選択トランジスタSWを導電状態に設定することにより中間ノードn1をリセットする;
− 選択トランジスタSWをオフして、光学的且つ熱的な取得段階をセルの残り部分から絶縁する(選択トランジスタSWのオフは、光検出器PSによる光集積期間の開始を示す);
− リセットトランジスタRTをオフして容量性センスノードSNをノードVRT から絶縁し、容量的な読出し動作に関する基準値を読む;
− 紋様を容量的に読む;
− 容量的な読出し動作の終了前に熱源をオンする;
− 容量的な読出し動作の終了の際に、リセットトランジスタRTをオンして次にオフに戻すことにより、容量性センスノードSNを任意にリセットする;
− 選択トランジスタSWをオンして、熱的な読出し動作及び光学的な読出し動作に関する基準値を読む;
− 光源をオフして容量性センスノードSNの電位を読み、紋様の熱画像を与える(容量的な取得期間及び熱的な取得期間が光学的な取得の集積時間と比較して比較的短いので、光信号が無視されてもよい);
− 容量性センスノードSNをリセットすることなく光集積を続ける(一方で、アレイの他のセルを読んでもよい);及び
− 光検出器の集積期間の終了の際に容量性センスノードSNの電位を読んで光画像を与える(セルの温度が実質的に初期状態に戻るので、熱信号は無視され得る)。
− 読出しトランジスタRS及び選択トランジスタSWを導電状態に設定することにより、容量性センスノードSN及び中間ノードn2をリセットする;
− 選択トランジスタSWをオフして光検出器を容量性センスノードSNから絶縁し、読出しトランジスタRSをオフして容量性センスノードSNを出力トラックCLから絶縁する;
− 熱源及び照明光源をオンする(照明光源が実際には常時オンされ、光検出器PSが焦電変換素子から絶縁されてもよいことに注目すべきである);
− 熱源をオフして容量性センスノードSNの電位を読み、紋様の熱画像を与える;
− 光集積を続ける(一方で、アレイの他のセルを読んで熱画像を与えてもよい);及び
− 選択トランジスタSWをオンして、光検出器の集積期間の終了の際に容量性センスノードSNの電位を読んで光画像を与える。
− 照明光源をオンする(この例では、照明光源が常時オンされてもよい);
− リセットトランジスタRTを導電状態に設定することにより、容量性センスノードSNをリセットし、その後、リセットトランジスタRTをオフする;
− 選択トランジスタSWをオンする(その後、前回のリセットから光検出器PSによって光発生した電荷が容量性センスノードSNの静電容量全体に亘って分散する);
− 光検出器の集積期間の終了の際に容量性センスノードSNの電位を読んで光画像を与える;
− リセットトランジスタRT及び選択トランジスタSWを導電状態に設定することにより、中間ノードn3及び容量性センスノードSNをリセットする;
− 選択トランジスタSWをオフして光検出器PSを容量性センスノードSNから絶縁する(これは、光検出器PSの新たな集積期間の開始を定める);
− リセットトランジスタRTをオフする;
− 熱源をオンする;及び
− 熱源をオフして容量性センスノードSNの電位を読んで、紋様の熱画像を与える。
− センサの全てのセルの選択トランジスタSWを導電状態に設定する;
− センサの全てのセルをリセットして、次に選択トランジスタSWを導電状態に設定する;
− センサの光集積期間中、光源をオンする;
− 光集積期間の終了の際に、センサの全てのセルの選択トランジスタSWをオンして(次に、光集積中に光発生した電荷を、焦電変換素子によって形成された静電容量の容量性センスノードSNに移動させ)、その後、選択トランジスタSWをオフする(フォトダイオードの電圧を容量性センスノードSNから独立して印加し続けてもよい);
− 容量性センスノードSNに蓄積された信号のレベルを、センサの全てのセルから、例えば一行毎に読んで光画像を与える;
− 各セルで、光信号を読んだ後、リセットトランジスタRTをオンして選択トランジスタSWをオフのままにすることにより容量性センスノードSNをリセットする;
− 熱源をオンする;及び
− 熱源をオフして容量性センスノードSNの信号を読んで熱画像を与える。
Claims (11)
- 指紋又は掌紋のセンサであって、
支持基板上に設けられている複数の基本取得セルと、
光源と、
該光源とは異なる熱源と
を備えており、
前記基本取得セルは、容量性センスノードと、前記容量性センスノードに連結されている光検出器及び焦電変換素子と、前記容量性センスノードを前記基本取得セルの導電性出力トラックに連結する読出し回路とを夫々有しており、
前記光検出器は、前記光源により照らされるユーザの皮膚から受ける光に応じて電荷を発生させ、前記焦電変換素子は、前記熱源により放射され前記皮膚によって変化する熱に応じて電荷を発生させ、
前記容量性センスノードは、発生した電荷に応じた静電容量を蓄積し、
前記導電性出力トラックは、紋様の光画像又は熱画像を取得すべく、前記容量性センスノードに蓄積された静電容量を前記読出し回路を介して読み出すことを特徴とするセンサ。 - 前記支持基板は、前記光源からの光を透過させるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載のセンサ。
- 前記光検出器及び前記焦電変換素子は並列に接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のセンサ。
- 前記センサの基本取得セルによる熱画像の取得及び光画像の取得を制御することが可能な回路を更に備えており、
該回路は、光画像取得段階全体に亘って前記光源をオンして前記熱源のオフを継続し、熱画像取得段階全体に亘って前記光源のオフを継続することが可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のセンサ。 - 前記センサの基本取得セルによる熱画像の取得及び光画像の取得を制御することが可能な回路を更に備えており、
該回路は、前記光源がオンである光画像取得段階の集積期間の一部で前記熱源をオンしてオフし、熱画像の取得を実行することが可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のセンサ。 - 各基本取得セルでは、前記光検出器及び前記焦電変換素子は前記容量性センスノードに直接連結されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のセンサ。
- 各基本取得セルでは、前記光検出器及び前記焦電変換素子は前記基本取得セルの中間ノードに接続されており、該中間ノードは、選択トランジスタを介して前記容量性センスノードに連結されており、
各基本取得セルは、
前記容量性センスノードに接続された基準コンデンサと、
前記容量性センスノードに接続された電極と
を更に有しており、
該電極は、誘電体層で覆われて、紋様画像を容量的に取得するためにユーザの皮膚と共に静電容量を形成するように構成されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載のセンサ。 - 前記光検出器及び前記焦電変換素子は、オフ状態で前記光検出器を前記焦電変換素子から絶縁し得る同一の選択トランジスタに接続されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のセンサ。
- 前記基本取得セルは行列のアレイに配置されており、
前記熱源は前記基本取得セルを一行毎に加熱すべく制御可能であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載のセンサ。 - 前記基本取得セルは電圧読出しセルであり、
各電圧読出しセルは、前記容量性センスノードをリセット電位が与えられるノードに連結するリセットトランジスタを更に有しており、
前記電圧読出しセルの前記読出し回路は、フォロワソースとして組み立てられて、ゲートが前記容量性センスノードに接続されて、ソースが読出しトランジスタを介して前記電圧読出しセルの前記導電性出力トラックに連結されているトランジスタを有していることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のセンサ。 - 前記基本取得セルは電荷読出しセルであり、
各電荷読出しセルの前記読出し回路は、前記容量性センスノードを前記電荷読出しセルの前記導電性出力トラックに連結する読出しトランジスタを有していることを特徴とする請求項1乃至9のいずれか一項に記載のセンサ。
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