JPH09251530A - 電界指紋センサ装置および関連方法 - Google Patents
電界指紋センサ装置および関連方法Info
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- JPH09251530A JPH09251530A JP9012980A JP1298097A JPH09251530A JP H09251530 A JPH09251530 A JP H09251530A JP 9012980 A JP9012980 A JP 9012980A JP 1298097 A JP1298097 A JP 1298097A JP H09251530 A JPH09251530 A JP H09251530A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 精確に指紋を検出するための指紋センサおよ
び関連する方法を提供する。このセンサは頑丈、コンパ
クトで、信頼性があり、かつ比較的安価である。 【解決手段】 指紋センサは、電界検出電極のアレイ７
８と、その電界検出電極上の誘電体層５２であって、そ
れに近接する指を受けるためのものと、電界駆動信号を
電界検出電極および指の隣接部分に加えるための駆動装
置７４とを含んで構成され、それによって電界検出電極
が指紋影像出力信号を生成するが、この駆動装置はアレ
イのためにコヒーレントな駆動信号を提供する。各シー
ルド電極は各電界検出電極を隣接する検出電極から遮蔽
するための電界検出電極のそれぞれと関連している。各
シールド電極は更なる遮蔽のためにアクティブに駆動さ
れる。この指紋センサは一層精確な出力映像信号のため
に同期復調器およびコントラスト強化装置を含んでい
る。
び関連する方法を提供する。このセンサは頑丈、コンパ
クトで、信頼性があり、かつ比較的安価である。 【解決手段】 指紋センサは、電界検出電極のアレイ７
８と、その電界検出電極上の誘電体層５２であって、そ
れに近接する指を受けるためのものと、電界駆動信号を
電界検出電極および指の隣接部分に加えるための駆動装
置７４とを含んで構成され、それによって電界検出電極
が指紋影像出力信号を生成するが、この駆動装置はアレ
イのためにコヒーレントな駆動信号を提供する。各シー
ルド電極は各電界検出電極を隣接する検出電極から遮蔽
するための電界検出電極のそれぞれと関連している。各
シールド電極は更なる遮蔽のためにアクティブに駆動さ
れる。この指紋センサは一層精確な出力映像信号のため
に同期復調器およびコントラスト強化装置を含んでい
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は本人の確認および立証の
分野に関し、特に指紋検出および処理の分野に関する。
分野に関し、特に指紋検出および処理の分野に関する。
【０００２】
【従来の技術】指紋検出および合致は信頼性があり、そ
して本人の確認または立証のために広く用いられる技法
である。特に、指紋照合一致に対する通常のアプローチ
は、サンプル指紋またはその影像をスキャンすること、
およびその影像および／または指紋影像のユニークな特
徴を記憶することを包含している。サンプル指紋の特徴
は既に保存されている基準用指紋の情報と照合されて、
立証目的のために、本人の適切な照合一致を確認するこ
とが出来る。
して本人の確認または立証のために広く用いられる技法
である。特に、指紋照合一致に対する通常のアプローチ
は、サンプル指紋またはその影像をスキャンすること、
およびその影像および／または指紋影像のユニークな特
徴を記憶することを包含している。サンプル指紋の特徴
は既に保存されている基準用指紋の情報と照合されて、
立証目的のために、本人の適切な照合一致を確認するこ
とが出来る。
【０００３】代表的な電子的指紋センサは、可視光線、
赤外線光線または超音波放射を利用して指の表面に光を
当てることに基づいている。その反射されたエネルギー
は、たとえば或る形式を有するカメラによって取り込ま
れ、そして得られた影像は静止デジタル影像としてフレ
ーム化され、デジタル化され、そして記憶される。米国
特許第4,210,899 号はアクセス利用を確実にするため、
たとえば或る場所への或る人の立ち入りを許したり、コ
ンピュータ端末装置に対するアクセスをもたらすための
中央処理ステーションと協働する光学的走査指紋読取り
装置を開示している。米国特許第4,525,859 号は指紋影
像を取り込むためのビデオカメラを開示しており、これ
は指紋の細目、すなわち指紋隆起部の枝分かれ部および
終端部を利用して、基準用指紋のデータベースとの合致
を確認するものである。
赤外線光線または超音波放射を利用して指の表面に光を
当てることに基づいている。その反射されたエネルギー
は、たとえば或る形式を有するカメラによって取り込ま
れ、そして得られた影像は静止デジタル影像としてフレ
ーム化され、デジタル化され、そして記憶される。米国
特許第4,210,899 号はアクセス利用を確実にするため、
たとえば或る場所への或る人の立ち入りを許したり、コ
ンピュータ端末装置に対するアクセスをもたらすための
中央処理ステーションと協働する光学的走査指紋読取り
装置を開示している。米国特許第4,525,859 号は指紋影
像を取り込むためのビデオカメラを開示しており、これ
は指紋の細目、すなわち指紋隆起部の枝分かれ部および
終端部を利用して、基準用指紋のデータベースとの合致
を確認するものである。
【０００４】残念なことに、光学的検出は汚れた指によ
って影響を受ける可能性があり、あるいは光学的センサ
は真のライブ指紋の代わりに指紋の写真またはプリンと
された影像の提示によって騙される可能性がある。従っ
て、光学的指紋センサは、光学部品ならびに可動部品に
起因して嵩張り、かつ比較的高価であることに加えて、
使用に際して信頼性を伴わない可能性がある。
って影響を受ける可能性があり、あるいは光学的センサ
は真のライブ指紋の代わりに指紋の写真またはプリンと
された影像の提示によって騙される可能性がある。従っ
て、光学的指紋センサは、光学部品ならびに可動部品に
起因して嵩張り、かつ比較的高価であることに加えて、
使用に際して信頼性を伴わない可能性がある。
【０００５】指紋の受け入れ可能影像の形成に失敗した
場合について、米国特許第4,947,443 号は一連のインジ
ケータ・ランプを開示しており、これはそのユーザーに
対し指紋走査の受け入れ可能性について簡単なゴーまた
はノーゴー指示を与えるものである。 米国特許第4,35
3,056号はライブ指紋検出に対する他のアプローチを開
示している。
場合について、米国特許第4,947,443 号は一連のインジ
ケータ・ランプを開示しており、これはそのユーザーに
対し指紋走査の受け入れ可能性について簡単なゴーまた
はノーゴー指示を与えるものである。 米国特許第4,35
3,056号はライブ指紋検出に対する他のアプローチを開
示している。
【０００６】米国特許第5,325,442 号は複数本の検出用
電極を含む指紋センサを開示している。各検出用電極と
関連する切換え装置を設けることによって、この検出用
電極の有効なアドレッシングを可能にする。指紋検出に
おける目標ならびに確認および立証のための合致は望ま
しいものであり、コンピュータのワークステーション、
機器、車両および機密データについての不正な使用を阻
止することが出来る。
電極を含む指紋センサを開示している。各検出用電極と
関連する切換え装置を設けることによって、この検出用
電極の有効なアドレッシングを可能にする。指紋検出に
おける目標ならびに確認および立証のための合致は望ま
しいものであり、コンピュータのワークステーション、
機器、車両および機密データについての不正な使用を阻
止することが出来る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、精確
に指紋を検出するための指紋センサおよび関連する方法
を提供することであり、ここにおいてそのセンサは頑
丈、コンパクトで、信頼性があり、かつ比較的安価であ
るものとする。
に指紋を検出するための指紋センサおよび関連する方法
を提供することであり、ここにおいてそのセンサは頑
丈、コンパクトで、信頼性があり、かつ比較的安価であ
るものとする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】有利なのは、指紋センサ
が、電界検出電極のアレイと、その電界検出電極上の誘
電体層であって、それに近接する指を受けるためのもの
と、電界駆動信号を電界検出電極および指の隣接部に加
えるための駆動手段とを含んで構成され、それによって
電界検出電極が指紋影像出力信号を生成するというもの
である。その結果、本発明によるセンサは頑丈、コンパ
クトで、比較的低コスト、かつ精度をもって比較的容易
に作成されるので、従来技術による光学的センサの数多
くの欠点および不利益はこのようにして克服されること
になる。
が、電界検出電極のアレイと、その電界検出電極上の誘
電体層であって、それに近接する指を受けるためのもの
と、電界駆動信号を電界検出電極および指の隣接部に加
えるための駆動手段とを含んで構成され、それによって
電界検出電極が指紋影像出力信号を生成するというもの
である。その結果、本発明によるセンサは頑丈、コンパ
クトで、比較的低コスト、かつ精度をもって比較的容易
に作成されるので、従来技術による光学的センサの数多
くの欠点および不利益はこのようにして克服されること
になる。
【０００９】一実施態様において、好ましいのは、駆動
手段がコヒーレントな信号によってアレイを駆動するた
めのコヒーレントな駆動手段を含んで構成されることで
ある。より詳細に、そのコヒーレント駆動手段は電界検
出電極に近接する駆動電極と、駆動電極および電界検出
電極間の第二誘電体層と、駆動電極に対し動力を供給し
て、所定の周波数を有するコヒーレントな電界駆動信号
を発生させる駆動回路とを含んでいる。このセンサはま
た、好ましくは指との接触のための誘電体層に近接して
配置された指用電極を包含している。
手段がコヒーレントな信号によってアレイを駆動するた
めのコヒーレントな駆動手段を含んで構成されることで
ある。より詳細に、そのコヒーレント駆動手段は電界検
出電極に近接する駆動電極と、駆動電極および電界検出
電極間の第二誘電体層と、駆動電極に対し動力を供給し
て、所定の周波数を有するコヒーレントな電界駆動信号
を発生させる駆動回路とを含んでいる。このセンサはま
た、好ましくは指との接触のための誘電体層に近接して
配置された指用電極を包含している。
【００１０】他の重要な実施態様および本発明の特徴
は、隣接する電極から各電界検出電極を遮蔽するための
電界検出電極のそれぞれと関連する各シールド電極を含
んでいる。各シールド電極は、各検出電極ならびにそれ
らの間の誘電体層を取り囲む導電性層を備えていてもよ
い。本発明は、電界検出電極に作動的に接続されるもの
で、かつ指紋影像出力信号のコントラストおよび均質性
を動的に強調するためにセンサの集積回路内に設けられ
る動的コントラスト強化手段を含むのが有利である。
は、隣接する電極から各電界検出電極を遮蔽するための
電界検出電極のそれぞれと関連する各シールド電極を含
んでいる。各シールド電極は、各検出電極ならびにそれ
らの間の誘電体層を取り囲む導電性層を備えていてもよ
い。本発明は、電界検出電極に作動的に接続されるもの
で、かつ指紋影像出力信号のコントラストおよび均質性
を動的に強調するためにセンサの集積回路内に設けられ
る動的コントラスト強化手段を含むのが有利である。
【００１１】この動的コントラスト強化手段は、電界検
出電極に作動的に接続されたキャパシタ・マトリックス
およびそのキャパシタ・マトリックスを駆動するための
交流（ＡＣ）キャパシタ・マトリックス駆動手段を設け
ていてもよい。更に、このＡＣキャパシタ・マトリック
ス駆動手段は、部分的に、上記の同期復調器を設けてい
てもよい。動的コントラスト強化手段はまた、電界検出
電極に作動的に接続された抵抗アレイまたはマトリック
スを含んでいてもよい。
出電極に作動的に接続されたキャパシタ・マトリックス
およびそのキャパシタ・マトリックスを駆動するための
交流（ＡＣ）キャパシタ・マトリックス駆動手段を設け
ていてもよい。更に、このＡＣキャパシタ・マトリック
ス駆動手段は、部分的に、上記の同期復調器を設けてい
てもよい。動的コントラスト強化手段はまた、電界検出
電極に作動的に接続された抵抗アレイまたはマトリック
スを含んでいてもよい。
【００１２】指紋センサは半導体処理技術を利用するこ
とによって実施されるのが望ましく、そしてこの場合
て、その上に指が載せられる上部誘電体層は、検出およ
び駆動電極ならびに関連するアクティブな電子回路を含
む半導体チップの上部暴露部分である。特に、増幅器は
各電界検出電極およびそれを選択的に読み出すために設
けられた多重化手段に作動的に接続されていればよい。
センサはまた、好ましくは一実施態様において、基板、
アクティブ半導体層、電界検出電極および誘電体層を封
入するためのパッケージ手段を含んでいてもよい。この
パッケージ手段は好ましくは、誘電体層と整列し、それ
を貫通する開口部を有している。
とによって実施されるのが望ましく、そしてこの場合
て、その上に指が載せられる上部誘電体層は、検出およ
び駆動電極ならびに関連するアクティブな電子回路を含
む半導体チップの上部暴露部分である。特に、増幅器は
各電界検出電極およびそれを選択的に読み出すために設
けられた多重化手段に作動的に接続されていればよい。
センサはまた、好ましくは一実施態様において、基板、
アクティブ半導体層、電界検出電極および誘電体層を封
入するためのパッケージ手段を含んでいてもよい。この
パッケージ手段は好ましくは、誘電体層と整列し、それ
を貫通する開口部を有している。
【００１３】本発明は指紋センサを含み、このセンサ
は、電界検出電極のアレイと、前記電界検出電極上の誘
電体層であって、それに近接する指を受けるためのもの
と、コヒーレントな電界駆動信号を前記電界検出電極お
よび指の近接部分に対し加え、その結果前記電界検出電
極が指紋影像出力信号を発生するものとを含んで構成さ
れる。
は、電界検出電極のアレイと、前記電界検出電極上の誘
電体層であって、それに近接する指を受けるためのもの
と、コヒーレントな電界駆動信号を前記電界検出電極お
よび指の近接部分に対し加え、その結果前記電界検出電
極が指紋影像出力信号を発生するものとを含んで構成さ
れる。
【００１４】本発明はまた、指紋を検出し、かつ指紋影
像出力信号を生成するための方法を包含しており、この
方法は、電界検出電極のアレイと共に、前記電界検出電
極上の誘電体層であって、それに近接した指を受けるた
めのものを設ける工程と、コヒーレントな電界駆動信号
を前記電界検出電極およびその指の近接部分に対し加え
ることによって、前記電界検出電極が指紋影像出力信号
を生成する工程であって、前記各電界検出電極を取り囲
む各シールド電極を配置して、各電界検出電極を隣接す
る電界検出電極からシールドすることにより前記電界検
出電極を遮蔽する工程を包含するものとを含んで構成さ
れる。
像出力信号を生成するための方法を包含しており、この
方法は、電界検出電極のアレイと共に、前記電界検出電
極上の誘電体層であって、それに近接した指を受けるた
めのものを設ける工程と、コヒーレントな電界駆動信号
を前記電界検出電極およびその指の近接部分に対し加え
ることによって、前記電界検出電極が指紋影像出力信号
を生成する工程であって、前記各電界検出電極を取り囲
む各シールド電極を配置して、各電界検出電極を隣接す
る電界検出電極からシールドすることにより前記電界検
出電極を遮蔽する工程を包含するものとを含んで構成さ
れる。
【００１５】都合がよいのは、指紋センサをコンピュー
タ・プロセッサとインターフェースさせて、センサに関
連する電子機器回路を単純化し得ることである。その結
果、コンピュータ・プロセッサは好ましくは、防御的に
装架された指紋センサによって検出された指紋と承認を
受けている基準用指紋との間で合致が確認された場合に
のみコンピュータ・ワークステーションの操作を許容す
るためのアクセス制御手段を含んで成るものとする。指
紋センサは、ここで述べた電界指紋センサであってもよ
いし、あるいは他のセンサであってもよい。
タ・プロセッサとインターフェースさせて、センサに関
連する電子機器回路を単純化し得ることである。その結
果、コンピュータ・プロセッサは好ましくは、防御的に
装架された指紋センサによって検出された指紋と承認を
受けている基準用指紋との間で合致が確認された場合に
のみコンピュータ・ワークステーションの操作を許容す
るためのアクセス制御手段を含んで成るものとする。指
紋センサは、ここで述べた電界指紋センサであってもよ
いし、あるいは他のセンサであってもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に、本発明を具体例をもって添
付図面を参照しながら説明する。図１−３を参照する
と、指紋センサ３０はハウジングまたはパッケージ５１
と、誘電体層５２であって、パッケージの上面で暴露さ
れており、指についての配置表面を提供するものと、複
数個の信号導体５３とを含んでいる。誘電体層５２の周
縁の周りの導電性ストリップまたは電極５４もまた、以
下でより詳細に説明するように、指用の接触電極を提供
する。センサ３０は処理のレベルに依存して高度化レベ
ルの範囲内で出力信号を提供することが出来る。
付図面を参照しながら説明する。図１−３を参照する
と、指紋センサ３０はハウジングまたはパッケージ５１
と、誘電体層５２であって、パッケージの上面で暴露さ
れており、指についての配置表面を提供するものと、複
数個の信号導体５３とを含んでいる。誘電体層５２の周
縁の周りの導電性ストリップまたは電極５４もまた、以
下でより詳細に説明するように、指用の接触電極を提供
する。センサ３０は処理のレベルに依存して高度化レベ
ルの範囲内で出力信号を提供することが出来る。
【００１７】指紋センサ３０は当人の確認または立証の
ために用いられる。たとえば、センサ３０はコンピュー
タ・ワークステーション、たとえばキーボード３６およ
び関連の折り畳み式ディスプレイ・スクリーン３７（図
１）を含むノート型コンピュータ３５に対するアクセス
を許容するために用いることが出来る。換言すれば、ノ
ート型コンピュータ３５の情報およびプログラムに対す
るユーザーのアクセスは、所望の指紋が先ず検出された
場合にのみ認めることが出来る。
ために用いられる。たとえば、センサ３０はコンピュー
タ・ワークステーション、たとえばキーボード３６およ
び関連の折り畳み式ディスプレイ・スクリーン３７（図
１）を含むノート型コンピュータ３５に対するアクセス
を許容するために用いることが出来る。換言すれば、ノ
ート型コンピュータ３５の情報およびプログラムに対す
るユーザーのアクセスは、所望の指紋が先ず検出された
場合にのみ認めることが出来る。
【００１８】センサ３０は、コンピュータ情報システム
４０についての一定のワークステーション４１に対する
アクセスを認めるか、または拒むために使用することが
出来る。このシステムはローカルエリアネットワーク
（ＬＡＮ）４２によってリンクされた複数個所のワーク
ステーション４１であって、順次、指紋照合一致サーバ
ー４３および包括的中央コンピュータ４４にリンクされ
るものを含んでいてもよい。
４０についての一定のワークステーション４１に対する
アクセスを認めるか、または拒むために使用することが
出来る。このシステムはローカルエリアネットワーク
（ＬＡＮ）４２によってリンクされた複数個所のワーク
ステーション４１であって、順次、指紋照合一致サーバ
ー４３および包括的中央コンピュータ４４にリンクされ
るものを含んでいてもよい。
【００１９】図４−１０を参照して、センサ３０を非常
に詳細に説明する。センサ３０は、図４および５中で多
分最も良く示されているように、アレイパターンに整列
された複数個の個々のピクセルまたは検出エレメント３
０ａを包含する。これらの検出用エレメントは代表的な
指紋（図４）の隆起部５９および介在する谷部６０を検
出できるように比較的小さいものである。電界センサ３
０からのライブ指紋の読取りは光学的検出より信頼性が
ある。それは隆起部および谷部のパターンにおける指の
皮膚についての伝導はシミュレートするのが非常に困難
だからである。反対に、光学センサは指紋について容易
に調製された、もしくは他の類似の影像によって騙され
る可能性がある。
に詳細に説明する。センサ３０は、図４および５中で多
分最も良く示されているように、アレイパターンに整列
された複数個の個々のピクセルまたは検出エレメント３
０ａを包含する。これらの検出用エレメントは代表的な
指紋（図４）の隆起部５９および介在する谷部６０を検
出できるように比較的小さいものである。電界センサ３
０からのライブ指紋の読取りは光学的検出より信頼性が
ある。それは隆起部および谷部のパターンにおける指の
皮膚についての伝導はシミュレートするのが非常に困難
だからである。反対に、光学センサは指紋について容易
に調製された、もしくは他の類似の影像によって騙され
る可能性がある。
【００２０】センサ３０は基板６５およびその上の１層
以上のアクティブ半導体層６６を含んでいる。接地プレ
ーン電極層６８はアクティブ層６６の上に存在し、かつ
絶縁層６７によってそれから分離されている。駆動電極
層７１は他の誘電体層７０の上方に配置され、そして励
起駆動増幅器７４に接続されている。励起駆動信号は典
型的には約１ｋＨｚ乃至１ＭＨｚの範囲にあればよく、
そして全てのアレイを横切ってコヒーレントに送り出さ
れる。従って、この駆動乃至励起用電子機器回路はこの
ように比較的複雑なものではなく、センサ３０の総合的
なコストを減少させることが出来る一方、その信頼性は
増大する。
以上のアクティブ半導体層６６を含んでいる。接地プレ
ーン電極層６８はアクティブ層６６の上に存在し、かつ
絶縁層６７によってそれから分離されている。駆動電極
層７１は他の誘電体層７０の上方に配置され、そして励
起駆動増幅器７４に接続されている。励起駆動信号は典
型的には約１ｋＨｚ乃至１ＭＨｚの範囲にあればよく、
そして全てのアレイを横切ってコヒーレントに送り出さ
れる。従って、この駆動乃至励起用電子機器回路はこの
ように比較的複雑なものではなく、センサ３０の総合的
なコストを減少させることが出来る一方、その信頼性は
増大する。
【００２１】別の絶縁層７６は駆動電極層７１上に存在
し、そして例示的に円形状に形成した検出電極７８は絶
縁層７６上に在る。検出電極７８は、概略的に例示した
ように、アクティブ層６６内に形成された検出電子機器
回路７３に接続すればよい。環状に形成されたシールド
電極８０は検出電極７８をそれから間隔を置いた状態で
取り囲んでいる。当業者には容易に察知されるであろう
ように、検出電極７８およびそれを取り囲むシールド電
極８０は他の形状、たとえば六角形であって、ピクセル
または検出エレメント３０ａの緊密にパックしたアレン
ジメントまたはアレイを容易にするものであればよい。
シールド電極８０はアクティブシールドであり、これは
増幅回路７３の出力の一部により駆動されて、電界エネ
ルギーの合焦を助け、更にそれによって、隣接電極を駆
動する必要性を減少させる。従って、従来技術によるセ
ンサが各検出電極を個々に駆動することを要するのに対
し、センサ３０は、シャープなコントラストにおいて、
コヒーレントな駆動信号により全ての検出エレメントを
駆動させるものである。
し、そして例示的に円形状に形成した検出電極７８は絶
縁層７６上に在る。検出電極７８は、概略的に例示した
ように、アクティブ層６６内に形成された検出電子機器
回路７３に接続すればよい。環状に形成されたシールド
電極８０は検出電極７８をそれから間隔を置いた状態で
取り囲んでいる。当業者には容易に察知されるであろう
ように、検出電極７８およびそれを取り囲むシールド電
極８０は他の形状、たとえば六角形であって、ピクセル
または検出エレメント３０ａの緊密にパックしたアレン
ジメントまたはアレイを容易にするものであればよい。
シールド電極８０はアクティブシールドであり、これは
増幅回路７３の出力の一部により駆動されて、電界エネ
ルギーの合焦を助け、更にそれによって、隣接電極を駆
動する必要性を減少させる。従って、従来技術によるセ
ンサが各検出電極を個々に駆動することを要するのに対
し、センサ３０は、シャープなコントラストにおいて、
コヒーレントな駆動信号により全ての検出エレメントを
駆動させるものである。
【００２２】図８−１０を参照すると、励起電極７１は
検出電極７８に対する第一電界および検出電極７８と指
７９の表面との間の第二電界を距離それぞれｄ１および
ｄ２をもって生成する。換言すれば、第一キャパシタ８
３（図９）は励起電極７１および検出電極７８間に設定
され、そして第二キャパシタ８５は指の皮膚７９および
接地間に設定される。第二キャパシタ８５のキャパシタ
ンスは、検出電極７８が隆起部または谷部に隣接するか
どうかに依存して変化する。従って、センサ３０は容量
性電圧ディバイダとしてモデル化することが出来る。ユ
ニティ利得電圧フォロワまたは増幅器７３によって検出
された電圧は、距離ｄ２が変化すると、変化することに
なる。
検出電極７８に対する第一電界および検出電極７８と指
７９の表面との間の第二電界を距離それぞれｄ１および
ｄ２をもって生成する。換言すれば、第一キャパシタ８
３（図９）は励起電極７１および検出電極７８間に設定
され、そして第二キャパシタ８５は指の皮膚７９および
接地間に設定される。第二キャパシタ８５のキャパシタ
ンスは、検出電極７８が隆起部または谷部に隣接するか
どうかに依存して変化する。従って、センサ３０は容量
性電圧ディバイダとしてモデル化することが出来る。ユ
ニティ利得電圧フォロワまたは増幅器７３によって検出
された電圧は、距離ｄ２が変化すると、変化することに
なる。
【００２３】検出電極３０ａは非常に低い電流および非
常に高いインピーダンスにおいて作動する。たとえば、
各検出電極７８からの出力信号は約５乃至１０ミリボル
トであって、ノイズの影響を減少させ、また信号の更な
る処理を行わせるものが望ましい。各検出エレメント３
０ａのおおよその直径は、シールド電極８０の外寸法に
よって規定される場合、直径において約０．００２乃至
０．００５インチであればよい。励起誘電体層７６およ
び表面誘電体層５４は望ましくは約１μｍの範囲内の厚
さを有すればよい。接地プレーン電極６８はアクティブ
電子機器装置を励起電極７１から遮蔽する。比較的厚い
誘電体層６７はこれら２種類の構成物間のキャパシタン
スを減少させることになり、それによって励起電極を駆
動するために要する電流を減少させる。当業者には理解
されるであろうように、電極７８、８０のための導体を
経由し、アクティブ電子機器回路に至る各種の信号供給
は容易に形成することが出来る。例示された信号の極性
は容易に反転することが可能である。
常に高いインピーダンスにおいて作動する。たとえば、
各検出電極７８からの出力信号は約５乃至１０ミリボル
トであって、ノイズの影響を減少させ、また信号の更な
る処理を行わせるものが望ましい。各検出エレメント３
０ａのおおよその直径は、シールド電極８０の外寸法に
よって規定される場合、直径において約０．００２乃至
０．００５インチであればよい。励起誘電体層７６およ
び表面誘電体層５４は望ましくは約１μｍの範囲内の厚
さを有すればよい。接地プレーン電極６８はアクティブ
電子機器装置を励起電極７１から遮蔽する。比較的厚い
誘電体層６７はこれら２種類の構成物間のキャパシタン
スを減少させることになり、それによって励起電極を駆
動するために要する電流を減少させる。当業者には理解
されるであろうように、電極７８、８０のための導体を
経由し、アクティブ電子機器回路に至る各種の信号供給
は容易に形成することが出来る。例示された信号の極性
は容易に反転することが可能である。
【００２４】センサ３０用の全接触または検出面は約
０．５×０．５インチの寸法であることが望ましく、こ
れは容易に製造出来、そして精確な指紋検出および照合
一致のため十分に大きい表面を依然として提供するもの
である。本発明によるセンサ３０はまた、デッド・ピク
セル（dead pixels ）または検出エレメント３０ａにつ
いて可成り許容性がある。代表的なセンサ３０は約２５
６×２５６本のピクセルまたはセンサエレメントを含ん
でいるが、他のアレイ寸法もまた、本発明によって意図
されている。センサ３０はまた、本質的に従来の半導体
製造技術を利用することによって一度に作成することが
出来、それによって製造費を大幅に減少させるものであ
る。
０．５×０．５インチの寸法であることが望ましく、こ
れは容易に製造出来、そして精確な指紋検出および照合
一致のため十分に大きい表面を依然として提供するもの
である。本発明によるセンサ３０はまた、デッド・ピク
セル（dead pixels ）または検出エレメント３０ａにつ
いて可成り許容性がある。代表的なセンサ３０は約２５
６×２５６本のピクセルまたはセンサエレメントを含ん
でいるが、他のアレイ寸法もまた、本発明によって意図
されている。センサ３０はまた、本質的に従来の半導体
製造技術を利用することによって一度に作成することが
出来、それによって製造費を大幅に減少させるものであ
る。
【００２５】図１１を参照して、指紋センサ３０を含む
装置９０の機能的分割を説明する。指紋センサ装置９０
は、指紋についての１種類以上のディスプレイスメント
検出を提供するように構成してもよく、これらは影像プ
レゼント・トリガ（image present trigger ）を提供
し、アナログデジタル変換を行い、フル影像の取り込
み、および影像保全性の決定をもたらし、コントラスト
強化および標準化を提供し、そして影像の２値化をもた
らすものである。例示された実施態様において、センサ
３０はパラレルプロセッサおよびメモリアレイ９２に、
そしてまた例示されたインターフェース９１を介して制
御プロセッサ９３に接続されている。パラレルプロセッ
サ９２は影像品質および不良ブロックの確定をもたら
し、エッジの強化および円滑化および細線化を提供し、
指紋合致のために望まれる場合は隆起部流れベクトルを
生成し、それらのベクトルを円滑化し、かつ隆起部流れ
特性を生成し、指紋の中心を同定し、湾曲部を生成し、
円滑化し、そして清掃し、更に細目の照合一致を提供す
る。例示された制御プロセッサ９３は細目登録および合
致、細目記憶を提供し、承認コードを生成し、そして例
示されたインターフェース９４を介してホストと対話す
ることが出来る。例示されたローカル不揮発性メモリ９
５もまた、装置９０中に含まれていてもよい。
装置９０の機能的分割を説明する。指紋センサ装置９０
は、指紋についての１種類以上のディスプレイスメント
検出を提供するように構成してもよく、これらは影像プ
レゼント・トリガ（image present trigger ）を提供
し、アナログデジタル変換を行い、フル影像の取り込
み、および影像保全性の決定をもたらし、コントラスト
強化および標準化を提供し、そして影像の２値化をもた
らすものである。例示された実施態様において、センサ
３０はパラレルプロセッサおよびメモリアレイ９２に、
そしてまた例示されたインターフェース９１を介して制
御プロセッサ９３に接続されている。パラレルプロセッ
サ９２は影像品質および不良ブロックの確定をもたら
し、エッジの強化および円滑化および細線化を提供し、
指紋合致のために望まれる場合は隆起部流れベクトルを
生成し、それらのベクトルを円滑化し、かつ隆起部流れ
特性を生成し、指紋の中心を同定し、湾曲部を生成し、
円滑化し、そして清掃し、更に細目の照合一致を提供す
る。例示された制御プロセッサ９３は細目登録および合
致、細目記憶を提供し、承認コードを生成し、そして例
示されたインターフェース９４を介してホストと対話す
ることが出来る。例示されたローカル不揮発性メモリ９
５もまた、装置９０中に含まれていてもよい。
【００２６】図１１の装置９０の変形が図１２の装置１
００によって示されている。この実施態様はセンサおよ
び処理用電子機器の２種類のチップ・バージョンを包含
している。装置１００はローカルメモリバスを介して接
続されたセンサチップ９６およびオーセンティケータ
（authenticator ）チップ９７を含んでいる。スキャン
制御プロセッサ９８もまた、図１２の例示された実施態
様中に包含されており、残りの機能構成要素は図１１と
同じである。
００によって示されている。この実施態様はセンサおよ
び処理用電子機器の２種類のチップ・バージョンを包含
している。装置１００はローカルメモリバスを介して接
続されたセンサチップ９６およびオーセンティケータ
（authenticator ）チップ９７を含んでいる。スキャン
制御プロセッサ９８もまた、図１２の例示された実施態
様中に包含されており、残りの機能構成要素は図１１と
同じである。
【００２７】センサ３０からの検出された信号の復調お
よび予備処理は図１３および１４に関連して更に理解さ
れる。例示された回路１１０、１２０は望ましくは交流
励起を利用する。更に、センサに対する電圧の振幅はロ
ーカル接地プレーンのディスプレイスメントに比例し、
従ってその信号は、更なる利用の前に復調されねばなら
ない。図１３はローカルコンパレータ１１２を例示し、
その制御をしてＡ／Ｄ変換プロセスを並列に操作させる
ものである。プロセッサはピクセルまたはセンサエレメ
ント３０ａの全行または列に対して基準電圧の二乗を呈
し、そしてＳｉｇ０線上のトランジションを監視する。
当業者には容易に理解されるであろうように、連続の近
似変換を実施することが可能であり、すなわち最初のス
テッピングは大きなステップで、次いでステッピングは
より狭い範囲に亘って漸進的に一層細かなステップで行
われる。Ｓｉｇ０出力は２値バス接続が可能であるが、
ＳｉｇＡ出力は復調されたアナログ信号であって、これ
はアナログ基準電圧発生回路のパーツとして使用するこ
とが出来る。
よび予備処理は図１３および１４に関連して更に理解さ
れる。例示された回路１１０、１２０は望ましくは交流
励起を利用する。更に、センサに対する電圧の振幅はロ
ーカル接地プレーンのディスプレイスメントに比例し、
従ってその信号は、更なる利用の前に復調されねばなら
ない。図１３はローカルコンパレータ１１２を例示し、
その制御をしてＡ／Ｄ変換プロセスを並列に操作させる
ものである。プロセッサはピクセルまたはセンサエレメ
ント３０ａの全行または列に対して基準電圧の二乗を呈
し、そしてＳｉｇ０線上のトランジションを監視する。
当業者には容易に理解されるであろうように、連続の近
似変換を実施することが可能であり、すなわち最初のス
テッピングは大きなステップで、次いでステッピングは
より狭い範囲に亘って漸進的に一層細かなステップで行
われる。Ｓｉｇ０出力は２値バス接続が可能であるが、
ＳｉｇＡ出力は復調されたアナログ信号であって、これ
はアナログ基準電圧発生回路のパーツとして使用するこ
とが出来る。
【００２８】図１４中に例示された回路１２０は、全て
のセンサユニットまたはピクセルについて同時に局在化
したコントラスト強化を行うための記憶装置を備えてい
る。演算は決定エレメントのためのアナログ・コンパレ
ータ１１２を利用することが出来る。２値化出力影像
は、例示されたラッチ１１３により設けられた２値シフ
トレジスタから移動させることが出来る。あるいは、当
業者には容易に理解されるであろうように、出力影像を
読み出すことによって従来のメモリアレイによるアドレ
ッシングが可能である。回路１２０はそれ自体ローカル
メモリを有しているので、ピクセルデータを記憶するの
にバッファの別のセットを必要とするものではない。
のセンサユニットまたはピクセルについて同時に局在化
したコントラスト強化を行うための記憶装置を備えてい
る。演算は決定エレメントのためのアナログ・コンパレ
ータ１１２を利用することが出来る。２値化出力影像
は、例示されたラッチ１１３により設けられた２値シフ
トレジスタから移動させることが出来る。あるいは、当
業者には容易に理解されるであろうように、出力影像を
読み出すことによって従来のメモリアレイによるアドレ
ッシングが可能である。回路１２０はそれ自体ローカル
メモリを有しているので、ピクセルデータを記憶するの
にバッファの別のセットを必要とするものではない。
【００２９】皮膚の導電性および汚染における変動は電
界信号の位相偏移を生ずる可能性がある。従って、図１
３および１４の処理用電子機器回路１１０、１２０は同
期復調器または復調回路を含むことが好ましく、そうす
れば回路全体は導電性におけるこの種のあらゆる変動に
対して一層低い感度を有することになる。アレイの一部
におけるセンサユニットまたはピクセル３０ａの相互接
続は図１５中に概略的に示されている。列データ・トラ
ンスファライン１２１、行データ・トランスファライン
１２２およびコンパレータ基準ライン１２３はセンサユ
ニット３０ａのアレイに接続されて示されている。相互
接続は、センサユニットの８×８ブロックにおいて為さ
れるのが望ましい。
界信号の位相偏移を生ずる可能性がある。従って、図１
３および１４の処理用電子機器回路１１０、１２０は同
期復調器または復調回路を含むことが好ましく、そうす
れば回路全体は導電性におけるこの種のあらゆる変動に
対して一層低い感度を有することになる。アレイの一部
におけるセンサユニットまたはピクセル３０ａの相互接
続は図１５中に概略的に示されている。列データ・トラ
ンスファライン１２１、行データ・トランスファライン
１２２およびコンパレータ基準ライン１２３はセンサユ
ニット３０ａのアレイに接続されて示されている。相互
接続は、センサユニットの８×８ブロックにおいて為さ
れるのが望ましい。
【００３０】図１６の回路１３０は電荷結合素子（ＣＣ
Ｄ）シフトレジスタ１３１を含み、これは順次、複数個
の個別シフトレジスタ１３５を含んでいる。このシフト
レジスタ１３５はタップを設けたディレイラインとして
機能し、映像信号処理を容易とするものである。これら
のレジスタ１３５は、例示されたブロック・プロセッサ
１３４の制御下で作動されるそれぞれのＡ／Ｄ変換器１
３２を提供する。検出増幅器出力は、ピクセルの行当た
り１個のシフトレジスタを伴ってＣＣＤアナログシフト
レジスタ１３５に接続される。次いで、データの行はレ
ジスタからアクティブ変換装置として働く、いずれかの
Ａ／Ｄ変換器１３２に移動される。各ピクセルは、それ
が変換器に到達すると、８ビットのデジタル言語に変換
される。この変換プロセスおよびＡ／Ｄ基準電圧はブロ
ック・プロセッサの制御下にあり、そこでは各ブロック
・プロセッサは１行以上、たとえば各プロセッサ当たり
１６行を制御することが出来る。動的コントラスト補正
の限定された度合いは、先のピクセル変換からのデータ
を利用し、基準電圧を比較することによって達成出来る
が、効果のある下流への映像処理が依然として要求され
る。
Ｄ）シフトレジスタ１３１を含み、これは順次、複数個
の個別シフトレジスタ１３５を含んでいる。このシフト
レジスタ１３５はタップを設けたディレイラインとして
機能し、映像信号処理を容易とするものである。これら
のレジスタ１３５は、例示されたブロック・プロセッサ
１３４の制御下で作動されるそれぞれのＡ／Ｄ変換器１
３２を提供する。検出増幅器出力は、ピクセルの行当た
り１個のシフトレジスタを伴ってＣＣＤアナログシフト
レジスタ１３５に接続される。次いで、データの行はレ
ジスタからアクティブ変換装置として働く、いずれかの
Ａ／Ｄ変換器１３２に移動される。各ピクセルは、それ
が変換器に到達すると、８ビットのデジタル言語に変換
される。この変換プロセスおよびＡ／Ｄ基準電圧はブロ
ック・プロセッサの制御下にあり、そこでは各ブロック
・プロセッサは１行以上、たとえば各プロセッサ当たり
１６行を制御することが出来る。動的コントラスト補正
の限定された度合いは、先のピクセル変換からのデータ
を利用し、基準電圧を比較することによって達成出来る
が、効果のある下流への映像処理が依然として要求され
る。
【００３１】図１７の回路は図１６のそれと類似してい
る。図１７において、コンパレータ１４１は例示された
ブロック・プロセッサ１３４の制御下で作動して、影像
出力信号を供給する。図１８は信号処理構成の他の特徴
を示すものである。この回路実施態様１５０は図１１中
に示し、かつ上記した回路実施態様と類似である。図１
８の回路１５０は、例示された行選択データ入力マルチ
プレクサ１５１、列選択バスドライバ１５３およびコン
パレータ基準電圧割算器１５２によって選択的にアドレ
ス、かつ読取られる１６×１６のセンサユニットまたは
影像セル３０ｂを例示的に包含している。一度影像が電
界検出電極から取り込まれ、そしてデジタル化される
と、指紋特性をその影像から抽出することが出来る。図
１８は、デジタル信号プロセッサ９２のバンクに接続さ
れたセンサのハイレベルの図を示している。この場合に
は、１２８×１２８ピクセルのアレイが影像セル３０ｂ
の１６×１６アレイに仕切られており、ここにおいて各
影像セルは８×８ピクセルのアレイから形成されてい
る。
る。図１７において、コンパレータ１４１は例示された
ブロック・プロセッサ１３４の制御下で作動して、影像
出力信号を供給する。図１８は信号処理構成の他の特徴
を示すものである。この回路実施態様１５０は図１１中
に示し、かつ上記した回路実施態様と類似である。図１
８の回路１５０は、例示された行選択データ入力マルチ
プレクサ１５１、列選択バスドライバ１５３およびコン
パレータ基準電圧割算器１５２によって選択的にアドレ
ス、かつ読取られる１６×１６のセンサユニットまたは
影像セル３０ｂを例示的に包含している。一度影像が電
界検出電極から取り込まれ、そしてデジタル化される
と、指紋特性をその影像から抽出することが出来る。図
１８は、デジタル信号プロセッサ９２のバンクに接続さ
れたセンサのハイレベルの図を示している。この場合に
は、１２８×１２８ピクセルのアレイが影像セル３０ｂ
の１６×１６アレイに仕切られており、ここにおいて各
影像セルは８×８ピクセルのアレイから形成されてい
る。
【００３２】各影像セル３０ｂは単一のコンパレータ基
準線を有しており、これはセル全体の要求に応えるもの
である。セル３０ｂがスキャンされると、１基のパラレ
ルプロセッサがそのセル３０ｂについての基準電圧を管
理し、そしてそのセル内の全てのセンサについてデジタ
ル化信号を記録する。セル３０ｂ内のセンサをスキャン
するプロセスの間、プロセッサをセルからのデータと同
時に相互に関連させて、そのセル中の隆起部流れ方向の
予備的評価を生成させることが出来る。例示された実施
態様において、制御プロセッサ９３はセンサ信号のスキ
ャニングおよびデジタル化を管理し、そしてパラレルプ
ロセッサ９２のバンクであって、将来の抽出および合致
作用を遂行するものを監視する。
準線を有しており、これはセル全体の要求に応えるもの
である。セル３０ｂがスキャンされると、１基のパラレ
ルプロセッサがそのセル３０ｂについての基準電圧を管
理し、そしてそのセル内の全てのセンサについてデジタ
ル化信号を記録する。セル３０ｂ内のセンサをスキャン
するプロセスの間、プロセッサをセルからのデータと同
時に相互に関連させて、そのセル中の隆起部流れ方向の
予備的評価を生成させることが出来る。例示された実施
態様において、制御プロセッサ９３はセンサ信号のスキ
ャニングおよびデジタル化を管理し、そしてパラレルプ
ロセッサ９２のバンクであって、将来の抽出および合致
作用を遂行するものを監視する。
【００３３】図１９を参照すると、４×４プロセッサマ
トリックス回路１８０、たとえば指紋細目処理について
のパイプラインスタイルの実施に関して利用される可能
性のあるものが例示されている。回路１８０はプロセッ
サ１８４のアレイ、センサアレイの入力／出力部分１８
１、不揮発性メモリインターフェース１８２、ならびに
例示されたマルチ・プロセッサアレイクロックおよび制
御ユニット１８２を包含している。示された回路１８０
は指紋のユニークな細目を同定し、かつ突き止めて、検
出される指紋と複数種類の基準指紋の１種類との間の合
致を確定する。プロセッサ１８４は前もって記憶させた
基準用細目のセットに対して細目を合致させて一致照合
プロセスを完了する。確実な一致照合が為されると、た
とえば回路１８０はホストプロセッサ・インターフェー
スを介して適切な暗号に変えたメッセージを送ることに
より外部プロセッサに通知することが出来る。
トリックス回路１８０、たとえば指紋細目処理について
のパイプラインスタイルの実施に関して利用される可能
性のあるものが例示されている。回路１８０はプロセッ
サ１８４のアレイ、センサアレイの入力／出力部分１８
１、不揮発性メモリインターフェース１８２、ならびに
例示されたマルチ・プロセッサアレイクロックおよび制
御ユニット１８２を包含している。示された回路１８０
は指紋のユニークな細目を同定し、かつ突き止めて、検
出される指紋と複数種類の基準指紋の１種類との間の合
致を確定する。プロセッサ１８４は前もって記憶させた
基準用細目のセットに対して細目を合致させて一致照合
プロセスを完了する。確実な一致照合が為されると、た
とえば回路１８０はホストプロセッサ・インターフェー
スを介して適切な暗号に変えたメッセージを送ることに
より外部プロセッサに通知することが出来る。
【００３４】一般に、指紋の全領域に及ぶその指紋の隆
起部と谷部との間に十分なコントラストを確保すること
が求められる。図２０の回路１６０は、ピクセル３０ａ
のアレイについて動的コントラスト強化を提供するため
の複数個の相互接続された抵抗器１６２を含む抵抗ネッ
トワークまたはマトリックス１６１を概略的に示してい
る。隣接ピクセルの効果を各ピクセルの出力を標準化す
るために使用し、一方で十分なコントラストを提供する
ものとする。回路は、強化されたコントラスト出力信号
を提供するための一対の増幅器１６３、１６４を含んで
いる。
起部と谷部との間に十分なコントラストを確保すること
が求められる。図２０の回路１６０は、ピクセル３０ａ
のアレイについて動的コントラスト強化を提供するため
の複数個の相互接続された抵抗器１６２を含む抵抗ネッ
トワークまたはマトリックス１６１を概略的に示してい
る。隣接ピクセルの効果を各ピクセルの出力を標準化す
るために使用し、一方で十分なコントラストを提供する
ものとする。回路は、強化されたコントラスト出力信号
を提供するための一対の増幅器１６３、１６４を含んで
いる。
【００３５】それぞれのピクセル値は、センサ信号を、
基準信号であって、当面領域内の全てのセンサからの信
号について加重平均と共にブロック基準信号を合計する
ものと比較することによって決定される。正方形の抵抗
性グリッドまたはマトリックスは、ピクセルコンパレー
タのそれぞれに対し同時に必要な加重平均値を提供す
る。包括的ブロック基準ライン１６５は階段波形をもっ
て駆動されるのが好ましく、一方コンパレータ出力は状
況の変化について監視される。各ピクセルのグレイスケ
ール値は、階段のどのステップがそのピクセルのコンパ
レータをして状況を変化させているのかについて言及す
ることによって決定すればよい。
基準信号であって、当面領域内の全てのセンサからの信
号について加重平均と共にブロック基準信号を合計する
ものと比較することによって決定される。正方形の抵抗
性グリッドまたはマトリックスは、ピクセルコンパレー
タのそれぞれに対し同時に必要な加重平均値を提供す
る。包括的ブロック基準ライン１６５は階段波形をもっ
て駆動されるのが好ましく、一方コンパレータ出力は状
況の変化について監視される。各ピクセルのグレイスケ
ール値は、階段のどのステップがそのピクセルのコンパ
レータをして状況を変化させているのかについて言及す
ることによって決定すればよい。
【００３６】動的コントラスト強化についての変形は図
２１の回路１７０を参照することによって理解される。
動的コントラスト強化はまた、ピクセル・ノードを相互
連結するキャパシタ１７１のアレイ１７２によっても実
施出来る。この実施態様において、アレイ１７２は、上
で十分詳細に説明した同期復調器１７５に由来する交流
信号を受ける。キャパシタ１７１はＡＣインピーダンス
・ネットワークとして役目を果たし、これはＤＣ信号用
の抵抗性ネットワーク１６１（図２０）の挙動に近似す
る態様においてＡＣ信号を分布させ、かつ平均化するも
のである。そのＡＣコントラスト強化回路１７０におい
て、ローパス濾波であって、他の実施態様においては復
調器回路の一部であってもよいものをコンパレータ１７
７回路部分に移動させる。キャパシタアレイ１７２は、
従来の半導体処理技術を利用することによって容易に実
施出来、そして上記の抵抗性アレイによる実現と比較し
て比較的小寸法であるという利点をもたらすことが出来
る。
２１の回路１７０を参照することによって理解される。
動的コントラスト強化はまた、ピクセル・ノードを相互
連結するキャパシタ１７１のアレイ１７２によっても実
施出来る。この実施態様において、アレイ１７２は、上
で十分詳細に説明した同期復調器１７５に由来する交流
信号を受ける。キャパシタ１７１はＡＣインピーダンス
・ネットワークとして役目を果たし、これはＤＣ信号用
の抵抗性ネットワーク１６１（図２０）の挙動に近似す
る態様においてＡＣ信号を分布させ、かつ平均化するも
のである。そのＡＣコントラスト強化回路１７０におい
て、ローパス濾波であって、他の実施態様においては復
調器回路の一部であってもよいものをコンパレータ１７
７回路部分に移動させる。キャパシタアレイ１７２は、
従来の半導体処理技術を利用することによって容易に実
施出来、そして上記の抵抗性アレイによる実現と比較し
て比較的小寸法であるという利点をもたらすことが出来
る。
【００３７】抵抗性マトリックス回路１６０およびキャ
パシタマトリックス回路１７０は影像コントラスト強化
に関する重み付けをもたらすことが出来る。代替的に
は、下流のソフトウェアであって、十分処理するには比
較的長い時間が掛かるかも知れないものを経由してこの
種の強化を行う。従って、抵抗性マトリックスおよびキ
ャパシタマトリックスのアレンジメントはより大きな総
合的処理速度を提供することが出来る。更に、この種
の、センサ３０における予備的処理は若干の実施態様に
おける８ビット変換装置から１ビット変換装置への緩和
を許容出来る一方、比較的低コストにおいて依然として
高速度を提供するものである。たとえば、ユーザーの欲
求不満を回避するために、指紋影像の処理および合致の
確認は或る用途に関しては望ましくは僅かに数秒であ
る。
パシタマトリックス回路１７０は影像コントラスト強化
に関する重み付けをもたらすことが出来る。代替的に
は、下流のソフトウェアであって、十分処理するには比
較的長い時間が掛かるかも知れないものを経由してこの
種の強化を行う。従って、抵抗性マトリックスおよびキ
ャパシタマトリックスのアレンジメントはより大きな総
合的処理速度を提供することが出来る。更に、この種
の、センサ３０における予備的処理は若干の実施態様に
おける８ビット変換装置から１ビット変換装置への緩和
を許容出来る一方、比較的低コストにおいて依然として
高速度を提供するものである。たとえば、ユーザーの欲
求不満を回避するために、指紋影像の処理および合致の
確認は或る用途に関しては望ましくは僅かに数秒であ
る。
【００３８】図２２を参照すると、センサ３０は安全な
センサ・パッケージ１９０内に収容されていればよい。
このセンサ３０は、チップや電気的接続部に応力をかけ
るかも知れない折り曲げや移動を回避するように装架さ
れるのが望ましい。より詳細に、当業者には容易に理解
されるであろうように、いたずら不能ハウジング１９１
を含んでいればよい。たとえば、ハウジング１９１は硬
質プラスチック材料または金属であって、強固、かつ切
断、摩滅または鋸引きには抵抗性を有するものから形成
すればよい。あるいは、もし切断、解体または他の形式
の進入が企てられた場合に備えて、ハウジング１９１
は、その内部回路構成要素をぼろぼろに砕き、かつ破壊
する材料とすればよい。
センサ・パッケージ１９０内に収容されていればよい。
このセンサ３０は、チップや電気的接続部に応力をかけ
るかも知れない折り曲げや移動を回避するように装架さ
れるのが望ましい。より詳細に、当業者には容易に理解
されるであろうように、いたずら不能ハウジング１９１
を含んでいればよい。たとえば、ハウジング１９１は硬
質プラスチック材料または金属であって、強固、かつ切
断、摩滅または鋸引きには抵抗性を有するものから形成
すればよい。あるいは、もし切断、解体または他の形式
の進入が企てられた場合に備えて、ハウジング１９１
は、その内部回路構成要素をぼろぼろに砕き、かつ破壊
する材料とすればよい。
【００３９】センサパッケージ１９０はまた、例示され
た基板１９５、プロセッサ１９２、可破壊性メモリ１９
５および暗号化された出力回路１９４を包含するものと
する。より詳細に、その暗号化された出力回路１９４は
出力信号であって、意図された下流の装置によってのみ
暗号解読し得るものを提供する。この種の暗号技術は当
業者には容易に理解されるであろう、そしてそれらの技
法は様々なキー、パスワード、コード等の使用を包含す
るものでよい。米国特許第4,140,272 号、第5,337,357
号、第4,993,068 号および第5,436,972 号はそれぞれ暗
号への様々なアプローチを開示している。
た基板１９５、プロセッサ１９２、可破壊性メモリ１９
５および暗号化された出力回路１９４を包含するものと
する。より詳細に、その暗号化された出力回路１９４は
出力信号であって、意図された下流の装置によってのみ
暗号解読し得るものを提供する。この種の暗号技術は当
業者には容易に理解されるであろう、そしてそれらの技
法は様々なキー、パスワード、コード等の使用を包含す
るものでよい。米国特許第4,140,272 号、第5,337,357
号、第4,993,068 号および第5,436,972 号はそれぞれ暗
号への様々なアプローチを開示している。
【００４０】センサパッケージ１９０の出力は電気導電
性のリードまたはピンを経由して、関連する下流の暗号
解読装置に通じているか、あるいは関連装置に誘導的ま
たは光学的に連結すればよい。電気的または他のタイプ
の保護を暗号化された出力部分に提供して、メモリ１９
３上に記憶されたデータ、たとえば指紋のデータベース
が外部の接続および／または信号の不正操作によって容
易に読み出し可能ではないことを保証してもよい。
性のリードまたはピンを経由して、関連する下流の暗号
解読装置に通じているか、あるいは関連装置に誘導的ま
たは光学的に連結すればよい。電気的または他のタイプ
の保護を暗号化された出力部分に提供して、メモリ１９
３上に記憶されたデータ、たとえば指紋のデータベース
が外部の接続および／または信号の不正操作によって容
易に読み出し可能ではないことを保証してもよい。
【００４１】センサ３０およびプロセッサ１９２は、必
須のセンサ処理特性の如何なる範囲を提供するように構
成してもよい。たとえば、暗号化された出力は未処理影
像、処理影像、指紋細目データ、イエス／ノー一致確認
または本人確認およびデジタル署名キーであってもよ
い。例示されたセンサパッケージ１９０はまた、センサ
３０の上部誘電体層５２とハウジング１９１の隣接部分
との間のインターフェースにおいて封止材料から成るビ
ーズ１９６を含んでいる。他の封止アレンジメントもま
た、望ましくは流体用緊密シールを暴露された誘電体層
と隣接ハウジング部分との間のインターフェースに設け
るために本発明によって意図されている。更に、ウィン
ドウを日常的に清掃し、そしてその汚染を減少させるた
めに洗浄液体を用いてもよい。各種のアルコール、たと
えばイソプロピルアルコールは洗浄溶液として使用する
のにあつらえ向きであり、ハウジング１９１および封止
用ビーズ１９６はこの種の化学薬品に関し耐性を有する
ことが望ましい。
須のセンサ処理特性の如何なる範囲を提供するように構
成してもよい。たとえば、暗号化された出力は未処理影
像、処理影像、指紋細目データ、イエス／ノー一致確認
または本人確認およびデジタル署名キーであってもよ
い。例示されたセンサパッケージ１９０はまた、センサ
３０の上部誘電体層５２とハウジング１９１の隣接部分
との間のインターフェースにおいて封止材料から成るビ
ーズ１９６を含んでいる。他の封止アレンジメントもま
た、望ましくは流体用緊密シールを暴露された誘電体層
と隣接ハウジング部分との間のインターフェースに設け
るために本発明によって意図されている。更に、ウィン
ドウを日常的に清掃し、そしてその汚染を減少させるた
めに洗浄液体を用いてもよい。各種のアルコール、たと
えばイソプロピルアルコールは洗浄溶液として使用する
のにあつらえ向きであり、ハウジング１９１および封止
用ビーズ１９６はこの種の化学薬品に関し耐性を有する
ことが望ましい。
【００４２】図２３を参照すると、他のセンサパッケー
ジ２２０が例示されており、そこで一体化された回路パ
ッケージに関しての問題と解決を論述するものとする。
指紋センサ集積回路はパッケージングの特別な困難性を
呈する。というのは、それがスキャンされるべき指によ
って触れられねばならないことである。関係する主要汚
染物質はナトリウムおよびその他のアルカリ金属であ
る。これらの汚染物質はＳｉＯ２層内で可動イオンを生
じさせ、これらのイオンは典型的に集積回路を不動態化
するのに費やされる。その結果である酸化物の電荷が装
置特性、特にＭＯＳテクノロジーにおけるそれを劣化さ
せる。
ジ２２０が例示されており、そこで一体化された回路パ
ッケージに関しての問題と解決を論述するものとする。
指紋センサ集積回路はパッケージングの特別な困難性を
呈する。というのは、それがスキャンされるべき指によ
って触れられねばならないことである。関係する主要汚
染物質はナトリウムおよびその他のアルカリ金属であ
る。これらの汚染物質はＳｉＯ２層内で可動イオンを生
じさせ、これらのイオンは典型的に集積回路を不動態化
するのに費やされる。その結果である酸化物の電荷が装
置特性、特にＭＯＳテクノロジーにおけるそれを劣化さ
せる。
【００４３】可動イオン性汚染を制御するための従来の
一つのアプローチは集積回路を覆うりんをドープした不
動態化層による気密パッケージを利用するものである。
りんのドーピングは、捕捉メカニズムによる汚染物質の
移動性を減少させる。プラスチックによるパッケージン
グは今や一層一般的となり、そして窒化珪素不動態化層
をプラスチックパッケージングによって利用することが
出来る。窒化珪素は汚染物質に対する透過性を大幅に減
少させて、ユーザーの指および集積回路間の直接接触を
許容する。従って、窒化珪素を指紋センサの不動態化層
として使用するのが好ましい。
一つのアプローチは集積回路を覆うりんをドープした不
動態化層による気密パッケージを利用するものである。
りんのドーピングは、捕捉メカニズムによる汚染物質の
移動性を減少させる。プラスチックによるパッケージン
グは今や一層一般的となり、そして窒化珪素不動態化層
をプラスチックパッケージングによって利用することが
出来る。窒化珪素は汚染物質に対する透過性を大幅に減
少させて、ユーザーの指および集積回路間の直接接触を
許容する。従って、窒化珪素を指紋センサの不動態化層
として使用するのが好ましい。
【００４４】本発明におけるような指紋センサはまた、
以下の事項を含む数種類のユニークなパッケージング要
件を提起する。すなわち、パッケージは指対センサ・ダ
イス型の接触を可能とするように開放すべきことを要
し、そのパッケージはラフな使用に耐えるために物理的
に強固であるべきであり、パッケージおよびダイス型は
洗剤および／または消毒液による反復清掃に、またごし
ごし洗いに耐え得るべきであり、ダイス型は広範囲に及
ぶ有機および無機汚染物質との接触に耐え得べきであ
り、そして最後にこのパッケージは比較的安価であるべ
きである。
以下の事項を含む数種類のユニークなパッケージング要
件を提起する。すなわち、パッケージは指対センサ・ダ
イス型の接触を可能とするように開放すべきことを要
し、そのパッケージはラフな使用に耐えるために物理的
に強固であるべきであり、パッケージおよびダイス型は
洗剤および／または消毒液による反復清掃に、またごし
ごし洗いに耐え得るべきであり、ダイス型は広範囲に及
ぶ有機および無機汚染物質との接触に耐え得べきであ
り、そして最後にこのパッケージは比較的安価であるべ
きである。
【００４５】図２３の例示されたパッケージ２２０はこ
れらのパッケージングの問題点に対処するものである。
パッケージ２２０は金属パドル２２２に装着された集積
回路ダイス２２１を含んでおり、これはパッケージの包
囲プラスチック材料１９１の射出成形の間にリードフレ
ーム２２３に接続される。当業者には容易に理解される
であろうように、接続はボンドワイヤー２２７およびリ
ードフレーム２２３によって外方に延在するリード２２
８に対して行われる。プラスチックハウジング１９１の
上面は一体成形された開口部５２を備えており、これは
ダイス２２１との接触を許容するものである。プラスチ
ック成形コンパウンドおよびダイスの隣接上面部間の付
着性がこの例示された実施態様における封止を生成す
る。従って、別の封止用コンパウンドあるいは製造工程
を全く必要としない。
れらのパッケージングの問題点に対処するものである。
パッケージ２２０は金属パドル２２２に装着された集積
回路ダイス２２１を含んでおり、これはパッケージの包
囲プラスチック材料１９１の射出成形の間にリードフレ
ーム２２３に接続される。当業者には容易に理解される
であろうように、接続はボンドワイヤー２２７およびリ
ードフレーム２２３によって外方に延在するリード２２
８に対して行われる。プラスチックハウジング１９１の
上面は一体成形された開口部５２を備えており、これは
ダイス２２１との接触を許容するものである。プラスチ
ック成形コンパウンドおよびダイスの隣接上面部間の付
着性がこの例示された実施態様における封止を生成す
る。従って、別の封止用コンパウンドあるいは製造工程
を全く必要としない。
【００４６】集積回路ダイス２２１はまた、上で強調し
た理由のために、窒化珪素の不動態化層２２４を含んで
いる。更に、例示のセンサパッケージ２２０中に示すよ
うに、ダイス２２１は第二の保護コーチングを設けてい
てもよい。コーチング２２４、２２５は比較的薄いこと
が望ましく、センサの感度を保持するために、たとえば
略マイクロメートルのオーダーにあるものとする。外方
コーチング２２５は有機材料、たとえばポリイミドまた
はＰＴＦＥ（TeflonＴＭ）であればよく、これは耐摩耗
性および物理的保護における利点をもたらす。無機コー
チング、たとえば炭化珪素または非晶質ダイアモンドは
また、外層２２５のために用いることが出来、そして耐
摩耗性、特に研磨粒子に対するそれを大幅に強化する。
更に、保護性ダイス・コーチング２２５の材料は、たと
えばボンドパッド・エッチングが可能であるように、標
準のＩＣパターン決定法と適合性のあることが好まし
い。
た理由のために、窒化珪素の不動態化層２２４を含んで
いる。更に、例示のセンサパッケージ２２０中に示すよ
うに、ダイス２２１は第二の保護コーチングを設けてい
てもよい。コーチング２２４、２２５は比較的薄いこと
が望ましく、センサの感度を保持するために、たとえば
略マイクロメートルのオーダーにあるものとする。外方
コーチング２２５は有機材料、たとえばポリイミドまた
はＰＴＦＥ（TeflonＴＭ）であればよく、これは耐摩耗
性および物理的保護における利点をもたらす。無機コー
チング、たとえば炭化珪素または非晶質ダイアモンドは
また、外層２２５のために用いることが出来、そして耐
摩耗性、特に研磨粒子に対するそれを大幅に強化する。
更に、保護性ダイス・コーチング２２５の材料は、たと
えばボンドパッド・エッチングが可能であるように、標
準のＩＣパターン決定法と適合性のあることが好まし
い。
【００４７】集積回路ダイス２２１上のボンドパッドは
アルミニウムにより提供すればよい。他の、多分一層好
ましいアプローチは電気メッキによって適用可能である
ような金プラグによりパッドを封止することである。ル
ープにしたボンドワイヤ２２７によって生じた高さを減
少させるために、図示しない他の実施態様において、ダ
イス２２１を直接フリップ・チップボンドしてもよい。
他の実施態様におけるセンサパッケージ２２０は、テー
プ自動化接着技術を利用することによって製造すること
が出来る。
アルミニウムにより提供すればよい。他の、多分一層好
ましいアプローチは電気メッキによって適用可能である
ような金プラグによりパッドを封止することである。ル
ープにしたボンドワイヤ２２７によって生じた高さを減
少させるために、図示しない他の実施態様において、ダ
イス２２１を直接フリップ・チップボンドしてもよい。
他の実施態様におけるセンサパッケージ２２０は、テー
プ自動化接着技術を利用することによって製造すること
が出来る。
【００４８】図２２に戻ると、センサパッケージ１９０
の更に他の特徴は、たとえばハウジング１９１の破れに
際して、メモリ１９８および／または他の集積回路構成
要素を破壊せしめるか、または安全なものとすることで
ある。コーチング１９３の材料を集積回路ダイスに対し
て塗布すればよく、これは、当業者には容易に理解され
るであろうように、もしそのコーチングが溶け去ると、
ダイスの破壊が生ずるのである。メモリ１９３もまた、
光に対する暴露または持続電流の除去に際して自己破壊
性を呈するか、その内容を空にしてしまえばよい。当業
者は、データの完全性およびセンサパッケージ１９０の
処理機能を保証するために他のアプローチを容易に察知
するであろう。従って、本発明はデリケートなデータ、
たとえば承認された指紋、暗号キーまたは承認コードの
データベースがセンサパッケージ１９０から容易に盗ま
れないことをもたらす。更に、またセンサパッケージ１
９０は電界センサ３０を組み込んでいるのが望ましい。
の更に他の特徴は、たとえばハウジング１９１の破れに
際して、メモリ１９８および／または他の集積回路構成
要素を破壊せしめるか、または安全なものとすることで
ある。コーチング１９３の材料を集積回路ダイスに対し
て塗布すればよく、これは、当業者には容易に理解され
るであろうように、もしそのコーチングが溶け去ると、
ダイスの破壊が生ずるのである。メモリ１９３もまた、
光に対する暴露または持続電流の除去に際して自己破壊
性を呈するか、その内容を空にしてしまえばよい。当業
者は、データの完全性およびセンサパッケージ１９０の
処理機能を保証するために他のアプローチを容易に察知
するであろう。従って、本発明はデリケートなデータ、
たとえば承認された指紋、暗号キーまたは承認コードの
データベースがセンサパッケージ１９０から容易に盗ま
れないことをもたらす。更に、またセンサパッケージ１
９０は電界センサ３０を組み込んでいるのが望ましい。
【００４９】センサ３０およびその関連の処理回路につ
いての様々な実施態様は、多数の従来の指紋合致アルゴ
リズムのいずれによっても実施することが出来る。指紋
の細目、すなわち指紋隆起部の枝分かれまたは分岐部お
よび終端部は屡々サンプル指紋と基準用指紋データベー
ス間の合致を確定するために使用される。この種の細目
合致は、当業者に容易に理解されるであろうように、本
発明の処理回路によって容易に遂行出来る。米国特許第
3,859,633 号および第3,893,080 号は指紋細目合致に基
づく指紋の照合一致を指向している。米国特許第4,151,
512 号は抽出した隆起部輪郭データを利用する指紋分類
方法を説明している。米国特許第4,185,270 号はまた、
細目を基準とする符号化および立証方法を開示してい
る。米国特許第5,040,224 号は、細目パターンによる後
の合致を目的として、それぞれの指紋影像のコアの位置
を正確に決定するための指紋の予備処理に対するアプロ
ーチを開示している。
いての様々な実施態様は、多数の従来の指紋合致アルゴ
リズムのいずれによっても実施することが出来る。指紋
の細目、すなわち指紋隆起部の枝分かれまたは分岐部お
よび終端部は屡々サンプル指紋と基準用指紋データベー
ス間の合致を確定するために使用される。この種の細目
合致は、当業者に容易に理解されるであろうように、本
発明の処理回路によって容易に遂行出来る。米国特許第
3,859,633 号および第3,893,080 号は指紋細目合致に基
づく指紋の照合一致を指向している。米国特許第4,151,
512 号は抽出した隆起部輪郭データを利用する指紋分類
方法を説明している。米国特許第4,185,270 号はまた、
細目を基準とする符号化および立証方法を開示してい
る。米国特許第5,040,224 号は、細目パターンによる後
の合致を目的として、それぞれの指紋影像のコアの位置
を正確に決定するための指紋の予備処理に対するアプロ
ーチを開示している。
【００５０】本発明の上述のセンサ３０および関連する
回路によって提供される指紋影像の比較的迅速、かつ有
効な処理の故で、ユーザーは指紋センサ、たとえば例示
された電界センサ３０の位置決めに関して、略リアルタ
イムのフィードバックの提供を受けることが出来る。従
って、ユーザーは彼の指を迅速かつ精確に元の状態に戻
し得ることが、彼の照合一致を正確に決定し、そしてそ
の意図する仕事を迅速に開始させるものである。過去に
は、米国特許第4,947,443 号におけるように、ユーザー
に関して単なるゴーまたはノーゴー指示が説明されて来
たが、この種の指示は殆どが比較的長い時間が掛かり勝
ちである。この種の指示を数秒以内に与えることが出来
なければ、ユーザーの欲求不満はそれ以上の経過時間に
関して非常に顕著に上昇し易い。更に、単純なゴー／ノ
ーゴー指示は、何がノーゴー指示を生じさせるかについ
ての有用なガイダンスも無いまま、単にユーザーが再び
試みることに駆り立てる可能性がある。
回路によって提供される指紋影像の比較的迅速、かつ有
効な処理の故で、ユーザーは指紋センサ、たとえば例示
された電界センサ３０の位置決めに関して、略リアルタ
イムのフィードバックの提供を受けることが出来る。従
って、ユーザーは彼の指を迅速かつ精確に元の状態に戻
し得ることが、彼の照合一致を正確に決定し、そしてそ
の意図する仕事を迅速に開始させるものである。過去に
は、米国特許第4,947,443 号におけるように、ユーザー
に関して単なるゴーまたはノーゴー指示が説明されて来
たが、この種の指示は殆どが比較的長い時間が掛かり勝
ちである。この種の指示を数秒以内に与えることが出来
なければ、ユーザーの欲求不満はそれ以上の経過時間に
関して非常に顕著に上昇し易い。更に、単純なゴー／ノ
ーゴー指示は、何がノーゴー指示を生じさせるかについ
ての有用なガイダンスも無いまま、単にユーザーが再び
試みることに駆り立てる可能性がある。
【００５１】装置２００（図２４）は、影像プロセッサ
２０１に作動的に接続された指紋センサ３０を例示的に
包含している。上に論述した方針に沿って、当業者には
容易に察知されるであろうように、影像プロセッサ２０
１は検出した指紋から中心点を決定するためにタップを
設けたディレイラインまたは他の機能的中心点計算器２
０２を含んでいてもよい。予め定めた基準中心点に関連
する中心点の場所を決定し、そして位置インジケータ２
０３を介してユーザーに指示が与えられる。影像はま
た、更に分析され、そして加えられた指の圧力が余り強
過ぎるか、弱過ぎると、そのような指示もまたユーザー
に対して与えられる。従って、潜在的なユーザーの欲求
不満を大幅に減少させることが出来る。所定回数の試み
の後、もし、元の状態に戻すこと、および／または圧力
を変化させることも無効であった場合には、センサ清掃
の必要性をもまた、ユーザーに対し効果的に伝達する。
２０１に作動的に接続された指紋センサ３０を例示的に
包含している。上に論述した方針に沿って、当業者には
容易に察知されるであろうように、影像プロセッサ２０
１は検出した指紋から中心点を決定するためにタップを
設けたディレイラインまたは他の機能的中心点計算器２
０２を含んでいてもよい。予め定めた基準中心点に関連
する中心点の場所を決定し、そして位置インジケータ２
０３を介してユーザーに指示が与えられる。影像はま
た、更に分析され、そして加えられた指の圧力が余り強
過ぎるか、弱過ぎると、そのような指示もまたユーザー
に対して与えられる。従って、潜在的なユーザーの欲求
不満を大幅に減少させることが出来る。所定回数の試み
の後、もし、元の状態に戻すこと、および／または圧力
を変化させることも無効であった場合には、センサ清掃
の必要性をもまた、ユーザーに対し効果的に伝達する。
【００５２】図２５を参照して、コンピュータ・ワーク
ステーションに応用された、たとえば例示されたノート
型コンピュータ３５であって、キーボード３６およびデ
ィスプレイ３７を含むものの場合の、位置フィードバッ
ク検出および指示を更に説明する。指紋センサ３０はユ
ーザーの指を受ける。指紋センサ３０と協働するコンピ
ュータのプロセッサは、ディスプレイ３７上のウィンド
ウ２０７の影像の、その中心点と共に指紋影像２０６の
表示を生成する。このディスプレイはまた、精確な読み
取りを目的として、ユーザーが彼の指を再配置するのを
助けるターゲット中心点２０８をも含んでいる。
ステーションに応用された、たとえば例示されたノート
型コンピュータ３５であって、キーボード３６およびデ
ィスプレイ３７を含むものの場合の、位置フィードバッ
ク検出および指示を更に説明する。指紋センサ３０はユ
ーザーの指を受ける。指紋センサ３０と協働するコンピ
ュータのプロセッサは、ディスプレイ３７上のウィンド
ウ２０７の影像の、その中心点と共に指紋影像２０６の
表示を生成する。このディスプレイはまた、精確な読み
取りを目的として、ユーザーが彼の指を再配置するのを
助けるターゲット中心点２０８をも含んでいる。
【００５３】視覚的影像表示に加えて、更なる指示が、
例示された、関連の方向矢印と共に言語の表示「上方へ
移動」および「左方へ移動」によって与えられる。指示
はまた、所望圧力に関連して、たとえば例示された言語
「圧力を強める」と与えられる。フィードバックおよび
圧力指示についての更に他の変形は、コンピュータのハ
ウジング内に装着されたスピーカー３９から発せられ
る、合成的に生成された口頭メッセージの形態であって
もよい。たとえば、生成された声のメッセージは例示的
に告知「指を上に、そして左に移動させて下さい」およ
び「指の圧力を強くして下さい」を含むものとする。
例示された、関連の方向矢印と共に言語の表示「上方へ
移動」および「左方へ移動」によって与えられる。指示
はまた、所望圧力に関連して、たとえば例示された言語
「圧力を強める」と与えられる。フィードバックおよび
圧力指示についての更に他の変形は、コンピュータのハ
ウジング内に装着されたスピーカー３９から発せられ
る、合成的に生成された口頭メッセージの形態であって
もよい。たとえば、生成された声のメッセージは例示的
に告知「指を上に、そして左に移動させて下さい」およ
び「指の圧力を強くして下さい」を含むものとする。
【００５４】指位置のフィードバック検出および指示に
ついての更に他の実施態様は図２６の装置２１０を更に
参照することによって理解される。この実施態様におい
て、センサ３０はアクセス・コントローラ２１１を作動
し、これは順次ドアを作動させて、たとえば適切に確認
されたユーザーの入室を許すことに用いられる。上方お
よび下方移動ならびに左方および右方移動のそれぞれに
ついてＬＥＤ２１２、２１３の形態で簡単な視覚的指示
が提供されて、ユーザーが彼の指を適切に配置したり、
あるいは再配置するのを指示してもよい。例示された実
施態様はまた、圧力指示のための複数個のＬＥＤ２１４
を包含している。
ついての更に他の実施態様は図２６の装置２１０を更に
参照することによって理解される。この実施態様におい
て、センサ３０はアクセス・コントローラ２１１を作動
し、これは順次ドアを作動させて、たとえば適切に確認
されたユーザーの入室を許すことに用いられる。上方お
よび下方移動ならびに左方および右方移動のそれぞれに
ついてＬＥＤ２１２、２１３の形態で簡単な視覚的指示
が提供されて、ユーザーが彼の指を適切に配置したり、
あるいは再配置するのを指示してもよい。例示された実
施態様はまた、圧力指示のための複数個のＬＥＤ２１４
を包含している。
【００５５】指紋センサは、電界検出電極のアレイと、
その検出電極上の誘電体層であって、それに近接する指
を受けるためのものと、電界駆動信号をその検出電極お
よびその指の隣接部分に加えるための駆動装置手段とを
包含し、それによって検出電極が指紋影像出力信号を生
成するものであり、その駆動装置はアレイのためにコヒ
ーレントな駆動信号を提供する。各シールド電極は、各
電界検出電極を隣接する検出電極から遮蔽するための電
界検出電極のそれぞれと関連する。各シールド電極は更
なる遮蔽のためにアクティブに駆動される。この指紋セ
ンサは、一層精確な出力映像信号のために同期復調器お
よびコントラスト強化装置を備えている。
その検出電極上の誘電体層であって、それに近接する指
を受けるためのものと、電界駆動信号をその検出電極お
よびその指の隣接部分に加えるための駆動装置手段とを
包含し、それによって検出電極が指紋影像出力信号を生
成するものであり、その駆動装置はアレイのためにコヒ
ーレントな駆動信号を提供する。各シールド電極は、各
電界検出電極を隣接する検出電極から遮蔽するための電
界検出電極のそれぞれと関連する。各シールド電極は更
なる遮蔽のためにアクティブに駆動される。この指紋セ
ンサは、一層精確な出力映像信号のために同期復調器お
よびコントラスト強化装置を備えている。
【００５６】
【発明の効果】本発明によるセンサは頑丈、コンパクト
で、比較的低コスト、かつ精度をもって比較的容易に作
成されるので、従来技術による光学的センサの数多くの
欠点および不利益は以上のようにして克服される。
で、比較的低コスト、かつ精度をもって比較的容易に作
成されるので、従来技術による光学的センサの数多くの
欠点および不利益は以上のようにして克服される。
【図１】ノート型コンピュータと組み合わせた指紋セン
サを示す概略図である。
サを示す概略図である。
【図２】コンピュータ・ワークステーションおよび関連
する情報処理コンピュータおよびローカルエリアネット
ワーク（ＬＡＮ）と組み合わせた指紋センサを示す概略
図である。
する情報処理コンピュータおよびローカルエリアネット
ワーク（ＬＡＮ）と組み合わせた指紋センサを示す概略
図である。
【図３】指紋センサの一実施態様を示す概略斜視図であ
る。
る。
【図４】センサの一部と上に横たわる指紋パターンであ
って、表示の明瞭化のために、その一部を大幅に拡大し
たものを示す概略平面図である。
って、表示の明瞭化のために、その一部を大幅に拡大し
たものを示す概略平面図である。
【図５】上部の誘電体層を除去した指紋センサの一部を
示す大幅に拡大した平面図である。
示す大幅に拡大した平面図である。
【図６】指紋センサの一部を示す概略斜視図である。
【図７】指紋センサの一部を示す概略一部省略図であ
る。
る。
【図８】電界を例示する一部断面における概略側面図で
ある。
ある。
【図９】指紋センサの一部を示す概略回路図である。
【図１０】更に電界を例示する、一部断面における拡大
された概略側面図である。
された概略側面図である。
【図１１】一実施態様における指紋センサおよび関連す
る回路を示す概略ブロック図である。
る回路を示す概略ブロック図である。
【図１２】他の実施態様における指紋センサおよび関連
する回路を示す概略ブロック図である。
する回路を示す概略ブロック図である。
【図１３】センサ回路の一実施態様を示す概略ブロック
図である。
図である。
【図１４】センサ回路の他の実施態様を示す概略ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図１５】複数個のセンサユニットを示す概略ブロック
図である。
図である。
【図１６】指紋センサのための信号処理の一部について
の一実施態様を示す概略ブロック図である。
の一実施態様を示す概略ブロック図である。
【図１７】指紋センサのための信号処理の一部について
の他の実施態様を示す概略ブロック図である。
の他の実施態様を示す概略ブロック図である。
【図１８】指紋センサのための信号処理回路についての
更に他の実施態様を示す概略ブロック図である。
更に他の実施態様を示す概略ブロック図である。
【図１９】指紋センサのための信号処理の一部について
の更に他の実施態様を示す概略回路図である。
の更に他の実施態様を示す概略回路図である。
【図２０】動的コントラスト強化用の抵抗マトリックス
を例示する指紋センサのための信号処理の一部について
の更に他の実施態様を示す概略回路図である。
を例示する指紋センサのための信号処理の一部について
の更に他の実施態様を示す概略回路図である。
【図２１】動的コントラスト強化のためのキャパシタ・
マトリックスの実装を例示する指紋センサのための信号
処理の一部についての更に他の実施態様を示す概略回路
図である。
マトリックスの実装を例示する指紋センサのための信号
処理の一部についての更に他の実施態様を示す概略回路
図である。
【図２２】指紋センサパッケージの一実施態様を示す概
略ブロック図である。
略ブロック図である。
【図２３】指紋センサパッケージの他の実施態様を示す
概略図である。
概略図である。
【図２４】指の配置についての略リアルタイム配置のフ
ィードバックを例示するためのセンサの他の局面を示す
概略ブロック図である。
ィードバックを例示するためのセンサの他の局面を示す
概略ブロック図である。
【図２５】指の配置についての略リアルタイム配置のフ
ィードバックを例示するコンピュータを示す概略斜視図
である。
ィードバックを例示するコンピュータを示す概略斜視図
である。
【図２６】指の配置についての略リアルタイム配置のフ
ィードバックを例示するためのインジケータを含む指紋
センサを示す概略斜視図である。
ィードバックを例示するためのインジケータを含む指紋
センサを示す概略斜視図である。
３０ 指紋センサ／プロセッサアレイ ４０ コンピュータ情報システム ４１ ワークステーション ４２ ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ） ４３ 指紋照合一致サーバー ４４ 包括的中央コンピュータ ５１ ハウジングまたはパッケージ ５２ 誘電体層 ５３ 信号導体 ５４ 導電性ストリップまたは電極 ９１ センサ−プロセッサ・インターフェース ９２ パラレルプロセッサ ９３ 制御プロセッサ ９４ ホストプロセッサ・インターフェース ９５ ローカル不揮発性メモリ ９７ オーセンティケータ・チップ ９９ ローカルメモリバス・インターフェース
Claims (16)
- 【請求項１】 電界検出電極のアレイと、 前記電界検出電極上の誘電体層であって、それに近接す
る指を受けるためのものと、 電界駆動信号を前記電界検出電極および指の隣接部分に
加えるためのコヒーレントな駆動手段とを含んで構成さ
れ、それによって前記電界検出電極が指紋影像出力信号
を生成することを特徴とする指紋センサ。 - 【請求項２】 前記コヒーレント駆動手段が、 前記電界検出電極に近接する駆動電極と、 前記駆動電極および前記電界検出電極間の第二誘電体層
と、 前記駆動電極に対し動力を供給して、所定の周波数を有
するコヒーレントな電界駆動信号を発生させる駆動回路
と、指との接触のために前記誘電体層に近接して配置さ
れた指用電極とを含んで成る請求項１記載の指紋セン
サ。 - 【請求項３】 各シールド電極は、各電界検出電極を隣
接する検出電極から遮蔽するための前記電界検出電極の
それぞれと関連し、そして各シールド電極は各電界検出
電極ならびにそれらの間の誘電体層を取り囲む導電性層
と共に前記シールド電極のそれぞれをアクティブに駆動
するためのアクティブなシールド駆動手段を含んで成
り、好ましくは前記アクティブなシールド駆動手段が、
各電界検出電極およびその関連するシールド電極に作動
的に接続された増幅器を含んで成るが、それは前記増幅
器からの出力信号の一部によってシールド電極をアクテ
ィブに駆動するためのものである請求項１または２記載
の指紋センサ。 - 【請求項４】 同期復調器手段は前記電界検出電極から
の信号を同期的に復調するためにそれに作動的に接続さ
れており、動的コントラスト強化手段は指紋影像出力信
号のコントラストおよび均質性を動的に強調するために
前記電界検出電極に作動的に接続されており、ここにお
いて前記動的コントラスト強化手段は、 前記電界検出電極に作動的に接続されたキャパシタ・マ
トリックスと、 前記キャパシタ・マトリックスを駆動するための交流キ
ャパシタ・マトリックス駆動手段を含んで成る請求項１
乃至３のいずれかに記載の指紋センサ。 - 【請求項５】 前記交流キャパシタ・マトリックス駆動
手段は同期復調器を含んで成り、前記動的コントラスト
強化手段は前記電界検出電極に作動的に接続された抵抗
マトリックスと、各電界検出電極に作動的に接続された
増幅器と、前記電界検出電極のそれぞれを選択的に読み
出すための多重化手段であって、 基板を備えるものと、 前記基板上のアクティブな半導体層であって、前記電界
検出電極に作動的に接続される複数個の半導体装置を包
含するものとを含んで構成される請求項１乃至４のいず
れかに記載の指紋センサ。 - 【請求項６】 前記基板、前記アクティブな半導体層、
前記電界検出電極、前記誘電体層を封入するためのパッ
ケージ手段を含んでおり、ここにおいて前記パッケージ
手段は前記誘電体層と整列し、それを貫通する開口部を
有している請求項５記載の指紋センサ。 - 【請求項７】 電界検出電極のアレイと、 前記電界検出電極上の誘電体層であって、それに近接す
る指を受けるためのものと、 各電界検出電極を隣接する電界検出電極から遮蔽するた
めの前記電界検出電極のそれぞれと関連する各シールド
電極と、 電界駆動信号を前記電界検出電極および指の隣接部分に
加えるための駆動手段とを含んで構成され、それによっ
て前記電界検出電極が指紋影像出力信号を生成し、そし
て各シールド電極は各電界検出電極ならびにそれらの間
の誘電体層を取り囲む導電性層と共に前記シールド電極
のそれぞれをアクティブに駆動するためのアクティブな
シールド駆動手段を包含し、ここにおいて前記アクティ
ブなシールド駆動手段が、各電界検出電極およびその関
連するシールド電極に作動的に接続された増幅器を含ん
で成るが、これは前記増幅器からの出力信号の一部によ
ってシールド電極をアクティブに駆動するためのもので
あることを特徴とする指紋センサ。 - 【請求項８】 前記駆動手段が、 前記電界検出電極に近接する駆動電極と、 前記駆動電極および前記電界検出電極間の第二誘電体層
と、 前記駆動電極に対し動力を供給して、所定の周波数を有
する電界駆動信号を発生させる駆動回路と、指との接触
のための前記誘電体層に近接して配置された指用電極
と、前記電界検出電極からの信号を同期的に復調するた
めにそれに作動的に接続された同期復調器手段と、指紋
影像出力信号のコントラストおよび均質性を動的に強調
するために前記電界検出電極に作動的に接続された動的
コントラスト強化手段とを含んで成り、ここにおいて前
記動的コントラスト強化手段は、 前記電界検出電極に作動的に接続されたキャパシタ・マ
トリックスと、 前記キャパシタ・マトリックスを駆動するための交流キ
ャパシタ・マトリックス駆動手段を含んで成り、更に前
記動的コントラスト強化手段が、前記電界検出電極に作
動的に接続された抵抗マトリックスを含んで成る請求項
７記載の指紋センサ。 - 【請求項９】 基板と、 前記基板に近接する電界検出電極のアレイと、 前記電界検出電極上の誘電体層であって、それに近接す
る指を受けるためのものと、 電界駆動信号を前記電界検出電極および指の隣接部分に
加えるための駆動手段であって、それにより前記電界検
出電極が指紋影像出力信号を生成するものと、 前記基板に近接し、かつ指紋影像出力信号のコントラス
トを強調するために前記電界検出電極に作動的に接続さ
れるコントラスト強化手段とを含んで構成され、前記コ
ントラスト強化手段は指紋影像出力信号のコントラスト
および均質性を動的に強調するための動的コントラスト
強化手段を含んで成り、ここにおいて前記動的コントラ
スト強化手段は、 前記電界検出電極に作動的に接続されたキャパシタ・マ
トリックスと、 前記キャパシタ・マトリックスを駆動するための交流キ
ャパシタ・マトリックス駆動手段とを含んで成り、ここ
において前記交流キャパシタ・マトリックス駆動手段は
同期復調器を含んで成り、前記動的コントラスト強化手
段は前記電界検出電極に作動的に接続された抵抗マトリ
ックスを含んで成り、ここにおいて前記駆動手段は、 前記電界検出電極に近接する駆動電極と、 前記駆動電極および前記電界検出電極間の第二誘電体層
と、 前記駆動電極に対し動力を供給して、所定の周波数を有
する電界駆動信号を発生させる駆動回路と、指との接触
のために前記誘電体層に近接して配置された指用電極と
を含んで成ることを特徴とする指紋センサ。 - 【請求項１０】 各電界検出電極を隣接する検出電極か
ら遮蔽するための前記電界検出電極のそれぞれと関連す
る各シールド電極と、前記シールド電極のそれぞれをア
クティブに駆動するためのアクティブなシールド駆動手
段と、前記電界検出電極からの信号を同期的に復調する
ためにそれに作動的に接続された同期復調器手段と、前
記基板、前記電界検出電極、前記コントラスト強化手段
および前記誘電体層を封入するためのパッケージ手段を
含んでおり、ここにおいて前記パッケージ手段は前記誘
電体層と整列し、それを貫通する開口部を有している請
求項９記載の指紋センサ。 - 【請求項１１】 ハウジングと、 前記ハウジング内に配置されたコンピュータ・プロセッ
サと、 前記コンピュータ・プロセッサと作動的に接続されたデ
ィスプレイと、 前記コンピュータ・プロセッサと作動的に接続されたキ
ーボードと、 前記コンピュータ・プロセッサと作動的に接続され、か
つそれによって保護する目的で前記ハウジング内に装架
された指紋センサ手段とを含んで構成され、前記指紋セ
ンサ手段は前記ハウジング内の開口部を介して暴露され
た指検出表面を含んで成り、 前記コンピュータ・プロセッサは、前記指紋センサによ
って検出された指紋と承認を受けている基準用指紋との
間で合致が確認された場合にのみコンピュータ・ワーク
ステーションの操作を許容するためのアクセス制御手段
を含んで成り、ここにおいて前記指紋センサ手段は、電
界検出電極のアレイと、 前記電界検出電極上の誘電体層であって、それに近接す
る指を受けるためのものと、 電界駆動信号を前記電界検出電極および指の隣接部分に
加えるための駆動手段とを含み、それによって前記電界
検出電極が指紋影像出力信号を生成する指紋センサを含
んで構成されることを特徴とするコンピュータ・ワーク
ステーション。 - 【請求項１２】 前記駆動手段が、 前記電界検出電極に近接する駆動電極と、 前記駆動電極および前記電界検出電極間の第二誘電体層
と、 前記駆動電極に対し動力を供給して、所定の周波数を有
するコヒーレントな電界駆動信号を発生させるコヒーレ
ント駆動回路と、各電界検出電極を隣接する検出電極か
ら遮蔽するための前記電界検出電極のそれぞれと関連す
る各シールド電極と、前記シールド電極のそれぞれをア
クティブに駆動するためのアクティブなシールド駆動手
段と、前記電界検出電極からの信号を同期的に復調する
ためにそれに作動的に接続された同期復調器手段と、指
紋影像出力信号のコントラストおよび均質性を動的に強
調するために前記電界検出電極に作動的に接続された動
的コントラスト強化手段とを含んで構成される請求項１
１記載のコンピュータ・ワークステーション。 - 【請求項１３】 電界検出電極のアレイと共に、前記電
界検出電極上の誘電体層であって、それに近接した指を
受けるためのものを設ける工程と、 コヒーレントな電界駆動信号を前記電界検出電極および
その指の近接部分に対し加えることによって、前記電界
検出電極が指紋影像出力信号を生成する工程であって、
前記各電界検出電極を取り囲む各シールド電極を配置し
て、各電界検出電極を隣接する電界検出電極からシール
ドすることにより前記電界検出電極を遮蔽する工程を包
含するものとを含んで構成されることを特徴とする指紋
を検出し、かつ指紋影像出力信号を生成するための方
法。 - 【請求項１４】 前記シールド電極のそれぞれと共に各
電界検出電極と関連する増幅器からの出力信号の一部分
をアクティブに駆動する工程と、前記電界検出電極から
信号を同期的に復調させる工程と、指紋影像出力信号の
コントラストおよび均質性を動的に強調する工程とを包
含する請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 電界検出電極のアレイを、前記電界検
出電極上の誘電体層であって、それに近接する指を受け
るためのものと共に設ける工程と、 電界駆動信号を前記電界検出電極および指の隣接部分に
加え、それによって前記電界検出電極が指紋影像出力信
号を生成する工程と、 前記各電界検出電極を取り囲む各シールド電極を配置し
て、各電界検出電極を隣接する電界検出電極からシール
ドすることにより前記電界検出電極を遮蔽する工程とを
含んで構成され、更に前記シールド電極のそれぞれと共
に各電界検出電極と関連する増幅器からの出力信号の一
部分をアクティブに駆動する工程を包含する請求項１３
および１４記載の方法。 - 【請求項１６】 電界検出電極のアレイと共に、前記電
界検出電極上の誘電体層であって、それに近接した指を
受けるためのものならびに前記電界検出電極に作動的に
接続された交換キャパシタ・アレイを設ける工程と、 電界駆動信号を前記電界検出電極およびその指の近接部
分に対し加えることによって、前記電界検出電極が指紋
影像出力信号を生成する工程と、 交流駆動信号を、前記電界検出電極に作動的に接続され
たキャパシタ・マトリックスに加え、それによって指紋
影像出力信号のコントラストおよび均質性を強調する工
程とを含んで構成され、ここにおいて交流駆動信号をキ
ャパシタ・マトリックスに加える工程が、前記検出電極
の同期的に復調された出力をキャパシタ・マトリックス
に加えることを含んで成ることを特徴とする指紋を検出
し、かつ指紋影像出力信号を生成するための方法。
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