KR20180004331A - 초음파 센서에서의 회절 효과들의 보정 - Google Patents

Abstract

초음파 센서에서의 회절 효과들을 보정하는 실시형태들이 개시된다. 하나의 실시형태에서, 초음파 센서는 초음파를 송신하도록 구성된 초음파 송신기, 초음파의 반사파를 수신하도록 구성된 압전 수신기 층으로서, 반사파는 시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 포함하는, 상기 압전 수신기 층, 및 초음파 송신기 및 압전 수신기 층을 보호하도록 구성된 플래튼 층을 포함할 수도 있다. 초음파 센서는 초음파 센서 어레이 및 프로세서를 더 포함할 수도 있고, 그 프로세서는 적분된 복소 이미지를 형성하기 위해 복소 위상 지수를 곱한 복수의 이미지들을 합산하고, 정렬된 복소 이미지를 형성하기 위해 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하고, 정렬된 복소 이미지를 이용하여 최대 에너지 위상을 결정하고, 그리고 최대 에너지 위상에서의 정렬된 복소 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 컴퓨팅하도록 구성된다.

Description

초음파 센서에서의 회절 효과들의 보정{CORRECTION OF DIFFRACTION EFFECTS IN AN ULTRASONIC SENSOR}

관련 출원들에 대한 상호-참조

본 출원은 "Correction of Diffraction Effects in an Ultrasonic Button" 을 발명의 명칭으로 하여 2015년 7월 5일자로 출원된 미국 가출원 번호 제62/188,706호의 이익을 주장하는, "Correction of Diffraction Effects in an Ultrasonic Sensor" 를 발명의 명칭으로 하여 2016년 6월 30일자로 출원된 미국 정규출원 번호 제15/198,686호의 이익을 주장한다. 전술한 미국 출원들은 이로써 전부 참조로 통합된다.

본 개시는 이미지 프로세싱의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 개시는 초음파 센서에서의 회절 효과들을 보정하기 위한 방법들에 관한 것이다.

모바일 디바이스들, 이를 테면 모바일 폰들, 태블릿 컴퓨터들 및 웨어러블 디바이스들에서, 기계적 강건성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 경질 재료로 모바일 디바이스들의 디스플레이 및 터치 인터페이스들을 보호하는 것이 종종 바람직하다. 그러나, 유리 또는 플라스틱으로 제조된 플래튼 (platen) 과 같이, 센서와 손가락 사이에 경질 재료들의 층을 추가하면, 모바일 디바이스들의 디스플레이 및 터치 인터페이스들에 회절 효과들을 야기할 수 있다.

도 1a 는 초음파 센서에서의 회절의 역효과들을 예시한다. 도 1a 에 도시한 바와 같이, 회절 효과들은 화살표들 (104) 에 의해 참조된 영역들과 같이, 이미지의 영역들이 심각하게 감쇠되게 할 수 있다. 추가로, 회절 효과들은 화살표들 (106) 에 의해 참조된 영역들과 같이, 이미지의 영역들이 다른 영역들에 대하여 반전되게 할 수 있다. 더욱이, 신호 대 잡음비 (SNR) 는 베어 (bare) 센서와 비교하여 낮을 수도 있다. 이들 역효과들은 열악한 지문 매치 성능을 야기할 수 있다. 따라서, 초음파 센서에서의 회절의 효과들을 보정하는 것이 바람직하다.

초음파 센서에서의 회절 효과들을 보정하는 실시형태들이 개시된다. 하나의 실시형태에서, 초음파 센서는 초음파를 송신하도록 구성된 초음파 송신기, 초음파의 반사파 (reflected wave) 를 수신하도록 구성된 압전 수신기 층으로서, 반사파는 시간 시퀀스에서 복수의 위상 (phase) 들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 포함하는, 상기 압전 수신기 층, 및 초음파 송신기 및 압전 수신기 층을 보호하도록 구성된 플래튼 층 (platen layer) 을 포함할 수도 있다. 초음파 센서는 초음파 센서 어레이 및 프로세서를 더 포함할 수도 있고, 그 프로세서는 적분된 복소 이미지 (integrated complex image) 를 형성하기 위해 복소 위상 지수 (complex phase exponential) 를 곱한 복수의 이미지들을 합산하고, 정렬된 복소 이미지를 형성하기 위해 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하고, 정렬된 복소 이미지를 이용하여 최대 에너지 위상을 결정하고, 그리고 최대 에너지 위상에서의 정렬된 복소 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 컴퓨팅하도록 구성된다.

다른 실시형태에서, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법이 개시된다. 방법은 시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 캡처하는 단계, 적분된 복소 이미지를 형성하기 위해 복소 위상 지수를 곱한 복수의 이미지들을 합산하는 단계, 정렬된 복소 이미지를 형성하기 위해 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하는 단계, 정렬된 복소 이미지를 이용하여 최대 에너지 위상을 결정하는 단계, 및 최대 에너지 위상에서의 정렬된 복소 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하는 단계를 포함한다.

일부 실시형태들에서, 지문의 복수의 이미지들을 캡처하는 단계는 초음파 송신기로부터 초음파를 송신하는 단계, 압전 수신기 층에서 초음파의 반사파를 수신하는 단계로서, 반사파는 시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 포함하는, 상기 반사파를 수신하는 단계를 포함한다.

일부 실시형태들에서, 복수의 이미지들을 합산하는 단계는 적분된 복소 이미지를 생성하기 위해 시간에 걸쳐 복소 위상 지수를 곱한 복수의 이미지들을 적분하는 단계를 포함하고, 적분된 복소 이미지는 실수 이미지 부분 (real image part) 및 허수 이미지 부분 (imaginary image part) 을 포함하고, 실수 이미지 부분 및 허수 이미지 부분은 위상에서 근사적으로 (approximately) 90 도 오프셋을 갖는다. 복수의 이미지들을 합산하는 단계는 송신된 신호의 시간 의존성을 제거하는 단계를 더 포함한다.

일부 실시형태들에서, 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하는 단계는 복소 커널 (complex kernel) 과 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하는 단계로서, 복소 커널은 임펄스 응답의 공간 부분 (spatial part) 의 역인, 상기 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하는 단계, 및 적분된 복소 이미지의 위상 성분들로부터 공간 성분들을 분리하는 단계를 포함한다. 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하는 단계는 적분된 복소 이미지의 에지를 따라 적분된 복소 이미지의 복제 (duplicate) 를 이용함으로써 에지 효과를 제거하는 단계를 옵션적으로/추가적으로 포함할 수도 있다.

일부 실시형태들에서, 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하는 단계는 위상에 대하여 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수 (derivative) 를 컴퓨팅하는 단계, 위상에 대하여 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수를 0 으로 설정함으로써 최대 에너지 위상을 컴퓨팅하는 단계, 및 최대 에너지 위상에서의 정렬된 복소 이미지의 실수 성분을 최대 에너지 이미지인 것으로 배정하는 단계를 포함할 수도 있다.

본 개시의 양태들에 따르면, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법은 최대 에너지 이미지를 이용하여 지문 이미지 정보를 생성하는 단계, 및 초음파 센서 어레이로 사용자를 인증하기 위해 지문 이미지 정보를 이용하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 개시의 전술한 피처들 및 이점들, 뿐만 아니라 그의 추가적인 피처들 및 이점들은, 다음의 도면들의 비제한적 및 비총망라적 양태들과 함께 본 개시의 실시형태들의 상세한 설명들을 읽은 후에 보다 분명히 이해가능할 것이다. 동일한 번호들이 도면들 전반에 걸쳐 사용된다.
도 1a 는 초음파 센서에서의 회절의 역효과들을 예시한다.
도 1b 는 본 개시의 양태들에 따른 초음파 센서에서의 회절의 효과들을 모델링하는 방법을 예시한다.
본 개시의 양태들에 따라, 도 2a 는 회절의 효과들을 모델링하는데 있어서 이용되는 일 예시적인 이미지를 예시하고; 도 2b 는 도 2a 의 수신된 이미지를 예시하고; 도 2c 는 송신 후에 상이한 지연으로 샘플링된 도 2a 의 다른 수신된 이미지를 예시한다.
도 3a 는 본 개시의 양태들에 따른 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법을 예시한다.
본 개시의 양태들에 따라, 도 3b 는 일 예시적인 입력 이미지를 예시하고; 도 3c 는 적분된 복소 이미지의 실수 부분을 예시하고; 도 3d 는 적분된 복소 이미지의 허수 부분을 예시한다.
본 개시의 양태들에 따라, 도 3e 는 지문의 복수의 이미지들을 캡처하는 일 예시적인 구현을 예시하고; 도 3f 는 도 3e 의 지문의 복수의 이미지들을 합산하는 일 예시적인 구현을 예시하고; 도 3g 는 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하는 일 예시적인 구현을 예시하고; 도 3h 는 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하는 일 예시적인 구현을 예시한다.
본 개시의 양태들에 따라, 도 4a 는 시뮬레이팅된 회절의 추정된 주파수 응답의 실수 부분의 일 예시적인 표현을 예시하고; 도 4b 는 시뮬레이팅된 회절의 추정된 주파수 응답의 허수 부분의 일 예시적인 표현을 예시하고; 도 4c 는 도 4a 와 도 4b 의 합의 일 예시적인 표현을 예시한다.
본 개시의 양태들에 따라, 도 5a 는 정렬된 복소 이미지의 일 예시적인 실수 부분을 예시하고; 도 5b 는 정렬된 복소 이미지의 일 예시적인 허수 부분을 예시하고; 도 5c 는 일 예시적인 최대 에너지 이미지를 예시한다.
본 개시의 양태들에 따라, 도 6a 는 초음파 센서의 플래튼 층에서의 추정된 음속을 이용하는 프로세싱된 이미지를 예시하고; 도 6b 는 초음파 센서의 플래튼 층에서의 다른 추정된 음속을 이용하는 다른 프로세싱된 이미지를 예시하고; 도 6c 는 도 1b 의 추정된 대각선 최대 거리를 이용하는 또 다른 프로세싱된 이미지를 예시하고; 도 6d 는 도 1b 의 다른 추정된 대각선 최대 거리를 이용하는 또 다른 프로세싱된 이미지를 예시한다.
도 7 은 본 개시의 양태들에 따른 초음파 센서를 이용할 수도 있는 모바일 디바이스의 일 예시적인 블록 다이어그램을 예시한다.
도 8a 내지 도 8c 는 본 개시의 양태들에 따른 초음파 센서의 일 예를 예시한다.
도 9a 는 초음파 센서 어레이에 대한 센서 픽셀들의 4-바이-4 어레이의 일 예를 예시한다. 도 9b 는 초음파 센서 시스템의 하이-레벨 블록 다이어그램의 일 예를 예시한다.

초음파 센서에서의 회절 효과들을 보정하는 실시형태들이 개시된다. 다음의 설명들은 임의의 당업자가 본 개시를 제조 및 이용하는 것을 가능하게 하기 위해 제시된다. 특정 실시형태들 및 애플리케이션들의 설명들은 단지 일 예들로서만 제공된다. 본 명세서에서 설명된 예들의 다양한 변경들 및 조합들이 당업자들에게 용이하게 명백할 것이며, 본 명세서에서 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위로부터 벗어남 없이 다른 예들 및 애플리케이션들에 적용될 수도 있다. 따라서, 본 개시는 설명 및 도시된 예들에 제한되도록 의도되지 않고, 본 명세서에서 개시된 원리들 및 피처들과 부합하는 범위를 부여받아야 한다. 단어 "예시적인" 또는 "예" 는 본 명세서에서 "일 예, 인스턴스, 또는 예시로서 기능하는 것" 을 의미하는데 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인" 으로서 또는 "예" 로서 설명된 임의의 양태 또는 실시형태는 반드시 다른 양태들 또는 실시형태들에 비해 유리하거나 또는 선호되는 것으로 해석되는 것은 아니다.

도 1b 는 본 개시의 양태들에 따른 초음파 센서에서의 회절의 효과들을 모델링하는 방법을 예시한다. 도 1b 에 도시된 예에서, (x,y) 에서의 픽셀의 값에 대한 점 (0,0) 의 기여도 (contribution) 를 컴퓨팅하기 위해, 음향 신호는 플래튼 (108) (예를 들어, 유리 또는 플라스틱) 의 하부에서의 트랜스듀서로부터 상부로 (거리 d) 이동하고, 손가락 (110) 과 부딪치는데, 에너지의 일부는 손가락 (110) 에 의해 흡수될 수 있고 (또는 밸리 (valley) 와 부딪치면 흡수되지 않음) 그리고 그 후 (x,y) 를 향하여 하부로 대각선으로 이동하는 것으로 가정될 수 있다. 따라서,

이다.

본 개시의 양태들에 따르면, 신호는 이동된 거리의 함수로서 지수함수적으로 드롭 (drop) 하는 것으로 가정된다. 감쇠 상수 (attenuation constant) 는 주파수 (f) 에 비례한다. s(t) 가 시간 t 에서 송신된 신호이고, c 가 유리에서의 음속이면, 결과적으로 임펄스 응답 h(x,y,t) 은 다음으로서 표현될 수도 있고:

시간 t 에서의 측정된 이미지 I(x,y,t) 는 일부 백색 가우스 잡음을 더한 이상적인 이미지 f(x,y) 와의 임펄스 응답의 콘볼루션일 수도 있고:

f(x,y) 는 t 의 여러 값들에 대해 I(x,y,t) 를 고려하여 추정된다. 송신된 신호 s(t) 는 펄스를 곱한 사인파 (sinusoidal) 일 수 있고:

여기서 P 는 송신된 주기들의 수, 예를 들어, 5 이고,

는 송신 하드웨어 (커패시터들, 인덕터들 등) 에 의존하는 일부 위상일 수 있다.

일부 구현들에서, 임펄스 응답 h(x,y,t) 에 대한 식은 단순화될 수 있다. 감쇠 상수 (

) 가 작으면, 지수적 감쇠 항 (exponential decay term) 은 무시될 수도 있고 h(x,y,t) 는 다음으로서 표현될 수도 있다:

I 의 측정치들이 획득되는 시간들 t 에 대해 가정하면 다음이 획득된다:

는 이 범위에서의 임의의 t 및 이미지의 사이즈보다 더 작은 임의의 r 에 대해 참이다. 추가로, t들의 범위가 일부 상수 t₀ 에 대해

일 정도로 충분히 작다는 것이 가정될 수 있다. 결과적으로, 일부 상수 r_max 에 대해, 다음이 된다:

도 2a 는 본 개시의 양태들에 따른 회절의 효과들을 모델링하는데 있어서 이용되는 일 예시적인 이미지를 예시한다. 회절의 효과들을 모델링하는데 있어서 이용되는 예시적인 이미지 (202) 는 또한 본 개시에서 f(x,y) 로 지칭된다.

도 2b 는 본 개시의 양태들에 따른 도 2a 의 수신된 이미지를 예시한다. 이 수신된 이미지 (204) 는

(및 잡음) 의 일부 값들에 대해 I(x,y,t) 에 대해 획득된 결과이다. 도 2b 의 예에서, 수신된 이미지 (204) 는 인공물들 (또한 클라우드들로 지칭됨), 즉 그 클라우드의 2 개의 사이드들 간의 위상 반전 (phase inversion) 들 및 소정의 공간 주파수들의 감쇠를 도시한다. 모든 파라미터들이 고정되어 있고 단지 시간 t 만이 변화되면, 클라우드는 이동할 수 있으며, 이는 도 2c 의 수신된 이미지 (206) 에 도시된다는 것에 주목한다.

도 3a 는 본 개시의 양태들에 따른 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법을 예시한다. 도 3a 에 도시한 바와 같이, 블록 (302) 에서, 방법은 시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들, 이를 테면 도 2b 에 도시된 이미지 (204) 및 도 2c 에 도시된 이미지 (206) 를 캡처한다. 블록 (304) 에서, 방법은 적분된 복소 이미지를 형성하기 위해 복소 위상 지수를 곱한 복수의 이미지들을 합산한다. 이 접근법으로, 임펄스 응답의 시간 의존 부분 (

) 이 제거될 수 있다.

하나의 실시형태에서, 시간 의존 부분을 제거하기 위해, I₁(x,y) 는 다음과 같이 컴퓨팅될 수도 있으며:

여기서 적분이 I(x,y,t) 의 범위에서 t 의 값들에 걸쳐 수행되어, 다음을 획득한다:

적분이 전 시간에 걸쳐 수행되면, (f^-1) 항의 값은 작고 무시하게 될 정도일 수도 있다는 것에 주목한다. 추가로, I₁(x,y) 의 신호 대 잡음비 (SNR) 는, 적분의 범위인

t 의 팩터에 의해 단일의 t 에 대한 I(x,y,t) 의 것보다 더 높을 수 있다.

I₁(x,y) 는 복소 이미지라는 것에 주목한다. I₁(x,y) 의 실수 부분 및 I₁(x,y) 의 허수 부분들은 서로를 보완할 수 있다: 여기서 I₁(x,y) 의 실수 부분은 클라우드들을 갖고, I₁(x,y) 의 허수 부분은 클라우드들을 갖지 않고, 또는 그 역도 또한 마찬가지이다. 이들 특성들은 도 3b 내지 도 3d 에 도시된다. 본 개시의 양태들에 따라, 도 3b 는 일 예시적인 입력 이미지 (322) 를 예시하고; 도 3c 는 적분된 복소 이미지의 실수 부분 (324) 을 예시하고; 도 3d 는 적분된 복소 이미지의 허수 부분 (326) 을 예시한다.

도 3c 및 도 3d 에서, I₁(x,y) 의 실수 부분은 입력 이미지와 동일한 위상을 갖는 한편, I₁(x,y) 의 허수 부분은 90°의 이상 (out of phase) 이 있고 I₁(x,y) 의 실수 부분을 보완할 수도 있다는 것에 주목한다. 또한, 이미지들의 SNR 은 향상되었다는 것에 주목한다. 실수 부분 및 허수 부분은 서로를 보완하기 때문에, 비록 실수 부분 및 허수 부분이 클라우드들을 갖더라도, 복소 이미지는 어떤 클라우드들도 갖지 않는다.

도 3e 는 본 개시의 양태들에 따른 지문의 복수의 이미지들을 캡처하는 일 예시적인 구현을 예시한다. 블록 (332) 에서, 초음파 송신기가 초음파를 송신하도록 구성될 수도 있다. 블록 (334) 에서, 압전 수신기 층이 초음파의 반사파를 수신하도록 구성될 수도 있고, 여기서 반사파는 시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 포함한다.

도 3f 는 본 개시의 양태들에 따른 지문의 복수의 이미지들을 합산하는 일 예시적인 구현을 예시한다. 블록 (338) 에서, 프로세서 또는 프로세싱 로직은 적분된 복소 이미지를 생성하기 위해 시간에 걸쳐 복소 위상 지수를 곱한 복수의 이미지들을 적분하도록 구성될 수도 있다. 적분된 복소 이미지는 실수 이미지 부분 및 허수 이미지 부분을 포함하고, 실수 이미지 부분 및 허수 이미지 부분은 위상에서 근사적으로 90 도 오프셋을 가질 수도 있다는 것에 주목한다.

도 3g 는 본 개시의 양태들에 따른, 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하는 일 예시적인 구현을 예시한다. 블록 (342) 에서, 프로세서 또는 프로세싱 로직은 복소 커널과 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하도록 구성될 수도 있고, 여기서 복소 커널은 임펄스 응답의 공간 부분의 역이다. 일부 실시형태들에서, 프로세서 또는 프로세싱 로직은 다른 접근법들을 이용하여 적분된 복소 이미지의 위상 성분들로부터 공간 성분들을 분리하도록 옵션적으로/추가적으로 구성될 수도 있다. 블록 (344) 에서, 프로세서 또는 프로세싱 로직은 이산 코사인 변환 (DCT) 을 이용하여 콘볼루션을 수행함으로써 에지 효과들을 제거하도록 구성될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세서 또는 프로세싱 로직은 적분된 복소 이미지의 에지를 따라 적분된 복소 이미지의 복제를 이용함으로써 에지 효과를 제거하도록 옵션적으로/추가적으로 구성될 수도 있다.

도 3h 는 본 개시의 양태들에 따른 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하는 일 예시적인 구현을 예시한다. 블록 (352) 에서, 프로세서 또는 프로세싱 로직은 위상에 대하여 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수를 컴퓨팅하도록 구성될 수도 있다. 블록 (354) 에서, 프로세서 또는 프로세싱 로직은 위상에 대하여 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수를 0 으로 설정함으로써 최대 에너지 위상을 컴퓨팅하도록 구성될 수도 있다. 블록 (356) 에서, 프로세서 또는 프로세싱 로직은 최대 에너지 위상에서의 정렬된 복소 이미지의 실수 성분을 최대 에너지 이미지인 것으로 배정하도록 구성될 수도 있다.

도 4a 및 도 4b 를 참조하면, 주파수 도메인에서,

및

은 각각 도 4a 및 도 4b 로서 표현될 수도 있다. 본 개시의 양태들에 따라, 도 4a 는 시뮬레이팅된 회절의 추정된 주파수 응답의 실수 부분 (402) 의 일 예시적인 표현을 예시하고; 도 4b 는 시뮬레이팅된 회절의 추정된 주파수 응답의 허수 부분 (404) 의 일 예시적인 표현을 예시한다.

도 4c 는 본 개시의 양태들에 따른 도 4a 및 도 4b 의 합의 일 예시적인 표현 (406) 을 예시한다. 도 4c 에 도시한 바와 같이, 실수 부분 및 허수 부분의 스펙트럼에서의 블랙 링 (black ring) 들은 클라우드들의 포지션에 대응하는 한편, 복소 지수의 스펙트럼은 훨씬 더 평활하다. 추가로,

가 변화될 때 블랙 링들의 포지션이 변화하고, 지수의 스펙트럼은 동일할 수도 있지만, 단지 위상이 변화한다. 복소 지수의 다른 이점은 전체 위상 항으로부터 공간 항이 분리되는 것을 허용하는 것이다.

도 3a 를 다시 참조하면, 블록 (306) 에서, 방법은 정렬된 복소 이미지를 형성하기 위해 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬한다. 일부 실시형태들에서, 미리-선택된 위상은 위상들의 매트릭스 (이미지) 일 수도 있다는 것에 주목한다. 이 접근법으로, 임펄스 응답의 공간 부분 (

) 이 제거될 수 있다. 상기 도시된 모델에서, 제 1 단계로부터의 출력, I₁(x,y) 는, (일정하고 약간의 추가 잡음까지) 근사적으로 다음과 같을 수도 있다:

h₁ 이 알려지기 때문에, I₁(x,y) 는 그 역과 콘볼루션될 수 있다:

그러나, h₁ 의 스펙트럼이 어느 순간에 0 에 가까울 수 있기 때문에, 다음의 연산이 수행된다:

중항 (middle term) 은 어떤 위상 왜곡들도 없는 대역-통과 필터이다.

h₂ 와의 콘볼루션 동안 에지 효과들을 회피하기 위하여, 하나의 예시적인 접근법에서, 콘볼루션은 각각의 에지를 따라 미러 반사하고 마지막에 중항을 취함으로써 원래의 이미지의 사이즈의 2 배인 이미지로 수행될 수도 있다. 본 개시의 양태들에 따라, 도 5a 는 정렬된 복소 이미지의 일 예시적인 실수 부분 (502) 을 예시하고; 도 5b 는 정렬된 복소 이미지의 일 예시적인 허수 부분 (504) 을 예시한다.

도 3a 를 다시 참조하면, 블록 (308) 에서, 방법은 정렬된 복소 이미지를 이용하여 최대 에너지 위상을 결정한다. 블록 (310) 에서, 방법은 최대 에너지 위상에서의 정렬된 복소 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 컴퓨팅한다. 이 접근법으로, 전체 위상

이 제거될 수 있다. 도 5a 및 도 5b 에 도시된 예들에서, 정렬된 복소 이미지의 허수 부분 (504) 은 정렬된 복소 이미지의 실수 부분 (502) 보다 더 나은 이미지 품질을 갖고, 정렬된 복소 이미지의 허수 부분 (504) 과 실수 부분 (504) 양자 모두는 위상 반전들을 갖지 않는다는 것에 주목한다. 이 경우에서

인 것이 이유이다. 일반적인 경우에서 최적의 위상을 발견하기 위해, 실수 부분에 최대 에너지를 부여하는 위상이 다음:

으로서 컴퓨팅되고 그 후

를 설정할 수 있다.

이 최적화 방법에서, 식은

에 대하여 미분 (differentiating) 될 수 있고,

이다.

여기서

이다.

S 는 총 에너지가 아닌 복소 수라는 것에 주목한다. 0 과 같다면, 다음을 제공한다:

음의 부호는 최소값을 제공하기 때문에 양의 부호가 선정된다. 하나의 실시형태에서, I₃ 은 다음으로서 컴퓨팅될 수도 있다:

S 는 단지 부호에 의해서만 상이한 2 개의 제곱근들을 갖는다는 것에 주목한다. 전체 부호를 고정하기 위해, 입력 이미지들 중 하나와의 I₃ 의 상관 계수가 컴퓨팅될 수 있다. 일부 구현들에서, I₃ 이 음인 것으로 나타나면, 그것은 I₃ = -I₃ 으로서 설정될 수도 있다. 도 5c 는 본 개시의 양태들에 따른, 일 예시적인 최대 에너지 이미지 (506) 를 예시한다.

본 개시의 양태들에 따르면, 음속에 대한 파라미터들 c 및 r_max 가 선정될 수도 있다. 다른 파라미터들이 그들의 알려진 값들로 설정될 수도 있다. 일부 실시형태들에서, c 및 r_max 양자 모두는 최고 품질 출력 이미지들을 생성하는 파라미터들을 선정함으로써 획득될 수도 있다. 일부 구현들에서, 유리 층에 대해, c 및 r_max 의 값들은 다음으로서 선정될 수도 있다: c=3700 m/s, r_max=1.33. 플라스틱 층에 대해, c 및 r_max 의 값들은 다음으로서 선정될 수도 있다: c=2000 m/s, r_max=1.33.

본 명세서에서 설명된 방법은 파라미터들의 값들이 정확하지 않더라도 작동할 수 있다는 것에 주목한다. 예를 들어, c 가 ~±20% 만큼 변화되면, 상당히 양호한 이미지들이 여전히 획득될 수도 있다. 본 개시의 양태들에 따라, 도 6a 는 초음파 센서의 플래튼 층에서의 추정된 음속을 이용하는 프로세싱된 이미지 (602) 를 예시하고; 도 6b 는 초음파 센서의 플래튼 층에서의 다른 추정된 음속을 이용하는 다른 프로세싱된 이미지 (604) 를 예시한다.

유사하게, r_max 가 ~±20% 만큼 변화되면, 상당히 양호한 이미지들이 여전히 획득될 수도 있다. 본 발명의 양태들에 따라, 도 6c 도 1b 의 추정된 대각선 최대 거리를 이용하는 또 다른 프로세싱된 이미지 (606) 를 예시하고; 도 6d 는 도 1b 의 다른 추정된 대각선 최대 거리를 이용하는 또 다른 프로세싱된 이미지 (608) 를 예시한다.

도 7 은 본 개시의 양태들에 따른 초음파 센서를 이용할 수도 있는 디바이스의 일 예시적인 블록 다이어그램을 예시한다. 초음파 센서를 이용할 수도 있는 디바이스는 도 7 에 도시된 모바일 디바이스 (700) 의 하나 이상의 피처들을 포함할 수도 있다. 소정의 실시형태들에서, 모바일 디바이스 (700) 는 무선 통신 네트워크를 통해 무선 안테나 (722) 에 의하여 무선 신호들 (723) 을 송신 및 수신할 수 있는 무선 트랜시버 (721) 를 포함할 수도 있다. 무선 트랜시버 (721) 는 무선 트랜시버 버스 인터페이스 (720) 에 의해 버스 (701) 에 접속될 수도 있다. 무선 트랜시버 버스 인터페이스 (720) 는 일부 실시형태들에서, 무선 트랜시버 (721) 와 적어도 부분적으로 통합될 수도 있다. 일부 실시형태들은 예를 들어, IEEE Std. 802.11 의 버전들, CDMA, WCDMA, LTE, UMTS, GSM, AMPS, Zigbee 및 Bluetooth^® 등과 같은 대응하는 다수의 무선 통신 표준들에 따라 신호들을 송신 및/또는 수신하는 것을 가능하게 하기 위해 다수의 무선 트랜시버들 (721) 및 무선 안테나들 (722) 을 포함할 수도 있다.

모바일 디바이스 (700) 는 또한 GPS 안테나 (758) 에 의하여 GPS 신호들 (759) 을 수신 및 포착할 수 있는 GPS 수신기 (755) 를 포함할 수도 있다. GPS 수신기 (755) 는 또한, 모바일 디바이스의 로케이션을 추정하기 위해 포착된 GPS 신호들 (759) 을 완전히 또는 부분적으로 프로세싱할 수도 있다. 일부 실시형태들에서, 프로세서(들) (711), 메모리 (740), DSP(들) (712) 및/또는 전문화된 프로세서들 (미도시) 은 또한, 완전히 또는 부분적으로 포착된 GPS 신호들을 프로세싱하고, 및/또는 GPS 수신기 (755) 와 함께, 모바일 디바이스 (700) 의 추정된 로케이션을 계산하는데 활용될 수도 있다. GPS 또는 다른 신호들의 저장은 메모리 (740) 또는 레지스터들 (미도시) 에서 수행될 수도 있다.

도 7 에 또한 도시한 바와 같이, 모바일 디바이스 (700) 는 버스 인터페이스 (710) 에 의해 버스 (701) 에 접속된 디지털 신호 프로세서(들) (DSP(들)) (712), 버스 인터페이스 (710) 에 의해 버스 (701) 에 접속된 프로세서(들) (711) 및 메모리 (740) 를 포함할 수도 있다. 버스 인터페이스 (710) 는 DSP(들) (712), 프로세서(들) (711) 및 메모리 (740) 와 통합될 수도 있다. 다양한 실시형태들에서, 기능들은 몇 가지만 예로 들면 RAM, ROM, FLASH, 또는 디스크 드라이브와 같은 컴퓨터 판독가능 저장 매체 상과 같은 메모리 (740) 에 저장된 하나 이상의 머신 판독가능 명령들의 실행에 응답하여 수행될 수도 있다. 하나 이상의 명령들은 프로세서(들) (711), 전문화된 프로세서들, 또는 DSP(들) (712) 에 의해 실행가능할 수도 있다. 메모리 (740) 는 본 명세서에서 설명된 기능들을 수행하기 위해 프로세서(들) (711) 및/또는 DSP(들) (712) 에 의해 실행가능한 소프트웨어 코드 (프로그래밍 코드, 명령들 등) 를 저장하는 비일시적 프로세서 판독가능 메모리 및/또는 컴퓨터 판독가능 메모리를 포함할 수도 있다. 특정한 구현에서, 무선 트랜시버 (721) 는 모바일 디바이스 (700) 가 무선 스테이션으로서 구성되는 것을 가능하게 하기 위해 버스 (701) 를 통하여 프로세서(들) (711) 및/또는 DSP(들) (712) 와 통신할 수도 있다. 프로세서(들) (711) 및/또는 DSP(들) (712) 는 도 8 과 관련하여 아래에 논의된 프로세스들/방법들의 하나 이상의 양태들을 실행하기 위해 명령들을 실행할 수도 있다. 프로세서(들) (711) 및/또는 DSP(들) (712) 는 도 3a, 및 도 3e 내지 도 3h 의 방법들 및 기능들을 수행할 수도 있다.

또한 도 7 에 도시한 바와 같이, 사용자 인터페이스 (735) 는 예를 들어, 스피커, 마이크로폰, 디스플레이 디바이스, 바이브레이션 디바이스, 키보드, 터치 스크린 등과 같은 여러 디바이스들 중 임의의 하나를 포함할 수도 있다. 사용자에게 제공된 사용자 인터페이스 신호는 스피커, 마이크로폰, 디스플레이 디바이스, 바이브레이션 디바이스, 키보드, 터치 스크린 등 중 임의의 것에 의해 제공된 하나 이상의 출력들일 수도 있다. 특정한 구현에서, 사용자 인터페이스 (735) 는 모바일 디바이스 (700) 상에 호스팅된 하나 이상의 애플리케이션들과 사용자가 상호작용하는 것을 가능하게 할 수도 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스 (735) 의 디바이스들은 사용자로부터의 액션에 응답하여 DSP(들) (712) 또는 프로세서 (711) 에 의해 추가로 프로세싱되도록 메모리 (740) 상에 아날로그 또는 디지털 신호들을 저장할 수도 있다. 유사하게, 모바일 디바이스 (700) 상에 호스팅된 애플리케이션들은 사용자에게 출력 신호를 제시하기 위해 메모리 (740) 상에 아날로그 또는 디지털 신호들을 저장할 수도 있다. 다른 구현에서, 모바일 디바이스 (700) 는 예를 들어, 전용 스피커, 마이크로폰, 디지털 투 아날로그 회로부, 아날로그 투 디지털 회로부, 증폭기들 및/또는 이득 제어를 포함하는 전용 오디오 입력/출력 (I/O) 디바이스 (770) 를 옵션적으로 포함할 수도 있다. 다른 구현에서, 모바일 디바이스 (700) 는 키보드 또는 터치 스크린 디바이스 상의 터칭 또는 압력에 응답하는 터치 센서들 (762) 을 포함할 수도 있다.

모바일 디바이스 (700) 는 또한 스틸 또는 무빙 이미지를 캡처하기 위한 전용 카메라 디바이스 (764) 를 포함할 수도 있다. 전용 카메라 디바이스 (764) 는 예를 들어, 이미징 센서 (예를 들어, 전하 결합 디바이스 또는 CMOS 이미저), 렌즈, 아날로그 투 디지털 회로부, 프레임 버퍼들 등을 포함할 수도 있다. 하나의 구현에서, 캡처된 이미지들을 표현하는 신호들의 추가적인 프로세싱, 컨디셔닝, 인코딩 또는 압축이 프로세서 (711) 또는 DSP(들) (712) 에서 수행될 수도 있다. 대안적으로, 전용 비디오 프로세서 (768) 는 캡처된 이미지들을 표현하는 신호들의 컨디셔닝, 인코딩, 압축 또는 조작을 수행할 수도 있다. 추가적으로, 전용 비디오 프로세서 (768) 는 모바일 디바이스 (700) 상의 디스플레이 디바이스 (미도시) 상에의 제시를 위해 저장된 이미지 데이터를 디코딩/압축해제할 수도 있다.

모바일 디바이스 (700) 는, 예를 들어, 관성 센서들 및 환경 센서들을 포함할 수도 있는 버스 (701) 에 커플링된 센서들 (760) 을 또한 포함할 수도 있다. 센서들 (760) 중 관성 센서들은, 예를 들어, 가속도계들 (예를 들어, 3 차원에서 모바일 디바이스 (700) 의 가속도에 집합적으로 응답함), 하나 이상의 자이로스코프들 또는 하나 이상의 자기력계들 (예를 들어, 하나 이상의 콤파스 애플리케이션들을 지원하기 위함) 을 포함할 수도 있다. 모바일 디바이스 (700) 중 환경 센서들은, 몇 가지만 예로 들면, 예를 들어, 온도 센서들, 대기압 센서들, 주변광 센서들, 및 카메라 이미저들, 마이크로폰들을 포함할 수도 있다. 센서들 (760) 은 메모리 (740) 에 저장되고 예를 들어, 포지셔닝 또는 내비게이션 동작들에 지향된 애플리케이션들과 같은 하나 이상의 애플리케이션들을 지원하여 DSP(들) 또는 프로세서 (711) 에 의해 프로세싱될 수도 있는 아날로그 또는 디지털 신호들을 생성할 수도 있다.

특정한 구현에서, 모바일 디바이스 (700) 는 무선 트랜시버 (721) 또는 GPS 수신기 (755) 에서 수신 또는 다운-컨버팅된 신호들의 기저대역 프로세싱을 수행할 수 있는 전용 모뎀 프로세서 (766) 를 포함할 수도 있다. 유사하게, 전용 모뎀 프로세서 (766) 는 무선 트랜시버 (721) 에 의한 송신을 위해 업-컨버팅될 신호들의 기저대역 프로세싱을 수행할 수도 있다. 대안적인 구현들에서, 전용 모뎀 프로세서를 갖는 대신에, 기저대역 프로세싱은 프로세서 또는 DSP (예를 들어, 프로세서 (711) 또는 DSP(들) (712)) 에 의해 수행될 수도 있다.

도 8a 내지 도 8c 는 본 개시의 양태들에 따른 초음파 센서의 일 예를 예시한다. 도 8a 에 도시한 바와 같이, 초음파 센서 (10) 는 플래튼 (40) 아래에 초음파 송신기 (20) 및 초음파 수신기 (30) 를 포함할 수도 있다. 초음파 송신기 (20) 는 초음파들 (21) (도 8b 참조) 을 생성할 수 있는 압전 송신기일 수도 있다. 초음파 수신기 (30) 는 기판 상에 배치된 픽셀 회로들의 어레이 및 압전 재료를 포함할 수도 있다. 동작 시에, 초음파 송신기 (20) 는 초음파 수신기 (30) 를 통하여 플래튼 (40) 의 노출된 표면 (42) 으로 이동하는 하나 이상의 초음파들을 생성한다. 플래튼 (40) 의 노출된 표면 (42) 에서, 초음파 에너지가 지문 능선 (fingerprint ridge) (28) 의 피부와 같이, 플래튼 (40) 과 접촉하는 오브젝트 (25) 에 의해 투과, 흡수 또는 스캐터링되거나, 또는 되 반사 (reflecting back) 될 수도 있다. 공기 (air) 가 플래튼 (40) 의 노출된 표면 (42), 예를 들어, 지문 능선들 (28) 사이의 밸리들 (27) 과 접촉하는 그 로케이션들에서, 대부분의 초음파는 검출을 위해 초음파 수신기 (30) 를 향하여 되 반사될 것이다 (도 8c 참조). 제어 전자장치 (50) 는 초음파 송신기 (20) 및 초음파 수신기 (30) 에 커플링될 수도 있고 초음파 송신기 (20) 로 하여금 하나 이상의 초음파들 (21) 을 생성하게 하는 타이밍 신호들을 공급할 수도 있다. 제어 전자장치 (50) 는 그 후, 반사된 초음파 에너지 (23) 를 표시하는 신호들을 초음파 수신기 (30) 로부터 수신할 수도 있다. 제어 전자장치 (50) 는 오브젝트 (25) 의 디지털 이미지를 구성하기 위해 초음파 수신기 (30) 로부터 수신된 출력 신호들을 이용할 수도 있다. 일부 구현들에서, 제어 전자장치 (50) 는 또한, 오브젝트 (25) 의 존재 및/또는 움직임을 검출하기 위해 출력 신호들을 시간에 걸쳐, 연속하여 샘플링할 수도 있다.

본 개시의 양태들에 따르면, 초음파 센서는 플래튼 (40) 아래에 초음파 송신기 (20) 및 초음파 수신기 (30) 를 포함할 수도 있다. 초음파 송신기 (20) 는 실질적으로 평탄한 압전 송신기 층을 포함하는 평면파 생성기일 수도 있다. 초음파들은 적용된 신호에 의존하여, 층을 팽창 또는 수축시키기 위해 압전 층에 전압을 인가함으로써 생성되어, 평면파를 생성할 수도 있다. 전압은 제 1 송신기 전극 및 제 2 송신기 전극을 통해 압전 송신기 층에 인가될 수도 있다. 이 방식으로, 초음파는 압전 효과를 통해 층의 두께를 변화시킴으로써 만들어질 수도 있다. 이 초음파는 손가락 (또는 검출될 다른 오브젝트) 을 향하여 이동하여, 플래튼 (40) 을 통과한다. 검출될 오브젝트에 의해 흡수 또는 투과되지 않은 파의 일부는 플래튼 (40) 을 다시 통과하도록 반사되고 초음파 수신기 (30) 에 의해 수신될 수도 있다. 제 1 및 제 2 송신기 전극들은 압전 송신기 층의 대향 사이드들을 코팅하는 금속화된 전극들, 예를 들어, 금속 층들일 수도 있다.

초음파 수신기 (30) 는 압전 수신기 층, 및 백플레인으로 또한 지칭될 수도 있는, 기판 상에 배치된 픽셀 회로들의 어레이를 포함할 수도 있다. 일부 구현들에서, 각각의 픽셀 회로는 하나 이상의 TFT 엘리먼트들, 전기 배선 트레이스들, 및 일부 구현들에서는, 다이오드들, 커패시터들 등과 같은 하나 이상의 추가적인 회로 엘리먼트들을 포함할 수도 있다. 각각의 픽셀 회로는 픽셀 회로에 가장 가까운 압전 수신기 층에서 생성된 전하를 전기 신호로 컨버팅하도록 구성될 수도 있다. 각각의 픽셀 회로는 압전 수신기 층을 픽셀 회로에 전기적으로 커플링하는 픽셀 입력 전극을 포함할 수도 있다.

예시된 구현에서, 수신기 바이어스 전극은 플래튼 (40) 에 가장 가까운 압전 수신기 층의 일 사이드 상에 배치된다. 수신기 바이어스 전극은 금속화된 전극일 수도 있고 어느 신호들이 TFT 어레이로 전달되는지를 제어하기 위해 접지되거나 또는 바이어싱될 수도 있다. 플래튼 (40) 의 노출된 (상부) 표면 (42) 으로부터 반사되는 초음파 에너지는 압전 수신기 층에 의해 로컬화된 전하들로 컨버팅된다. 이들 로컬화된 전하들은 픽셀 입력 전극들에 의해 수집되고 기저 픽셀 회로들로 전달된다. 전하들은 픽셀 회로들에 의해 증폭되고 출력 신호들을 프로세싱하는 제어 전자장치에 제공될 수도 있다. 일 예의 픽셀 회로의 단순화된 개략도는 도 9a 에 도시되지만, 당업자는 단순화된 개략도에 도시된 예의 픽셀 회로의 많은 변동들 및 그 회로에 대한 변경들이 고려될 수도 있다는 것을 인식할 것이다.

제어 전자장치 (50) 는 제 1 송신기 전극 및 제 2 송신기 전극, 뿐만 아니라 기판 상의 픽셀 회로들 및 수신기 바이어스 전극에 전기적으로 접속될 수도 있다. 제어 전자장치 (50) 는 실질적으로 도 8a 내지 도 8c 에 대하여 이전에 논의한 바와 같이 동작할 수도 있다.

플래튼 (40) 은 수신기에 음향 커플링될 수 있는 임의의 적절한 재료일 수도 있고, 그 예들은 플라스틱, 세라믹, 유리, 사파이어, 스테인리스 스틸, 금속 합금, 폴리카보네이트, 고분자 재료, 또는 금속-충진된 플라스틱을 포함한다. 일부 구현들에서, 플래튼 (40) 은 디스플레이 디바이스 또는 초음파 센서를 위해 커버 플레이트, 예를 들어, 커버 유리 또는 렌즈 유리일 수 있다. 검출 및 이미징은 원한다면 상대적으로 두꺼운 플래튼들, 예를 들어, 3 mm 이상을 통하여 수행될 수 있다.

다양한 구현들에 따라 채용될 수도 있는 압전 재료들의 예들은 적절한 음향 속성들, 예를 들어, 약 2.5 MRayls 와 5 MRayls 사이의 음향 임피던스를 갖는 압전 폴리머를 포함한다. 채용될 수도 있는 압전 재료들의 특정 예들은 강유전성 폴리머, 이를 테면 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF) 및 폴리비닐리덴 플루오라이드-트리플루오로에틸렌 (PVDF-TrFE) 코폴리머를 포함한다. PVDF 코폴리머의 예들은 60:40 (molar percent) PVDF-TrFE, 70:30 PVDF-TrFE, 80:20 PVDF-TrFE, 및 90:10 PVDR-TrFE 를 포함한다. 채용될 수도 있는 압전 재료들의 다른 예들은 폴리비닐리덴 클로라이드 (PVDC) 호모폴리머 및 코폴리머, 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE) 호모폴리머 및 코폴리머, 및 디이소프로필암모늄 브롬화물 (DIPAB) 을 포함한다.

압전 송신기 층 및 압전 수신기 층의 각각의 두께는 초음파들을 생성 및 수신하기에 적합하도록 선택될 수도 있다. 하나의 예에서, PVDF 압전 송신기 층은 근사적으로 28 ㎛ 두께이고 PVDF-TrFE 수신기 층은 근사적으로 12 ㎛ 두께이다. 초음파들의 예의 주파수들은 0.25 밀리미터 이하 정도의 파장들을 가진, 5 MHz 내지 30 MHz 의 범위에 있다.

도 8a 내지 도 8c 는 초음파 센서에서의 초음파 송신기들 및 수신기들의 예의 배열들을 도시하며, 다른 배열들이 가능하다. 예를 들어, 일부 구현들에서, 초음파 송신기 (20) 는 초음파 수신기 (30) 보다 위에 있고, 즉 검출의 오브젝트에 더 가까울 수도 있다. 일부 구현들에서, 초음파 센서는 음향 지연 층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 음향 지연 층은 초음파 송신기 (20) 와 초음파 수신기 (30) 사이의 초음파 센서 (10) 에 통합될 수 있다. 음향 지연 층은 초음파 펄스 타이밍을 조정하고 동시에 초음파 송신기 (20) 로부터 초음파 수신기 (30) 를 전기적으로 절연시키기 위해 채용될 수 있다. 지연 층은 실질적으로 균일한 두께를 가질 수도 있고, 그 지연 층에 사용되는 재료 및/또는 그 지연 층의 두께는 반사된 초음파 에너지가 초음파 수신기 (30) 에 도달하는 시간에 있어서 원하는 지연을 제공하기 위해 선택된다. 그렇게 해서, 오브젝트에 의해 반사되었기 때문에 오브젝트에 관한 정보를 반송하는 에너지 펄스가 초음파 수신기 (30) 에 도달하게 될 수도 있는 시간의 범위는, 초음파 센서 (10) 의 다른 부분들로부터 반사된 에너지가 초음파 수신기 (30) 에 도달하고 있을 가능성이 낮을 때의 시간 범위 동안이다. 일부 구현들에서, TFT 기판 및/또는 플래튼 (40) 은 음향 지연 층으로서 기능할 수도 있다.

도 9a 는 초음파 센서에 대한 픽셀들의 4×4 픽셀 어레이를 나타낸다. 각각의 픽셀은, 예를 들어, 압전 센서 재료의 로컬 영역, 피크 검출 다이오드 및 독출 트랜지스터와 연관될 수도 있고; 이들 엘리먼트들의 대부분 또는 전부는 픽셀 회로를 형성하기 위해 백플레인 상에 또는 그 안에 형성될 수도 있다. 실제로, 각각의 픽셀의 압전 센서 재료의 로컬 영역은 수신된 초음파 에너지를 전하들로 트랜스듀싱할 수도 있다. 피크 검출 다이오드는 압전 센서 재료의 로컬 영역에 의해 검출된 최대 전하량을 등록할 수도 있다. 픽셀 어레이의 각각의 로우 (row) 는 그 후, 예를 들어, 로우 선택 메커니즘, 게이트 드라이버, 또는 시프트 레지스터를 통하여 스캔될 수도 있고, 각각의 컬럼 (column) 에 대한 독출 트랜지스터는 각각의 픽셀에 대한 피크 전하의 크기 (magnitude) 가 추가적인 회로부, 예를 들어, 멀티플렉서 및 A/D 컨버터에 의해 판독되는 것을 허용하기 위해 트리거될 수도 있다. 픽셀 회로는 픽셀의 게이팅, 어드레싱, 및 리세팅을 허용하기 위해 하나 이상의 TFT들을 포함할 수도 있다.

각각의 픽셀 회로는 초음파 센서 (10) 에 의해 검출된 오브젝트의 작은 부분에 관한 정보를 제공할 수도 있다. 예시의 편의를 위해, 도 9a 에 도시된 예는 상대적으로 조악한 (coarse) 레졸루션이지만, 초음파 센서들은 계층화된 구조로 구성되는 인치 당 500 픽셀 이상 정도의 레졸루션을 갖는다. 초음파 센서 (10) 의 검출 영역은 의도된 검출 오브젝트에 의존하여 선택될 수도 있다. 예를 들어, 검출 영역은 단일의 손가락에 대해 약 5 mm×5 mm 로부터 4 개의 손가락들에 대해 약 3 인치×3 인치까지의 범위에 이를 수도 있다. 정사각형, 직사각형 및 비-직사각형 지오메트리들을 포함하는 더 작고 더 큰 영역들은 오브젝트에 대해 적절한 것으로서 이용될 수도 있다.

도 9b 는 초음파 센서 시스템의 하이-레벨 블록 다이어그램의 일 예를 도시한다. 도시된 엘리먼트들 대부분은 제어 전자장치 (50) 의 부분을 형성할 수도 있다. 센서 제어기는 센서 시스템의 다양한 양태들, 예를 들어, 초음파 송신기 타이밍 및 여기 파형들, 초음파 수신기 및 픽셀 회로부에 대한 바이어스 전압들, 픽셀 어드레싱, 신호 필터링 및 컨버전, 독출 프레임 레이트들 등을 제어하도록 구성되는 제어 유닛을 포함할 수도 있다. 센서 제어기는 또한 초음파 센서 회로 픽셀 어레이로부터 데이터를 수신하는 데이터 프로세서를 포함할 수도 있다. 데이터 프로세서는 디지털화된 데이터를 지문의 이미지 데이터로 트랜슬레이션하거나 또는 추가의 프로세싱을 위해 그 데이터를 포매팅할 수도 있다.

예를 들어, 제어 유닛은 송신기 (Tx) 드라이버가 초음파 송신기를 여기하게 하고 평면 초음파들을 생성하게 하기 위해 일정 간격을 두고 Tx 여기 신호를 Tx 드라이버로 전송할 수도 있다. 제어 유닛은 수신기 (Rx) 바이어스 드라이버를 통하여 레벨 선택 입력 신호들을 전송하여 수신기 바이어스 전극을 바이어싱하고 픽셀 회로부에 의한 음향 신호 검출의 게이팅을 허용할 수도 있다. 디멀티플렉서는 센서 픽셀 회로들의 특정한 로우 또는 컬럼으로 하여금 센서 출력 신호들을 제공하게 하는 게이트 드라이버들을 턴 온 및 오프하는데 이용될 수도 있다. 픽셀들로부터의 출력 신호들은 전하 증폭기, RC 필터 또는 안티-에일리어싱 필터와 같은 필터, 및 디지털화기를 통하여 데이터 프로세서로 전송될 수도 있다. 시스템의 부분들은 TFT 백플레인 상에 포함될 수도 있고 다른 부분들은 연관된 집적 회로에 포함될 수도 있다는 것에 주목한다.

본 개시의 양태들에 따르면, 초음파 센서들은 사용자 검증 및 인증을 위해 하이-레졸루션 지문 이미지들을 생성하도록 구성될 수 있다. 일부 구현들에서, 초음파 지문 센서들은 플래튼의 외측면과 손가락 능선 (조직) 및 밸리 (공기) 사이의 차동 음향 임피던스에 비례하는 반사된 신호들을 검출하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 초음파의 초음파 에너지의 부분은 센서로부터 능선 영역들에서의 손가락 조직으로 투과될 수도 있는 한편, 초음파 에너지의 나머지 부분은 센서를 향하여 되 반사되고, 반면 그 파의 더 작은 부분은 손가락의 밸리 영역들에서의 공기로 투과될 수도 있는 한편 초음파 에너지의 나머지 부분은 센서로 되 반사된다. 본 명세서에서 개시된 회절 효과들을 보정하는 방법들은 센서로부터 전체 신호 및 이미지 콘트라스트를 증가시킬 수도 있다.

본 개시의 양태들에 따르면, 지문 센서들을 가진 초음파 센서들은 모바일 폰들, 태블릿 컴퓨터들, 웨어러블 디바이스들 및 의료 디바이스들을 포함한 광범위한 애플리케이션들에서 사용자 인증을 위해 적용될 수도 있다. 초음파 인증 버튼들은 약물 전달 디바이스들과 같은 개인 의료 디바이스들에서 활용될 수도 있다. 이들 디바이스들은 사용자의 식별, 약물의 타입, 복용량, 전달 시간, 및 전달 방식을 트랙킹 및 검증하기 위해 무선으로 접속될 수도 있다. 온-디바이스 인증 버튼은 (예를 들어, 집에서의 또는 약국에서의) 단일-사용자 등록 및 약물의 후속 소비를 위한 로컬 검증을 허용하도록 구성될 수 있다. 고속 식별 및 검증은 초음파 센서의 디프레션들이 사용자 검증 및 약물 전달을 인보크하도록 구성될 수 있기 때문에, 약물의 전달로 심리스인 것으로 보일 수도 있다. 모바일-접속된 인증된 약물 전달 디바이스들은 개인맞춤형 펜-인젝터들 및 흡입기들을 포함할 수도 있다. 접속된 인젝터 펜들, 흡입기들 및 다른 의료 디바이스들은 환자 식별 및 검증을 위해 초음파 센서를 통합할 수도 있다.

적어도 다음의 3 개의 단락들, 도 3a, 도 3e 내지 도 3h, 도 7 내지 도 9b 및 그들의 대응하는 설명들은 시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 캡처하기 위한 수단; 적분된 복소 이미지를 형성하기 위해 복소 위상 지수를 곱한 복수의 이미지들을 합산하기 위한 수단; 정렬된 복소 이미지를 형성하기 위해 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하기 위한 수단; 정렬된 복소 이미지를 이용하여 최대 에너지 위상을 결정하기 위한 수단; 최대 에너지 위상에서의 정렬된 복소 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하기 위한 수단; 초음파를 송신하기 위한 수단; 초음파의 반사파를 수신하기 위한 수단; 적분된 복소 이미지를 생성하기 위해 시간에 걸쳐 복소 위상 지수를 곱한 복수의 이미지들을 적분하기 위한 수단; 복소 커널과 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하기 위한 수단; 이산 코사인 변환을 이용하여 콘볼루션을 수행함으로써 에지 효과들을 제거하기 위한 수단; 위상에 대하여 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수를 컴퓨팅하기 위한 수단; 위상에 대하여 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수를 0 으로 설정함으로써 최대 에너지 위상을 컴퓨팅하기 위한 수단; 최대 에너지 위상에서의 정렬된 복소 이미지의 실수 성분을 최대 에너지 이미지인 것으로 배정하기 위한 수단; 최대 에너지 이미지를 이용하여 지문 이미지 정보를 생성하기 위한 수단; 및 초음파 센서 어레이로 사용자를 인증하기 위해 지문 이미지 정보를 이용하기 위한 수단을 제공한다는 것에 주목한다.

본 명세서에서 설명된 방법론들은 특정한 예들에 따른 애플리케이션들에 의존하여 다양한 수단에 의해 구현될 수도 있다. 예를 들어, 이러한 방법론들은 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 또는 그 조합들로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 하드웨어 구현에서, 프로세싱 유닛은 하나 이상의 애플리케이션 특정 집적 회로들 (application specific integrated circuits) ("ASIC들"), 디지털 신호 프로세서들 ("DSP들"), 디지털 신호 프로세싱 디바이스들 ("DSPD들"), 프로그래밍가능 로직 디바이스들 ("PLD들"), 필드 프로그래밍가능 게이트 어레이들 ("FPGA들"), 프로세서들, 제어기들, 마이크로-제어기들, 마이크로프로세서들, 전자 디바이스들, 본 명세서에서 설명된 기능들을 수행하도록 설계된 다른 디바이스 유닛들, 또는 그 조합들 내에 구현될 수도 있다.

본 명세서에 포함된 상세한 설명의 일부 부분들은 특정 장치 또는 특수 목적 컴퓨팅 디바이스 또는 플랫폼의 메모리 내에 저장된 2 진 디지털 신호들에 대한 동작들의 알고리즘들 또는 심볼 표현들에 관하여 제시된다. 이 특정한 명세서의 맥락에서, 용어 특정 장치 등은 일단 프로그램 소프트웨어로부터의 명령들에 의하여 특정한 동작들을 수행하도록 프로그래밍되면 범용 컴퓨터를 포함한다. 알고리즘 설명들 또는 심볼 표현들은 당업자들에게 그들 작업의 실체를 전달하기 위해 신호 프로세싱 또는 관련 기술의 당업자들에 의해 이용되는 기법들의 예들이다. 알고리즘은 여기서, 그리고 일반적으로, 원하는 결과를 야기하는 자기-모순이 없는 (self-consistent) 동작들의 시퀀스 또는 유사한 신호 프로세싱인 것으로 간주된다. 이 맥락에서, 동작들 또는 프로세싱은 물리량들의 물리적 조작을 수반한다. 통상적으로, 반드시는 아니지만, 이러한 양들은 저장, 전달, 결합, 비교 또는 다르게는 조작될 수 있는 전기 또는 자기 신호들의 형태를 취할 수도 있다. 주로 공통 사용의 이유로, 이러한 신호들을 비트들, 데이터, 값들, 엘리먼트들, 심볼들, 캐릭터들, 용어들, 수들, 수치들 등으로 지칭하는 것이 때로는 편리한 것으로 입증되었다. 그러나, 이들 또는 유사한 용어들 모두가 적절한 물리량들과 연관될 것이고 단지 편리한 라벨들일 뿐이라는 것이 이해되어야 한다. 구체적으로 다르게 언급하지 않는 한, 본 명세서의 논의로부터 명백한 바와 같이, 이 명세서 전반에 걸쳐, "프로세싱하는 것", "컴퓨팅하는 것", "계산하는 것", "결정하는 것" 등과 같은 용어들을 활용한 논의들은 특수 목적 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨팅 장치 또는 유사한 특수 목적 전자 컴퓨팅 디바이스와 같은 특정 장치의 액션들 또는 프로세스들을 지칭한다는 것이 인식된다. 따라서, 이 명세서의 맥락에서, 특수 목적 컴퓨터 또는 유사한 특수 목적 전자 컴퓨팅 디바이스는 메모리들, 레지스터들, 또는 특수 목적 컴퓨터 또는 유사한 특수 목적 전자 컴퓨팅 디바이스의 다른 정보 저장 디바이스들, 송신 디바이스들, 또는 디스플레이 디바이스들 내에 물리적 전자 또는 자기량들로서 통상 표현되는, 신호들을 조작 또는 변환할 수 있다.

본 명세서에서 설명된 무선 통신 기법들은 무선 광역 네트워크 ("WWAN"), 무선 로컬 영역 네트워크 ("WLAN"), 무선 개인 영역 네트워크 (WPAN) 등과 같은 다양한 무선 통신 네트워크들과 관련하여 있을 수도 있다. 용어 "네트워크" 및 "시스템" 은 본 명세서에서 상호교환가능하게 사용될 수도 있다. WWAN 은 코드 분할 다중 액세스 ("CDMA") 네트워크, 시간 분할 다중 액세스 ("TDMA") 네트워크, 주파수 분할 다중 액세스 ("FDMA") 네트워크, 직교 주파수 분할 다중 액세스 ("OFDMA") 네트워크, 단일-캐리어 주파수 분할 다중 액세스 ("SC-FDMA") 네트워크, 또는 상기 네트워크들의 임의의 조합 등일 수도 있다. CDMA 네트워크는 단지 몇몇 무선 기술들만 예로 들면, cdma2000, 광대역-CDMA ("W-CDMA") 와 같은 하나 이상의 무선 액세스 기술들 ("RAT들") 을 구현할 수도 있다. 여기서, cdma2000 은 IS-95, IS-2000, 및 IS-856 표준들에 따라 구현된 기술들을 포함할 수도 있다. TDMA 네트워크는 "GSM" (Global System for Mobile Communications), "D-AMPS" (Digital Advanced Mobile Phone System), 또는 일부 다른 RAT 를 구현할 수도 있다. GSM 및 W-CDMA 는 "3rd Generation Partnership Project" ("3GPP") 로 명명된 컨소시엄으로부터의 문서들에 기술되어 있다. cdma2000 은 "3rd Generation Partnership Project 2" ("3GPP2") 로 명명된 컨소시엄으로부터의 문서들에 기술되어 있다. 3GPP 및 3GPP2 문서들은 공개적으로 입수가능하다. 4G 롱 텀 에볼루션 ("LTE") 통신 네트워크들은 또한 일 양태에서, 청구 요지에 다라 구현될 수도 있다. WLAN 은 예를 들어, IEEE 802.11x 네트워크를 포함할 수도 있고, WPAN 은 Bluetooth^® 네트워크, IEEE 802.15x 를 포함할 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 무선 통신 구현들은 또한, WWAN, WLAN 또는 WPAN 의 임의의 조합과 관련하여 이용될 수도 있다.

다른 양태에서, 이전에 언급한 바와 같이, 무선 송신기 또는 액세스 포인트는 셀룰러 전화 서비스를 비즈니스 또는 홈으로 확장하는데 활용된, 펨토셀을 포함할 수도 있다. 이러한 구현에서, 하나 이상의 모바일 디바이스들은 예를 들어, 코드 분할 다중 액세스 ("CDMA") 셀룰러 통신 프로토콜을 통해 펨토셀과 통신할 수도 있고, 펨토셀은 인터넷과 같은 다른 브로드밴드 네트워크에 의하여 더 큰 셀룰러 전기통신 네트워크에 모바일 디바이스 액세스를 제공할 수도 있다.

본 명세서에서 설명된 기법들은 여러 GNSS 및/또는 GNSS 의 조합들 중 임의의 하나를 포함하는 GPS 에 이용될 수도 있다. 더욱이, 이러한 기법들은 "의사위성들" 로서 작용하는 지상 송신기들, 또는 SV들 (satellite vehicles) 및 이러한 지상 송신기들의 조합을 활용하는 포지셔닝 시스템들에 이용될 수도 있다. 지상 송신기들은, 예를 들어, PN 코드 또는 다른 레인징 코드 (예를 들어, GPS 또는 CDMA 셀룰러 신호와 유사함) 를 브로드캐스트하는 그라운드-기반 송신기들을 포함할 수도 있다. 이러한 송신기는 원격 수신기에 의한 식별을 허락하도록 고유 PN 코드를 배정받을 수도 있다. 지상 송신기들은, 예를 들어, 터널들, 광산들, 빌딩들, 도심지 협곡들 또는 다른 에워싸인 영역들과 같이, 궤도를 선회하는 SV 로부터의 GPS 신호들이 이용불가능할 수 있는 상황들에서 GPS 를 증가시키는데 유용할 수도 있다. 의사위성의 다른 구현은 무선-비컨들로 알려져 있다. 용어 "SV" 는, 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 의사위성들로서 작용하는 지상 송신기들, 의사위성들의 등가물들, 및 가능하게는 다른 것들을 포함하도록 의도된다. 용어들 "GPS 신호들" 및/또는 "SV 신호들" 은 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 의사위성들로서 작용하는 지상 송신기들 또는 의사 위성들의 등가물들을 포함한, 지상 송신기들로부터의 GPS-형 신호들을 포함하도록 의도된다.

용어들 "및" 및 "또는" 은 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 그것이 사용되는 맥락에 적어도 부분적으로 의존할 다양한 의미들을 포함할 수도 있다. 통상적으로, "또는" 은, A, B 또는 C 와 같이, 리스트를 연관시키는데 사용되면, 여기서 포괄적 의미로 사용되는 A, B, 및 C, 뿐만 아니라 여기서 배타적 의미로 사용되는 A, B 또는 C 를 의미하도록 의도된다. 본 개시 전반에 걸쳐 "하나의 예" 또는 "일 예" 에 대한 언급은 그 예와 관련하여 설명된 특정한 피처, 구조, 또는 특성이 청구 요지의 적어도 하나의 예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 개시 전반에 걸쳐 다양한 장소들에서의 어구 "하나의 예에서" 또는 "일 예" 의 출현들은 반드시 모두가 동일한 예를 지칭하는 것을 의미하는 것은 아니다. 더욱이, 특정한 피처들, 구조들, 또는 특성들은 하나 이상의 예들에서 결합될 수도 있다. 본 명세서에서 설명된 예들은 디지털 신호들을 이용하여 동작하는 머신들, 디바이스들, 엔진들, 또는 장치들을 포함할 수도 있다. 이러한 신호들은 전자 신호들, 광 신호들, 전자기 신호들, 또는 로케이션들 사이에 정보를 제공하는 임의의 형태의 에너지를 포함할 수도 있다.

현재 예의 피처들인 것으로 간주되는 것이 예시 및 설명되었지만, 청구 요지로부터 벗어남 없이, 다양한 다른 변경들이 행해질 수도 있고 등가물들이 대체될 수도 있다는 것이 당업자들에 의해 이해될 것이다. 추가적으로, 많은 변경들은 본 명세서에서 설명된 중심 개념으로부터 벗어남 없이 청구 요지의 교시들에 특정한 상황을 적응시키기 위해 행해질 수도 있다. 따라서, 청구 요지는 개시된 특정한 예들에 제한되지 않고, 이러한 청구 요지는 또한 첨부된 청구항들의 범위에 포함되는 모든 양태들, 및 그 등가물들을 포함할 수도 있는 것으로 의도된다.

Claims (30)

1. 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법으로서,
   상기 초음파 센서는 초음파 송신기, 압전 수신기 층, 초음파 센서 어레이 및 프로세서를 포함하고,
   시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 캡처하는 단계;
   적분된 복소 이미지를 형성하기 위해 복소 위상 지수를 곱한 상기 복수의 이미지들을 합산하는 단계;
   정렬된 복소 이미지를 형성하기 위해 상기 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하는 단계;
   상기 정렬된 복소 이미지를 이용하여 최대 에너지 위상을 결정하는 단계; 및
   상기 최대 에너지 위상에서의 상기 정렬된 복소 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하는 단계
   를 포함하는, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 지문의 복수의 이미지들을 캡처하는 단계는,
   상기 초음파 송신기로부터 초음파를 송신하는 단계로서, 송신된 상기 초음파는 펄스를 곱한 사인파 함수로서 모델링되는, 상기 초음파를 송신하는 단계; 및
   상기 압전 수신기 층에서 상기 초음파의 반사파를 수신하는 단계로서, 상기 반사파는 상기 시간 시퀀스에서 상기 복수의 위상들을 갖는 상기 지문의 상기 복수의 이미지들을 포함하는, 상기 반사파를 수신하는 단계
   를 포함하는, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 이미지들을 합산하는 단계는,
   상기 적분된 복소 이미지를 생성하기 위해 시간에 걸쳐 상기 복소 위상 지수를 곱한 상기 복수의 이미지들을 적분하는 단계를 포함하고,
   상기 적분된 복소 이미지는 실수 이미지 부분 및 허수 이미지 부분을 포함하고, 상기 실수 이미지 부분 및 상기 허수 이미지 부분은 위상에서 근사적으로 90 도 오프셋을 갖는, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하는 단계는,
   복소 커널과 상기 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하는 단계로서, 상기 복소 커널은 임펄스 응답의 공간 부분의 역인, 상기 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하는 단계를 포함하는, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   이산 코사인 변환을 이용하여 상기 콘볼루션을 수행함으로써 에지 효과들을 제거하는 단계를 더 포함하는, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 최대 에너지 위상을 결정하는 단계는,
   위상에 대하여 상기 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수를 컴퓨팅하는 단계; 및
   위상에 대하여 상기 정렬된 복소 이미지의 상기 에너지의 상기 도함수를 0 으로 설정함으로써 상기 최대 에너지 위상을 컴퓨팅하는 단계
   를 포함하는, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하는 단계는,
   상기 최대 에너지 위상에서의 상기 정렬된 복소 이미지의 실수 성분을 상기 최대 에너지 이미지인 것으로 배정하는 단계를 포함하는, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 최대 에너지 이미지를 이용하여 지문 이미지 정보를 생성하는 단계; 및
   상기 초음파 센서 어레이로 사용자를 인증하기 위해 상기 지문 이미지 정보를 이용하는 단계
   를 더 포함하는, 초음파 센서의 플래튼 층에서의 회절의 효과들을 보정하는 방법.
9. 초음파 센서로서,
   초음파를 송신하도록 구성된 초음파 송신기;
   상기 초음파의 반사파를 수신하도록 구성된 압전 수신기 층으로서, 상기 반사파는 시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 포함하는, 상기 압전 수신기 층;
   상기 초음파 송신기 및 상기 압전 수신기 층을 보호하도록 구성된 플래튼 층; 및
   초음파 센서 어레이 및 프로세서
   를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   적분된 복소 이미지를 형성하기 위해 복소 위상 지수를 곱한 상기 복수의 이미지들을 합산하고;
   정렬된 복소 이미지를 형성하기 위해 상기 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하고;
   상기 정렬된 복소 이미지를 이용하여 최대 에너지 위상을 결정하고; 그리고
   상기 최대 에너지 위상에서의 상기 정렬된 복소 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 컴퓨팅하도록
   구성되는, 초음파 센서.
10. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 적분된 복소 이미지를 생성하기 위해 시간에 걸쳐 상기 복소 위상 지수를 곱한 상기 복수의 이미지들을 적분하도록 추가로 구성되고,
    상기 적분된 복소 이미지는 실수 이미지 부분 및 허수 이미지 부분을 포함하고, 상기 실수 이미지 부분 및 상기 허수 이미지 부분은 위상에서 근사적으로 90 도 오프셋을 갖는, 초음파 센서.
11. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    복소 커널과 상기 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하는 것으로서, 상기 복소 커널은 임펄스 응답의 공간 부분의 역인, 상기 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하도록 추가로 구성되는, 초음파 센서.
12. 제 11 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    이산 코사인 변환을 이용하여 상기 콘볼루션을 수행함으로써 에지 효과들을 제거하도록 추가로 구성되는, 초음파 센서.
13. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    위상에 대하여 상기 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수를 컴퓨팅하고; 그리고
    위상에 대하여 상기 정렬된 복소 이미지의 상기 에너지의 상기 도함수를 0 으로 설정함으로써 상기 최대 에너지 위상을 컴퓨팅하도록
    추가로 구성되는, 초음파 센서.
14. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최대 에너지 위상에서의 상기 정렬된 복소 이미지의 실수 성분을 상기 최대 에너지 이미지인 것으로 배정하도록 추가로 구성되는, 초음파 센서.
15. 제 9 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 최대 에너지 이미지를 이용하여 지문 이미지 정보를 생성하고; 그리고
    상기 초음파 센서 어레이에서 사용자를 인증하기 위해 상기 지문 이미지 정보를 이용하도록
    추가로 구성되는, 초음파 센서.
16. 제 9 항에 있어서,
    상기 플래튼 층은 사파이어, 고릴라 유리, 폴리카보네이트, 고분자 재료, 또는 금속-충진된 플라스틱 중 적어도 하나로 제조되는, 초음파 센서.
17. 초음파 센서로서,
    시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 캡처하기 위한 수단;
    적분된 복소 이미지를 형성하기 위해 복소 위상 지수를 곱한 상기 복수의 이미지들을 합산하기 위한 수단;
    정렬된 복소 이미지를 형성하기 위해 상기 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하기 위한 수단;
    상기 정렬된 복소 이미지를 이용하여 최대 에너지 위상을 결정하기 위한 수단; 및
    상기 최대 에너지 위상에서의 상기 정렬된 복소 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하기 위한 수단
    을 포함하는, 초음파 센서.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 지문의 복수의 이미지들을 캡처하기 위한 수단은,
    초음파를 송신하기 위한 수단으로서, 송신된 상기 초음파는 펄스를 곱한 사인파 함수로서 모델링되는, 상기 초음파를 송신하기 위한 수단; 및
    상기 초음파의 반사파를 수신하기 위한 수단으로서, 상기 반사파는 상기 시간 시퀀스에서 상기 복수의 위상들을 갖는 상기 지문의 상기 복수의 이미지들을 포함하는, 상기 반사파를 수신하기 위한 수단
    을 포함하는, 초음파 센서.
19. 제 17 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들을 합산하기 위한 수단은,
    상기 적분된 복소 이미지를 생성하기 위해 시간에 걸쳐 상기 복소 위상 지수를 곱한 상기 복수의 이미지들을 적분하기 위한 수단을 포함하고,
    상기 적분된 복소 이미지는 실수 이미지 부분 및 허수 이미지 부분을 포함하고, 상기 실수 이미지 부분 및 상기 허수 이미지 부분은 위상에서 근사적으로 90 도 오프셋을 갖는, 초음파 센서.
20. 제 17 항에 있어서,
    상기 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하기 위한 수단은,
    복소 커널과 상기 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하기 위한 수단으로서, 상기 복소 커널은 임펄스 응답의 공간 부분의 역인, 상기 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하기 위한 수단을 포함하는, 초음파 센서.
21. 제 20 항에 있어서,
    이산 코사인 변환을 이용하여 상기 콘볼루션을 수행함으로써 에지 효과들을 제거하기 위한 수단을 더 포함하는, 초음파 센서.
22. 제 17 항에 있어서,
    상기 최대 에너지 위상을 결정하기 위한 수단은,
    위상에 대하여 상기 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수를 컴퓨팅하기 위한 수단; 및
    위상에 대하여 상기 정렬된 복소 이미지의 상기 에너지의 상기 도함수를 0 으로 설정함으로써 상기 최대 에너지 위상을 컴퓨팅하기 위한 수단
    을 포함하는, 초음파 센서.
23. 제 17 항에 있어서,
    상기 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하기 위한 수단은,
    상기 최대 에너지 위상에서의 상기 정렬된 복소 이미지의 실수 성분을 상기 최대 에너지 이미지인 것으로 배정하기 위한 수단을 포함하는, 초음파 센서.
24. 제 17 항에 있어서,
    상기 최대 에너지 이미지를 이용하여 지문 이미지 정보를 생성하기 위한 수단; 및
    상기 초음파 센서 어레이로 사용자를 인증하기 위해 상기 지문 이미지 정보를 이용하기 위한 수단
    을 더 포함하는, 초음파 센서.
25. 하나 이상의 프로세서들에 의한 실행을 위해 명령들을 저장하는 비일시적 저장 매체로서,
    상기 명령들은,
    시간 시퀀스에서 복수의 위상들을 갖는 지문의 복수의 이미지들을 캡처하기 위한 명령들;
    적분된 복소 이미지를 형성하기 위해 복소 위상 지수를 곱한 상기 복수의 이미지들을 합산하기 위한 명령들;
    정렬된 복소 이미지를 형성하기 위해 상기 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하기 위한 명령들;
    상기 정렬된 복소 이미지를 이용하여 최대 에너지 위상을 결정하기 위한 명령들; 및
    상기 최대 에너지 위상에서의 상기 정렬된 복소 이미지에 적어도 부분적으로 기초하여 상기 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하기 위한 명령들
    을 포함하는, 비일시적 저장 매체.
26. 제 25 항에 있어서,
    상기 지문의 복수의 이미지들을 캡처하기 위한 명령들은,
    초음파 송신기로부터 초음파를 송신하기 위한 명령들로서, 송신된 상기 초음파는 펄스를 곱한 사인파 함수로서 모델링되는, 상기 초음파를 송신하기 위한 명령들; 및
    압전 수신기 층에서 상기 초음파의 반사파를 수신하기 위한 명령들로서, 상기 반사파는 상기 시간 시퀀스에서 상기 복수의 위상들을 갖는 상기 지문의 상기 복수의 이미지들을 포함하는, 상기 반사파를 수신하기 위한 명령들
    을 포함하는, 비일시적 저장 매체.
27. 제 25 항에 있어서,
    상기 복수의 이미지들을 합산하기 위한 명령들은,
    상기 적분된 복소 이미지를 생성하기 위해 시간에 걸쳐 상기 복소 위상 지수를 곱한 상기 복수의 이미지들을 적분하기 위한 명령들을 포함하고,
    상기 적분된 복소 이미지는 실수 이미지 부분 및 허수 이미지 부분을 포함하고, 상기 실수 이미지 부분 및 상기 허수 이미지 부분은 위상에서 근사적으로 90 도 오프셋을 갖는, 비일시적 저장 매체.
28. 제 25 항에 있어서,
    상기 적분된 복소 이미지를 미리-선택된 위상에 정렬하기 위한 명령들은,
    복소 커널과 상기 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하기 위한 명령들로서, 상기 복소 커널은 임펄스 응답의 공간 부분의 역인, 상기 적분된 복소 이미지를 콘볼루션하기 위한 명령들을 포함하는, 비일시적 저장 매체.
29. 제 25 항에 있어서,
    상기 최대 에너지 위상을 결정하기 위한 명령들은,
    위상에 대하여 상기 정렬된 복소 이미지의 에너지의 도함수를 컴퓨팅하기 위한 명령들; 및
    위상에 대하여 상기 정렬된 복소 이미지의 상기 에너지의 상기 도함수를 0 으로 설정함으로써 상기 최대 에너지 위상을 컴퓨팅하기 위한 명령들
    을 포함하는, 비일시적 저장 매체.
30. 제 25 항에 있어서,
    상기 지문을 표현하기 위한 최대 에너지 이미지를 결정하기 위한 명령들은,
    상기 최대 에너지 위상에서의 상기 정렬된 복소 이미지의 실수 성분을 상기 최대 에너지 이미지인 것으로 배정하기 위한 명령들을 포함하는, 비일시적 저장 매체.

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