KR20220062646A - 존재 센서를 갖는 생체 인식 센서 - Google Patents

Abstract

일 실시예에서, 센서 시스템은 능동 열 센서 픽셀 매트릭스, 복수의 존재 센서 및 이미지 획득 컨트롤러를 포함한다. 픽셀 매트릭스는 복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 픽셀 및 둘레를 정의하는 경계를 포함한다. 복수의 존재 센서는 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 이미지 획득 컨트롤러는 픽셀 매트릭스 및 복수의 존재 센서에 연결된다. 이미지 획득 컨트롤러는 (i) 복수의 존재 센서로부터 신호를 수신하고; (ii) 신호에 기초하여, 스캔 영역을 식별하며 - 스캔 영역은 표본과 접촉하거나 인접해 있는, 픽셀 매트릭스의 일부임 -; (iii) 표본의 이미지를 생성하기 위해 스캔 영역 내에 있는 픽셀에서만 이미지 데이터를 획득하도록 구성된다.

Description

존재 센서를 갖는 생체 인식 센서

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2019년 9월 19일에 제출된 미국 임시 출원 번호 62/902,609의 이익과 우선권을 주장하고, 이는 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.

생체 인식 보안은 많은 관심을 끌었다. 지문 센서는 이러한 보안을 제공하는 데 사용되는 기술의 한 형태이다. 손가락 피부에 있는 능선과 골에 의해 형성된 미세한 패턴은 감지 어레이에 의해 매핑될 수 있다. 이러한 감지 어레이는 이 분야에서 수 년 동안 사용되어 왔지만, 기본 작동 원리는 다양하다. 일부 센서는 열 신호를 사용하는 반면, 다른 센서는 전기 또는 광학 신호를 사용한다. 정확도 수준은 지문 패턴을 읽는 데 사용되는 물리적 원리(즉, 광학, 정전 용량, 압력 등)에 의해 제한된다. 또한, 지문 스캔을 수행할 때 먼지나 습도와 같은 환경 변수에 대한 내성 또한 중요하다.

지문 센서는 인가된 사용자가 디바이스를 사용하려고 시도하는 것을 해당 센서가 확인하지 않는 한 전자 디바이스에서 사용자의 신원을 확인하고 액세스를 제한하는 데 자주 사용된다. 예를 들어, 특정 스마트 신용 카드는 사용하기 전에 지문 센서를 통해 사용자를 확인해야 한다. 지문 센서는 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 및 POS(point of sale) 디바이스와 같은 컴퓨팅 디바이스에도 포함되어 인가된 사용자만 이러한 장치의 잠금을 해제하고 사용할 수 있도록 한다.

능동 센서는 주어진 자극에 대한 특정 물리적 매개 변수 반응을 정량화한다. 이러한 방법 중 하나는 능동 열 원리이다. 능동 열 센서는 주어진 가열 자극에 대한 대상의 열전도도를 측정한다. 이러한 유형의 센서의 예는 "열전달에 기초하는 지문 이미지 획득을 위한 센서(Sensor for Acquiring a Fingerprint Image Based on Heat Transfer)"라는 제목의 딘(Dinh)의 미국 특허 번호 6,091,837와 "지문 감지 및 기타 측정을 위한 장치(Apparatus for Fingerprint Sensing and Other Measurements)"라는 제목의, 또한 딘의 미국 특허 번호 8,724,860에 개시되고, 이들 각각은 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다. 자극에 대한 반응은 센서 어레이 내의 각 감지 부위에 의해 측정된다. 요소의 열 반응은 부분적으로, 제공된 자극의 함수이다. 즉, 자극이 클수록 반응도 커진다. 감지 부위는 해당 부위에 전류가 인가됨으로써 가열된다.

개요

선택적 스캐닝 및 위조 탐지가 가능한 생체 인식 센서 시스템, 및 관련 시스템 및 방법이 본 명세서에 개시되어 있다.

일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템은 활성 픽셀 매트릭스 및 복수의 존재 센서를 갖는 지문 센서 및 지문 센서와 통신하는 이미지 획득 컨트롤러를 포함하는 지문 센서 시스템이다. 일부 실시예에서, 능동 픽셀 매트릭스는 능동 열 픽셀 매트릭스이다. 픽셀 매트릭스는 복수의 행 및 복수의 열로 배열된 복수의 픽셀을 포함한다. 픽셀 매트릭스는 픽셀 매트릭스의 둘레(perimeter)를 정의하는 경계를 가진다. 복수의 존재 센서 각각은 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된다. 이미지 획득 컨트롤러는 픽셀 매트릭스 및 복수의 존재 센서에 연결된다. 이미지 획득 컨트롤러는 픽셀 매트릭스 및 복수의 존재 센서로부터 신호 및/또는 데이터를 수신한다. 일부 실시예에서, 이미지 획득 컨트롤러는 존재 센서로부터의 신호에 기초하여 표본과 접촉하거나 인접해 있는 픽셀 매트릭스의 일부("스캔 영역")를 식별하도록 구성된다. 이미지 획득 컨트롤러는 또한, 표본의 이미지를 생성하기 위한 픽셀 매트릭스의 서브세트에서만 이미지 데이터를 획득하도록 구성된다. 예를 들어, 이미지 획득 컨트롤러는 스캔 영역 내의 픽셀에서만 이미지 데이터를 획득하도록 구성될 수 있다.

일부 실시예에서, 복수의 존재 센서는 복수의 전극으로서 구현된다. 이미지 획득 컨트롤러는 복수의 픽셀 및/또는 복수의 전극으로부터 신호를 수신하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 복수의 전극으로부터의 신호는 표본의 정전 용량 측정치를 반영한다. 일부 실시예에서, 이미지 획득 컨트롤러는 정전 용량 측정치가 미리 결정된 임계치를 초과하는 정전 용량의 변화를 반영할 때를 결정하고, 그렇게 함으로써 살아있는 표본이 센서와 접촉하거나 인접해 있음을 나타내도록 구성된다. 정전 용량의 변화가 미리 결정된 임계치를 초과할 때, 이미지 컨트롤러는 이미지를 생성하기 위한 픽셀 매트릭스의 픽셀로부터 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 획득 컨트롤러는 정전 용량 측정치가 미리 결정된 창 내에서 정전 용량의 변화를 반영할 때를 결정하고, 그렇게 함으로써 살아있는 표본이 센서와 접촉하거나 인접해 있음을 나타내도록 구성된다. 정전 용량의 변화가 미리 결정된 임계치를 초과할 때, 이미지 컨트롤러는 이미지를 생성하기 위한 픽셀 매트릭스의 픽셀로부터 이미지 데이터를 획득할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 획득 컨트롤러는 또한, 신호에 기초하여 스캔 영역을 식별하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 스캔 영역은 픽셀 매트릭스 상의 표본과 접촉하거나 인접해 있는, 픽셀 매트릭스의 일부이다. 이미지 획득 컨트롤러는 또한, 표본의 이미지를 생성하기 위한 스캔 영역 내에 있는 서브세트 픽셀에서만 이미지 데이터를 획득하도록 구성된다.

존재 센서와 활성 픽셀 매트릭스의 조합은 많은 이점을 제공한다. 특히, 존재 센서는 활성 픽셀의 일부만 어드레스 및 스캔되어야 하도록 센서에서 표본의 위치를 식별할 수 있게 한다. 결과적으로, 활성 픽셀 매트릭스를 사용하여 표본을 스캔하는 데 필요한 시간이 표본과 접촉하거나 인접해 있는 센서의 일부(즉, 픽셀 매트릭스의 일부)만 처리함으로써 줄일 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 존재 센서는 인가되지 않은 액세스 시도를 탐지하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 존재 센서를 사용하여 소위 "스푸핑(spoofing)" 공격을 탐지할 수 있다.

본 명세서에 기술된 실시예의 특징은 아래의 상세한 설명에서 보다 완전하게 개시될 것이고, 이는 첨부된 도면과 함께 고려되어야 하며, 여기서 유사한 번호는 유사한 부분을 지칭한다.
도 1은 본 기술의 일부 실시예에 따른 생체 인식 센서 시스템의 개략도이다.
도 2는 본 기술의 일부 실시예에 따른 지문 센서의 부분 개략도이다.
도 3은 능동 열원리에 따라 작동하는 센서의 부분 개략도이다.
도 4는 본 기술의 일부 실시예에 따라 구성된 집적 전극을 갖는 센서의 부분 개략도이다.
도 5a는 본 기술의 일부 실시예에 따라 구성된 집적 전극을 갖는 센서의 상면 부분 개략도이다.
도 5b는 본 기술의 일부 실시예에 따라 구성된 집적 전극을 갖는 센서의 상면 부분 개략도이다.
도 6은 본 기술의 일부 실시예에 따라 표본과 접촉해 있는 센서의 영역을 식별하기 위해 사용하는 동안 도 5a의 집적 전극을 갖는 센서의 사용의 상면 부분 개략도이다.
도 7은 본 기술의 일부 실시예에 따른 스푸핑 공격을 탐지하기 위해 구성된 센서의 예시이다.
도 8은 본 기술의 일부 실시예에 따른 표본의 이미지를 생성하기 위한 공정의 흐름도이다.
도 9는 본 기술의 일부 실시예에 따라 구성된 지문 센서가 내장된 스마트 카드의 부분 개략도이다.
도 10은 본 기술의 일부 실시예에 따라 구성된 지문 센서가 통합된 컴퓨팅 디바이스의 부분 개략도이다.

도면은 반드시 축척에 맞게 그려진 것은 아니며 특정 특징들은 명확성과 간결성을 위해 과장된 규모로 표시되거나 다소 개략적인 형태로 표시될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "수평", "수직", "위", "아래", "상부" 및 "하부"와 같은 상대적 용어 뿐만 아니라 이들의 파생어(예: "수평", "하향", "상향" 등)은 그때 설명된 방향 또는 논의 중인 도면에 표시된 방향을 참조하는 것으로 해석되어야 한다. 이러한 상대적인 용어는 설명의 편의를 위한 것이며 일반적으로 특정 방향을 요구하기 위한 것은 아니다. 유사하게, "내측으로" 대 "외측으로", "종방향" 대 "측면" 등을 포함하는 용어는 서로에 대해 또는 연장축 또는 회전축 또는 회전 중심에 대해 적절하게 해석되어야 한다. 달리 명시적으로 설명되지 않는 한, "연결된" 및 "상호 연결된"과 같은 부착, 결합 등에 관한 용어는 이동식 또는 고정식 부착물 또는 관계뿐만 아니라, 구조물이 직접 또는 개재된 구조물을 통해 간접적으로 서로 고정되거나 부착되는 관계를 의미한다. "작동적으로 연결된"이라는 용어는 관련 구조가 해당 관계에 의해 의도된 대로 작동할 수 있도록 하는 부착, 결합 또는 연결이다.

지문 센서와 같이 본 명세서에서 설명되는 생체 인식 센서는 이미징 픽셀의 매트릭스와 통합된 존재 센서를 활용한다. 본 명세서에서는 주로 능동 열 지문 센서와 관련하여 주로 설명되지만, 이미징 픽셀은 광학 지문 스캐너, 전기용 지문 스캐너, 초음파 지문 스캐너 및/또는 다양한 다른 적절한 지문 스캐너의 일부일 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 기술은 주로 지문 센서를 참조하여 본 명세서에서 설명되지만, 존재 센서와 생체 인식 센서의 조합 및 관련 시스템 및 방법은 다양한 다른 생체 인식 센서 시스템에 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 본 기술의 범위는 첨부된 특허청구범위에 기재된 대로만 제한된다.

지문 센서 시스템

도 1은 본 기술의 일부 실시예에 따른 생체 인식 센서 시스템(30)의 개략도이다. 예시된 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템(30)은 지문 센서(31), 인터페이스(34)를 통해 지문 센서(31)와 통신하는 이미지 캡처 특정 용도용 집적 회로("ASIC", 32) 및 인터페이스(35)를 통해 ASIC(32)과 통신하는 마이크로컨트롤러 유닛("MCU", 33)을 포함한다. 지문 센서(31)는 ASIC(32)의 제어 하에 지문의 이미지를 캡처하고 인터페이스(34)를 통해 이미지 데이터를 신호로 전송하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 지문 센서(31)는 아날로그 신호를 출력하고, 인터페이스(34)는 아날로그 인터페이스이다. ASIC(32)는 이미지 데이터를 MCU(33)로 보내기 전에 아날로그 신호를 수신하고 아날로그-디지털 변환("A/D 변환")을 수행할 수 있다. 대안적으로, 일부 실시예에서, 지문 센서(31)가 디지털 신호를 출력하고 인터페이스(34)가 디지털 인터페이스이도록 지문 센서(31) 내에서 A/D 변환이 발생할 수 있다. 예를 들어, 지문 센서(31)가 픽셀의 매트릭스를 포함하는 실시예에서(이하에서 설명됨), 각 픽셀은 A/D 변환을 포함하고 ASIC(32)으로 디지털 신호를 출력할 수 있다. 일부 실시예에서, 지문 센서(31)는 MCU(33)로 직접 디지털 신호를 출력할 수 있다. 인터페이스(34)는 또한 지문 센서로부터 다양한 다른 신호를 전달한다. ASIC(32) 및/또는 MCU(33)는 지문 센서(31) 상의 표본의 존재 및 위치를 결정하기 위해 이들 신호를 평가할 수 있다. 해당 정보는 ASIC(32) 및/또는 MCU(33)가 스캐닝을 제어하기 위해 사용한다. 예를 들어, ASIC(32) 및/또는 MCU(33)는 지문 센서(31)의 하위 부분(sub-portion)을 식별할 수 있고, ASIC(32)는 지문 센서(31)가 하위 부분만을 스캔하도록 지시할 수 있다.

ASIC(32)는 지문 센서(31)로부터 이미지 데이터를 판독하고 이를 인터페이스(35)(예컨대, SPI, USB 또는 다른 적합한 인터페이스)를 통해 MCU(33)에 전달한다. MCU(33)는 일반적으로 이미지 데이터의 세부 사항들에 기초하여, 이미지 데이터를 처리하고, 독특한 특징을 추출하며, 지문 템플릿(예컨대, 지문의 이미지)을 생성한다. 일부 실시예에서, MCU(33)에는 템플릿이 저장된 지문 중 임의의 것과 일치하는지 여부를 결정하기 위해 지문 템플릿을 하나 이상의 저장된 지문(예컨대, 인가된 사람의 지문에 대응함)과 비교하는 지문 매칭 기능이 제공된다. 일부 실시예에서, ASIC(32) 및 MCU(33)는 이미지 획득 컨트롤러(37)의 구성 요소이다. 다양한 실시예에서, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 또한 하나 이상의 프로세서(미도시)를 포함하고, 이는 생체 인식 센서 시스템(30)이 통합되는 호스트 시스템(예컨대, 스마트폰, 스마트 카드 등)의 일부일 수 있다.

다양한 실시예에서, ASIC(32), MCU(33), 이미지 획득 컨트롤러(37) 및/또는 스마트 카드 칩(미도시)의 기능은 호스트 시스템 내의 단일 칩 또는 칩들로 통합될 수 있다. 예를 들어, 생체 인식 센서 시스템(30)은 휴대 전화, 개인용 컴퓨터, 액세스 제어 시스템, USB 판독기, POS(point of sale) 단말, 스마트 카드 또는 임의의 다른 적절한 애플리케이션에 사용될 수 있다. 스마트 신용 카드 실시예에 대한 것 같은, 일부 실시예에서, 지문 템플릿은 때때로 "매치 온 카드(match on card)" 또는 "매치 온 SE(match on SE(secure element))"라고도 불리는, 소위 온 카드(on-card) 생체 인식 비교 애플리케이션에서 저장 및 매칭이 수행되는 스마트 카드 칩(집적 회로 카드 칩, ICC)으로 전달될 수 있다.

도 2는 본 기술의 일부 실시예에 따른 지문 센서(31)의 부분 개략도이다. 예시된 실시예에서, 지문 센서(31)는 기판(60), 픽셀 매트릭스(72), 회로(73) 및 연결 포인트(74)를 포함한다. 일부 실시예에서, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, ASIC(32)은 기판(60)에 장착될 수 있다. 일부 실시예에서, 지문 센서(31)는 유연한(flexible) 센서이고 기판(60)은 예컨대 폴리이미드와 같은 탄성재이다. 다양한 실시예에서, 기판(60)은 또한 플라스틱(예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등), 금속 호일(예컨대, 강철, 알루미늄 등), 반도체 재료(예컨대, 실리콘), 석영, 유리 또는 생산에서 마이크로 전자 구조를 성막하기에 적합한 모든 물질로 구성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 픽셀 매트릭스(72)는 기판(60)의 표면 위에 위치한다. 일부 실시예에서, 픽셀 매트릭스(72)는 성막 프로세스(예컨대, 저온 폴리실리콘(LTPS))를 사용하여 기판(60)의 표면 위에 형성된다. 연결 포인트(74)는 픽셀 매트릭스(72)에 전기적으로 결합되고(예컨대, ASIC(32)를 통해 통신 가능하게), 예컨대 MCU(33)(도 1)와 같은 외부 시스템에 대한 연결을 허용한다. 일부 실시예에서, 보호 코팅(미도시)이 픽셀 매트릭스(72) 위에 적용될 수 있다. 본 명세서에서 더 설명될 바와 같이, 주변 회로(73)는 픽셀 매트릭스(72)의 특정 행 또는 열이 선택적으로 스캔되거나 판독되도록 하는 어드레스 라인을 포함한다.

일부 실시예에서, 지문 센서(31)는 능동 열 감지 원리로 작동한다. 그러한 실시예에서, 저전력 열 펄스가 짧은 기간에 걸쳐 각각의 센서 픽셀에 인가되고 응답이 측정된다. 이러한 유형의 지문 센서는 LTPS 박막 트랜지스터 및 장치를 형성하는 공정과 같은 대면적 생산 공정을 통해 생산할 수 있다. 일부 실시예에서, 지문 센서(31)는 예를 들어 2000년 7월 18일에 발행된 "지문 획득을 위한 센서"라는 제목의 미국 특허 번호 제6,091,837호 및 2011년 3월 22일에 발행된 "지문 감지를 위한 장치"라는 제목의 미국 특허 번호 제7,910,902호에서 설명된 능동 열 감지 원리에 기초한 센서이며, 전체 내용이 본 명세서에 참조로 포함된다.

미국 특허 번호 제6,091,837호의 도 4에 대응하는 도 3은 능동 열 원리 지문 센서의 부분 개략도이다. 도면은 센서와 손가락 사이의 접촉면을 자세히 보여준다. 손가락은 특히 외부 피부(10)의 돌기(12) 내에 혈액 순환(원형 화살표로 표시됨)을 갖는 부분(11)이 있는 외부 피부(10)(표피)를 포함한다. 손가락에는 또한 골(14)이 있는 융기(13)가 있다. 손가락의 융기(13)는 일반적으로 돌기(12)에 해당하며, 이는 돌기(12)의 혈액 순환을 통해 골(14)과 비교하여 융기(13)에 의해 반사되는 열의 양에 영향을 미친다. 예를 들어, 융기(13)는 센서와 접촉하여 센서에 의해 가열되고, 손가락의 혈액 순환은 열을 제거한다. 대조적으로, 골(14)에 대응하는 센서의 표면은 본질적으로 골(14) 내의 공기에 대한 복사 및 열 전도의 2가지 메커니즘에 의해 냉각된다. 이러한 냉각 메커니즘은 융기(13)로의 열 전도만큼 효율적이지 않다. 따라서, 능선(13)에서 측정된 온도와 골(14)에서 측정된 온도 사이에는 차이가 있다. 이러한 온도 차이는 감지 소자(15)(예: 지문 센서 픽셀)를 사용하여 측정되고, 측정값은 지문 센서에 지문 이미지를 생성하도록 처리된다.

도시된 바와 같이, 각 센서 요소(15)는 알려진 양의 열을 생성하는 대응하는 발열 소자(21)를 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 발열 소자(21)는 입력 전압(Vk) 및 전자 접촉 스위치(24)에 의해 중앙에서 제어된다. 온도 센서로부터의 신호는 전자 접촉 스위치(22), 예컨대 이중 게이트 MosFET 트랜지스터를 사용하여 처리되고 제어된다. 예에서, 발열 소자(21)는 하나 이상의 저항기를 포함하고 감지 소자(15)는 하나 이상의 다이오드를 포함한다.

도 3의 예에서, 지문 센서는 또한 감지 소자(15) 및 손가락 위에 배치된 전기 전도성 접지층(20)(예를 들어, 알루미늄, 또는 다른 적절한 전도성 또는 반도체 재료로 제조됨)을 포함한다. 접지층(20)은 주변으로부터의 전기적 방해를 피하고 방전이 센서에 해를 끼치는 것을 방지하도록 구성된다. 지문 센서는 또한 기계적 저항성 재료(예를 들어, SiO2, Si3N4 또는 α-Al2O3)로 제조되고 기계적 스트레스 및 화학적 부식으로부터 지문 센서를 보호하기 위해 감지 소자(15) 위에 배치된 제2 층(25)을 포함할 수 있다. 보호층(20, 25)은 손가락으로의 열 전달을 방해하지 않을 정도로 충분히 얇을 수 있다.

추가로 도시된 바와 같이, 절연 재료(23)는 인접한 감지 소자(15) 사이에 배치되어, 요소 사이의 열 전도를 제한한다. 절연 재료(23)는 예를 들어 SiO2 또는 유사한 재료로 제조될 수 있다. 지문 센서는 센서 전체에 열을 제공하기 위해 단열층(2) 및 열 전도층(3)을 더 포함할 수 있다.

도 4는 본 기술의 일부 실시예에 따른 지문 센서(31)의 부분 개략 단면도이다. 예시된 실시예에서, 지문 센서(31)는 지문 센서의 상부 표면 아래에 위치된 복수의 감지 소자(15)(예를 들어, 열 픽셀)를 포함한다. 일부 실시예에서, 지문 센서(31)는 지문 센서(31)의 감지 소자(15) 각각을 독립적으로 처리하기 위한(예를 들어, 감지 소자(15)로서 사용되는 열 픽셀에 열을 독립적으로 공급하기 위한) 회로를 포함한다. 즉, 각각의 스위치(22a, 22b)는 각각의 센싱 소자(15a, 15b)를 선택적으로 측정하도록 독립적으로 제어될 수 있고, 및/또는 각각의 스위치(24a, 24b)는 대응하는 발열체(21a, 21b)를 독립적으로 구동하도록 선택적으로 제어될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 감지 소자(15)는 하나 이상의 시점에서 또는 연속적으로 측정될 수 있다. 복수의 또는 연속적으로 획득된 측정값을 사용하여, 지문 센서(31)에 통신 가능하게 결합된 이미지 획득 시스템은 시간 경과에 따른 측정값의 변화를 보여주는 이미지를 생성할 수 있다. 예를 들어, 활성 열 픽셀이 있는 예에서 복수의 또는 연속적으로 획득된 측정을 통해 이미지 획득 시스템이 시간 경과에 따른 표본의 유효 열용량 및/또는 전도도를 측정할 수 있다. 이러한 측정을 통해 이미지 수집 시스템은 표본에 대해 다양한 결정을 내릴 수 있다. 예를 들어, 살아있는 피부 세포는 세포 내 수분 함량이 상대적으로 높기 때문에 열용량이 상대적으로 높다. 따라서, 센서 표면에 직접 접촉하는 세포(전형적으로 죽은 피부 세포일지라도)는 일반적으로 골(14)의 주변 공기보다 더 높은 열 전도성을 갖는다. 열용량의 이러한 차이는 최종 이미지에서 융기(13)와 골(14)을 구별하는 이미지 획득 시스템의 능력을 향상시킨다.

도 4에 도시된 지문 센서(31)는 또한 일부 인접한 픽셀 사이(예를 들어, 인접한 감지 소자(15) 사이)에 적어도 부분적으로 배치된 하나 이상의 존재 센서(75)를 포함한다. 본 명세서에서 추가로 설명되는 바와 같이, 일부 실시예에서, 존재 센서(75)는 (도 2에 도시된 바와 같이) 픽셀 매트릭스(72)의 픽셀의 인접한 열 및/또는 인접한 행 사이(예를 들어, 감지 소자(15) 사이)로 연장되는 전극을 포함한다. 일부 실시예에서, 지문 센서(31)는 전극과 함께 적절한 형태의 정전식 터치 기술을 사용하여 표본(손가락과 같은)의 존재 및 위치를 검출할 수 있다. 즉, 예를 들어, 지문 센서(31)는 그것이 손가락과 접촉하고 있는지 여부뿐만 아니라 픽셀 매트릭스(72)의 어느 부분이 손가락과 접촉하거나 손가락에 인접해 있는지를 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 투영 정전식 터치 기술(예를 들어, 상호 또는 자체 정전식)이 사용된다. 다양한 실시예에서, 존재 센서(75)는 단일 층 또는 다중 층에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이, 존재 센서(75)는 감지 소자(15)와 대략 동일한 수직 위치(예를 들어, 접지층(20)로부터 대략 동일한 거리)에서 감지 소자(15) 사이에 위치된다. 다른 실시예에서, 존재 센서(75)는 감지 소자(15) 위 또는 아래에 위치될 수 있다. 일부 실시예에서, 지문 센서(31)는 감지 소자(15) 사이에 위치된 절연 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 절연 재료는 존재 센서(75)를 둘러쌀 수 있고/있거나; 절연 재료는 감지 소자(15) 사이에 위치 센서(75)가 위치하지 않는 감지 소자(15) 사이에 위치할 수 있고/있거나; 절연 재료는 다른 수직 레벨(예: 존재 센서 아래)에 위치할 수 있다.

전극에 대한 대안으로서 또는 전극에 추가하여, 존재 센서(75)는 픽셀 매트릭스(72)의 하나 이상의 픽셀에 걸쳐 표본의 존재를 검출하도록 구성된 다른 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 존재 센서(75)는 하나 이상의 압력 센서, 광 센서, 컬러 센서, 적외선 센서, 초음파 센서, 및/또는 다른 적절한 센서를 포함할 수 있다.

도 5a는 본 기술의 일부 실시예에 따른 지문 센서(31)의 부분 개략 평면도이다. 예시된 실시예에서, 지문 센서(31)의 픽셀 매트릭스(72)는 픽셀 매트릭스(72)의 둘레(perimeter)에 의해 정의된 경계(78), 및 경계(78) 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 전극(77) 형태의 존재 센서를 포함한다. 일부 실시예에서, 전극(77)은 동일한 수직 레벨에서 픽셀 매트릭스(72)의 인접한 픽셀 사이에 배치된다. 다른 실시예에서, 전극(77)은 픽셀 매트릭스(72) 위 또는 아래에, 예를 들어 층상 배열로 위치된다. 일부 실시예에서, 전극(77)은 예를 들어 도 5a에 도시된 바와 같이 픽셀 매트릭스(72)의 행에 평행하게 배향된다. 다른 실시예(도시되지 않음)에서, 전극(77)은 픽셀 매트릭스(72)의 열에 평행하게 배향된다. 다른 실시예에서, 지문 센서(31)는 픽셀 매트릭스의 경계(78) 내에 위치된 존재 센서의 패턴 또는 매트릭스를 포함한다. 다양한 실시예에서, 매트릭스는 경계(78) 내 존재 센서의 커버리지 영역을 최대화하고/최대화하거나, 핫스팟(예를 들어, 표본 아래 또는 표본의 가장자리 근처에서 가장 빈번하게 발생하는 영역)의 범위를 증가시키고/시키거나, 존재 센서 스캔의 편의를 돕도록 구성될 수 있다.

도 5b는 본 기술의 일부 실시예에 따른 지문 센서(31)의 부분 개략 평면도이다. 예시된 실시예에서, 존재 센서는 픽셀 매트릭스(72)의 경계(78) 내에 그리드를 형성하는 수평 전극(77a) 및 수직 전극(77b)을 포함하는 매트릭스에 배치된 전극으로서 구현된다. 예시된 실시예에서, 전극(77) 각각은 픽셀 매트릭스(72)의 열 또는 행의 전체 길이를 연장한다. 다른 실시예에서, 전극(77) 중 하나 이상은 픽셀 매트릭스(72)의 열 또는 행의 일부만을 덮을 수 있다. 하나 이상의 전극(77)이 픽셀 매트릭스(72)의 행 또는 열의 전체 길이를 연장하지 않는 일부 실시예에서, 예를 들어 도 5a에 도시된 바와 같이, 전극들의 제1 세트는 픽셀 매트릭스(72)의 제1 측으로부터 연장될 수 있고, 전극들의 제2 세트는 전극들의 제1 세트와 제2 세트들 사이에 공간이 남도록 제1 측과 반대되는 픽셀 매트릭스(72)의 제2 측으로부터 연장될 수 있다. 일부 실시예에서, 전극의 제1 세트와 제2 세트 사이의 갭은 픽셀 매트릭스(72)의 폭 또는 높이의 25% 미만이다. 일부 실시예에서, 전극(77)은 중첩되지 않도록(즉, 중첩되지 않도록) 배열된다. 일부 실시예에서, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 전극의 제1 및 제2 세트로부터의 전극은 중첩된다. 일부 실시예에서, 전극(77)은 적층되고 절연층 또는 유전층으로 분리된다.

다양한 실시예에서, 전극(77)은 전극의 임의의 적절한 유형, 구성 및 구성일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 각각의 전극(77)은 개별 전극이다. 다른 실시양태에서, 전극은 예를 들어 폴리에스테르(PET) 필름과 같은 시트 상에 전도성 패턴을 인쇄함으로써 형성된다. 그러한 실시예에서, 수평 및 수직 전극은 별도의 시트에 인쇄되고 함께 적층될 수 있다. 이러한 적층체는 하나 이상의 유전층을 더 포함할 수 있다. 전극은 예를 들어 구리, 탄소, 은, 또는 다른 적절한 재료와 같은 임의의 적절한 재료로 구성될 수 있다.

일부 실시양태에서, 쌍을 이루는 전극이 사용된다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 전극(77) 각각은 상호 정전 용량 및 자체 정전 용량 감지(때로는 각각 "상호 정전 용량" 및 "자체 정전 용량" 감지라고도 함)를 모두 지원하는 한 쌍의 전극일 수 있다. 근접장 감지라고도 하는 상호 정전 용량 감지에서 전극이 결합되어 결과 신호가 한 쌍의 전극 사이의 결합 정전 용량에 따라 달라진다. 상호 정전 용량 감지는 표본의 위치와 움직임을 감지하는 데 유리할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템(30)은 픽셀 매트릭스(72) 상의 표본의 위치 및/또는 움직임을 검출하기 위해 상호 정전 용량 감지를 사용할 수 있다. 원거리 감지라고도 하는 자체 정전식 감지에서 한 쌍의 각 전극은 독립적으로 구동되거나 더 많은 정전 용량 신호를 위해 동일한 드라이버와 함께 구동될 수 있으며 독립적인 신호는 각 전극에서 수신된다. 자가 정전식 감지를 사용할 때 정전 용량 플럭스 라인이 센서 표면에서 바깥쪽으로 흐를 수 있으므로 자가 정전식 감지가 표본의 접근 또는 존재를 감지하는 데 유리할 수 있다. 따라서, 일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템(30)은 픽셀 매트릭스(72) 상의 표본의 존재를 검출하기 위해 자기 정전 용량 감지를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템(30)은 다양한 목적을 위해 상호 정전 용량 감지 및 자체 정전 용량 감지의 조합을 사용하여 전극(77)을 작동할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서 자기 정전 용량 감지는 표본의 존재를 감지하는 데 사용될 수 있고 상호 정전 용량 감지는 표본의 정확한 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다(이를 기반으로 생체 인식 센서 시스템(30)은 스캔 영역). 전극 쌍을 포함하는 일부 실시예에서, 2개의 전극은 그들 사이에 최소 간격을 두고 서로 옆에 배치될 수 있다. 상호 정전 용량을 사용하여 작동될 때, 그러한 실시예는 정전 용량의 변화 및 표본의 위치를 식별하기 위해 프린지 정전 용량을 사용할 수 있다. 그러한 실시예에서, 쌍의 하나의 전극은 송신(TX) 전극으로 구성되고 다른 전극은 수신(RX) 전극으로 구성된다.

또한, 전극(77)이 픽셀 매트릭스의 제1 및 제2 측면 모두로부터 연장되는 일부 실시예에서, 전극(77) 사이에는 어느 측면으로부터 연장되는 공간이 있다. 다른 실시예에서, 픽셀 매트릭스(72)의 제1 측면으로부터 연장되는 전극(77) 중 하나 이상은 픽셀 매트릭스(72)의 제2 측면으로부터 연장되는 전극(77)과 중첩한다. 즉, 전극(77)은 인터레이스될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 각각의 전극(77)은 지문 센서(31)의 폭 또는 길이의 대략 3/4로 연장되어 지문 센서의 중앙 영역에서 대향 측면으로부터 연장되는 전극이 중첩된다. 이것은 픽셀 매트릭스(72)의 중앙 부분에서 더 많은 해상도를 허용할 수 있다. 이것은 픽셀 매트릭스(72)의 중앙에 "불감대" 또는 갭이 없기 때문에 작은 손가락을 감지하는 데 특히 적합할 수 있다. 일부 실시예에서, 전극(77)으로부터 수신된 신호는 지문 센서(31)의 중앙에서 중첩 영역을 보상하도록 조정될 수 있다.

일부 실시예에서, 지문 센서(31)는 자체 정전 용량을 사용하여 스캔될 표본의 존재 및 위치를 검출하도록 구성된다. 이러한 실시예에서, 각각의 전극(77)에 전류가 공급될 수 있다. 픽셀 매트릭스(72)에서 픽셀과 접촉하거나 인접한 표본이 없는 경우, 전극(77) 각각의 정전 용량은 정상 상태에 도달한다. 표본(예를 들어, 손가락)이 픽셀 매트릭스(72)와 접촉하거나 인접하게 될 때, 표본은 적어도 부분적으로 하나 이상의 전극(77)에 결합되고, 이에 따라 각 전극의 유효 정전 용량이 증가한다. 영향을 받는 전극 각각에 대한 정전 용량의 변화를 반영하는 데이터(예: 아날로그에서 디지털로의 변환기로부터 수신됨)는 이미지 획득 컨트롤러(37)(도 1)에 의해 표본의 위치를 식별하고 추가로 이미지 데이터를 스캔할 픽셀 매트릭스(72)의 픽셀을 결정하기 위해 사용될 수 있다.

지문 센서(31)가 픽셀 매트릭스(72)의 픽셀 열에 평행하게 연장되는 전극(77)만을 포함하는 실시예에서, 전극(77)은 예를 들어 픽셀 매트릭스(72)의 좌측에 위치된 하나 이상의 전극(미도시) 및/또는 픽셀 매트릭스(72)의 우측에 위치한 하나 이상의 전극(미도시)을 포함할 수 있다. 측면 전극은 이미지 획득 컨트롤러(37)가 픽셀 매트릭스(72)의 단일 측면에 위치된 측면 전극 간의 정전 용량 변화를 비교함으로써 표본의 수평 위치를 대략적으로 결정할 수 있도록 한다.

반대로, 지문 센서(31)가 픽셀 매트릭스(72)의 픽셀 행에 평행하게 연장되는 전극(77)만을 포함하는 실시예에서, 픽셀 매트릭스(72)는 매트릭스의 상부 및/또는 하부를 따라 하나 이상의 전극을 포함할 수 있다. 상부 및 하부 픽셀은 이미지 획득 컨트롤러(37)가 상부 및 하부 전극 사이의 정전 용량 변화의 비교에 기초하여 표본의 수직 위치를 대략적으로 결정할 수 있게 할 수 있다.

지문 센서(31)가 수평 전극(77a) 및 수직 전극(77b)을 포함하는 도 5b에 도시된 것과 같은 실시예에서, 전극은 행과 열의 그리드를 형성한다. 이미지 획득 컨트롤러(37)는 픽셀 매트릭스(72)에 대한 표본의 위치를 보다 정확하게 결정할 수 있도록 수평 전극(77a)과 수직 전극(77b) 모두로부터 정전 용량의 변화에 관한 데이터(예를 들어, 아날로그에서 디지털로의 변환기)를 수신한다. 일부 실시예에서, 수평 전극(77a)은 픽셀 매트릭스(72)의 폭에 걸쳐 있을 수 있고 수직 전극은 픽셀 매트릭스(72)의 높이에 걸쳐 있을 수 있다.

다른 실시예(미도시)에서, 지문 센서(31)는 이미지 획득 컨트롤러(37)에 의해 개별적으로 어드레스될 수 있는 전극 "패드"의 어레이를 포함한다. 전극 패드는 예를 들어 픽셀 매트릭스(72) 전체에 걸쳐 다수의 샘플 포인트를 제공함으로써 표본의 위치를 정확하게 결정할 수 있다.

다양한 실시예에서, 전극(77)은 개별적으로 구동될 수 있거나, 대안적으로 전극은 하나 이상의 그룹으로 함께 구동될 수 있다. 전극을 개별적으로 구동하면 표본의 위치를 감지하기 위한 최대 분해능을 제공할 수 있다. 그러나, 전극(77)을 개별적으로 구동하는 것은 상당한 하드웨어 오버헤드를 요구할 수 있다. 예를 들어, N개의 전극이 있는 센서의 경우 N개의 드라이버가 필요할 수 있다. 인접한 전극을 그룹화하면 필요한 하드웨어 오버헤드를 줄일 수 있다. 또한 전극에서 수신한 아날로그 판독값을 사용하여 표본의 위치를 식별할 수 있다.

자체 정전 용량을 사용하는 것으로 주로 설명되었지만, 일부 실시예에서 지문 센서(31)는 표본의 위치를 결정하기 위해 상호 정전 용량을 사용한다. 예를 들어, 도 5b에 도시된 실시예에서, 흥분(excitation) 신호에 의해 구동되는 경우, 수평 전극(77a)과 수직 전극(77b)의 교차점에 상호 정전 용량이 형성되어 복수의 노드를 형성할 수 있다. 이러한 실시예에서, 수평 전극(77a) 또는 수직 전극(77b) 중 어느 하나는 구동 라인으로 구성되고 다른 하나는 감지 라인으로 구성될 수 있다. 동작 동안, 픽셀 매트릭스(72)의 어느 부분이 표본과 접촉하거나 인접하는지를 결정하기 위해 각 노드에서의 정전 용량 변화가 사용될 수 있다. 사용 중에 표본(예: 손가락)이 픽셀 매트릭스(72)에 인접하거나 접촉할 때 표본의 위치 근처에서 교차하는 수평 및 수직 전극 사이의 상호 정전 용량의 일부가 표본에 결합하고, 그렇게 함으로써 그 노드와 감지 전극의 전하에서 정전 용량을 감소시킨다. 다양한 노드에서 정전 용량의 이러한 변화를 반영하는 데이터(예를 들어, 아날로그에서 디지털로의 변환기로부터 수신됨)는 픽셀 매트릭스(72)에 대한 표본의 위치를 결정하기 위해 이미지 획득 컨트롤러(37)에 의해 사용될 수 있다. 따라서, 다양한 실시예에서, 표본에 "인접한" 것으로 간주되는 픽셀 매트릭스(72)의 부분은 정전 용량의 일부 변화가 전극에 의해 감지되는 전체 부분, 정전 용량의 변화가 사전 정의된 임계치를 초과하는 부분 및/또는 정전 용량의 변화가 사전 정의된 창 내에 있는 부분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 임계치는 살아있는 표본이 바로 인접한 행과 열 각각에서, 5개의 인접 행 및 열 각각에서, 10 개의 인접한 행과 열 각각에서, 또는 다른 적절한 거리에서 임계치를 초과하는 정전 용량 변화를 야기할 것으로 예상되도록 설정될 수 있다.

지문 센서의 대표적인 공정

전술한 바와 같이, 전극(77)으로부터 수신된 정전 용량 신호와 같은 하나 이상의 존재 센서로부터의 데이터는 손가락과 같은 표본이 다양한 위치에서 픽셀 매트릭스(72)와 접촉(또는 인접)하는지 여부를 나타낼 수 있다. 이 정보를 기반으로, 그리고 본 명세서에 설명된 바와 같이, 생체 인식 센서 시스템은 스캐닝을 위해 활성화되거나 감지되는 위치를 조정할 수 있다. 유리하게는, 이것은 스캔을 수행하는 시간을 줄이고, 스캔에 의해 소모되는 전력을 줄이고, 다른 이점을 줄 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 지문 센서(31)가 관심 영역(즉, 표본과 접촉하거나 인접한 영역)에 있는 픽셀만을 지정 및/또는 스캔하도록 지시할 수 있다. 이것은 픽셀 매트릭스(72)의 각 픽셀을 어드레싱하는 것보다 더 짧은 시간에 수행될 수 있다. 따라서 스캔의 정확도나 품질을 저하시키지 않으면서 전체 스캔 시간을 줄일 수 있다. 또한, 처리해야 하는 데이터의 양(예: 템플릿 지문과 비교하는 이미지 데이터의 양)의 감소로 인해 결과 이미지를 처리하는 데 필요한 시간도 단축될 수 있다. 이것은 지문 스캔 및 분석에 의해 소비되는 컴퓨팅 리소스를 추가로 줄이고 지문 센서(31) 및 생체 인식 센서 시스템(30)의 전력 소비를 줄일 수 있다. 정전 용량 측정치를 평가하고 지문 센서(31)의 어느 부분이 스캔될지를 결정하는 프로세스는 ASIC(32), MCU(33), 이미지 획득 컨트롤러(37)의 다른 구성 요소 및/또는 호스트 시스템(예컨대, 스마트 카드 또는 스마트폰의 프로세서)에 의해 단독 또는 조합하여 수행될 수 있다.

존재 센서는 주로 전극의 형태로 아래에서 설명되지만, 다른 센서 또는 구성 요소(예컨대, 압력 센서, 광 센서, 컬러 센서, 적외선 센서, 초음파 센서 및/또는 다른 적한한 센서)가 설명된 기술에서 존재 센서로서 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 전극에 대한 참조는 신호의 해당 차이와 함께 이러한 추가 형태의 존재 센서를 포함하는 것으로 이해된다.

도 6은 본 기술의 일부 실시예에 따른, 집적 전극(77)을 포함하는 도 5a의 픽셀 매트릭스(72)와 접촉하는 표본의 부분적으로 개략적인 평면도이다. 도시된 바와 같이, 픽셀 매트릭스(72)와 접촉하는 표본은 픽셀 매트릭스(72)의 제1 부분(81)에만 접촉할 수 있고, 픽셀 매트릭스(72)의 제2 부분(82)은 표본과 접촉하지 않고 남겨둘 수 있다. 그 결과, 제1 부분(81) 내의 전극(77)(예컨대, 적어도 부분적으로 회색 제1 부분(81) 내의 전극(77) 각각)으로부터의 정전 용량 신호는 제2 부분(82)의 전극(77)(예컨대, 회색 제1 부분(81)에 부분적으로 포함되지 않는 전극 각각)으로부터의 전전 용량 신호와 상이할 것이다. 이미지 획득 컨트롤러(37)(예컨대, ASIC(32) MCU(33), 및/또는 호스트 시스템의 프로세서)는 전극(77)으로부터 수신된 상이한 정전 용량 신호에 기초하여, 픽셀 매트릭스(72)의 어느 부분이 표본과 접촉하거나 인접해 있는지를 결정하기 위한 동작을 수행할 수 있다. 따라서, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 손가락과 접촉하는 픽셀 매트릭스(72)의 부분(예를 들어, 제1 부분(81))을 식별할 수 있다. 예를 들어, 제1 부분(81)은 특정 범위(예를 들어, 인간 피부에 대해 예상되는 범위, 인간 피부에 대해 하나 이상의 편차를 더한 범위, 또는 일부 다른 적절한 범위) 내에서 정전 용량 변화를 검출하는 전극(77)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어, 명시된 범위는 약 0.3피코패럿(pF) 내지 약 3pF, 또는 약 0.8pF 내지 약 2.2pF, 또는 약 1pF 내지 약 2pF, 또는 다른 적절한 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 부분은 미리 정의된 임계치 이상으로 떨어지는 정전 용량의 변화를 측정하는 전극(77)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제1 부분은 약 0.2pF, 약 0.5pF, 약 1pF 또는 다른 적합한 임계치를 초과하는 (제1 부분(81)과 제2 부분(82)의 전극(77) 사이의) 정전 용량의 변화를 측정하는 전극(77)을 포함할 수 있다.

픽셀 매트릭스(72)의 제1 부분(81)(예컨대, 손가락과 접촉하는 영역)을 결정한 후, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 지문 센서(31)가 제1 부분(81) 내의 픽셀 매트릭스(72)의 픽셀만을 어드레스하고 스캔하도록 지시할 수 있다. 결과적으로, 스캔 시간은 제2 부분(82)(예를 들어, 표본과 접촉하지 않는 것으로 결정된 영역)을 스캔하는 데 걸리는 시간만큼 감소된다. 일부 실시예에서, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 전체 손가락이 스캔되는 것을 보장하기 위해 또한 스캔되는 제1 부분(81)을 둘러싸는 제3 부분(미도시)을 식별할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 제3 부분은 제1 영역 주위에 버퍼를 제공하여 표본이 완전히 스캔되는 것을 보장하기 위해 스캔된 영역을 10% 증가시킬 수 있다. 픽셀 매트릭스(72)의 픽셀을 선택적으로 어드레싱하는 임의의 적절한 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제2 부분(82)에서 터치되지 않은 영역의 행 및/또는 열은 이미지 획득 컨트롤러(37)로부터의 스캐닝 명령에서 생략되고, 이미지 획득 컨트롤러(37)에 의해 클럭킹되지 않는 등, 그렇게 함으로써 지문 센서(31)가 스캔하는 동안 해당 행 및/또는 열을 건너뛰게 한다.

일부 실시예에서, 지문 센서(31)의 전극(77)은 전극(77)으로부터 수신된 정전 용량 신호에 기초하여 표본의 특정 조건이 결정되도록 하도록 추가로 구성된다. 일부 실시예에서, 이미지 획득 컨르롤러(37)는 정전 용량 신호에 기초하여 픽셀 매트릭스(72)의 픽셀로부터 이미지 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 파라미터를 조정할 수 있다. 예를 들어, 전극(77)은 표본의 수분 수준(즉, 피부의 수분량)을 결정하는 데 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 신호의 정정 용량 변화의 크기는 수분 레벨을 결정하는 것이 이미지 획득 컨트롤러(37)가 제1 부분(81)을 결정할 때 수분 레벨을 제어할 수 있도록 하는 표본의 수분 레벨에 의존한다. 예를 들어, 수분은 일반적으로 표본에 인접한 전극을 포함하여 정전 용량 변화의 크기를 증가시킵니다. 따라서, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 습한 표본에 대해 더 큰 정전 용량 변화를 요구할 수 있고, 이에 따라 표본을 검사하기 위해 필요한 것보다 더 큰 영역을 스캐닝하는 것을 피할 수 있다. 일부 실시양태에서, 수분 수준은 표본의 전기 및/또는 열 전도도와 관련이 있다. 따라서, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 스캔을 위한 처리 파라미터(예를 들어, 픽셀당 가열 시간, 각 픽셀에 인가된 전압, 또는 임의의 다른 적절한 처리 파라미터)를 구성하기 위해 표본의 수분 레벨에 관한 정보를 사용할 수 있다.

일부 실시예에서, 픽셀 매트릭스(72)의 전극(77)은 시도된 제시 공격(또한 본 명세서에서 "스푸핑"으로 지칭됨)을 검출하는 데 사용될 수 있다. 전극(77)은 전극(77) 각각과 표본 사이의 정전 용량을 측정하는 데 사용될 수 있기 때문, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 전극(77)을 사용하여 표본이 (예컨대, 사용자의 손가락으로부터) 살아 있는 표본을 나타내는 정전 용량 프로파일(즉, 수집된 정전 용량 정보의 지도)을 생성하는지 여부를 판단하여 스푸핑을 탐지하고 방지할 수 있다. 예를 들어, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 제1 부분(81)과 제2 부분(82)에서 전극(77) 사이의 정전 용량 변화를 측정할 수 있다. 일부 실시예에서, 미리 정의된 범위 내에 속하는 변경은 진품 표본(예를 들어, 살아있는 손가락)이 픽셀 매트릭스(72)와 접촉하거나 인접해 있음을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템(30)은 (제1 부분(81)과 제2 부분(82)의 전극(77) 사이의) 정전 용량의 변화가 약 0.4pF 내지 약 2.5pF 사이, 또는 약 0.8pF 내지 약 2.2pF 사이, 또는 약 1pF 내지 약 2pF 사이, 또는 다른 적절한 범위일 때 진짜 표본을 검출할 수 있다. 일부 실시예에서, 미리 정의된 임계치를 초과하는 정전 용량의 변화는 진품 표본(예를 들어, 살아있는 손가락)이 픽셀 매트릭스(72)와 접촉하거나 인접해 있음을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템(30)은 (제1 부분(81)와 제2 부분(82)의 전극(77) 사이의) 정전 용량의 변화가 약 0.4pF의 임계치, 약 0.5pF의 임계치, 약 1pF의 임계치 또는 기타 적절한 임계치를 초과할 때 진짜 표본을 검출할 수 있다. 이에 의해 전극(77)은 이미지 획득 컨트롤러(37)가 정전 용량 값을 평가할 수 있게 하고, 가짜 손가락이 인간 피부에 의해 생성된 것과 유사한 정전 용량 프로파일을 생성하지 않을 때 플라스틱 또는 젤로 구성된 가짜 손가락을 검출할 수 있게 한다. 일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템(30)은 진품 표본으로부터 예상되는 정전 용량 변화의 일부인 정전 용량 변화가 감지될 때 위조 표본 또는 위조 손가락을 감지한다. 예를 들어, 생체 인식 센서 시스템(30)은 정전 용량의 예상 변화의 대략 1/3의 정전 용량 변화가 검출될 때 가짜 손가락을 검출할 수 있다. 예를 들어, 1.2pF의 임계치가 생체 인식 센서 시스템(30)에 의해 사용되어 표본의 진위 여부를 결정하는 실시예에서, 0.4pF의 측정된 정전 용량 변화가 생체 인식 센서 시스템에 의해 위조 표본 또는 가짜 손가락으로 감지될 수 있다. 픽셀 매트릭스(72)가 복수의 전극(77)을 포함할 수 있기 때문에, 정전 용량 정보의 맵이 수집될 수 있다. 맵은 이미지 획득 컨트롤러(37)가 단일 감지 전극을 사용하여 식별할 수 없는 보다 정교한 공격을 감지하도록 할 수 있다. 즉, 이미지 획득 컨트롤러(37)는 제1 부분 내의 전극(77) 각각으로부터 정전 용량 신호를 평가하기 위해 맵을 사용할 수 있다. 이미지 획득 컨트롤러(37)는 접촉된 각 전극(77)으로부터의 신호를 평가하기 때문에, 픽셀 매트릭스(72)와 접촉하는 표본의 각 부분은 살아있는 손가락이어야 한다. 따라서, 제1 부분(81)의 각각의 전극(77)은 스캔되는 전체 표본이 살아있는 표본이어야 하도록 이미지 획득 컨트롤러(37)가 스푸핑 시도를 검출할 수 있게 한다.

도 7은 본 기술의 일부 실시예에 따른 스푸핑 공격의 탐지를 위해 구성된 시스템의 예시이다. 예시된 실시예에서, 시스템은 시스템에 공급 전류를 제공하도록 구성된 전원(90), 및 하나 이상의 선택된 전극(77)에 신호를 도입하도록 구성된 신호 발생기(92)를 포함한다. 일부 실시예에서, 각각의 전극(77)은 다중화되거나 순차적으로 어드레싱된다. 예시된 실시예에서, 시스템은 또한 전극(77)으로부터의 출력 신호를 측정하도록 구성된 신호 검출기 싱크(94)를 포함한다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 신호 검출기 싱크(94)는 예를 들어 정전 용량 값을 결정하기 위해 출력 신호를 측정할 수 있다. 시스템은 측정된 정전 용량 값을 활용하여 예를 들어 샘플의 존재를 감지하고 샘플이 살아있는 표본인지 여부를 평가할 수 있다. 일부 실시예에서, 신호 검출기 싱크(94)는 이미지 획득 컨트롤러(37)에 수용될 수 있다. 출력 신호는 픽셀 매트릭스(72) 상의 위조 표본을 검출하기 위한 정보(예를 들어, 샘플에 의해 생성된 정전 용량)를 도출하기 위해 평가된다. 다양한 실시예에서, 평가는 ASIC(32), MCU(33), 이미지 획득 컨트롤러(37)의 임의의 다른 구성 요소에 의해, 또는 센서 시스템으로부터 변환된 디지털 신호를 수신하는 호스트 시스템에서 수행될 수 있다. 따라서, 능동 픽셀 매트릭스(72) 내에 전극(77)을 포함함으로써 시스템은 스푸핑 공격을 검출할 수 있으며, 이는 선행 기술의 능동 열 센서에서는 불가능하다.

본 명세서에 설명된 시스템은 전극을 구동하고 정전 용량 측정을 수신 및 처리하기 위한 임의의 적절한 구성 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 시스템은 흥분 신호를 전극에 공급하기 위한 드라이버 집적 회로를 포함할 수 있다. 시스템은 정전 용량 측정값을 이미지 획득 컨트롤러(37)에 의해 처리될 수 있는 디지털 신호로 변환하기 위한 아날로그-디지털 변환기를 더 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 시스템은 시그마-델타 아날로그-디지털 변환기를 포함한다. 이들 구성 요소는 ASIC(32), MCU(33), 이미지 획득 컨트롤러(37)의 다른 구성 요소, 또는 개별 마이크로컨트롤러의 구성 요소(예를 들어, 호스트 시스템 내)에 통합될 수 있다.

전극(77)의 치수 및 픽셀 매트릭스(72)의 픽셀은 임의의 원하는 스캔 영역 및 해상도를 제공하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 지문 인식 프로파일(FAP)20 표준은 15.24mm의 공칭 너비와 500ppi의 해상도를 요구한다. FAP20 준수 센서의 일 실시예에서, 픽셀 매트릭스(72)의 각 픽셀은 약 50.8μm x 약 50.8μm의 크기를 갖는다. 또한, 다양한 실시예에서, 픽셀 매트릭스(72)는 6개의 전극 쌍(즉, 서로 평행하고 근접하게 이어지는 2개의 전극)을 포함할 수 있으며, 각 쌍은 대략 10㎛ 내지 대략 40㎛ 범위의 폭을 갖는다(예: 10μm, 20μm, 29μm, 30μm 또는 40μm).

일부 실시예에서, 전극(77)(또는 전극 쌍)은 픽셀 매트릭스(72)에 고르게 분포된다. 일부 다른 실시예에서, 전극(77)은 픽셀 매트릭스(72) 내에 불균일하게 분포된다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 전극(77)은 콜드 존(예컨대, 픽셀 매트릭스(72)의 둘레 근처와 같이, 픽셀 매트릭스(72)의 덜 활성인 영역)보다 핫 존(예컨대, 픽셀 매트릭스(72)의 중심 근처)에 더 가깝게 이격되어 있다. 픽셀 매트릭스(72)의 핫 존에서 보다 밀접하게 이격된 배열은 표본이 픽셀 매트릭스(72)와 접촉할 때 표본의 정확한 식별을 허용하면서 픽셀 매트릭스(72)에 맞추는 데 필요한 추가 구성 요소를 최소화한다. 이것은 사용자가 예를 들어 픽셀 매트릭스(72)의 에지보다 픽셀 매트릭스(72)의 중심과 접촉할 가능성이 더 높기 때문에 사용자가 유리할 수 있다.

도 8은 본 기술의 일부 실시예에 따라 표본의 이미지를 생성하기 위해 생체 인식 센서 시스템에 의해 수행되는 프로세스(800)의 흐름도이다. 아래에서 추가로 설명되는 바와 같이, 프로세스(800)는 지문 센서의 어느 영역이 표본과 접촉하는지의 검출에 기초하여 지문 센서의 선택된 영역의 스캐닝을 제공한다. 이 프로세스는 이미지 획득 컨트롤러, 지문 센서 및/또는 생체 인식 센서 시스템의 기타 구성 요소에 의해 단독으로 또는 조합하여 수행될 수 있다. 프로세스(800)는 표본이 지문 센서와 접촉할 때 시작되며, 이는 전술한 바와 같이 지문 센서가 지문 센서 내의 상이한 위치에 대응하는 정전 용량 신호(또는 다른 신호)를 생성하게 한다.

블록(102)에서, 생체 인식 센서 시스템은 지문 센서의 전극으로부터 정전 용량 신호를 수신한다.

블록(104)에서, 생체 인식 센서 시스템은 스푸핑 공격을 검출하기 위해 수신된 정전 용량 신호를 평가한다. 예를 들어, 생체 인식 센서 시스템은 수신된 신호를 처리하여 지문 센서에 살아있는 손가락이 있는지 여부를 결정할 수 있다. 위에서 논의한 바와 같이 이 검사는 정전 용량 신호의 변화를 기반으로 할 수 있다. 예를 들어, 생체 인식 센서 시스템은 정전 용량 측정을 평가하여 미리 결정된 임계치 이상의 정전 용량 변화를 반영하는지 여부를 감지할 수 있다.

블록(106)에서, 생체 인식 센서 시스템은 정전 용량 신호에 기초하여 스캔 영역을 식별한다. 스캔 영역은 표본과 접촉하거나 표본에 인접한 픽셀 매트릭스의 일부이다. 즉, 생체 인식 센서 시스템은 정전 용량 신호를 평가하여 미리 결정된 임계치 이상의 정전 용량 변화를 반영하는지 여부를 감지할 수 있다. 일부 실시예에서, 표본의 존재를 감지하는 데 사용되는 미리 결정된 임계치는 표본이 "살아있는"지 또는 위조인지 여부를 감지하는 데 사용되는 미리 결정된 임계치와 다르다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 일부 실시예에서, 스캔 영역은 또한 접촉된 부분에 인접한 픽셀 매트릭스의 일부를 포함한다. 여분의 부분을 포함하면 표본의 관련 부분이 스캔되지 않고 스캔 프로세스 중 약간의 움직임을 설명할 가능성을 줄일 수 있다. 일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템은 블록(104)에서 스푸핑 공격을 검출하기 위해 수신된 용량 신호를 평가하기 전에 블록(106)에서 스캔 영역의 식별을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 블록(104)에서 평가된 정전 용량의 변화는 블록(106)에서 스캔 영역에서 식별된 전극 및 스캔 영역 외부에서 식별된 전극에 기초할 수 있다.

블록(108)에서, 생체 인식 센서 시스템은 식별된 스캔 영역에 기초하여 픽셀 매트릭스의 픽셀 스캔을 지시한다. 일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템은 지문 센서가 식별된 스캔 영역 내에 있는 픽셀만을 어드레스하고 스캔하도록 지시한다. 일부 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템은 픽셀 매트릭스의 각 픽셀을 어드레스 및 스캔하도록 지문 센서에 지시하고, 스캔 영역 외부의 픽셀로부터 수신된 이미지 데이터를 폐기 및/또는 추가 처리하지 않는다. 감소된 스캐닝 및/또는 처리는 표본의 이미지 템플릿을 생성하는 데 필요한 시간을 줄일 수 있다. 또한, 생체 인식 센서 시스템이 관련 없는 이미지 데이터를 버리도록 구성될 수 있기 때문에 프로세스(800)는 지문 센서가 픽셀을 선택적으로 어드레스하고 스캔할 수 있도록 하는 하드웨어가 없는 지문 센서와 함께 사용될 수 있다.

블록(110)에서, 생체 인식 센서 시스템은 지시된 스캔으로 인한 이미지 데이터(예를 들어, 복수의 스캔된 픽셀로부터의 신호)를 수신한다. 블록(112)에서, 생체 인식 센서 시스템은 표본의 이미지(예를 들어, 지문의 이미지)의 이미지 템플릿을 생성한다. 일부 실시예에서, 템플릿을 생성하는 것은 수신된 이미지 데이터의 세부사항과 같은 지문의 특징적인 특징을 추출하는 것을 포함한다. 위에서 설명한 바와 같이 시스템은 스캔된 픽셀 영역을 표본과 접촉하거나 표본에 인접한 영역으로 제한하고(그리고/또는 스캔 영역 외부의 이미지 데이터는 버리므로), 따라서 표본에 의해 활성화된 영역(예컨대, 지문 데이터가 있는 곳)에만 해당하는 이미지 템플릿을 생성하므로, 수신 및/또는 처리된 전체 이미지 데이터가 감소한다. 그 결과, 생체 인식 센서 시스템이 표본의 이미지 템플릿을 생성하는 데 걸리는 시간이 유리하게 감소된다.

블록(114)에서, 생체 인식 센서 시스템은 생성된 이미지 템플릿을 저장된 이미지 템플릿과 비교하여 생성된 이미지 템플릿이 저장된 이미지 템플릿 중 임의의 것과 일치하는지 여부를 결정한다. 생성된 이미지 템플릿이 저장된 이미지 템플릿과 일치하는 경우 생체 인식 센서 시스템은 스캔한 표본을 인가할 수 있다. 그렇지 않으면 생체 인식 센서 시스템이 표본을 거부할 수 있다. 다른 실시예에서, 생체 인식 센서 시스템은 매칭 비교를 위해 생성된 이미지 템플릿을 다른 시스템으로 전달할 수 있다. 이들 실시예에서, 전체 시스템은 매치를 위해 생성된 이미지를 통신 및/또는 처리하고, 병렬로 스푸핑 공격을 검출하기 위해 정전 용량 신호를 처리함으로써(블록 104) 시간을 더 절약할 수 있다.

도 9는 본 기술의 일부 실시예에 따른 내장형 지문 센서를 갖는 스마트 카드(200)의 부분 개략도이다. 예시된 실시예에서, 스마트 카드(200)는 카드(200)의 상부 표면(204)을 통해 노출된 내장형 지문 센서 시스템(202)을 포함한다. 지문 센서 시스템(202)은 본 명세서에 설명된 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있다. 카드(200)의 상부 표면(204)은 식별 정보(예를 들어, 사용자 및/또는 이름의 사진), 계정 정보(예를 들어, 신용 카드 계정 정보), 브랜드 정보 또는 카드 사용과 관련된 임의의 다른 정보를 가질 수 있다. 마찬가지로, 카드의 뒷면(미도시)에는 서명 블록, 마그네틱 스트라이프 및/또는 CVV 번호와 같은 기타 정보가 있을 수 있다.

유사하게, 도 10은 본 기술의 일부 실시예에 따른 통합 지문 센서를 갖는 컴퓨팅 장치(300)의 개략도이다. 예시된 실시예에서, 컴퓨팅 장치(300)는 내장형 지문 센서 시스템(302)을 포함한다. 지문 센서 시스템(302)은 본 명세서에 설명된 실시예들 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있다. 컴퓨팅 장치(300)는 예를 들어 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, POS 장치, 또는 임의의 다른 적절한 컴퓨팅 시스템일 수 있다. 일부 실시예에서, 컴퓨팅 장치(300)는 사용자에게 정보를 표시하고 일부 실시예에서 사용자로부터 입력을 수신하기 위한 디스플레이 유닛(304)을 포함한다. 동작시에, 디스플레이 유닛(304)은 지문 센서 시스템(302)을 사용하는 스캔 동작의 결과(예를 들어, 사용자가 인증되었는지 여부의 표시)를 디스플레이할 수 있다. 지문 센서 시스템(302)이 예시된 실시예에서 컴퓨팅 장치(300)와 통합된 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예에서 지문 센서 시스템(302)은 유선(예를 들어, USB 케이블) 또는 무선 연결을 통해 컴퓨팅 장치(300)와 분리되어 컴퓨팅 장치(300)에 연결될 수 있다는 것이 이해될 것이다.

예

도 1 내지 도 10을 참조하여 위에서 설명된 본 기술의 양상들의 다양한 예들은 편의를 위해 번호가 매겨진 조항들(1, 2, 3 등)로서 제공된다. 이는 예시로 제공된 것이며 대상 기술을 제한하지 않는다.

1. 지문 센서 시스템으로서,

복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 픽셀을 포함하는 능동 열 센서 픽셀 매트릭스 - 상기 픽셀 매트릭스는 상기 픽셀 매트릭스의 둘레를 정의하는 경계를 가짐 -;

상기 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 존재(presence) 센서; 및

상기 픽셀 매트릭스 및 상기 복수의 존재 센서에 연결된 이미지 획득 컨트롤러를 포함하고, 상기 이미지 획득 컨트롤러는,

상기 복수의 존재 센서로부터 신호를 수신하고;

상기 신호에 기초하여 스캔 영역을 식별하며 - 상기 스캔 영역은 표본과 접촉하거나 인접해 있는, 상기 픽셀 매트릭스의 일부임 -;

상기 복수의 픽셀 중 상기 표본의 이미지를 생성하기 위해 상기 스캔 영역 내에 있는 픽셀에서만 이미지 데이터를 획득하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.

2. 제1항에 있어서, 상기 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 전극을 포함하고, 상기 신호는 정전 용량 측정치를 반영하는, 지문 센서 시스템.

3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 전극은 제1 전극 및 상기 제1 전극에 인접하게 배치된 제2 전극을 갖는 전극 쌍을 포함하고, 상기 제1 전극은 송신 전극으로서 구성되고, 상기 제2 전극은 수신 전극으로서 구성되는, 지문 센서 시스템.

4. 제2항 내지 제3항에 있어서, 상기 이미지 획득 컨트롤러는 또한, 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 상기 픽셀로부터 이미지 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 파라미터를 조정하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.

5. 제4항에 있어서, 상기 정전 용량 측정치는 상기 표본에 대한 수분량을 반영하고, 상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 처리 파라미터를 조정하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.

6. 제1항 내지 제5항에 있어서, 상기 복수의 존재 센서의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 행 또는 인접한 열 사이에 배치되는, 지문 센서 시스템.

7. 제1항 내지 제6항에 있어서, 상기 복수의 존재 센서는 복수의 수평 존재 센서 및 복수의 수직 존재 센서를 포함하고, 상기 복수의 수평 존재 센서의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 행 사이에 배치되고, 상기 복수의 수직 존재 센서의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 열 사이에 배치되는, 지문 센서 시스템.

8. 제1항 내지 제7항에 있어서, 상기 복수의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 제1 측으로부터 연장되는 제1 세트의 존재 센서 및 상기 제1 측과 반대쪽에 있는 상기 픽셀 매트릭스의 제2 측으로부터 연장되는 제2 세트의 존재 센서를 포함하고, 상기 제1 세트의 존재 센서와 상기 제2 세트의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 중심에서 오버랩되는, 지문 센서 시스템.

9. 지문 센서 시스템으로서,

복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 픽셀을 포함하는 능동 열 센서 픽셀 매트릭스 - 상기 픽셀 매트릭스는 상기 픽셀 매트릭스의 둘레를 정의하는 경계를 가짐 -;

상기 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 전극; 및

상기 픽셀 매트릭스 및 상기 복수의 전극에 연결된 이미지 획득 컨트롤러를 포함하고, 상기 이미지 획득 컨트롤러는,

상기 복수의 전극으로부터 정전 용량 측정치를 반영하는 신호를 수신하고;

상기 정전 용량 측정치가 미리 결정된 임계치를 초과하는 정전 용량의 변화를 반영할 때를 결정하며 - 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 정전 용량의 변화는 살아있는 표본이 상기 센서와 접촉하거나 인접해 있음을 나타냄 -;

상기 정전 용량의 변화가 상기 미리 결정된 임계치를 초과할 때, 이미지를 생성하기 위해 상기 픽셀 매트릭스의 픽셀로부터 이미지 데이터를 획득하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.

10. 제9항에 있어서, 상기 이미지 획득 컨트롤러는 또한, 상기 정전 용량의 변화가 상기 미리 결정된 임계치를 초과할 때, 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 스캔 영역을 식별하도록 구성되고, 상기 스캔 영역은 표본과 접촉하거나 인접해 있는, 상기 픽셀 매트릭스의 일부인, 지문 센서 시스템.

11. 제10항에 있어서, 상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 픽셀 매트릭스 중 상기 스캔 영역 내에 있는 픽셀에서만 이미지 데이터를 획득하는, 지문 센서 시스템.

12. 제10항 내지 제11항에 있어서, 상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 픽셀 매트릭스의 픽셀의 각각으로부터 이미지 데이터를 획득하고, 상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 픽셀 매트릭스 중 상기 스캔 영역 내의 픽셀로부터 획득된 이미지 데이터만을 사용하여 이미지를 생성하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.

13. 제9항 내지 제12항에 있어서,

상기 복수의 전극은 제1 전극 및 상기 제1 전극에 인접하게 배치된 제2 전극을 갖는 전극 쌍을 포함하고;

상기 정전 용량 측정치는 상기 제1 전극으로부터의 제1 정전 용량 측정치 및 상기 제2 전극으로부터의 제2 정전 용량 측정치를 포함하며;

상기 이미지 획득 컨트롤러는,

상기 제1 전극으로부터 상기 제1 정전 용량 측정치를 수신하고 상기 제2 전극으로부터 상기 제2 정전 용량 측정치를 수신하고;

상기 제1 정전 용량 측정치와 상기 제2 정전 용량 측정치가 모두 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 정전 용량의 변화를 반영할 때를 결정하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.

14. 제9항 내지 제13항에 있어서, 상기 이미지 획득 컨트롤러는 또한, 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 상기 픽셀로부터 이미지 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 파라미터를 조정하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.

15. 제14항에 있어서, 상기 정전 용량 측정치는 상기 표본에 대한 수분량을 반영하고, 상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 처리 파라미터를 조정하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.

16. 제9항 내지 제15항에 있어서, 상기 복수의 전극의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 행 또는 인접한 열 사이에 배치되는, 지문 센서 시스템.

17. 제16항에 있어서, 상기 복수의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 제1 측으로부터 연장되는 제1 세트의 존재 센서 및 상기 제1 측과 반대쪽에 있는 상기 픽셀 매트릭스의 제2 측으로부터 연장되는 제2 세트의 존재 센서를 포함하고,

상기 제1 세트의 존재 센서와 상기 제2 세트의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 중심에서 오버랩되는, 지문 센서 시스템.

18. 제9항 내지 제17항에 있어서, 상기 복수의 전극은 복수의 수평 전극 및 복수의 수직 전극을 포함하고, 상기 복수의 수평 전극의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 행 사이에 배치되고, 상기 복수의 수직 전극의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 열 사이에 배치되는, 지문 센서 시스템.

19. 지문 센서 시스템으로서,

복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 픽셀을 포함하는 능동 열 센서 픽셀 매트릭스 - 상기 픽셀 매트릭스는 상기 픽셀 매트릭스의 둘레를 정의하는 경계를 가짐 -;

상기 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 전극 - 상기 복수의 전극은 상기 픽셀 매트릭스의 제1 측으로부터 연장되는 제1 세트의 전극 및 상기 제1 측과 반대쪽에 있는 상기 픽셀 매트릭스의 제2 측으로부터 연장되는 제2 세트의 전극을 포함함; 및

상기 픽셀 매트릭스 및 상기 복수의 전극에 연결된 이미지 획득 컨트롤러를 포함하고, 상기 이미지 획득 컨트롤러는,

상기 복수의 전극으로부터 정전 용량 측정치를 반영하는 신호를 수신하고;

상기 신호에 기초하여 스캔 영역을 식별하며 - 상기 스캔 영역은 표본과 접촉하거나 인접해 있는, 상기 픽셀 매트릭스의 일부임 -;

상기 복수의 픽셀 중 상기 표본의 이미지를 생성하기 위해 상기 스캔 영역 내에 있는 픽셀에서만 이미지 데이터를 획득하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.

20. 제19항에 있어서, 상기 제1 세트의 존재 센서와 상기 제2 세트의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 중심에서 오버랩되는, 지문 센서 시스템.

21. 제19항 내지 제20항에 있어서, 상기 복수의 전극은 상호 정전 용량 감지 및 자체 정전 용량 감지의 조합으로 동작하는, 지문 센서 시스템.

22. 제19항 내지 제20항에 있어서, 상기 복수의 전극은 원거리 감지와 근거리 감지의 조합으로 동작되고, 상기 원거리 감지는 상기 픽셀 매트릭스에서 상기 표본의 존재를 탐지하는 데 사용되며, 상기 근거리 감지는 상기 픽셀 매트릭스에서 상기 표본의 위치를 탐지하는 데 사용된다.

기술의 실시예에 대한 위의 상세한 설명은 전체를 포괄하거나 기술을 위에 개시된 정확한 형태로 제한하도록 의도되지 않는다. 기술의 특정 실시예 및 기술에 대한 예가 예시의 목적으로 위에서 설명되었지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 인식하는 바와 같이 기술의 범위 내에서 다양한 등가 변형이 가능하다. 예를 들어, 단계가 위에 주어진 순서로 제시되어 있지만, 대안적인 실시예는 다른 순서로 단계를 수행할 수 있다. 또한, 본 명세서에 설명된 다양한 실시예는 또한 추가 실시예를 제공하기 위해 결합될 수 있다.

전술한 내용으로부터, 기술의 특정 실시예가 예시의 목적으로 본 명세서에 설명되었지만, 잘 알려진 구조 및 기능은 기술의 실시예에 대한 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 도시되거나 설명되지 않았다는 것이 이해될 것이다. 본 명세서에 참고로 포함된 자료가 본 개시 내용과 상충하는 범위 내에서 본 개시 내용이 우선한다. 문맥이 허용하는 경우, 단수 또는 복수 용어는 각각 복수 또는 단수 용어를 포함할 수도 있다. 또한 "또는"이라는 단어가 두 개 이상의 항목 목록과 관련하여 다른 항목과 배타적인 단일 항목만을 의미하도록 명시적으로 제한되지 않는 한 이러한 목록에서 "또는"의 사용은 (a) 목록의 단일 항목, (b) 목록의 모든 항목, 또는 (c) 목록의 항목 조합을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "A 및/또는 B"에서와 같이 "및/또는"이라는 문구는 A 단독, B 단독, 및 A 및 B 둘 모두를 지칭한다. 또한, 용어 "포함하는", "포함하는", "갖는" 및 "~와"는 동일한 특징 및/또는 추가 유형의 다른 특징이 배제되지 않도록 적어도 인용된 특징(들)을 포함하는 것을 의미하기 위해 전체적으로 사용된다.

전술한 내용으로부터, 본 개시 또는 기술로부터 벗어나지 않고 다양한 변형이 이루어질 수 있음을 또한 인식할 것이다. 예를 들어, 당업자는 기술의 다양한 구성 요소가 하위 구성 요소로 더 분할될 수 있거나 기술의 다양한 구성 요소 및 기능이 결합 및 통합될 수 있음을 이해할 것이다. 또한, 특정 실시예의 맥락에서 설명된 기술의 특정 측면은 또한 다른 실시예에서 결합되거나 제거될 수 있다. 또한, 기술의 특정 실시예와 관련된 이점이 이러한 실시예의 맥락에서 설명되었지만, 다른 실시예도 이러한 이점을 나타낼 수 있으며, 모든 실시예가 반드시 이러한 이점을 나타내어 기술의 범위 내에 속하는 것은 아닙니다. 따라서, 본 개시 및 관련 기술은 본 명세서에 명시적으로 도시되거나 설명되지 않은 다른 실시예를 포함할 수 있다.

Claims (20)

1. 지문 센서 시스템으로서,
   복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 픽셀을 포함하는 능동 열 센서 픽셀 매트릭스 - 상기 픽셀 매트릭스는 상기 픽셀 매트릭스의 둘레(perimeter)를 정의하는 경계를 가짐 -;
   상기 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 존재(presence) 센서; 및
   상기 픽셀 매트릭스 및 상기 복수의 존재 센서에 연결된 이미지 획득 컨트롤러
   를 포함하고,
   상기 이미지 획득 컨트롤러는,
   상기 복수의 존재 센서로부터 신호를 수신하고;
   상기 신호에 기초하여 스캔 영역을 식별하며 - 상기 스캔 영역은 표본과 접촉하거나 인접해 있는, 상기 픽셀 매트릭스의 일부임 -;
   상기 복수의 픽셀 중 상기 표본의 이미지를 생성하기 위해 상기 스캔 영역 내에 있는 픽셀에서만 이미지 데이터를 획득
   하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 전극을 포함하고,
   상기 신호는 정전 용량 측정치를 반영하는, 지문 센서 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 복수의 전극은 제1 전극 및 상기 제1 전극에 인접하게 배치된 제2 전극을 갖는 전극 쌍을 포함하고,
   상기 제1 전극은 송신 전극으로서 구성되고,
   상기 제2 전극은 수신 전극으로서 구성되는, 지문 센서 시스템.
4. 제2항에 있어서,
   상기 이미지 획득 컨트롤러는 또한, 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 상기 픽셀로부터 이미지 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 파라미터를 조정하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.
5. 제4항에 있어서,
   상기 정전 용량 측정치는 상기 표본에 대한 수분량을 반영하고,
   상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 처리 파라미터를 조정하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.
6. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 존재 센서의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 행 또는 인접한 열 사이에 배치되는, 지문 센서 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 존재 센서는 복수의 수평 존재 센서 및 복수의 수직 존재 센서를 포함하고,
   상기 복수의 수평 존재 센서의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 행 사이에 배치되고,
   상기 복수의 수직 존재 센서의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 열 사이에 배치되는, 지문 센서 시스템.
8. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 제1 측으로부터 연장되는 제1 세트의 존재 센서 및 상기 제1 측과 반대쪽에 있는 상기 픽셀 매트릭스의 제2 측으로부터 연장되는 제2 세트의 존재 센서를 포함하고,
   상기 제1 세트의 존재 센서와 상기 제2 세트의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 중심에서 오버랩되는, 지문 센서 시스템.
9. 지문 센서 시스템으로서,
   복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 픽셀을 포함하는 능동 열 센서 픽셀 매트릭스 - 상기 픽셀 매트릭스는 상기 픽셀 매트릭스의 둘레(perimeter)를 정의하는 경계를 가짐 -;
   상기 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 전극; 및
   상기 픽셀 매트릭스 및 상기 복수의 전극에 연결된 이미지 획득 컨트롤러
   를 포함하고,
   상기 이미지 획득 컨트롤러는,
   상기 복수의 전극으로부터 정전 용량 측정치를 반영하는 신호를 수신하고;
   상기 정전 용량 측정치가 미리 결정된 임계치를 초과하는 정전 용량의 변화를 반영할 때를 결정하며 - 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 정전 용량의 변화는 살아있는 표본이 상기 센서와 접촉하거나 인접해 있음을 나타냄 -;
   상기 정전 용량의 변화가 상기 미리 결정된 임계치를 초과할 때, 이미지를 생성하기 위해 상기 픽셀 매트릭스의 픽셀로부터 이미지 데이터를 획득
   하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.
10. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 획득 컨트롤러는 또한, 상기 정전 용량의 변화가 상기 미리 결정된 임계치를 초과할 때, 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 스캔 영역을 식별하도록 구성되고,
    상기 스캔 영역은 표본과 접촉하거나 인접해 있는, 상기 픽셀 매트릭스의 일부인, 지문 센서 시스템.
11. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 픽셀 매트릭스 중 상기 스캔 영역 내에 있는 픽셀에서만 이미지 데이터를 획득하는, 지문 센서 시스템.
12. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 픽셀 매트릭스의 픽셀의 각각으로부터 이미지 데이터를 획득하고,
    상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 픽셀 매트릭스 중 상기 스캔 영역 내의 픽셀로부터 획득된 이미지 데이터만을 사용하여 이미지를 생성하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.
13. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 제1 전극 및 상기 제1 전극에 인접하게 배치된 제2 전극을 갖는 전극 쌍을 포함하고;
    상기 정전 용량 측정치는 상기 제1 전극으로부터의 제1 정전 용량 측정치 및 상기 제2 전극으로부터의 제2 정전 용량 측정치를 포함하며;
    상기 이미지 획득 컨트롤러는,
    상기 제1 전극으로부터 상기 제1 정전 용량 측정치를 수신하고 상기 제2 전극으로부터 상기 제2 정전 용량 측정치를 수신하고;
    상기 제1 정전 용량 측정치와 상기 제2 정전 용량 측정치가 모두 상기 미리 결정된 임계치를 초과하는 정전 용량의 변화를 반영할 때를 결정
    하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.
14. 제9항에 있어서,
    상기 이미지 획득 컨트롤러는 또한, 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 상기 픽셀로부터 이미지 데이터를 획득하기 위한 하나 이상의 파라미터를 조정하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.
15. 제14항에 있어서,
    상기 정전 용량 측정치는 상기 표본에 대한 수분량을 반영하고,
    상기 이미지 획득 컨트롤러는 상기 정전 용량 측정치에 기초하여 처리 파라미터를 조정하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.
16. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 전극의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 행 또는 인접한 열 사이에 배치되는, 지문 센서 시스템.
17. 제16항에 있어서,
    상기 복수의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 제1 측으로부터 연장되는 제1 세트의 존재 센서 및 상기 제1 측과 반대쪽에 있는 상기 픽셀 매트릭스의 제2 측으로부터 연장되는 제2 세트의 존재 센서를 포함하고,
    상기 제1 세트의 존재 센서와 상기 제2 세트의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 중심에서 오버랩되는, 지문 센서 시스템.
18. 제9항에 있어서,
    상기 복수의 전극은 복수의 수평 전극 및 복수의 수직 전극을 포함하고,
    상기 복수의 수평 전극의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 행 사이에 배치되고,
    상기 복수의 수직 전극의 각각은 상기 픽셀 매트릭스의 인접한 열 사이에 배치되는, 지문 센서 시스템.
19. 지문 센서 시스템으로서,
    복수의 행과 복수의 열로 배열된 복수의 픽셀을 포함하는 능동 열 센서 픽셀 매트릭스 - 상기 픽셀 매트릭스는 상기 픽셀 매트릭스의 둘레(perimeter)를 정의하는 경계를 가짐 -;
    상기 픽셀 매트릭스의 경계 내에 적어도 부분적으로 배치된 복수의 전극 - 상기 복수의 전극은 상기 픽셀 매트릭스의 제1 측으로부터 연장되는 제1 세트의 전극 및 상기 제1 측과 반대쪽에 있는 상기 픽셀 매트릭스의 제2 측으로부터 연장되는 제2 세트의 전극을 포함함; 및
    상기 픽셀 매트릭스 및 상기 복수의 전극에 연결된 이미지 획득 컨트롤러
    를 포함하고,
    상기 이미지 획득 컨트롤러는,
    상기 복수의 전극으로부터 정전 용량 측정치를 반영하는 신호를 수신하고;
    상기 신호에 기초하여 스캔 영역을 식별하며 - 상기 스캔 영역은 표본과 접촉하거나 인접해 있는, 상기 픽셀 매트릭스의 일부임 -;
    상기 복수의 픽셀 중 상기 표본의 이미지를 생성하기 위해 상기 스캔 영역 내에 있는 픽셀에서만 이미지 데이터를 획득
    하도록 구성되는, 지문 센서 시스템.
20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 세트의 존재 센서와 상기 제2 세트의 존재 센서는 상기 픽셀 매트릭스의 중심에서 오버랩되는, 지문 센서 시스템.

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