声学生物特征触摸扫描仪制造技术

公开了一种声学生物测定触摸扫描仪装置和方法。在一个方案中，声学指纹感测装置包括被配置成发送具有从50兆赫(MHz)到500MHz范围内的频率的超声波信号的超声波传感器数组。声学指纹超声波传感器包括压电膜。声学指纹感测装置还包括被配置用来接收手指的接收表面。声学指纹感测装置还包括处理器，该处理器被配置为基于来自手指的超声波信号的反射来生成手指的至少一部分指纹的图像。

Acoustic biometric touch scanner

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】声学生物特征触摸扫描仪对优先申请的交叉引用本申请要求于2017年4月28日提交的标题为“ACOUSTICBIOMETRICTOUCHSCANNER；”的美国临时专利申请No.62/491,984的优先权权益，该美国专利申请No.15/605,785于2017年5月25日提交，名为“ACOUSTICBIOMETRICTOUCHSCANNER”，作为美国专利号9,953,205于2018年4月28日发布；以及于2018年4月16日提交的标题为“SMARTCARDWITHACOUSTICBIOMETRICTOUCHSCANNER”的美国临时专利申请No.62/658,370的优先权。每个上述申请的内容在此通过引用整体并入本文并用于所有目的。
技术介绍
所公开的技术涉及声学扫描，并且具体涉及用于声学生物特征触摸扫描的装置和方法，包括用于指纹识别、活体手指检测、温度检测和力感测的应用，并且包括智能卡中的实现。指纹已经广泛用于各种应用和用途，包括刑事识别、银行业务、个人设备的身份识别、官方表格等。自动光学指纹扫描仪已被用于获取指纹图像。其他指纹检测技术有基于超声波的指纹扫描仪和电容式指纹扫描仪。可靠和经济的指纹扫描系统是一种需求。
技术实现思路
权利要求中描述的创新每个都有几个方案，其中没有一个单独体现其理想属性。在不限制权利要求的范围的情况下，现在将简要描述本公开的一些突出特征。所公开的技术的一个方案是声学指纹感测装置。该装置包括超声波传感器数组，该超声波传感器被配置成发送具有从50兆赫(MHz)到500MHz范围内的频率的超声波信号。该装置还包括第一金属线。该器件还包括与第一金属线正交的第二金属线。第一金属线和第二金属线使得能够对数组的超声波传感器寻址。该装置还包括被配置为接收手指的接收表面。该装置还包括处理器，该处理器被配置成基于来自手指的超声波信号的反射来生成手指的至少一部分指纹的图像。声学指纹感测装置可以在表面的选定部分上执行发送聚焦。超声波传感器数组可以按行和列排列，并且声学指纹感测装置可以进一步包括发送电路，该发送电路被配置为激励数组的子列中的超声波传感器以将超声波信号发送到表面的选定部分上。处理器可以配置为使用后处理合成孔径聚焦来执行发送聚焦。超声波信号的频率可以在从125MHz到250MHz的范围内。超声波信号的频率可以在50MHz至100MHz的范围内。压电膜可具有3微米(μm)至75μm范围内的厚度。压电膜可以具有10微米(μm)至20μm范围内的厚度。声学指纹感测装置可以包括接收电路，其被配置为响应于反射来处理由超声波传感器数组生成的电子接收信号，以向处理器提供经处理的信号。图像可以具有至少每英寸500像素的分辨率。第一金属线可以与包括表面的板物理接触。表面可以是包括玻璃和匹配层的板的表面，并且匹配层可以具有与匹配层的材料中的超声波信号的波长的四分之一相对应的厚度。压电膜可以包括氧化锌、氮化铝或钛酸铅锆中的至少一种。处理器可以被配置为基于反射来检测与手指的活体相关联的参数，并且基于活体参数来提供手指是否是活人的一部分的指示。处理器可以被配置为基于与表面接触的手指的面积来估计手指接触表面的力。处理器可以被配置为基于与反射相关联的声速来检测手指的温度。所公开的技术的另一方案是声学生物测量传感装置。该装置包括超声波传感器，超声波传感器被配置为发送具有从50兆赫(MHz)到500MHz范围内的频率的超声波信号。该装置还包括处理器，该处理器被配置为基于超声波信号的反射来生成生物测量信息。声学生物测定感测装置可以被配置为在表面的选定部分上执行发送聚焦。超声波传感器可以包括具有在3微米(μm)至75μm范围内的厚度的压电膜。生物特征图像可以表示指纹的至少一部分，并且生物特征图像可以具有至少500像素/英寸的分辨率。所公开的技术的另一方案是声学生物测量感测装置。该装置包括被配置为传输超声波信号的超声波传感器，超声波传感器包括具有在从5微米(μm)到小于100μm的范围内的厚度的压电膜。该装置还包括处理器，该处理器被配置为基于超声波信号的反射来生成生物测量信息。所公开技术的另一方案是生成生物特征图像的方法。该方法包括使用一个或多个超声波传感器来发送在50兆赫(MHz)到500MHz的频率范围内的超声波信号。该方法还包括接收超声波信号的反射。该方法还包括基于反射生成生物特征图像。本公开的另一方案是一种生成生物特征图像的方法，该方法包括：使用一个或多个超声波传感器发送在50兆赫(MHz)到500MHz的频率范围内的超声波信号，其中发送包括传输聚焦；使用所述一个或多个超声波传感器接收所述超声波信号的反射；并且基于超声波信号的反射来生成生物图像。生物特征图像可以表示至少一部分指纹并且可以具有至少每英寸500个像素的分辨率。一个或多个超声波传感器可以包括具有在3微米(μm)至75μm范围内的厚度的压电膜。该方法可以包括基于反射来检测与手指的活体相关联的参数，并且基于活体参数提供手指是否是活人的一部分的指示。所公开技术的另一方案是使用50至500MHz频率范围内的薄膜压电器件的生物统计感测系统。即使在使用诸如玻璃的声速在其中较高(5760m/s)的声学耦合层时，该频率范围也提供了期望的分辨率(例如，50微米)。薄膜传感器数组可以使用溅射工艺来制造，并且材料可以由氧化锌组成。针对特定传感器参数的仿真显示极低的插入损耗约为3dB，导致在接收端接收到一半的电压信号。例如，在使用4V激励的仿真中，输出电压约为2V。该器件获取指纹图层的3D超声图像，并实施行-列寻址和波束成形，以提高图像质量。在一个实施例中，扫描分辨率(DPI)是从发送超声波时形成的波束的点扩散函数导出的。在一个实施例中，诸如负载有钨或碳化硅颗粒或任何此类材料的橡胶或环氧树脂的吸收层被放置在接收表面的边缘处以减少来自接收边缘的反射(振铃)，使得更高帧率。所公开的技术的另一方案是用于制造生物统计感测系统的方法。该方法包括在第一方向上在玻璃基板的顶部上成形底部金属电极，在底部平面上在第二方向上成形底部金属电极。该方法还包括通过磁控管溅射在底部金属电极的顶侧的除左侧和右侧边缘部分之外的所有区域上淀积薄膜，左侧和右侧边缘部分未被覆盖。这可以让在未覆盖的边缘部分上形成金属触点。该方法还包括在第二方向上淀积顶部金属电极，顶部金属电极符合薄膜的顶部，顶部金属电极符合薄膜的左侧和右侧边缘部分。该方法可以进一步包括在第一方向和第二方向上蚀刻淀积的薄膜中的沟槽或凹槽，其中第一方向与第二方向正交。这种蚀刻可以减少相邻传感器之间的串扰。蚀刻可以在传导器的有效区域之外以及薄膜相对侧上的板之间形成。在一个实施例中，蚀刻沟槽包括V形蚀刻。另一方案是具有温度检测的生物统计感测装置。该装置包括被配置为接收手指的接收表面。该装置还包括传感器，传感器被配置为通过接收表面向手指发送声信号。该装置还包括处理器，该处理器被配置为基于与声学信号相关联的声速来检测手指的温度，并且基于来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种声学指纹感测装置，包括：/n超声波传感器数组，所述超声波传感器被配置成发送具有从50兆赫(MHz)到500MHz范围内的频率的超声波信号，所述超声波传感器包括压电膜；/n第一金属线；/n与所述第一金属线正交的第二金属线，并且所述第一金属线和所述第二金属线能够寻址所述数组的所述超声波传感器；/n被配置来接收手指的表面；和/n处理器，其被配置为基于来自手指的超声波信号的反射来生成手指的至少一部分指纹的图像，其中声学指纹感测装置被配置为在表面的选定部分上执行发送聚焦。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170428 US 62/491984;20170525 US 15/605785;2018041.一种声学指纹感测装置，包括：
超声波传感器数组，所述超声波传感器被配置成发送具有从50兆赫(MHz)到500MHz范围内的频率的超声波信号，所述超声波传感器包括压电膜；
第一金属线；
与所述第一金属线正交的第二金属线，并且所述第一金属线和所述第二金属线能够寻址所述数组的所述超声波传感器；
被配置来接收手指的表面；和
处理器，其被配置为基于来自手指的超声波信号的反射来生成手指的至少一部分指纹的图像，其中声学指纹感测装置被配置为在表面的选定部分上执行发送聚焦。


2.如权利要求1所述的声学指纹感测装置，其中所述超声波信号的频率在从125MHz到250MHz的范围内。


3.如权利要求1所述的声学指纹感测装置，其中所述超声波信号的频率在50MHz至100MHz的范围内。


4.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其中所述压电膜具有3微米(μm)至75μm范围内的厚度。


5.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其中所述压电膜具有10微米(μm)至20μm范围内的厚度。


6.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其进一步包括接收电路，所述接收电路配置为处理所述超声波传感器数组响应反射而产生的电子接收信号，以向所述处理器提供经处理的信号。


7.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其中所述图像具有至少每英寸500个像素的分辨率。


8.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其中所述第一金属线与包括所述表面的板物理接触。


9.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其中所述压电膜包括氧化锌、氮化铝或钛酸铅锆中的至少一种。


10.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其中所述表面是包括玻璃和匹配层的板的表面，并且其中所述匹配层的厚度对应于匹配层材料中超声波信号波长的四分之一。


11.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其中所述处理器被配置为基于与所述表面接触的手指的面积来估计手指接触所述表面处的力。


12.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其中所述处理器被配置为基于与反射相关联的声速来检测手指的温度。


13.根据权利要求1-10所述的声学指纹感测装置，其中所述处理器被配置为基于反射来检测与手指的活体相关联的参数，并且基于该活体参数提供所述手指是否是活人的一部分的指示。


14.根据上述任何权利要求所述的声学指纹感测装置，其中所述超声波传感器数组布置成行和列，并且其中所述声学指纹感测装置进一步包括发送电路，所述发送电路配置成激励超声波传感器数组中的所述列的子集以将超声波信号传输到表面的选定部分。


15.根据权利要求1-13中任何一项所述的声学指纹感测装置，其中所述处理器被配置为使用后处理合成孔径聚焦来执行发送聚焦。


16.一种生成生物特征图像的方法，所述方法包括：
使用一个或多个超声波传感器，发送在50兆赫(MHz)到500MHz的频率范围内的超声波信号，其中所述发送包括发送聚焦；
使用所述一个或多个超声波传感器，接收所述超声波信号的反射；和
基于超声波信号的反射来生成生物图像。


17.根据权利要求16所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：摩坦·费雪·拉斯木森，吉拉德·道马，布托斯·T·古力亚古柏，
申请(专利权)人：利兰斯坦福初级大学董事会，
类型：发明
国别省市：美国;US