一种传感器组件，通过测量紧靠结构表面的特征，确定该表面结构的条件，具体说，是用于确认是否在活体手指上测量指纹，该传感器包括： 电流源 至少四个电极放在彼此相对的选择的位置上，所述位置在电极间提供至少两种相对距离，其中选择的第一对所述至少四个电极，构成电流供给电极，选择的第二对所述至少四个电极中，至少一个不构成电流供给电极，而构成拾波电极， 耦合到所述至少四个电极的测量设备，用于测量所述选择的第一对拾波电极，以便给出表征该结构的值， 存储预定的值集合的存储装置，该预定值集合表征所述结构的选择的条件，和 该传感器还包括计算装置，用于把每一所述至少一对拾波电极得到的所述特征，与所述预定值集合比较，检测所述结构是否在某些条件内，且该传感器组件适合把至少一个电流供给及测量设备，交替耦合到它们之间有不同距离的不同的电极对，以便在所述结构中不同深度上测量特征值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及传感器组件和方法，该传感器组件和方法，通过测量紧靠结构表面的特征，确定该结构的条件，具体说，是用于确认是否在活体手指上测量指纹。
技术介绍
基于电容或阻抗的指纹传感器，是在生物测量识别中提供低价、小型化装置一些最有希望的途径。因此，该种传感器成为集成在移动电话等等中可能的对象。为增强指纹传感器的可信度，非常重要的是，任何企图使用假的手指欺骗该系统的尝试，应当被检测并拒绝。假的手指一般包括具有类似手指的电性质的材料板，并在板表面刻上或模铸出指纹。在更为极端的情形中，可以想象使用死亡的、切下的手指。重要的是，对活体手指检测系统，接受假的手指的概率(错误接受比-FAR)和拒绝真的手指的概率(错误拒绝比-FRR)两者是极其低的。这一点对发展一种识别活体手指的独特特征和唯一性质十分重要，这些性质不能被合成材料或被其他非活体组织的生物物质轻易复制，且这些性质是人群中绝大多数手指特有的。对手指性质的某些类型的阻抗测量，基于低价电容的指纹传感器是理想的，因为大多能用现有测量结构，或增加若干特殊电极，把这种传感器直接集成在装置上。近来已经研发了若干种不同类型的指纹传感器，从US 5,953,441中说明的2维矩阵传感器，经过US 6,289,114中说明的通系列半重叠部分像重构指纹像的传感器阵列，到EP 0988614中说明的直线型传感器，该种直线型传感器扫描手指表面，并使用测量的手指速度，重构手指像。检测活体手指的尝试，包括血液氧合作用和血液脉搏两种测量。但是，因为手指的血液循环在非常冷的手指中实际上不存在，这些方法远不是“防水”那么容易。这些原理的任一种都不易在低价装置上实现。美国专利6,175,641、5,953,441、和专利申请US2001/0005424A1，全部说明基于不同阻抗的探查方法，探查置于指纹传感器上的物体是否为活体手指。美国专利6,175,641涉及在光学矩阵传感器上的阻抗感测，该专利说明两种测量手指电特征的不同方法第一种是，通过在传感器表面的两个分开得很小的电极梳状结构之间施加AC信号，局部地测量介电常数。该专利声称，这种测量能区别活体组织(高介电常数)与商业上的塑料(低介电常数)。第二种是，传感器有称为双点电极的用于确定手指阻抗的电极，估计将给出可用来区分真实手指与假手指的附加信息。该专利还说，使用若干种频率可以增加测量的可靠性。但是，在该专利中说明的方法有许多缺点。虽然介质测量或许对干燥的手指效果很好，但对有汗或潮湿的手指，该分开得很小的电极梳状结构很可能被含盐的汗液短路，得不到有用的信息。此外，活体手指的阻抗，如用双点系统测量，可能随手指的湿度至少有一个量级的变化。因此，使用手指的阻抗作为判据来识别手指，是困难的，且阻抗的幅值和相位两者，及随频率的变化，可能被简单的日常生活中周知的材料欺骗，例如剥皮的马铃薯。专利5,953,441说明如何检测对含有电容感测单元矩阵的AC电容指纹传感器的欺骗。这里对活体手指检测的主要想法，是通过环绕传感器面积的边缘的电极发送AC信号，并检测传感器单元上信号的相位，该相位表征活体手指的特征。然而，该方法虽然排除了许多不同的假手指材料，但它也相对容易找出具有近似于手指相同相位的材料，从而骗过该系统。专利申请US2001/0005424 A1说明一种类似于6,175,641说明的方法。测量作为频率函数的手指的阻抗(或者在两个电极之间，或者在一个电极与“无限远”之间)。通过把曲线与参考曲线比较，然后可以检测手指的活体特征。但是，该方法只对上述方法增加了一小点。不同手指之间和同一手指不同状态(如对湿度)之间的绝对阻抗和频率响应，差别太大，以致“活体手指判据”有很宽的范围，所以该原理容易受骗。国际专利申请PCT/NO03/00157(WO03094724)，本文收入该专利，供参考，该专利根据复阻抗的四点测量，说明另一种活体手指检测原理。该专利在两个电极之间通以电流或施加电压，同时在另两个电极之间测量电压降，所有电极均与手指表面接触。该四点原理应用于手指阻抗测量，可从图1看到。经过外侧的电极，通过手指发送AC电流，同时在两个内侧电极之间，用差分放大器测量电压降。
技术实现思路
本专利技术的目的，是要保证活体手指检测的四点测量系统，能用于补偿人群间手指特征中的差别，例如变化的角质层厚度。为达到该目的，本专利技术包括一种具有至少四个电极的阵列的阻抗测量系统。这些电极可以直接与手指接触，或通过绝缘层与手指在电容上耦合。这些电容的排列，要使它们能用于至少两种不同的四点电极配置，该至少两种不同的四点电极配置，与电流和电压感测电极之间不同的相对放置对应。本专利技术的目的，是按后面权利要求书的说明获得的。四点技术的使用，使这种技术能消除角质层的串联阻抗，从而直接测量手指内部的阻抗。角质层的阻抗，与皮肤的湿度及环境条件如温度极其有关。由于皮肤湿度及环境条件，难以识别可用于分开真实手指和假手指的“窄”的判据。相反，手指内部的湿度在变化的环境条件下基本保持恒定。因而，手指内部的阻抗(活体皮肤和组织)远更恒定，且在人与人之间更具有再现性。因此，四点原理使它更容易获得能用于识别手指是否为真的活体手指的“窄”的判据。因为皮肤的层状结构，四点原理还给出国有的“深度选择性”通过增加频率，使更深部分的活体皮肤对测量起作用。这样仅仅通过频率扫描，即可在电性质上测量深度特有的变化。手指内部的活体组织还有独特的特征色散(电性质随频率的变化)，可用于以高度的可靠性识别真实手指。这些性质在死亡后或当手指从手切下后，会出现变化，从而还能确定手指是否为活体的。PCT/NO03/00157(WO03094724)提出的原理的缺点，在于四点阻抗的测量仅以一组全部电极都有固定距离的电极实施。与四点结构的电极相对位置有关，阻抗测量无论如何或多或少受角质层(horny layer)的影响。在电流电极之间非常短的距离界限中，电流将完全不透入手指内部的活体皮肤，因此只给出单独的角质层测量。在另一个用于大的电极距离的界限中，测量将在很大程度上由手指内部活体组织的性质确定。因为不同人有不同的角质层厚度，固定的电极距离对不同人将给出不同结果，因此，这样将使固定电极测量如果不用非常宽的判据，难以识别活体手指。但如果判据不是很窄，则该原理更易于受骗。本领域熟练工程人员周知，不同的电极配置，即电极的不同相对放置与接近电极的物体不同部分的测量对应。但是，手指被四点原理测量的部分，不仅由两个电流感测电极之间，以及两个电压感测电极之间的距离确定，还由电极的几何布局及电压感测电极相对于电流电极的相对放置确定。通过启动阵列中的不同电极，或通过交换正在使用的电极的作用(电压感测或电流)，从而能够在不同的四点电极配置之间转换。通过在阵列内许多不同电极配置之间的转换，从而能够对手指各部分，例如对应于不同的深度进行测量，因此能对例如角质层厚度的变化加以补偿。举例说，对一个人使用一种电极排列观察到的特征色散(复阻抗随频率的变化)，可以对另一个人用另一种排列检测到。为揭示同一色散，有非常厚角质层的人，可能例如对电流注入电极或电压感测电极之间距离的要求，大于有薄角质层的人。接受一个物体为活体手指的最小判据，可以是用至少一种电极排列，检测到至少一种与特有本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：奥根·G·马丁森，乔恩·尼萨塞尔，努特·瑞纳斯，盖尔·莫斯塔德，朗恩·派德森，尼古拉·W·克里斯蒂，西格蒙德·克劳森，
申请(专利权)人：IDEX公司，
类型：发明
国别省市：
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