使用声学超声阻抗描记术的指纹传感器的电气系统、方法和装置制造方法及图纸

提供了布置多个传感器元件形成传感器阵列的方法。所述方法包括沿着轴布置这多个元件形成两个或更多子行。这两个或更多子行的第一个中的元件位于与这两个或更多子行的第二个中的元件的交错布局中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】提供了布置多个传感器元件形成传感器阵列的方法。所述方法包括沿着轴布置这多个元件形成两个或更多子行。这两个或更多子行的第一个中的元件位于与这两个或更多子行的第二个中的元件的交错布局中。【专利说明】使用声学超声阻抗描记术的指纹传感器的电气系统、方法和装置
本专利技术涉及生物计量感测。更确切地说，本专利技术涉及使用一个或多个传感器阵列捕获生物计量印记。
技术介绍
在市场上有几种不同类型的指纹传感器电气系统:光学的、电容的、RF、热敏的和红外(等)。它们都提供价格、性能、可靠性和波形因数的独特组合。全都进行了折衷以便在选择领域内优秀。都不能要求在全部领域内为最佳。本专利介绍了一种新的基于声学超声阻抗描记术原理的指纹传感器。使用声学超声阻抗描记术的指纹传感器包括专用集成电路(ASIC或IC)以及用作感测元件的机械振荡器阵列。它提供了比指纹传感器领域当前状态更好的价格、性能、可靠性和波形因数。
技术实现思路
根据本专利技术的原理，正如本文所包含和广泛地介绍，本专利技术包括一种电气系统和方法，使用声学超声阻抗描记术的原理捕获指纹。所述系统包括集成电路以及用作感测元件的机械振荡器阵列。本专利技术提供了捕获指纹的独特系统和方法。通过测量在以特定频率的电信号激励时流经每个机械振荡器的电流量，来使用声学超声阻抗描记术的原理。在每个感测元件中测量所述电流时，使用本专利介绍的系统能够建立所述指纹(或其若干部位)的图像。以下参考附图介绍本专利技术的进一步实施例、特征和优点，以及本专利技术的多种实施例的结构和操作。【专利附图】【附图说明】附图展示了本专利技术，并且连同说明进一步用来讲解本专利技术的原理以及使相关领域的技术人员能够做出和使用本专利技术。图1是以行和列布置的机械振荡器构成的传感器阵列的展示；图2是连接到图1所示传感器阵列的ASIC发射和接收线的展示；图3是在捕获指纹期间传感器阵列上手指的展示；图4是ASIC的发射机部分的展示；图5是ASIC的接收机流水线部分的展示；图6是机械振荡器阻抗随频率变化的展示；图7是电流指纹峰谷随时间变化的展示；图8是具有多路转接器的ASIC接收机流水线的展示；图9是使多路转接器放置在流水线起点的ASIC接收机流水线的展示；图10是具有多路转接器和一组采样和保持的ASIC接收机流水线的展示；图11是具有多路转接器和多组采样和保持的ASIC接收机流水线的展示；图12是没有采样和保持的采样时间的展示；图13是具有采样和保持的采样时间的展示。现在将参考附图介绍本专利技术。在附图中，相同的附图标记一般表示一致的、功能类似的和/或结构类似的元件。附图中元件第一次出现的图由附图标记中最左数位指示。【具体实施方式】本说明书公开的一个或多个实施例加入了本专利技术的特征。在说明书中介绍的实施例和对“ 一个实施例”、“实施例”、“实例实施例”等的引用都指明所介绍的实施例可以包括具体特点、结构或特征，但是不一定每个实施例都包括此具体特点、结构或特征。另外，这样的短语未必指同一实施例。不仅如此，当连同某实施例介绍具体特点、结构或特征时，应当服从无论是否明显地说明，连同其他实施例影响这样的特点、结构或特征都在本领域技术人员的知识之内。图1使用声学超声阻抗描记术的指纹传感器由专用集成电路(ASIC或IC)以及用作感测元件的机械振荡器阵列构成。感测元件的阵列包含以图1所示行和列布置的多个感测元件。每个感测元件都可由集成电路使用该IC内部发射机和接收机唯一地寻址。感测元件的每行都被连接到IC内部的单个发射机。此外，感测元件的每列都被连接到IC内部的单个接收机，如图2所示。该IC使用其集成的发射机生成电信号，它产生了感测元件的机械振荡。这种机械振荡在每个感测元件的上下产生了声波。手指的峰谷在各个感测元件上将呈现不同的声负载(或阻抗)。取决于手指的峰谷在传感器上的这种声阻抗，由感测元件生成的声波将不同，如图3所示。ASIC已经集成了连接到传感器阵列每行的发射机。每个发射机都由“发射机控制”块单独地控制。这种控制块确定每个单独发射机的定时。它还控制由每个发射机生成的信号的振幅。优选情况下发射机产生正弦形信号，其频率与感测元件的谐振频率匹配。有可能使用机械振荡器感测元件的串联或并联谐振的任一(或者都用)。可编程“锁相环” (PLL)被用于产生由发射机所生成的期望频率，如图4所示。ASIC包含连接到传感器阵列每列的接收机。当启用单个发射机时，接收机用于测量流经单个感测元件的电流量。每条接收机流水线都由以下元件组成:输入管脚、电流电压转换器/放大器、噪声滤波器、信号调节电路、可调增益和偏移以及模数转换器。一旦模拟信号已经被模数转换器(ADC)转换为数字信号，它就被存储在数据存储系统中，以进行处理和转换为指纹图像，如图5所示。由接收机测出的电流量与单个感测元件的阻抗成反比。它本身与这个感测元件上的峰或谷的声阻抗成正比。在串联谐振频率，手指谷的阻抗低于手指峰的阻抗。而在并联谐振频率，手指峰的阻抗低于手指谷的阻抗，如图6所示。流经感测元件的电流将从启用发射机的时间累积，直到它达到稳定状态。这种累积时间是由于感测元件的机械特征。峰谷之间的阻抗差异将在选定的感测元件中产生不同的电流振幅，如图7所示。在接收机流水线中的每个组件都可能与其他接收机流水线共享。共享若干组件的能力减少了 ASIC内部的电路量。在图8显示的实例中，“可调增益和偏移”以及“模数转换器”与其他接收机共享。多路转接器被用于切换来自每个接收机的信号，馈入“可调增益和偏移”以及“模数转换器”。在流水线中放置的多路转接器能够变化，取决于应用和性能需求。在图9显示的实例中，流水线中每个组件(输入管脚除外)都在接收机之间共享。为了改进性能，采样和保持电路能够用于把流水线拆分为若干时间切片。接收机流水线的不同部分能够在不同的时间对不同的感测元件数据工作。在图10显示的实例中，在“信号调节”与“可调增益和偏移”块之间插入若干“采样和保持”电路。所以，从接收机输入管脚到“信号调节”块的部分正在对下一个传感器元件数据工作，而从“可调整增益和偏移”到“模数转换器”的部分正在对当前传感器元件数据工作。可以修改和扩展对接收机流水线划分时间切片的这个概念，如图11所示，其中沿着流水线使用了多个“采样和保持”。“电子云”表示接收机流水线中的任何电气组件。图12显示了没有任何“采样和保持”时来自接收机流水线中感测元件的电流随时间变化。图13显示了具有与图10所示相同“采样和保持”组时来自接收机流水线中感测元件的电流随时间变化。人们可以看到来自两个不同感测元件的两组数据之间的时间重叠。重叠的量与对传感器阵列中每个感测元件采样的所花费的时间量成正比。它本身与系统性能成正比。结论本文已经介绍了本专利技术的方法、系统和组件的实例实施例。正如在别处指出，介绍这些实例实施例仅仅为了展示目的，而不是限制。其他实施例也是可能的并被本专利技术覆盖。根据本文包含的教导，这样的其他实施例对相关领域的技术人员将是显而易见的。因此，本专利技术的广度和范围不应当由任何以上介绍的示范实施例所限制，而是仅仅应当根据以下的权利要求书及其等效内容所界定。若干特定实施例的上述说明将如此充分地揭示了本专利技术的一般性质，其他人员不脱离本专利技术的一般概念，通过应用本领域技术人员的知本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种指纹传感器，包括：机械振荡器以及测量阻抗和/或通过每个机械振荡器的电流的电气系统。

【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：C·莱奥陶德，R·M·施密特，
申请(专利权)人：索纳维森股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US