説明

手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置及びその方法

【課題】電源の使用効率を十分に向上させ、回路設計の複雑性が減少し、外在の環境因子により及ぼされた誤動作の確率を低減でき、さらに解像度がより高いという利点を有する手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置及びその方法を提供する。
【解決手段】一つの基板上に、一つの光源3、一つの光学式指紋センサー・モジュール2と一つの手指の接触検出センサー素子1を具備する。その中でも、手指の接触センサー素子1は、光学式指紋センサー・モジュール2に電気的に接続し且つその周囲に設けられ、手指の接触検出センサー素子1により、測定待ちの手指11が既に光学式指紋センサー・モジュール2に接触するかどうかを検出するが、測定待ちの手指11が既に光学式指紋センサー・モジュール2に接触していると検出すれば、光学式指紋センサー・モジュール2を起動することにより、指紋ピックアップ作業を実行する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学式指紋ピックアップ装置に関し、特に手指の接触手段を具備し、指紋ピックアップ機能を起動する光学式指紋ピックアップ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
現代の生活形態の変化に伴い、デジタル時代のデータ量の快速成長下では、人々のデータ安全性に対する需要は日々増加し、生体識別技術の発展がより求められている。そして指紋識別技術は、目前の応用がより広範な生体識別技術である。その原理は、先ず指紋ピックアップ装置を介して指紋の情報をピックアップし、その後に識別ソフトウェアを利用して指紋の特長情報と照合することにより、指紋の所有者の身分を確認する。
【0003】
従来の指紋ピックアップ装置は、光学式および容量式の指紋ピックアップ装置が存在する。その中でも容量式指紋ピックアップ装置は、測定待ちの指紋を指紋ピックアップ装置のセンサーに直接的に接触し、当該指紋ピックアップ装置を直接的に起動することにより、測定待ちの指紋の凹凸映像情報を取得することができる。しかしながら、その解像度はあまり高くなく、そのため高解像度が要求される指紋検出には用いることが出来ず、且つ静電効果の影響により損害を及ぼしやすくなる。
【0004】
また、従来の光学式指紋ピックアップ装置を利用して指紋を検出する場合、通常は予めその光学式指紋センサー・モジュール及びその光源(例えばLED)を起動する必要があり、その起動後に指紋映像をピックアップする。このような操作モードは、使用上、ユーザーにとって使い勝手が悪く不便である。
また、他種の光学式指紋ピックアップ装置では、その光源から周期的に投射し照射する時に光センサー・モジュールを起動して映像のピックアップを行い、更に当該ピックアップされた映像情報を分析するものがある。そして当該映像情報の数字が大幅に変動する箇所を検出すると、既に当該光学式指紋センサー・モジュールの上に置かれた手指に対し、検出を測定待ちするように表示し、その後、指紋情報ピックアップの動作を実行開始する。
もし当該映像情報の数字の変動が予め設定された値よりも小さくなったら、手指を当該光学式指紋センサー・モジュールの上に置かないように表示し、当該光学式指紋ピックアップ装置が光源を閉鎖し、待機状態に戻り、次の光源の周期的な照射を待つこととなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
容量式指紋ピックアップ装置と比較し、前述の光学式指紋ピックアップ装置は、周期的な光源の照射検出を使用するため電量消耗がより大きくなり、且つ検出された映像数字変化範囲を判断する方法及びラインを別途に設計する必要がある。さらに前述の光学式指紋ピックアップ装置は、測定待ちの手指が当該光学式指紋センサー・モジュールに接触するかどうかを検出する時に、外来の因子の干渉を受け、これにより誤動作し易いという問題があった。例えば非測定待ち物の経由、蛍光灯または陽光の照度変化などに対し、何れも前述の光学式指紋ピックアップ装置が測定待ちの手指との接触と誤判断し、これにより当該装置の誤動作を招いていた。
【0006】
前記課題を鑑み、本発明は、電源の使用効率を十分に向上させ、回路設計の複雑性が減少し、外在の環境因子により及ぼされた誤動作の確率を低減でき、さらに解像度がより高いという利点を有する手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置及びその方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記した課題を解決するために、本発明に係る光学式指紋ピックアップ装置は、手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置であって、手指の接触検出センサー素子にて、測定待ちの手指が既に光学式指紋ピックアップ装置の光学式指紋センサー・モジュールに接触するかどうかを検出することにより、光学式指紋センサー・モジュールを起動し且つ指紋のピックアップを行うかどうかを決める。これにより指紋ピックアップ装置の電源の使用効率を十分に向上させ、回路設計の複雑性が減少し、外在の環境因子による及ぼされた誤動作の確率を低減でき、さらに光学式指紋ピックアップ装置の解像度がより高いという利点も具備する。
【0008】
また、本発明は、手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置を提供するもので、一つの基板、一つの光源、一つの光学式指紋センサー・モジュールと一つの手指の接触検出センサー素子とを含む。その中でも、前記光学式指紋センサー・モジュールが前記基板上に設けられる。そして当該手指の接触検出センサー素子が当該光学式指紋センサー・モジュールに電気的に接続し、測定待ちの手指が当該光学式指紋センサー・モジュールに接触するかどうかを検出するように用いられ、当該測定待ちの手指が当該光学式指紋センサー・モジュールに接触する時に、同時に当該手指の接触検出センサー素子にも接触でき、これにより、当該手指の接触検出センサー素子が当該光学式指紋センサー・モジュールを起動することにより、指紋情報のピックアップ作業を実行する。
【0009】
尚、本発明の目的を達成するために採用される技術、手段および効果にさらなる理解のため、以下の本発明に関する実施の形態での詳細な説明及び添付の図面を参照するが、これにより本発明の目的、特徴及び特長について深く且つ具体的な理解を取得できると信じる。しかしながら、添付の図面は一実施例の説明に用いられるものであって、本発明は、その実施の形態のみに限定されるものではない。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、電源の使用効率を十分に向上させ、回路設計の複雑性が減少し、外在の環境因子により及ぼされた誤動作の確率を低減でき、さらに解像度がより高いという利点を有する手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置及びその方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
図面に対応し、以下に本発明のより好ましい実施例を詳細に説明する。
図1の本発明の手指の光学式指紋ピックアップ装置の模式図を参照するが、本発明の光学式指紋ピックアップ装置は、手指の接触検出センサー素子1、光学式指紋センサー・モジュール2、光源3と基板4を含む。そして手指の接触検出センサー素子1は、光学式指紋センサー・モジュール2の周囲に設けられ、測定待ちの手指が光学式指紋センサー・モジュール2に接触するかどうかを検出するように用いられる。測定待ちの手指11が光学式指紋センサー・モジュール2に接触すると同時に、手指の接触検出センサー素子1に接触すれば、手指の接触検出センサー素子1が、光学式指紋センサー・モジュール2を起動し、測定待ちの手指11の指紋情報のピックアップ作業を実行する。そして光源3は、光学式指紋センサー・モジュール2が指紋の情報をピックアップする時における必要な光源を提供するように用いられ、且つ両者が何れも基板4上に設置される。
【0012】
次に図2の本発明の手指の接触検出センサー素子の回路構築図を参照するが、当該手指の接触検出センサー素子1の中に、一つのパッシブ層12,一つの容量性センサー素子13,一つのアンプリファイア14と一つのコンパレーター15、駆動回路17が含まれる。測定待ちの手指11がパッシブ層12に接触する時に、測定待ちの手指11の上における指紋凹凸部分と容量性センサー素子13の中における電極板131とから、一つの容量構成を組成し、容量性センサー素子13を利用して電極板131の検出した容量変化量を検出し、且つ手指の電圧5fingerを一つ出力する。次に手指の電圧5fingerがアンプリファイア14を経由して増幅され、さらにコンパレーター15の第1の入力端151(手指の電圧5fingerもアンプリファイアを経由してコンパレーター15の第1の入力端151へ直接的に伝送しなくてもよい)へ伝送され、そしてコンパレーター15の第2の入力端152が予め設定された参考電圧Vrefを入力する。この時に、手指の電圧5fingerが参考電圧Vrefよりも大きくなると、コンパレーター15の出力端153がセンサー信号を出力する。そして当該センサー信号は、光学式センサー・モジュール2を起動して測定待ちの手指11の指紋情報をピックアップするように用いられる。
【0013】
続けて図3の本発明の光学式指紋ピックアップ装置のより好ましい第1の実施形態の回路ブロック図を参照する。図中の光学式センサー・モジュール2は、光学式センサー素子アレイ21、タイミング制御ライン22と電源入力端23を含む。その中でも、タイミング制御ライン22は、光学式センサー素子アレイ21が必要とする仕事クロックを提供し、そして光学式センサー素子アレイ21が光源3から測定待ちの手指11を経由して散乱された光信号を受けるように用いられる。その他に、電源入力端23がスイッチング装置5に接続し、電源を受けることにより光学式センサー素子アレイ21の仕事に提供するために用いられる。しかしながら、スイッチング装置5は、手指の接触検出センサー素子1の出力端153のセンサー信号を受けることにより、光学式センサー素子アレイ21の仕事に提供された仕事電源をオン或いはオフし、ひいては光学式センサー・モジュール2が測定待ちの手指11の指紋情報をピックアップするようにオープン又はクローズすることが出来る。測定待ちの手指11が手指の接触検出センサー素子1に接触する時に、手指の接触検出センサー素子1は、センサー信号を一つ出力することにより、スイッチング装置5をオンし、この時にスイッチング装置5がオンするため、光学式センサー・モジュール2の光学式センサー素子アレイ21が仕事電源を受け、光源3を起動して指紋のスキャンを進行し始める。そして測定待ちの手指11が手指の接触検出センサー素子1を離れる時に、手指の接触検出センサー素子1から出力されたセンサー信号は、スイッチング装置5をオンすることが出来ず、この時にスイッチング装置5はオフとなるため、仕事電源が光学式センサー・モジュール2の光学式センサー素子アレイ21へ伝送できず、指紋のスキャンを実行せずに電源を節約し、有効な電源の利用を達成する。
【0014】
続いて図4の本発明の光学式指紋ピックアップ装置のより好ましい第2の実施形態の回路ブロック図を参照する。図中の光学式センサー・モジュール2は、光学式センサー素子アレイ21とタイミング制御ライン22を含む。その中でも、タイミング制御ライン22は、光学式センサー素子アレイ21が必要とする仕事クロックを提供し、そして光学式センサー素子アレイ21が光源3から測定待ちの手指11を経由して散乱された光信号を受けるように用いられる。手指の接触検出センサー素子1の出力端153のセンサー信号を利用してタイミング制御ライン22を起動或いは閉鎖し、光学式センサー素子アレイ21の必要とする仕事タイミングを供給し、ひいては光学式センサー・モジュール2が測定待ちの手指11の指紋情報をピックアップするようにオープン又はクローズすることが出来る。従って測定待ちの手指11が手指の接触検出センサー素子1に接触する時に、手指の接触検出センサー素子1は、センサー信号を一つ出力し、タイミング制御ライン22を起動すれば、光学式センサー・モジュール2の光学式センサー素子アレイ21が仕事タイミングを受け、光源3を起動して指紋のスキャンを進行し始める。そして測定待ちの手指11が手指の接触検出センサー素子1を離れる時に、手指の接触検出センサー素子1からセンサー信号を出力し、タイミング制御ライン22をクローズし、この時に光学式センサー素子アレイ21が仕事タイミングを失うため、指紋ピックアップの動作を停止することにより、電源を節約し、有効な電源の利用を達成する。
【0015】
尚、前述のスイッチング装置5は、一つの金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ(MOSFET)であってもよい。また、光学式センサー素子アレイ21は、手指の接触検出センサー素子1と共に同一な半導体集積回路(IC)の中に設置でき、且つ光学式センサー素子アレイ21は二次元の光学式センサー素子アレイであってもよい。例えば、図5(A)に光学的センサー素子アレイ211として模式的に示すように、手指の接触検出センサー素子1が光学式センサー素子アレイ211の周囲に設けられた構成でもよい。この場合、接触検出センサー素子1は、測定待ちの手指11をセンサーするように用いられ、且つ、光学式センサー素子アレイ211に通知して測定待ちの手指11の全部または一部分の面積情報をピックアップする。
また光学式センサー素子アレイは2条以上(複数)の一次元光学式センサー素子アレイを含む線形(リニアタイプ)光学式センサー素子アレイであってもよく、例えば図5(B)に光学的センサー素子アレイ212として模式的に示すように、手指の接触検出センサー素子1が光学式センサー素子アレイ212の周囲に設けられ、測定待ちの手指11の一部分の面積情報をピックアップするように用いられてもよい。
さらに光学式センサー素子アレイは、図5(C)に光学式センサー素子アレイ213として模式的に示すように、主要な一次元光学式センサー素子アレイ2132と副次な光学式センサー素子セット2131とから組成できる。この場合、主要な一次元光学式センサー素子アレイ2132が、複数個で且つ線形に排列する光学式センサー素子から組成され、副次な光学式センサー素子セット2131が一つまたは複数個で且つ主要な一次元光学式センサー素子アレイ2132と共線ではない光学式センサー素子から組成される。そして、手指の接触検出センサー素子1を光学式センサー素子アレイ213の周囲に設けることにより、測定待ちの手指11の一部分の一次元情報をピックアップする。そして前述の光学式センサー素子アレイ211,212,213の周囲に設けられた手指の接触検出センサー素子1は、その数量が実施の需要に準じて設置され、限定されるものではない。
【0016】
図6の本発明の手指の接触検出スキャンの動作フローチャートを参照する。まず手指の接触検出センサー素子1を利用し、手指が接触するかどうかを感知し(例えば図4のステップS401)、感知しなければ、ステップS401に続き、手指が手指の接触検出センサー素子1(同時に光学式指紋センサー・モジュール2にも接触する)に接触するように感知すれば、センサー信号を一つ出力して光学式指紋センサー・モジュール2を起動する(例えば図4のステップS403)。次に光学式指紋センサー・モジュール2は、手指の指紋映像情報の読取りを実行し始める(例えば図4のステップS405)。その後に手指が手指の接触検出センサー素子1を離れるかどうかを判断し続け(例えば図4のステップS407)、離れなければ、ステップS405に戻し、光学式指紋センサー・モジュール2が仕事し続け、手指の接触検出センサー素子1は手指が既に離れたことを感知すれば、センサー信号を一つ出力して光学式指紋センサー・モジュール2を閉鎖し、手指の指紋映像情報の読取りを停止し、且つステップS401に戻す(例えば図4のステップS409)。
【0017】
そして前述のセンサー信号は、電源スイッチング3を介して光学式指紋センサー・モジュール3の仕事電源を制御し、ひいては光学式指紋センサー・モジュール2を制御して測定待ちの手指11の指紋情報をピックアップする。またセンサー信号を利用して光学式指紋センサー・モジュール2の一つのタイミング制御ライン22をオープン又はクローズし、ひいては光学式指紋センサー・モジュール2が測定待ちの手指11の指紋情報をピックアップするように制御できる。
【0018】
よって、このような手指の接触検出機能により、電源の使用効率を十分に向上させ、回路設計の複雑性が減少し、外在の環境因子により及ぼされた誤動作の確率を低減でき、さらに光学式指紋ピックアップ装置の解像度がより高いという利点も得ることができる。
【0019】
しかしながら、以上述べた実施の形態は、本発明のより好ましい実行可能な実施形態のみであり、これにより本発明の特許請求の範囲を限定するものではなく、従って例えば本発明の明細書または図面の内容を応用してなる等価な構成変化のいずれも全て本発明の範囲内に同義に含まれることにより、発明者の権利を保障し、ここに陳情する。
【産業上の利用可能性】
【0020】
本発明は、指紋ピックアップ機能を起動する光学式指紋ピックアップ装置に関し、電気・電子製品製造業界等において好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】図1は、本発明の手指の光学式指紋ピックアップ装置の模式図である。
【図2】図2は、本発明の手指の接触検出センサー素子の回路構築図である。
【図3】図3は、本発明の光学式指紋ピックアップ装置のより好ましい第1の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図4】図4は、本発明の光学式指紋ピックアップ装置のより好ましい第2の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図5】図5(A)、(B)、(C)は夫々、光学式センサー素子アレイのより好ましい実施形態を示す模式図である。
【図6】図6は、本発明の手指の接触検出スキャンの動作フローチャートである。
【符号の説明】
【0022】
ref 参考電圧
finger 手指の電圧
1 手指の接触検出センサー素子
2 光学式指紋センサー・モジュール
3 光源
4 基板
5 スイッチング装置
11 測定待ちの手指
12 パッシブ層
13 容量性センサー素子
14 アンプリファイア
15 コンパレーター
17 駆動回路
21,211,212,213 光学式センサー素子アレイ
22 タイミング制御ライン
23 電源入力端
131 電極板
151 第1の入力端
152 第2の入力端
153 出力端
2131 副次な光学式センサー素子セット
2132 主要な一次元光学式センサー素子アレイ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置において、
基板と、当該基板上に設けられ指紋の情報をピックアップする時における必要な光源を提供するように用いられる光源と、当該基板上に設けられ指紋の情報を検出し且つピックアップするように用いられる光学式指紋センサー・モジュールと、当該基板上に設けられ当該光学式指紋センサー・モジュールに電気的に接続し且つ当該光学式指紋センサー・モジュールの周囲に設けられ測定待ちの手指が当該光学式指紋センサー・モジュールに接触する時に同時に当該手指の接触検出センサー素子に接触できる手指の接触検出センサー素子とを含み、
その中でも、当該測定待ちの手指が当該手指の接触検出センサー素子に接触する時に、当該手指の接触検出センサー素子が、当該光学式指紋センサー・モジュールと当該光源を起動することにより、指紋情報のピックアップを実行することを特徴とする手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項2】
前記手指の接触検出センサー素子は、
電極板と前記測定待ちの手指の表面との間の容量変化量を検出するように用いられる容量性センサー素子と、
当該容量性センサー素子の上に配置されるパッシブ層と、
予め設定された参考電圧及び当該容量性センサー素子に電気的に接続し当該センサー素子にてセンサーされた容量変化による生成した電圧変化量と予め設定された当該参考電圧とを比較することにより前記光学式指紋センサー・モジュールを起動するように用いられるコンパレーターと、
当該手指の接触検出センサー素子の必要とする仕事バイアスを提供するように用いられる一組の駆動ラインとを含むことを特徴とする請求項1記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項3】
前記容量性センサー素子は、アンプリファイアに電気的に接続し、前記電極板により検出された容量変化量を増幅するように用いられることを特徴とする請求項2記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項4】
前記手指の接触検出センサー素子は、前記光学式指紋センサー・モジュールの周囲に設けられることを特徴とする請求項1記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項5】
前記光学式指紋センサー・モジュールは、前記光源から前記測定待ちの手指を経由して散乱された光信号情報を受けるように用いられる光学式センサー素子アレイと、
当該光学式センサー素子アレイに電気的に接続し当該光学式センサー素子アレイの必要とする仕事クロックを提供するように用いられるタイミング制御ラインとを含むことを特徴とする請求項1記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項6】
前記手指の接触検出センサー素子は、前記光学式センサー素子アレイと共に同一な半導体集積回路の中に設置されることを特徴とする請求項5記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項7】
前記光学式センサー素子アレイは、二次元光学式センサー素子アレイであって、前記測定待ちの手指の全部または一部分の面積情報をピックアップするように用いられることを特徴とする請求項5記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項8】
前記光学式センサー素子アレイは、2条以上の一次元光学式センサー素子アレイを含む線形光学式センサー素子アレイであって、前記測定待ちの手指の一部分の面積情報をピックアップするように用いられることを特徴とする請求項5記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項9】
前記光学式センサー素子アレイは、複数個の光学式センサー素子であって且つ線形に配列する主要な一次元光学式センサー素子アレイと、一つまたは複数個の光学式センサー素子であって且つ当該主要な一次元光学式センサー素子アレイと共線ではなく前記測定待ちの手指の一部分の一次元情報をピックアップする副次な光学式センサー素子セットとを含むことを特徴とする請求項5記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項10】
前記光学式センサー素子アレイは、電源入力端を一つ備え、外部電源を受けるように用いられることにより、前記光学式センサー素子アレイの仕事の必要とする電源を提供することを特徴とする請求項5記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項11】
前記電源入力端は、一つのスイッチング装置により制御されることを特徴とする請求項10記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項12】
前記スイッチング装置は、前記手指の接触センサー素子の出力端に電気的に接続し、前記手指の接触センサー素子の出力信号により当該スイッチング装置を制御することを特徴とする請求項11記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項13】
前記スイッチング装置は、一つの金属酸化膜半導体型電界効果トランジスタ(MOSFET)であることを特徴とする請求項12記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項14】
前記タイミング制御ラインは、前記手指の接触センサー素子の出力端に電気的に接続し、当該手指の接触センサー素子の出力信号により当該タイミング制御ラインのオープン又はクローズを制御することを特徴とする請求項5記載の手指の接触検出機能を具する光学式指紋ピックアップ装置。
【請求項15】
光学式指紋ピックアップ装置の手指接触検出方法は、そのステップが、測定待ちの手指が手指の接触検出素子に接触するかどうかを検出することと、
当該手指が当該手指の接触検出素子に接触すれば当該手指の接触検出素子が一つのセンサー信号を出力することと、
当該センサー信号により一つの光学式指紋センサー・モジュールを制御し当該測定待ちの手指の指紋情報をピックアップすることと、を含むことを特徴とする光学式指紋ピックアップ装置の手指接触検出方法。
【請求項16】
前記測定待ちの手指が当該手指の接触検出素子に接触する時に、同時に前記光学式指紋センサー・モジュールにも接触することを特徴とする請求項15記載の光学式指紋ピックアップ装置の手指接触検出方法。
【請求項17】
前記センサー信号は、一つの電源スイッチングを介して前記光学式指紋センサー・モジュールの仕事電源を制御し、ひいては当該光学式指紋センサー・モジュールが前記測定待ちの手指の指紋情報をピックアップするように制御することを特徴とする請求項15記載の光学式指紋ピックアップ装置の手指接触検出方法。
【請求項18】
前記センサー信号により前記光学式指紋センサー・モジュールの一つのタイミング制御ラインをオープン又はクローズし、ひいては当該光学式指紋センサー・モジュールが前記測定待ちの手指の指紋情報をピックアップするように制御することを特徴とする請求項15記載の光学式指紋ピックアップ装置の手指接触検出方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2007−249927(P2007−249927A)
【公開日】平成19年9月27日(2007.9.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−120369(P2006−120369)
【出願日】平成18年4月25日(2006.4.25)
【出願人】(501391216)敦南科技股▲ふん▼有限公司 (7)
【Fターム(参考)】