專(zhuān)利名稱(chēng)：指紋傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及指紋傳感器。
本發(fā)明提供一種和指紋傳感器一道使用的鑒別方法，該指紋傳感器包括可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳感單元的一個(gè)陣列，每個(gè)傳感單元都由定位在傳感器上的手指的指紋圖案的表皮凸脊對(duì)相應(yīng)的單元的接觸或不接觸來(lái)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)被驅(qū)動(dòng)的傳感單元都貢獻(xiàn)出一個(gè)代表已被驅(qū)動(dòng)的傳感單元的相對(duì)位置的傳感器輸出信號(hào)；該鑒別方法包括如下步驟處理傳感器輸出信號(hào)的產(chǎn)生代表被檢測(cè)的指紋圖案的區(qū)別特征的相對(duì)位置的被處理信號(hào)；比較該被處理的信號(hào)與存貯在存儲(chǔ)器裝置中的一組可允許的信號(hào)；以及當(dāng)被處理的信號(hào)與一個(gè)可允許的信號(hào)符合時(shí)產(chǎn)生一個(gè)核準(zhǔn)信號(hào)。
本發(fā)明還提供一種傳感器，該傳感器包括可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳感單元的一個(gè)陣列，和在可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的單元的上方確定一個(gè)封閉空間的可彈性變形的膜，其中整個(gè)封閉空間充滿(mǎn)預(yù)先選定體積的基本上不可壓縮的液體、并且通過(guò)膜的形變來(lái)驅(qū)動(dòng)可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的單元以產(chǎn)生區(qū)分已被驅(qū)動(dòng)的那些單元和未被驅(qū)動(dòng)的那些單元的輸出信號(hào)。
本發(fā)明還提供一種指紋傳感器，它包括可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳感單元的一個(gè)陣列，其中的每個(gè)傳感單元都包括一個(gè)振動(dòng)傳感元件，它響應(yīng)于指紋表皮凸脊對(duì)該單元的接觸或不接觸；以及驅(qū)動(dòng)裝置，用于振動(dòng)該傳感元件；該傳感器進(jìn)一步還包括檢測(cè)裝置，它響應(yīng)于每個(gè)傳感元件的振動(dòng)的大小，產(chǎn)生區(qū)別表皮凸脊接觸的那些單元與未曾接觸的那些單元的輸出信號(hào)。
下面，借助實(shí)例并參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中

圖1表示按本發(fā)明的信用卡或銀行卡鑒別系統(tǒng)；圖2a和2b分別表示另一種按本發(fā)明的信用卡或銀行鑒別系統(tǒng)的側(cè)視圖和頂視圖；圖3是圖1或2的卡的上表面的視圖；圖4是除去了卡表面的一部分的視圖；圖5是卡的部分剖面圖，表示支撐在卡上的電子學(xué)元件，其中卡未彎折；圖6類(lèi)似于圖5，其中的卡被彎折；圖7是裝在圖3的卡上的傳感器的平面圖；圖8是另一種傳感器結(jié)構(gòu)的平面圖；圖9是圖8的傳感器的透視圖；圖10a和10b是沿圖7的線V11—V11的部分剖面圖，分別表示膜未變形和已經(jīng)變形的情況；圖11a—g是由多個(gè)不同的層形成的另一種傳感單元結(jié)構(gòu)的某些層的平面圖；圖12a—12f是圖11a—11g的傳感器的某些層的三維視圖；圖13a和13b是圖11和12的傳感單元的操作示意圖；圖14是具有振動(dòng)傳感元件的傳感單元的上層的另一種結(jié)構(gòu)的剖面圖15是圖14的細(xì)節(jié)的放大視圖；圖16a和16b是圖14的傳感單元的操作示意圖；圖17是另一種傳感器結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖18a—18c表示另一種不同的傳感元件，用于具有振動(dòng)傳感元件的傳感器；圖19示意表示振動(dòng)傳感元件的細(xì)節(jié)；圖20示意表示指紋傳感器的細(xì)節(jié)；圖21表示圖1的受卡器上的窗口；圖22表示定位了手指的圖21的窗口；圖23表示圖21和22的熱電偶陣列的一部分，該部分被放大；圖24是通過(guò)一個(gè)熱電偶的進(jìn)一步放大了的剖面圖；圖25是說(shuō)明在卡和受卡器之間的數(shù)據(jù)的流動(dòng)的示意圖；圖26是說(shuō)明鑒別方法的流程圖；圖27是說(shuō)明區(qū)別手指尺寸的方法的一個(gè)流程圖；圖28是說(shuō)明確定指紋圖案中表皮凸脊汗孔的位置的方法的流程圖；圖29說(shuō)明確定指端汗孔的位置的一種方法；圖30是輸入到汗孔位置的和從汗孔位置輸出的方法的圖解表示；圖31是一個(gè)流程圖，說(shuō)明確定凸脊細(xì)節(jié)的位置的一種方法；圖32是一個(gè)流程圖，說(shuō)明確定凸脊細(xì)節(jié)的位置的另一種方法；圖33說(shuō)明了確定指紋細(xì)節(jié)位置的一種方法(指紋細(xì)節(jié)是那些在指紋圖案中表皮凸脊的每一端形成分叉的點(diǎn))；圖34a—34b分別表示由指紋凸脊終止點(diǎn)或分叉處激勵(lì)的傳感器的一部分；圖35是輸入到細(xì)節(jié)位置和從細(xì)節(jié)位置輸出的方法的圖解表示；圖36表示指紋圖案的分類(lèi)特征的一個(gè)系統(tǒng)；圖37是一個(gè)流程圖，表示分類(lèi)被檢測(cè)的指紋圖案的一種方法，以及圖38是一個(gè)方塊圖，表示在信用卡或銀行卡鑒別系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)流動(dòng)。
下面參照?qǐng)D1—24借助實(shí)施描述確定指紋圖案的指紋傳感器。
參照?qǐng)D1，在受卡器5的槽4中按可取出的方式插入帶有傳感器2和電觸點(diǎn)3的信用卡1。受卡器5有一個(gè)窗口6，通過(guò)窗口6可把手指的一部分壓在位于受卡器5內(nèi)的卡的傳感器2上。
圖2表示鑒別系統(tǒng)的另一種形式。具有磁條的信用卡掃過(guò)掃描式閱讀器30，并從磁條上讀出卡的所有人或合法使用者的細(xì)節(jié)。受卡器31有一個(gè)內(nèi)裝的傳感器2和一個(gè)微處理器32。該微處理器可以是Neural Instruction Set Processor型的。
塑料載體7的表面上電沉積一個(gè)薄的鎳層(厚度約為0.05mm)。對(duì)鎳層進(jìn)行陽(yáng)極氧化處理，然后涂以一個(gè)均勻的聚酰亞胺薄層。
在不活潑的鎳支承層8上安裝傳感器2和它的相關(guān)電路，其中包括傳感器輸入端(或驅(qū)動(dòng)器)9、傳感器輸出端(或鎖存器)10、卡微處理器11、和電觸點(diǎn)3。把傳感器電路2、3、9、10、11以及塑料載體7都封閉在塑料卡外包層12中以符合ISO標(biāo)準(zhǔn)。
鎳支承層8相對(duì)于塑料卡元件7、12而言具有高彈性模量(楊氏模量)，因此卡的彎曲中心軸位于鎳支承層8中并且穿過(guò)鎳支承層8。因此，傳感器電路3、9、10、11都要靠近卡彎曲時(shí)彎曲應(yīng)力的中心軸。
下面參照?qǐng)D4和7，傳感器2由8個(gè)分立的輸入門(mén)陣列9驅(qū)動(dòng)，傳感器2的輸出連接到8個(gè)分立的輸出門(mén)陣列10。每個(gè)門(mén)陣列約為1mm2，并且都連到傳感器的一部分上。
門(mén)陣列排列在正方形的傳感器2的周邊的周?chē)?，并?個(gè)輸入陣列9和4個(gè)輸出陣列10交替成組布置。
圖8表示的是另一種結(jié)構(gòu)，其中傳感器2由16個(gè)輸入門(mén)陣列9驅(qū)動(dòng)，它的輸出端連到16個(gè)輸出門(mén)陣列10。輸入和輸出門(mén)陣列的數(shù)目取決于傳感陣列的尺寸、它的傳感器單元的密度、以及門(mén)陣列的容量。圖8的傳感器的門(mén)陣列9、10按8個(gè)輸入門(mén)陣列和8個(gè)輸出門(mén)陣列交替成組排列。
可使傳感器2與標(biāo)準(zhǔn)的針柵式陣列插件(見(jiàn)圖9)嚙合。傳感器2設(shè)有管腳33，管腳33形成電觸點(diǎn)，以便在傳感器和連到插件的電路之間產(chǎn)生能量和數(shù)據(jù)的流動(dòng)。
每個(gè)門(mén)陣列都使用0.13mm2的軟焊柱(或焊塊)13(見(jiàn)圖5)與卡的電路相連。要將焊接點(diǎn)13安排在靠近每個(gè)門(mén)陣列的中心，以使當(dāng)彎折卡1時(shí)，和硅的門(mén)陣列9、10相比具有較低彈性模量的焊柱13能適應(yīng)這一彎曲并可吸收任何應(yīng)力。
傳感器2包括一個(gè)由安裝在不變形的支撐上的多個(gè)壓敏元件(約100μm2)組成的方陣(12.55mm×12.55mm)14。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7、10(a)和10(b)，第一種類(lèi)型的傳感器陣列(方陣)的單元的結(jié)構(gòu)由按行和列排列的多個(gè)導(dǎo)體的交叉點(diǎn)確定。在EP—A—459808中詳細(xì)描述了壓敏元件方陣14的這種結(jié)構(gòu)。
按一系列適合于流水線生產(chǎn)過(guò)程的步驟，在鎳層上淀積傳感器方陣14和門(mén)陣列9、10。首先，在不活潑的鎳支承層上的預(yù)定位置淀積門(mén)陣列9、10。然后，在單獨(dú)的一次操作中淀積確定傳感器方陣的導(dǎo)體的行和列，在淀積時(shí)要使導(dǎo)體的行和列與輸出門(mén)陣列和輸入門(mén)陣列分別直接連接起來(lái)。
在導(dǎo)體行和列上方約20μm處支撐一個(gè)MYLAR(商標(biāo))薄膜16，在薄膜16的下表面上淀積一個(gè)金屬觸橋的陣列(薄膜16的厚度為5—20μm，最好為5—10mm厚)。
經(jīng)輸入門(mén)陣列9向方陣的列提供電流，當(dāng)膜的觸橋與交叉點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了接觸時(shí)就在行和列之間產(chǎn)生了電阻性連接?？梢韵馝P—A—459808那樣測(cè)量列和行中的輸入和輸出電流，從而可提供代表每個(gè)交叉點(diǎn)的狀態(tài)的信號(hào)。將這些信號(hào)鎖存到移位寄存器內(nèi)。
在圍繞傳感器2和門(mén)陣列9、10延伸的圓形槽中定位一個(gè)圓形的彈性件15(見(jiàn)圖7)。
將膜16固定到彈性件15上，使膜16受到剩余張力的作用。膜16和彈性件15確定了一個(gè)密閉的空間17，在空間17內(nèi)填入體積可控的不可壓縮的硅酮液18。
當(dāng)手指壓在Mylar膜16上時(shí)，體積預(yù)先選定的硅酮液迫使膜的形狀變成指紋圖案的形狀。和指紋凸脊符合的膜16的這些部分實(shí)現(xiàn)了與傳感器方陣接觸。膜的觸橋在方陣中的對(duì)應(yīng)于指紋凸脊的這些位置連接了方陣的行和列，并且產(chǎn)生了代表該指紋圖案的電信號(hào)矩陣。
對(duì)硅酮液的體積進(jìn)行選擇，以保證當(dāng)指端在Mylar膜16上壓下時(shí)，膜16的與表皮凸脊對(duì)應(yīng)的這些部分可使導(dǎo)體行和列發(fā)生接觸，而膜16的與表皮凹谷對(duì)應(yīng)的這些部分是通過(guò)流到表皮凹谷的不可壓縮的液體變形的。
因此，應(yīng)該選擇硅酮液的體積，使其等于或小于凹谷的體積。如果硅酮液的體積大于凹谷的體積，則膜的觸橋?qū)⒉荒茉诮徊纥c(diǎn)實(shí)現(xiàn)接觸。硅酮液的體積還應(yīng)該足夠大，以保證與凹谷對(duì)應(yīng)的膜16的這些部分可發(fā)生足夠大的變形，以便和對(duì)應(yīng)于凸脊的膜16的這些部分區(qū)別開(kāi)來(lái)。
硅酮液18改善了Mylar膜16的一致性，因此改善了傳感器的精度。液體還能平滑凸脊的輪廓和消除微小的凸脊變化。
指紋的凸脊和凹谷的寬度都是400μm左右，手指汗孔的寬度約為100μm。因此，該方陣(由100μm2的單元組成)產(chǎn)生的輸出能夠分辨指紋凸脊和位于指紋凸脊中的汗孔(見(jiàn)圖30和33)。
當(dāng)膜16變形，并且不再處于它的平衡位置時(shí)，彈性件15發(fā)生彈性變形(見(jiàn)圖10a和10b)。彈性件15的變形使膜的張力加大，因此膜16的作用是可使膜16恢復(fù)到它的平衡位置。
彈性件15因此減小了在膜16中發(fā)生褶皺的可能性；手指可能陷進(jìn)這樣的褶皺中，產(chǎn)生虛假的或誤導(dǎo)的數(shù)據(jù)。
現(xiàn)參照?qǐng)D11—19，在另外一種類(lèi)型的傳感器結(jié)構(gòu)中，單元34由振動(dòng)壓電傳感元件35的方陣確定。傳感元件35的振動(dòng)在其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力，因而產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)。用表皮凸脊接觸振動(dòng)傳感元件35將使振動(dòng)衰減，因而改變了壓電材料內(nèi)由和振動(dòng)有關(guān)的應(yīng)力產(chǎn)生的電場(chǎng)。
通過(guò)例如電鍍或真空淀積，對(duì)基本上不變形的絕緣基片36(見(jiàn)圖11a)進(jìn)行掩模和金屬涂敷處理，從而形成多個(gè)相互平行的、寬度為94μm、間距為6μm的列電極37(見(jiàn)圖11b和12a)，其中的基片36可以是塑料、玻璃、硅、或其它合適的絕緣材料。相鄰列37的中心之間的間距確定了傳感器單元的寬度。通過(guò)改變列電極37的寬度和/或間距可以改變單元密度。
在列電極上部淀積由絕緣材料(如聚酰亞胺)構(gòu)成的第一層38(見(jiàn)圖10C和11b)。第一通道穿過(guò)第一絕緣層38到每個(gè)列電極37。
完成第二金屬淀積層(在圖10或11中未示出)以提供平行的行電極(在圖11或12中未示出)，這些行電極通過(guò)第一絕緣層與列電極隔開(kāi)，并且和第一絕緣層中的第一通道錯(cuò)開(kāi)。行電極垂直于列電極，行電極之間的間距為100μm。制造行電極的工藝和列電極基本相同，并且在圖11或12中沒(méi)有表示出來(lái)。
然后，在行電極上淀積第二絕緣層(未示出)。并且在第二絕緣層中提供第一和第二通道，以便可以穿過(guò)該絕緣層分別抵達(dá)列電極和行電極。
在第二絕緣層上淀積一個(gè)薄膜電阻器40，電阻器40的一端通過(guò)第一通道連接到列電極(見(jiàn)圖11d和12c)，該薄膜電阻器40由鎳鉻合金或類(lèi)似的低溫度系數(shù)的穩(wěn)定材料構(gòu)成。將該薄膜電阻器淀積成曲折形狀，以便使其電阻最大同時(shí)又使其體積足夠小以便能夠裝在傳感器單元內(nèi)。使相繼的多層電阻器由絕緣材料分開(kāi)，還能進(jìn)一步增大薄膜電阻器的電阻(見(jiàn)圖19)。
在鎳鉻合金電阻器上淀積第三絕緣層46。提供第一通道39和第二通道(未示出)，以便可以分別通到電阻器(因此可以通到列電極)和行電極。
在第三絕緣層46上隨后淀積由壓電材料(例如聚氟乙烯—PVDF)組成的兩個(gè)分開(kāi)的指狀組合型的元件35、48(見(jiàn)圖11f和12e)。一個(gè)壓電元件48(驅(qū)動(dòng)元件)的第一端通過(guò)第一通道和電阻器及列電極相連，元件48的第二端接地(見(jiàn)圖13a)。第二壓電元件35C服務(wù)性元件)的第一端通過(guò)第二通道與行電極相連，元件35的第二端接地(見(jiàn)圖13b)。每個(gè)傳感器單元的壓電元件35、48都與相鄰傳感器單元的壓電元件35、48分隔開(kāi)。
在指狀組合型壓電元件35、48上隨后淀積一個(gè)金屬(如，鉻)層49。每個(gè)傳感器單元的第一(即，驅(qū)動(dòng))和第二(即，傳感)元件上的鉻層都和相鄰的傳感器單元的第一和第二元件上的鉻層分隔開(kāi)。按另一種結(jié)構(gòu)，每一行中的驅(qū)動(dòng)元件上的各個(gè)金屬層可以連接起來(lái)，沿這一行形成一個(gè)連續(xù)的層。
鉻層49的作用是PVDF的支撐，可通過(guò)導(dǎo)熱過(guò)濾掉任何紅外線，這些熱是指端通過(guò)傳感器的表面加到傳感器上的。在傳感元件上的這個(gè)鉻層還可以用作直接連接鉻層的另外一種行電極(總線)結(jié)構(gòu)的觸點(diǎn)。傳感器的每個(gè)列電極都連接到一個(gè)交變的電壓源上，這個(gè)交變電壓源能夠向第一驅(qū)動(dòng)壓電元件提供交變電壓脈沖51(見(jiàn)圖13a)。該交變電壓脈沖使驅(qū)動(dòng)壓電元件48振動(dòng)(見(jiàn)圖13a)。該交變電壓源提供方波脈沖，方波脈沖幅度在TTL電壓范圍內(nèi)。列電極基本上是一個(gè)向傳感器陣列提供輸入的總線。驅(qū)動(dòng)元件的振動(dòng)使第二傳感元件35隨之振動(dòng)。傳感元件的這種振動(dòng)在傳感元件中產(chǎn)生應(yīng)力，因此在傳感元件中產(chǎn)生電場(chǎng)，從而在行電極52上產(chǎn)生一個(gè)電壓(見(jiàn)圖13b)。傳感器的行電極輸出的這些電壓形成了傳感器陣列系統(tǒng)的輸出總線，并且通過(guò)傳感電路53來(lái)監(jiān)測(cè)這些電壓。
指紋圖案的表皮凸脊和傳感元件35的接觸將使它的振動(dòng)衰減，使傳感元件中由它的壓電性質(zhì)產(chǎn)生的電場(chǎng)發(fā)生變化。這樣，就在由表皮凸脊的接觸驅(qū)動(dòng)的那些傳感器單元和不是這樣驅(qū)動(dòng)的那些傳感器單元之間導(dǎo)致不同的輸出信號(hào)。
可為輸入和/或輸出電路配備選擇特定的傳感器，并決定它的狀態(tài)的裝置。
要監(jiān)測(cè)輸出中的這些變化，并且確定被驅(qū)動(dòng)的和未被驅(qū)動(dòng)的傳感器單元之間的相對(duì)位置。
這個(gè)輸出可用一個(gè)矩陣來(lái)表示，矩陣的位置對(duì)應(yīng)于傳感器陣列的每個(gè)單元，并且矩陣中用“1”(即，高電位)表示已被驅(qū)動(dòng)的單元，并且用“0”(即，低電位)表示未被驅(qū)動(dòng)的單元。
現(xiàn)參照?qǐng)D14，驅(qū)動(dòng)元件54和傳感元件55具有另一種不同的結(jié)構(gòu)，即一個(gè)元件在另一個(gè)元件的上方，而不像指狀組合型的元件那樣全在同一個(gè)水平位置。傳感元件55通過(guò)絕緣墊60被支撐在驅(qū)動(dòng)元件55的上方，從而確定了一個(gè)空隙61。
按照和以上所述類(lèi)似的方式在一個(gè)基片上淀積通過(guò)絕緣層(未示出)相互分隔開(kāi)的列電極和行電極。
在行電極上淀積第二個(gè)絕緣層。然后，在此第二絕緣層上淀積第三掃描電極71，而后在掃描電極71本身上淀積第三絕緣層。因?yàn)檫@在本領(lǐng)域中是公知的，所以在圖14中沒(méi)有表示出來(lái)，也沒(méi)有詳細(xì)描述。掃描電極連接到一個(gè)尋址電路16，以便對(duì)掃描陣列中的每個(gè)單元或單元組進(jìn)行尋址。
然后以和上述的相似的方式在第三絕緣層上淀積例如由鎳鉻合金構(gòu)成的薄膜電阻器62。可用一個(gè)絕緣層覆蓋這個(gè)電阻器層62(未示出)。或者不進(jìn)行覆蓋。
然后，在薄膜電阻器的邊緣淀積絕緣墊塊60。隨后，在該薄膜電阻器上還要淀積一個(gè)舍棄材料層，這層的材料可以被溶解掉或者按其它方式從最終的傳感器上除掉。后來(lái)要進(jìn)行的舍棄材料層的去除操作將在該疊層結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生一個(gè)空隙61。然后依次淀積金屬層63(如，鉻)、PVDF層64、和金屬層63，以形成一個(gè)疊層的壓電驅(qū)動(dòng)元件54。按和以前所述相似的方式，將驅(qū)動(dòng)元件的一端連到列電極，將驅(qū)動(dòng)元件的另一端連接到地(見(jiàn)圖16a)。在這里還要提供具有絕緣涂層66的通道65。
然后，按和上述類(lèi)似的方式，淀積另一個(gè)絕緣墊塊60和第二舍棄材料層。隨后依次淀積金屬層63、PVDF層64、和金屬層63，以形成疊層的壓電傳感元件55。傳感元件55的一端通過(guò)驅(qū)動(dòng)元件中的通道連到薄膜電阻器62，薄膜電阻器62又連到掃描電極71，傳感元件55的另一端通過(guò)驅(qū)動(dòng)元件的通道67(圖14中虛線所示)并且通過(guò)薄膜電阻器和絕緣層中的通道連到行電極，和以前所述的方式類(lèi)似。行電極形成了傳感電路53的輸入端。之后，從傳感器單元上除去舍棄材料層，以產(chǎn)生空隙61，或者說(shuō)產(chǎn)生兩個(gè)壓電元件54、55之間的以及驅(qū)動(dòng)元件55和薄膜電阻器62之間的空間。
選擇驅(qū)動(dòng)壓電元件和傳感壓電元件的尺寸，使其共振頻率等于交變電壓源的頻率。
傳感器的列電極68全都連到一個(gè)交變電壓源，該交變電壓源可向驅(qū)動(dòng)元件54提供方波交變電壓脈沖51，使驅(qū)動(dòng)元件54以它的共振頻率振動(dòng)。驅(qū)動(dòng)元件的振動(dòng)使傳感元件55隨之振動(dòng)，導(dǎo)致傳感元件中的電場(chǎng)變化。
指紋圖案的表皮凸脊接觸到傳感元件將使振動(dòng)衰減，使傳感元件中由壓電性質(zhì)產(chǎn)生的電場(chǎng)發(fā)生變化。這將在通過(guò)表皮凸脊的接觸驅(qū)動(dòng)的那些傳感器單元和并非這樣驅(qū)動(dòng)的傳感器單元之間產(chǎn)生不同的輸出信號(hào)。
每個(gè)傳感器單元的狀態(tài)通過(guò)例如從左上向右下掃描該陣列確定的。尋址電路60又向每個(gè)掃描元件施加一個(gè)尋址信號(hào)。尋址信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)代表掃描電路51監(jiān)測(cè)的被掃描的傳感器單元的狀態(tài)的輸出。
對(duì)整個(gè)傳感器單元進(jìn)行掃描，從而產(chǎn)生代表指紋圖案的輸出信號(hào)矩陣。這個(gè)矩陣可被認(rèn)為是具有和該陣列中每個(gè)傳感器單元的位置相對(duì)應(yīng)的位置的矩陣，其中用“1”(即，高電平)信號(hào)代表被驅(qū)動(dòng)的單元，并用“0”(即，低電平)信號(hào)代表未被驅(qū)動(dòng)的單元。
對(duì)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)壓電元件以及傳感壓電元件的尺寸進(jìn)行選擇，使其共振頻率等于交變電壓源的頻率。
壓電元件的彈性模量和聚酰亞胺層、絡(luò)層相比是較小的E(聚酰亞胺)＝4×109帕斯卡(牛頓/米2)E(PVDF)＝2×109帕斯卡E(鉻)≤200×109帕斯卡因此，該振動(dòng)系統(tǒng)的行為就像一個(gè)固定在均勻彈性支撐上的金屬梁一樣，其硬度接近于鉻層的硬度；但可更加精確地由下述公式表示出它的彎曲硬度(EI)EI＝(ECRICR＋EPVDFIPVDF)帕斯卡米4并且由下式給出PVDF和鉻的組合層的固有頻率或共振頻率(Fn)Fn=9.55×3.5260EIμ×]]>l1赫茲其中μ＝元件的質(zhì)量/元件的單位長(zhǎng)度
l＝電極的有效長(zhǎng)度。
PVDF層的厚度為5μm、鉻層的厚度為2μm、有效長(zhǎng)度為80μm的傳感元件的固有頻率或共振頻率為707千赫茲。
本申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到，向振動(dòng)元件施加外部阻尼(即，響應(yīng)于表皮凸脊的接觸)的效果對(duì)于較高的頻率來(lái)說(shuō)大大地減小了。因此，若使輸出的變化和對(duì)表皮凸脊接觸的響應(yīng)的效果最佳，必須使振動(dòng)元件在盡可能低的頻率共振。
當(dāng)對(duì)元件的厚度存在限制時(shí)，控制要素就是有效電極長(zhǎng)度。通過(guò)采用具有曲折結(jié)構(gòu)的壓電層(一層或多層)17c(見(jiàn)圖17a—17c)可增加該有效長(zhǎng)度。
圖17、18a和19表示出傳感器的另一種結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)參照?qǐng)D17、18a和18c，其中不存在分開(kāi)的驅(qū)動(dòng)元件和傳感元件。具有金屬層71(如，PVDF)的單個(gè)壓電元件70的第一端穿過(guò)一個(gè)薄膜電阻器連到列電極(即，輸入總線)，元件70的第二端連接到地，并且在其長(zhǎng)度方向有一點(diǎn)連接到行電極(即，輸出總線)。圖17沒(méi)有表示出和地的連接。該傳感器各個(gè)層的結(jié)構(gòu)和以前所述的相同。
向這種元件提供一個(gè)交變電壓脈沖將使該元件以和上述圖11、12和14的傳感器的驅(qū)動(dòng)元件相同的方式在其固有頻率或共振頻率振動(dòng)。
這種振動(dòng)將在輸出總線上產(chǎn)生輸出信號(hào)，當(dāng)振動(dòng)按和以前描述過(guò)的類(lèi)似方式通過(guò)與表皮凸脊的接觸衰減時(shí)，這個(gè)輸出信號(hào)也將發(fā)生變化。
壓電元件70有一個(gè)曲折的形狀結(jié)構(gòu)，因此增加了有效長(zhǎng)度，并且因而減小了它的振動(dòng)的固有頻率或共振頻率。
圖18a—18c的結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生有效長(zhǎng)度約為600μm的振動(dòng)元件，這個(gè)長(zhǎng)度還是足夠小的，可包含在100μm2的傳感器單元中。圖18a—18c的振動(dòng)元件的固有頻率或共振頻率約為12.6千赫茲。這種壓電元件的曲折結(jié)構(gòu)還可以用于上述具有上、下壓電元件(圖14)的傳感器。
在受卡器(見(jiàn)圖21)的受卡器窗口6(見(jiàn)圖1)或傳感器(見(jiàn)圖2)附近有一個(gè)熱電偶陣列。熱電偶陣列包括多個(gè)熱電偶20，熱電偶20排成11條線19。每個(gè)熱電偶20在手指存在時(shí)產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。這些電信號(hào)可確定壓在受卡器窗口6上的手指21的取向和寬度。
熱電偶陣列可用作第一個(gè)低水平的安全鑒別，并可用來(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)顯示器，以使用戶(hù)重新定位位置不正確的手指或者核實(shí)手指在受卡器窗口6的正確位置。
在受卡器5的槽以中有一組電觸點(diǎn)，它們與插入槽4中的卡的卡觸點(diǎn)接觸，以便可在受卡器和卡之間交換數(shù)據(jù)和能量。
加入了本發(fā)明的信用卡或銀行卡交易核準(zhǔn)系統(tǒng)的操作過(guò)程如下在接收一個(gè)新卡時(shí)，用戶(hù)將該卡插入一個(gè)受卡器中，并通過(guò)受卡器窗口使選定的指端的選定部分按壓傳感器(見(jiàn)圖1)，或者按壓受卡器(見(jiàn)圖2)。這樣，就在卡微處理器中存入了他的手指形狀和指紋的區(qū)別特征(參考數(shù)據(jù))。這一過(guò)程等效于為標(biāo)準(zhǔn)信用卡或銀行卡簽名或選定PIN(個(gè)人識(shí)別數(shù)碼)。
無(wú)論何時(shí)用戶(hù)希望完成信用卡交易或銀行交易時(shí)，用戶(hù)將他的卡插入受控器，并且要將他的選定手指的選定部分按向傳感器。將檢測(cè)的手指數(shù)據(jù)(即，被測(cè)數(shù)據(jù))與存貯的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，在兩組數(shù)據(jù)符合時(shí)受卡器給出一個(gè)核準(zhǔn)信號(hào)。
現(xiàn)在參照?qǐng)D25—38借助實(shí)例描述確定和比較手指的區(qū)別特征的方法。
按此方法，分析傳感器輸出數(shù)據(jù)以確定在被檢測(cè)的指紋部分內(nèi)的凸脊細(xì)節(jié)和凸脊汗孔的位置和分布、以及在一個(gè)或多個(gè)預(yù)定點(diǎn)的手指寬度。寬度測(cè)量形成用戶(hù)的第一識(shí)別參數(shù)或區(qū)別特征。對(duì)該細(xì)節(jié)分布的凸脊細(xì)節(jié)和凸脊汗孔的相對(duì)位置，以及汗孔的分布都要分別進(jìn)行存貯，并形成特定指紋圖案的區(qū)別特征或識(shí)別特征(見(jiàn)圖26)。這些形成了用戶(hù)的第二識(shí)別參數(shù)或區(qū)別特征。
可將傳感器輸出數(shù)據(jù)表示為一個(gè)電信號(hào)的輸出矩陣，其中要將由指紋圖案的表皮凸脊是否接觸而驅(qū)動(dòng)的那些傳感器單元(導(dǎo)體交叉點(diǎn)或振動(dòng)傳感元件)與并未這樣驅(qū)動(dòng)的傳感器單元區(qū)別開(kāi)來(lái)(例如，用“1”或“高電平”代表已被驅(qū)動(dòng)的單元，用“0”或“低電平”代表未被驅(qū)動(dòng)的單元)。
通過(guò)分析熱電偶陣列的輸出信號(hào)找出手指尺寸的特征以確定手指的輪廓(見(jiàn)圖27)。使用兩個(gè)預(yù)定位置的寬度值來(lái)確定手指的輪廓特征。即，在指端下方5mm處和指端下方17.8mm處的寬度。
通過(guò)分析傳感器輸出數(shù)據(jù)來(lái)確定表皮凸脊汗孔的位置，以確定傳感器方陣中的那些未被驅(qū)動(dòng)的部分的位置，這些未被驅(qū)動(dòng)的部分的尺寸與一個(gè)凸脊汗孔的尺寸相同，并且這些未被驅(qū)動(dòng)的部分由已被驅(qū)動(dòng)的部分所包圍(見(jiàn)圖28、29和30)。
移動(dòng)輸出矩陣，使其在平行于輸出矩陣的行的方向減去一個(gè)傳感器單元位置和減去兩個(gè)傳感器單元的位置(一個(gè)單元位置是相鄰傳感器單元之間的距離，即100μm，并且約等于一個(gè)表皮汗孔的尺寸)，從而分別得到第一和第二移位矩陣；并且移動(dòng)輸出矩陣，使其在平行于輸出矩陣的列的方向減去一個(gè)傳感器單元位置和兩個(gè)傳感器單元位置，從而分別得到第三和第四移位矩陣。
將第一移位矩陣和輸出矩陣輸入到第一異操作門(mén)以產(chǎn)生第一異操作門(mén)輸出矩陣(異操作是一種只存儲(chǔ)兩組數(shù)據(jù)間的差的操作)。將第一移位矩陣和第二移位矩陣輸入到第二異操作門(mén)以產(chǎn)生第二異操作門(mén)輸出信號(hào)。
將第三移位矩陣以及輸出矩陣和第四移位矩陣分別輸入到第三和第四異操作門(mén)，分別產(chǎn)生第三和第四異操作門(mén)輸出矩陣。
將4個(gè)異操作門(mén)輸出矩陣分組成兩對(duì)，分別將每一對(duì)輸入到第一和第二與操作門(mén)(與操作是只存儲(chǔ)兩組數(shù)據(jù)間的相等者的操作)。
將兩個(gè)最終的與操作門(mén)輸出矩陣輸入到第三與操作門(mén)。最終的第三與操作門(mén)輸出矩陣對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)的指紋圖案的凸脊汗孔分布?？蓪⑵涿枋鰹楹箍孜恢镁仃嚒?br> 上述的移位和異操作過(guò)程等效于沿著由傳感器矩陣的行和列確定的兩個(gè)垂直方向?qū)鞲衅鬏敵鼍仃囈苿?dòng)加上一個(gè)傳感器單元位置和減去一個(gè)傳感器單元位置、然后將每一個(gè)移位矩陣連同傳感器輸出矩陣一起輸入到一個(gè)單獨(dú)的異操作門(mén)中。因此，通過(guò)移動(dòng)傳感器輸出矩陣使其沿兩個(gè)垂直方向加上一個(gè)單元位置和減去一個(gè)單元位置也可以確定汗孔分布。
通過(guò)分析傳感器輸出數(shù)據(jù)來(lái)確定凸脊細(xì)節(jié)的位置和分布，以確定被檢測(cè)的指紋圖案中凸脊(即，已被驅(qū)動(dòng)的傳感器單元的行)或凹谷(即，未被驅(qū)動(dòng)的傳感器單元的行)不相連續(xù)的那些點(diǎn)。
通過(guò)考慮包含在傳感器方陣的分析部分中的傳感器單元的狀態(tài)可以確定在特定位置是否存在凸脊細(xì)節(jié)(見(jiàn)圖31—35)。在GB—A—2243235中描述了確定凸脊細(xì)節(jié)的位置的另一種方法。
在確定了凸脊汗孔位置后，把汗孔矩陣加到傳感器輸出矩陣上。這等效于填加在傳感器輸出矩陣中，因此消除了錯(cuò)把汗孔當(dāng)作凸脊可能引起的任何誤差。
圖31和32表明了確定傳感器單元的分析部分是否包含凸脊細(xì)節(jié)的兩種可能的方法。
圖34a和34b分別表示在傳感器方陣的分析部分33中的凸脊的終止點(diǎn)和凹谷的終止點(diǎn)。分析部分33由6行和6列確定(即，36個(gè)單元)。在方陣部分33中的單元位置由笛卡兒坐標(biāo)x和y確定，坐標(biāo)原點(diǎn)由方陣部分33的左下角確定。
現(xiàn)參照?qǐng)D32，分析來(lái)自所考慮的6行的輸出數(shù)據(jù)流，以確定在位置(3、3)、(3、4)、(4、3)和(4、4)的中央部分31處的單元是否全被驅(qū)動(dòng)或者沒(méi)有全被驅(qū)動(dòng)。
還要分析該輸出數(shù)據(jù)流，以確定在36個(gè)單元的方陣部分33中已被驅(qū)動(dòng)的單元的總數(shù)。
如果在中央部分31中的所有4個(gè)單元全被驅(qū)動(dòng)，并且在6×6個(gè)單元區(qū)33中被驅(qū)動(dòng)的單元的總數(shù)為15，則中央部分31對(duì)應(yīng)于一個(gè)凸脊終止點(diǎn)(見(jiàn)圖34a)。
另外，如果在中央部分31中的所有4個(gè)單元全都未被驅(qū)動(dòng)，并且在部分33中的已被驅(qū)動(dòng)的單元的總數(shù)為21，則中央部分31對(duì)應(yīng)于凹谷的終止點(diǎn)(見(jiàn)圖34b)。
對(duì)包含在該傳感器方陣中的所有的6×6方陣部分重復(fù)進(jìn)行這種分析，并且確定在被檢測(cè)的指紋圖案中的凸脊細(xì)節(jié)的分布。這種分布可表示成為一個(gè)細(xì)節(jié)矩陣，其形式類(lèi)似于汗孔矩陣。汗孔矩陣和細(xì)節(jié)矩陣的大小都和傳感器輸出矩陣的大小類(lèi)似。
這可通過(guò)分析傳感器輸出矩陣來(lái)實(shí)現(xiàn)(見(jiàn)圖32)，從而可確定該方陣的所有的這些第一部分(或象素區(qū))，這些第一部分都包括22個(gè)傳感器單元位置，它們或者全被驅(qū)動(dòng)(“1”)，或者全未被驅(qū)動(dòng)(“0”)。然后分析包圍這樣一些第一部分(或象素區(qū))的并且包含在有62個(gè)傳感器單元位置的第二方陣中的，并且以第一部分為中心的第二方陣部分，以確定其中已被驅(qū)動(dòng)的單元(“1”)的數(shù)目。
現(xiàn)在參照?qǐng)D31的另一種方法，首先分析傳感器輸出矩陣，以確定有22個(gè)傳感器單元(或者全被驅(qū)動(dòng)(“1”)，或者全未被驅(qū)動(dòng)(“0”)的方陣的那些第一部分。然后，分析包圍每個(gè)第一部分的方陣區(qū)域，以確定是否存在一個(gè)或者全被驅(qū)動(dòng)(“1”)，或者全未被驅(qū)動(dòng)(“0”)的單元矩形區(qū)，該矩形區(qū)與第一部分的一側(cè)是連在一起的。
有四個(gè)已被驅(qū)動(dòng)的(“1”)單元，且一個(gè)側(cè)面與32個(gè)已被驅(qū)動(dòng)的(“1”)單元的矩形區(qū)連在一起，其余的側(cè)面由未被驅(qū)動(dòng)的(“0”)單元包圍的第一部分表示一個(gè)凸脊的終止。
有4個(gè)未被驅(qū)動(dòng)的(“0”)單元，且一個(gè)側(cè)面與32個(gè)未被驅(qū)動(dòng)的(“0”)單元連在一起，其它的側(cè)面由已被驅(qū)動(dòng)的(“1”)單元包圍的第一部分表示一個(gè)凸脊的分叉(即，凹谷終止)。
然后分析汗孔矩陣和細(xì)節(jié)矩陣，以產(chǎn)生指紋圖案的數(shù)據(jù)流特征。
在指端上存在大量的凸脊汗孔和凸脊細(xì)節(jié)。使用整個(gè)汗孔分布和凸脊細(xì)節(jié)分布來(lái)產(chǎn)生特定個(gè)體的數(shù)據(jù)流特征并非總是必要的。例如，銀行總行現(xiàn)在認(rèn)為，5個(gè)區(qū)別特征的相對(duì)位置就足以精確識(shí)別一個(gè)個(gè)體。只考慮汗孔矩陣和細(xì)節(jié)矩陣的一個(gè)選定部分或窗口，可減小分布的大小。例如可參照指端的輪廓來(lái)確定這個(gè)選定部分的位置，以保證該系統(tǒng)總是比較指紋圖案的這個(gè)相同部分。
當(dāng)要讀出一頁(yè)內(nèi)容(從左上到右下)時(shí)，可從上到下并且從左到右逐行掃描汗孔矩陣。當(dāng)確定了一個(gè)汗孔的位置時(shí)，按相同的方式掃描細(xì)節(jié)矩陣，并且將該汗孔和任何要定位的細(xì)節(jié)之間的距離作為第一數(shù)字序列存儲(chǔ)起來(lái)，存儲(chǔ)的順序和相應(yīng)的細(xì)節(jié)定位在該細(xì)節(jié)矩陣上的順序相同。對(duì)于汗孔矩陣中的每個(gè)汗孔重復(fù)這一過(guò)程，并且把對(duì)應(yīng)于每個(gè)汗孔位置的數(shù)字序列作為第二個(gè)數(shù)字序列存儲(chǔ)起來(lái)，存儲(chǔ)的順序和相應(yīng)的汗孔定位在汗孔矩陣中的順序相同。第二數(shù)字序列是第一數(shù)字序列之和。使用該第二數(shù)字序列來(lái)確定指紋圖案的特征。
指紋特征共有7類(lèi)，一個(gè)指紋特征可分入其中之一(例如按清晰的拱、輻射形的環(huán)、清晴的渦)，這是按E.R.Henry開(kāi)發(fā)的指紋分類(lèi)系統(tǒng)進(jìn)行的分類(lèi)(見(jiàn)ByTE，1993年10月，“PCs Catch CriminalsUsing Fingerprint Analysis”)。通過(guò)分析傳感器輸出矩陣的在45°對(duì)角線上的行和列可以確定指紋圖案的類(lèi)別，從而計(jì)算已被驅(qū)動(dòng)的(“1”)單元的數(shù)值與未被驅(qū)動(dòng)的(“0”)單元的數(shù)值的最大和最小的比值(見(jiàn)圖36和37)。這是一種公知的方法，可將指紋類(lèi)別用作卡1的合法用戶(hù)的另一個(gè)識(shí)別參數(shù)或區(qū)別特征。
現(xiàn)在參照?qǐng)D38，把選定手指的選定部分的指紋圖案的區(qū)別特征(即，細(xì)節(jié)分布和汗孔分布)作為特征數(shù)字序列存儲(chǔ)在卡微處理器11的卡上存儲(chǔ)器中。還要把手指寬度和指紋類(lèi)別存儲(chǔ)在該卡上存儲(chǔ)器中。當(dāng)把卡插入受卡器中并且將手指壓到傳感器方陣上時(shí)，首先鎖住輸出數(shù)據(jù)流，而后將該數(shù)據(jù)流傳送到受卡器微處理器23，在這里處理該數(shù)據(jù)流以確定手指寬度、指紋圖案、凸脊細(xì)節(jié)分布和凸脊汗孔分布，從而產(chǎn)生一個(gè)特征數(shù)字序列(即，識(shí)別參數(shù)或用戶(hù)的區(qū)別特征)。
卡上存儲(chǔ)器把無(wú)存儲(chǔ)過(guò)的識(shí)別參數(shù)或區(qū)別特征傳送給受卡器微處理器，在這里將已存儲(chǔ)的識(shí)別參數(shù)與被檢測(cè)的識(shí)別參數(shù)(用戶(hù)特征)進(jìn)行比較。如果已存儲(chǔ)的和被檢測(cè)的序列符合，則在沒(méi)有來(lái)自遠(yuǎn)處的中央數(shù)據(jù)庫(kù)的相反指示(如，銀行客戶(hù)已透支)的條件下，受卡器微處理器23核準(zhǔn)該信用卡或銀行交易。序列的符合對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)的指紋圖案和檢測(cè)的指紋圖案的符合。
通過(guò)掃描兩個(gè)序列并且確定兩個(gè)序列有多大比例是相同的，來(lái)比較檢測(cè)的特征數(shù)序列和存儲(chǔ)的特征數(shù)序列。為此要在被檢測(cè)的和已存儲(chǔ)的特征序列中尋找相同的序列。如果兩個(gè)序列中相同的預(yù)定部分不止一個(gè)，則受卡器的微處理器核準(zhǔn)這個(gè)交易。
上述的設(shè)備和方法可迅速而準(zhǔn)確地記錄和/或比較指紋圖案的區(qū)別特征。
按傳感器的另一種形式，每個(gè)傳感器單元都是由一個(gè)熱電偶構(gòu)成的。
按受卡器的另一種形式，該熱電偶陣列可由壓力傳感器領(lǐng)域中公知的壓電壓力傳感器陣列代替。
卡微處理器可由一個(gè)磁條代替，在磁條中已經(jīng)寫(xiě)入譯成代碼的指紋數(shù)據(jù)。
可以改變卡存儲(chǔ)器、受卡器存儲(chǔ)器、和遠(yuǎn)處的中央數(shù)據(jù)庫(kù)間的相對(duì)容量，還可以改變卡微處理器、受卡器的微處理器、及遠(yuǎn)處的中央處理器間的相對(duì)操作能力。例如，可通過(guò)卡微處理器而不是通過(guò)受卡器的微處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的輸出數(shù)據(jù)分析。
通過(guò)重新確定該方法的參數(shù)可針對(duì)傳感器單元和/或不同大小的分析部分33修改所述的細(xì)節(jié)確定方法。
大于指紋寬度的傳感器不再需要其功能要由傳感器陣列的外圍傳感器單元實(shí)現(xiàn)的熱電偶陣列。
權(quán)利要求
1.一種包括指紋傳感器的鑒別系統(tǒng)，該指紋傳感器包括逐個(gè)可驅(qū)動(dòng)的傳感單元的一個(gè)陣列，每個(gè)傳感單元都由定位在該傳感器上的手指的指紋圖案的凸脊對(duì)相應(yīng)單元的接觸或不接觸來(lái)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)被驅(qū)動(dòng)的傳感單元都貢獻(xiàn)出一個(gè)代表該被驅(qū)動(dòng)的傳感單元的相對(duì)位置的傳感器輸出信號(hào)，該鑒別系統(tǒng)進(jìn)一步還包括一個(gè)傳感器輸出處理裝置，該傳感器輸出處理裝置具有接收傳感器輸出信號(hào)并處理傳感器輸出信號(hào)以產(chǎn)生代表該被檢測(cè)的指紋圖案的區(qū)別特征的相對(duì)位置的一個(gè)被處理信號(hào)的裝置，該鑒別系統(tǒng)進(jìn)一步還包括存貯該被處理的信號(hào)的裝置。
2.一種包括指紋傳感器的鑒別系統(tǒng)，該指紋傳感器包括逐個(gè)可驅(qū)動(dòng)的傳感單元的一個(gè)陣列，每個(gè)傳感單元都由定位在該傳感器上的手指的指紋圖案的凸脊對(duì)相應(yīng)單元的接觸或不接觸來(lái)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)被驅(qū)動(dòng)的傳感單元都貢獻(xiàn)出一個(gè)代表該被驅(qū)動(dòng)的傳感單元的相對(duì)位置的傳感器輸出信號(hào)，該鑒別系統(tǒng)進(jìn)一步還包括一個(gè)傳感器輸出處理裝置，該傳感器輸出處理裝置具有接收傳感器輸出信號(hào)并處理傳感器輸出信號(hào)以產(chǎn)生代表該被檢測(cè)的指紋圖案的區(qū)別特征的相對(duì)位置的一個(gè)被處理的信號(hào)的裝置，該鑒別系統(tǒng)進(jìn)一步還包括比較被處理的信號(hào)和一組存貯在系統(tǒng)存貯裝置中的可允許信號(hào)的比較裝置，以及在被處理的信號(hào)和可允許的信號(hào)符合時(shí)產(chǎn)生核準(zhǔn)信號(hào)的核準(zhǔn)裝置。
3.如權(quán)利要求1或2的系統(tǒng)，其中的傳感器單元陣列足夠精細(xì)以檢測(cè)位于表皮凸脊中的汗孔，指紋圖案的區(qū)別特征包括表皮凸脊中的汗孔，該處理裝置包括用于確定傳感器陣列的那些未被驅(qū)動(dòng)的部分的相對(duì)位置的裝置，這些未被驅(qū)動(dòng)的部分和表皮汗孔有相同的大小并且被已被驅(qū)動(dòng)的單元所包圍。
4.如權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中通過(guò)比較來(lái)自該陣列中每個(gè)單元或單元組的信號(hào)與來(lái)自相鄰的每個(gè)單元或單元組的信號(hào)來(lái)確定汗孔的位置。
5.如權(quán)利要求4的系統(tǒng)，其中凸脊汗孔寬度基本上等于該陣列的相鄰傳感單元中心之間的距離的預(yù)定整數(shù)倍，處理裝置包括鎖存裝置，用于鎖存?zhèn)鞲衅鬏敵鲂盘?hào)；傳感器輸出信號(hào)移位裝置，其中鎖入傳感器輸出信號(hào)，該移位裝置在兩個(gè)垂直的方向上移動(dòng)傳感器輸出信號(hào)，使其減去傳感單元位置的預(yù)定整數(shù)倍和減去傳感單元的預(yù)定整數(shù)倍的兩倍，從而產(chǎn)生4個(gè)移位信號(hào)，第一和第二移位信號(hào)分別是沿第一方向移動(dòng)的減去了傳感單元位置的一個(gè)預(yù)定整數(shù)倍和減去了傳感單元位置的預(yù)定整數(shù)倍的兩倍的傳感器輸出信號(hào)，第三和第四移位信號(hào)分別是沿垂直于第一方向的第二方向移動(dòng)的減去了傳感單元位置的一個(gè)預(yù)定整數(shù)倍和減去了傳感單元位置的預(yù)定位置的兩倍的傳感器輸出信號(hào)；4個(gè)異操作門(mén)，第一移位信號(hào)同傳感器輸出信號(hào)及第二移位信號(hào)一起分別輸入第一和第二異操作門(mén)以產(chǎn)生第一和第二異操作門(mén)輸出信號(hào)，第三移位信號(hào)同傳感器輸出信號(hào)和第四移位信號(hào)一道分別輸入第三和第四異門(mén)操作以產(chǎn)生第三和第四異操作門(mén)輸出信號(hào)；三個(gè)與操作門(mén)，兩個(gè)異操作門(mén)輸出信號(hào)輸出到第一與操作門(mén)，另兩個(gè)異操作門(mén)輸出信號(hào)輸入到第二與操作門(mén)，第一和第二與操作門(mén)的輸入信號(hào)輸入到第三與操作門(mén)以產(chǎn)生代表位于表皮凸脊中的那些表面汗孔的一個(gè)處理裝置輸出信號(hào)。
6.如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中相鄰傳感元件的中心之間的距離基本上等于凸脊汗孔的寬度。
7.如權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其中的傳感元件排列成垂直于傳感元件行的多個(gè)平行的行和多個(gè)平行的列，并且沿平行于傳感元件行和傳感元件列的方向移動(dòng)傳感器輸出信號(hào)。
8.如權(quán)利要求1—7中任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其中的傳感器單元陣列足夠精細(xì)以檢測(cè)表皮凸脊和表皮凹谷，指紋圖案的區(qū)別特征包括表皮凸脊細(xì)節(jié)，處理裝置包括監(jiān)測(cè)裝置，用于監(jiān)測(cè)傳感器陣列的第一部分是否已被驅(qū)動(dòng)，該第一部分的寬度等于或小于表皮凸脊的寬度，該監(jiān)測(cè)裝置產(chǎn)生一個(gè)代表第一傳感器部分內(nèi)各個(gè)可驅(qū)動(dòng)的傳感單元的狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置輸出信號(hào)；加法裝置，用于確定傳感器陣列的第二部分中已被驅(qū)動(dòng)的傳感單元的總數(shù)，第二傳感器部分的寬度等于或小于相鄰表皮凸脊的中心線分開(kāi)的距離并且使第一傳感器部分在第二傳感器部分的中心，該加法裝置產(chǎn)生一個(gè)表示在第二傳感器部分內(nèi)已被驅(qū)動(dòng)的傳感單元的數(shù)目的加法裝置輸出信號(hào)；第二存貯裝置，用于存貯監(jiān)測(cè)裝置輸出信號(hào)組和加法裝置輸出信號(hào)組，代表定位了手指的傳感器陣列的第一部分和第二部分同時(shí)產(chǎn)生的監(jiān)測(cè)裝置輸出信號(hào)和加法裝置輸出信號(hào)的每一個(gè)組對(duì)應(yīng)于在第一傳感器部分定位的一個(gè)凸脊細(xì)節(jié)；第二比較裝置，用于比較監(jiān)測(cè)裝置輸出信號(hào)及加法裝置輸出信號(hào)與存貯在第二存貯裝置中的信號(hào)組，當(dāng)監(jiān)測(cè)裝置輸出信號(hào)及加法裝置輸出信號(hào)與存貯在該存貯器中的一組信號(hào)符合時(shí)，第二比較裝置產(chǎn)生一個(gè)代表在第一傳感器部分存在一個(gè)凸脊細(xì)節(jié)的第二存貯裝置輸出信號(hào)。
9.如權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其中各個(gè)相鄰的傳感單元的中心大致分開(kāi)100μm，第一傳感器部分包括組成了大致200μm寬的正方形的4個(gè)傳感單元，第二傳感器部分包括組成了大致600μm寬的正方形的36個(gè)傳感器單元，將第一組信號(hào)和第二組信號(hào)存貯在第二存貯裝置中，第一組信號(hào)包括代表有4個(gè)已被驅(qū)動(dòng)的單元的第一傳感器部分的第一信號(hào)和代表有15個(gè)已被驅(qū)動(dòng)的單元的第二傳感器部分的第二信號(hào)，第二組信號(hào)包括代表沒(méi)有被驅(qū)動(dòng)的單元的第一傳感器部分的第三信號(hào)和代表有21個(gè)已被驅(qū)動(dòng)的單元的第二傳感器部分的第四信號(hào)。
10.如權(quán)利要求3、8所述的系統(tǒng)，其中的處理裝置包括計(jì)算裝置，用于計(jì)算表皮凸脊汗孔和表皮凸脊細(xì)節(jié)之間的距離。
11.如前述權(quán)利要求中的任何一個(gè)所述的系統(tǒng)，其中的傳感器輸出處理裝置包括按預(yù)定順序計(jì)算從被檢測(cè)的指紋圖案的每個(gè)第一組區(qū)別特征到被檢測(cè)的指紋圖案的每個(gè)第二組區(qū)別特征之間的距離以產(chǎn)生被計(jì)算的距離的有序序列的裝置。
12.如權(quán)利要求11的系統(tǒng)，其中第一組區(qū)別特征包括表皮凸脊汗孔，第二組區(qū)別特征包括表皮凸脊細(xì)節(jié)。
13.如權(quán)利要求11或12的鑒別系統(tǒng)，其中將該有序序列與存貯的有序序列進(jìn)行比較，當(dāng)?shù)谝挥行蛐蛄械牟恢挂粋€(gè)預(yù)定部分與存貯的有序序列符合時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)核準(zhǔn)信號(hào)。
14.一種同指紋傳感器一道使用的鑒別方法，該指紋傳感器包括可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳感單元的一個(gè)陣列，每個(gè)傳感單元都由定位在傳感器上的手指的指紋圖案的凸脊對(duì)相應(yīng)單元的接觸或不接觸來(lái)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)被驅(qū)動(dòng)的傳感單元都貢獻(xiàn)出一個(gè)代表該被驅(qū)動(dòng)的傳感單元的相對(duì)位置的傳感器輸出信號(hào)，該鑒別方法包括如下步驟處理該傳感器輸出信號(hào)以產(chǎn)生代表被檢測(cè)的指紋圖案的區(qū)別特征的相對(duì)位置的一個(gè)被處理的信號(hào)，然后在存貯裝置內(nèi)存貯該被處理的信號(hào)。
15.一種同指紋傳感器一道使用的鑒別方法，該指紋傳感器包括可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳感單元的一個(gè)陣列，每個(gè)傳感器單元都由定位在傳感器上的手指的指紋圖案的凸脊對(duì)相應(yīng)單元的接觸或不接觸來(lái)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)被驅(qū)動(dòng)的傳感單元都貢獻(xiàn)出一個(gè)代表該被驅(qū)動(dòng)的傳感單元的相對(duì)位置的傳感器輸出信號(hào)，該鑒別方法包括如下步驟處理該傳感器輸出信號(hào)以產(chǎn)生代表被檢測(cè)的指紋圖案的區(qū)別特征的相對(duì)位置的一個(gè)被處理的信號(hào)；比較該被處理的信號(hào)與存貯在存貯器裝置中的一組可允許的信號(hào)；以及當(dāng)被處理的信號(hào)與一個(gè)可允許的信號(hào)符合時(shí)產(chǎn)生一個(gè)核準(zhǔn)信號(hào)。
16.如權(quán)利要求13或14的方法，其中的區(qū)別特征包括位于表皮凸脊中的汗孔。
17.如權(quán)利要求15的方法，其中的處理裝置確定與表皮汗孔大小相同的并且被已驅(qū)動(dòng)的傳感單元包圍的那些傳感器陣列的未被驅(qū)動(dòng)的部分的相對(duì)位置。
18.如權(quán)利要求17的方法，其中通過(guò)比較來(lái)自該陣列的每個(gè)單元或單元組的信號(hào)與來(lái)自每個(gè)相鄰單元或單元組的信號(hào)來(lái)確定汗孔的位置。
19.如權(quán)利要求15的方法，該方法包括鎖存?zhèn)鞲衅鬏敵鲂盘?hào)；在兩個(gè)垂直方向移動(dòng)被鎖存的傳感器輸出信號(hào)，使其減去一倍的基本上等于汗孔寬度的傳感單元位置數(shù)和減去兩倍的基本上等于汗孔寬度的傳感單元位置數(shù)，從而產(chǎn)生4個(gè)移位信號(hào)，第一和第二移位信號(hào)分別是在第一方向減去一倍的基本上等于汗孔寬度的傳感單元位置數(shù)和減去兩倍的基本上等于汗孔寬度的傳感單元位置數(shù)移動(dòng)的傳感器輸出信號(hào)，第三和第四移位信號(hào)分別是在垂直于第一方向的第二方向上減去一倍的基本上等于汗孔寬度的傳感單元位置數(shù)和減去兩倍的基本上等于汗孔寬度的傳感單元位置數(shù)移動(dòng)的傳感器輸出信號(hào)；將第一移位信號(hào)連同傳感器輸出信號(hào)和第二移位信號(hào)一道分別輸入到第一和第二異操作門(mén)以產(chǎn)生第一和第二異操作門(mén)輸出信號(hào)；將第三移位信號(hào)連同傳感器輸出信號(hào)和第四移位信號(hào)一道分別輸入到第三和第四異操作門(mén)，以產(chǎn)生第三和第四異操作門(mén)輸出信號(hào)；將兩個(gè)異操作門(mén)輸出信號(hào)輸入到第一與操作門(mén)以產(chǎn)生第一與操作門(mén)輸出信號(hào)；將其余兩個(gè)異操作門(mén)輸出信號(hào)輸入到第二與操作門(mén)以產(chǎn)生第二與操作門(mén)輸出信號(hào)；并且將第一和第二與操作門(mén)輸出信號(hào)輸入到第三與操作門(mén)以產(chǎn)生代表位于表皮凸脊中的那些汗孔的一個(gè)信號(hào)。
20.如權(quán)利要求19的方法，其中的一個(gè)汗孔的寬度基本上等于相鄰傳感元件的中心之間的距離。
21.如權(quán)利要求13—17中任何一個(gè)所述的方法，其中的區(qū)別特征包括表皮凸脊細(xì)節(jié)。
22.一種傳感器，包括可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳感單元的一個(gè)陣列和在該可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳感單元上方確定一個(gè)封閉空間的可彈性變形的膜，其中整個(gè)封閉空間充滿(mǎn)預(yù)先選定體積的基本上不可壓縮的液體，可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳感單元由膜的形變驅(qū)動(dòng)，以產(chǎn)生代表已被驅(qū)動(dòng)的那些傳感元件的輸出信號(hào)。
23.如權(quán)利要求22的傳感器，其中未曾變形的膜為5—20μm厚，最好為5—10μm厚。
24.如權(quán)利要求23的傳感器，其中的不可壓縮的液體是硅酮液。
25.如權(quán)利要求22的傳感器，其中最好將膜周邊固定到可彈性變形的支撐上。
26.一種指紋傳感器，包括一個(gè)可逐個(gè)驅(qū)動(dòng)的傳感單元的陣列，其中的每個(gè)傳感單元都包括一個(gè)可振動(dòng)的傳感元件，它響應(yīng)于指紋表皮凸脊對(duì)該單元的接觸或不接觸；以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置，用于振動(dòng)該傳感元件；該傳感器進(jìn)一步還包括檢測(cè)裝置，它響應(yīng)每個(gè)傳感元件振動(dòng)的大小產(chǎn)生一個(gè)用于區(qū)分表皮凸脊對(duì)這些元件的接觸與那些未經(jīng)這樣的接觸的輸出信號(hào)。
27.如權(quán)利要求26的指紋傳感器，其中的驅(qū)動(dòng)裝置包括向傳感元件提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的裝置，并且在提供信號(hào)時(shí)傳感元件振動(dòng)。
28.如權(quán)利要求26的指紋傳感器，其中的傳感元件是一個(gè)梁或一個(gè)彈性支撐。
29.如權(quán)利要求27的指紋傳感器，其中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是一個(gè)交變電壓，傳感元件包括壓電材料。
30.如權(quán)利要求27的指紋傳感器，其中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是通過(guò)靠近傳感元件的一個(gè)振動(dòng)驅(qū)動(dòng)元件提供的，該傳感元件使驅(qū)動(dòng)元件隨之振動(dòng)。
31.如權(quán)利要求30的指紋傳感器，其中的驅(qū)動(dòng)元件包括壓電材料，并且驅(qū)動(dòng)裝置包括向驅(qū)動(dòng)元件施加交變電壓的裝置。
32.如權(quán)利要求30的指紋傳感器，其中的傳感元件包括壓電材料。
33.如權(quán)利要求27的指紋傳感器，其中的驅(qū)動(dòng)信號(hào)是一個(gè)振動(dòng)信號(hào)，它的頻率大致等于振動(dòng)傳感元件的共振頻率。
34.如權(quán)利要求29或32的指紋傳感器，其中的檢測(cè)裝置包括響應(yīng)于傳感元件中的電場(chǎng)的裝置。
35.如權(quán)利要求34的指紋傳感器，其中的傳感元件的第一輸入端接到交變電壓源，傳感元件的第二端接地，檢測(cè)裝置在傳感元件的第一和第二端之間的一點(diǎn)上接到傳感元件上。
36.如權(quán)利要求26的指紋傳感器，其中的單元排列成多個(gè)行和列，驅(qū)動(dòng)裝置使每一列依次產(chǎn)生脈沖，檢測(cè)裝置逐行讀出每個(gè)單元的輸出。
37.如權(quán)利要求31、32、34的指紋傳感器，其中的驅(qū)動(dòng)元件的第一端連到交變電壓源，其第二端接地，并且將傳感元件連到一個(gè)輸出端。
38.如權(quán)利要求37的指紋傳感器，其中的驅(qū)動(dòng)和傳感元件是分立的、指狀組合叉形元件。
39.如權(quán)利要求37的指紋傳感器，其中的驅(qū)動(dòng)和傳感元件是分立的元件，傳感元件位于驅(qū)動(dòng)元件的上方并與之隔開(kāi)。
40.如權(quán)利要求26—39中任何一個(gè)所述的指紋傳感器，其中的傳感元件包括一個(gè)金屬層。
41.如權(quán)利要求31、32或37中任何一個(gè)所述的指紋傳感器，其中的驅(qū)動(dòng)元件包括一個(gè)金屬層。
42.如權(quán)利要求22—41中任何一個(gè)所述的指紋傳感器，其中的傳感器是一個(gè)指紋傳感器并形成塑料卡上的電路的一部分，并且卡的電路進(jìn)一步還包括多個(gè)分立的傳感器輸入部件，用于向傳感器提供能量，并且包括傳感器輸出部件，用于接收傳感器輸出信號(hào)，還有電觸點(diǎn)，用于向卡電路提供能量并和卡電路連通。
43.如權(quán)利要求42的傳感器，其中每個(gè)所說(shuō)卡電路位于卡的彎曲中心軸附近。
44.如權(quán)利要求42的傳感器，其中的卡電路支撐在一個(gè)支撐片上，支撐片的彈性模量大于塑料載體的彈性模量。
45.如權(quán)利要求42的傳感器，其中支撐片的彈性模量與塑料載體的彈性模量之比的范圍為100∶1到10∶3。
46.如權(quán)利要求44的傳感器，其中的支撐片是一個(gè)涂以聚酰亞胺薄層的陽(yáng)極氧化鎳層。
47.如權(quán)利要求42—46中任何一個(gè)所述的傳感器，其中通過(guò)軟焊珠支撐每個(gè)傳感器輸入部件或輸出部件的中心部分的附近，軟焊珠將每一部件都連接到卡電路。
48.一種鑒別系統(tǒng)，包括如權(quán)利要求42—48中任何一個(gè)所述的傳感器，進(jìn)一步還包括一個(gè)受卡器，該受卡器有一個(gè)接納卡的槽，槽內(nèi)的電觸點(diǎn)用于和卡的電觸點(diǎn)相連接，傳感器進(jìn)入裝置允許手指的一部分定位在進(jìn)入受卡器槽中的卡的傳感器上。
49.如權(quán)利要求48的鑒別系統(tǒng)，其中的傳感器進(jìn)入裝置有一個(gè)在其周?chē)帕械臒犭娕缄嚵小?br> 50.如權(quán)利要求48的鑒別系統(tǒng)，其中的卡和受卡器這兩者、或者它們當(dāng)中的任何一個(gè)進(jìn)一步還包括數(shù)據(jù)處理裝置。
全文摘要
在指紋鑒別中使用的一種系統(tǒng)，用于確定指紋圖案的區(qū)別特征并將這些區(qū)別特征和可允許的指紋圖案進(jìn)行比較，該系統(tǒng)包括具有傳感器(1)的卡(2)，用于產(chǎn)生代表按上的手指的指紋圖案數(shù)據(jù)序列；以及處理裝置，用于產(chǎn)生代表指紋圖案的表皮凸脊細(xì)節(jié)和表皮凸脊汗孔的相對(duì)位置的被處理的數(shù)據(jù)。存貯被處理的數(shù)據(jù)，并將其用于鑒別核實(shí)。
文檔編號(hào)G01L5/00GK1125007SQ94192298
公開(kāi)日1996年6月19日 申請(qǐng)日期1994年4月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月27日
發(fā)明者威廉·萊斯里·羅斯 申請(qǐng)人:專(zhuān)用生物測(cè)量編碼有限公司