專利名稱：指紋傳感器和包括指紋傳感器的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所描述的實(shí)施例涉及指紋傳感器，以及涉及包括指紋傳感器的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
各種安全系統(tǒng)需要使用生物識(shí)別系統(tǒng)來為經(jīng)授權(quán)人員提供對(duì)產(chǎn)品、位置或服務(wù)的訪問權(quán)或認(rèn)證經(jīng)授權(quán)人員在特定位置的存在。例如，安全鎖可被配置成當(dāng)核準(zhǔn)的指紋在指紋掃描儀處掃描時(shí)被解鎖。某些人員跟蹤系統(tǒng)需要經(jīng)授權(quán)人員在指紋掃描儀掃描核準(zhǔn)的指紋，以證明經(jīng)授權(quán)人員出現(xiàn)在指紋掃描儀的位置。使用用于識(shí)別經(jīng)授權(quán)人員的生物特征(例如，指紋)的優(yōu)點(diǎn)在于，經(jīng)授權(quán)人員被明確地識(shí)別。其他人通常不共享相同的生物特征。根據(jù)掃描儀的性質(zhì)，經(jīng)授權(quán)人員有可能存在以二維或三維副本形式(例如，圖像或模型或斷指的一部分)的核準(zhǔn)的指紋。指紋本質(zhì)上是人的永久特征。能夠提供經(jīng)授權(quán)指紋的非授權(quán)人員只有通過取消授權(quán)指紋才可被阻止獲得訪問權(quán)。某些安全系統(tǒng)通過使用密碼(例如，密碼或手勢(shì)的序列)來避免使用經(jīng)授權(quán)人員的不可變的生物特征帶來的問題。密碼可由經(jīng)授權(quán)人員發(fā)行使用，并且在人不再需要被授權(quán)或需要新的密碼時(shí)可被取消或替換。此外，密碼的優(yōu)點(diǎn)在于，它可被人記住或以其他方式記錄，但不是不可變的物理特征。密碼可按需改變。然而，密碼遭受這樣的問題:它們可被非授權(quán)人員利用鍵盤記錄器、照相機(jī)竊取或猜出。密碼還可因?yàn)榇中幕蚴韬龆煌嘎督o非授權(quán)人員。

發(fā)明內(nèi)容
需要提供安全系統(tǒng)和方法，該系統(tǒng)和方法既具有通過使用生物特征提供的確定的識(shí)別又具有通過使用密碼提供的靈活性。以下描述的實(shí)施例提供這樣的系統(tǒng)和方法，從而允許明確地識(shí)別非授權(quán)人員，同時(shí)也需要經(jīng)授權(quán)人員輸入或鍵入密碼以獲得訪問權(quán)或認(rèn)證非授權(quán)人員在一個(gè)位置處的存在。在第一方面，某些實(shí)施例提供指紋傳感系統(tǒng)，包括:指紋傳感器和控制器，所述指紋傳感器具有:傳感器管芯；耦合至傳感器管芯的管芯連接層；以及兩個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)，其中，每個(gè)信號(hào)注入點(diǎn)與傳感器管芯電隔離；所述控制器耦合至驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)和管芯連接層，驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)，管芯連接層用于從管芯傳感器接收指紋信號(hào)，其中指紋信號(hào)不對(duì)應(yīng)于所有驅(qū)動(dòng)信號(hào)。在某些實(shí)施例中，指紋傳感器包括邊框并且其中驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)位于邊框上。在某些實(shí)施例中，信號(hào)注入點(diǎn)在至少部分地環(huán)繞傳感器的連續(xù)邊框中形成，使得手指可被定位成與傳感器管芯和信號(hào)注入點(diǎn)中的一個(gè)接觸，以將來自信號(hào)注入點(diǎn)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)耦合至傳感器管芯。在某些實(shí)施例中，邊框在相鄰的信號(hào)注入點(diǎn)之間接地。在某些實(shí)施例中，系統(tǒng)進(jìn)一步包括分段的邊框，分段的邊框具有互相電隔離的邊框段，其中每個(gè)邊框段包括單一信號(hào)注入點(diǎn)并且當(dāng)手指被定位成與傳感器管芯和一個(gè)邊框段都接觸時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)從邊框段被耦合至傳感器管芯。在某些實(shí)施例中，控制器被配置成確定對(duì)應(yīng)于指紋信號(hào)的角度。在某些實(shí)施例中，該角度與一個(gè)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)的位置對(duì)應(yīng)。在某些實(shí)施例中,指紋信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的一個(gè)對(duì)應(yīng)。在某些實(shí)施例中，邊框包括對(duì)應(yīng)于驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)位置的手指定位向?qū)?guides)。在另一方面，某些實(shí)施例提供一種授權(quán)行為(action)的方法，該方法包括:提供多個(gè)認(rèn)證序列(其中每個(gè)認(rèn)證序列包括:經(jīng)授權(quán)人員標(biāo)識(shí)符；兩個(gè)或多個(gè)按次序的角度位置)；提供多個(gè)經(jīng)授權(quán)人員記錄(其中每個(gè)人員記錄包括:人員記錄標(biāo)識(shí)符；以及指紋記錄；兩個(gè)或多個(gè)按次序的角度位置)；感測(cè)指紋；通過將感測(cè)的指紋與一個(gè)或多個(gè)人員記錄中的指紋記錄相比較來識(shí)別人；確定角度指紋位置同時(shí)感測(cè)指紋；至少一次重復(fù)感測(cè)、識(shí)別和確定的步驟，針對(duì)每次重復(fù)，記錄每次重復(fù)的經(jīng)識(shí)別的人和經(jīng)識(shí)別的人的角度位置，以及如果在每次重復(fù)中的經(jīng)識(shí)別的人與經(jīng)授權(quán)人員對(duì)應(yīng)并且所記錄的角度位置序列與相同的經(jīng)授權(quán)人員對(duì)應(yīng)，則授權(quán)該行為。在各個(gè)實(shí)施例中，指紋傳感系統(tǒng)和訪問控制系統(tǒng)可在低功率正常工作模式下操作。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)可與其他訪問控制和認(rèn)證系統(tǒng)(例如，磁或RFID的卡和標(biāo)簽)
彡口口 在另一方面， 某些實(shí)施例提供一種操作訪問控制系統(tǒng)的方法，該方法包括:記錄對(duì)應(yīng)于特定經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)手指的指紋數(shù)據(jù)；記錄特定經(jīng)授權(quán)人員的指紋位置序列；從指紋傳感器接收一系列指紋信號(hào)；確定對(duì)應(yīng)于該系列中按次序的指紋信號(hào)的角度位置序列；確定指紋信號(hào)中的每一個(gè)是否與所記錄的指紋數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)；確定角度位置序列是否與所記錄的手指位置序列對(duì)應(yīng)；以及如果指紋信號(hào)與所記錄的指紋數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)并且角度位置序列與所記錄的指紋位置序列對(duì)應(yīng)，則提供授權(quán)信號(hào)。在某些實(shí)施例中，授權(quán)信號(hào)包括經(jīng)授權(quán)人員的識(shí)別號(hào)。在某些實(shí)施例中，手指位置序列由經(jīng)授權(quán)人員指定。在某些實(shí)施例中，指紋數(shù)據(jù)與在指紋傳感器上的多個(gè)角度位置定位的經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)手指對(duì)應(yīng)。在某些實(shí)施例中，指紋數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)方向上的經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)指紋對(duì)應(yīng)。在某些實(shí)施例中，指紋數(shù)據(jù)和特定的經(jīng)授權(quán)人員的手指位置的序列被記錄在指紋數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)授權(quán)人員記錄中，指紋數(shù)據(jù)庫包括多個(gè)經(jīng)授權(quán)人員的經(jīng)授權(quán)人員記錄。在某些實(shí)施例中，該方法包括在提供授權(quán)信號(hào)之前需要特定的經(jīng)授權(quán)人員識(shí)別其自己。在另一方面，某些實(shí)施例提供一種操作訪問控制系統(tǒng)的方法，該方法包括:記錄對(duì)應(yīng)于指紋傳感器上在多種角度處旋轉(zhuǎn)的特定的經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)手指的指紋數(shù)據(jù)；記錄特定的經(jīng)授權(quán)人員的角度手指位置的序列；從指紋傳感器接收一系列的指紋信號(hào)；以及如果指紋信號(hào)中的每一個(gè)與所記錄的指紋數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)且與角度手指位置的序列對(duì)應(yīng)，則提供授權(quán)信號(hào)。在某些實(shí)施例中，授權(quán)信號(hào)包括特定的經(jīng)授權(quán)人員的識(shí)別號(hào)。在某些實(shí)施例中，手指位置的序列由特定的經(jīng)授權(quán)人員指定。
在某些實(shí)施例中，指紋數(shù)據(jù)和特定的經(jīng)授權(quán)人員的手指位置的序列被記錄在指紋數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)授權(quán)人員記錄中，指紋數(shù)據(jù)庫包括多個(gè)經(jīng)授權(quán)人員的經(jīng)授權(quán)人員記錄。在某些實(shí)施例中，該方法包括在提供授權(quán)信號(hào)之前需要特定的經(jīng)授權(quán)人員識(shí)別其自己。在另一方面，某些實(shí)施例提供一種操作指紋傳感系統(tǒng)的方法，該方法包括:提供具有傳感器管芯和邊框的指紋傳感器，其中邊框具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)；將驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)的每一個(gè)中；從指紋傳感器接收指紋信號(hào)，其中指紋信號(hào)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的至少一個(gè)對(duì)應(yīng)；以及確定驅(qū)動(dòng)信號(hào)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與哪個(gè)指紋信號(hào)對(duì)應(yīng)。在某些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)圍繞邊框間隔。在某些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)位于圍繞邊框的各個(gè)角度位置處。在某些實(shí)施例中，該方法包括改變某些或所有驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小以控制指紋信號(hào)的信噪比。在某些實(shí)施例中，該方法包括改變某些或所有驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小以控制從指紋信號(hào)獲得的指紋圖像中的線(lines)和間隔(gaps)。在某些實(shí)施例中，該方法包括確定在指紋傳感器上定位的手指的角度方向。在某些實(shí)施例中，該方法包括重復(fù)接收指紋信號(hào)和確定驅(qū)動(dòng)信號(hào)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與哪個(gè)指紋信號(hào)對(duì)應(yīng)的步驟，以及進(jìn)一步包括記錄對(duì)應(yīng)于所接收的指紋信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的序列。在某些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)彼此不同。在某些實(shí)施例中,驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有時(shí)間上不同的活動(dòng)階段(active phase)和非活動(dòng)階段(inactive phase)。在某些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有不同形狀，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與其他驅(qū)動(dòng)信號(hào)是可區(qū)分的。在另一方面，某些實(shí)施例提供指紋傳感系統(tǒng)，包括:指紋傳感器和控制器，該指紋傳感器具有:邊框，該邊框具有多個(gè)信號(hào)注入點(diǎn)；傳感器管芯，該傳感器管芯與邊框電絕緣；該控制器耦合至指紋傳感器以接收指紋信號(hào)，其中控制器包括:多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)塊，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)塊耦合至對(duì)應(yīng)的信號(hào)注入點(diǎn)以將驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入到對(duì)應(yīng)的信號(hào)注入點(diǎn)。在某些實(shí)施例中，該邊框和傳感器管芯被定位以允許驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的每一個(gè)通過與對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)和傳感器管芯接觸的手指被耦合至傳感器管芯。在某些實(shí)施例中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)是唯一的。在某些實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的每一個(gè)具有活動(dòng)階段和非活動(dòng)階段，其中在任意特定時(shí)刻只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于活動(dòng)階段。在某些實(shí)施例中，控制器和指紋傳感器通過有線通信鏈路耦合。在某些實(shí)施例中，控制器和指紋傳感器通過無線通信鏈路耦合。在某些實(shí)施例中，邊框由導(dǎo)電材料形成。在某些實(shí)施例中，邊框由導(dǎo)電材料形成，該導(dǎo)電材料選自導(dǎo)電塑料和金屬。在一些實(shí)施例中，邊框是連續(xù)的邊框。在某些實(shí)施例中，邊框是連續(xù)邊框，并且其中該邊框至少在某些相鄰的信號(hào)注入點(diǎn)之間接地。
在某些實(shí)施例中，邊框是由多個(gè)邊框段形成的分段的邊框，并且其中至少某些信號(hào)注入點(diǎn)被設(shè)置在不同的邊框段上。在某些實(shí)施例中，邊框是由多個(gè)邊框段形成的分段的邊框，并且其中至少某些信號(hào)注入點(diǎn)被設(shè)置在不同的邊框段上。在某些實(shí)施例中，邊框至少在某些相鄰的信號(hào)注入點(diǎn)之間接地。在某些實(shí)施例中，邊框是分段的邊框，并且其中每個(gè)信號(hào)注入點(diǎn)被設(shè)置在不同的邊框段上。在另一方面，某些實(shí)施例提供一種訪問控制系統(tǒng)，包括:指紋傳感器；控制器，該控制器耦合至指紋傳感器；以及指紋數(shù)據(jù)庫，該指紋數(shù)據(jù)庫耦合至控制器，其中，該指紋數(shù)據(jù)庫包括多個(gè)經(jīng)授權(quán)人員記錄，每個(gè)經(jīng)授權(quán)人員記錄包含對(duì)應(yīng)于經(jīng)授權(quán)人員和經(jīng)授權(quán)角度序列的指紋數(shù)據(jù)。在某些實(shí)施例中，指紋數(shù)據(jù)包括對(duì)應(yīng)于指紋傳感器上在多個(gè)角度位置處定位的特定的經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)指紋的指紋數(shù)據(jù)。以下將討論本發(fā)明的這些和其他方面。


現(xiàn)參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，其中:圖1為指紋傳感系統(tǒng)的局部首I]視圖；圖2為圖1的系統(tǒng)的另一視圖；圖3為示出了圖1的系統(tǒng)中的某些信號(hào)的時(shí)序圖；圖4是圖1的系統(tǒng)的控制器的框圖；圖5示出了使用中的圖1的系統(tǒng)的指紋傳感器；圖5a — 5h示出了置于指紋傳感器上的在各個(gè)角度位置的手指。圖6為另一指紋傳感系統(tǒng)的框圖；圖7為另一指紋傳感系統(tǒng)的框圖；圖8為示出了圖7的系統(tǒng)中的某些信號(hào)的時(shí)序圖；圖9為示出了訪問控制系統(tǒng)的框圖；圖10為示出了在指紋數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建記錄的方法的流程圖；圖11為示出了允許經(jīng)授權(quán)人員訪問項(xiàng)目的方法的流程圖；圖12為示出了另一訪問控制系統(tǒng)的框圖；圖13為示出了另一訪問控制系統(tǒng)的框圖；圖14示出了指紋；圖15a和15b示出了在各種情況下人的心跳期間的指紋；圖16a_16c分別為指紋傳感器的等距視圖、俯視圖和側(cè)視圖；以及圖17-19示出了若干低功率指紋傳感系統(tǒng)。將理解，附圖僅是示例性的。所有對(duì)附圖的參照僅僅是用于說明目的，并不旨在以任何方式限制以下所描述的實(shí)施例的范圍。為了方便起見，附圖標(biāo)記還可在全部附圖中重復(fù)(具有或不具有后綴)以指示類似的部分或特征。
具體實(shí)施例方式首先參照?qǐng)D1和圖2，圖1和圖2示出了指紋傳感系統(tǒng)100的第一實(shí)施例。系統(tǒng)100包括指紋傳感器102和控制器104。指紋傳感器102包括邊框106、傳感器管芯108、絕緣材料110和管芯連接層112。邊框106為具有多個(gè)信號(hào)注入點(diǎn)114a_114h的連續(xù)電阻環(huán)。邊框106在每對(duì)相鄰的信號(hào)注入點(diǎn)114之間接地。每個(gè)注入點(diǎn)114具有對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接116a-116h。在各個(gè)實(shí)施例中，邊框可由包括導(dǎo)電塑料、金屬和其他材料的各種導(dǎo)電材料形成?？刂破?04通過電纜118和電纜120耦合至傳感器102?？刂破?04包括處理器116、多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)塊122a-122h和信號(hào)傳感器塊124。電纜118可以為多芯電纜或并行或串行通信電纜或任何其他類型的通信鏈路。在某些實(shí)施例中，控制器和傳感器可通過無線通信鏈路耦合。處理器116可以是任何類型的可編程處理設(shè)備，可編程處理設(shè)備包括編程計(jì)算機(jī)、微控制器、邏輯陣列(例如，編程門陣列或現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)、可編程邏輯控制器、中央處理單元、數(shù)字信號(hào)處理器、通用計(jì)算機(jī)、微處理器或能夠控制系統(tǒng)100進(jìn)行如本文所描述的操作的任何硬件或軟件設(shè)備。每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)塊122通過電纜118耦合至對(duì)應(yīng)的信號(hào)注入點(diǎn)114。管芯連接層112通過電纜120耦合至信號(hào)傳感器塊124。再參照?qǐng)D3,每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)塊122a_122h產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a_126h,驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a-126h被注入對(duì)應(yīng)的信號(hào)注入點(diǎn)114a_114h。每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a_126h是唯一的，因?yàn)樽⑷胫讣y傳感器102的驅(qū)動(dòng)信號(hào)可彼此區(qū)分。在該實(shí)施例中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)126具有活動(dòng)階段128和非活動(dòng)階段129。每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與共同的時(shí)基同步，使得在任何特定時(shí)刻不超過一個(gè)信號(hào)是活動(dòng)的。在該實(shí)施例中，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a-126h具有對(duì)應(yīng)的時(shí)隙130a_130h,在時(shí)隙130a-130h期間，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a-126h具有各自的活動(dòng)階段。在分配給其他驅(qū)動(dòng)信號(hào)126的時(shí)隙130期間，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于其非活動(dòng)階段。在該實(shí)施例中，在非活動(dòng)階段期間，每個(gè)信號(hào)的大小為O。在活動(dòng)階段期間,每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為具有I伏特峰峰值的IMHz方波。參照?qǐng)D4，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)塊122a_122h包括信號(hào)產(chǎn)生塊134a_134h和放大器136a-136h。每個(gè)信號(hào)產(chǎn)生塊134a_134h產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形138a_138h，驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形138a_138h在本實(shí)施例中為方波。每個(gè)放大器136a_136h稱合至處理器116,處理器116為每個(gè)信號(hào)產(chǎn)生塊122a-122h產(chǎn)生增益控制信號(hào)140a_140h。每個(gè)放大器136響應(yīng)于對(duì)應(yīng)的增益控制信號(hào)140，通過選擇性地放大對(duì)應(yīng)的方波138來產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)126。參照?qǐng)D3，增益控制信號(hào)140a在時(shí)隙130a期間大小大于0，而在時(shí)隙130b_130h期間大小為O。當(dāng)增益控制信號(hào)140a為O時(shí)，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a，放大器136a產(chǎn)生大小為O的驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a。當(dāng)增益控制信號(hào)140a為非零時(shí)，放大器136產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a，使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a為方波138a的放大形式。放大因數(shù)由增益控制信號(hào)140a的大小確定，從而允許處理器116控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a的大小。驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a_126h中的每一個(gè)以對(duì)應(yīng)的方式產(chǎn)生，使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的每一個(gè)的大小和時(shí)序由處理器116控制。在某些實(shí)施例中，增益控制信號(hào)可以為具有高值和低值的數(shù)字信號(hào)。當(dāng)增益控制信號(hào)為高值時(shí)，對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形輸出為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。當(dāng)增益控制信號(hào)為低值時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)為零輸出。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)不基于時(shí)間片或時(shí)隙區(qū)分的實(shí)施例中，增益控制信號(hào)可提供放大值。在驅(qū)動(dòng)信號(hào)不基于時(shí)間片或時(shí)隙區(qū)分并且不需要控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小的實(shí)施例中，通過信號(hào)產(chǎn)生塊產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形可輸出為驅(qū)動(dòng)信號(hào)。再次參照?qǐng)D1和圖2，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)126通過電纜118被注入對(duì)應(yīng)的信號(hào)注入點(diǎn)114。邊框106是導(dǎo)電的，并且注入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳播進(jìn)入并通過邊框106。邊框106在信號(hào)注入點(diǎn)之間接地，從而限制在特定信號(hào)注入點(diǎn)114注入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳播進(jìn)入的邊框106的部分。例如，在信號(hào)注入點(diǎn)114c注入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)126c可主要通過區(qū)域144傳播。類似地，在其他信號(hào)注入點(diǎn)114注入的驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過與信號(hào)注入點(diǎn)相鄰的邊框的區(qū)域傳播。接下來參照?qǐng)D5，圖5示出了使用中的系統(tǒng)100。在指紋傳感器102上示出了人的手指142。手指142與區(qū)域144中的邊框106接觸，驅(qū)動(dòng)信號(hào)126c通過區(qū)域144傳播。手指142還與傳感器管芯108接觸，使得手指142上的指紋146壓在傳感器管芯上。手指142是導(dǎo)電的。驅(qū)動(dòng)信號(hào)126c從邊框106的區(qū)域144耦合到手指142。然后，驅(qū)動(dòng)信號(hào)126c從手指142耦合至傳感器管芯108。絕緣材料110位于邊框106和傳感器管芯108之間，以防止驅(qū)動(dòng)信號(hào)直接從邊框到傳感器管芯。手指142的真皮層通過耦合至手指142的驅(qū)動(dòng)信號(hào)126c充電(當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)為非零電平時(shí))。傳感器管芯108為具有傳感元件150的二維陣列的電容傳感元件(圖1)。手指142的導(dǎo)電真皮層和傳感器管芯形成有效的電容器的板，通過耦合至手指的驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行充電。在真皮層和傳感器管芯之間是手指142上的皮膚的不導(dǎo)電的表皮層，其中形成有指紋146的脊線和谷線。表皮層和指紋谷線中的空氣提供有效的電容器的介電層。每個(gè)傳感元件150感測(cè)來自手指142的相鄰部分的電荷，并且提供對(duì)應(yīng)于該電荷的強(qiáng)度的電荷強(qiáng)度信號(hào)。在不同傳感元件處所感測(cè)的電荷根據(jù)指紋的脊線或指紋谷線中的空氣的存在而不同。管芯連接層從每個(gè)傳感元件接收電荷強(qiáng)度信號(hào)，并將指紋信號(hào)152傳輸至處理器116。通常，管芯連接層耦合至每個(gè)傳感元件150并且包括產(chǎn)生指紋信號(hào)152的處理元件。因?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員將理解電容式指紋傳感元件的操作，此處不詳細(xì)描述傳感器管芯和管芯連接層的操作。處理器116接收指紋信號(hào)并且形成對(duì)應(yīng)于指紋146的指紋圖像154。指紋信號(hào)152對(duì)應(yīng)于指紋146和從邊框106耦合到傳感器管芯108的特定驅(qū)動(dòng)信號(hào)126。在系統(tǒng)100中，充電信號(hào)126a-126h具有在時(shí)間上間隔的活動(dòng)階段。僅當(dāng)手指142與其中注入(或傳播)非零驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邊框106的區(qū)域接觸時(shí)，手指142將被充電。因此，僅當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)126c處于其活動(dòng)階段時(shí)，指紋信號(hào)152將包含有關(guān)指紋146的信息。在其他時(shí)間，驅(qū)動(dòng)信號(hào)126c處于非活動(dòng)階段并且不充電手指142。雖然其他驅(qū)動(dòng)信號(hào)126a-126b和126d-126h也具有活動(dòng)階段并且被注入到邊框中，但是通過在這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)各自的信號(hào)注入點(diǎn)114之間的邊框上的接地連接基本上避免這些驅(qū)動(dòng)信號(hào)耦合到手指142。因此，在驅(qū)動(dòng)信號(hào)146c的活動(dòng)階段期間，指紋信號(hào)152將包含對(duì)應(yīng)于指紋146的數(shù)據(jù)。在其他時(shí)間，指紋信號(hào)152通常將不包含對(duì)應(yīng)于指紋的數(shù)據(jù)。處理器116控制系統(tǒng)100的操作，使得驅(qū)動(dòng)信號(hào)126被重復(fù)地傳輸至指紋傳感器102，并且指紋信號(hào)152被重復(fù)地傳輸至處理器116。通常地，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的活動(dòng)階段每秒可被傳輸多次。在各個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)信號(hào)的活動(dòng)階段每秒可被傳輸10次或更多次，以及可能每秒幾百或更多次。在耦合至手指142的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的活動(dòng)階段期間，指紋信號(hào)152可被分析以識(shí)別手指的存在以及獲得指紋圖像154。參照?qǐng)D2和3，處理器116能夠基于指紋信號(hào)152包含對(duì)應(yīng)于指紋的數(shù)據(jù)的時(shí)間來確定哪個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)126被耦合至手指142?；隈詈系尿?qū)動(dòng)信號(hào)126，處理器116可確定手指的角度位置。例如，在圖5中，手指142在90度位置。參照?qǐng)D14，圖14示出了指紋1400。指紋1400包括對(duì)應(yīng)于人的指紋中的脊線和谷線的變化的線1402和間隔1404。因?yàn)榕c谷線相比，指紋中的脊線從驅(qū)動(dòng)信號(hào)耦合更多的能量到傳感器管芯108的傳感元件150中，因此形成線和間隔。如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)的值太高，那么線可能形成得太寬，在這些線之間具有較小間隔或沒有間隔。如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)的值太低，那么線1402可能模糊或缺失。在某些實(shí)施例中，處理器116可響應(yīng)于指紋信號(hào)152來改變某些或所有增益控制信號(hào)的大小。處理器可改變?cè)鲆婵刂菩盘?hào)140以控制信噪比或控制指紋中的線1402和間隔1404的密度。在其他實(shí)施例中，處理器可能能夠控制驅(qū)動(dòng)信號(hào)塊以改變某些或所有驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率或形狀，從而改善指紋圖像。參照?qǐng)D5a_5h，示出了手指142，其指尖指向不同方向。在每個(gè)方向上耦合到手指142的驅(qū)動(dòng)信號(hào)如下:
權(quán)利要求
1.一種操作訪問控制系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 記錄對(duì)應(yīng)于特定的經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)手指的指紋數(shù)據(jù)； 記錄所述特定的經(jīng)授權(quán)人員的手指位置序列； 從指紋傳感器接收一系列的指紋信號(hào)； 確定對(duì)應(yīng)于系列中按次序的所述指紋信號(hào)的角度位置序列； 確定所述指紋信號(hào)中的每一個(gè)是否與所記錄的指紋數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)； 確定所述角度位置序列是否與所記錄的手指位置序列對(duì)應(yīng)；以及如果所述指紋信號(hào)與所述所記錄的指紋數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)并且所述角度位置序列與所記錄的指紋位置序列對(duì)應(yīng)，則提供授權(quán)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述授權(quán)信號(hào)包括經(jīng)授權(quán)人員的識(shí)別號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的方法，其中所述手指位置序列由所述經(jīng)授權(quán)人員指定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述指紋數(shù)據(jù)與指紋傳感器上在多個(gè)角度位置定位的所述經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)手指對(duì)應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述指紋數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)方向中的所述經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)指紋對(duì)應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述指紋數(shù)據(jù)和所述特定的經(jīng)授權(quán)人員的所述手指位置序列被記錄在指紋數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)授權(quán)人員記錄中，所述指紋數(shù)據(jù)庫包含多個(gè)經(jīng)授權(quán)人員的經(jīng)授權(quán)人員記錄。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，包括在提供所述授權(quán)信號(hào)之前，需要所述特定的經(jīng)授權(quán)人員識(shí)別其自己。
8.一種操作訪問控制系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 記錄對(duì)應(yīng)于指紋傳感器上在多個(gè)角度旋轉(zhuǎn)的特定的經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)手指的指紋數(shù)據(jù)； 記錄所述特定的經(jīng)授權(quán)人員的角度手指位置序列； 從指紋傳感器接收一系列的指紋信號(hào)；以及 如果所述指紋信號(hào)中的每一個(gè)與所記錄的指紋數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)且與角度手指位置序列對(duì)應(yīng)，則提供授權(quán)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述授權(quán)信號(hào)包括所述特定的經(jīng)授權(quán)人員的識(shí)別號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中手指位置序列由所述特定的經(jīng)授權(quán)人員指定。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述指紋數(shù)據(jù)和所述特定的經(jīng)授權(quán)人員的所述手指位置序列被記錄在指紋數(shù)據(jù)庫中的經(jīng)授權(quán)人員記錄中，所述指紋數(shù)據(jù)庫包含多個(gè)經(jīng)授權(quán)人員的經(jīng)授權(quán)人員記錄。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，包括在提供所述授權(quán)信號(hào)之前，需要所述特定的經(jīng)授權(quán)人員識(shí)別其自己。
13.一種操作指紋傳感系統(tǒng)的方法，所述方法包括: 提供具有傳感器管芯和邊框的指紋傳感器，其中邊框具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)； 將驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)中的每一個(gè)； 從所述指紋傳感器接收指紋信號(hào)，其中所述指紋信號(hào)與所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的至少一個(gè)對(duì)應(yīng)；以及 確定所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與哪個(gè)所述指紋信號(hào)對(duì)應(yīng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)圍繞所述邊框間隔。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)位于圍繞所述邊框的各個(gè)角度位置處。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括改變某些或所有的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小以控制所述指紋信號(hào)的信噪比。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括改變某些或所有的所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)的大小以控制從所述指紋信號(hào)獲得的指紋圖像中的線和間隔。
18.根據(jù)權(quán)利要求13至17中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括確定在所述指紋傳感器上定位的手指的角度方向。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括重復(fù)接收指紋信號(hào)和確定所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)或多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)與哪個(gè)所述指紋信號(hào)對(duì)應(yīng)的步驟，以及進(jìn)一步包括記錄對(duì)應(yīng)于所接收的指紋信號(hào)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)序列。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)彼此不同。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有在時(shí)間上不同的活動(dòng)階段和非活動(dòng)階段。`
22.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有不同形狀，每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)能夠與其他驅(qū)動(dòng)信號(hào)區(qū)分。
23.一種指紋傳感系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 指紋傳感器，其具有: 邊框，所述邊框具有多個(gè)信號(hào)注入點(diǎn)；以及 傳感器管芯，所述傳感器管芯與所述邊框電絕緣；以及 控制器，所述控制器耦合至所述指紋傳感器以接收指紋信號(hào)，其中所述控制器包括: 多個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)塊，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)塊耦合至對(duì)應(yīng)的信號(hào)注入點(diǎn)以將驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入到所述對(duì)應(yīng)的信號(hào)注入點(diǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中邊框和傳感器管芯被定位以允許所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的每一個(gè)通過與所述對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)注入點(diǎn)和所述傳感器管芯接觸的手指耦合至所述傳感器管芯。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中每個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)是唯一的。
26.根據(jù)權(quán)利要求23或25所述的系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)中的每一個(gè)具有活動(dòng)階段和非活動(dòng)階段，其中在任意特定時(shí)刻只有一個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)處于活動(dòng)階段。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述控制器和所述指紋傳感器通過有線通信鏈路奉禹合。
28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述控制器和所述指紋傳感器通過無線通信鏈路奉禹合。
29.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述邊框由導(dǎo)電金屬形成。
30.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述邊框由導(dǎo)電金屬形成，所述導(dǎo)電金屬選自導(dǎo)電塑料和金屬。
31.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述邊框是連續(xù)邊框。
32.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述邊框是連續(xù)邊框，并且其中所述邊框至少在某些相鄰的信號(hào)注入點(diǎn)之間接地。
33.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述邊框是由多個(gè)邊框段形成的分段的邊框，并且其中至少某些信號(hào)注入點(diǎn)被設(shè)置在不同的邊框段上。
34.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述邊框是由多個(gè)邊框段形成的分段的邊框，并且其中至少某些信號(hào)注入點(diǎn)被設(shè)置在不同的邊框段上。
35.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述邊框至少在某些相鄰的信號(hào)注入點(diǎn)之間接地。
36.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其中所述邊框是分段的邊框，并且其中每個(gè)信號(hào)注入點(diǎn)被設(shè)置在不同的邊框段上。
37.一種訪問控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 指紋傳感器； 控制器，所述控制器耦合至所述指紋傳感器；以及 指紋數(shù)據(jù)庫，所述指紋數(shù)據(jù)庫耦合至所述控制器，其中所述指紋數(shù)據(jù)庫包括多個(gè)經(jīng)授權(quán)人員記錄，所述經(jīng)授權(quán)人員記錄中的每一個(gè)包含對(duì)應(yīng)于經(jīng)授權(quán)人員和經(jīng)授權(quán)角度序列的指紋數(shù)據(jù)。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)，其中所述指紋數(shù)據(jù)包括對(duì)應(yīng)于所述指紋傳感器上在多個(gè)角度位置定位的一個(gè)或多個(gè)特定的經(jīng)授權(quán)人員指紋的數(shù)據(jù)。
全文摘要
公開了訪問控制系統(tǒng)和指紋傳感系統(tǒng)的各個(gè)實(shí)施例。經(jīng)授權(quán)人員的一個(gè)或多個(gè)指紋和角度位置序列一起被記錄在指紋數(shù)據(jù)庫中。隨后，經(jīng)授權(quán)人員可根據(jù)角度位置的序列通過掃描經(jīng)授權(quán)人員的手指或多個(gè)手指獲得對(duì)受保護(hù)項(xiàng)目的訪問權(quán)。還公開了用于確定傳感器上的手指的角度位置的指紋傳感器的各個(gè)實(shí)施例。
文檔編號(hào)A61B5/117GK103119630SQ201180041887
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月19日
發(fā)明者A·馬爾霍特拉, H·達(dá)利沃爾, F·格拉克 申請(qǐng)人:里斯特有限公司