用于對(duì)嵌入手指組織內(nèi)的皮下結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維成像的生物特征感測(cè)設(shè)備的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于對(duì)嵌入手指組織內(nèi)的皮下結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維成像的生物特征感測(cè)設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本文件是美國(guó)(發(fā)明)非臨時(shí)性專(zhuān)利申請(qǐng)，本申請(qǐng)要求2013年2月6日提交的并且題目為 “B1METRIC SENSING DEVICE FOR IMAGING FINGERPRINTS AND SUBCUTANEOUSSTRUCTURES OF FINGERS, WITH PROOF OF LIFE PARAMETER DETECT1N, AND SYSTEMS ANDMETHODS USING SAID SENSING DEVICE、序列號(hào)為N0.(61/761，665)(確認(rèn)號(hào) N0.7096)，案卷編號(hào)為:S0N_023P的共同未決的美國(guó)(發(fā)明)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)中的35U.S.C.119(e)下的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，并且本文引用其全部?jī)?nèi)容作為參考。
【背景技術(shù)】
[0003]指紋是用于身份識(shí)別的最廣泛使用的生物特征之一。通過(guò)分析由指紋傳感器獲取的給定的指紋圖像的(諸如被稱(chēng)為細(xì)節(jié)的脊線(xiàn)和谷線(xiàn)的分枝或終止)結(jié)構(gòu)元素(structural elements)的相對(duì)位置和相對(duì)取向獲取識(shí)別。這些特征在個(gè)人的手指或多個(gè)手指的錄入模式中獲取。在驗(yàn)證模式中，獲取第二指紋并且基于細(xì)節(jié)或其他之前定義的指紋特征分析第二指紋的相似性。該細(xì)節(jié)本文中也被稱(chēng)為一種類(lèi)型的生物特征標(biāo)志。
[0004]錯(cuò)誤識(shí)別(錯(cuò)誤的接受或錯(cuò)誤的拒絕)的可能性取決于指紋中被識(shí)別的細(xì)節(jié)的數(shù)量。細(xì)節(jié)的數(shù)量隨著被掃描的指尖區(qū)域增大而增大。然而，對(duì)于將指紋傳感器集成到移動(dòng)設(shè)備(諸如手機(jī))用于訪(fǎng)問(wèn)控制而言，小區(qū)域的指紋傳感器是非常令人期望的。
[0005]美國(guó)佛羅里達(dá)棕櫚灘花園的Sonavat1n公司生產(chǎn)由陶瓷復(fù)合材料制成的具有陶瓷微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)壓電陣列的生物特征感測(cè)設(shè)備。當(dāng)該壓電材料形成直徑為人類(lèi)頭發(fā)直徑的十分之一的柱時(shí)，其具有一套獨(dú)立的性質(zhì)，使得當(dāng)施加電場(chǎng)時(shí)該柱可以機(jī)械地振蕩或當(dāng)被機(jī)械地振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生電壓。該壓電柱以它的自然超聲共振頻率進(jìn)行電學(xué)振動(dòng)。如果指紋脊線(xiàn)直接處于柱上面，大部分的超聲能量會(huì)被皮膚吸收，并且柱的信號(hào)阻抗會(huì)非常高。如果指紋谷線(xiàn)直接在柱上面，極少的能量會(huì)被吸收，并且阻抗非常低。通過(guò)將柱排列為幾千個(gè)元件的矩陣，可以創(chuàng)建指紋的兩維圖像。成像ASIC電子地控制柱的振蕩、指紋成像和指紋信息的數(shù)據(jù)管理。
[0006]美國(guó)專(zhuān)利N0.7141，918描述了可操作用于指紋成像的具有上述壓電陣列的生物特征感測(cè)設(shè)備。同樣如本專(zhuān)利中描述的，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)該壓電陣列可以在非指紋成像模式中操作以便獲取其他生物特征信息，諸如在回聲模式中提供成像(諸如骨骼)，或在多普勒頻移模式中檢測(cè)血液流動(dòng)速度和血液流動(dòng)模式。盡管本專(zhuān)利中描述的傳感器是有用的，但是令人期待的是在三維超聲成像模式中也運(yùn)行該感測(cè)設(shè)備，以提供皮下結(jié)構(gòu)的改進(jìn)圖像，從而在不依賴(lài)如本美國(guó)專(zhuān)利N0.7141，918中描述的回聲模式成像的生物特征識(shí)別(或醫(yī)學(xué)應(yīng)用)中使用。
[0007]以上的討論僅僅針對(duì)一般的背景信息被提供，并且不打算用于作為確定權(quán)利要求的主題的范圍的輔助。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供具有壓電陣列的生物特征感測(cè)設(shè)備，壓電陣列利用發(fā)送/捕獲(pitch/catch)超聲形成的圖像來(lái)提供手指的皮下組織結(jié)構(gòu)(諸如骨骼或脈管系統(tǒng))的改進(jìn)三維成像。
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供具有壓電傳感器陣列的生物特征感測(cè)設(shè)備，壓電傳感器陣列提供手指的皮下組織結(jié)構(gòu)的改進(jìn)三維圖像，其中這種圖像對(duì)進(jìn)一步提供生命參數(shù)的證據(jù)是有用的。
[0010]簡(jiǎn)要描述，本發(fā)明包含具有壓電陶瓷元件的陣列的生物特征感測(cè)設(shè)備，壓電陶瓷元件的陣列在第一模式中可操作為產(chǎn)生指紋圖像的第一數(shù)據(jù)表示，并且在第二模式中可操作為產(chǎn)生至少一個(gè)由發(fā)送-捕獲(pitch-n-catch)超聲成像形成的皮下組織結(jié)構(gòu)(多個(gè)結(jié)構(gòu))(諸如骨骼或脈管系統(tǒng))的三維圖像的第二數(shù)據(jù)表示。來(lái)自在第一模式和第二模式中操作感測(cè)設(shè)備提供的圖像可以提供用于在生物特征識(shí)別中使用的解剖學(xué)和形態(tài)學(xué)生物特征(生物特征數(shù)據(jù))。
[0011]至少一個(gè)皮下組織結(jié)構(gòu)的三維圖像的第二數(shù)據(jù)代表也可以用于確定組織的彈性性質(zhì)，以及生命參數(shù)或生命證據(jù)參數(shù)，即生理學(xué)信息(諸如心搏、血液流動(dòng)速度和脈搏波模式)，或其他可以用于確定放置在傳感器陣列上的手指是假的還是死亡的其他參數(shù)。
[0012]像捕獲的指紋圖像和皮下組織結(jié)構(gòu)的一個(gè)或多個(gè)圖像，組織的彈性性質(zhì)可以提供用于在生物特征識(shí)別中使用的生物特征(生物特征數(shù)據(jù))。因此，生物特征數(shù)據(jù)的多種類(lèi)型可以利用到傳感器陣列的手指的單個(gè)應(yīng)用程序來(lái)獲取，所述步驟可以實(shí)時(shí)完成和自動(dòng)完成。
[0013]識(shí)別設(shè)備的結(jié)構(gòu)類(lèi)似于在美國(guó)專(zhuān)利N0.7141918，本文中也被稱(chēng)為918專(zhuān)利，中所描述的。主題發(fā)明的實(shí)施例包括超過(guò)本文所描述的918專(zhuān)利的各種改進(jìn)。這些改進(jìn)包括那些與電子控制和數(shù)據(jù)采集相關(guān)的改進(jìn)。美國(guó)專(zhuān)利N0.7141918作為參考在本文中被采用。此夕卜，與美國(guó)專(zhuān)利N0.7141918相關(guān)的美國(guó)專(zhuān)利N0.7844660和美國(guó)專(zhuān)利N0.6720712也作為參考在本文中被采用。
[0014]本發(fā)明的簡(jiǎn)要描述只打算根據(jù)一個(gè)或多個(gè)示出性實(shí)施例提供本文公開(kāi)的對(duì)象物質(zhì)的簡(jiǎn)要綜述，并且不充當(dāng)指導(dǎo)以解釋權(quán)利要求或定義或限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍只由附加的權(quán)利要求來(lái)定義。
【附圖說(shuō)明】
[0015]為了理解本發(fā)明的特征所使用的方式，參考某些實(shí)施例來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明，其中一些實(shí)施例在附圖中示出。然而，要注意的是，附圖只示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，并且因此不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，因?yàn)楸景l(fā)明的范圍可以包括其它等效的實(shí)施例。
[0016]附圖不一定成比例。附圖的重點(diǎn)是示出本發(fā)明的某些實(shí)施例的特征。在附圖中，相似的數(shù)字在各種視圖中被用于指示相似的部分。相似部分之間的區(qū)別可以使得這些部分用不同的數(shù)字來(lái)指示。不相似的部分使用不同的數(shù)字來(lái)指示。因此，為了本發(fā)明的進(jìn)一步理解，可以參考下面的詳細(xì)描述，結(jié)合附圖來(lái)閱讀，其中:
[0017]圖1A是根據(jù)本發(fā)明的壓電識(shí)別設(shè)備的俯視圖的示意圖；圖1B是壓電識(shí)別設(shè)備的側(cè)向透視圖，圖中柱(元件)是均勻分布的，并且由填充材料來(lái)分隔。
[0018]圖2示出了傳感器陣列尋址方案的示意圖，其中存在M乘N數(shù)量的元件11，沿x軸放置M行，并且沿y軸放置N列。
[0019]圖3示出了耦合到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的識(shí)別設(shè)備。
[0020]圖4示出了傳感器陣列10和放置于接近該傳感器陣列的上表面的手指30的橫切面，使得手指的表面31與它的保護(hù)罩23直接接觸。
[0021]圖5示出了掃描孔徑40，其被處理器13針對(duì)該掃描孔徑的X軸(M行)和y軸(N列)維度掃描，像圖2中所示。
[0022]圖6A示出了發(fā)射孔徑41，其被處理器13選擇以形成具有沙漏形狀的，具有6個(gè)發(fā)送信道的發(fā)射束或脈沖46 (作為半透明體示出)。圖6B示出了經(jīng)信道A-F傳輸?shù)陌l(fā)射信號(hào)。
[0023]圖7A示出了接收孔徑42，其被處理器13選擇以接收聲能(束或脈沖49)。圖7B示出了經(jīng)信道A-F接收的發(fā)射信號(hào)。
[0024]圖8示出了組合輸出信號(hào)54。
[0025]圖9示出了經(jīng)傳感器陣列對(duì)手指內(nèi)的血管50進(jìn)行超聲掃描。
[0026]圖10示出了經(jīng)傳感器陣列對(duì)手指內(nèi)的骨骼結(jié)構(gòu)進(jìn)行超聲掃描。
[0027]圖11示出了圖3的識(shí)別設(shè)備9在經(jīng)傳感器陣列掃描手指時(shí)的操作，如圖4、圖9和圖10中所示。
[0028]圖12示出了傳感器控制硬件和軟件的簡(jiǎn)化示意圖。
[0029]圖13示出了用于向傳感器陣列發(fā)射信號(hào)和從傳感器陣列接收信號(hào)的另一種硬件。
【具體實(shí)施方式】
[0030]參考圖1A，示出了根據(jù)本發(fā)明的壓電識(shí)別設(shè)備9的示意圖。識(shí)別設(shè)備9具有提供機(jī)械諧振器感測(cè)的壓