本発明は、容量性指紋感知システム及び指紋パターンの感知方法に関する。

様々なタイプの生体認証システムが、安全性を向上するため、及び/又はユーザの利便性を高めるために、用いられることが多くなっている。

特に、指紋感知システムは、その小さな形状因子、高い性能及びユーザ受け入れのため、例えば家電装置に採用されている。

(静電容量式、光学式、熱式などのような)様々に利用可能な指紋感知原理の中でも、静電容量感知が最も一般的に用いられており、特に、大きさ及び消費電力が重要な課題である適用例に用いられている。

あらゆる容量性指紋センサは、いくつかの感知構造のそれぞれと、指紋センサの表面に置かれるか指紋センサの表面を横切って動く指との間の静電容量を示す測定値を提供する。

いくつかの容量性指紋センサは、感知構造と指との間の静電容量を受動的に読み取る。しかし、これには、感知構造と指との間の比較的大きな静電容量を必要とする。このため、そのような受動的な静電容量センサは概して、感知構造を覆う非常に薄い保護層を備える。このため、そのようなセンサは引っかき傷及び/又はESD(静電放電)に対していくらか敏感になる。

米国特許US7864992は、センサアレイの近傍に配置された導電構造をパルス操作して、センサアレイの感知構造が帯びる電荷の結果変化を測定することによって、駆動信号が指に注入される指紋感知システムを開示する。

そのような能動的指紋感知システムは、上記の受動的システムよりもかなり高い信号対雑音比で指と感知構造のそれぞれとの間の静電容量の測定を概ね可能にする。次に、これにより保護被覆を大幅に厚くすることができるため、いっそう頑強な容量性指紋センサを、かなりの摩耗にさらされる携帯電話のようなアイテムに組み入れることができる。

しかし、更に向上の余地がある。特に、厚みが更に増した保護被覆を介して指紋を感知すること及び/又は信号対雑音比の点で更に性能を向上させることが望ましいであろう。

上記の欠点をはじめとする先行技術の欠点に鑑みて、本発明の目的は、改良した容量性指紋感知装置、特に、きわめて厚い保護被覆を通しての感知性能が向上した容量性指紋感知装置を得ることである。

このため、本発明の第一の態様によれば、指の指紋パターンを感知する容量性指紋感知システムが提供される。容量性指紋感知システムは、指の電位に対して第一の電位から第二の電位に変化し第一の電位に戻る循環変化を含み時間的に変化する励起電位を示す励起信号を供給する励起信号供給回路構成と、複数の感知素子であって、それぞれが、指が接触する対象である保護誘電最上層と、最上層の下に配置される導電性感知構造であって、感知構造は励起信号供給回路構成に連結され、励起電位に実質的に追従して時間的に変化する感知構造電位を示す導電性感知構造において、第一の電位から第二の電位への励起電位の変化が指と感知構造との間の電位差の変化をもたらす、導電性感知構造と、感知構造に接続されて、指と感知構造との間の電位差の変化に起因して感知構造が帯びる電荷に生じる変化を示す感知信号を供給する、感知回路構成と、感知回路構成に接続されて、感知信号を励起信号とタイミングに関して関係のある復調信号に結合して、感知構造が帯びる電荷の変化を示すDC信号成分を含む結合信号を供給する、復調回路構成と、を含む感知素子と、を含む複数の感知素子と、感知素子のそれぞれに接続されて、感知素子のそれぞれからのDC信号成分に基づいて指紋パターンの表示を提供する読み出し回路構成と、を備える。

本出願の文脈では、用語「電位」は「任意の点での電界強度」を意味すると理解すべきである。

よって、時間的に変化する電位とは、基準電位に対して時間の経過とともに変化する大きさを有する電位を意味すると理解されよう。時間的に変化する励起電位は、例として、一つのパルス繰り返し周波数又は各種パルス繰り返し周波数の組み合わせを有するパルス列として供給されてもよい。そのようなパルス列の各種パルスは、例えば、矩形波パルスであってもよい。これとは別に、時間的に変化する励起電位は、一つの正弦波又は各種正弦波の組み合わせとして供給されてもよい。

感知素子は、行と列からなるアレイに有利に配置されてもよい。

各感知構造は、ある種の平行板コンデンサが、感知構造(感知板)、指表面の一部、及び保護被覆(及び、指表面の一部と指紋パターンの場所に依存する保護被覆との間に部分的に存在する可能性のある任意の空気)によって形成されるように、金属板の形態で有利に設けられてもよい。指と感知構造との間の電位差の変化から起因して感知構造によって担持される電荷の変化は、平行板コンデンサのキャパシタンスの表示であり、次いで、これは感知構造と指表面との間の距離の表示である。

保護被覆は、少なくとも20μmの厚さと、指紋感知装置の基底構造を摩耗及び断裂のほかESDからも保護する高い絶縁耐力を有利に有してもよい。その上更に有利なことには、保護被覆は少なくとも50μmの厚さであってもよい。実施形態では、保護被覆は数百μmの厚さであってもよい。

各感知素子は、所定の順序での異なる測定状態間の遷移に及ぶ所定の測定シーケンスを実行するように制御可能であってもよい。測定状態を、感知素子に含まれる回路構成に供給される制御信号の特定の結合によって規定してもよい。

励起信号供給回路構成は、異なるライン上の二つ以上の異なる電位間を切り替わるように構成されるスイッチング回路構成を備えてもよい。これとは別に、あるいはこれと併せて、励起信号供給回路構成は、時間的に変化する励起電位を供給するように構成される少なくとも一つの信号源を備えてもよい。

励起信号供給回路構成は指紋センサ部品に含まれ、その結果、指紋センサ部品の基準電位、例えば、センサ接地電位に対して時間的に変化する励起電位を有する励起信号を供給してもよい。

これとは別に、励起信号供給回路構成は、指紋センサ部品の外部に設けられ、指紋センサ部品のための時間的に変化する基準電位として励起信号を供給するために指紋センサ部品に接続される。この場合、励起信号は、指紋感知システムを含む電子装置の装置接地電位に対して時間的に変化する励起電位を表してもよい。外部励起信号供給回路構成は、指紋センサ部品に含まれるタイミング回路構成によって生成される制御信号を用いて、制御されてもよい。

時間的に変化する感知構造電位は、励起電位の変化が感知構造電位の対応する変化をもたらすときに、励起電位に実質的に追従する。感知構造電位の変化は、励起電位の変化と正確に同時である必要はないが、励起信号供給回路構成と感知構造との間の連結の特性によってはいくぶん遅延が生じることがある。その上、励起電位と感知構造電位との間に電位シフトが生じることがあり、いくぶんかのスケーリングが生じることがある。しかし、励起電位の全体的挙動は、感知構造電位に反映される必要がある.

復調信号が励起信号とタイミングに関して関係があるということは、励起信号の第一の電位から第二の電位及び/又は第二の電位から第一の電位への上記の変化のタイミングが復調信号の電位の変化のタイミングを決定するであろうということを意味すると理解する必要がある。

いくつかの実施形態では、復調信号は、サンプリング事象を規定する短パルスであってもよい。他の実施形態では、励起信号自体が復調信号を構成してもよい。

本発明は、感知素子の動作を高速化すると、一回の感知事象中に各感知素子からの多重的な読み出しを実施して感知素子と指表面との間の局所距離を示す測定値を得ることが可能になるであろうという認識に基づくものである。これは、ひいては、例えば、信号対雑音比及び同相モードノイズの低減の観点から感知性能を向上させるであろう。

本発明者は、感知信号の望ましい情報内容(感知構造が帯びる電荷の上記の変化)がDC信号又はDC信号に近い信号(指紋感知システムの基準電位に対して一定の電圧)によって示されるように、感知素子内に局在する感知信号を少なくとも部分的に復調することによって、電力消費量の対応する増大を生じさせることなく、感知素子の動作の望ましい高速化を達成できることを理解している。

DC信号成分としての感知構造が帯びる電荷の変化を各感知素子から出力することによって、読み出しラインの寄生容量に対して電位の読み出しラインを上下に移動させる必要がなくなり、読み出し事象当たりのエネルギー消費が大幅に減少するようになるであろう。

このため、本発明の実施形態では、読み出し周波数を、エネルギー消費の対応する増大なしで高くし、ひいては感知性能を向上させることができ、それ自体が既知のフィルタリング法を用いて多重出力信号同士の結合を更に可能にすることにより、同相モードノイズを減少させ、信号対雑音比を増大させることができる。

これは、制御ボタン又は携帯電話のような電子装置のカバーの一部など、更に厚めの誘電被覆を通した測定を可能にする。その上、指紋センサのエネルギー消費及び/又は指紋表示(画像)を取得するのに必要な時間を減少させることができる可能性がある。

実施形態では、読み出し回路構成は、特定の感知素子又は感知素子群の数回の読み取りの時間的平均又は合計を提供するように構成されてもよい。他の実施形態では、読み出し回路構成は、複数の感知素子から上記の結合信号を(連続して、あるいは実質的に同時に)受信するように構成されてもよい。これにより、空間平均値を形成することができ、これが、例えば、雑音消去及び/又はゲイン制御に有用であることがある。

本発明の指紋感知システムの種々の実施形態では、感知回路構成は電荷増幅器を有利に含んでもよい。この電荷増幅器は、感知構造に接続される第一の入力と、励起信号供給回路構成に接続される第二の入力と、感知信号を供給する出力と、第一の入力と前記出力との間に接続される帰還コンデンサと、第一及び第二の入力と前記出力との間の少なくとも一つの増幅器段と、を備える。電荷増幅器は、第一の入力での電位が第二の入力での電位を実質的に追従するように構成される。

電荷増幅器は、第一の入力での電荷を出力での電圧に変換する。電荷増幅器のゲインは帰還コンデンサの静電容量によって決定される。

電荷増幅器は、(負の入力と呼ばれることもある)第一の入力での電位が(正の入力と呼ばれることもある)第二の入力での電位を実質的に追従するように構成されるということは、第二の入力での電位の変化が第一の入力での電位に実質的に対応する変化をもたらすことを意味すると理解する必要がある。電荷増幅器の実際の構成によっては、第一の入力での電位は第二の入力での電位と実質的に同一であってもよく、あるいは、第二の入力と第一の入力との間に実質的に一定の電位差が生じてもよい。例として、電荷増幅器が1段増幅器として構成される場合、電位差はセンストランジスタのゲート・ソース電圧になるであろう。

なお、電荷増幅器の出力は帰還コンデンサに直接接続される必要はなく、出力と帰還コンデンサとの間に追加回路構成を設けてもよい。この回路構成は感知素子の配列の外側に配置されることもあり得る。

実施形態によれば、復調回路構成は、感知信号を復調信号とともに逓倍する信号逓倍回路構成を備えてもよい。

感知信号及び復調信号を逓倍することにより、感知構造が帯びる電荷の変化を、所望のDC信号成分として数学的に分離することができ、指紋感知システムでの信号の移送及び加工を容易にすることが可能となる。

信号逓倍回路構成は、二つの信号(感知信号及び復調信号)の瞬間電圧をともに逓倍し、その出力信号をその瞬間ごとに生成することが可能なものであれば、いかなる回路構成でもよい。

信号逓倍回路構成の例には、乗算器ミキサ又はスイッチングミキサのような異なる種類のミキサが挙げられる。

また、相関二重サンプリング用サンプラを、負パルス及び正パルスを有する復調信号を感知信号とともに逓倍する信号逓倍回路構成として数学的に考慮してもよい。

復調回路構成は、高周波化した周波数成分を除去しながらDC信号成分が通過できるようにするローパスフィルタを更に備えてもよい。これとは別に、あるいはこれに併せて、ローパスフィルタを、感知素子が出力する結合信号を低域フィルタリングする感知素子の外部に設けてもよい。ローパスフィルタは読み出し回路構成に含まれてもよい。

種々の実施形態では、感知素子と読み出し回路構成とを相互接続する読み出しラインが、隣接する読み出しライン間及び読み出しラインとアース端子及び/又は供給電圧レールのような指紋センサ部品の他の構成との間の寄生容量のために、ローパスフィルタとして動作してもよい。

読み出しライン及びそれらの関連する寄生容量が、感知素子が供給する結合信号のための適切なローパスフィルタとして動作できるようにするために、各感知素子は10μΑより低い最大出力電流を提供するように構成されてもよい。

ほぼ1〜10pF程度の出力の寄生容量をもたらす典型的なCMOS設計と、各感知素子からのほぼ10〜100MHz程度である読み出し周波数とに対しては、最大出力電流が10μΑより低いと、一つ(又は複数)の読み出しラインがローパスフィルタ(の一部)として機能することが可能となるであろう。

これにより、高周波化した周波数成分を、各感知素子と読み出し回路構成との間で、充分に減衰させることができ、所望のDC信号成分のみが実質的に読み出し回路構成に残ることになる。これは、指紋センサ設計を簡素化するほか、エネルギー消費を低くする。

種々の実施形態によれば、電荷増幅器に含まれる増幅器段は、第一の入力を構成するゲートを有するセンストランジスタを備えてもよい。センストランジスタは半導体基板のウェルに形成されてもよく、ウェルと基板との間のインタフェースが、ウェルと基板との間を電流が流れるのを防ぐことができるように構成される。更に、励起信号供給回路構成は、ウェルに接続されて、第三の電位と第四の電位との間の差が上記の第一の電位と第二の電位との間の差と実質的に等しい状態で、ウェルの電位を第三の電位から第四の電位に変化させ、これにより感知構造とウェルとの間の寄生容量の影響を軽減してもよい。

半導体基板は、有利にドープ半導体基板であってもよく、ウェルは半導体基板に対して反対の極性にドープされた基板の一部であってもよい(半導体基板がpドープされた場合、ウェルはnドープされてもよく、半導体基板がnドープされた場合、ウェルはpドープされてもよい)。これは、ウェルと、ウェルと基板との間を電流が流れるのを防ぐことができるように構成される基板との間のインタフェースを達成する一つの方法である。特に、ウェル及び基板は、基板とウェルとの間のインタフェースに形成されるダイオードを通って電流が流れない程度の電位に維持してもよい。

これとは別に、絶縁層を、例としてガラスの薄層の形態で基板とウェルとの間に設けてもよい。そのような絶縁層はほかにも、電流がウェルと基板との間を流れるのを防ぐであろう。

本発明の実施形態では、指紋感知装置の感知構造と半導体構造との間の寄生容量の影響は、電荷増幅器のセンストランジスタが形成されるウェルの電位を変化させるように構成される励起信号供給回路構成を設けることによって大幅に軽減させることができる。これにより、感知構造とセンストランジスタ(電荷増幅器の入力段)との間の接続に隣接する半導体構造であるウェルの電位は、感知構造の電位を追従するように制御され、感知構造と指との間の静電容量の測定に関連する時点に少なくとも、ウェルと感知構造との間の電位差が実質的に一定に維持されるようにすることができる。

種々の実施形態によれば、更に、指紋感知装置は、感知構造と基板との間に配置される遮蔽構造を更に備えてもよい。励起信号供給回路構成は、遮蔽構造に更に接続され、第五の電位と第六の電位との間の差が上記の第一の電位と第二の電位との間の差と実質的に等しい状態で、遮蔽構造の電位を第五の電位から第六の電位に変化させるように構成されてもよい。

これにより、感知構造は、金属層の接続ライン及び/又は半導体基板に形成される接続ライン及び/又は半導体回路構成のような、感知素子の下に配置される可能性のある他の部品から効果的に遮蔽される可能性がある。これは、感知素子の寄生容量の影響を更に低減するであろう。

第五の電位は上記の第三(及び/又は第一)の電位と有利に等しくてもよく、第六の電位は上記の第四(及び/又は第二)の電位と有利に等しくてもよい。例えば、遮蔽構造(板)は有利に、ウェルに直接伝導的に接続されてもよい。

実施形態の第一のセットによれば、センストランジスタはNMOSトランジスタ又はPMOSトランジスタであってもよく、ウェルはpウェル又はnウェルであってもよい。

実施形態の第二のセットによれば、pウェル及び/又はnウェルを励起信号供給回路構成に接続されているウェルに形成してもよい。少なくとも一つのpウェル及び少なくとも一つのnウェルをウェルに形成した場合、このウェルはisoウェルと呼ばれることがある。

更に、ウェルは複数の感知素子に共通のものであってもよい。例として、ウェルは、いくつかの感知素子のnウェル及びpウェルを取り囲むisoウェルであってもよい。励起信号供給回路構成は、isoウェルに接続され、ウェルの内部に形成される一つ(又は複数)のisoウェルに接続され、isoウェル及びisoウェルの内部に形成される一つ(又は複数)のウェルの電圧を変化させるように構成される。

種々の実施形態によれば、感知素子のそれぞれは、タイミング回路構成であって、励起信号供給回路構成に接続されて、第一の励起制御信号を励起信号供給回路構成に供給して、第一の励起遷移時間での指と感知構造との間の電位差の第一の変化を引き起こし、第二の励起制御信号を励起信号供給回路構成に供給して、第二の励起遷移時間での指と感知構造との間の電位差の第二の変化を引き起こす、タイミング回路構成を備えてもよい。

種々の実施形態によれば、更に、前記感知素子のそれぞれは、帰還コンデンサを放電するように制御可能なリセット回路構成と、リセット回路構成に接続されて、帰還コンデンサが放電されるリセット状態と帰還コンデンサが充電されて感知構造が帯びる電荷の変化の測定が可能になる測定レディ状態との間でリセット回路構成を制御するタイミング回路構成と、を更に備えてもよい。

各感知素子又は感知素子群内にタイミング回路構成を局所的に設けることにより、感知素子又は感知素子群に含まれる回路構成のタイミング制御の少なくとも一部を、各感知素子又は感知素子群で局所的に制御してもよい。

このため、タイミング回路構成は、非同期式又は同期式あるいはその組み合わせであることがある局所状態機械として機能するということが言える。

測定状態間の少なくとも最も緊急を要する一つ(あるいは複数)の遷移のタイミングを局所化することにより、測定に利用できる時間を(任意の読み出し周波数に対して)増大させたり、及び/又は容量性指紋感知装置の設計を容易にしたりできる。例として、一定のタイミング制御信号の各感知素子へのルート設定を慎重に実施する必要はないであろうが、特定の感知素子又は感知素子群を選択する外部信号によってタイミングを開始することができる。

このため、本発明のこのような実施形態は、読み出し周波数を高くし、ひいては測定性能を向上させることができ、更に(例えば、フィルタリングを経て)多重出力信号同士の結合を可能にすることにより、同相モードノイズを減少させ、信号対雑音比を増大させるということの実現を更に容易にする。

タイミング回路構成は、第一の事象と第一の事象に対する時間遅延とによって規定される遷移時間に第一の測定状態から第二の測定状態に遷移するように感知素子を制御する少なくとも第一の遅延素子を有利に備えてもよい。第一の遅延素子は、第一の事象を規定する第一の信号を受信する入力と、第一の測定状態から第二の測定状態への遷移を規定する第二の信号を供給する出力と、を有する。

第一の信号は時間的に変化する電圧であってもよく、第一の事象は、例として、第一の信号の立ち上がり面又は立ち下がり面によって規定されてもよい。

第一の信号は感知素子の内部で生成されてもよく、あるいは、種々の実施形態によれば、感知素子の外部で生成され、起動信号又は選択信号などと称されることがある信号として供給されてもよい。

第二の信号は、第一の信号の遅延バージョンとしてもよい。しかし、遅延以外の変換を第一の信号に付与して第二の信号を形成してもよいことを理解すべきである。例として、第一の信号を、追加的に増幅及び/又は減衰及び/又は反転して第二の信号を形成してもよい。

第一の遅延素子は、一つ以上の論理ゲートのような半導体回路構成を有利に備えてもよい。

本発明の種々の実施形態による容量性指紋感知システムは、電子装置に有利に含まれてもよい。電子装置は、処理回路構成であって、指紋パターンの表示を指紋感知装置から取得し、表示に基づいてユーザを認証し、表示に基づいてユーザが認証された場合にのみ少なくとも一つのユーザ要求処理を実施する、ように構成される処理回路構成、を更に備えてもよい。電子装置は、例えば、携帯電話又はタブレットのような携帯用通信装置、コンピュータ、あるいは腕時計又はそれに類似する装置のような装着型電子部品であってもよい。

本発明の第二の態様によれば、励起信号供給回路構成と複数の感知素子とを備える容量性指紋感知システムを用いて指の指紋パターンを感知する方法が提供される。各感知素子は、指が接触する対象である保護誘電最上層と、最上層の下に配置される導電性感知構造と、感知構造に接続されて、指と感知構造との間の電位差の変化に起因して感知構造が帯びる電荷に生じる変化を示す感知信号を供給する、感知回路構成と、を含む。この方法は、励起信号供給回路構成を用いて、励起信号を指及び感知構造の少なくともいずれかに供給し、指と感知構造との間の時間的に変化する電位差を提供する工程と、指紋感知システムによって、励起信号とタイミングに関して関係のある復調信号を供給する工程と、指紋感知システムによって、復調信号と感知信号を結合して、感知構造が帯びる電荷の変化を示すDC信号成分を含む結合信号を供給する工程と、感知素子の外部の読み出し回路構成を用いて、感知素子のそれぞれからのDC信号成分に基づいて指紋パターンの表示を供給する工程と、を含む。

本発明の上記以外の実施形態及び本発明の第二の態様から得られる効果は、本発明の第一の態様に対するこれまでの記載と大部分類似している。

要約すれば、本発明は、励起信号供給回路構成と複数の感知素子とを備える容量性指紋感知システムに関する。各感知素子は、保護誘電最上層と、励起信号に結合された導電性感知構造であって、指と感知構造との間の電位差の変化に起因して感知構造が帯びる電荷の変化を示す感知信号を供給する導電性感知構造と、感知回路構成に接続されて、感知信号と励起信号にタイミング的に関係する復調信号とに結合して、感知構造が帯びる電荷の変化を示すDC信号成分を含む結合信号を供給する復調回路構成と、を含む。指紋感知システムは、感知素子のそれぞれに接続されて、感知素子のそれぞれからのDC信号成分に基づいて指紋パターンの表示を提供する読み出し回路構成、を更に備える。

上記の態様をはじめとする本発明の態様を、本発明の例示的な実施形態を示す添付の図面を参照して、更に詳細に以下に説明する。ここで、

図1は、指紋感知システムを備える携帯電話の概略図である。

図2は、図1の指紋感知システムの概略図である。

図3は、感知素子の構成と感知素子から読み出し回路構成への感知信号の伝達とを図示する回路図を用いて、先行技術による指紋感知装置の例を図示する図2の指紋感知システムの一部の概略断面図である。

図4aは、本発明の指紋感知システムの第一の実施形態を図示する図2の指紋感知システムの一部の概略断面図である。

図4bは、図4aの指紋感知装置で用いられる復調回路構成の例の回路図である。

図5a‐bは、本発明の第二の実施形態による感知システムに含まれる感知素子の概略図である。

図5a‐bは、本発明の第二の実施形態による感知システムに含まれる感知素子の概略図である。

図6は、感知回路構成及び復調回路構成を含み、図5bに示される感知素子の一部の概略回路図である。

図7は、図6の容量性指紋感知システムのための測定シーケンスの例を図示するタイミング図である。

図8は、図6の感知素子によって実行される測定シーケンスのタイミングを制御するタイミング回路構成の例の概略図である。

図9は、図8のタイミング回路構成に含まれる遅延素子の回路図である。

図10a‐bは、本発明の指紋感知システムの第三の実施形態の概略図である。

図10a‐bは、本発明の指紋感知システムの第三の実施形態の概略図である。

図11は、励起信号供給回路構成が配置され、指紋センサ要素の基準電位を上下させるように構成される実施形態の概略図である。

この詳細な説明では、本発明による指紋感知装置及び指紋感知方法の種々の実施形態が容量性指紋感知装置を参照して主に説明される。この容量性指紋感知装置では、各感知素子が、励起信号又は駆動信号を感知構造に供給する励起信号供給回路構成を備える。更に、容量性指紋感知装置は、静止した指から指紋表示を獲得するように寸法が決められ構成されるタッチセンサとして図示される。

なお、このことは、決して本発明の範囲を限定せず、例えば、指電位と感知構造電位との間の電位差の変化が、指紋感知システムを含む電子システムの基準電位に対して指紋センサ部品の局所接地レベルのような基準電位を制御することによって代わりにもたらされる容量性指紋感知システムを同じように良好に含む。動く指から指紋表示を獲得するための、いわゆるスワイプセンサ(又はラインセンサ)のような他のセンサアレイ構成もまた、添付の請求の範囲で定義されるように、本発明の範囲内である。また、タッチセンサが添付図面に図示される寸法以外の寸法を有してもよい。

図1は、本発明の例示的実施形態による指紋感知装置の適用例を指紋感知装置2が組み込まれた携帯電話1の形態で概略的に示す。指紋感知装置2は、例えば、携帯電話1のロックを解除するため、及び/又は携帯電話を用いて実行される処理を認証するため等に用いられてもよい。

図2は、図1の携帯電話1に含まれる指紋感知装置2を概略的に示す。図2に示すように、指紋感知装置2は、センサアレイ5、電源インタフェース6及び通信インタフェース7を備える。センサアレイ5は、多数の感知素子8(図面が乱雑になるのを避けるために、一つの感知素子のみに参照記号を付して示す)を備える。感知素子8はそれぞれ、感知素子8に含まれる感知構造(天板)とセンサアレイ5の上面に接触する指の表面との距離を感知するよう制御可能である。

電源インタフェース6は、ここでは接着パッドとして示され、供給電圧V_supplyを指紋センサ2に接続する第一の接触パッド10a及び第二の接触パッド10bを備える。

通信インタフェース7は、指紋センサ2の制御を可能にし、指紋センサ2から指紋データを取得する多数の接着パッドを備える。

図3は、先行技術による指紋感知システムの一部の図2のA‐A’線による概略断面図であり、指11がセンサアレイ5の上面に置かれている。指紋感知システムは複数の感知素子8を備え、各感知素子8は、保護誘電最上層13と、ここでは保護誘電最上層13の下の金属板17の形態の導電性感知構造と、電荷増幅器18と、感知素子8の選択/起動を可能にする簡素な選択スイッチ21としてここでは機能的に図示される選択回路構成と、図3に概略的に図示するように指に励起信号を供給する励起信号供給回路構成19と、を備える。

電荷増幅器18は、感知構造17に接続される第一の入力(負の入力)25と、励起信号供給回路構成19に接続される第二の入力(正の入力)26と、出力27と、を有する演算増幅器(オペアンプ)24としてここでは概略的に図示される少なくとも一つの増幅器段を備える。更に、電荷増幅器18は、第一の入力25と出力27との間に接続される帰還コンデンサ29と、ここではスイッチ30として機能的に図示され、帰還コンデンサ29の放電を制御可能にするリセット回路構成と、を備える。電荷増幅器18は、帰還コンデンサ29が放電するようにリセット回路構成30を動作させることによってリセットされてもよい。

オペアンプ24にはよくあることであるが、第一の入力25での電圧は、第二の入力26に印加される電圧に追従する。特定の増幅器構成によっては、第一の入力25での電位は第二の入力26での電位と実質的に同一であるか、第一の入力25での電位と第二の入力26での電位との間に実質的に固定されたオフセットがあってもよい。

時間的に変化する電位を指11に供給することによって、感知構造17と指11との間に時間的に変化する電位差が生じる。

更に詳細に以下に記載するように、指11と参照構造17との間の電位差の上記変化によって、電荷増幅器18の出力27に感知信号V_sが生じる。

指示された感知素子8が感知のために選択されると、選択スイッチ21は閉じられて電荷増幅器の出力を読み出しライン33に接続する。図2のセンサアレイ5の行又は列のための共通読み出しラインであってもよい読み出しライン33は、マルチプレクサ36に接続されるように図3に示される。図3に概略的に示すように、センサアレイ5の他の行/列から感知信号を発する追加読み出しラインがこのほか、マルチプレクサ36に接続される。

感知素子8からの感知信号V_sは、感知素子の配列の外側に配列されるサンプルホールド回路構成37によって復調される。サンプルホールド回路構成37の出力は、サンプルホールド回路構成によって出力されるアナログDC電圧信号を指11の指紋パターンのデジタル表示に変換するアナログ・デジタル変換器38に接続される。

図3に概略的に示すように、読み出しライン33とアース端子との間に寄生容量C_pがある。感知信号V_sを読み出しライン33に沿って伝送する場合、読み出しライン33を駆動して寄生容量C_pに対して電位を上下させるのに一定の電流が必要とされる。この電流は周波数に依存する。既知の容量性指紋感知装置で用いられるほぼ1MHz程度の読み出し周波数を用いると、読み出しラインの寄生容量による電力消費量は、寄生容量がほぼ1pF程度になるように感知装置が適切に設計されているのであれば、受け入れ可能であると考えられる。しかし、読み出し周波数がおよそ20MHz以上に大幅に上昇した場合には、寄生容量C_pによる電力消費量は相当なものになるであろう。

本発明の種々の実施形態では、読み出しライン33の寄生容量に起因する上記の電流消費を増大させることなく、読み出し周波数を増大させることができる。

ここで、本発明の指紋感知システムの第一の実施形態を図4a及び図4bを参照して説明する。

図4aの指紋感知システムは、励起信号供給回路構成19が感知構造17に連結される点と、各感知素子がここでは復調器31の形態の復調回路構成と復調信号供給回路構成32とを更に備える点とで、図3を参照して記載されたものと主に異なる。

指11は、「接地」されている状態が図4aに概略的に示されている。指「接地」はセンサ接地とは異なることがあることを理解されたい。例として、指は容量性指紋感知システムを含む電子装置の接地電位であってもよい。これとは別に、身体は、参照構造17の電位が変化するときに指の電位が実質的に一定の状態を維持するほど大きな電気的「質量」を有していると考えることができる。

復調信号供給回路構成32は励起信号供給回路構成19に接続されて、励起信号供給回路構成によって出力される励起信号に基づいて復調信号を供給している。復調信号はタイミングに関して励起信号に関連づけられており、ひいては電荷増幅器18によって出力される感知信号V_sにタイミングに関して関連づけられる。

復調器31は電荷増幅器18の出力27と復調信号供給回路構成32とに接続されて、感知信号を復調信号に結合して、指11の電位と感知構造17の電位との間の電位差の度重なる変化に起因して感知構造17が帯びる電荷に生じる上記の変化を示すDC信号成分を含む結合信号を発する。

いくつかの実施形態では、復調信号供給回路構成32を全く必要としないことがあるが、励起信号は感知信号V_sとの結合のために復調器31に直接供給されてもよい。他の実施形態では、復調信号供給回路構成は、励起信号に対するタイミング関係を有する一つ又はいくつかの復調信号を生成してもよい。二重サンプラの形態の復調器に対するサンプリング制御信号を生成するタイミング回路構成の形態の復調信号供給回路構成32の一例を、図5a、図5b、図6、図7及び図8を参照して以下で更に説明する。

感知素子8の構成及び励起信号の波形によっては、復調器31は、当業者に知られている様々な方法で実装されてもよい。原則として、AM復調のために開発された適切なミキサまたは復調器はいずれも、本発明による指紋感知システムの感知素子での使用に適合するものであってもよい。

図4bは、感知信号V_sを受信する第一の入力35と、励起信号供給回路構成19から励起信号を受信する第二の入力37と、感知構造17が帯びる電荷の変化を示し、ひいては感知構造17と指11との間の(電気的)距離を示すDC信号成分を含む結合信号を発する出力38と、を有する簡素な復調回路構成(ミキサ)31の回路図である。

図5a及び図5bは、本発明の第二の実施形態による容量性指紋感知システム2に含まれる感知素子8を概略的に示す。

まず、図5aを参照すると、図2のセンサアレイ5からの一つの感知素子8がその周囲の素子とともに示される。一つ(または複数)の感知素子8であって、その感知構造と指31との間の容量結合を感知するための感知素子8は、行選択回路構成及び列選択回路構成からの起動信号を用いて選択されてもよい。そのような起動信号はR-ACT及びC-ACTとして図5aに示される。

図5bを参照すると、容量性指紋感知システム2の各感知素子8は、(図4の電荷増幅器18、励起信号供給回路構成19及び復調器31のような)感知回路構成50と、タイミング回路構成51と、を備える。

感知回路構成50は、感知構造(板)17に接続されて、指11と感知構造17との間の電位差の変化に起因して感知構造17が帯びる電荷に生じる変化を測定する。この測定は、一連の測定状態を経る遷移を含む測定シーケンスを実行することによって実施される。測定シーケンスの一例を図6及び図7を参照して以下で更に詳細に説明する。感知回路構成50は、復調器によって読み出しライン33へ供給される上記の結合信号を発する出力を有する。

タイミング回路構成51は感知回路構成50に接続されて、測定状態の少なくとも一つのタイミングを制御する。

タイミング回路構成51は、図5bに概略的に図示するように、感知素子8の測定動作を始動させる一つ又はいくつかの制御信号を受信してもよい。例として、上記の行起動信号R-ACT及び列起動信号C-ACTはタイミング回路構成51によって受信されてもよい。その後、タイミング回路構成51は図5bの矢印によって概略的に示すように、種々のタイミング制御信号を独立して電荷測定回路構成50に供給してもよい。

測定シーケンスに含まれる測定状態の少なくとも一つのタイミングのこの局所的制御を経て、測定状態間の遷移のタイミングは、更に正確及び/又は均一に制御されることから、遷移間の時間が更に短縮され、ひいては測定周波数が上昇するという効果がある。

図5bの感知回路構成50の一例を図6に更に詳細に示す。タイミング回路構成51が発する制御信号(起動信号ACT、リセット信号RST、駆動制御信号DRV、第一のサンプリング制御信号S1及び第二のサンプリング制御信号S2)を図6に矢印で示す。

図6の感知回路構成50は、電荷増幅器18と、ここでは制御可能電源19によって表される励起信号供給回路構成と、サンプルホールド回路構成74の形態の復調器と、を備える。

図3の感知素子8について上記で説明したように、図6の感知回路構成50の電荷増幅器は、負の入力25、正の入力26、出力27、帰還コンデンサ29、及び増幅器24を備える。

負の入力25は感知構造(板)17に接続され、出力27は感知素子8に含まれるサンプルホールド回路構成74に接続される。

帰還コンデンサ29は負の入力25と出力27との間に接続され、電荷増幅器18の増幅を規定する。感知素子8は、帰還コンデンサ29と並列のリセットスイッチ30を更に備える。

正の入力26は、直接接地されるか別の基準電位に接続されるのではなく、制御可能電源19に接続される。

サンプルホールド回路構成74は、第一のサンプリングコンデンサ75、第一のサンプリングスイッチ76及び第一の出力77、第二のサンプリングコンデンサ79、第二のサンプリングスイッチ80及び第二の出力81を備える。

差動増幅器82には、第一の出力77に接続される正の入力と、サンプルホールド回路構成74の第二の出力81に接続される負の入力と、がある。差動増幅器82の出力は読み出しライン33に接続される。

図7は、図6の感知素子8のための例示的測定シーケンスを図示する。測定シーケンスでの測定状態間の遷移を感知素子8内で局地的に制御することにより、図7に図示する測定シーケンス又は別の適切な測定シーケンスを更にかなり速く実行することができ、いっそう速い読み出し及び/又は各感知素子からの複数回の読み取りが可能になるため、測定性能が向上することになる。

図7を参照すると、その図に示されるタイミング図は、上から下に向かって、起動信号ACT、駆動(励起)制御信号DRV、リセット信号RST、第一のサンプリング制御信号S1、及び第二のサンプリング制御信号S2を備える。

タイミング図の下には、上記の測定シーケンスをともに形成する測定状態S₀〜S₉のシーケンスが概略的に示される。

図6の感知素子8の起動のために、感知素子8を示す行選択信号及び列選択信号が典型的に供給されてもよい。図7の簡素かつ概略的なタイミング図では、そのような選択信号を単一の起動信号ACTによって表す。

第一の時間t₁では、感知素子8は起動信号ACTの低から高への遷移によって起動される。これは、例えば、増幅器39の起動にまで及んでもよい。時間t₁と実質的に同一の時点では、タイミング回路構成51によって励起信号供給回路構成19に供給される駆動(励起)制御信号DRVは低から高へ向かうように制御される。

このため、時間t₁では、測定シーケンスの「休止」状態S₀から第一の測定状態S₁への遷移がみられる。

励起信号を感知構造17に印加すると、感知構造17が帯びる電荷が変化することになる。電荷増幅器の出力が安定することが可能になるある程度の時間が経過したのち、時間t₂にリセット信号RSTを供給してリセットスイッチ30を閉じることにより、帰還コンデンサを放電し、電荷増幅器18の出力27での電位の基準を感知構造(板)17の電位とする。

リセット信号の第一の立ち上がりを設けることにより、第一の測定状態S₁から第二の測定状態S₂(リセット状態)に遷移する。

リセットスイッチ30は時間t₃で解除(再度開放を許可)され、これにより、第三の測定状態S₃(測定レディ状態)に遷移する。

時間t₄では、第四の測定状態S₄への遷移が認められる。ここでは、第一のサンプリング制御信号S1が低から高に変わり、電荷増幅器18の出力27での感知信号をサンプリングするようにサンプルホールド回路41を制御する。

時間t₅では、第五の測定状態S₅への遷移が認められ、第一のサンプリング制御信号S1が高から低に変わる。

次に、時間t₆では、駆動信号DRVは高から低に変わり、指11と感知構造17との間の電位差を変化させる。これは、図7に概略的に示すように、第六の測定状態S₆への遷移でもある。

時間t₇では、第七の測定状態S₇への遷移が認められる。ここでは、第二のサンプリング制御信号S2は低から高に変わり、電荷増幅器18の出力27での感知信号を二度サンプリングするようにサンプルホールド回路74を制御する。

時間t₈では、第二のサンプリング制御信号S2が高から低に変わる第八の測定状態S₈への遷移がみられる。

最後に、時間t₉では、第九の測定状態S₉への遷移がみられる。ここでは、感知素子8は停止され、駆動信号DRVが再度低から高に変わる。第九の測定状態S₉は初期の「休止」状態S₀と同一である。

電荷測定回路構成50は、図6の矢印によって概略的に示すように、上記の各種制御信号(起動信号ACT、リセット信号RST、駆動制御信号DRV、第一のサンプリング制御信号S1及び第二のサンプリング制御信号S2)を用いて図7を参照して上記で説明した測定シーケンスを実行するように制御される。図4を参照して記載される測定シーケンスが実行されている場合、サンプルホールド回路74の第一の出力77と第二の出力81との間の電位差は、感知構造17と指11との間の容量結合を示すであろう。この電位差は差動増幅器82を介して出力ライン33に提供される。

上記の例示的実施形態では、復調回路構成はサンプルホールド回路74によって形成され、電荷の変化を示すDC信号成分は、電荷増幅器18の出力27での感知信号をサンプリング制御信号S1及びS2に結合することによって提供される。サンプリング制御信号は励起信号とタイミングに関して関連づけられ、タイミング回路51の形態の復調信号供給回路構成によって生成される。

なお、図6の回路図は、本発明の実施形態の説明を容易にするために簡略化されている。例として、感知素子8の出力でのレベルシフトが省略されている。もっとも、レベルシフトの実行は当業者にとって容易なことである。更に、レベルシフタの簡略な例を、図10aを参照して以下で説明する。

図8を参照して、図5bのタイミング回路51の例示的構成をここで説明する。図6bに示すように、タイミング回路51は、第一のANDゲート83、第一の遅延素子84、第二の遅延素子85、第二のANDゲート86、第一のインバータ87、第三の遅延素子88、第四の遅延素子89、第三のANDゲート90、第二のインバータ91、第五の遅延素子92、第六の遅延素子93、第四のANDゲート94、第三のインバータ95、第七の遅延素子96、第八の遅延素子97、第五のANDゲート98、及び第四のインバータ99を備える。

図8に概略的に示すように、行起動信号R‐ACT及び列起動信号C‐ACTは第一の論理ANDゲート83に入力される。また、図6を参照すると、第一のANDゲート83の出力は、上記の起動信号ACTとして感知回路構成50の増幅器24に供給され、第一の遅延素子84の入力に供給され、第四のANDゲート94に供給される。第一の遅延素子84の出力は、第二のANDゲート86に供給され、第二の遅延素子85の入力に供給される。第二の遅延素子85の出力は、第一のインバータ87を介して第二のANDゲート86に供給され、第三の遅延素子88の入力に供給され。第三の遅延素子88の出力は、第三のANDゲート90の入力に供給され、第四の遅延素子89の入力に供給される。第四の遅延素子89の出力は、第二のインバータ91を介して第三のANDゲート90に供給され、第五の遅延素子92の入力に供給される。第五の遅延素子92の出力は第六の遅延素子93の入力に供給される。第六の遅延素子93の出力は、第三のインバータ95を介して第四のANDゲート94に供給され、第七の遅延素子96の入力に供給される。第七の遅延素子96の出力は、第八の遅延素子97の入力及び第五のANDゲート98の入力に供給される。最後に、第八の遅延素子97の出力は第四のインバータ99を介して第五のANDゲート98の入力に供給される。

図6の感知回路構成50及び図8のタイミング回路51を備える感知素子8が行起動信号R‐ACTも列起動信号C‐ACTも高に設定することによって選択された場合、感知素子8に対する起動信号ACTは(図7の時間t₁で)高になる。第一のANDゲート83からの出力は、第一の遅延素子84を通過し、第一の時間遅延ΔT₁だけ遅延し、起動信号ACTの第一の遅延バージョンを第二のANDゲート86に供給する。

第一の時間遅延ΔT₁は図7のt₂‐t₁に相当し、第一の測定状態S₁の持続時間を規定する。

また、第一の遅延素子84からの出力は、第二の遅延素子85の入力に提供され、遅延して起動信号ACTの第二の遅延バージョンを提供する。

起動信号ACTの第二の遅延バージョンは、第一のインバータ87を介して第二のANDゲート86の入力に提供され、第二のANDゲート86の出力にリセット制御信号RSTをもたらす。

第二の時間遅延ΔΤ₂は、図7のt₃‐t₂に相当し、第二の測定状態S₂(ここではリセット制御信号RSTは高)の持続時間を規定する。

タイミング回路51の残りの部分は同一の方法で動作し、このとき遅延素子は図7のタイミング図に示される制御信号が達成されるように構成される。

このため、第三の時間遅延ΔΤ₃は図7のt₄‐t₃に相当し、第三の測定状態S₃の持続時間を規定する。第四の時間遅延ΔΤ₄は図7のt₅‐t₄に相当し、第四の測定状態S₄などの持続時間を規定する。

なお、タイミング回路51は、遅延素子と、感知素子に含まれる電荷測定回路構成の測定状態のタイミングを局所的に制御する論理ゲートと、の併用の動作原理を図示する簡略化された例である。タイミング回路構成は、実際の実装状態によっては、信号整形及び/又はタイミングなどのための追加または他の回路構成を備えてもよい。当業者は、本明細書の記載に基づいて、不当な負担なく、タイミング回路の適切な実装を設計することができるであろう。

なお、特定の実施形態によっては、更に少ないか追加のタイミング制御信号をタイミング回路構成51から感知回路構成50に独立して供給してもよい。

図9は、図8のタイミング回路構成51に含まれることがある遅延素子100の説明に役立つ実例を示す。

遅延素子100は、第一のCMOSインバータ101と、直列に接続される第二のCMOSインバータ102と、を備える。この遅延素子の時間遅延は、遅延素子100に含まれる構成要素の寸法設定に左右されるため、遅延素子の設計時に設定できるであろう。遅延時間を更にかなり長くすることが望まれるのであれば、追加のCMOSインバータを直列に連結できる。

ここで、図2の指紋感知システム2の第三の実施形態を図10a及び図10bを参照して説明する。図10a及び図10bの実施形態は、感知素子8の寄生容量の影響を除去するか少なくとも大幅に減少させ、ひいては感知素子8の高周波数での動作を促進するためのものである。

図10aは、ドープ半導体基板上に形成される図2の感知素子8の実施形態を、一部を概略構成図、一部を概略回路図として示したものである。保護誘電体層13、感知板17、遮蔽板65、及び基準板66は分解斜視図の形で概略的に示されるのに対し、電荷増幅器18はトランジスタレベル回路図の形で図示される。

図10aに示すように、この簡略な電荷増幅器18の例は、センストランジスタ68、カスコードトランジスタ69、リセットトランジスタ30の形態のリセット回路構成、及びバイアス電流源71を備える。センストランジスタ68、カスコードトランジスタ69、及びリセットトランジスタ30はいずれも、同一のウェル73(nウェル、pウェル又はisoウェル)に形成される。

図10aの部品と接続の理解を助けるため、同一の概略構成を更に抽象的なレベルで図10bにも示す。ここでは、図10aのトランジスタ回路構成は、感知板17に接続される負の入力25と、ここではパルス発生器の形態である励起信号供給回路構成19に接続される正の入力26と、指11と感知板17との間の電位差の変化に起因して感知板17が帯びる電荷に生じる変化を示す感知信号V_sを発する出力27と、を有する電荷増幅器を表す一般的な記号に置き換えられる。上記で説明したように、指11と感知板17との間の電位差の変化は、パルス発生器19が電荷増幅器を介して感知板17に印加する電位が変化することに起因するものである。感知板17及び基準板66によって形成される帰還コンデンサを電荷増幅器の負の入力25と出力27との間に接続する。なお、電荷増幅器の一般的な機能性は、当業者には周知のことである。図10bはこのほか、ウェル73が励起信号供給回路構成19に接続される状態を概略的に示す。

図10aに戻ると、センストランジスタ68のゲートが電荷増幅器の負の入力25を構成し、センストランジスタ68のソースが電荷増幅器の正の入力26を構成することがわかる。電荷増幅器の正の入力26は遮蔽板65に接続され、ひいてはセンストランジスタ68が形成されるウェル73に接続され、パルス発生器19に接続される。

感知素子8は、駆動トランジスタ75、駆動制御スイッチ76、及びリセット制御スイッチ77を更に備える。駆動制御スイッチ76は、駆動トランジスタ75のゲートがパルス発生器19に接続される第一の状態と駆動トランジスタ75のゲートがセンサ接地に接続される第二の状態との間で制御可能である。駆動制御スイッチ76がその第一の状態にある場合、駆動トランジスタ75は通電状態であるため、感知構造17をパルス発生器19に直接接続するであろう。駆動制御スイッチがその第二の状態にある場合、駆動トランジスタ75は非通電状態になるであろう。このため、後者の場合、駆動トランジスタ75を経て感知構造17とパルス発生器19とが直接接続されることはないであろう。図10aに示すように、駆動トランジスタ75はウェル73に形成される。バイアス電流源71は、感知素子内かセンサアレイ5の外側に設置可能である。

同じように、リセット制御スイッチ77は、リセットトランジスタ30が非通電状態であって感知板17とフィードバック板66との間に電位差が生じる第一の状態と、リセットトランジスタ30が通電状態であって感知板17の電位とフィードバック板66の電位が等しくなる第二の状態と、の間で制御可能である。

図10aを参照すると、感知素子8は、簡略なレベルシフタと、図6を参照して上記で説明したようなサンプラの形態の復調回路構成31と、を更に備える。

レベルシフタは、トランジスタ105、第一のレジスタ106、及び第二のレジスタ107を備え、まず、電荷増幅器の出力27での感知信号を電流に変換し、その後この電流を、ここではセンサ接地を基準とする電圧に戻すことによって動作する。

図10aの感知素子8の構成を経て、内部寄生容量C_p1及びC_p3の影響は、除去されるか少なくとも大幅に軽減される。更に、隣接する感知構造を駆動すると、隣接する感知板同士の間の寄生容量の影響を除去するか少なくとも大幅に軽減するであろう。

本発明の上記の例示的実施形態では、励起信号供給回路構成19は、指紋感知部品に含まれる状態で図示されている。上記の実施形態をはじめとする実施形態では、指紋感知システムに含まれる励起信号供給回路構成19は、指紋センサ部品の外側に代替的に設けられ、指11の電位に対して上記の第一の電位と第二の電位との間で指紋センサ部品(センサ接地)の基準電位を上下させるように配置、構成されることがあってもよい。

ここで、励起信号供給回路構成19を指紋センサ部品の外側に配置するというこの代替案を、図11を参照して簡潔に説明する。図11は、指紋センサ4と、ここではマイクロプロセッサの形態の処理回路構成125と、電源回路構成126と、を備える指紋感知システム2を概略的に示す。

指紋センサ4は、図2を参照して上記でも説明したように、センサアレイ5、電源インタフェース6、及び通信インタフェース7を備える。通信インタフェース7は、例えば、SPIインタフェース(直列周辺装置インタフェース)の形態で設けられてもよい。

マイクロプロセッサ125は、指紋データを指紋センサ4から取得し、アプリケーションの要求に応じて指紋データを加工してもよい。例として、マイクロプロセッサ125は指紋照合(確認及び/又は識別)アルゴリズムを実行してもよい。

電源回路構成126は、供給電圧V_supplyを出力するように構成されるセンサ電源127と、指紋感知システム2を含む電子装置1の基準電位DGNDに対するセンサ電源127の低電位側を変調する励起信号供給回路構成(ここでは矩形波パルス発生器19)と、を備える。

パルス発生器は、矩形波信号の代替として、正弦波又は鋸歯状波信号などのような、任意の他の適切なパルス形状を生成してもよい。

センサ電源127は、指紋センサ4への電力の供給に特化したバッテリのような定電圧源の形態で設けられてもよい。これとは別に、センサ電源127は、少なくとも部分的に電源を指紋センサ4から分離する分離回路構成を備えてもよい。

境界線が点線である囲み枠を用いて概略的に示すように、指紋感知システム2は、センサアレイ5とマイクロプロセッサ125との間のガルバニック分離又はレベルシフトを提供する分離回路構成129を任意追加的に含んでもよい。分離回路構成129を用いることによって、マイクロプロセッサ125は、装置接地(DGND)に対してセンサアレイ5の基準電位V_Lを変化させることとは関係なく動作することができる。

分離回路構成129は、当業者に知られている多くの異なる方法で実装可能である。例として、分離回路構成129は、オプトカプラ、コイル及び/又はコンデンサのような部品を用いて実装してもよい。ここでは別個の回路構成として示されているが、分離回路構成129は指紋センサ4又はマイクロプロセッサ125と一体的であってもよいことが理解されよう。

当業者は、本発明が決して上記の好適な実施形態に限定されるものではないことを理解している。それどころか、添付請求項に記載の範囲内で多くの修正及び変更が可能である。

請求の範囲では、「備える」という文言は他の要素又は工程を除外するものではなく、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外するものではない。単一のプロセッサをはじめとする装置が、請求項に記載のいくつかの特徴の各種機能を発揮する可能性がある。単に特定の手段が相互に異なる従属項に記載されているというだけでは、このような手段の組み合わせを有利に用いることができないことを示すことにはならない。コンピュータプログラムを、他のハードウェアとともに、あるいはその一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体に保存/分配してもよいが、ほかにも、インターネットあるいは有線又は無線電気通信システムを介してというような他の形態で分配してもよい。請求項に記載のいかなる参照符号も請求の範囲を限定するものと解釈すべきではない。