一種傳感器組件，通過測量緊靠結構表面的特征，確定該表面結構的條件，具體說，是用于確認是否在活體手指上測量指紋，該傳感器包括： 電流源 至少四個電極放在彼此相對的選擇的位置上，所述位置在電極間提供至少兩種相對距離，其中選擇的第一對所述至少四個電極，構成電流供給電極，選擇的第二對所述至少四個電極中，至少一個不構成電流供給電極，而構成拾波電極， 耦合到所述至少四個電極的測量設備，用于測量所述選擇的第一對拾波電極，以便給出表征該結構的值， 存儲預定的值集合的存儲裝置，該預定值集合表征所述結構的選擇的條件，和 該傳感器還包括計算裝置，用于把每一所述至少一對拾波電極得到的所述特征，與所述預定值集合比較，檢測所述結構是否在某些條件內，且該傳感器組件適合把至少一個電流供給及測量設備，交替耦合到它們之間有不同距離的不同的電極對，以便在所述結構中不同深度上測量特征值。（*該技術在2023年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及傳感器組件和方法，該傳感器組件和方法，通過測量緊靠結構表面的特征，確定該結構的條件，具體說，是用于確認是否在活體手指上測量指紋。
技術介紹
基于電容或阻抗的指紋傳感器，是在生物測量識別中提供低價、小型化裝置一些最有希望的途徑。因此，該種傳感器成為集成在移動電話等等中可能的對象。為增強指紋傳感器的可信度，非常重要的是，任何企圖使用假的手指欺騙該系統的嘗試，應當被檢測并拒絕。假的手指一般包括具有類似手指的電性質的材料板，并在板表面刻上或模鑄出指紋。在更為極端的情形中，可以想象使用死亡的、切下的手指。重要的是，對活體手指檢測系統，接受假的手指的概率(錯誤接受比-FAR)和拒絕真的手指的概率(錯誤拒絕比-FRR)兩者是極其低的。這一點對發展一種識別活體手指的獨特特征和唯一性質十分重要，這些性質不能被合成材料或被其他非活體組織的生物物質輕易復制，且這些性質是人群中絕大多數手指特有的。對手指性質的某些類型的阻抗測量，基于低價電容的指紋傳感器是理想的，因為大多能用現有測量結構，或增加若干特殊電極，把這種傳感器直接集成在裝置上。近來已經研發了若干種不同類型的指紋傳感器，從US 5,953,441中說明的2維矩陣傳感器，經過US 6,289,114中說明的通系列半重疊部分像重構指紋像的傳感器陣列，到EP 0988614中說明的直線型傳感器，該種直線型傳感器掃描手指表面，并使用測量的手指速度，重構手指像。檢測活體手指的嘗試，包括血液氧合作用和血液脈搏兩種測量。但是，因為手指的血液循環在非常冷的手指中實際上不存在，這些方法遠不是“防水”那么容易。這些原理的任一種都不易在低價裝置上實現。美國專利6,175,641、5,953,441、和專利申請US2001/0005424A1，全部說明基于不同阻抗的探查方法，探查置于指紋傳感器上的物體是否為活體手指。美國專利6,175,641涉及在光學矩陣傳感器上的阻抗感測，該專利說明兩種測量手指電特征的不同方法第一種是，通過在傳感器表面的兩個分開得很小的電極梳狀結構之間施加AC信號，局部地測量介電常數。該專利聲稱，這種測量能區別活體組織(高介電常數)與商業上的塑料(低介電常數)。第二種是，傳感器有稱為雙點電極的用于確定手指阻抗的電極，估計將給出可用來區分真實手指與假手指的附加信息。該專利還說，使用若干種頻率可以增加測量的可靠性。但是，在該專利中說明的方法有許多缺點。雖然介質測量或許對干燥的手指效果很好，但對有汗或潮濕的手指，該分開得很小的電極梳狀結構很可能被含鹽的汗液短路，得不到有用的信息。此外，活體手指的阻抗，如用雙點系統測量，可能隨手指的濕度至少有一個量級的變化。因此，使用手指的阻抗作為判據來識別手指，是困難的，且阻抗的幅值和相位兩者，及隨頻率的變化，可能被簡單的日常生活中周知的材料欺騙，例如剝皮的馬鈴薯。專利5,953,441說明如何檢測對含有電容感測單元矩陣的AC電容指紋傳感器的欺騙。這里對活體手指檢測的主要想法，是通過環繞傳感器面積的邊緣的電極發送AC信號，并檢測傳感器單元上信號的相位，該相位表征活體手指的特征。然而，該方法雖然排除了許多不同的假手指材料，但它也相對容易找出具有近似于手指相同相位的材料，從而騙過該系統。專利申請US2001/0005424 A1說明一種類似于6,175,641說明的方法。測量作為頻率函數的手指的阻抗(或者在兩個電極之間，或者在一個電極與“無限遠”之間)。通過把曲線與參考曲線比較，然后可以檢測手指的活體特征。但是，該方法只對上述方法增加了一小點。不同手指之間和同一手指不同狀態(如對濕度)之間的絕對阻抗和頻率響應，差別太大，以致“活體手指判據”有很寬的范圍，所以該原理容易受騙。國際專利申請PCT/NO03/00157(WO03094724)，本文收入該專利，供參考，該專利根據復阻抗的四點測量，說明另一種活體手指檢測原理。該專利在兩個電極之間通以電流或施加電壓，同時在另兩個電極之間測量電壓降，所有電極均與手指表面接觸。該四點原理應用于手指阻抗測量，可從圖1看到。經過外側的電極，通過手指發送AC電流，同時在兩個內側電極之間，用差分放大器測量電壓降。
技術實現思路
本專利技術的目的，是要保證活體手指檢測的四點測量系統，能用于補償人群間手指特征中的差別，例如變化的角質層厚度。為達到該目的，本專利技術包括一種具有至少四個電極的陣列的阻抗測量系統。這些電極可以直接與手指接觸，或通過絕緣層與手指在電容上耦合。這些電容的排列，要使它們能用于至少兩種不同的四點電極配置，該至少兩種不同的四點電極配置，與電流和電壓感測電極之間不同的相對放置對應。本專利技術的目的，是按后面權利要求書的說明獲得的。四點技術的使用，使這種技術能消除角質層的串聯阻抗，從而直接測量手指內部的阻抗。角質層的阻抗，與皮膚的濕度及環境條件如溫度極其有關。由于皮膚濕度及環境條件，難以識別可用于分開真實手指和假手指的“窄”的判據。相反，手指內部的濕度在變化的環境條件下基本保持恒定。因而，手指內部的阻抗(活體皮膚和組織)遠更恒定，且在人與人之間更具有再現性。因此，四點原理使它更容易獲得能用于識別手指是否為真的活體手指的“窄”的判據。因為皮膚的層狀結構，四點原理還給出國有的“深度選擇性”通過增加頻率，使更深部分的活體皮膚對測量起作用。這樣僅僅通過頻率掃描，即可在電性質上測量深度特有的變化。手指內部的活體組織還有獨特的特征色散(電性質隨頻率的變化)，可用于以高度的可靠性識別真實手指。這些性質在死亡后或當手指從手切下后，會出現變化，從而還能確定手指是否為活體的。PCT/NO03/00157(WO03094724)提出的原理的缺點，在于四點阻抗的測量僅以一組全部電極都有固定距離的電極實施。與四點結構的電極相對位置有關，阻抗測量無論如何或多或少受角質層(horny layer)的影響。在電流電極之間非常短的距離界限中，電流將完全不透入手指內部的活體皮膚，因此只給出單獨的角質層測量。在另一個用于大的電極距離的界限中，測量將在很大程度上由手指內部活體組織的性質確定。因為不同人有不同的角質層厚度，固定的電極距離對不同人將給出不同結果，因此，這樣將使固定電極測量如果不用非常寬的判據，難以識別活體手指。但如果判據不是很窄，則該原理更易于受騙。本領域熟練工程人員周知，不同的電極配置，即電極的不同相對放置與接近電極的物體不同部分的測量對應。但是，手指被四點原理測量的部分，不僅由兩個電流感測電極之間，以及兩個電壓感測電極之間的距離確定，還由電極的幾何布局及電壓感測電極相對于電流電極的相對放置確定。通過啟動陣列中的不同電極，或通過交換正在使用的電極的作用(電壓感測或電流)，從而能夠在不同的四點電極配置之間轉換。通過在陣列內許多不同電極配置之間的轉換，從而能夠對手指各部分，例如對應于不同的深度進行測量，因此能對例如角質層厚度的變化加以補償。舉例說，對一個人使用一種電極排列觀察到的特征色散(復阻抗隨頻率的變化)，可以對另一個人用另一種排列檢測到。為揭示同一色散，有非常厚角質層的人，可能例如對電流注入電極或電壓感測電極之間距離的要求，大于有薄角質層的人。接受一個物體為活體手指的最小判據，可以是用至少一種電極排列，檢測到至少一種與特有本文檔來自技高網...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
【專利技術屬性】
技術研發人員：奧根·G·馬丁森，喬恩·尼薩塞爾，努特·瑞納斯，蓋爾·莫斯塔德，朗恩·派德森，尼古拉·W·克里斯蒂，西格蒙德·克勞森，
申請(專利權)人：IDEX公司，
類型：發明
國別省市：
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