ES2591242T3 - Procedimiento y aparato para detectar huellas dactilares usando un sensor de temperatura - Google Patents

Procedimiento y aparato para detectar huellas dactilares usando un sensor de temperatura Download PDF

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ES2591242T3 ES05784883.0T ES05784883T ES2591242T3 ES 2591242 T3 ES2591242 T3 ES 2591242T3 ES 05784883 T ES05784883 T ES 05784883T ES 2591242 T3 ES2591242 T3 ES 2591242T3
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Abstract

Procedimiento para medir un patrón en una superficie (A) de un objeto (F), en particular una huella dactilar, en el que dicha superficie de objeto (A) es conductora de calor al menos parcialmente, usando un aparato que comprende una pluralidad de píxeles o elementos sensores (4) dispuestos en un conjunto de píxeles (15, 17) en filas (2) y columnas (3), en el que cada elemento de sensor (4) comprende al menos un diodo (D1 -Dn, en el que n es el número de diodos de píxel) conectado en serie entre una línea de fila (2) y una línea de columna (3), respondiendo dichos elementos sensores (4) a la temperatura de la superficie de objeto (A), comprendiendo el procedimiento, para cada uno de los elementos sensores cada vez: - direccionar selectivamente dicho elemento de sensor (4); - aplicar una polarización directa a al menos un diodo (D1 -Dn) dentro del elemento de sensor (4) direccionado con una corriente eléctrica aplicada de una fuente de corriente (13); - activar el elemento de sensor (4) direccionado mediante su calentamiento como resultado de la polarización directa de al menos un diodo (D1 -Dn); y - detectar la temperatura de la superficie de objeto (A) basándose en cualquiera de a) un cambio de tensión provocado por la activación por calor, cuando la corriente eléctrica aplicada es constante o b) un cambio de corriente provocado por la activación por calor, cuando la tensión de polarización de píxel aplicada es constante; seguido por la etapa de establecer una fotografía segmentada, global relacionada con dicho patrón.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y aparato para detectar huellas dactilares usando un sensor de temperatura SECTOR DE LA INVENCION
La invencion se refiere principalmente a un procedimiento y a un aparato para medir patrones en una superficie parcialmente conductora de calor, de manera preferente una huella dactilar. En sus aspectos mas amplios, la invencion hace posible mediciones tambien de otras formas de patrones en o sobre una superficie de diversos tipos de objetos.
DESCRIPCION DEL ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR
Se han descrito en la bibliografia publicada varias tecnicas diferentes para la captura de imagenes de huellas dactilares. Generalmente, el dominio de senal de sensor puede ser optico, electrico, relacionado con la presion o termico.
Se ha demostrado que el procedimiento mas antiguo basado en tinta y papel no es practico. Los sensores opticos son normalmente grandes y voluminosos. Una familia de dispositivos de registro de huellas dactilares hace uso de un conjunto de sensores combinado con un circuito integrado de lectura, fabricandose ambos componentes sobre el mismo sustrato. Los parametros medidos por los sensores varian en gran medida. Por ejemplo, se han usado diversas propiedades electricas que caracterizan el patron de piel de los dedos como parametros de medicion en diferentes sistemas de deteccion de huellas dactilares. La resistencia ohmica, capacidad, impedancia compleja y campos electricos se han mencionado todos como parametros posibles en la descripcion de tales sistemas. Estos tipos de sensores estan sometidos a danos potenciales debido a descargas electrostaticas tras tocar el dedo, puesto que los electrodos de deteccion se realizan habitualmente abiertos y muy cerca de la superficie de sensor. Otros sistemas se basan en sensores de presion (microconmutadores, sensores piezoelectricos, etc.). Estos sistemas basados en sensores de presion incluyen a menudo membranas o micromembranas que deben ser muy blandas y al mismo tiempo ser capaces de soportar el desgaste, aranazos y deformaciones reiteradas que pueden reducir la vida util del dispositivo.
Una categoria de sistemas de lectura de huellas dactilares se basa en conjuntos de sensores de temperatura. En este caso particular, la temperatura de equilibrio de cada sensor es una funcion del contacto termico entre el dedo y el sensor. Un buen contacto termico, que corresponde a las crestas de las huellas dactilares, inducira normalmente un cambio de temperatura de sensor mayor que un contacto termico malo. Los sensores para los que la temperatura permanece inalterada por el contacto con el dedo, al menos durante cierto espacio de tiempo, corresponden a surcos de las huellas dactilares. El problema de este enfoque es que cualquier diferencial de temperatura disponible desaparecera rapidamente cuando el sistema alcance de manera natural un estado de equilibrio termico en un espacio de tiempo muy corto. Un barrido rapido de la huella dactilar a lo largo de un sensor de linea puede captar los diferenciales de temperatura iniciales. Sin embargo, este procedimiento requiere algoritmos de procesamiento de datos mas elaborados para recuperar la representacion de huellas dactilares completas. Ademas, es mucho mas exigente en cuanto al tiempo de respuesta de sensor y la velocidad de toma de datos del sistema.
Puesto que un sensor de huellas dactilares puede estar expuesto a un uso a largo plazo en condiciones variables y a veces exigentes, es necesario que el sensor tenga una superficie robusta, que sea insensible a contaminaciones en la huella dactilar y en el sensor tanto como sea posible, y que pueda examinarse electricamente con el fin de evitar interferencias del exterior y proteger el sensor frente a descargas electromagneticas que pueden danar los circuitos electronicos en el sensor. Debe poder leer la mayoria de huellas dactilares sin alterarse gravemente por impresiones latentes de un uso anterior. Debe poder leer tambien huellas dactilares desgastadas en las que el patron ya no esta visible. En algunas aplicaciones, tales como cuando se integran sobre pasaportes electronicos o una tarjeta con chip/tarjeta inteligente de pago con contacto/sin contacto, un sensor debe hacerse muy compacto, flexible fisicamente (que puede doblarse), y debe tener un consumo de energia lo mas bajo posible. Referente a los costes, existe tambien una demanda de simplicidad y minimizacion del numero de piezas.
El principio de sensor termico, tal como se describe en la Patente U.S.A. n.° 6.091.837, puede satisfacer los requisitos mencionados anteriormente. Hace uso del mecanismo de transferencia de calor con el fin de distinguir los surcos y crestas de las huellas dactilares, puesto que sus estructuras de piel tienen caracteristicas de transferencia de calor diferentes. Para este tipo de sistema, se calienta un conjunto de sensores y se monitoriza el intercambio de calor entre el dedo y los sensores individuales subyacentes a traves de una medicion de variacion de temperatura del sensor. Una temperatura de sensor grande relativa indica una acumulacion de energia calorifica, en otras palabras, una perdida de calor pequena o un intercambio de calor pequeno entre el sensor y el dedo considerados en este punto. Los intercambios de calor pequenos corresponden a su vez a puntos de baja conductividad termica (es decir que tienen una baja conduccion/transferencia de calor) para los que el contacto termico entre el dedo y el sensor es muy bajo. Siguiendo este enfoque, los puntos de baja conductividad termica mapean la estructura de surcos de huellas dactilares locales, y los puntos de alta conductividad termica (es decir que tienen una alta conduccion/transferencia de calor) mapean la estructura de crestas de huellas dactilares locales, y los puntos de
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conductividad termica intermedia corresponden a la zona de transicion local entre crestas y surcos.
Una aplicacion de este principio termico se describe en mas detalle en la solicitud internacional n.° WO 03098535. En esta publicacion de patente, se usan resistencias independientes como calefactor y elemento de deteccion de temperatura. Una red de conjuntos de estas resistencias se deposita sobre un sustrato flexible. Un pixel consiste en un calefactor resistivo y un elemento de deteccion de temperatura resistivo. Las lineas de columna y de fila se orientan y conectan directamente a un circuito integrado externo (ASIC) que contiene todos los conmutadores electronicos, amplificadores operativos y conjunto de circuitos de procesamiento necesarios. En funcionamiento, los pixeles se calientan por los calefactores resistivos y se monitorizan las temperaturas de pixel por los elementos de deteccion resistivos. La conmutacion de fila y linea se realiza en el ASIC. Todos los pixeles que pertenecen a una columna de sensor se calientan y procesan de una vez, cada columna a su vez. Un extremo de los elementos de deteccion resistivos se conecta a las filas de sensor y se mantiene en una referencia potencial virtual por los amplificadores operativos.
Un inconveniente importante de esta implementacion es que todos los pixeles en una columna se calientan al mismo tiempo. Esto dara como resultado un alto consumo de energia, especialmente para conjuntos de sensores mayores con un alto numero de pixeles de columna, suponiendo que tiene que mantenerse una proporcion senal/ruido dada. Otro problema potencial es el de las perdidas de resistencia variables en trayectorias de lineas de columna superiores cuando estas portan grandes corrientes de calentamiento. Esto puede dar como resultado imprecisiones y desajustes en la energia de calentamiento de pixel y/o senales de pixel (debido a disminuciones de la tension de linea variable), y cuanto mayor sea el conjunto, peor. Pueden realizarse compensaciones para solucionar este problema, por ejemplo variando los anchos de linea para conseguir perdidas de linea identicas en trayectorias de lineas de columna, pero este enfoque no podria realizarse sin una penalizacion de disposicion. Las imprecisiones y los desajustes pueden compensarse y corregirse tambien mediante un software de procesamiento de imagenes, sin embargo, esto anade complejidad y requiere mas recursos informaticos, especialmente para sensores usados en sistemas integrados portatiles.
La presente invencion es el resultado de desarrollo adicional del principio de sensor descrito en la Patente U.S.A. n.° 6.091.837. Un objetivo de la invencion es poder realizar el sensor compacto y flexible fisicamente, y con un consumo de energia suficientemente bajo con el fin de usarse por ejemplo en aplicaciones inalambricas, tales como en tarjetas con chip/tarjetas inteligentes sin contacto. Otro objetivo es poder implementar un sensor que sea sencillo y economico de producir, y robusto en su uso a largo plazo.
RESUMEN DE LA INVENCION
En los antecedentes anteriores esta invencion se refiere en general a un aparato para medir un patron en una superficie de un objeto y que comprende una pluralidad de elementos sensores que responden a la temperatura de la superficie del objeto, asi como medios para establecer una fotografia segmentada, global relacionada con dicho patron. El alcance de la presente invencion esta determinado por los terminos de las reivindicaciones. Las caracteristicas novedosas y especificas segun la invencion consisten principalmente en el mismo en que el aparato comprende al menos un diodo asociado funcionalmente con cada elemento de sensor para contribuir a una o mas de las siguientes funciones:
- direccionar selectivamente dicho elemento de sensor
- activar dicho elemento de sensor, y
- detectar la temperatura.
En el caso muy interesante de que un objeto sea conductor de calor al menos parcialmente, en particular una huella dactilar, al menos un diodo anterior esta adaptado para activarse mediante calentamiento con una corriente electrica aplicada, y/o el diodo esta compuesto por el elemento de sensor asociado y esta adaptado para detectar la temperatura en el elemento de sensor.
Otras caracteristicas novedosas y especificas segun esta invencion se expresan en las reivindicaciones adjuntas.
La solucion se presenta en las siguientes secciones. Brevemente, se realiza una estructura de elementos sensores o pixeles sencilla y no existe ningun transistor activo en el interior de los elementos de pixel. A pesar de esto, los pixeles de sensor pueden direccionarse aun individualmente. El consumo de energia se mantiene a un nivel bajo, puesto que se direcciona y se calienta cada vez solo uno o un numero muy limitado de pixeles. Pueden eliminarse los problemas practicos con perdidas de linea de fila/columna resistivas, en primer lugar portando bajas corrientes de calentamiento, y en segundo lugar usando fuente(s) de corriente mientras se detectan cambios termicos de pixel tras excitacion por calor. La flexibilidad fisica se consigue usando un sustrato flexible. Ademas, los costes de produccion del sensor pueden minimizarse dividiendo preferiblemente el sensor en dos partes principales: un conjunto de pixeles (area grande) y un chip de procesamiento (area pequena). El conjunto de pixeles puede producirse preferiblemente usando tecnicas de procesamiento de tipo rollo a rollo o area grande, mientras puede
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producirse el chip de procesamiento en procesos convencionales con semiconductores. El conjunto de pixeles y el chip de procesamiento se conectan entonces entre si usando tecnicas de union convencionales o tecnologia de tipo chip invertido (flip -chip).
BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
En la siguiente descripcion se explicaran realizaciones de la invencion en mas detalle con referencia a las figuras de los dibujos:
La figura 1 muestra de forma simplificada un unico elemento de sensor o pixel con varios diodos como componentes funcionales,
La figura 2 muestra en seccion transversal esquematica un ejemplo de un posible tipo de diodo que puede ser util en los elementos sensores,
La figura 3 muestra en seccion transversal esquematica un ejemplo de una estructura de elemento de sensor “vertical” posible,
La figura 4 muestra una realizacion de una configuracion de circuito para un conjunto de sensores de tamano relativamente limitado,
La figura 5 muestra otra configuracion de circuito adecuada para un tamano de conjunto mayor que el de la figura 4,
La figura 6 muestra una vista en planta y alzado, respectivamente, una disposicion practica de las partes principales de un aparato de sensor,
La figura 7 muestra de forma correspondiente a la figura 1 un unico pixel, pero con una forma generica del elemento de sensor.
DESCRIPCION DETALLADA DE LOS DIBUJOS
Se hace referencia a la figura 1.
En un pixel o elemento de sensor -4 -, uno o mas diodos D1 -Dn estan conectados en serie entre la linea de fila de pixeles -2 - y linea de columna de pixeles -3 -, tal como se ilustra en la figura 1. Los diodos D1 -Dn deben estar cerca de la superficie de sensor y en buen contacto termico con una huella dactilar que va a medirse.
Estos diodos de pixel D1 -Dn en esta realizacion actuaran tanto como calefactor de pixel como elemento de deteccion de temperatura. Ademas, puesto que el diodo es un rectificador y cuando se conecta tal como se ilustra y se polariza correctamente, permitira direccionar un unico pixel, es decir seleccionar/procesar algun/algunos pixel(es) de interes mientras se deseleccionan/aislan todos los demas pixeles en el conjunto de sensores. Direccionar pixeles se realiza controlando los potenciales de filas de pixeles -2 - y columnas de pixeles -3 -, de modo que los diodos de pixel D1 -Dn seleccionados se polarizan correctamente (la corriente fluye solo a traves del/de los diodo(s) de pixel seleccionado(s), mientras otros pixeles en el conjunto estan en circuito abierto/bloqueados). Por tanto, en este caso los diodos o posiblemente un unico diodo, llevara a cabo todas las funciones de direccionar, activar y detectar, tal como se ha mencionado anteriormente.
El pixel se calienta cuando estos diodos D1 -Dn se polarizan de manera directa con una corriente Id y tension Vd dadas a traves de cada diodo. Como el diodo es habitualmente un dispositivo sensible a la temperatura, cualquier cambio de temperatura en un pixel reflejara un cambio de tension AVd correspondiente a traves de cada diodo.
La energia de calentamiento de pixeles y la senal termica pueden definirse de la siguiente manera:
Energia de calentamiento de pixeles: ^Vd^Id
Senal de tension termica: ^AVd (para una corriente de diodo Id constante dada)
donde n > 1 es el numero de diodos de pixel conectados en serie. El numero n esta limitado principalmente por la disposicion y fabricacion de circuito de pixeles practicas, y por la altura de barrera del diodo y la tension de funcionamiento de un sistema de sensor.
La cantidad de cambio de tension AVd en un diodo de pixel, tras la excitacion por calor, dependera de la transferencia de calor local con una huella dactilar que se aplica sobre la superficie del sensor. Las regiones de cresta con mejor conduccion de calor (que producen una mayor perdida de calor) tendran normalmente un cambio de tension AVd menor que las regiones de surco con peor conduccion de calor (que producen una perdida de calor menor).
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Alternativamente, el diodo de pixel puede mantenerse en una tension de polarizacion Vd constante. Cualquier cambio de temperatura en un pixel reflejara entonces un cambio de corriente AId correspondiente a traves del/de los diodo(s). En este caso, el parametro AId se usa como senal termica de pixel.
Un patron de imagen de huella dactilar se construye direccionando, calentado y recogiendo todas las senales termicas de pixel en el conjunto de sensores. Los diferenciales en AVd o AId distinguiran surcos y crestas, representando por tanto una imagen de huella dactilar. El/los diodo(s) puede(n) adaptarse para detectar la temperatura en cada pixel o elemento de sensor de manera intermitente o continua.
Existen diversas maneras de construir un rectificador/diodo en microelectronica. Tambien existen diferentes tipos de diodos con sus propias caracteristicas adecuadas para diferentes aplicaciones. El/los diodo(s) de pixel en esta aplicacion puede(n) ser cualquier construccion de dispositivo microelectronico, con caracteristicas rectificadoras meramente o combinadas. El diodo puede ser preferiblemente, pero no se limita a, un rectificador de union PN, un rectificador Schottky o un diodo PIN.
Los diodos D1 -Dn pueden construirse a partir de materiales semiconductores o de semiconductor -compuesto seleccionados (preferiblemente, pero no se limitan a, Germanio o Silicio) y metal (por ejemplo aluminio, en caso de algunos diodos Schottky) con propiedades adecuadas, o completamente a partir de materiales organicos. Las estructuras atomicas pueden ser monocristalinas, amorfas o policristalinas.
Por motivos ilustrativos, la figura 2 muestra un ejemplo de un rectificador Schottky lateral/plano, que esta formado en la superficie de contacto -43 - entre un semiconductor -42 - (por ejemplo silicio de tipo N) y un metal -44 - adecuado (por ejemplo aluminio). Los contactos de metal -40 - y -44 - son los terminales de diodo. Las islas N+ -41 - garantizan que los contactos en los terminales -40 - son contactos ohmicos. Un oxido aislante -46 - puede rodear la estructura de dispositivo de diodo.
La figura 3 es un ejemplo de la estructura vertical del sensor, trazada (no a escala) con un unico diodo D1 y con una huella dactilar -F - con la superficie -A - aplicada sobre el sensor.
El sustrato -45 - puede ser rigido o preferiblemente flexible fisicamente. Los materiales de sustrato pueden ser de plastico (por ejemplo PET, PEN), una lamina metalica (por ejemplo acero, aluminio) o un semiconductor (por ejemplo silicio), cuarzo, vidrio o cualquier material que sea adecuado para depositar estructuras microelectronicas en produccion.
El aislante -46 - puede ser un oxido a partir de un metal o semiconductor, o un material organico. Las conexiones de fila -2 - y columna -3 - pueden realizarse a partir de un metal adecuado (por ejemplo aluminio).
Los pixeles de sensor se cubren con una capa conductora/semiconductora -47 - que debe conectarse a tierra para blindar el sensor electricamente, y proteger el sensor frente a descargas electromagneticas potencialmente daninas al tocar con el dedo accidentalmente. Un revestimiento robusto -48 - encima puede proporcionar la proteccion mecanica y quimica en usos diarios.
La figura 4 es un diagrama amplificado de un sistema de sensor que consiste preferiblemente en dos partes principales: un conjunto de pixeles -15 - y un chip de procesamiento -16 -. Sin embargo, estas dos partes pueden integrarse tambien en un unico sustrato comun.
El conjunto de pixeles -15 - es una red bidimensional de pixeles -4 - con uno o mas diodos D1 -Dn conectados en serie dentro de cada pixel. Los pixeles -4 - estan conectados a las lineas de fila -2 - y de columna -3 - globales. Las lineas de fila -2 - y de columna -3 - se orientan entonces y se conectan externamente al chip de procesamiento -16 -.
En el chip de procesamiento -16 -, hay conmutadores para filas y columnas. Los conmutadores de columna -7 - y -8 - se controlan mediante las salidas -11 - de un selector de linea de columna -9 - que puede ser preferiblemente un registro de desplazamiento o una logica de decodificacion. De la misma manera, los conmutadores de fila -5 - y -6 - se controlan mediante las salidas -12 - de un selector de linea de fila -10 - que puede ser preferiblemente un registro de desplazamiento o una logica de decodificacion. Para cada columna -3 - y cada fila -2 -, existen preferiblemente un conmutador principal y un conmutador de senal. Los conmutadores principales -5 - y -7 - pueden manejar corrientes grandes, mientras que los conmutadores de senal -6 - y -8 - correspondientes pasaran las senales de sensor a un circuito analogico interno -14 -. El uso de conmutadores de senal -6 - y -8 - puede minimizar los efectos de ruido y otras irregularidades en los conmutadores principales -5 - y -7 -. Por este motivo los conmutadores de senal se conectan a los elementos sensores de pixel 4 en puntos entre los elementos sensores y los conmutadores principales respectivos.
Los conmutadores -5 -, -6 -, -7 - y -8 - pueden ser de cualquier dispositivo microelectronico que pueda llevar a cabo la conmutacion o funciones equivalentes. Puede ser necesario un control de circuito adicional para garantizar una polarizacion y un direccionamiento apropiados de los diodos de pixeles D1 -Dn.
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Se alimenta corriente desde una fuente de corriente -13 - al pixel que se direcciona. La fuente de corriente -13 - puede controlarse de manera dinamica y ser ajustable. Cualquier cambio en la senal termica del pixel seleccionado se monitoriza y procesa mediante el circuito analogico interno -14 -, basandose en la activacion por calor de un elemento de pixel de sensor cada vez. En algunos casos puede preferirse usar una fuente de corriente constante -13 -.
El chip de procesamiento -16 - puede contener ademas otros bloques de circuito -19 - tambien, por ejemplo la electronica necesaria para llevar a cabo un procesamiento de imagenes de huella dactilar complejo, registro, coincidencia de huellas dactilares, y control de acceso a aplicaciones. En cualquier caso, el chip -16 - en esta realizacion proporciona medios para establecer una fotografia segmentada, global relacionada con el patron de superficie que va a medirse, en particular una huella dactilar.
Esta configuracion de circuito, tal como se muestra en la figura 4, puede ser adecuada para un sensor con un tamano de conjunto de pixeles limitado. Para un conjunto de pixeles grande, el alto numero de lineas de fila -2 - y de columna -3 - que van a conectarse externamente requerira muchas zonas de conexion y areas de contacto excesivas, realizando el tamano de sensor total inviablemente grande (el conjunto de pixeles -15 -, el chip de procesamiento -16 - o ambos) para algunas aplicaciones.
La configuracion de circuito de la figura 5 es similar a la figura 4, excepto porque las funciones de conmutacion de fila y columna se incorporan totalmente en un conjunto de pixeles -17 - altamente integrado ahora. El numero de conexiones externas a un chip de procesamiento -18 - mas sencillo se reduce entonces drasticamente a unas pocas lineas.
Esta configuracion es preferente para un mayor tamano de conjunto de sensores.
Los conmutadores y los selectores de linea de fila/columna pueden realizarse a partir de transistores de pelicula delgada (TFT) o dispositivos semiconductores que pueden llevar a cabo las funciones equivalentes.
Con el fin de maximizar la velocidad de exploracion de conjunto, por ejemplo, en conjuntos de pixeles muy grandes, pueden seleccionarse varios o un pequeno grupo de pixeles -4 - y procesarse cada vez. En tales casos, el sensor puede dividirse en subsecciones para un procesamiento paralelo.
La figura 6 es una vista en alzado y lateral del sistema de sensor.
El conjunto de pixeles -15 (17) - se realiza en un sustrato (flexible) -45 -. El chip de procesamiento -16 (18) - se une en el sustrato de conjunto -45 -. Las conexiones vertical -22 - y horizontal -21 - se orientan y conectan entre estas dos partes.
Lineas de entrada/salida -20 - pueden ponerse a disposicion para conectarse fisicamente a un sistema externo.
En el circuito de pixeles -71 - en la figura 7, existe un elemento de deteccion generico, trazado en este caso en forma de una resistencia -73 -, y un diodo -75 - conectado en serie entre las lineas de fila -2 - y de columna -3 -. El elemento -73 - ademas de (o en vez de) la funcion de deteccion, puede contribuir sustancialmente al calentamiento requerido.
El diodo -75 - puede usarse meramente para direccionar pixeles, puesto que permitira, cuando se polariza correctamente, el flujo de corriente en un sentido mientras bloquea la corriente en el sentido opuesto. Puede usarse tambien parcialmente como elemento de deteccion junto con el elemento de deteccion generico -73 -. Esto dependera de los disenos, las aplicaciones y estructuras de pixeles.
El elemento de deteccion generico -73 - puede comprender un dispositivo pasivo (tal como una resistencia, un condensador, un inductor) o cualquier tipo de dispositivos de interes (tal como un conmutador de membrana, un transistor/dispositivo activo).
Para fines de calentamiento de pixeles y de deteccion de temperatura en la solicitud actual (es decir, captar imagenes de huellas dactilares), el diodo -75 - puede usarse preferiblemente para fines de direccionar pixeles unicamente. Bajo el control por los circuitos -14 -, -16 -, -18 - (figuras 4 y 5) puede proporcionarse el direccionamiento selectivo de un elemento de pixel de sensor o un grupo pequeno de elementos sensores cada vez, por medio de un conjunto de diodos -75 -. En un aparato practico, un grupo pequeno puede oscilar entre 2 -4 y mas elementos sensores, dependiendo de posibles subdivisiones de un conjunto de sensores grande, el tiempo asignado para cada fotografia segmentada global, la resolucion requerida, los parametros termicos, etc.
El elemento de deteccion generico -73 - puede ser preferiblemente un material resistivo que va a usarse como resistencia combinada de calentamiento y sensible a la temperatura. Tal dispositivo de resistencia debe realizarse muy cerca de la superficie de sensor con el fin de interaccionar termicamente con una huella dactilar aplicada.
Cuando se calienta con un flujo de corriente, el valor resistivo cambiara parcialmente segun la transferencia de calor con la huella dactilar en la superficie de sensor. El cambio en el valor de resistencia se monitoriza y se usa como medida para la senal termica de pixel.
5 El resto del aparato o sistema de sensor se mantendran iguales tal como se describio anteriormente en secciones previas.
Una estructura de diodo es basicamente sensible a temperaturas y luces expuestas, y un material de resistencia puede realizarse para que tenga una respuesta optima a temperaturas, luces o presion. Por tanto, las ideas y 10 estructuras basicas del presente sistema de sensor y pixel pueden usarse adicionalmente para crear una imagen o para llevar a cabo otros tipos de mediciones basadas en intensidad de luz, presion y temperaturas.
Estos tipos de mediciones pueden ser de interes tambien para la deteccion de huellas dactilares.
15 Sin embargo, tal como se entendera a partir de la descripcion anterior, el aspecto principal de esta invencion se refiere a la deteccion de huellas dactilares basandose en la senal termica de pixel.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para medir un patron en una superficie (A) de un objeto (F), en particular una huella dactilar, en el que dicha superficie de objeto (A) es conductora de calor al menos parcialmente, usando un aparato que comprende una pluralidad de pixeles o elementos sensores (4) dispuestos en un conjunto de pixeles (15, 17) en filas (2) y columnas (3), en el que cada elemento de sensor (4) comprende al menos un diodo (D1 -Dn, en el que n es el numero de diodos de pixel) conectado en serie entre una linea de fila (2) y una linea de columna (3), respondiendo dichos elementos sensores (4) a la temperatura de la superficie de objeto (A), comprendiendo el procedimiento, para cada uno de los elementos sensores cada vez:
    - direccionar selectivamente dicho elemento de sensor (4);
    - aplicar una polarizacion directa a al menos un diodo (D1 -Dn) dentro del elemento de sensor (4) direccionado con una corriente electrica aplicada de una fuente de corriente (13);
    - activar el elemento de sensor (4) direccionado mediante su calentamiento como resultado de la polarizacion directa de al menos un diodo (D1 -Dn); y
    - detectar la temperatura de la superficie de objeto (A) basandose en cualquiera de
    a) un cambio de tension provocado por la activacion por calor, cuando la corriente electrica aplicada es constante o
    b) un cambio de corriente provocado por la activacion por calor, cuando la tension de polarizacion de pixel aplicada es constante;
    seguido por la etapa de establecer una fotografia segmentada, global relacionada con dicho patron.
  2. 2. Procedimiento para medir un patron en una superficie (A) de un objeto (F), en particular una huella dactilar, en el que dicha superficie de objeto (A) es conductora de calor al menos parcialmente, usando un aparato que comprende una pluralidad de pixeles o elementos sensores (71) dispuestos en un conjunto de pixeles (15, 17) en filas (2) y columnas (3), en el que cada elemento de sensor (71) comprende al menos un diodo (75) conectado en serie con un dispositivo (73) entre una linea de fila (2) y una linea de columna (3), en el que el dispositivo (73) comprende un dispositivo pasivo tal como una resistencia, un condensador o un inductor, o comprende un conmutador de membrana, o un dispositivo activo tal como un transistor, respondiendo dichos elementos sensores (71) a la temperatura de la superficie de objeto (A), comprendiendo dicho procedimiento, para cada uno de los elementos sensores cada vez:
    - direccionar selectivamente dicho elemento de sensor (71);
    - aplicar una corriente electrica de una fuente de corriente (13) al elemento de sensor (71) direccionado;
    - activar el elemento de sensor (71) direccionado mediante su calentamiento como resultado del calentamiento del dispositivo (73) como consecuencia de la corriente electrica aplicada desde la fuente de corriente (13); y
    - detectar, con el dispositivo (73) y opcionalmente con el diodo (75) la temperatura de la superficie de objeto (A) basandose en cualquiera de
    a) un cambio de tension provocado por la activacion por calor, cuando la corriente electrica es aplicada constantemente; o
    b) un cambio de corriente provocado por la activacion por calor, cuando la tension de polarizacion de pixel aplicada es constante;
    seguido por la etapa de establecer una fotografia segmentada, global relacionada con dicho patron.
  3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que dicho al menos un diodo (D1 -Dn; 75) se usa para direccionar y activar por calor el elemento de sensor (4, 71).
  4. 4. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que cada elemento de sensor (4) comprende mas de un diodo (D1 -Dn) para proporcionar una senal termica proporcional a n, el numero de diodos de pixel conectados en serie, para activar dicho elemento de sensor, y detectar la temperatura.
  5. 5. Aparato para medir un patron en una superficie (A) de un objeto (F), en particular una huella dactilar, en el que dicha superficie de objeto (A) es conductora de calor al menos parcialmente, comprendiendo dicho aparato una pluralidad de pixeles o elementos sensores (4) dispuestos en un conjunto de pixeles (15, 17) en filas (2) y columnas (3), en el que cada elemento de sensor (4) comprende al menos un diodo (D1 -Dn, en el que n es el numero de diodos de pixel) conectado en serie entre una linea de fila (2) y una linea de columna (3), comprendiendo ademas dicho aparato medios para establecer una fotografia segmentada, global relacionada con dicho patron;
    caracterizado porque dicho al menos un diodo (D1 -Dn) esta adaptado para activarse mediante calentamiento con una corriente electrica (13) aplicada.
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    35
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  6. 6. Aparato para medir un patron en una superficie (A) de un objeto (F), en particular una huella dactilar, en el que dicha superficie de objeto (A) es conductora de calor al menos parcialmente, comprendiendo dicho aparato una pluralidad de pixeles o elementos sensores (71) dispuestos en un conjunto de pixeles (15, 17) en filas (2) y columnas (3), en el que cada elemento de sensor (71) comprende al menos un diodo (75) conectado en serie con un dispositivo (73) entre una linea de fila (2) y una linea de columna (3), en el que el dispositivo (73) comprende un dispositivo pasivo tal como una resistencia, un condensador o un inductor, o comprende un conmutador de membrana, o un dispositivo activo tal como un transistor,
    comprendiendo ademas dicho aparato medios para establecer una fotografia segmentada, global relacionada con dicho patron;
    caracterizado porque dicho dispositivo (73) esta adaptado para activarse mediante calentamiento con una corriente electrica (13) aplicada.
  7. 7. Aparato segun la reivindicacion 5, en el que cada elemento de sensor (4) comprende dos o mas diodos (D1 -Dn) conectados en serie.
  8. 8. Aparato segun la reivindicacion 5, la reivindicacion 6 o la reivindicacion 7, en el que dicho al menos un diodo (D1 -Dn; 75) esta previsto para direccionar y activar por calor el elemento de sensor (4, 71).
  9. 9. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, que comprende conmutadores principales controlables (5, 7) conectados a elementos sensores (4, 71) para activar los elementos sensores, e conmutadores de senal (6, 8) conectados entre los elementos sensores y conmutadores principales (5, 7) respectivos.
  10. 10. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en el que los elementos sensores (4, 71) estan dispuestos como un conjunto de pixeles (15, 17) en una parte de sustrato, y dichos medios para establecer una fotografia segmentada, global estan previstos en otra parte de sustrato.
  11. 11. Aparato segun la reivindicacion 10 cuando depende de la reivindicacion 9, en el que dichos conmutadores principales y de senal estan previstos en la primera parte de sustrato.
  12. 12. Aparato segun la reivindicacion 10 o la reivindicacion 11, en el que al menos una de las partes de sustrato es flexible.
  13. 13. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en el que la otra parte de sustrato es un chip de procesamiento (16, 18).
  14. 14. Aparato segun una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13, que comprende medios de circuito de control adaptados para direccionar selectivamente uno de los elementos sensores (4, 71) o un subgrupo de los elementos sensores cada vez, por medio de dichos diodos (D1 -Dn, 75).
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