JPH11164824A - 容量型指紋検知アレイの静電気電荷保護 - Google Patents
容量型指紋検知アレイの静電気電荷保護Info
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- JPH11164824A JPH11164824A JP10258382A JP25838298A JPH11164824A JP H11164824 A JPH11164824 A JP H11164824A JP 10258382 A JP10258382 A JP 10258382A JP 25838298 A JP25838298 A JP 25838298A JP H11164824 A JPH11164824 A JP H11164824A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 人体から供給される静電気による影響を防止
することを可能とした指紋検知装置及び方法を提供す
る。 【解決手段】 誘電体層内に多数の接地されている金属
経路を配置させて第一及び第二コンデンサプレートの各
々を空間的に取囲むことによって指先によって担持され
ることのある静電気に対する静電気電荷保護を与える。
することを可能とした指紋検知装置及び方法を提供す
る。 【解決手段】 誘電体層内に多数の接地されている金属
経路を配置させて第一及び第二コンデンサプレートの各
々を空間的に取囲むことによって指先によって担持され
ることのある静電気に対する静電気電荷保護を与える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、指紋イメージ検
知、即ち例えばリッジ即ち皺の終端及び分岐等の指紋の
詳細を検知する技術分野に関するものであって、更に詳
細には、マルチピクセル容量型指紋センサーに関するも
のである。
知、即ち例えばリッジ即ち皺の終端及び分岐等の指紋の
詳細を検知する技術分野に関するものであって、更に詳
細には、マルチピクセル容量型指紋センサーに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】公知の如く、人間の指紋は、枝分かれ部
分即ち分岐部及び急激な終端即ち端点の両方を有するラ
イン即ちリッジ（皺）から構成されている。これらの枝
分かれ部分、分岐部、終端部及び端点はマイニューシア
即ち指紋の詳細事項として公知である。指紋は、これら
の詳細事項の位置及びそれらの間の関係によって識別さ
れる。
分即ち分岐部及び急激な終端即ち端点の両方を有するラ
イン即ちリッジ（皺）から構成されている。これらの枝
分かれ部分、分岐部、終端部及び端点はマイニューシア
即ち指紋の詳細事項として公知である。指紋は、これら
の詳細事項の位置及びそれらの間の関係によって識別さ
れる。
【０００３】本発明は、指紋の詳細事項を検知すべく動
作する改良した容量センサーに関するものである。容量
型センサーの使用は一般的に公知である。
作する改良した容量センサーに関するものである。容量
型センサーの使用は一般的に公知である。
【０００４】例えば、「センサー及びアクチュエータ
（ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ）」、
Ｊａｎ／Ｆｅｄ １９８９、Ｎｏ．１／２、１４１−１
５３頁の刊行物は、１９８７年６月２日乃至５日の間東
京において開催されたソリッドステートセンサー及びア
クチュエータに関する第四回国際会議（トランスデュー
サズ’８７）において発表された「内因性輪郭検知オプ
ションを有する集積化した触覚イメージャ（ＩＮＴＥＧ
ＲＡＴＥＤ ＴＡＣＴＩＬＥ ＩＭＡＧＥＲ ＷＩＴＨ
ＡＮ ＩＮＴＲＩＮＳＩＣ ＣＯＮＴＯＵＲ ＤＥＴ
ＥＣＴＩＯＮ ＯＰＴＩＯＮ）」という題名の文献を有
している。この文献は、底部セラミック支持体、シリコ
ンウエハ集積回路上に包含されている正方形のアルミニ
ウム電極からなる９行９列アレイ、天然ゴムから構成さ
れている可撓性があり且つ分離用の中間層、薄い導電性
のゴム層、及び上部保護層を具備する多層構造を有する
集積化した容量性触覚画像形成用センサーを記載してい
る。この装置においては、容量は天然ゴム層の局所的な
変形に依存する。この装置の８１個の個別的なアルミニ
ウム電極が天然ゴム層内に凹凸パターンからなる容量性
の測定値を与え、この凹凸は上部保護層に作用する圧力
分布によって発生される。
（ＳＥＮＳＯＲＳ ＡＮＤ ＡＣＴＵＡＴＯＲＳ）」、
Ｊａｎ／Ｆｅｄ １９８９、Ｎｏ．１／２、１４１−１
５３頁の刊行物は、１９８７年６月２日乃至５日の間東
京において開催されたソリッドステートセンサー及びア
クチュエータに関する第四回国際会議（トランスデュー
サズ’８７）において発表された「内因性輪郭検知オプ
ションを有する集積化した触覚イメージャ（ＩＮＴＥＧ
ＲＡＴＥＤ ＴＡＣＴＩＬＥ ＩＭＡＧＥＲ ＷＩＴＨ
ＡＮ ＩＮＴＲＩＮＳＩＣ ＣＯＮＴＯＵＲ ＤＥＴ
ＥＣＴＩＯＮ ＯＰＴＩＯＮ）」という題名の文献を有
している。この文献は、底部セラミック支持体、シリコ
ンウエハ集積回路上に包含されている正方形のアルミニ
ウム電極からなる９行９列アレイ、天然ゴムから構成さ
れている可撓性があり且つ分離用の中間層、薄い導電性
のゴム層、及び上部保護層を具備する多層構造を有する
集積化した容量性触覚画像形成用センサーを記載してい
る。この装置においては、容量は天然ゴム層の局所的な
変形に依存する。この装置の８１個の個別的なアルミニ
ウム電極が天然ゴム層内に凹凸パターンからなる容量性
の測定値を与え、この凹凸は上部保護層に作用する圧力
分布によって発生される。
【０００５】人間の指紋の詳細事項を検知するために容
量型センサーを使用することも公知である。
量型センサーを使用することも公知である。
【０００６】例えば、「ＩＥＥＥ・エレクトロン・デバ
イス・レターズ」、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．１、１９９７
年１月、１９−２０頁の刊行物は、「ガラス及びポリマ
ー基板のポリシリコンＴＦＴを使用した新規な指紋スキ
ャニングアレイ（ＮＯＶＥＬＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ
ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＡＲＲＡＹＳ ＵＳＩＮＧ ＰＯＬ
ＩＳＩＬＩＣＯＮ ＴＦＴ’Ｓ ＯＦ ＧＬＡＳＳ Ａ
ＮＤ ＰＯＬＹＭＥＲ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ）」とい
う題名の文献を包含している。この文献は、４万個の個
別的なピクセルから構成されている二次元（２Ｄ）２０
０×２００容量検知用アレイを記載している。該アレイ
の各ピクセルは２個の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と１
個のコンデンサプレートとを有している。各アレイピク
セルは１つのアレイ行と１つのアレイ列との交差点に存
在しており、且つ各アレイピクセルは、行ドライバ回路
と列ドライバ回路とによって個別的にアドレスすること
が可能である。
イス・レターズ」、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．１、１９９７
年１月、１９−２０頁の刊行物は、「ガラス及びポリマ
ー基板のポリシリコンＴＦＴを使用した新規な指紋スキ
ャニングアレイ（ＮＯＶＥＬＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ
ＳＣＡＮＮＩＮＧ ＡＲＲＡＹＳ ＵＳＩＮＧ ＰＯＬ
ＩＳＩＬＩＣＯＮ ＴＦＴ’Ｓ ＯＦ ＧＬＡＳＳ Ａ
ＮＤ ＰＯＬＹＭＥＲ ＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳ）」とい
う題名の文献を包含している。この文献は、４万個の個
別的なピクセルから構成されている二次元（２Ｄ）２０
０×２００容量検知用アレイを記載している。該アレイ
の各ピクセルは２個の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）と１
個のコンデンサプレートとを有している。各アレイピク
セルは１つのアレイ行と１つのアレイ列との交差点に存
在しており、且つ各アレイピクセルは、行ドライバ回路
と列ドライバ回路とによって個別的にアドレスすること
が可能である。
【０００７】与えられたピクセルと関連しているこれら
２つのＴＦＴ（以後、ＴＦＴ−Ａ及びＴＦＴ−Ｂと呼称
する）について検討すると、ＴＦＴ−Ａ及びＴＦＴ−Ｂ
のドレイン電極は該ピクセルのコンデンサプレートへ接
続しており、ＴＦＴ−Ａのゲート電極及びソース電極は
該ピクセルと関連している行導体へ接続しており、ＴＦ
Ｔ−Ｂのゲートは持続の行導体へ接続しており、且つＴ
ＦＴ−Ｂのソースは該ピクセルと関連している列導体へ
接続している。
２つのＴＦＴ（以後、ＴＦＴ−Ａ及びＴＦＴ−Ｂと呼称
する）について検討すると、ＴＦＴ−Ａ及びＴＦＴ−Ｂ
のドレイン電極は該ピクセルのコンデンサプレートへ接
続しており、ＴＦＴ−Ａのゲート電極及びソース電極は
該ピクセルと関連している行導体へ接続しており、ＴＦ
Ｔ−Ｂのゲートは持続の行導体へ接続しており、且つＴ
ＦＴ−Ｂのソースは該ピクセルと関連している列導体へ
接続している。
【０００８】薄い（０．１μｍ）窒化シリコン絶縁体が
各アレイピクセルのコンデンサプレートの上側に存在し
ている。指紋のリッジ（皺）が該コンデンサプレートの
すぐ上に存在している場合には、該コンデンサプレート
と指との間にコンデンサが形成される。このコンデンサ
は、このピクセル及びＴＦＴ−Ａと関連している行導体
によって行パルス（８乃至１０ＶＤＣ及び１０乃至１０
０マイクロ秒の期間）が該ピクセルへ印加される場合
に、充電される。この格納された電荷は、その後に、行
パルスが持続の行電極へ印加される場合に、ＴＦＴ−Ｂ
を介して該ピクセルの列導体へ転送される。
各アレイピクセルのコンデンサプレートの上側に存在し
ている。指紋のリッジ（皺）が該コンデンサプレートの
すぐ上に存在している場合には、該コンデンサプレート
と指との間にコンデンサが形成される。このコンデンサ
は、このピクセル及びＴＦＴ−Ａと関連している行導体
によって行パルス（８乃至１０ＶＤＣ及び１０乃至１０
０マイクロ秒の期間）が該ピクセルへ印加される場合
に、充電される。この格納された電荷は、その後に、行
パルスが持続の行電極へ印加される場合に、ＴＦＴ−Ｂ
を介して該ピクセルの列導体へ転送される。
【０００９】更に、「フィードバック容量検知技術に基
づいた３９０ＤＰＩ７の指紋イメージャ（Ａ ３９０Ｄ
ＰＩ ＬＩＶＥ ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ ＩＭＡＧＥ
ＲＢＳＡＥＤ ＯＮ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＡＰＡＣＩ
ＴＩＶＥ ＳＥＮＳＩＮＧＳＣＨＥＭＥ）」という題名
の２００頁から始まっている文献を包含する１９９７Ｉ
ＥＥＥ国際ソリッドステートサーキッツコンフェレンス
の刊行物も興味があるものである。この文献は、フィー
ドバック容量検知に基づいており、且つ指の皮膚によっ
て誘起される電界変動を検知すべく動作する単一チップ
２００×２００要素アレイ２メタルデジタルＣＭＯＳ技
術について記載している。該アレイの各要素において、
２つの水平方向に離隔された金属プレートが、パッシベ
ーション酸化膜によって上側に存在している指の皮膚表
面の隣接部分から離隔されている。指の皮膚と該センサ
ーの表面との間の距離が指紋の山及び谷が存在すること
を識別するので、複数個の要素からなるアレイが完全な
る指紋パターンを与える。
づいた３９０ＤＰＩ７の指紋イメージャ（Ａ ３９０Ｄ
ＰＩ ＬＩＶＥ ＦＩＮＧＥＲＰＲＩＮＴ ＩＭＡＧＥ
ＲＢＳＡＥＤ ＯＮ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＣＡＰＡＣＩ
ＴＩＶＥ ＳＥＮＳＩＮＧＳＣＨＥＭＥ）」という題名
の２００頁から始まっている文献を包含する１９９７Ｉ
ＥＥＥ国際ソリッドステートサーキッツコンフェレンス
の刊行物も興味があるものである。この文献は、フィー
ドバック容量検知に基づいており、且つ指の皮膚によっ
て誘起される電界変動を検知すべく動作する単一チップ
２００×２００要素アレイ２メタルデジタルＣＭＯＳ技
術について記載している。該アレイの各要素において、
２つの水平方向に離隔された金属プレートが、パッシベ
ーション酸化膜によって上側に存在している指の皮膚表
面の隣接部分から離隔されている。指の皮膚と該センサ
ーの表面との間の距離が指紋の山及び谷が存在すること
を識別するので、複数個の要素からなるアレイが完全な
る指紋パターンを与える。
【００１０】該アレイの各要素において、該２つの金属
プレートは、夫々、高利得インバータの入力端及び出力
端へ接続しており、それにより電荷積分器を形成してい
る。動作について説明すると、該電荷積分器は、最初
に、該インバータの入力端と出力端とを短絡させること
によってリセットされる。次いで、固定した量の電荷が
該入力端から吸い込まれ、指紋の山及び谷に対する距離
に逆比例するフィードバック容量値に対して逆比例させ
て出力電圧をスイングさせる。従って、複数個のセル即
ちセンサーからなるアレイは、完全なる指紋パターンを
与える。指を該アレイから取除くと、指紋画像は消失す
る。
プレートは、夫々、高利得インバータの入力端及び出力
端へ接続しており、それにより電荷積分器を形成してい
る。動作について説明すると、該電荷積分器は、最初
に、該インバータの入力端と出力端とを短絡させること
によってリセットされる。次いで、固定した量の電荷が
該入力端から吸い込まれ、指紋の山及び谷に対する距離
に逆比例するフィードバック容量値に対して逆比例させ
て出力電圧をスイングさせる。従って、複数個のセル即
ちセンサーからなるアレイは、完全なる指紋パターンを
与える。指を該アレイから取除くと、指紋画像は消失す
る。
【００１１】米国特許第４，３５３，０５６号は、容量
型指紋センサーに関するものであって、その場合に指紋
の山及び谷を読取るために指をセンサー表面へ押し付け
る。該センサー表面はそれと関連している小さな物理的
寸法の多数のコンデンサを有している。２つのセンサー
について記載されている。第一のタイプのセンサーにお
いては、電気的絶縁体が多数の可撓性があり且つ水平方
向に離隔されている湾曲した金属電極を担持しており、
そのうちの２つの隣接した金属電極が１つのコンデンサ
を構成している。保護絶縁膜が該電気的絶縁体の上側に
存在しており、且つ指をこの保護絶縁膜と物理的接触状
態とさせた場合に、該金属電極は物理的に変形され、そ
れにより、指紋の山／谷パターンに従って多数のコンデ
ンサの容量値を選択的に変化させる。第二タイプのセン
サーにおいては、剛体支持体の上部表面が固定した位置
において多数の水平方向に離隔されており且つ平坦な金
属電極を担持している。該金属電極の面の上方におい
て、可撓性の絶縁体、可撓性の電極、可撓性の保護メン
ブレンが順番に配設されている。上部可撓性電極と下側
及び固定位置平坦金属電極の各々との間にコンデンサが
形成されている。指の端部を可撓性メンブレンと接触状
態とさせると、該可撓性電極は指紋の山／谷パターンに
従って凹凸状態となる。
型指紋センサーに関するものであって、その場合に指紋
の山及び谷を読取るために指をセンサー表面へ押し付け
る。該センサー表面はそれと関連している小さな物理的
寸法の多数のコンデンサを有している。２つのセンサー
について記載されている。第一のタイプのセンサーにお
いては、電気的絶縁体が多数の可撓性があり且つ水平方
向に離隔されている湾曲した金属電極を担持しており、
そのうちの２つの隣接した金属電極が１つのコンデンサ
を構成している。保護絶縁膜が該電気的絶縁体の上側に
存在しており、且つ指をこの保護絶縁膜と物理的接触状
態とさせた場合に、該金属電極は物理的に変形され、そ
れにより、指紋の山／谷パターンに従って多数のコンデ
ンサの容量値を選択的に変化させる。第二タイプのセン
サーにおいては、剛体支持体の上部表面が固定した位置
において多数の水平方向に離隔されており且つ平坦な金
属電極を担持している。該金属電極の面の上方におい
て、可撓性の絶縁体、可撓性の電極、可撓性の保護メン
ブレンが順番に配設されている。上部可撓性電極と下側
及び固定位置平坦金属電極の各々との間にコンデンサが
形成されている。指の端部を可撓性メンブレンと接触状
態とさせると、該可撓性電極は指紋の山／谷パターンに
従って凹凸状態となる。
【００１２】更に、米国特許第５，３２５，４４２号
は、約１００μｍのピッチを有する行／列検知要素から
なる平坦状のアレイを有する検知パッドを具備する容量
型指紋センサーに関するものである。各検知要素は１本
の行導体と１本の列導体との交差点に位置されている。
複数個のこれらの検知要素が規則的に離隔されており且
つ比較的等しい寸法の矩形からなるアレイを構成してい
る。
は、約１００μｍのピッチを有する行／列検知要素から
なる平坦状のアレイを有する検知パッドを具備する容量
型指紋センサーに関するものである。各検知要素は１本
の行導体と１本の列導体との交差点に位置されている。
複数個のこれらの検知要素が規則的に離隔されており且
つ比較的等しい寸法の矩形からなるアレイを構成してい
る。
【００１３】この特許の各検知要素は、第一の接地され
ていない物理的に埋設されている平坦な金属コンデンサ
プレートを有しており、それはこの特許の図２の回路に
示されるように、第二コンデンサプレートを形成する電
気的に接地されている指表面から誘電的に離隔されてい
る。この特許の図７ａ−７ｄにおいて、指係合用表面が
露出されており且つ接地されている金属膜導体５３を有
しており、それは、物理的に指と係合して該指を信頼性
を持って接地させることによって図２の動作を確保し、
それにより上述した第二コンデンサプレートを信頼性を
持って接地させる。
ていない物理的に埋設されている平坦な金属コンデンサ
プレートを有しており、それはこの特許の図２の回路に
示されるように、第二コンデンサプレートを形成する電
気的に接地されている指表面から誘電的に離隔されてい
る。この特許の図７ａ−７ｄにおいて、指係合用表面が
露出されており且つ接地されている金属膜導体５３を有
しており、それは、物理的に指と係合して該指を信頼性
を持って接地させることによって図２の動作を確保し、
それにより上述した第二コンデンサプレートを信頼性を
持って接地させる。
【００１４】該検知要素は、ホトリソグラフィプロセス
を使用して製造され、且つ各個別的な検知要素は電界効
果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態においての薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）を有している。各ＦＥＴゲートは１つ
の行導体へ接続しており、各ＦＥＴソースは１つの列導
体へ接続しており、且つ各ＦＥＴドレインは１つの検知
用電極へ接続している。
を使用して製造され、且つ各個別的な検知要素は電界効
果トランジスタ（ＦＥＴ）の形態においての薄膜トラン
ジスタ（ＴＦＴ）を有している。各ＦＥＴゲートは１つ
の行導体へ接続しており、各ＦＥＴソースは１つの列導
体へ接続しており、且つ各ＦＥＴドレインは１つの検知
用電極へ接続している。
【００１５】１つの実施形態においては、各検知要素は
１つの検知用電極と指との間に形成される検知用コンデ
ンサを構成する。別の実施形態においては、各検知用要
素は指によって物理的に係合され且つ電気的に接地され
る電気的に分離されており且つ導電性のパッドを有して
いる。
１つの検知用電極と指との間に形成される検知用コンデ
ンサを構成する。別の実施形態においては、各検知用要
素は指によって物理的に係合され且つ電気的に接地され
る電気的に分離されており且つ導電性のパッドを有して
いる。
【００１６】上述したように、従来装置は概してそれら
の限定されている意図された使用に対して有用なもので
あるが、接地されていない指先端即ち指先の指紋パター
ンを検知する容量型指紋センサーに対する技術分野にお
いて、該センサーの構成が、人間によって与えられる場
合のある静電気が容量型指紋センサーの動作に悪影響を
与えることを防止するか又は最小とする技術を提供する
ことが望まれている。
の限定されている意図された使用に対して有用なもので
あるが、接地されていない指先端即ち指先の指紋パター
ンを検知する容量型指紋センサーに対する技術分野にお
いて、該センサーの構成が、人間によって与えられる場
合のある静電気が容量型指紋センサーの動作に悪影響を
与えることを防止するか又は最小とする技術を提供する
ことが望まれている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の点に
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、人間によって発生される静電気によって悪
影響を受けることがない改良した指紋検知方法及び装置
を提供することを目的とする。
鑑みなされたものであって、上述した如き従来技術の欠
点を解消し、人間によって発生される静電気によって悪
影響を受けることがない改良した指紋検知方法及び装置
を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】公知の如く、指紋パター
ン認識／検知システムにおいて有用な一般的なタイプの
容量型センサーアレイは、多数の行／列に配設されてお
り且つ個別的な容量検知用セルからなる大略平坦なアレ
イを有しており、その場合に各個別的な検知用セルは該
アレイのうちの１個のピクセルを構成している。
ン認識／検知システムにおいて有用な一般的なタイプの
容量型センサーアレイは、多数の行／列に配設されてお
り且つ個別的な容量検知用セルからなる大略平坦なアレ
イを有しており、その場合に各個別的な検知用セルは該
アレイのうちの１個のピクセルを構成している。
【００１９】本発明が有用な１つのタイプのセンサーア
レイにおいて、各検知用セルは、大略、１つ又はそれ以
上の通常最も上側のレベルで誘電体で被覆され且つ接地
されていない金属コンデンサプレートを有している。別
のコンデンサプレートを形成する接地されていない指先
を該アレイの上部誘電体表面上に配置させ、且つ指紋の
山と物理的に接触したセルは、指紋の谷の下側の短い距
離離隔されているセルと比較して、容量値が増加され
る。
レイにおいて、各検知用セルは、大略、１つ又はそれ以
上の通常最も上側のレベルで誘電体で被覆され且つ接地
されていない金属コンデンサプレートを有している。別
のコンデンサプレートを形成する接地されていない指先
を該アレイの上部誘電体表面上に配置させ、且つ指紋の
山と物理的に接触したセルは、指紋の谷の下側の短い距
離離隔されているセルと比較して、容量値が増加され
る。
【００２０】本発明は、各このようなセルが接地されて
いない１つ又はそれ以上の通常最も上側のレベルであり
且つ誘電体で被覆されている金属コンデンサプレート及
び別のコンデンサプレートを形成する接地されていない
指先によって構成される複合コンデンサ回路によってそ
の出力／入力がフィードバック相互接続される増幅器回
路を有している構成の場合に有用性がある。
いない１つ又はそれ以上の通常最も上側のレベルであり
且つ誘電体で被覆されている金属コンデンサプレート及
び別のコンデンサプレートを形成する接地されていない
指先によって構成される複合コンデンサ回路によってそ
の出力／入力がフィードバック相互接続される増幅器回
路を有している構成の場合に有用性がある。
【００２１】この特定のタイプの接地されていない出力
／入力フィードバック回路形態においては、時折人体に
よって担持される静電気の電荷は全てのセルを被覆する
センサーの最も上側のパッシベーション層即ち誘電体層
を介して絶縁破壊を発生し及び／又は該１つ又はそれ以
上の誘電体で被覆されている金属コンデンサプレートへ
接続している検知用回路のゲート酸化膜ブレークダウン
電圧を超えるのに充分高いものとなる場合がある。
／入力フィードバック回路形態においては、時折人体に
よって担持される静電気の電荷は全てのセルを被覆する
センサーの最も上側のパッシベーション層即ち誘電体層
を介して絶縁破壊を発生し及び／又は該１つ又はそれ以
上の誘電体で被覆されている金属コンデンサプレートへ
接続している検知用回路のゲート酸化膜ブレークダウン
電圧を超えるのに充分高いものとなる場合がある。
【００２２】本発明はシステム接地電圧へ直接的に接続
されている金属グリッドワーク（ｗｏｒｋ）、金属メッ
シュライン、又は金属パターンで、各個別的な誘電体で
被覆されているコンデンサプレートを物理的に接触する
のではなく物理的に取囲むことによってこのような容量
性センサーの静電気電荷（ＥＳＤ）性能を改善してい
る。
されている金属グリッドワーク（ｗｏｒｋ）、金属メッ
シュライン、又は金属パターンで、各個別的な誘電体で
被覆されているコンデンサプレートを物理的に接触する
のではなく物理的に取囲むことによってこのような容量
性センサーの静電気電荷（ＥＳＤ）性能を改善してい
る。
【００２３】このような接地した金属パターンの例とし
ては、これらに制限されるべきものではないが、静電気
電荷から保護されるべきコンデンサプレートとほぼ同一
の水平面を占有する金属パターン、静電気電荷から保護
されるべきコンデンサプレートによって占有されている
水平面の垂直情報に位置されているほぼ水平な面を占有
する金属パターン、静電気電荷から保護されるコンデン
サプレートによって占有されている水平面の垂直下方に
位置されているほぼ水平な面を占有する金属パターン、
及び静電気電荷から保護されるべきコンデンサプレート
によって占有されている水平面の垂直下方に位置されて
いる水平面を占有する金属パターン、を包含しており、
且つほぼコンデンサプレートを取囲むように垂直上方へ
延在している複数個の金属フィンガを包含している。こ
の後者の例においては、本発明の範囲内における接地さ
れている金属パターンは物理的に連続的な接地されてい
る金属パターンである必要性はない。
ては、これらに制限されるべきものではないが、静電気
電荷から保護されるべきコンデンサプレートとほぼ同一
の水平面を占有する金属パターン、静電気電荷から保護
されるべきコンデンサプレートによって占有されている
水平面の垂直情報に位置されているほぼ水平な面を占有
する金属パターン、静電気電荷から保護されるコンデン
サプレートによって占有されている水平面の垂直下方に
位置されているほぼ水平な面を占有する金属パターン、
及び静電気電荷から保護されるべきコンデンサプレート
によって占有されている水平面の垂直下方に位置されて
いる水平面を占有する金属パターン、を包含しており、
且つほぼコンデンサプレートを取囲むように垂直上方へ
延在している複数個の金属フィンガを包含している。こ
の後者の例においては、本発明の範囲内における接地さ
れている金属パターンは物理的に連続的な接地されてい
る金属パターンである必要性はない。
【００２４】本発明によれば、接地されているＥＳＤ保
護用金属グリッド／メッシュ／パターンを、上述した１
つ又はそれ以上の金属コンデンサプレートと同一の物理
的な誘電体によって被覆されているレベル即ち面内に位
置させることが可能であり、又は該接地されているＥＳ
Ｄ保護用グリッド／メッシュ／パターンは幾分より高い
物理的及び誘電体によって被覆されているレベル上に配
置させることが可能である。本発明にとって重要なこと
は、本発明の接地されているＥＳＤ保護グリッド／メッ
シュ／パターンが指先が接触する上側誘電体表面から物
理的且つ電気的に分離されているということである。こ
のように、指先即ち指先端部がこの上側誘電体表面と物
理的に接触することによって不所望に接地されることは
ない。指先を接地させることはこのタイプの容量検知用
アレイにおいては望ましいことではない。何故ならば、
接地された指先は増幅器の出力／入力フィードバック回
路の一部も接地させ、従って該増幅器を基本的に動作不
可能なものとさせるからである。
護用金属グリッド／メッシュ／パターンを、上述した１
つ又はそれ以上の金属コンデンサプレートと同一の物理
的な誘電体によって被覆されているレベル即ち面内に位
置させることが可能であり、又は該接地されているＥＳ
Ｄ保護用グリッド／メッシュ／パターンは幾分より高い
物理的及び誘電体によって被覆されているレベル上に配
置させることが可能である。本発明にとって重要なこと
は、本発明の接地されているＥＳＤ保護グリッド／メッ
シュ／パターンが指先が接触する上側誘電体表面から物
理的且つ電気的に分離されているということである。こ
のように、指先即ち指先端部がこの上側誘電体表面と物
理的に接触することによって不所望に接地されることは
ない。指先を接地させることはこのタイプの容量検知用
アレイにおいては望ましいことではない。何故ならば、
接地された指先は増幅器の出力／入力フィードバック回
路の一部も接地させ、従って該増幅器を基本的に動作不
可能なものとさせるからである。
【００２５】本発明は、その接地されている保護グリッ
ドが集積回路（ＩＣ）及び誘電体埋設型コンデンサプレ
ートから周期的なアレイを包含する指紋認識システム用
のソリッドステート容量型センサーの一部として設けら
れる場合に特に有用なものであり、例えば、各アレイピ
クセルが信号反転用回路を包含しており、該回路の出力
端及び入力端が、夫々、一対のほぼ最も上側に配設され
ている誘電体埋設型で且つほぼ同一面状の金属コンデン
サプレートのうちの１つへ夫々接続されている。この構
成においては、指紋パターン検知／認識が行なわれる指
先は、ソリッドステート検知用構成体の最も上側に配設
されている誘電体又はパッシベーションされている表面
上、又はそれに非常に近接して物理的に配置される。セ
ルの一対の誘電体埋設型同一面状の金属プレートを横断
しての接地されていない指先の皮膚のリッジ即ち凸部即
ち山の存在が、例えば、その埋込型コンデンサプレート
が接地されていない指先の皮膚の谷即ち凹部と共同する
隣接したセルと相対的に該一対のコンデンサプレート間
に容量結合を誘起させる。従って、指紋パターン全体を
隣接するセル容量値における差異を検知することによっ
てデジタル化させることが可能である。
ドが集積回路（ＩＣ）及び誘電体埋設型コンデンサプレ
ートから周期的なアレイを包含する指紋認識システム用
のソリッドステート容量型センサーの一部として設けら
れる場合に特に有用なものであり、例えば、各アレイピ
クセルが信号反転用回路を包含しており、該回路の出力
端及び入力端が、夫々、一対のほぼ最も上側に配設され
ている誘電体埋設型で且つほぼ同一面状の金属コンデン
サプレートのうちの１つへ夫々接続されている。この構
成においては、指紋パターン検知／認識が行なわれる指
先は、ソリッドステート検知用構成体の最も上側に配設
されている誘電体又はパッシベーションされている表面
上、又はそれに非常に近接して物理的に配置される。セ
ルの一対の誘電体埋設型同一面状の金属プレートを横断
しての接地されていない指先の皮膚のリッジ即ち凸部即
ち山の存在が、例えば、その埋込型コンデンサプレート
が接地されていない指先の皮膚の谷即ち凹部と共同する
隣接したセルと相対的に該一対のコンデンサプレート間
に容量結合を誘起させる。従って、指紋パターン全体を
隣接するセル容量値における差異を検知することによっ
てデジタル化させることが可能である。
【００２６】このようなソリッドステートアレイのＥＳ
Ｄに対する免疫性は比較的拙いものである場合がある。
何故ならば、このタイプの回路形態においては、セルの
埋め込まれており且つ接地されていないコンデンサプレ
ートをトランジスタゲートへ接続し及び／又はセルの接
地されておらず且つ埋設されているコンデンサプレート
を逆バイアスしたダイオードによってシステム接地電位
へ接続させることが通常だからである。このタイプの構
成においては、時々人体及びその指先によって担持され
ている静電気電荷は数キロボルト（ｋＶ）の範囲のもの
となる場合があり、ソリッドステートセルの上側誘電体
／パッシベーション層を貫通して破壊が発生するのに充
分に高いものである場合があり、従って埋め込まれてい
るコンデンサプレートと関連している接地されていない
回路ノードにおける電位を上昇させてこれらのコンデン
サプレートへ接続されているトランジスタゲートのゲー
ト酸化膜ブレークダウン電圧を超える場合がある。更
に、上述した接地接続用ダイオードを横断しての指先の
静電気によって誘起される電圧の増加が酸化膜ブレーク
ダウン電圧を超えると、ゲート酸化膜が破壊される場合
があり、従って関連するアレイセルを損傷する場合があ
る。
Ｄに対する免疫性は比較的拙いものである場合がある。
何故ならば、このタイプの回路形態においては、セルの
埋め込まれており且つ接地されていないコンデンサプレ
ートをトランジスタゲートへ接続し及び／又はセルの接
地されておらず且つ埋設されているコンデンサプレート
を逆バイアスしたダイオードによってシステム接地電位
へ接続させることが通常だからである。このタイプの構
成においては、時々人体及びその指先によって担持され
ている静電気電荷は数キロボルト（ｋＶ）の範囲のもの
となる場合があり、ソリッドステートセルの上側誘電体
／パッシベーション層を貫通して破壊が発生するのに充
分に高いものである場合があり、従って埋め込まれてい
るコンデンサプレートと関連している接地されていない
回路ノードにおける電位を上昇させてこれらのコンデン
サプレートへ接続されているトランジスタゲートのゲー
ト酸化膜ブレークダウン電圧を超える場合がある。更
に、上述した接地接続用ダイオードを横断しての指先の
静電気によって誘起される電圧の増加が酸化膜ブレーク
ダウン電圧を超えると、ゲート酸化膜が破壊される場合
があり、従って関連するアレイセルを損傷する場合があ
る。
【００２７】このようなソリッドステートアレイのＥＳ
Ｄ免疫性を改善するために、本発明はシステム接地電位
へ直接的に接続されているグリッド又は金属線からなる
メッシュで各コンデンサプレートを取囲むべく動作す
る。本発明によれば、この金属線からなる新規で且つ特
異的な接地されているグリッド／メッシュをコンデンサ
プレートによって占有されているのと同一の水平面内に
配置させるか、埋設するか、又は経路付けさせることが
可能であり、又は、金属線からなるグリッド／メッシュ
を埋込型コンデンサプレートによって占有されている面
よりも一層高い水平面内に配置させ、埋設し、又は経路
付けさせることが可能である。この２番目の場合におい
ては、金属線からなるグリッド／メッシュが埋め込まれ
ているコンデンサプレートの面よりも指先に対して一層
物理的に近接しているがそれから誘電体分離されたまま
である面を占有している。
Ｄ免疫性を改善するために、本発明はシステム接地電位
へ直接的に接続されているグリッド又は金属線からなる
メッシュで各コンデンサプレートを取囲むべく動作す
る。本発明によれば、この金属線からなる新規で且つ特
異的な接地されているグリッド／メッシュをコンデンサ
プレートによって占有されているのと同一の水平面内に
配置させるか、埋設するか、又は経路付けさせることが
可能であり、又は、金属線からなるグリッド／メッシュ
を埋込型コンデンサプレートによって占有されている面
よりも一層高い水平面内に配置させ、埋設し、又は経路
付けさせることが可能である。この２番目の場合におい
ては、金属線からなるグリッド／メッシュが埋め込まれ
ているコンデンサプレートの面よりも指先に対して一層
物理的に近接しているがそれから誘電体分離されたまま
である面を占有している。
【００２８】本発明の目的とするところは、近接して離
隔させた物理的形態で配設されている多数の個別的な皮
膚距離検知用セルを有する容量型指紋パターン検知用ア
レイに対する静電気電荷保護を与えることであり、その
場合に、指紋パターンを有する接地されていない指先を
配置させる上表面を有する誘電体層を有している。各検
知用セルは、接地されていない入力ノードと、接地され
ていない出力ノードと、接地されていない出力ノード対
入力ノード負フィードバック回路とを具備する増幅器を
包含している。この負のフィードバック回路は、該誘電
体層の上表面の指先の容量効果を有しており、従って、
この負のフィードバックは指先の独特の指紋パターンに
対して感応する。より詳細に説明すると、この負のフィ
ードバックは、（１）誘電体層の上表面の垂直下側に位
置されているか又は埋設されており且つ接地されていな
い入力ノードへ接続している第一コンデンサプレート、
（２）第一コンデンサプレートに対して近接した水平空
間的関係で誘電体層の上表面の垂直下側に位置されるか
又は埋設されており且つ接地されていない出力ノードへ
接続している第二コンデンサプレート、及び（３）該第
一及び第二コンデンサプレートと垂直空間的関係で配置
されている接地されていない指先の直列電気的効果によ
って与えられる。これにより、連続的又は不連続的で接
地されている金属経路が誘電体層の上表面の垂直下側に
設けられるか、又は誘電体層内に埋設され、それにより
電気的な意味において該第一及び第二コンデンサプレー
トを空間的に取囲む。この金属経路は接地電位へ接続し
ており、それにより、入力及び出力ノードを指先によっ
て担持される可能性のある静電気電位から保護し、且つ
指先の接地されていない状態を乱すことがないような態
様で保護する。
隔させた物理的形態で配設されている多数の個別的な皮
膚距離検知用セルを有する容量型指紋パターン検知用ア
レイに対する静電気電荷保護を与えることであり、その
場合に、指紋パターンを有する接地されていない指先を
配置させる上表面を有する誘電体層を有している。各検
知用セルは、接地されていない入力ノードと、接地され
ていない出力ノードと、接地されていない出力ノード対
入力ノード負フィードバック回路とを具備する増幅器を
包含している。この負のフィードバック回路は、該誘電
体層の上表面の指先の容量効果を有しており、従って、
この負のフィードバックは指先の独特の指紋パターンに
対して感応する。より詳細に説明すると、この負のフィ
ードバックは、（１）誘電体層の上表面の垂直下側に位
置されているか又は埋設されており且つ接地されていな
い入力ノードへ接続している第一コンデンサプレート、
（２）第一コンデンサプレートに対して近接した水平空
間的関係で誘電体層の上表面の垂直下側に位置されるか
又は埋設されており且つ接地されていない出力ノードへ
接続している第二コンデンサプレート、及び（３）該第
一及び第二コンデンサプレートと垂直空間的関係で配置
されている接地されていない指先の直列電気的効果によ
って与えられる。これにより、連続的又は不連続的で接
地されている金属経路が誘電体層の上表面の垂直下側に
設けられるか、又は誘電体層内に埋設され、それにより
電気的な意味において該第一及び第二コンデンサプレー
トを空間的に取囲む。この金属経路は接地電位へ接続し
ており、それにより、入力及び出力ノードを指先によっ
て担持される可能性のある静電気電位から保護し、且つ
指先の接地されていない状態を乱すことがないような態
様で保護する。
【００２９】
【発明の実施の形態】図１，２，３は、「容量型距離セ
ンサー（ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＤＩＳＴＡＮＣＥ Ｓ
ＥＮＳＯＲ）」という名称の１９９７年２月１３日付で
出願された米国特許出願第０８／７９９，５４８号に関
連したものであって、該米国特許出願は引用によって本
明細書に取込む。図２及び３は図１の検知用セル２のう
ちの１つを示しており、各セルは指先１８の垂直方向に
関連した部分への距離「ｄ」を測定乃至決定すべく動作
する。図１のアレイ３は多数の図２の個別的な検知用セ
ル２を有しており且つ指紋検知のために使用することが
可能である。本発明のＥＳＤ保護装置／方法はアレイ３
の各セル２について使用することが可能である。図１は
ＸＹ面内においてとったものであり、集積回路（ＩＣ）
装置１の平面図であり、該装置は、ほぼ平坦なマルチピ
クセルでマルチ行／列のセンサーアレイ３を有してお
り、該アレイは、比較的多数の図２の個別的なソリッド
ステート容量型センサーセル２を有している。これらの
セル２は結合して動作し時系列的な電気的出力１０を与
え、該出力はアレイ３の誘電体上側表面１２５上に配置
された接地されていない指先１８のマルチピクセル指紋
パターンを有している。
ンサー（ＣＡＰＡＣＩＴＩＶＥ ＤＩＳＴＡＮＣＥ Ｓ
ＥＮＳＯＲ）」という名称の１９９７年２月１３日付で
出願された米国特許出願第０８／７９９，５４８号に関
連したものであって、該米国特許出願は引用によって本
明細書に取込む。図２及び３は図１の検知用セル２のう
ちの１つを示しており、各セルは指先１８の垂直方向に
関連した部分への距離「ｄ」を測定乃至決定すべく動作
する。図１のアレイ３は多数の図２の個別的な検知用セ
ル２を有しており且つ指紋検知のために使用することが
可能である。本発明のＥＳＤ保護装置／方法はアレイ３
の各セル２について使用することが可能である。図１は
ＸＹ面内においてとったものであり、集積回路（ＩＣ）
装置１の平面図であり、該装置は、ほぼ平坦なマルチピ
クセルでマルチ行／列のセンサーアレイ３を有してお
り、該アレイは、比較的多数の図２の個別的なソリッド
ステート容量型センサーセル２を有している。これらの
セル２は結合して動作し時系列的な電気的出力１０を与
え、該出力はアレイ３の誘電体上側表面１２５上に配置
された接地されていない指先１８のマルチピクセル指紋
パターンを有している。
【００３０】アレイ３はＮ個の水平方向即ちＸ方向に延
在する個別的な容量センサーセル２からなる行を有して
おり、各行はその中にＭ個の個別的なセンサーセル２を
有している。又、アレイ３はＭ個の垂直方向即ちＹ方向
に延在する個別的な容量センサーセル２からなる列を有
しており、各列はその中にＮ個の個別的なセンサーセル
２を有している。個数Ｎ及びＭは、互いに等しいもの又
は等しくないものとすることの可能な整数である。アレ
イ３内の個別的な画素、ピクセル又はセル２の数は極め
て大きく、且つＭ×Ｎの積に等しい。１つの例として
は、アレイ３内に５１２×５１２個のピクセル即ちセル
２が存在しており、アレイ３は約２０ｍｍ乃至約２５ｍ
ｍの物理的寸法を有するものである。
在する個別的な容量センサーセル２からなる行を有して
おり、各行はその中にＭ個の個別的なセンサーセル２を
有している。又、アレイ３はＭ個の垂直方向即ちＹ方向
に延在する個別的な容量センサーセル２からなる列を有
しており、各列はその中にＮ個の個別的なセンサーセル
２を有している。個数Ｎ及びＭは、互いに等しいもの又
は等しくないものとすることの可能な整数である。アレ
イ３内の個別的な画素、ピクセル又はセル２の数は極め
て大きく、且つＭ×Ｎの積に等しい。１つの例として
は、アレイ３内に５１２×５１２個のピクセル即ちセル
２が存在しており、アレイ３は約２０ｍｍ乃至約２５ｍ
ｍの物理的寸法を有するものである。
【００３１】アレイ３内の各個別的なセル２はセルがア
レイ３内の１本の水平方向の行と１本の垂直方向の列の
交差点において物理的に位置されているということによ
ってアドレスすることが可能である。アレイ３の個別的
なセンサーセル２がアドレスされ且つマルチピクセル指
紋パターンをデジタル化させるために読取る態様は当業
者にとって公知であり且つ本発明に関して制限となるも
のではない。
レイ３内の１本の水平方向の行と１本の垂直方向の列の
交差点において物理的に位置されているということによ
ってアドレスすることが可能である。アレイ３の個別的
なセンサーセル２がアドレスされ且つマルチピクセル指
紋パターンをデジタル化させるために読取る態様は当業
者にとって公知であり且つ本発明に関して制限となるも
のではない。
【００３２】ＩＣ装置１は所定のセルフスキャニングパ
ターンに従って、一度に１個のセル２をシーケンシャル
即ち逐次的にチェックし、即ち読取りを行なうための水
平方向のスキャニングステージ即ちネットワーク６及び
垂直方向のスキャニングステージ即ちネットワーク５を
有している。好適には、これらのステージ５及び６は複
数個のセル２の出力１７をシーケンシャルにチェックす
べく動作する複数個のシフトレジスタ乃至はデコーダを
有している。
ターンに従って、一度に１個のセル２をシーケンシャル
即ち逐次的にチェックし、即ち読取りを行なうための水
平方向のスキャニングステージ即ちネットワーク６及び
垂直方向のスキャニングステージ即ちネットワーク５を
有している。好適には、これらのステージ５及び６は複
数個のセル２の出力１７をシーケンシャルにチェックす
べく動作する複数個のシフトレジスタ乃至はデコーダを
有している。
【００３３】本発明は、図２，４，５の誘電体によって
被覆されているか又は誘電体に埋設されているコンデン
サプレート２３及び２４から電気的に分離されているが
それらと物理的に関連している接地されている金属グリ
ッド又はメッシュ構成体４０を取扱う。
被覆されているか又は誘電体に埋設されているコンデン
サプレート２３及び２４から電気的に分離されているが
それらと物理的に関連している接地されている金属グリ
ッド又はメッシュ構成体４０を取扱う。
【００３４】本発明にとって、この電気的に接地されて
いるグリッド／メッシュ４０が、接地されていない指先
１８を配置させる誘電体層２５の上側表面１２５から物
理的且つ電気的に分離されていることが重要である。接
地されている金属グリッド／メッシュ４０は図２の誘電
体層２５の上部表面１２５上に指又は指先部分１８を物
理的に配置させることによって指紋を検知すべき人によ
って担持される場合のある何等かの静電気から例えばノ
ード１６，１７のような多数の個別的な接地されていな
い電気的ノードを保護すべく動作する。
いるグリッド／メッシュ４０が、接地されていない指先
１８を配置させる誘電体層２５の上側表面１２５から物
理的且つ電気的に分離されていることが重要である。接
地されている金属グリッド／メッシュ４０は図２の誘電
体層２５の上部表面１２５上に指又は指先部分１８を物
理的に配置させることによって指紋を検知すべき人によ
って担持される場合のある何等かの静電気から例えばノ
ード１６，１７のような多数の個別的な接地されていな
い電気的ノードを保護すべく動作する。
【００３５】ＩＣ装置１は接地されている供給／論理ス
テージ乃至はユニット７を有しており、該ユニット７は
全てのセル２を包含するＩＣ装置１のコンポーネントに
対して必要な動作電圧を供給し、且つＩＣ装置１の動作
にとって必要な複数個のステップからなるシーケンスを
制御すべく動作する。特に、接地されているＤＣ電圧供
給源１２はＤＣ基準電圧Ｖｒを供給する。バッファ８が
全てのセル２の出力端１７へ接続している。バッファ８
の出力端１０はシステム接地１００を基準としており、
且つＩＣ装置１の出力端を構成しており、出力端１０に
おける直列信号シーケンスはスキャニングステージ５及
び６の動作によって制御される。
テージ乃至はユニット７を有しており、該ユニット７は
全てのセル２を包含するＩＣ装置１のコンポーネントに
対して必要な動作電圧を供給し、且つＩＣ装置１の動作
にとって必要な複数個のステップからなるシーケンスを
制御すべく動作する。特に、接地されているＤＣ電圧供
給源１２はＤＣ基準電圧Ｖｒを供給する。バッファ８が
全てのセル２の出力端１７へ接続している。バッファ８
の出力端１０はシステム接地１００を基準としており、
且つＩＣ装置１の出力端を構成しており、出力端１０に
おける直列信号シーケンスはスキャニングステージ５及
び６の動作によって制御される。
【００３６】図２は図１のアレイ３の単一のセル２の回
路の詳細を模式的に示しており、全てのセル２はほぼ同
一の構成を有している。各セル２は低パワー信号反転用
増幅器１３を有しており、該増幅器は約１０００乃至２
０００の例示的な利得を有している。端子２１及びシス
テム接地１００は図２の回路に対する接地基準入力端を
構成しており、且つ端子２１及び入力コンデンサ２０が
増幅器１３の入力端１６へ接続している。端子１７及び
システム接地１００は増幅器１３及びセル２の接地基準
出力端を構成している。各セル２は、更に、２つのＸＹ
平坦状の接地されていないアーマチャ即ち接地されてい
ない金属コンデンサプレート２３，２４を有しており、
該プレートはほぼ同一の面積であり且つ共通のＸＹ水平
面内において互いに水平方向即ちＸ方向に離隔されてい
る。薄い誘電体層２５即ち薄いパッシベーション層２５
がコンデンサプレート２３，２４の上側表面を被覆して
おり、且つ誘電体層２５の上側の水平表面１２５は指紋
パターンを検知又は決定すべき人の指先の接地されてい
ない皮膚表面１８によって物理的に接触するための活性
アレイ表面を提供している。誘電体層２５はアレイ３及
びその個別的なセル２を包含するＩＣ装置１の上側部分
の表面全体を被覆することが可能である。
路の詳細を模式的に示しており、全てのセル２はほぼ同
一の構成を有している。各セル２は低パワー信号反転用
増幅器１３を有しており、該増幅器は約１０００乃至２
０００の例示的な利得を有している。端子２１及びシス
テム接地１００は図２の回路に対する接地基準入力端を
構成しており、且つ端子２１及び入力コンデンサ２０が
増幅器１３の入力端１６へ接続している。端子１７及び
システム接地１００は増幅器１３及びセル２の接地基準
出力端を構成している。各セル２は、更に、２つのＸＹ
平坦状の接地されていないアーマチャ即ち接地されてい
ない金属コンデンサプレート２３，２４を有しており、
該プレートはほぼ同一の面積であり且つ共通のＸＹ水平
面内において互いに水平方向即ちＸ方向に離隔されてい
る。薄い誘電体層２５即ち薄いパッシベーション層２５
がコンデンサプレート２３，２４の上側表面を被覆して
おり、且つ誘電体層２５の上側の水平表面１２５は指紋
パターンを検知又は決定すべき人の指先の接地されてい
ない皮膚表面１８によって物理的に接触するための活性
アレイ表面を提供している。誘電体層２５はアレイ３及
びその個別的なセル２を包含するＩＣ装置１の上側部分
の表面全体を被覆することが可能である。
【００３７】使用する場合に、人の接地されていない指
先１８をアレイ３の誘電体層２５の上側表面１２５上に
配置させる。その場合に、指先の皮膚表面１８が接地さ
れていないアーマチャ即ち接地されていない電極（図３
の構成要素１３３も参照）を形成し、該電極は接地され
ていないコンデンサプレート２３，２４の上側のＸＹ平
坦表面の垂直上方に存在し且つそれと対面する。図３に
示したように、接地されていない皮膚表面１８はプレー
ト２３，２４と共に、第一コンデンサ３４及び第二コン
デンサ３３を画定すべく動作し、これらのコンデンサが
直列に接続されて構成される複合コンデンサ３３，３４
は接地されていない増幅器出力端１７から接地されてい
ない増幅器入力端１６にかけて負のフィードバック態様
で接続されている。
先１８をアレイ３の誘電体層２５の上側表面１２５上に
配置させる。その場合に、指先の皮膚表面１８が接地さ
れていないアーマチャ即ち接地されていない電極（図３
の構成要素１３３も参照）を形成し、該電極は接地され
ていないコンデンサプレート２３，２４の上側のＸＹ平
坦表面の垂直上方に存在し且つそれと対面する。図３に
示したように、接地されていない皮膚表面１８はプレー
ト２３，２４と共に、第一コンデンサ３４及び第二コン
デンサ３３を画定すべく動作し、これらのコンデンサが
直列に接続されて構成される複合コンデンサ３３，３４
は接地されていない増幅器出力端１７から接地されてい
ない増幅器入力端１６にかけて負のフィードバック態様
で接続されている。
【００３８】各セル２は、更に、好適にはＭＯＳスイッ
チの形態である通常開成しているリセット制御又は開始
スイッチ１９を有している。スイッチ１９は選択的且つ
瞬間的に動作して接地されていない増幅器入力端１６を
接地されていない増幅器出力端１７へ短絡させる。スイ
ッチ１９は、図１の供給及び論理ユニット７によって供
給される制御信号「Ｒ」によって制御される。指紋採取
動作の開始において、全てのアレイセル２のスイッチ１
９は瞬間的に閉じられ、且つ全てのセル入力端２１にお
ける入力／出力電圧レベルは一定の大きさに維持され
る。このように、全てのセル２の入力電圧２１はセルの
出力電圧１７と同一の電圧とされる。
チの形態である通常開成しているリセット制御又は開始
スイッチ１９を有している。スイッチ１９は選択的且つ
瞬間的に動作して接地されていない増幅器入力端１６を
接地されていない増幅器出力端１７へ短絡させる。スイ
ッチ１９は、図１の供給及び論理ユニット７によって供
給される制御信号「Ｒ」によって制御される。指紋採取
動作の開始において、全てのアレイセル２のスイッチ１
９は瞬間的に閉じられ、且つ全てのセル入力端２１にお
ける入力／出力電圧レベルは一定の大きさに維持され
る。このように、全てのセル２の入力電圧２１はセルの
出力電圧１７と同一の電圧とされる。
【００３９】すぐその後において、供給及び論理ユニッ
ト７は全てのリセットスイッチ１９を開成させ且つ全て
の接地されていないセル入力端２１へシステム接地１０
０と相対的に基準電圧Ｖｒに大きさが等しいステップ電
圧を供給する。従って、セル入力コンデンサ２０の各々
において電荷が誘起され、従ってセルの接地されていな
いコンデンサプレート２３，２４とそのセルの上側に存
在しており且つ接地されていない皮膚表面１８との間に
存在する局所的且つ個別的なＺ方向のセル距離「Ｄ」を
読取ることを可能とする。
ト７は全てのリセットスイッチ１９を開成させ且つ全て
の接地されていないセル入力端２１へシステム接地１０
０と相対的に基準電圧Ｖｒに大きさが等しいステップ電
圧を供給する。従って、セル入力コンデンサ２０の各々
において電荷が誘起され、従ってセルの接地されていな
いコンデンサプレート２３，２４とそのセルの上側に存
在しており且つ接地されていない皮膚表面１８との間に
存在する局所的且つ個別的なＺ方向のセル距離「Ｄ」を
読取ることを可能とする。
【００４０】図１のスキャニングステージ５，６は、ア
レイ３内の多数のセル２の読取り即ちチェック動作をシ
ーケンシャルにイネーブル即ち動作可能とさせるべく動
作する。このように、バッファ８はアレイ３の上部誘電
体表面１２５上に現在存在する指先の皮膚表面１８の三
次元的読取り及び表示を与える一連のグレイレベルの電
圧の形態で直列信号出力１０をシーケンシャルに与える
べく動作する。
レイ３内の多数のセル２の読取り即ちチェック動作をシ
ーケンシャルにイネーブル即ち動作可能とさせるべく動
作する。このように、バッファ８はアレイ３の上部誘電
体表面１２５上に現在存在する指先の皮膚表面１８の三
次元的読取り及び表示を与える一連のグレイレベルの電
圧の形態で直列信号出力１０をシーケンシャルに与える
べく動作する。
【００４１】図３は図２に示した単一のセルの回路の等
価回路である。増幅器１３の入力容量は３０で示してあ
り、増幅器１３の出力容量は３１で示してあり、システ
ム接地電位は１００で示してあり、且つ上述した２つの
直列接続されており且つ皮膚感応性コンデンサを１３
３，３３，３４で示してある。
価回路である。増幅器１３の入力容量は３０で示してあ
り、増幅器１３の出力容量は３１で示してあり、システ
ム接地電位は１００で示してあり、且つ上述した２つの
直列接続されており且つ皮膚感応性コンデンサを１３
３，３３，３４で示してある。
【００４２】容量検知用アレイ３のこのタイプにおいて
は、各セルの増幅器形態（図２参照）が要素２３，２
５，１８，２５，２４を包含しており接地されていない
出力端１７から入力端１６へのフィードバック回路を包
含しており、人体によって時折担持される高い静電気が
指先１８をして例えば１６及び１７のような増幅器回路
ノードにおいて不所望且つ回路を破壊させる可能性のあ
る電圧を発生させる場合がある。
は、各セルの増幅器形態（図２参照）が要素２３，２
５，１８，２５，２４を包含しており接地されていない
出力端１７から入力端１６へのフィードバック回路を包
含しており、人体によって時折担持される高い静電気が
指先１８をして例えば１６及び１７のような増幅器回路
ノードにおいて不所望且つ回路を破壊させる可能性のあ
る電圧を発生させる場合がある。
【００４３】図４の側面図及び図５の平面図を参照する
と、本発明は接地されている金属グリッド乃至はメッシ
ュ構成体４０を提供しており、それは、誘電体層２５の
内部に埋設されているか又は下側に位置されている図２
のコンデンサプレート２３及び２４の各々から電気的に
分離されているがそれと物理的に関連している。両方の
コンデンサプレート２３，２４及びグリッド／メッシュ
４０が誘電体層２５の本体内に図４及び５に示したよう
に埋設されていることが望ましいが、本発明の技術的範
囲内において、これら２つのコンデンサプレート２３，
２４及びグリッド／メッシュ４０のうちの一方又は両方
を、図２に示したように、誘電体層２５の底部表面２２
５に担持させることも可能である。更に、本発明の技術
的範囲内において、該２つの構成要素からなるコンデン
サプレート２３，２４及びグリッド／メッシュ４０を共
通の水平方向即ちＸＹ面内に位置させることが可能であ
り、又は、それらを異なる水平面内に位置させることも
可能である。異なる水平面内に位置される場合には、グ
リッド／メッシュ４０の面を図４の点線３２５で示した
ように、コンデンサプレート２３，２４よりも誘電体表
面１２５へ更に近付けて位置させることが望ましい。
と、本発明は接地されている金属グリッド乃至はメッシ
ュ構成体４０を提供しており、それは、誘電体層２５の
内部に埋設されているか又は下側に位置されている図２
のコンデンサプレート２３及び２４の各々から電気的に
分離されているがそれと物理的に関連している。両方の
コンデンサプレート２３，２４及びグリッド／メッシュ
４０が誘電体層２５の本体内に図４及び５に示したよう
に埋設されていることが望ましいが、本発明の技術的範
囲内において、これら２つのコンデンサプレート２３，
２４及びグリッド／メッシュ４０のうちの一方又は両方
を、図２に示したように、誘電体層２５の底部表面２２
５に担持させることも可能である。更に、本発明の技術
的範囲内において、該２つの構成要素からなるコンデン
サプレート２３，２４及びグリッド／メッシュ４０を共
通の水平方向即ちＸＹ面内に位置させることが可能であ
り、又は、それらを異なる水平面内に位置させることも
可能である。異なる水平面内に位置される場合には、グ
リッド／メッシュ４０の面を図４の点線３２５で示した
ように、コンデンサプレート２３，２４よりも誘電体表
面１２５へ更に近付けて位置させることが望ましい。
【００４４】本発明にとってコンデンサプレート２３，
２４及び電気的に接地されているグリッド／メッシュ４
０の両方が誘電体層の上側表面１２５の垂直下方に物理
的に位置されていることが重要である。このように、グ
リッド／メッシュ４０は指紋パターンを採取する期間中
接地されていない指先１８を配置させる誘電体層２５の
上側表面１２５から物理的且つ電気的に分離されてい
る。
２４及び電気的に接地されているグリッド／メッシュ４
０の両方が誘電体層の上側表面１２５の垂直下方に物理
的に位置されていることが重要である。このように、グ
リッド／メッシュ４０は指紋パターンを採取する期間中
接地されていない指先１８を配置させる誘電体層２５の
上側表面１２５から物理的且つ電気的に分離されてい
る。
【００４５】図４において、接地されているグリッド／
メッシュ４０は単に１個の図２のセルと関連して示され
ている。然しながら、同様に、図５の平面図によってよ
りよく理解されるように、接地されている金属グリッド
／メッシュ４０は図１の複数個のセル２の各々と関連し
ている。グリッド／メッシュ４０は全ての検知用セル２
の全ての接地されていない増幅器ノードを、誘電体層２
５の上側表面１２５上又はそれに近接して物理的に指先
部分１８を配置させることにより指紋を検知すべき人に
よって担持されることのある静電気から保護すべく動作
する。
メッシュ４０は単に１個の図２のセルと関連して示され
ている。然しながら、同様に、図５の平面図によってよ
りよく理解されるように、接地されている金属グリッド
／メッシュ４０は図１の複数個のセル２の各々と関連し
ている。グリッド／メッシュ４０は全ての検知用セル２
の全ての接地されていない増幅器ノードを、誘電体層２
５の上側表面１２５上又はそれに近接して物理的に指先
部分１８を配置させることにより指紋を検知すべき人に
よって担持されることのある静電気から保護すべく動作
する。
【００４６】図５に示されるように、各コンデンサプレ
ートは、誘電体層２５の一部を有する誘電体によって画
定されるギャップ区域４１によって取囲まれている。一
例として、ギャップ区域の幅４１は、通常、数マイクロ
インチに等しい。
ートは、誘電体層２５の一部を有する誘電体によって画
定されるギャップ区域４１によって取囲まれている。一
例として、ギャップ区域の幅４１は、通常、数マイクロ
インチに等しい。
【００４７】図６は図４と同様な側面図であり、それは
水平な誘電体表面１２５上に存在する指によって担持さ
れることのある静電気電荷から保護すべき１つ又はそれ
以上のコンデンサプレート２３によって占有されている
水平面６０２の垂直方向下側に位置されているほぼ水平
な面６０１を占有している接地されている金属パターン
６００を具備する本発明の１実施例を示している。
水平な誘電体表面１２５上に存在する指によって担持さ
れることのある静電気電荷から保護すべき１つ又はそれ
以上のコンデンサプレート２３によって占有されている
水平面６０２の垂直方向下側に位置されているほぼ水平
な面６０１を占有している接地されている金属パターン
６００を具備する本発明の１実施例を示している。
【００４８】図７は図６と同様の側面図であって、水平
な誘電体表面１２５の上に存在する指によって担持され
ることのある静電気電荷から保護すべき１つ又はそれ以
上のコンデンサプレート２３によって占有されている水
平面６０２の垂直上方に位置されているほぼ水平な面６
０４を占有している接地されている金属パターン６０３
を具備する本発明の１実施例を示している。
な誘電体表面１２５の上に存在する指によって担持され
ることのある静電気電荷から保護すべき１つ又はそれ以
上のコンデンサプレート２３によって占有されている水
平面６０２の垂直上方に位置されているほぼ水平な面６
０４を占有している接地されている金属パターン６０３
を具備する本発明の１実施例を示している。
【００４９】図８は図７と同様の側面図であって、水平
な誘電体表面１２５上に配置されている指によって担持
されることのある静電気電荷から保護すべき１つ又はそ
れ以上のコンデンサプレート２３によって占有されてい
る水平面６０２の垂直下側に位置されている水平な面６
１１を占有する接地されている金属パターン６１０を具
備する本発明の１実施例を示している。この実施例にお
いては、金属パターン６１０は水平な誘電体表面１２５
の上に配置される指によって担持されることのある静電
気電荷から保護すべきコンデンサプレート２３をほぼ取
囲むために垂直方向上方に延在する複数個の金属フィン
ガ６２０を包含している。図８において、これらのフィ
ンガ６２０の上端部がほぼ図４に示されているコンデン
サプレート２３の上側表面とほぼ一致する面６２１で終
端していることが示されている。然しながら、注意すべ
きことであるが、フィンガ６２０の上端部は、図６にお
けるように、コンデンサプレート２３の下側に位置させ
ることも可能であり、又は、フィンガ６２９の上端部を
図７におけるようにコンデンサプレート２３の上方に位
置させることも可能である。
な誘電体表面１２５上に配置されている指によって担持
されることのある静電気電荷から保護すべき１つ又はそ
れ以上のコンデンサプレート２３によって占有されてい
る水平面６０２の垂直下側に位置されている水平な面６
１１を占有する接地されている金属パターン６１０を具
備する本発明の１実施例を示している。この実施例にお
いては、金属パターン６１０は水平な誘電体表面１２５
の上に配置される指によって担持されることのある静電
気電荷から保護すべきコンデンサプレート２３をほぼ取
囲むために垂直方向上方に延在する複数個の金属フィン
ガ６２０を包含している。図８において、これらのフィ
ンガ６２０の上端部がほぼ図４に示されているコンデン
サプレート２３の上側表面とほぼ一致する面６２１で終
端していることが示されている。然しながら、注意すべ
きことであるが、フィンガ６２０の上端部は、図６にお
けるように、コンデンサプレート２３の下側に位置させ
ることも可能であり、又は、フィンガ６２９の上端部を
図７におけるようにコンデンサプレート２３の上方に位
置させることも可能である。
【００５０】図８は本発明の一般的な技術的範囲につい
ても興味のあるものであり、即ち、この実施例は、この
実施例の技術的範囲内において、コンデンサプレート保
護用金属パターンは指によって担持される静電気電圧か
ら保護されるべきコンデンサプレートの連続的な取囲み
を与えることは必要でないことを示している。
ても興味のあるものであり、即ち、この実施例は、この
実施例の技術的範囲内において、コンデンサプレート保
護用金属パターンは指によって担持される静電気電圧か
ら保護されるべきコンデンサプレートの連続的な取囲み
を与えることは必要でないことを示している。
【００５１】以上、本発明の具体的実施の態様について
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
詳細に説明したが、本発明は、これら具体例にのみ制限
されるべきものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱す
ることなしに種々の変形が可能であることは勿論であ
る。
【図１】 本発明の１実施例に基づいて構成された指紋
パターン検知用アレイを示した概略平面図。
パターン検知用アレイを示した概略平面図。
【図２】 図１のアレイ内の個別的な検知用セルの概略
的構造を示した概略図。
的構造を示した概略図。
【図３】 図２の構造の等価回路を示した概略図。
【図４】 図２に示した接地されていないフィードバッ
クタイプの１個の検知用セルを示した概略側面図。
クタイプの１個の検知用セルを示した概略側面図。
【図５】 図４の検知用セルの２つのコンデンサプレー
トを示した概略平面図。
トを示した概略平面図。
【図６】 図４と同様の本発明の別の実施例を示した概
略側面図。
略側面図。
【図７】 図６と同様の本発明の別の実施例を示した概
略側面図。
略側面図。
【図８】 図７と同様の本発明の更に別の実施例を示し
た概略側面図。
た概略側面図。
【符号の説明】 ２ センサーセル ３ センサーアレイ １８ 指先 １９ スイッチ ２３，２４ コンデンサプレート ２５ 誘電体層 ３３，３４ 複合コンデンサ ４０ 金属グリッド／メッシュ １２５ 上側表面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アレクサンダー カルニツキー アメリカ合衆国， カリフォルニア 94116， サン フランシスコ， フォー ティーサード アベニュー 2601， ナン バー 204 (72)発明者 アラン クレイマー アメリカ合衆国， カリフォルニア 94708， バークレー， ヒルデイル ア ベニュー 205
Claims (40)
- 【請求項１】 容量型指紋パターン検知アレイ用の静電
気電荷保護を与える方法において、 密集した物理的形態で配列されている多数の個別的な皮
膚距離検知用のセルを具備する指紋パターン検知アレイ
を用意し、 前記アレイ用に上側表面を具備する誘電体層を用意し、 前記上側表面上に指紋パターンを持った接地されていな
い指先を配置し、 各検知セルに接地されていない入力ノード及び接地され
ていない出力ノードを具備する増幅器を与え、 前記増幅器の各々に対して接地されておらず且つ前記指
紋パターンに感応する出力ノード対入力ノードフィード
バックを与え、 （１）前記誘電体層の前記上側表面の垂直下側に配置さ
れており且つ前記接地されていない入力ノードへ接続し
ている第一コンデンサプレート、（２）前記第一コンデ
ンサプレートに対して近接した水平空間関係で前記誘電
体層の前記上側表面の垂直下側に配置されており且つ前
記接地されていない出力ノードへ接続している第二コン
デンサプレート、及び（３）前記接地されていない指先
を前記第一及び第二コンデンサプレートと垂直空間関係
とさせることにより前記増幅器の各々に対して前記フィ
ードバックを与え、 前記第一及び第二コンデンサプレートを空間的に取囲む
が物理的に係合することがないように前記誘電体層の前
記上側表面の垂直下側に金属経路を与え、 前記金属経路を接地へ接続し、それにより前記指先の前
記接地されていない状態を乱すことがないような態様で
前記指先によって担持されることのある静電電位から前
記入力及び出力ノードを保護する、上記各ステップを有
することを特徴とする方法。 - 【請求項２】 請求項１において、前記誘電体層の前記
上側表面から離隔されている位置において前記誘電体層
内に前記第一コンデンサプレートと、前記第二コンデン
サプレートと、前記金属経路とを埋設するステップを有
することを特徴とする方法。 - 【請求項３】 請求項１において、前記第一及び第二コ
ンデンサプレートと前記金属経路とを共通の物理面上に
配置させるステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項４】 請求項３において、前記誘電体層の前記
上側表面から離隔されている位置において前記誘電体層
内に前記第一コンデンサプレートと、前記第二コンデン
サプレートと、前記金属経路とを埋設させるステップを
有することを特徴とする方法。 - 【請求項５】 請求項１において、 信号反転用増幅器として各検知セルに対して前記増幅器
を与え、 負信号フィードバックとして前記増幅器の各々に対し前
記接地されていない出力ノード対入力ノードフィードバ
ックを与える、上記各ステップを有することを特徴とす
る方法。 - 【請求項６】 請求項５において、前記第一及び第二コ
ンデンサプレートと前記金属経路とを共通の物理面上に
配置させるステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項６において、前記誘電体層の前記
上側表面から離隔されている位置において前記誘電体層
内に前記第一コンデンサプレートと、前記第二コンデン
サプレートとを、前記金属経路とを埋設させるステップ
を有することを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項１において、前記接地されていな
い指先を前記上側表面上に配置させるステップの前に、
各検知セルの各増幅器の前記入力及び出力ノードを一時
的に短絡させるステップを有することを特徴とする方
法。 - 【請求項９】 請求項８において、 信号反転用増幅器として各検知セルに対し前記増幅器を
与え、 負フィードバックとして前記増幅器の各々に対し前記接
地されていない出力ノード対入力ノードフィードバック
を与える、上記各ステップを有することを特徴とする方
法。 - 【請求項１０】 請求項９において、前記第一及び第二
コンデンサプレートと前記金属経路とを共通の物理面上
に配置させるステップを有することを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項１０において、前記誘電体層の
前記上側表面から離隔されている位置において前記誘電
体層の前記上側表面と下側表面との間に前記第一コンデ
ンサプレートと、前記第二コンデンサプレートと、前記
金属経路とを埋設させるステップを有することを特徴と
する方法。 - 【請求項１２】 複数個の個別的な距離測定用容量セル
からなるほぼ平坦な物理的アレイを具備する物体距離検
知装置に対して静電気電荷保護を与える装置において、
前記アレイの各セルは互いに電気的に分離されており且
つ接地されていない物体の一部と物理的に関係するよう
に適合されている接地されていない誘電体表面の下側に
配置される一対の電気的に接地されていないコンデンサ
プレートを有しており、各セルは、更に、前記コンデン
サプレートの一方へ接続している接地されていない入力
ノードと前記コンデンサプレートのうちの他方へ接続し
ている接地されていない出力ノードとを具備する増幅器
を有しており、各セルに対して前記一対のコンデンサプ
レート及び前記接地されていない物体が複合フィードバ
ックコンデンサを与えるべく動作し、前記コンデンサの
容量値は前記接地されていない物体の一部と前記誘電体
表面との間の距離の関数であり、前記セルの各々の前記
コンデンサプレートの各々から電気的に分離されており
且つ物理的に取囲むように前記接地されていない誘電体
表面の下側に接地されている金属経路手段が配置されて
いることを特徴とする装置。 - 【請求項１３】 請求項１２において、前記コンデンサ
プレート及び前記金属経路手段が前記誘電体表面から離
隔されており且つほぼそれに対応する共通面内に配置さ
れていることを特徴とする装置。 - 【請求項１４】 請求項１２において、前記金属経路手
段が前記コンデンサプレートによって占有されている第
二面と前記誘電体表面によって占有されている第三面と
の中間である第一面内に配置されていることを特徴とす
る装置。 - 【請求項１５】 請求項１２において、前記金属経路手
段及び前記コンデンサプレートがその上表面が前記誘電
体表面を有している誘電体層内に埋め込まれていること
を特徴とする装置。 - 【請求項１６】 請求項１５において、前記コンデンサ
プレート及び前記金属経路手段が前記誘電体表面とほぼ
平行な共通面内に配置されていることを特徴とする装
置。 - 【請求項１７】 請求項１５において、前記金属経路手
段が前記コンデンサプレートによって占有されている第
二面と前記誘電体表面によって占有されている第三面と
の中間にある第一面内に配置されていることを特徴とす
る装置。 - 【請求項１８】 指先の山／谷指紋パターンを表わす出
力を与える距離測定装置において、 複数個の個別的な距離検知容量セルを具備する物理的ア
レイが設けられており、 各容量セルが互いに電気的に分離されており且つ電気的
に接地されていない指先の一部と物理的に関連するよう
に適合されている接地されていない誘電体表面の下側に
配置される第一及び第二の電気的に接地されていないコ
ンデンサプレートを有しており、各容量セルが前記第一
コンデンサプレートへ接続している電気的に接地されて
いない入力ノードと、前記第二コンデンサプレートへ接
続している電気的に接地されていない出力ノードとを具
備する増幅器を有しており、 前記第一及び第二のコンデンサプレートは現在前記誘電
体表面上に存在する接地されていない指先と共に複合コ
ンデンサを形成すべく適合されており、前記複合コンデ
ンサは接地されていない指先山／谷パターンの一部と前
記誘電体表面との間の距離の関数として増幅器フィード
バックを与え、 前記容量セルの各々の前記コンデンサプレートの各々か
ら電気的に分離されており且つ物理的に取囲むような態
様で前記接地されていない誘電体表面の下側に電気的に
接地されている金属経路手段が配置されている、ことを
特徴とする装置。 - 【請求項１９】 請求項１８において、前記コンデンサ
プレート及び前記金属経路手段が前記誘電体表面に対し
てほぼ平行な共通面内に配置されていることを特徴とす
る装置。 - 【請求項２０】 請求項１８において、前記金属経路手
段が前記コンデンサプレートによって占有されている第
二面と前記誘電体表面によって占有されている第三面と
の中間である第一面に配置されていることを特徴とする
装置。 - 【請求項２１】 請求項１８において、前記金属経路手
段及び前記コンデンサプレートがその上側のほぼ平坦な
表面が前記誘電体表面を有している誘電体層内に埋め込
まれていることを特徴とする装置。 - 【請求項２２】 請求項２１において、前記コンデンサ
プレート及び前記金属経路手段が前記誘電体表面に対し
てほぼ平行な共通面内に配置されていることを特徴とす
る装置。 - 【請求項２３】 請求項２１において、前記金属経路手
段が前記コンデンサプレートによって占有されている第
二面と前記誘電体表面によって占有されている第三面と
の中間にある第一面内に配置されていることを特徴とす
る装置。 - 【請求項２４】 請求項１８において、前記増幅器が信
号反転用増幅器であり、且つ増幅器フィードバックが負
信号フィードバックであることを特徴とする装置。 - 【請求項２５】 請求項２４において、前記コンデンサ
プレート及び前記金属経路手段が前記誘電体表面に対し
てほぼ平行な共通面内に配置されていることを特徴とす
る装置。 - 【請求項２６】 請求項２４において、前記金属経路手
段が前記コンデンサプレートによって占有されている第
二面と前記誘電体表面によって占有されている第三面と
の中間である第一面内に配置されていることを特徴とす
る装置。 - 【請求項２７】 指先の山／谷指紋パターンを表わす出
力を与える距離測定装置において、 複数個の個別的な距離測定用容量セルを具備する物理的
アレイが設けられており、 各容量セルは電気的に接地されていない指先の一部と物
理的に関連するように適合されている接地されていない
誘電体表面下側に配置されている接地されていないコン
デンサプレート手段を有しており、 各容量セルは前記コンデンサプレート手段へ接続してい
る接地されていない入力ノードと接地されていない出力
ノードとを具備する増幅器を有しており、 前記コンデンサプレート手段は現在前記誘電体表面上に
存在する接地されていない指先と共に複合コンデンサを
形成すべく適合されており、前記複合コンデンサは接地
されていない指先の山／谷パターンの一部と前記誘電体
表面との間の距離の関数として増幅器出力ノード対入力
ノードフィードバックを与え、 前記容量セルの各々の前記コンデンサプレート手段から
電気的に分離されているような態様で前記接地されてい
ない誘電体表面の下側に電気的に接地されている金属経
路手段が配置されている、ことを特徴とする装置。 - 【請求項２８】 請求項２７において、各容量セルの各
増幅器の各出力ノードからシーケンシャルな出力信号を
供給するスキャン手段が設けられており、前記シーケン
シャルな出力信号は前記誘電体表面上に現在存在する指
先の山／谷指紋パターンを表わしていることを特徴とす
る装置。 - 【請求項２９】 請求項２７において、前記スキャン手
段の動作前に前記増幅器の各々の前記入力ノードを瞬間
的に前記出力ノードへ短絡させるべく動作可能なスター
トスイッチ手段が設けられていることを特徴とする装
置。 - 【請求項３０】 請求項２７において、前記増幅器が信
号反転用増幅器であり、且つ前記フィードバックが負信
号フィードバックであることを特徴とする装置。 - 【請求項３１】 請求項２９において、前記容量セルの
各々の各増幅器からシーケンシャルな出力を供給するス
キャン手段が設けられており、前記シーケンシャルな出
力は指先の山／谷指紋パターンを表わす出力を有してい
ることを特徴とする装置。 - 【請求項３２】 請求項３１において、前記スキャン手
段の動作前に前記増幅器の各々の前記入力ノードを瞬間
的に前記出力ノードへ短絡させるべく動作可能なスター
トスイッチ手段が設けられていることを特徴とする装
置。 - 【請求項３３】 指先の山／谷指紋パターンを表わす出
力を供給する垂直距離測定装置に対し静電気電荷保護を
与える方法において、前記装置は、複数個の個別的な距
離検知用容量セルを有しており、各容量セルは電気的に
接地されていない指先の一部と物理的な関係とすべく適
合されている接地されておらずほぼ水平な誘電体表面の
垂直下側に配置されている接地されているコンデンサプ
レート手段を有しており、各容量セルは、更に、前記コ
ンデンサプレート手段へ接続している接地されていない
出力ノードと接地されていない入力ノードとを具備する
増幅器を有しており、前記コンデンサプレート手段は前
記誘電体表面上に現在存在している接地されていない指
先と複合コンデンサを形成し、且つ前記複合コンデンサ
は前記接地されていない指先山／谷パターンの一部と前
記誘電体表面との間の距離の関数として増幅器フィード
バックを与え、 前記容量セルの各々の前記コンデンサプレート手段から
電気的に分離されているような態様で前記接地されてい
ない誘電体表面の垂直下側に接地されている金属経路手
段を与える、ことを特徴とする方法。 - 【請求項３４】 請求項３３において、各容量セルの各
増幅器の各出力ノードからシーケンシャルな出力信号を
与えるべく動作可能なスキャン手段を設け、前記シーケ
ンシャルな出力信号は前記誘電体表面上に現在存在する
指先の山／谷指紋パターンを表わしていることを特徴と
する方法。 - 【請求項３５】 請求項３３において、前記スキャン手
段の動作前に、各増幅器の入力ノードを一時的に出力ノ
ードへ短絡させるスタートスイッチ手段を与えることを
特徴とする方法。 - 【請求項３６】 指先の山／谷指紋パターンを表わす電
気的出力を与える装置において、 複数個の個別的な容量セルを具備する誘電体層を持った
物理的アレイが設けられており、 各容量セルは互いに電気的に分離されており且つ前記誘
電体層の接地されていない誘電体表面下側に配置されて
いる第一及び第二の電気的に接地されていないコンデン
サプレートを有しており、 前記誘電体表面は電気的に接地されていない指先と物理
的に関連すべく適合されており、 前記容量セルの各々に対して増幅器が設けられており、 前記増幅器の各々が前記第一コンデンサプレートへ接続
している電気的に接地されていない入力ノードとを具備
すると共に前記第二コンデンサプレートへ接続している
電気的に接地されていない出力ノードを具備しており、 各容量セルの前記第一及び第二コンデンサプレートは現
在前記誘電体表面上に存在する接地されていない指先と
共に複合コンデンサを形成しており、 前記複合コンデンサは前記誘電体表面から接地されてい
ない指先山／谷パターンの距離の関数として出力対入力
増幅器フィードバックを与え、 前記容量セルの各々の前記コンデンサプレートの各々か
ら電気的に分離されており且つ物理的にそれを取囲むよ
うな態様で前記接地されていない誘電体表面の下側で且
つ前記誘電体表面内に電気的に接地されている金属経路
手段が配置されている、ことを特徴とする装置。 - 【請求項３７】 請求項３６において、前記コンデンサ
プレート及び前記金属経路手段が前記誘電体表面に対し
てほぼ平行な共通面において前記誘電体層内に配置され
ていることを特徴とする装置。 - 【請求項３８】 請求項３６において、前記コンデンサ
プレートが前記誘電体表面に対してほぼ平行な第一面内
において前記誘電体表面内に配置されており、前記金属
経路手段が前記第一面と前記誘電体表面との中間である
第二面内において前記誘電体層内に配置されている、こ
とを特徴とする装置。 - 【請求項３９】 請求項３６において、前記コンデンサ
プレートは前記誘電体表面に対してほぼ平行であり且つ
それから第一距離において位置されている第一面内にお
いて前記誘電体層内に配置されており、且つ前記金属経
路手段が前記誘電体表面から前記第一距離よりも一層大
きな距離において位置されている第二面内において前記
誘電体層内に配置されている、ことを特徴とする装置。 - 【請求項４０】 請求項３９において、前記金属経路手
段が、前記第二面から延在しており且つ前記第一面内に
おけるか又はほぼそれに隣接して終端している複数個の
金属フィンガを有していることを特徴とする装置。
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