CN100374815C - 表面形状识别传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种表面形状识别传感装置，其中设置：检测电极(11A)连接表面形状检测部(2)，检测电极(12A)连接共通电位的检测元件(1A)；和检测电极(11B)连接表面形状检测部(2)，检测电极(12B)连接生物识别部(3)的检测元件(1B)，在表面形状检测部(2)中，根据从这些检测元件(1A、1B)得到的各电容，并分别输出表示与这些检测元件接触的位置所对应的表面形状的凹凸的信号；在生物识别部(3)中，根据与连接在检测元件(1B)的检测电极(12B)与检测元件(1A)的检测电极(12A)之间的被检测体(9)的阻抗相对应的信号，来判断被检测体(9)是否为生物。

Description

表面形状识别传感装置

技术领域

本发明涉及表面形状识别传感装置，尤其涉及从被检测体检测指纹等的生物信息来进行个人识别的生物识别技术。

背景技术

伴随信息化社会的进步，与信息处理系统的机密保存相关的技术正在发展。例如，以往在计算机机房的出入管理中使用ID卡，但遗失或被盗的可能性大。因此，取代ID卡，开始引入预先注册每个人的指纹等，在进入机房时对照每个人特有的指纹等的个人识别系统。

这种个人识别系统，有时若制作所注册的指纹的复制品(replica)，则可以通过检查。因此，个人识别系统不仅需要进行指纹对照，还需要识别被检测体是否为生物。

(第1现有技术)

对感知被检测体是生物的第1现有技术进行说明(例如，参照特开2002-112980号公报、特开2002-162204号公报等)。在第1现有技术涉及的指纹感知装置中，为了测量配置于传感器表面上的手指的绝对电容，采用图22A-图22C所示的传感器结构，通过存在于指纹传感器电极上侧的电容性栅格(grid)或电容性平板来进行手指感知。

手指感知传感器电极，与指纹传感器电极电绝缘，如图22A的手指感知传感器电极72A那样，可以配置在指纹感知传感器电极71之间且不同的面上，也可如手指感知传感器电极72B那样调换到与指纹感知传感器电极71相同的位置来进行配置。

另外，如图22B所示，可以在指纹感知传感器电极71上侧，介由保护膜73A而配置手指感知传感器电极72C，用保护膜73B来覆盖其上面；也可以如图22C所示，在指纹感知传感器电极71上侧，介由保护膜73C，以露出表面的方式形成手指感知传感器电极72D。

而且，根据这样测量出的手指电容，由图23所示的电路构成进行手指感知。首先，用代表频率转换器82将手指感知传感器电极81上产生的电容转换为典型频率，用频率比较器84与基准频率或频率范围83进行比较，判断与产生测量的电容的皮肤组织的预测生物学特性是否一致。由此，实现高度的指纹感知。

(第2现有技术)

对感知被检测体是生物的第2现有技术进行说明(例如参照特开平11-185020号公报)。在第2现有技术涉及的个体认证传感器中，如图24所示，在半导体基板上设置多个测量电极91，在测量电极91外周设有共通电极92。另外，使选择性连接各测量电极91和I-V转换电路(检测电路)96的各开关元件，成为可以用行移位寄存器95及列移位寄存器94的扫描来选择的方式。

配设有在对测量电极91的被认证物的接触的有无检测测量时及不进行该测量的待机时，将共通电极92切换为连接电源或接地的开关机构92A。

通过将共通电极92远离测量电极91而进行配置，从而例如可以在手指的指甲等手指以外的身体部分和指尖之间检测出是否存在生物的特征。具体地讲，采用由于手指内部电阻低，故电极间的距离不依存于测量结果的现象。

然而，在上述的现有技术中，存在根据由被检测体感应的电位变动而无法进行正确的生物识别的问题。另外，由于需要配置与检测表面形状用的检测元件不同的生物识别用的检测元件，故存在布局面积变大，平均到每个芯片的制造成本增加等问题。

例如，在第1现有技术中，在由手指感知传感器电极测量电容时，由于手指的电位不固定，故存在根据手指感应出的电位变动而在电容测量中产生误差，判断结果不正确，无法确保充分的安全性的问题。此外，由于采用将手指的电容转换为频率或测量手指的电阻来进行是否为生物的判断的方法，而限于手指阻抗的电容成分及电阻成分无法进行检测，因此存在通过调整人工手指的材料而导致被识别为生物的问题。

进而，在以现有的电路来构成处理手指电容的电容对频率转换器或测量手指电阻的电阻测量及比较电路的情况下，由于需要外设零件，故零件件数增多，难以将装置小型化。此外，存在从连接零件间的配线读出检测信号而无法确保充分的安全性，从外设零件的元件值导致容易被推断为是判断为生物的条件的问题。

再者，在上述的第1现有技术中，在生物认证中，对从被检测体检测电特性的传感器电极与根据来自该传感器电极的信号进行生物识别的电路部的配置关系不做考虑，从而存在根据这些传感器电极与电路部的配置关系，无法充分得到生物识别相关的判断精度或安全性的问题。

例如，在图22A-图22C中，在手指感知传感器电极71A、71B、71C、71D附近不配置图23的手指感知电路，在连接这些手指感知传感器电极与手指感知电路的配线较长的情况下，该配线的寄生电容或噪声混入增加，无法正确检测被检测体的电容，成为生物识别精度降低的原因。

另外，由于采用将手指电容转换为频率或测量手指的电阻以进行是否为生物的判断的方法，而限于手指阻抗的电容成分及电阻成分无法进行检测，因此也存在通过调整人工手指的材料而导致被识别为生物的问题。

此外，在第2现有技术中，由于将第2共通电极93与指纹传感器阵列分别配置，有布局面积增大、平均到每个芯片的制造成本增加的问题。再有，由于通过改变电极91间的距离而电阻不变化可以被判定为生物，故通过降低人工手指内部的电阻，而可以被识别为生物。进而，预先测量手指的电阻，与第1现有例同样，由于限于手指阻抗的电容成分及电阻成分无法进行检测，因此存在通过调整人工手指的材料而导致被识别为生物的问题。

发明内容

本发明是用于解决上述课题的发明，其目的在于提供一种抑制由被检测体感应的电位变动而可以进行正确的生物识别，并且回避起因于检测电极的追加的装置大型化，可以容易地实现芯片化的表面形状识别传感装置。

本发明的另一目的在于，提供一种可以充分得到生物识别相关的判断精度或安全性，并且可以回避装置的大型化并容易地实现芯片化的表面形状识别传感装置。

为了达到这种目的，本发明涉及的表面形状识别传感装置，包括：二维配置的多个检测元件；第1检测电极，其构成所述检测元件，并通过介由绝缘膜而与被检测体接触，从而产生对应于所述被检测体的表面形状的凹凸的电容；第2检测电极，其构成所述检测元件，并与所述被检测体电接触；表面形状检测部，其根据介由所述检测元件的所述第1检测电极得到的电容，作为所述检测元件的输出，检测所述表面形状的凹凸；和生物识别部，其根据构成所述检测元件中的至少第1及第2检测元件的所述第2检测电极间连接的所述被检测体的阻抗相对应的信号，来判断所述被检测体是否为生物。所述第1检测元件的所述第2检测电极与规定的共通电位连接，所述第2检测元件的所述第2检测电极连接在所述生物识别部。

另外，也可以设置第3检测元件，其配置于第1检测元件与第2检测元件之间，构成第3检测元件的第1检测电极连接在表面形状检测部，且构成第3检测元件的第2检测电极处于高阻抗状态。

还有，还可设置开关，其连接在第3检测元件的第2检测电极与共通电位之间，在以生物识别部进行被检测体的生物判断的情况下，开放该第2检测电极与共通电位之间，在以表面形状检测部进行表面形状检测的情况下，短路该第2检测电极与共通电位之间。

此外，还可以设置第3检测元件，其配置于第1检测元件与第2检测元件之间，构成第3检测元件的第1检测电极连接于表面形状检测部、且构成第3检测元件的第2检测电极与共通电位连接，并具有绝缘被检测体与第2检测电极的绝缘膜。

再者，还可设置开关，其连接在第2检测元件与生物识别部之间，在以生物识别部进行被检测体的生物判断的情况下，将第2检测电极切换连接到生物识别部，在以表面形状检测部进行表面形状的检测的情况下，将第2检测电极切换连接到共通电位。

作为传感面的构成，可以设置：由相邻配置的多个第2检测元件构成，且横截检测面中央而配置的带状的第2检测区域；由相邻配置的多个第3检测元件构成，且配置于第2检测区域两侧的带状的两个第3检测区域；由相邻配置的多个第1检测元件构成，且配置于第3检测区域外侧的带状的2个第1检测区域。

或者，作为传感面的其他构成，也可以设置：由相邻配置的多个第2检测元件构成，且设置于检测面中央的第2检测区域；由相邻配置的多个第3检测元件构成，且设置为将第2检测区域的外周部整周包围的第3检测区域；由相邻配置的多个第1检测元件构成，且设置为将第3检测区域的外周部整周包围的第1检测区域。

另外，作为传感面的构成，可以设置：由相邻配置的多个第2检测元件构成，且横截检测面中央而配置的带状的第2检测区域；由相邻配置的多个第1检测元件构成，且配置于第2检测区域两侧的带状的两个第1检测区域。

或者，作为传感面的构成，也可设置：由相邻配置的多个第2检测元件构成，且设置于检测面中央的第2检测区域；由相邻配置的多个第1检测元件构成，且设置为将第2检测区域的外周部整周包围的第1检测区域。

此时，对于生物识别部，可以由以下构成，即：应答信号生成部，其向检测元件施加规定的供给信号，将相位及振幅根据介由检测元件接触的被检测体的阻抗而变化的信号作为应答信号输出；波形信息检测部，其将表示应答信号的波形的相位或振幅作为波形信息检测，并输出表示该波形信息的检测信号；和生物判断部，其根据检测信号所包含的波形信息来判断被检测体是否为生物。

另外，根据本发明，包括：配置为格子状且以相应检测元件检测与被检测体之间产生的电容，并分别输出表示该值的电容信号的多个电容检测单元；检测元件，其配置于该电容检测单元附近；多条控制线，其连接所述电容检测单元中排列于列方向的电容检测单元；多条数据线，其连接所述电容检测单元中、排列于行方向的电容检测单元；列选择器，其通过顺次选择所述控制线的任一条而选择与相应控制线连接的各电容检测单元；第1A/D转换部，其按每条所述数据线设置，将从由所述列选择器所选择的各电容检测单元向该数据线输出的电容信号A/D转换为凹凸数据并分别输出；行选择器，其一个一个地顺次选择从所述第1A/D转换部按每条数据线所得到的凹凸数据，并作为表示所述被检测体的表面形状的表面形状数据输出；阻抗检测单元，其取代所述电容检测单元的任一个，与配对的检测元件一起配置，并通过介由相应检测元件电接触所述被检测体，来检测所述被检测体的阻抗，并输出对应于该阻抗的检测信号；和生物判断部，根据来自所述阻抗检测单元的检测信号来判断所述被检测体是否为生物。所述阻抗检测单元具有：应答信号生成部，其向相应检测元件施加规定的供给信号，将相位或振幅根据介由相应检测元件电接触的所述被检测体的阻抗而变化的信号作为应答信号输出；和波形信息检测部，其作为波形信息检测表示所述应答信号波形的相位或振幅，并输出表示该波形信息的检测信号。所述生物判断部根据所述检测信号所包含的波形信息是否处于表示正规生物的波形信息的基准范围内来进行所述判断。

此时，还可以包括：与阻抗检测单元连接的分立控制线；与阻抗检测单元连接的分立数据线；通过选择分立控制线而选择阻抗检测单元的控制部；和将由阻抗检测单元向分立数据线输出的检测信号所包含的波形信息作为判断数据输出的第2A/D转换部；在阻抗检测单元中，根据介由分立控制线的由控制部进行的选择，将表示对应于被检测体的阻抗的波形信息的检测信号输出到分立数据线；在生物判断部中，根据来自第2A/D转换部的判断数据所包含的波形信息，进行判断。

或者，还可以包括：与阻抗检测单元连接的分立控制线；和通过选择分立控制线而选择阻抗检测单元的控制部；在阻抗检测单元中，与数据线的任一条连接，根据介由分立控制线的由控制部进行的选择，将表示对应于被检测体的阻抗的波形信息的检测信号输出到相应数据线；在生物判断部中，针对将输出到数据线的检测信号由第1A/D转换部进行A/D转换而得到的判断数据，根据该判断数据所包含的波形信息来进行判断。

或者，还可以以阻抗检测单元，连接控制线的任一条，并且连接数据线的任一条，根据由选择器进行的选择而将检测信号输出到相应数据线，在生物判断部中，针对将输出到数据线的检测信号由第1A/D转换部进行A/D转换而得到的判断数据，根据该判断数据所包含的波形信息，进行判断。

此外，也可以具备多个阻抗检测单元，这些阻抗检测单元分别取代不同的电容检测单元而配置。

根据本发明，因为设置：第1检测电极连接表面形状检测部，第2检测电极连接共通电位的第1检测元件；和第1检测电极连接表面形状检测部，第2检测电极连接生物识别部的第2检测元件，在表面形状检测部中，根据从这些第1及第2检测元件得到的各电容来检测表面形状，并且在生物识别部中，根据连接在第2检测元件的第2检测电极与第1检测元件的第2检测电极之间的被检测体阻抗相对应的信号，来进行生物识别，所以可以在抑制对被检测体所感应的电位变动并进行正确的生物识别，而且可以回避检测电极的追加所导致的装置大型化，容易地实现芯片化。

另外，根据本发明，由于将表面形状检测用的各电容检测单元与配对的检测元件一起配置为矩阵状，取代这些电容检测单元中的任一个，将生物识别用的阻抗检测单元与配对的检测元件一起进行配置，故可以使连接生物识别用检测元件和驱动其的阻抗检测单元的配线极短，可以降低该配线的寄生电容或噪声混入，可以正确地检测被检测体的阻抗。因此，在生物识别中可以得到高的判断精度。

还有，因为以阻抗检测单元，向相应检测元件施加规定的供给信号，将相位及振幅根据被检测体的阻抗而变化的信号作为应答信号取得，检测由表示该应答信号波形的相位或振幅组成的波形信息，并作为检测信号输出，在生物判断部中根据将该检测信号进行A/D转换而得到的判断数据来进行判断，所以与以往相比，无需需要大面积的电阻元件或电容元件，以一般的比较器或逻辑电路这样极为简单的电路构成，即可详细地检测出表示被检测体所固有的阻抗的波形信息，可以容易地实现表面形状识别传感装置的小型化、甚至芯片化。此外，无需电阻元件或电容元件等外设零件，可以回避这些外设零件所导致的安全性的降低，能得到充分的安全性。

附图说明

图1是表示有关本发明的一实施方式的表面形状识别传感装置的外观图。

图2是表示有关本发明的第1实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

图3是表示图2的表面形状识别传感装置中采用的传感器单元的构成的电路图。

图4A-图4C是表示图3的各部分信号的信号波形图。

图5是表示图2的生物识别部的构成的框图。

图6A-图6D是在图5的生物识别部中进行的相位差检测时的信号波形图

图7A-图7B是以图5的生物识别部进行的振幅检测时的信号波形图

图8A-图8B是表示图2的检测元件的构成的说明图。

图9是表示有关本发明的第2实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

图10A、图10B是表示图9的检测元件的构成的说明图。

图11是表示有关本发明的第3实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

图12是表示有关本发明的第4实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

图13A、图13B是表示图12的检测元件的构成的说明图。

图14是表示有关本发明的第5实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

图15A、图15B是表示有关本发明的第6实施方式的表面形状识别传感装置的传感面构成的说明图。

图16是表示图2的生物识别部的其他实施方式的框图。

图17A-图17D是在图16的生物识别部中进行的相位差检测时的信号波形图。

图18A-图18B是在图16的生物识别部中进行的振幅检测时的信号波形图。

图19是表示有关本发明的第7实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

图20是表示有关本发明的第8实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

图21是表示有关本发明的第9实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

图22A-图22C是表示有关第1现有技术的指纹感知装置的传感器结构的框图。

图23是表示有关第1现有技术的指纹感知装置的主要部分的框图。

图24是表示有关第2现有技术的个体认证传感器的框图。

具体实施方式

下面，参照附图，说明本发明的实施方式。

图1是表示有关本发明的一实施方式的表面形状识别传感装置的外观图。该表面形状识别传感装置，例如在通过比较对照具有微细的凹凸的被检测体的对照对象表面的形状和对照数据，进行被检测体的认证的表面形状识别装置中，用作检测被检测体的表面形状的电路装置。如图1所示，表面形状识别传感装置10由二维(阵列状或格子状)配置于LSI芯片上的多个微细检测元件1构成。

通过使手指等被检测体9接触该表面形状识别传感装置10的传感面8，从而通过各检测元件1分别检测出该被检测体9的表面、此处是指纹的凹凸形状，并输出表示被检测体表面形状的表面形状数据。

在本发明中，兼用这些表面形状检测用检测元件1来进行生物识别。

(第1实施方式)

接着，参照图2，对有关本发明的第1实施方式的表面形状识别传感装置进行说明。图2是表示有关本发明的第1实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

在该表面形状识别传感装置10中，设有检测元件1A、1B、表面形状检测部2及生物识别部3。

检测元件1A具有：介由绝缘膜而在与被检测体9之间形成静电电容的检测电极11A；和与被检测体9电接触的检测电极12A。其中，检测电极11A连接于表面形状检测部2，检测电极12A连接于接地电位等共通电位。该共通电位由电源电路等规定的供给电路部(图中未示出)以恒定电位(低阻抗)供给。检测元件1B具有：介由绝缘膜而在与被检测体9之间形成静电电容的检测电极11B；和与被检测体9电接触的检测电极12B。其中，检测电极11B连接在表面形状检测部2，检测电极12B连接在生物识别部3。

表面形状检测部2是根据各检测元件1A、1B的检测电极11A、11B与被检测体9之间产生的静电电容，来输出表示被检测体9表面的凹凸形状的表面形状数据2S的电路部。

生物识别部3是根据连接在检测元件1B的检测电极12B与检测元件1A的检测电极12A之间的被检测体9的阻抗，来判断被检测体9是否为生物的电路部。

接下来，对有关本实施方式的表面形状识别传感装置的动作进行说明。在该表面形状识别传感装置10中，作为动作，有：检测被检测体9的表面形状的表面形状检测动作；和进行被检测体9的生物识别的生物识别动作，根据来自上位装置(图中未示出)的控制，选择性地执行这些动作之一。

首先，在表面形状检测动作中，根据检测元件1A的检测电极11A与被检测体9之间形成的静电电容的大小，以表面形状检测部2生成表示被检测体9在检测元件1A的位置中的表面形状的信号，作为表面形状数据2S输出。

另外，对于检测元件1B，也根据该检测电极11B与被检测体9之间形成的静电电容的大小，以表面形状检测部2生成表示被检测体9表面的凹凸形状的表面形状数据2S，并作为表面形状数据2S输出。

此时，因为被检测体9介由检测元件1A的检测电极12A而连接着共通电位，所以这些检测电极11A、11B上形成的静电电容稳定，可以得到噪声少的表面形状数据2S。

另一方面，在生物识别动作中，因为被检测体9介由检测元件1A的检测电极12A而连接着共通电位，所以形成从检测元件1B的检测电极12B经被检测体9而向检测元件1A的检测电极12A即共通电位的电流通路。

在生物识别部3中，根据存在于该电流通路内的被检测体9所固有的阻抗值是否位于表示正规生物的阻抗的基准范围内，来判断被检测体9是否为生物。

此时，在生物识别部3中，采用根据被检测体9的阻抗而变化的信号来进行生物识别，但因为被检测体9介由检测元件1A的检测电极12A而连接着共通电位，所以可以抑制因对被检测体9的感应所引起的电位变动而得到稳定的信号，可以实现正确的生物识别。

这样，在本实施方式中，设置：检测电极11A连接于表面形状检测部2，检测电极12A连接于共通电位的检测元件1A；和检测电极11B连接于表面形状检测部2，检测电极12B连接于生物识别部3的检测元件1B。在表面形状检测部2中，根据从这些检测元件1A、1B得到的各电容，分别输出表示对应于和这些检测元件1A、1B接触的位置的表面形状的凹凸的信号；在生物识别部3中，根据连接在检测元件1B的检测电极12B与检测元件1A的检测电极12A之间的被检测体9的阻抗所对应的信号，来判断被检测体9是否为生物。

因此，被检测体9介由检测元件1A的检测电极12A而连接共通电位，可以抑制对被检测体9所感应的电位变动并正确进行生物识别，而且可以得到噪声少的表面形状数据。

另外，由于在表面形状检测动作和生物识别动作时共用检测元件，故无需配置与检测表面形状用检测元件不同的生物识别用检测元件，可以不增加布局面积，也可以回避平均每个芯片的制造成本的增加。因此，不用将装置大型化，而能在检测被检测体表面形状的基础上还可以进行生物识别，可以容易地实现装置的芯片化。

而且，在图2中，是以检测元件1A、1B各使用一个的情况为例进行了说明，但其只是为了实施生物识别最低限度需要的构成，因此并未局限于此。实际上，在表面形状检测部2中，为了得到表示被检测体9表面形状的表面形状数据，可以采用多个检测元件1A。另外，在生物识别部3中，为了稳定检测被检测体9的阻抗，可以采用多个检测元件1B。

[表面形状检测部的构成]

下面，参照图3及图4A-图4C，对有关本实施方式的表面形状识别传感装置中采用的表面形状检测部2的具体构成进行说明。图3是表示表面形状检测部2中采用的传感器单元的构成的电路图。图4A-图4C是表示图3的各部的信号的时间图。而且，对于这些表面形状检测部2的具体例，可以利用公知技术(例如参照特开2000-28311号公报等)。

在表面形状检测部2中，按各检测元件1设有将根据被检测体9的表面形状而将由检测元件1检测出的电容转换为规定的输出信号的传感器单元。该传感器单元由：产生对应于检测元件1的电容的信号的信号产生电路21；放大并输出由该信号产生电路产生的信号的电平的信号放大电路22；和将该信号放大电路22的输出信号转换为所希望的信号并予以输出的输出电路23构成。

在图3中，C_F是形成于检测电极11与被检测体9之间的静电电容。在节点N_1A，对应于该C_F的电压信号ΔV_I由信号产生电路21产生。该电压信号ΔV_I由信号放大电路22放大为电压信号ΔV_O。将该电压信号ΔV_O大小对应的电压信号V_OUT作为输出信号，从输出电路23输出。C_P1A、C_P2A是寄生电容。

如图4A-图4C所示，在时刻T1以前，传感电路控制信号PRE₀被控制为电源电压V_DD，Q_1A断开，传感电路控制信号RE被控制为0V，Q_3A断开，节点N_1A为0V。在时刻T1，信号PRE₀被控制为0V，Q_1A接通，节点N_2A上升到V_DD，节点N_1A上升到比偏置电压V_G只低了Q_2A的阈值电压V_TH的值。而且，在时刻T2，信号PRE₀及信号RE被控制为V_DD，Q_1A断开，并且Q_3A接通。由此，电容C_F、C_PIA中蓄积的电荷被放电，节点N_1A的电位降低。

此时，只在节点N_2A十分高的期间内，电容C_P2A中蓄积的电荷被急剧放电。节点N_2A的电位若下降到节点N_1A的电位左右，则之后，节点N_1A、N_2A的电位逐渐下降。若在从时刻T2只经过了Δt的时刻T3将信号RE控制为0V、断开Q_3A，则维持此时的节点N_2A的电位V_DD-ΔV并放大，作为V_OUT输出。由此，可以得到对应于静电电容C_F的值的电压V_OUT，通过信号处理该电压信号，从而得知表面形状的凹凸。

[生物识别部的构成]

接着，参照图5，对有关本实施方式的表面形状识别传感装置中采用的生物识别部3的具体构成进行说明。图5是表示生物识别部的构成的框图。

生物识别部3中设有供给信号生成部31、应答信号生成部32、波形信息检测部33及生物判别部34。

检测元件1A、1B介由检测电极12A、12B而与被检测体9电接触，将被检测体9所具有的阻抗的电容成分Cf及电阻成分Rf连接到应答信号生成部32。供给信号生成部31生成由规定频率的正弦波等构成的供给信号31S并输出到应答信号生成部32。应答信号生成部32将来自供给信号生成部31的供给信号31S施加给检测元件1B的检测电极12B，将根据检测元件1B的输出阻抗即被检测体9所具有的阻抗的电容成分及电阻成分而变化的应答信号32S向波形信息检测部33输出。

波形信息检测部33从来自应答信号生成部32的应答信号表示的波形，来检测与供给信号31S的相位差或振幅，并将包含这些表示相位差或振幅的波形信息的检测信号33S向生物判断部34输出。生物判断部34根据来自波形信息检测部33的检测信号33S所包含的波形信息，判断被检测体9是否为生物，并输出该识别结果3S。

在被检测体9接触了检测元件1A、1B的情况下，从供给信号生成部31施加到检测元件1A、1B的供给信号31S，根据被检测体9所固有的阻抗特性即电容成分及电阻成分而变化，其作为应答信号32S而从应答信号生成部32输出。该应答信号32S在波形信息检测部33中被检测其相位差或振幅，包含表示这些检测结果的信息的检测信号33S向生物判断部34输出。

图6A-图6D是相位差检测时的信号波形例。在作为供给信号31S而采用了以接地电位等共通电位为中心的正弦波的情况下，应答信号32S的相位根据被检测体9的阻抗而变化。作为基准信号采用与供给信号31S同步的信号，通过用波形信息检测部33比较与应答信号32S的相位，从而输出例如以相位差φ作为脉冲宽度的检测信号33S。

在生物判断部34中，根据该检测信号33S所包含的相位差即电容成分(虚数成分)的信息，是否在正规生物的相位差的基准范围内，来判断被检测体9是否为生物。

图7A、图7B是振幅检测时的信号波形例。在作为供给信号31S而采用了以接地电位等共通电位为中心的正弦波的情况下，应答信号32S以共通电位为中心，变化为对应被检测体9的阻抗的振幅。用波形信息检测部33检测应答信号32S的峰值电压即电压的最大值或最小值，输出表示与应答信号32S的振幅成比例的直流电位的检测信号33S。

在生物判断部34中，根据该检测信号33S所包含的振幅即电阻成分(实数成分)的信息是否在正规生物的振幅基准范围内，来判断被检测体9是否为生物。

另外，可以只检测这些相位差及振幅中的任-方来进行生物识别，与以往相比，例如无需需要大面积的电阻元件或电容元件，可以以一般的比较器或逻辑电路等相位比较电路这样极为简单的电路构成来详细地检测表示被检测体9所固有的阻抗的信息，可以容易地实现表面形状识别传感装置的小型化、还有芯片化。

另外，可以检测这些相位差及振幅这两个方面来进行生物识别，与采用将实数成分及虚数成分作为一个集合检测出的信息来进行生物识别判断的情况相比，选择被检测体的材料或材质，分别调整其实数成分及虚数成分变得极难，相对于以人工手指进行的非法识别行为可以得到高的安全性。

[检测元件的构成]

接下来，参照图8A、图8B，对有关本实施方式的表面形状识别传感装置中采用的检测元件的具体构成进行说明。图8A、图8B是表示检测元件的构成的说明图，图8A是主视图，图8B是图8A的AA剖面图。

检测元件1A由在表面形状识别传感装置10的传感面8上排列为格子状的检测电极11A、和以包围该检测电极11A的外周的方式在间隔开的位置上形成为壁状的检测电极12A构成。同样，检测元件1B由排列为格子状的检测电极11B、和以包围该检测电极11B的外周的方式在间隔开的位置上形成为壁状的检测电极12B构成。

检测电极11A、11B由金属膜构成，与被检测体9近接的上侧被绝缘膜14覆盖，将被检测体9作为相对向检测电极来形成电容元件。此时，因为这些检测电极间的距离根据被检测体表面形状的凹凸而变化，所以形配对应于其表面形状的凹凸的静电电容。

另一方面，检测电极12A、12B，上侧露出而与被检测体9电接触。由此，将检测电极12A连接的共通电位施加在被检测体9上，并且介由检测电极12B，被检测体9的阻抗连接到生物识别部3。

此时，在相邻的检测元件1A间及检测元件1B间，分别共用检测电极12A、12B。因此，在检测电极1A与检测元件1B相邻的边界上，在检测电极12A、12B之间设置凹陷部13，将两者电绝缘。

在检测元件1A、1B的一边的长度为几十μm左右的情况下，通过将凹陷部13的宽度W设为20μm以下，从而无法看到凹陷部13的存在，可以隐匿生物认证用检测元件的有无甚至配置位置，可以使安全性提高。

(第2实施方式)

接着，参照图9，对有关本发明的第2实施方式的表面形状识别传感装置进行说明。图9是表示本发明的第2实施方式涉及的表面形状识别传感装置的构成的框图。

在该表面形状识别传感装置10中，与上述第1实施方式(参照图2)相比，在检测元件1A与检测元件1B之间设有检测元件1C。对于其他部分，与上述第1实施方式同样，对相同或同等的部分付与相同的符号。

检测元件1C与上述的检测元件1A、1B同样，具有：介由绝缘膜而在与被检测体9之间形成静电电容的检测电极11C；和与被检测体9电接触的检测电极12C。其中，检测电极11C连接表面形状检测部2，检测电极12C与其他电位绝缘，成为与任一电位都不连接的高阻抗(浮动)状态。

表面形状检测部2根据各检测元件1A、1B、1C的检测电极11A、11B、11C与被检测体9之间产生的静电电容，来输出表示被检测体9表面的凹凸形状的表面形状数据2S。

生物识别部3根据连接在检测元件1B的检测电极12B与检测元件1A的检测电极12A之间的被检测体9的阻抗，来判断被检测体9是否为生物。

此时，因为在检测电极12A与检测电极12B之间配置有检测元件1C，故两者间的距离变长，另外因为与被检测体9电接触的检测电极12C变为高阻抗状态，所以连接在检测电极12A与检测电极12B之间的被检测体9的阻抗，与将两者相邻配置的情况相比会变大。因此，根据被检测体9而变化的阻抗的变化量变大，可以提高生物识别部3中的判断精度。

而且，在图9中，以将检测元件1A、1B、1C分别各使用一个的情况为例进行了说明，但这是表示为了实施生物识别的最低限度必要的构成，因此并未局限于此。实际上，在表面形状检测部2中为了得到表示被检测体9的表面形状的表面形状数据，采用多个检测元件1A。另外，在生物识别部3中为了稳定检测被检测体9的阻抗，采用多个检测元件1B。此外，为了使根据被检测体9变化的阻抗的变化量增大，可以采用将多个检测元件1C相邻配置。

[检测元件的构成]

接着，参照图10A、图10B，对有关本实施方式的表面形状识别传感装置中采用的检测元件的具体构成进行说明。图10A、图10B是表示检测元件的构成的说明图，图10A是正视图，图10B是图10A的BB剖面图。

检测元件1A由在表面形状识别传感装置10的传感面8上排列为格子状的检测电极11A、和以包围该检测电极11A的外周的方式在间隔开的位置上形成为壁状的检测电极12A构成。同样，检测元件1B由排列为格子状的检测电极11B、和以包围该检测电极11B的外周的方式在间隔开的位置上形成为壁状的检测电极12B构成。另外，检测元件1C由排列为格子状的检测电极11C、和以包围该检测电极11C的外周的方式在间隔开的位置上形成为壁状的检测电极12C构成。

检测电极11A、11B、11C由金属膜构成，与被检测体9近接的上侧被绝缘膜14覆盖，将被检测体9作为相对向检测电极来形成电容元件。此时，因为这些检测电极间的距离由于被检测体表面形状的凹凸而变化，所以形配对应于其表面形状的凹凸的静电电容。

另一方面，检测电极12A、12B、12C，上侧露出而与被检测体9电接触。由此，将检测电极12A连接的共通电位施加在被检测体9上，并且介由检测电极12B，被检测体9的阻抗连接到生物识别部3。

此时，在相邻的检测元件1A间、检测元件1B间及检测元件1C间，分别共用检测电极12A、12B、12C。因此，在检测电极1C与检测元件1A、1B相邻的边界上，在检测电极12A、12C之间及检测电极12B、12C设置凹陷部13，将两者电绝缘。

在检测元件1A、1B、1C的一边的长度为几十μm左右的情况下，通过将凹陷部13的宽度W设为20μm以下，从而无法看到凹陷部13的存在，可以隐匿生物认证用检测元件的有无甚至配置位置，可以使安全性提高。

(第3实施方式)

接着，参照图11，对有关本发明的第3实施方式的表面形状识别传感装置进行说明。图11是表示本发明的第3实施方式涉及的表面形状识别传感装置的构成的框图。

在该表面形状识别传感装置10中，与上述第2实施方式(参照图9)相比，在检测元件1C的检测电极12C与共通电位之间设有开关4C。对于其他部分，与上述第2实施方式同样，对相同或相当的部分付与相同的符号。

开关4C，在由表面形状检测部进行表面形状检测动作的情况下短路，向检测元件1C的检测电极12C施加共通电位；在由生物识别部3进行生物识别动作的情况下开放，使检测元件1C的检测电极12C为高阻抗状态。

由此，与第2实施方式比较，在表面形状检测动作时，与检测元件1A的检测电极11A同样，检测元件1C的检测电极12C也与共通电位连接，可以得到噪声少的干净的表面形状数据，可以提高采用后级的表面形状数据的个人认证处理的认证精度。

(第4实施方式)

接着，参照图12及图13A、图13B，对有关本发明的第4实施方式的表面形状识别传感装置进行说明。图12是表示本发明的第4实施方式涉及的表面形状识别传感装置的构成的框图。图13A、图13B是有关表示本实施方式的表面形状识别传感装置中采用的检测元件的构成的说明图，图13A是正视图，图13B是图10A的CC剖面图。

在该表面形状识别传感装置10中，与上述第2实施方式(参照图9)相比，在检测元件1C中，不仅在检测电极11C的上侧，在检测电极12C的上侧也形成有绝缘膜14，并且检测电极12C与共通电位连接。对于其他部分，与上述第2实施方式同样，对相同或相当的部分付与相同的符号。

因为检测元件1C的检测电极12C被绝缘膜14覆盖，所以检测电极12C与被检测体9电绝缘。因此，对于检测电极12C，可以始终施加共通电位，不使用上述第3实施方式(参照图11)那样的开关4C，就可以得到噪声少的干净的表面形状数据，可以提高采用后级的表面形状数据的个人认证处理的认证精度。

(第5实施方式)

接着，参照图14，对有关本发明的第5实施方式的表面形状识别传感装置进行说明。图14是表示有关本发明的第5实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。

在该表面形状识别传感装置10中，与上述第1实施方式(参照图2)相比，在检测元件1B的检测电极12B与生物识别部3之间设有开关4B。对于其他部分，与上述第1实施方式同样，对相同或相当的部分付与相同的符号。

在生物识别部3中，在如上述图5所示、通过向被检测体9施加信号而进行生物识别的构成下，当表面形状检测动作时，有向检测元件1B的检测电极12B施加不同于共通电位的电位的情况或检测电极12B成为高阻抗状态的情况。在这种情况下，可以在检测电极12B与生物识别部3之间设置开关4B，在生物识别动作的情况下将检测电极12B连接到生物识别部3，在表面形状检测动作的情况下将检测电极12B连接到共通电位。

由此，在表面形状检测动作时，与检测元件1A的检测电极12A同样，检测元件1B的检测电极12B也与共通电位连接，可以得到噪声少的干净的表面形状数据，可以提高采用后级的表面形状数据的个人认证处理的认证精度。

而且，在本实施方式中，虽然是以第1实施方式为例进行了说明，但对上述各实施方式都适用，可以得到同样的作用效果。

(第6实施方式)

接着，参照图15A、图15B，对有关本发明的第6实施方式的表面形状识别传感装置进行说明。图15A、图15B是表示有关本发明的第6实施方式的表面形状识别传感装置的传感面构成的说明图。

在图15A的传感面构成例中，将相邻配置了多个所述第2实施方式(参照图9)中采用的检测元件1B的检测区域8B以横断传感面8的大致中央处的方式配置为带状，在其两侧将相邻配置了多个检测元件1C的检测区域8C配置为带状，再检测区域8C的外侧配置有相邻配置了多个检测元件1A的检测区域8A。

这样，由于将2个分离检测区域8A、8B的检测区域8C配置为带状，在其外侧设置2个检测区域8A，并且在其内侧配置了检测区域8B，故即使在相对于传感面8，使被检测体9接触的位置与由传感面8的中央在横向偏离的情况下，跨越任一方的检测区域8C，被检测体9容易接触到检测区域8A、8B双方，因此可以进行稳定的生物识别动作。

另外，通过使包含检测区域8B的两检测区域8C的外侧端之间的宽度L至少比被检测体9接触到传感面8的宽度Lt窄，从而可以使检测区域8B与两侧的检测区域8A同时接触相到被检测体9，可以在生物识别动作时得到更稳定的阻抗。

另外，在图15B的传感面构成例中，将相邻配置了多个所述第2实施方式(参照图9)中采用的检测元件1B的检测区域8B在传感面8的几乎中央处配置为岛状，将相邻配置了多个检测元件1C的检测区域8C以在整周包围检测区域8B的外周部的方式配置为框状，进而再将相邻配置了多个检测元件1A的检测区域8A以整周包围检测区域8C的外周部的方式配置。

这样，由于将分离检测区域8A、8B的检测区域8C配置为框状(环状)，在其外侧设置检测区域8A，并在其内侧配置检测区域8B，故即使在使被检测体9接触到传感面8的位置与由传感面8的中央向纵向/横向偏离的情况下，被检测体9也可以跨越任一方的检测区域8C很容易地接触到检测区域8A、8B双方，从而可以进行稳定的生物识别动作。而且，这种情况下，需要使检测区域8C的宽度比被检测体9接触到传感面8的宽度窄。

另外，通过使包含检测区域8B的两检测区域8C的外侧端之间的横宽L1及纵宽L2至少比被检测体9接触到传感面8的接触横宽Lt1及接触横宽Lt2窄，从而可以使检测区域8B与其周围的检测区域8A在多处(纵横4处)或整周，同时接触到被检测体9，在生物识别动作时得到更稳定的阻抗。

另外，在图15A、图15B中，可以对传感面8设置多个这些检测区域的配置图形，使跨越检测区域8C，被检测体9容易接触到检测区域8A、8B双方，从而可以进行稳定的生物识别动作。

此外，在图15A、图15B中，虽然以将传感面8的外形设为正方形，或者，将检测区域8A、8B、8C设为长方形或将其外形设为正方形的情况为例进行了说明，但并未限于此，例如可以采用长方形、长圆形、圆形、椭圆形等形状。

并且，在本实施方式中，以将上述第2实施方式(参照图9)为基础，在检测区域8A与检测区域8B之间设置由检测元件1C构成的检测区域8C的情况为例进行了说明，但本实施方式也可以适用于以上述第1实施方式(参照图2)为基础的无检测元件1C的情况。

这种情况下，传感面8在图15A、15B中，成为没有检测区域8C、相邻配置了检测区域8A、8B的状态，可以得到和设置了上述检测区域8C的情况同样的作用效果。

(第7实施方式)

[生物识别部的构成]

接着，参照图16，对有关本发明的其他实施方式的表面形状识别传感装置中采用的生物识别部3的具体构成进行说明。图16是表示生物识别部的构成的框图。而且，在图16中，与图1、图5相同或具有相同功能的部分采用相同的符号。

在生物识别部3中，设有供给信号生成部31、应答信号生成部32、波形信息检测部33、输出调整部34、A/D转换部35及生物判断部36。这些电路部中、供给信号生成部31、应答信号生成部32、波形信息检测部33及输出调整部34，作为阻抗检测单元30，与配对的检测元件1B一起配置。

检测元件1A、1B介由检测电极12A、12B与被检测体9电接触，将被检测体9所具有的阻抗的电容成分Cf及电阻成分Rf连接到应答信号生成部32。供给信号生成部31生成由规定频率的正弦波等构成的供给信号31S并输出到应答信号生成部32。应答信号生成部32将来自供给信号生成部31的供给信号31S向检测元件1B的检测电极12B施加，将根据检测元件1B的输出阻抗即被检测体9所具有的阻抗的电容成分及电阻成分而变化的应答信号32S向波形信息检测部33输出。

波形信息检测部33从来自应答信号生成部32的应答信号所表示的波形，作为波形信息检测与供给信号31S的相位差或振幅，并将包含这些波形信息的波形信息信号33S向输出调整部34输出。输出调整部34将来自波形信息检测部33的波形信息信号33S调整变换为与该波形信息对应的电压值后作为检测信号30S输出。

A/D转换部35将来自输出调整部34的检测信号30S进行A/D转换，作为由数字数据构成的判断数据35S输出。生物判断部36根据来自A/D转换部35的判断数据35S所包含的波形信息，来判断被检测体9是否为生物，并输出其识别结果3S。

在被检测体9与检测元件1A、1B接触的情况下，从供给信号生成部31向检测元件1A、1B施加的供给信号31S，根据被检测体9固有的阻抗特性即电容成分及电阻成分而变化，将这些作为应答信号32S，从应答信号生成部32输出。该应答信号32S，在波形信息检测部33中检测其相位差或振幅，作为包含表示这些检测结果的信息的检测信号30S从输出调整部34输出。然后，该检测信号30S在A/D转换部35中被转换为判断数据35S，向生物判断部36输出。

图17A-图17D是相位差检测时的信号波形例。在作为供给信号31S，采用了以接地电位等的共通电位为中心的正弦波的情况下，应答信号32S的相位根据被检测体9的阻抗而变化。作为基准信号，采用与供给信号31S同步的信号，在波形信息检测部33中通过比较与应答信号32S的相位，从而输出例如以相位差φ为脉冲宽度的波形信息信号33S。

在生物判断部36中，根据判断数据35S所包含的该相位差即电容成分(虚数成分)的信息，是否在正规生物的相位差的基准范围内，来判断被检测体9是否为生物。

图18A、图18B是振幅检测时的信号波形例。在作为供给信号31S而采用了以接地电位等共通电位为中心的正弦波的情况下，应答信号32S以共通电位为中心，变化为与被检测体9的阻抗对应的振幅。用波形信息检测部33检测应答信号32S的峰值电压即电压的最大值或最小值，输出表示与应答信号32S的振幅A成比例的直流电位的波形信息信号33S。

在生物判断部36中，根据判断数据35S所包含的振幅即电阻成分(实数成分)的信息是否在正规生物的振幅基准范围内，来判断被检测体9是否为生物。

另外，可以只检测这些相位差及振幅中的任一方来进行生物识别，与以往相比，例如无需需要大面积的电阻元件或电容元件，可以以一般的比较器或逻辑电路等相位比较电路这样极为简单的电路构成来详细地检测表示被检测体9固有的阻抗的信息，可以容易地实现表面形状识别传感装置的小型化、还有芯片化。

另外，可以检测这些相位差及振幅这两个方面来进行生物识别，与采用将实数成分及虚数成分作为一个集合检测出的信息来进行生物识别判断的情况相比，选择被检测体的材料或材质，分别调整其实数成分及虚数成分变得极难，相对于以人工手指进行的非法识别行为可以得到高的安全性。

而且，在上述中，以阻抗检测单元30是1个的情况为例进行了说明，但并未限于此，可以设置多个阻抗检测单元30。这种情况下，例如可以在每个阻抗检测单元30中设置A/D转换部35，将从这些A/D转换部35得到的多个判断数据35S平均化，根据其平均值来进行生物判断。或者，可以由控制部25按顺序选择各阻抗检测单元30，用同一A/D转换部35将来自各阻抗检测单元30的检测信号30S顺次转换为判断数据。也可以将供给信号生成部配置在阻抗检测单元内。这种情况下，可以缩小阻抗检测单元，能增加用于检测指纹的区域。

这样，通过设置多个阻抗检测单元30，从而平均化用这些阻抗检测单元30得到的检测结果，因此可以提高阻抗检测的精度，有针对以人工手指进行的非法识别提高安全性的效果。

(第8实施方式)

接着，参照图19，对本发明的第8实施方式涉及的表面形状识别传感装置进行说明。图19是表示有关本发明的第8实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。而且，在图19中，对与上述各图相同或相当的部分付与相同的符号。

在该表面形状识别传感装置10的传感器阵列4中，表面形状检测用的多个电容检测单元20和配对的检测元件1A一起配置为格子状(矩阵状)。另外，取代电容检测单元20中的任一个，在本例中是配置于传感器阵列4的中央的电容检测单元20，而将生物识别用的阻抗检测单元30和配对的检测元件1B一起配置。

控制部25、列选择器26、A/D转换部27及行选择器28是和各电容检测单元20一起构成上述表面形状检测部2的电路部。另外，A/D转换部35及生物判断部36是和阻抗检测单元30一起构成上述生物识别部3的电路部。

另外，表面形状识别传感装置10作为整体由一个芯片构成，在基板上的与传感器阵列4内的各检测元件1A、1B对应的位置上，形成各电容检测元件20及阻抗检测单元30，在其上侧隔着层间绝缘膜，形成由各检测元件1A、1B。此外，控制部25、列选择器26、A/D转换部27及行选择器28或A/D转换部35及生物判断部36，形成在形成电容检测单元20或阻抗检测单元30的区域的周边、即基板上的周边空闲区域上。

各电容检测单元20中、排列于列方向(纵向)上的电容检测单元20，介由对应于相应列的同一控制线26L，而分别与列选择器26连接。另外，排列于行方向(横向)的电容检测单元20介由对应于相应行的同一数据线20L而分别连接在A/D转换部27上。此外，阻抗检测单元30介由分立控制线25L而连接控制部25，并且介由分立数据线30L而连接A/D转换部35。

接下来，对有关本实施方式的表面形状识别传感装置的动作进行说明。

控制部25在根据来自上位装置(图中未示出)的控制，进行检测被检测体9表面形状的表面形状检测动作时，在规定的时序内输出地址信号25A及电容检测控制信号25B。

列选择器26根据这些地址信号25A及电容检测控制信号25B，按顺序选择控制线26L的任一条。

由此，用所选择的各电容检测单元20进行上述电容检测，并分别向对应的数据线20L输出电容信号20S。

A/D转换部27将从由列选择器26选择的各电容检测单元20向该数据线20L输出的电容信号20S，进行A/D转换为凹凸数据27S，并分别输出。行选择器28一个一个地依次选择从A/D转换部27按各数据线20L得到的凹凸数据27S，并作为表示被检测体9表面形状的表面形状数据2S输出。

另外，控制部25在根据来自上位装置的控制，进行被检测体9是否位生物的生物识别动作的情况下，在规定的时序内选择分立控制线25L。由此，用所选择的阻抗检测单元30进行前述阻抗检测，向对应的分立数据线30L输出检测信号30S。

A/D转换部35将从阻抗检测单元30向分立数据线30L输出的检测信号30S，进行A/D转换为判断数据35S并输出。生物判断部36根据判断数据35S所包含的表示相位差或振幅的信息是否在正规生物的相位差或振幅的基准范围内，来判断被检测体9是否为生物。

这样，在本实施方式中，因为在传感器阵列4上将表面形状检测用的各电容检测单元20和相应检测元件1A一起配置为矩阵状，取代这些电容检测单元20中的任一个，将生物识别用的阻抗检测单元30与相应检测元件1B一起进行配置，所以可以使连接生物识别用检测元件1B和驱动其的阻抗检测单元30的配线极短，可以降低该配线的寄生电容或噪音混入，能正确地检测被检测体的阻抗。因此，在生物识别中可以得到高的判断精度。

另外，因为用阻抗检测单元30将规定的供给信号向检测元件1B施加，将相位及振幅根据被检测体的阻抗而变化的信号作为应答信号来取得，检测由表示该应答信号的相位或振幅构成的波形信息并作为检测信号30S输出，在A/D转换部35中将该检测信号30S进行A/D转换为判断数据35S后，根据该判断数据35S，在生物判断部36中进行判断，所以与以往相比，例如无需需要大面积的电阻元件或电容元件，可以以一般的比较器或逻辑电路等相位比较电路这样极为简单的电路构成来详细地检测表示被检测体9固有的阻抗的信息，可以容易地实现表面形状识别传感装置的小型化、还有芯片化。此外，无需电阻元件或电容元件等外设零件，可以回避这些外设零件所引起的安全性的降低，能得到充分的安全性。

(第9实施方式)

接着，参照图20，对有关本发明的第9实施方式的表面形状识别传感装置进行说明。图20是表示有关本发明的第9实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。而且，在图20中，对与图19相同或相当的部分付与相同的符号。

与上述第8实施方式(参照图19)相比，本实施方式用A/D转换部27兼用A/D转换部35。

这种情况下，在阻抗检测单元30中，取代分立数据线30L，而连接有连接与相应阻抗检测单元30配置于同一列的各电容检测单元20的数据线20L。因此，在生物识别动作中，用控制部25选择了分立控制线25L的情况下，用阻抗检测单元30进行前述阻抗检测，并向对应的数据线20L输出检测信号30S。

A/D转换部27将从阻抗检测单元30向数据线20L输出的检测信号30S进行A/D转换为判断信号35S后输出，并从行选择器28向生物判断部36输出该判断数据35S。

这样，由于将表面形状检测动作中采用的A/D转换部27兼用在生物识别动作中，故不需要生物识别用的A/D转换部35，从而可以缩小芯片面积，能降低制造成本。

另外，可以不需要分立数据线30L，缩小芯片面积。特别是在设置了多个阻抗检测单元30的情况下，由于每个阻抗检测单元30都需要分立数据线30L，故这种不需要分立数据线30L的效果更大。

(第10实施方式)

接下来，参照图21，对有关本发明的第10实施方式的表面形状识别传感装置进行说明。图21是表示有关本发明的第10实施方式的表面形状识别传感装置的构成的框图。而且，在图21中，对与图20相同或相当的部分付与相同的符号。

与上述的第9实施方式(参照图20)相比，本实施方式以控制线26L兼用分立控制线25L。

这种情况下，在阻抗检测单元30中，取代分立控制线25，而连接有连接与相应阻抗检测单元30配置于同一列的各电容检测单元20的控制线26L。因此，在生物识别动作中，根据来自控制部25的地址信号25A和电容检测控制信号25B，用列选择器26选择与阻抗检测单元30连接的控制线26L，进行前述的阻抗检测。

这样，因为以控制线26L兼用分立控制线25L，所以可以不需分立控制线25L，缩小芯片面积。特别是在设置了多个阻抗检测单元30的情况下，因为每个阻抗检测单元30都需要分立控制线25L，故这种不需要分立控制线25L的效果更大。

另外，在实施以上所说明的各实施方式之际，在使用多个阻抗检测单元进行生物识别的情况下，对于每一个阻抗检测单元30而言，可以从各实施方式选择适当的构成，进行组合来实施。

例如，存在根据各阻抗检测单元30的配置位置或配置个数，无法确保配线分立控制线25L或分立数据线30L的空闲区域的情况。对于这种阻抗检测单元30，通过采用第2实施方式，以电容检测单元30的数据线20L兼用该分立数据线30L；或采用第3实施方式，以电容检测单元20的控制线26L或数据线20L兼用该分立控制线25L或分立数据线30L，从而可以不会受限制于空闲区域，而将阻抗检测单元配置在所希望的位置上。

另一方面，如第9实施方式所述，通过采用分立控制线25L，从而在生物认证动作时不使列选择器26整体动作即可，作为装置整体，可以降低消耗电力或噪音的产生。另外，如第10实施方式所述，通过使用分立数据线30L和分立控制线25L，从而在生物认证动作时不使列选择器26整体及A/D转换部27整体动作即可，作为装置整体，可以进一步削减消耗电力或噪音产生。

Claims (10)

1.一种表面形状识别传感装置，其特征在于，包括：

二维配置的多个检测元件；

第1检测电极，其构成所述检测元件，并通过介由绝缘膜而与被检测体接触，从而产生对应于所述被检测体的表面形状凹凸的电容；

第2检测电极，其构成所述检测元件，并与所述被检测体电接触；

表面形状检测部，其根据介由所述检测元件的所述第1检测电极得到的电容，作为所述检测元件的输出，检测所述表面形状的凹凸；和

生物识别部，其根据构成所述检测元件中的至少第1及第2检测元件的所述第2检测电极间连接的所述被检测体的阻抗相对应的信号，来判断所述被检测体是否为生物，

所述第1检测元件的所述第2检测电极与规定的共通电位连接，所述第2检测元件的所述第2检测电极连接在所述生物识别部。

2.根据权利要求1所述的表面形状识别传感装置，其特征在于，还包括第3检测元件，其配置于所述第1检测元件与所述第2检测元件之间，构成所述第3检测元件的第1检测电极连接于所述表面形状检测部，且构成所述第3检测元件的第2检测电极处于高阻抗状态。

3.根据权利要求2所述的表面形状识别传感装置，其特征在于，还包括开关，其连接在所述第3检测元件的第2检测电极与所述共通电位之间，在以所述生物识别部进行所述被检测体的生物判断的情况下，开放该第2检测电极与所述共通电位之间，在以所述表面形状检测部进行所述表面形状检测的情况下，短路该第2检测电极与所述共通电位之间。

4.根据权利要求1所述的表面形状识别传感装置，其特征在于，还包括第3检测元件，其配置于所述第1检测元件与所述第2检测元件之间，构成所述第3检测元件的第1检测电极连接于所述表面形状检测部、且构成所述第3检测元件的第2检测电极连接于所述共通电位，并具有绝缘所述被检测体与所述第2检测电极的绝缘膜。

5.根据权利要求1所述的表面形状识别传感装置，其特征在于，还包括开关，其连接在所述第2检测元件的第2检测电极与所述生物识别部之间，在以所述生物识别部进行所述被检测体的生物判断的情况下，将所述第2检测电极切换连接到所述生物识别部；在以所述表面形状检测部进行所述表面形状的检测的情况下，将所述第2检测电极切换连接到所述共通电位。

6.根据权利要求2所述的表面形状识别传感装置，其特征在于，具有：

由相邻配置的多个所述第2检测元件构成，且横截检测面中央而配置的带状的第2检测区域；

由相邻配置的多个所述第3检测元件构成，且配置于所述第2检测区域两侧的带状的两个第3检测区域；和

由相邻配置的多个所述第1检测元件构成，且配置于所述第3检测区域外侧的带状的2个第1检测区域。

7.根据权利要求2所述的表面形状识别传感装置，其特征在于，具有：

由相邻配置的多个所述第2检测元件构成，且设置于检测面中央的第2检测区域；

由相邻配置的多个所述第3检测元件构成，且设置为将所述第2检测区域的外周部整周包围的第3检测区域；和

由相邻配置的多个所述第1检测元件构成，且设置为将所述第3检测区域的外周部整周包围的第1检测区域。

8.根据权利要求1所述的表面形状识别传感装置，其特征在于，具有：

由相邻配置的多个所述第2检测元件构成，且横截检测面中央而配置的带状的第2检测区域；和

由相邻配置的多个所述第1检测元件构成，且配置于所述第2检测区域两侧的带状的两个第1检测区域。

9.根据权利要求1所述的表面形状识别传感装置，其特征在于，具有：

由相邻配置的多个所述第2检测元件构成，且设置于检测面中央的第2检测区域；和

由相邻配置的多个所述第1检测元件构成，且设置为将所述第2检测区域的外周部整周包围的第1检测区域。

10.根据权利要求1所述的表面形状识别传感装置，其特征在于，所述生物识别部具有：

应答信号生成部，其向所述检测元件施加规定的供给信号，将相位及振幅根据介由所述检测元件接触的所述被检测体的阻抗而变化的信号作为应答信号输出；

波形信息检测部，其将表示所述应答信号的波形的相位或振幅作为波形信息检测，并输出表示该波形信息的检测信号；和

生物判断部，其根据所述检测信号所包含的波形信息来判断所述被检测体是否为生物。

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