JP2000172833A - 指紋照合装置 - Google Patents

指紋照合装置

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JP2000172833A
JP2000172833A JP10351405A JP35140598A JP2000172833A JP 2000172833 A JP2000172833 A JP 2000172833A JP 10351405 A JP10351405 A JP 10351405A JP 35140598 A JP35140598 A JP 35140598A JP 2000172833 A JP2000172833 A JP 2000172833A
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Takeo Morita
猛雄 森田
Keiichi Nagayama
恵一 永山
Hirotaka Ishii
啓喬 石井
Yasuhide Yomo
泰秀 與茂
Eiji Kasai
英治 笠井
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Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 指紋照合装置において、生体の指紋と複製の
指紋とを識別する機能を付与することにより、指紋の複
製による悪用を防止する。 【解決手段】 指紋照合装置１１は、指紋照合判定部１
２と生体検知部１３とからなる。指紋照合判定部１２は
プリズム１５の上に置かれた指の指紋データを採取し、
これを登録されている指紋データと比較照合する。生体
検知部１３は、発振部２０、電極部２２、検出部２３、
判定部２４からなる。電極部２２はプリズム１５の表面
に配置された電極２１ａ、２１ｂに指を置かれたときに
共振回路を構成し、生体の指である場合にインピーダン
ス整合が取れるようになっている。従って、発振部２０
から電極部２２へ高周波信号を送り、電極部２２で反射
される反射波のレベルを検出部２３で検出することによ
り、判定部２４で生体の指か複製の指か反転できる。生
体の指で指紋データが一致したとき登録者と判断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、指紋によって個人
識別を行なう指紋照合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の指紋照合装置１の構成を図１に示
す。符号２は指３を接触させるための直角三角形のプリ
ズムであって、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源４か
ら出射された光をプリズム２の下面から照射し、プリズ
ム２の斜面で全反射した光を結像レンズ５に導き、結像
レンズ５によってプリズム２の斜面の像をＣＣＤ（電荷
結合素子）などの撮像素子６に結像させている。
【０００３】このような指紋照合装置１のプリズム２の
斜面に指先を接触させると、指紋の紋様によって指先と
プリズム２の斜面のうちには密着部分と空隙を介してい
る部分とが生じ、空隙を介している部分ではプリズム２
の斜面に入射した光は全反射されて撮像素子６上では明
部となり、密着部分では光がプリズム２の斜面を透過し
指紋で散乱されて撮像素子６上では暗部となる。この結
果、プリズム２の斜面に指３を置いて接触させると、そ
の指紋が撮像素子６上には明暗のパターンとして得られ
る。
【０００４】指紋照合演算処理部７は、撮像素子６上に
結像された指紋の像から特徴量を抽出することによって
指紋データを作成し、入力された指紋データを予め登録
されている複数人の指紋データと照合し、指紋データが
予め登録されているいずれかの指紋データと一致するか
否かを判別する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
指紋照合装置１では、単にプリズム２の斜面に置かれた
物体のパターン（密着パターン）を登録されている指紋
データと比較するだけであるので、プリズム２の斜面に
置かれた指紋が生きている本物の人（生体）の指３でな
く、例えばシリコンゴムにより複製されたものであって
も、登録された指紋データと一致し、誤認識を起こす可
能性があった。
【０００６】従って、従来の指紋照合装置１では、指紋
の複製によって悪用される恐れがあり、財産や機密情報
の盗難、不法浸入などの被害が発生する危険があった。
【０００７】本発明は上述の技術的問題点を解決するた
めになされたものであり、その目的とするところは、生
体の指紋と複製の指紋とを識別する機能を付与すること
により、指紋の複製による悪用を防止することができる
指紋照合装置を提供することにある。
【０００８】
【発明の開示】本発明の指紋照合装置は、入力された指
紋データが、予め登録されている複数の指紋データのい
ずれかと一致するか否かを判定する指紋照合装置におい
て、被検体の接触ないし近接によって共振回路を構成す
る電極部と、前記電極に対して交流信号を出力する発振
部と、前記電極部のインピーダンス変化に応じた信号を
出力する検知部と、被検体が生体であるか否かを判断す
る判定部とからなる生体判別手段を有するものである。
【０００９】上記生体判別手段においては、電極部に指
が接触ないし近接させられると、指と電極とによって共
振回路が構成される。このとき電極に接触ないし近接さ
せた指が生体の指であるか、複製の指であるかによって
指と電極で構成される共振回路のインピーダンスが異な
る。このため、発振回路で発生した交流信号を指と電極
部によって構成された共振回路へ出力すると、生体の指
である場合と複製の指である場合とで検知部で検知され
る信号が変化するので、検知部で検知される信号を判定
部において判別することにより、電極部に接触ないし近
接している指紋が生体の指であるか生体以外の指（複製
の指）であるかを判別することができる。
【００１０】よって、本発明の指紋照合装置において
は、指紋データが一致し、かつ指紋が生体の指紋である
と判断された場合にのみ指紋が登録者の指紋と一致した
と判断することができ、複製された指紋によって誤作動
することなく、財産や機密情報の盗難などの被害を防ぐ
ことができる。
【００１１】請求項２に記載した実施態様は、請求項２
に記載した指紋照合装置において、前記検知部は、発振
部から出力され電極部で反射された反射波を検知するも
のであり、前記判定部は、前記検知部で検出された反射
波の信号レベルに基づいて被検体が生体であるか否かを
判断するものである。
【００１２】請求項２に記載した実施態様では、電極部
における反射波の信号レベルに基づいて被検体が生体で
あるか、それ以外のものであるかを判別しているので、
生体の指とそれ以外の指との識別精度を高くすることが
できた。
【００１３】
【発明の実施の形態】（第１の実施形態）本発明の一実
施形態による指紋照合装置１１の構成を図２に示す。こ
の指紋照合装置１１は、指紋照合判定部１２と生体検知
部１３と出力部１４とから構成されている。指紋照合判
定部１２は、被検体となる指３を乗せるための直角三角
形のプリズム１５と、１個又は複数個のＬＥＤ等からな
る光源１６と、ＣＣＤ等の撮像素子１８と、プリズム１
５の斜面（以下、プリズム斜面１５ａという）の像を撮
像素子１８に結像させるための結像レンズ１７と、マイ
クロコンピュータ（ＣＰＵ）によって構成され指紋の照
合を行なう指紋照合演算処理部１９とから構成されてい
る。
【００１４】光源１６からはプリズム１５の下面に向け
て光Ｌが出射されており、下面からプリズム１５内に入
射した光Ｌはプリズム斜面１５ａで全反射され、プリズ
ム１５の側面から出射される。プリズム１５の側面から
出射した光Ｌは、結像レンズ１７を通過して撮像素子１
８に入射し、プリズム斜面１５ａの像が撮像素子１８に
結像させられる。
【００１５】このときプリズム斜面１５ａに指３が置か
れていると、指紋の紋様のうち凹条部分ではプリズム斜
面１５ａと指３の間に空間（空気層）が生じるので、こ
こに入射した光Ｌは全反射してプリズム１５の側面から
出射する。これに対し、指紋の紋様のうち凸部はプリズ
ム斜面１５ａに密着するので、ここに入射した光Ｌはプ
リズム斜面１５ａを透過して指紋によって散乱される。
よって、指紋の凹条部分に対応する像は撮像素子１８上
では明部となり、指紋の凸条部分に対応する像は撮像素
子１８上では暗部となり、撮像素子１８上には指紋の像
が明暗パターンとして結像される。
【００１６】撮像素子１８は光情報を電気情報に変換
し、撮像素子１８上に結像された指紋の像（明暗パター
ン）はデジタル信号（シリアルデータ）として指紋照合
演算処理部１９へ出力される。指紋照合演算処理部１９
では、撮像素子１８から受け取ったデジタル信号に基づ
いて画像解析することにより、指紋の特徴量を抽出し、
指紋データを作成する。指紋データとしては、例えば指
紋の流れの方向、中心核数、中心核間距離などを用いる
ことができる（特開平５−６１９６４号公報）。また、
指紋照合演算処理部１９は、予め登録された複数人の指
紋データをメモリ内に保存しており、プリズム斜面１５
ａから得た指紋の像から生成した指紋データを、登録さ
れている指紋データと比較照合する。そして、被検体の
指紋データが登録されているいずれかの指紋データと一
致すれば、いずれかの登録者の指紋であると判断する。
【００１７】生体検知部１３は、高周波信号を発振し出
力する発振部２０と、一対の電極２１ａ、２１ｂおよび
当該電極２１ａ、２１ｂに電力を供給すると共にインピ
ーダンス整合をとるためのトランスからなる電極部２２
と、発振部２０から電極部２２に供給された高周波信号
が電極部２２で反射されて戻る信号レベルを検知する検
知部２３と、検知された信号レベルにより電極２１ａ、
２１ｂに接触ないし近接している指３が生体の指か否か
を判定する判定部２４とを備えている。この生体検知部
１３においては、発振部２０から電極部２２に高周波信
号が供給される。電極部２２は、生体の指が電極２１
ａ、２１ｂに接触しているときにインピーダンス整合が
とれるよう設定されているので、発振部２０から出力さ
れた高周波信号は電極部２２で反射されることなくトラ
ンス２６の二次側へ流れるが、複製の指などが電極２１
ａ、２１ｂに接触しても電極部２２のインピーダンス整
合が取れないので、このインピーダンス変化に応じた信
号が発生する。例えば、発振部２０から出力された高周
波信号が電極部２２へ通過することなく、電極部２２で
反射されて反射波が発生する。従って、このインピーダ
ンスの変化に応じた信号、例えば電極部２２で反射して
戻る反射波の有無や信号レベルを検知部２３で検知し、
その信号の有無や信号レベルを、基準信号設定部２５で
設定されている信号レベルと比較判定することにより、
電極２１ａ、２１ｂに接触しているものが生体の指であ
るのか生体以外の指（指の複製）であるのかを判定部２
４で判定することができる。以下、この生体検知部１３
について詳細に説明する。
【００１８】図３はこの生体検知部１３の基本構成を示
すブロック図である。電極部２２は、所定の間隔をあけ
てプリズム斜面１５ａに設置された一対の電極２１ａ、
２１ｂとマッチング用のトランス２６とからなり、両電
極２１ａ、２１ｂはトランス２６の二次側に接続されて
おり、電極部２２は指３が置かれていない状態では、電
気的にオープンした構造となっている。一対の電極２１
ａ、２１ｂはＩＴＯ膜のような透明電極２１ａ、２１ｂ
によって構成されている。なお、電極面積が小さい場合
など、指紋の読み取りに支障がなければ電極２１ａ、２
１ｂは透明でなくてもよい。また、電極２１ａ、２１ｂ
の表面は、図４に示すように、酸化膜等の保護膜２７で
覆われている。保護膜２７の膜厚は、生体の持つ静電容
量を電極２１ａ、２１ｂ間で検知できる程度が望まし
い。ただし、保護膜２７は無くても差し支えない。
【００１９】図５は、図３の生体検知部１３の検出原理
を説明するための等価回路図である。電極２１ａ、２１
ｂ間に指３が接触していない場合には、トランス２６の
二次側はオープン状態であるが、電極２１ａ、２１ｂに
指３が接触すると、指３によってトランス２６の二次側
が電気的に閉じる。すなわち、生体の指の等価静電容量
をＣ４、等価静電容量Ｃ４と並列な等価抵抗をＲ４、等
価静電容量Ｃ４と直列の等価抵抗をＲ５とすると、生体
の指は図５に破線で囲んで示したような等価回路ＦＮＧ
で表わされる。よって、電極２１ａ、２１ｂに指３が接
触すると、電極２１ａ、２１ｂの各抵抗値Ｒ２、Ｒ３、
両電極２１ａ、２１ｂと指３の間の静電容量Ｃ２、Ｃ３
及び指３の等価回路ＦＮＧがトランス２６の２次側コイ
ルに接続されるものとなる。電極２１ａ、２１ｂに指３
が近づくと、電極２１ａ、２１ｂと指３の間の静電容量
Ｃ２、Ｃ３が増加し、保護膜２７を隔てて指３が電極２
１ａ、２１ｂに接触したときに静電容量Ｃ２、Ｃ３が一
定値となり、指３の高周波インピーダンスが基準値とな
ることにより、判定部２４が指３であると判定する。
【００２０】電極２１ａ、２１ｂに指３が接触した時の
トランス２６の二次側をみたインピーダンスがマッチン
グの取れるものとなるようにトランス２６の巻線比等を
設定することにより、例えば発振部２０からの高周波信
号が電極部２２で反射されて戻る反射波レベルより、生
体の指が電極２１ａ、２１ｂに接触しているか否かを判
定することができる。具体的には、生体の指の抵抗値Ｒ
４＋Ｒ５が約４０Ω、電極２１ａ、２１ｂの抵抗値Ｒ２
＝Ｒ３が約３０Ω、指接触時の容量Ｃ２＝Ｃ３が約３０
００ＰＦ、容量Ｃ２＝Ｃ３による抵抗成分（実数成分）
が１／（２πｆＣ２）＝１.３Ω［ただし、高周波信号
の周波数はｆ＝４０.６８ＭＨｚ］とすると、トランス
２６の二次側の合計抵抗成分は ４０Ω＋２×（３０Ω＋１.３Ω）＝１０２.６Ω となる。ここで、マッチング用のトランス２６の巻線比
を約５０：１００に設定すれば、指３が電極２１ａ、２
１ｂに置かれた時にトランス２６の一次側では約５０Ω
となり、インピーダンス整合がとれる。ここで、インピ
ーダンス整合時に生体の指であると認識するように設定
すると、他の物質で指紋を複製していても指相当の抵抗
値が無ければ整合が取れず、また電極２１ａ、２１ｂと
密着できる物質でなければ静電容量Ｃ２、Ｃ３が低下す
るので、その静電容量Ｃ２、Ｃ３の抵抗分が増加し、イ
ンピーダンス整合が取れない。また、このとき静電容量
Ｃ２、Ｃ３が低下すると、インピーダンスの虚数成分が
増加してくるため、例え抵抗成分が合致しても、虚数成
分により整合が取れず、生体の指であると認識されな
い。
【００２１】このように生体検知部１３では、電極２１
ａ、２１ｂと指３の間の静電容量が指の密着により大幅
に増加して静電容量が基準値を超えること、指の高周波
抵抗成分が他の物質と異なり、しかも抵抗成分が所定範
囲内にあること、の２つの条件が成立することをもって
生体の指であると判断するものである。そのために、発
振部２０からの高周波信号を指３に印加し、検知部２３
で電極部２２からの反射波を検知し、インピーダンスの
整合状態を反射波のレベルから判断することにより、上
記条件が満たされているか否かを判定している。すなわ
ち、生体の指が接触しているときにインピーダンス整合
が取れるよう電極部２２が設定されているので、生体以
外の物質で指相当の抵抗値がなければ整合が取れず、ま
た電極２１ａ、２１ｂと密着できる物質でなければ電極
２１ａ、２１ｂと指３の間の静電容量Ｃ２、Ｃ３を大き
くすることができないので、この静電容量Ｃ２、Ｃ３に
よる抵抗成分が増加し、整合が取れなくなる。静電容量
Ｃ２、Ｃ３が小さくなると、インピーダンスの虚数成分
が増加してくるため、たとえ抵抗成分が一致しても虚数
成分によって整合を取れず、生体の指であるとは判断さ
れない。
【００２２】本発明の指紋照合装置１１は、このような
原理による生体検知部１３を備えているので、生体の指
と同様に密着できる材質であること（硬質材料では密着
できない）、生体の指と同様な抵抗成分を有しているこ
とという条件を満たさなければ生体の指であると判断さ
れず、誤検知に強い。また、電極部２２からの反射波レ
ベルを検知する方式であるから、電磁界イミュニティに
も強く、１ｍＷ程度の電力で十分使用でき、人体に悪影
響がないといった利点がある。さらに、ＩＳＭ周波数を
使用すれば、電波法や放射妨害にも無関係となる。
【００２３】なお、図３及び図４で示した電極２１ａ、
２１ｂは、１ｍｍの等間隔スペースを隔てて対称に配置
されているが、電極２１ａ、２１ｂの形状はこれに限定
されるものでなく、長方形、カマボコ形、楕円形、円
形、半円形、三角形、出刃包丁型、月形などどのような
ものでもよい。また、対称形でも非対称形でもよい。
【００２４】図６は発振部２０から出力される高周波信
号の周波数と反射率（検知部２３で検出される信号検出
レベル）との関係を示す図である。生体検知部１３は生
体の指で電極２１ａ、２１ｂに触れた時にインピーダン
ス整合が取れるように設定されているので、図６に示さ
れているように、電極２１ａ、２１ｂ間がオープンとな
っている場合（無しの場合）、水道水で濡らした場合、
生理食塩水で濡れた手袋をはめて電極２１ａ、２１ｂに
触れた場合、金属板を電極２１ａ、２１ｂに接触させた
場合に比べ、親指や小指（生体）で電極２１ａ、２１ｂ
に触れたときの反射波レベル（反射率）が小さくなる。
この場合には小指の検出レベルが親指の検出レベルより
も大きくなっているので、判定部２４におけるしきい値
を小指の検出レベルよりもやや大きいレベルに設定して
あれば、判定部２４において電極２１ａ、２１ｂに接触
しているものが生体の指か複製の指か判定することがで
きる。
【００２５】図７は上記生体検知部１３の具体回路の一
例を示している。発振部２０は発振回路用ＩＣ２８によ
って構成されており、発振回路用ＩＣ２８には５Ｖの直
流電源電圧が供給されている。また、直流電源電圧を安
定させるため、発振回路用ＩＣ２８の直流電源入力ポー
トとグランドとの間には、定電圧用コンデンサ２９ａが
挿入されている。発振回路用ＩＣ２８から検知部２３に
は直流カット用コンデンサ２９ｂを経て高周波信号が出
力されている。電極部２２は、一対の電極２１ａ、２１
ｂと当該電極２１ａ、２１ｂに電力を供給すると共にイ
ンピーダンス整合を行なうトランス２６とからなり、ト
ランス２６の二次側に電極２１ａ、２１ｂが接続されて
いる。電極部２２は、電極２１ａ、２１ｂに指が触れる
ことによって閉じた回路となり、それが本物の指（生体
の指）である場合には、トランス２６の一次側から見た
インピーダンスが最小になり、電極部２２からの反射波
は少ない。複製の指等が電極２１ａ、２１ｂに接触して
いる場合には、インピーダンス整合が取れないので、そ
のインピーダンス変化に応じて反射波が増加する。
【００２６】検知部（反射センサ）２３は、２つのトラ
ンス３０、３１と抵抗３２から構成されており、一方の
トランス３０の一次コイルは発振部２０と電極部２２を
結ぶ配線中に直列に挿入され、他方のトランス３１の一
次コイルは検知部２３の出力端とグランドの間に接続さ
れている。トランス３０の一端はグランドに接続され、
抵抗３２はトランス３０の二次コイルと並列に接続され
ている。また、トランス３１の二次コイルはトランス３
０の二次コイルと直列に接続されており、トランス３１
の二次コイルの出力端（反射波取出側）は高周波増幅回
路３３へ出力されている。しかして、電極部２２のイン
ピーダンス整合の程度に応じてトランス３０、３１の一
次コイルに発生する信号レベルは、トランス３０、３１
の二次コイル側へ取り出され、反射波の信号レベルを示
す信号として高周波増幅回路３３へ送出される。このと
き電極部２２に生体の指が接触していれば、インピーダ
ンス整合が取れているので、電極部２２からの反射波は
少なく、検知部２３から出力される信号レベルは小さい
が、電極部２２に接触しているものが複製の指である場
合には、インピーダンス整合が取れていないので、電極
部２２からの反射波が大きくなり、検知部２３から出力
される信号レベルも大きくなる。
【００２７】高周波増幅回路３３は、高周波増幅用ＩＣ
（例えば、ＵＰＣ１６７６）３４、直流カット用コンデ
ンサ３５、３６、定電圧用コンデンサ３７からなる。高
周波増幅回路３３は、検知部２３から入力された高周波
信号を増幅した後、次段の検波増幅回路３８へ出力す
る。検波増幅回路３８は、オペアンプ３９と、オペアン
プ３９の出力と反転入力端子との間の負帰還回路に挿入
された抵抗４０及びダイオード４１等からなり、高周波
増幅回路３３で増幅された高周波信号を検波し、さらに
増幅する。
【００２８】判定部２４は、コンパレータ４２によって
構成されており、コンパレータ４２の出力にはプルアッ
プ抵抗４３を介して５Ｖの電源電圧が付与されている。
検波増幅回路３８の直流電圧出力はコンパレータ４２の
反転入力端子に接続されており、コンパレータ４２の非
反転入力端子には基準信号設定部２５が接続されてい
る。基準信号設定部２５は、５Ｖの電源電圧を２つの分
圧抵抗４４、４５で分圧した電圧を判定部２４のコンパ
レータ４２へ出力するようになっており、分圧抵抗４
４、４５の抵抗値を調整することにより基準電圧を任意
に設定することができる。しかして、検波増幅回路３８
から出力される直流電圧が基準信号設定部２５から供給
される基準電圧よりも小さい場合には、判定部２４から
はＨ（ハイ）信号が出力され、検波増幅回路３８から出
力される直流電圧が基準信号設定部２５から供給される
基準電圧よりも大きい場合には、判定部２４からはＬ
（ロー）信号が出力される。ここで、基準信号設定部２
５から出力される基準電圧を、生体の小指を電極２１
ａ、２１ｂに接触させたときに検知部２３で検出され、
高周波増幅回路３３及び検波増幅回路３８を経て判定部
２４に入力される直流電圧信号よりも少し大きい目に設
定してあれば（図６参照）、生体の指と複製の指を判別
することができ、生体の指が電極２１ａ、２１ｂに接触
した場合には、判定部２４からＨ信号が出力され、複製
の指である場合には、判定部２４からＬ信号が出力され
る。
【００２９】なお、生体の指を検知した場合と複製の指
を検知した場合とでは、ＨとＬが逆の論理になっていて
も差し支えない。また、この実施形態では、オペアンプ
からなるコンパレータを用いて判別部２４を構成してい
るが、その他手段であってもよい。例えば、トランジス
タからなるコンパレータを用いてもよく、マイクロコン
ピュータ（ＣＰＵ）によって判定するようにしてもよ
い。
【００３０】このようにして指紋照合判定部１２の指紋
照合演算処理部１９により、指紋データが登録されてい
る指紋データと一致すると判定し、さらに生体検知部１
３により、検出された指紋データが生体の指から得られ
たものであると判断すると、出力部１４から制御信号を
出力し、後段の処理部（図示せず）に送る。後段の処理
部は、用途によって異なるが、例えば家屋のドア開閉装
置、車両のドアロック装置やエンジンスタータ装置など
であり、指紋が一致した場合には出力部１４から制御信
号を出力して家屋のドアを開き、あるいは車両のドアを
開いたり、エンジンを始動させたりする。
【００３１】（第２の実施形態）図８は本発明の別な実
施形態であって、生体検知部１３に用いられている電極
部２２の構造を示している。発振部２０からの電力（高
周波信号）を電極２１ａ、２１ｂへ伝送すると共に電極
２１ａ、２１ｂとのインピーダンス整合を取るために
は、この実施形態のように、コンデンサ５２、５３とコ
イル５１とからなるπ型のインピーダンス変換回路を用
いてもよい。また、図示しないが、π型のインピーダン
ス変換回路に代えて、Ｔ型やＬ型のインピーダンス変換
回路を用いてもよい。
【００３２】（第３の実施形態）図９は本発明のさらに
別な実施形態による生体検知部１３の構造を示す概略構
成図であって、電極部２２とその他の回路部分５６とを
分離した分離型となっている。第１の実施形態で用いら
れている生体検知部１３では、電極部２２をはじめ、発
振部２０、検知部２３、判定部２４等の各回路は一体的
なケースに収納することを想定している。それに対し、
この実施形態では、電極部２２とその他の回路部分５６
とを分離して別体で構成し、電極部２２と他の回路部分
５６の間を同軸ケーブル５７で接続している。他の回路
部分５６には、もちろん発振部２０、検知部２３、判定
部２４等が収容される。このような分離型形態とすれ
ば、電極部２２と他の回路部分５６とを別々の位置に設
置することができるので、設置場所が狭いなど取り付け
に制約がある場合に有効である。また、分離型の構成と
しては、図１０に示すように、他の回路部分５６にトラ
ンス５８を配置し、電極部２２と他の回路部分５６との
間を平衡線５９でつないでもよい。
【００３３】（第４の実施形態）図１１は本発明のさら
に別な実施形態による生体検知部１３における検知部２
３及び電極部２２の構成を示す概略図である。この実施
形態では、電極部２２に供給される電力の電圧や電流を
検出するようにしている。図１１において、端子６１
ａ、６１ｂには、発振部２０が接続される。端子６１ａ
には、コンデンサ６２の一端が接続され、コンデンサ６
２の他端はダイオード６３のカソードに接続されるとと
もに、ダイオード６４のアノードに接続されている。ダ
イオード６３のアノードは接地接続されている。ダイオ
ード６４のカソードがコンデンサ６５の一端に接続され
るともに出力端子６６に接続され、コンデンサ６５の他
端はグランド接地されている。出力端子６６からは電圧
出力が得られる。
【００３４】端子６１ａには、Ｍ結合コイル６７の一次
側コイルの一端が接続され、この一次側コイルの他端が
電極部２２のトランス２６に接続されている。Ｍ結合コ
イル６７の二次側コイルの一端にダイオード６８のアノ
ードが接続され、他端は接地接続されている。ダイオー
ド６８のカソードはコンデンサ６９の一端に接続される
とともに、出力端子７０に接続されている。コンデンサ
６９の他端は接地接続されている。出力端子７０からは
電流出力が得られる。電圧と電流の出力は、いずれか一
方のみであってもよい。なお、検知部２３においては、
Ｍ結合以外にもＭＭ結合やＣＭ結合を用いてもよい。
【００３５】（第５の実施形態）図１２は本発明のさら
に別な実施形態による指紋照合装置１１の生体検知部１
３の構成を示すブロック図である。図７において説明し
たように、第１の実施形態では、検知部２３の後で増幅
及び検波し、直流に変換してオペアンプ３９で増幅して
いた。しかし、コストダウンのため、安価なオペアンプ
を単電源で使用し、増幅率を高く設定すると、オペアン
プのオフセット電圧が増幅され、出力電圧のオフセット
電圧が高くなり、判定部２４における分解能が低下する
恐れがある。そこで、この実施形態では、検知部２３の
直後に、高周波増幅器７１を設けて検波しており、この
ような構成によれば直流変換した時の電圧が高くなるの
で、オペアンプの増幅率を下げることやオペアンプその
ものを無くすことも可能となる。したがって、生体検知
部１３としての機能と分解能が向上する。
【００３６】また、使用環境によっては、電極部２２か
ら外来ノイズが回路内部に混入し、誤動作する可能性が
ある。特に、検知部２３の出力電圧にノイズが混入する
と、生体検知部１３の出力に対する影響が大きい。イミ
ュニティ強度を上げるため、この実施形態では、高周波
増幅器７１に使用周波数でのフィルタを設けて狭帯域高
周波増幅器とし、他周波数の成分を減少させている。ま
た、検知部２３の出力波形がフィルタによって整形され
るため、高周波成分が減少し、生体検知部１３のセンサ
精度が向上する。
【００３７】（第６の実施形態）図１３は本発明のさら
に別な実施形態による指紋照合装置１１の生体検知部１
３の構成を示すブロック図である。この実施形態にあっ
ては、検知部２３と判定部２４の間に、使用周波数での
フィルタ７６を設け、その他の周波数成分が電極部２２
から混入した場合でもフィルタ７６により、その他の周
波数成分を取り除くことができる。これにより生体検知
部１３の誤動作を防止するとともに、使用周波数の検知
信号を選択的に取り出すことができ、生体検知部１３の
センサ感度が向上する。図１４はフィルタ７６の具体回
路例を示す。図１４（ａ）はローパスフィルタ（ＬＰ
Ｆ）の回路例を示し、図１４（ｂ）はハイパスフィルタ
（ＨＰＦ）の回路例を示し、図１４（ｃ）はバンドパス
フィルタ（ＢＰＦ）の回路例を示す。
【００３８】（第７の実施形態）図１５は本発明のさら
に別な実施形態による生体検知部１３の構成を示すブロ
ック図である。周囲環境の温度変化によって、検知部２
３の検波用のダイオードの出力電圧は変動する。そのた
め、ここでは判定部２４において、判定基準電圧を発振
部２０からの出力を検波して用い、この検波回路にダイ
オード８２、８３及びコンデンサ８４、８５によって検
知部２３の回路構成（図１１の６２〜６５）と同一の回
路構成を採用することによって、温度変化に対し、安定
した判定を可能としている。さらに、判定部２４に温度
センサを設け、温度センサの出力信号により、判定部２
４で判定基準電圧を変化させ、検知部２３の検波用ダイ
オードの温度特性を補正している。これにより安定した
判定が可能となる。
【００３９】（第８の実施形態）図１６は本発明のさら
に別な実施形態による指紋照合装置１１の生体検知部１
３の構成を示すブロック図である。この実施形態にあっ
ては、発振部２０と検知部２３の間にアッテネータ８６
を設けている。発振部２０の出力は生体の有無による負
荷のインピーダンスの変化に対し、常に安定した出力を
保つ必要がある。負荷インピーダンスのミスマッチング
の時でもアッテネータ８６を設けることにより、発振部
２０の負荷変動が軽減され、安定した出力が可能であ
る。アッテネータ８６は損失分が大きい程、発振部２０
の安定動作が補償されるが、損失分が大きければ通過す
る電力の損失も増加するので、５０％程度が適当であ
る。
【００４０】（第９の実施形態）図１７は本発明のさら
に別な実施形態による指紋照合装置の生体検知部１３の
構成を示すブロック図である。この実施形態にあって
は、発振部２０と検知部２３の間に自動利得制御部９１
を設け、自動利得制御部９１によって発振部２０の出力
を安定させ、安定した高周波信号を電極部２２に付与し
ている。これにより、生体検知部１３の検出精度を向上
させることができる。図１８は、図１７の回路にさらに
温度センサ９２を加えたものである。検知部２３の検波
用ダイオードの温度特性を補償するため、温度センサ９
２と自動利得制御部９１を設け、温度が低下すると発振
部２０の出力電力を上昇させている。このことによっ
て、ダイオードの温度補償が可能となる。
【００４１】（第１０の実施形態）図１９は本発明のさ
らに別な実施形態による指紋照合装置の生体検知部１３
の構成を示すブロック図である。この実施形態にあって
は、電極部２２にヒータ９６を設け、このヒータ９６上
に電極２１ａ、２１ｂを形成し、温度スイッチ９７によ
って、電極２１ａ、２１ｂの温度が一定に保たれるよう
にしている。電極部２２は生体が接する場所であるが、
氷点下におよぶ低温時には、電極２１ａ、２１ｂに接す
る生体が危険である。そのため電極部２２にヒータ９６
と温度スイッチ９７を設け、低温時には電極部２２を温
めるようにしている。
【００４２】（第１１の実施形態）図２０は本発明のさ
らに別な実施形態による指紋照合装置で用いられる生体
検知部１３の具体回路を示す。この生体検知部１３は、
図７に示した生体検知部１３とは、基準信号設定部２５
の構成が異なっている。この実施形態にあっては、温度
補償を行なうため、基準設定部２５の構成を検波増幅回
路３８と同様な構成としている。すなわち、検波増幅回
路３８においては、オペアンプ３９の出力と反転入力端
子との間の負帰還回路に抵抗４０とダイオード４１が挿
入されており、オペアンプ３９の出力は抵抗１０１を介
して判定部２４のコンパレータ４２の入力に接続され、
抵抗１０１の出力側はコンデンサ１０２を介してグラン
ドに接続されて、オペアンプ３９の反転入力端子は抵抗
１０３を介してグランドに接地されている。同様に、基
準信号設定部２５においては、オペアンプ１０８の出力
と反転入力端子との間の負帰還回路に抵抗１０９とダイ
オード１１０が挿入されており、オペアンプ１０８の出
力は抵抗１１１を介して判定部２４のコンパレータ４２
の入力に接続され、抵抗１１１の出力側はコンデンサ１
１２を介してグランドに接続されて、オペアンプ１０８
の反転入力端子は抵抗１１３を介してグランドに接地さ
れている。
【００４３】また、高周波増幅回路３３の出力は検波用
ダイオード１０５を介してオペアンプ３９の非反転入力
端子に接続されており、さらに非反転入力端子とグラン
ドの間には抵抗１０７及びコンデンサ１０４が並列に接
続され、検波用ダイオード１０５のアノードとグランド
にはそれぞれ検波用ダイオード１０６のカソードとアノ
ードが接続されている。一方、基準信号設定部２５にお
いては、発振部２０の発振器用ＩＣ２８の出力が検波用
ダイオード１１６を経て出力され、分圧抵抗１１７〜１
１９で分圧された後、オペアンプ１０８の非反転入力端
子に入力されている。また、非反転入力端子とグランド
の間にはコンデンサ１１４が接続され、検波用ダイオー
ド１１５のアノードとグランドにはそれぞれ検波用ダイ
オード１１６のカソードとアノードが接続されている。
【００４４】この実施形態では、上記のように基準設定
部２５の構成を検波増幅回路３８と同様な構成としてい
るから、２つの回路の温度特性が同様のものとなり、出
力の温度変化分が相殺される。
【００４５】また、温度補償の性能を上げるためには、
基準信号設定部２５の検波用ダイオード１１５、１１６
と検波増幅回路３８の検波用ダイオード１０５、１０６
とは、同じものを使うとよい。さらに、温度補償の性能
を上げるためには、基準信号設定部２５の負帰還回路に
挿入されているダイオード１１０と検波増幅回路３８の
負帰還回路に設けられているダイオード４１も同じもの
を使うとよい。なお、検波増幅回路３８以外の検波、増
幅回路においても、基準信号設定部２５の検波用ダイオ
ード１１５、１１６と同じものを使うことにより、温度
補償を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の指紋照合装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態による指紋照合装置の構成
を示すブロック図である。
【図３】同上の指紋照合装置に用いられている生体検知
部の構成を示すブロック図である。
【図４】（ａ）（ｂ）はプリズムに設けた電極の構造を
示す平面図及び一部破断した正面図である。
【図５】指紋照合装置の電極に指が接触しているときの
等価回路を示す図である。
【図６】種々の物質に対する周波数と電極部からの反射
波の反射率の関係を示す図である。
【図７】同上の生体検知部の具体回路を示す回路図であ
る。
【図８】本発明の別な実施形態における電極部の構成を
示す回路図である。
【図９】本発明のさらに別な実施形態における生体検知
部の構成を示す回路図である。
【図１０】本発明のさらに別な実施形態における生体検
知部の構成を示す回路図である。
【図１１】本発明のさらに別な実施形態における検知部
及び電極部の構成を示す回路図である。
【図１２】本発明のさらに別な実施形態における生体検
知部の構成を示す回路図である。
【図１３】本発明のさらに別な実施形態における生体検
知部の構成を示す回路図である。
【図１４】（ａ）（ｂ）（ｃ）は図１３のフィルタとし
て用いられる種々のフィルタを示す回路図である。
【図１５】本発明のさらに別な実施形態における生体検
知部の構成を示す回路図である。
【図１６】本発明のさらに別な実施形態における生体検
知部の構成を示す回路図である。
【図１７】本発明のさらに別な実施形態における生体検
知部の構成を示す回路図である。
【図１８】本発明のさらに別な実施形態における生体検
知部の構成を示す回路図である。
【図１９】本発明のさらに別な実施形態における生体検
知部の構成を示す回路図である。
【図２０】本発明のさらに別な実施形態における生体検
知部の具体的構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１２ 指紋照合判定部 １３ 生体検知部 １５ プリズム １６ 光源 １８ 撮像素子 １９ 指紋照合演算処理部 ２０ 発振部 ２１ａ、２１ｂ 電極 ２２ 電極部 ２３ 検知部 ２４ 判定部 ２６ トランス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石井 啓喬 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 與茂 泰秀 京都府京都市右京区花園土堂町10番地 オ ムロン株式会社内 (72)発明者 笠井 英治 京都府京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地 株式会社オムロンライフサイエンス研究 所内 Ｆターム(参考） 4C038 FF01 FF05 FG01 5B043 AA09 BA02 DA04 DA05 5B047 AA25

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力された指紋データが、予め登録され
    ている複数の指紋データのいずれかと一致するか否かを
    判定する指紋照合装置において、 被検体の接触ないし近接によって共振回路を構成する電
    極部と、 前記電極に対して交流信号を出力する発振部と、 前記電極部のインピーダンス変化に応じた信号を出力す
    る検知部と、 被検体が生体であるか否かを判断する判定部と、からな
    る生体判別手段を有する指紋照合装置。
  2. 【請求項２】 前記検知部は、発振部から出力され電極
    部で反射された反射波を検知するものであり、前記判定
    部は、前記検知部で検出された反射波の信号レベルに基
    づいて被検体が生体であるか否かを判断するものである
    ことを特徴とする、請求項１に記載の指紋照合装置。
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