JP2001059701A - 指紋照合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シリコンチップセンサの電気的及び機械的破壊
を防止し得る指紋照合装置を得る。 【解決手段】指紋検出手段４０の検出面を開閉する保護
部材４を設け、当該保護部材の開状態が検出された場
合、保護部材保持手段７によって保護部材４を開状態に
保持し、指紋情報の検出が終了した場合、保護部材４の
開状態保持を解除することにより、指紋検出手段４０の
検出面を機械的及び電気的に保護する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は指紋照合装置に関
し、例えばシリコンチップセンサを用いて指紋照合を行
う指紋照合装置に適用して好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、指紋を用いて個人認証を行う指紋
照合装置がある。かかる指紋照合装置は、例えば撮像素
子を用いて光学的に認証対象者の指紋を撮影して指紋画
像を生成し、当該撮影した指紋画像と予め登録されてい
る照合対象の指紋画像とを照合することにより個人認証
を行う。ここで、指紋は生涯不変であるとともに個人毎
に異なるため、指紋照合装置は確実な個人認証を行うこ
とができる。

【０００３】また近年、半導体技術の進歩に伴い、シリ
コンチップセンサを用いた指紋照合装置が提案されてい
る。このシリコンチップセンサは、シリコン半導体基板
上に指先指紋面の面積に応じた複数の電極をマトリクス
状に配置してセンサ電極群を形成し、さらに当該センサ
電極群の表面をポリイミド等の誘電体層でコーティング
して形成される。

【０００４】そしてシリコンチップセンサは誘電体層を
センサ面部とし、当該センサ面部に指先の指紋面を接触
させることにより指紋面と各センサ電極の間でコンデン
サを形成する。そして指紋の凹凸に応じて各コンデンサ
の静電容量が異なることを利用し、当該静電容量の差を
検出することにより指紋の凹凸を検出するようになされ
ている。シリコンチップセンサは消費電力が少ないた
め、指紋照合装置全体の消費電力を低減することができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このシリコ
ンチップセンサを用いた指紋照合装置においては、認証
対象者の指先が直接シリコンチップセンサに接触するこ
とから、当該シリコンチップセンサの静電気破壊が生じ
る恐れがある。

【０００６】すなわち、静電気等によって電荷が人体に
蓄積されることがあり、このような状態で指先をシリコ
ンチップセンサに接触すると、指先とシリコンチップセ
ンサの間で放電が発生し、かかる放電によって誘電体層
やシリコン半導体基板が破壊されるという問題がある。

【０００７】また、シリコンチップセンサの誘電体層は
機械的強度が弱いため、例えばペンの接触等によってシ
リコンチップセンサが破壊されるという問題がある。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、シリコンチップセンサの電気的及び機械的破壊を防
止し得る指紋照合装置を提案しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、照合対象者の指が検出面に接触さ
れたとき、照合対象者の指紋情報を検出する指紋検出手
段と、検出面を覆う閉鎖状態と検出面を外部に臨ませる
開放状態との間で変位可能になされた、開閉自在の保護
部材と、照合対象者の操作に応じて保護部材を開放状態
に変位させる保護部材開放手段と、保護部材の開放状態
を検出する開放状態検出手段と、開放状態検出手段によ
って開放状態が検出されたとき、保護部材を開放状態に
保持する保護部材保持手段と、指紋情報の検出が終了し
たとき、保持された開放状態を解除して保護部材を閉鎖
状態に変位させる保護部材閉鎖手段と、照合対象者に蓄
積された電荷を保護部材を介して指紋検出手段のグラン
ド電位部に放出する電荷放出手段とを設けた。

【００１０】指紋検出手段の検出面を開閉する保護部材
を設け、当該保護部材の開放状態が検出された場合、保
護部材保持手段によって保護部材を開放状態に保持し、
指紋情報の検出が終了した場合、保護部材の開放状態保
持を解除して保護部材を閉鎖状態にすることにより、指
紋検出手段の検出面を機械的及び電気的に確実に保護し
得る。

【００１１】また、保護部材を開けるための保護部材開
放手段を指紋検出手段のグランド電位部に接続し、照合
対象者に蓄積された電荷を保護部材を介してグランド電
位部に放出するようにしたことにより、照合対象者と指
紋検出手段のグランド電位部を同電位とし、照合対象者
の指と指紋検出手段の検出面の間の放電を防ぎ、指紋検
出手段の検出面の電気的破壊を回避し得る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。

【００１３】図１において、１は全体として本発明によ
る指紋照合装置を示し、カード状の筐体２の内部に、認
証対象者の指紋を検出し画像情報として取り込むシリコ
ンチップセンサ４を有している。

【００１４】筐体２の内部には回路基板２０が内蔵され
ており、当該回路基板２０の上面に、シリコンチップセ
ンサ４が、認証対象者の指紋を検出する検出面としての
センサ面部４Ａを筐体２の上面側に向けた状態で配設さ
れている。筐体２の上面におけるセンサ面部４Ａに対応
する位置には、当該センサ面部４Ａの外形よりもやや大
きい輪郭を有する透孔３が設けられている。

【００１５】筐体２の上面内側には、例えばステンレス
等の導電材料で形成された保護部材としてのシャッタ５
が設けられており、当該シャッタ５はスライド可動して
透孔３を開閉するようになされている。

【００１６】すなわちシャッタ５は、筐体２に設けられ
たシャッタガイド（図示せず）によってａ方向及びその
逆方向に往復自在に支持され、矢印ａに示す方向の最前
進位置において透孔３を閉鎖してシリコンチップセンサ
４を機械的及び電気的に保護するとともに、矢印ａの逆
方向の最後退位置において透孔３を開口してシリコンチ
ップセンサ４を外部に露出する。

【００１７】またシャッタ５は、図２（Ａ）に示すよう
に、導電性を有する金属バネ材でなるスプリング１０に
よって常に前進側（矢印ａ方向）に加勢されている。ス
プリング１０は、その一端をシャッタ５に設けられたシ
ャッタ側スプリング受け１１で支持されているととも
に、他端を筐体２に設けられた筐体側スプリング受け１
２で支持されている。シャッタ側スプリング受け１１及
び筐体側スプリング受け１２はそれぞれ導電材料で形成
されており、また当該筐体側スプリング受け１２は、電
荷放出手段としてのグランド接続線１５を介して回路基
板２０のグランド電位部に電気的に接続されている。か
くしてシャッタ５は、シャッタ側スプリング受け１１、
スプリング１０、筐体側スプリング受け１２及びグラン
ド接続線１５を介して、回路基板２０のグランド電位部
に電気的に接続されている。

【００１８】また図２（Ａ）のＡ−Ａ断面を取って示す
図２（Ｂ）に示すように、シャッタ５の矢印ａ方向側の
端部は筐体２の上面側に直角に曲折された滑り止め部５
Ａを形成しており、当該滑り止め部５Ａの先端は筐体２
の上面から突出している。

【００１９】この指紋照合装置１を用いて指紋登録、又
は指紋照合を行う場合、ユーザはまず保護部材開放手段
としての滑り止め部５Ａを指先で押してシャッタ５を開
き、シリコンチップセンサ４を筐体２の外部に露出させ
る。ここで、シャッタ５と回路基板２０のグランド電位
部とは電気的に接続されているため、静電気等によって
ユーザの人体に電荷が蓄積されていたとしても、当該電
荷は回路基板２０のグランド電位部に放出され、これに
よりユーザと回路基板２０のグランド電位部は同電位と
なる。

【００２０】すなわちこの指紋照合装置１においては、
シャッタ５と回路基板２０を電気的に接続し、ユーザの
指がシリコンチップセンサ４に接触する前に当該ユーザ
と回路基板２０とを同電位とすることでユーザの指とシ
リコンチップセンサ４の間の放電を防止し、シリコンチ
ップセンサ４の静電気破壊を回避するようになされてい
る。

【００２１】また、回路基板２０の上面には、開放状態
検出手段としてのホトリフレクタ６が設けられている。
ホトリフレクタ６は発光素子（図示せず）及び受光素子
（図示せず）で構成され、発光素子から出射された光の
反射光を受光素子で検出することにより、シャッタ５の
開放状態を検出する。

【００２２】ホトリフレクタ６は、半開状態のシャッタ
５の後端付近に配設されている。シャッタ５が閉状態に
ある場合、ホトリフレクタ６の発光素子から出射された
光はシャッタ５で反射されず、受光素子に入射しない。
これに対し、シャッタ５がユーザによって開かれて半開
〜全開状態になると、発光素子から出射された光はシャ
ッタ５で反射され受光素子に入射する。ホトリフレクタ
６は、この受光素子の入射光量を検出出力として出力す
る。指紋照合装置１はホトリフレクタ６の検出出力に基
づいてシャッタ５の開放状態を検知する。

【００２３】図３は指紋照合装置１の回路構成を示し、
ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、プログラム
用ＲＯＭ（Read Only Memoly）２２、プログラム用ＲＡ
Ｍ（Randam Access Memory）２３、ＵＳＢ（Univesal S
erial Bus ）インターフェース２４、登録データ用フラ
ッシュメモリ２５、及び照合コントローラ２６がバス３
０を介して接続されている。

【００２４】ＣＰＵ２１はプログラム用ＲＯＭ２２から
制御プログラムを読み出して実行し、指紋照合装置１全
体を制御する。このときＣＰＵ２１は、プログラム用Ｒ
ＡＭ２３を作業領域として使用する。

【００２５】保護部材保持手段としてのＣＰＵ２１は、
ホトリフレクタ６を介してシャッタ５の開放状態を検知
し、ユーザによって当該シャッタ５が開放されると、こ
れに応じてプランジャ制御回路２９を制御し、保護部材
保持手段としてのプランジャ７に通電する。プランジャ
７は電磁石であり、その通電状態においてシャッタ５を
磁力で吸着し、スプリング１０（図２（Ａ））による矢
印ａ方向への加勢に抗してシャッタ５を開状態に保持す
る。

【００２６】また電源制御手段としてのＣＰＵ２１は、
ユーザによってシャッタ５が開かれると、これに応じて
パワーコントローラ２８を制御し、指紋検出手段として
の照合部４０（シリコンチップセンサ４、デジタイザ２
７、照合コントローラ及び登録データ用フラッシュメモ
リ２５）に対する電源供給を開始する。

【００２７】この状態において、シリコンチップセンサ
４はセンサ面部４Ａ（図１）に置かれたユーザの指紋を
読み取って指紋画像Ｓ４を生成し、デジタイザ２７に出
力する。デジタイザ２７は指紋画像Ｓ４をディジタル変
換し、ディジタル指紋画像Ｄ２７として照合コントロー
ラ２６に供給する。

【００２８】指紋登録時には、照合コントローラ２６は
ディジタル指紋画像Ｄ２７に対して特徴点抽出処理を実
行してテンプレートと呼ばれる参照指紋データを生成
し、これを登録データ用フラッシュメモリ２５に記憶す
る。また指紋照合時には、照合コントローラ２６は登録
データ用フラッシュメモリ２５内のテンプレートとディ
ジタル指紋画像Ｄ２７とを照合し、照合結果をＣＰＵ２
１に出力する。そしてＣＰＵ２１は、照合結果をＵＳＢ
インターフェース２４を介して、外部のホストコンピュ
ータ５０に出力する。

【００２９】指紋登録又は指紋照合が終了すると、保護
部材閉鎖手段としてのＣＰＵ２１は所定時間（例えば５
秒）経過後にプランジャ７の通電を停止する。これによ
りシャッタ５は、保護部材閉鎖手段としてのスプリング
１０（図２（Ａ））によって閉鎖状態に変位される。そ
して電源制御手段としてのＣＰＵ２１はパワーコントロ
ーラ２８を制御し、照合部４０に対する電源供給を停止
する。

【００３０】そしてユーザによって再度シャッタ５が開
けられると、ＣＰＵ２１はこれに応じて照合部４０に対
して電源供給を再開する。

【００３１】以上の構成において、指紋照合装置１は、
シリコンチップ４を電気的及び機械的に保護するシャッ
タ５をユーザが開けることにより指紋の読み取りを開始
する。ここでシャッタ５と回路基板２０のグランド電位
部とが電気的に接続されていることにより、ユーザの人
体に蓄積されていた電荷はシャッタ５を介して回路基板
２０のグランド電位部に放出され、ユーザと回路基板２
０のグランド電位部は同電位となるため、ユーザの指と
シリコンチップセンサ４の間の放電が防止される。

【００３２】指紋照合装置１のＣＰＵ２１は、ユーザに
よってシャッタ５が開けられると、これに応じてプラン
ジャ７に通電しシャッタ５を開放状態に保持する。そし
てＣＰＵ２１は、照合部４０に電源を供給して指紋の読
み取りを開始する。そして指紋登録又は指紋照合が終了
すると、ＣＰＵ２１はプランジャ７の通電を停止してシ
ャッタ５を閉鎖するとともに、照合部４０に対する電源
の供給を停止する。

【００３３】以上の構成によれば、シャッタ５と回路基
板２０のグランド電位部を電気的に接続することによ
り、ユーザの人体に蓄積されていた電荷をシャッタ５を
介して回路基板２０のグランド電位部に放出し、これに
よりユーザの指とシリコンチップセンサ４の間の放電を
防止し、当該シリコンチップセンサ４を電気的に保護す
ることができる。

【００３４】また指紋照合装置１は、ユーザがシャッタ
５を開けた場合、これに応じてプランジャ７に通電して
シャッタ５を開状態に保持し、指紋の読み取りが終了し
た場合、これに応じてプランジャ７の通電を停止してシ
ャッタ５を閉じるようにすることにより、シャッタ５の
閉め忘れを防止し、確実にシリコンチップセンサ４を電
気的及び機械的に保護することができる。

【００３５】また指紋照合装置１は、ユーザがシャッタ
５を開けた場合、これに応じて照合部４０に対する電源
の供給を開始し、指紋の読み取りが終了した場合、これ
に応じて照合部４０に対する電源の供給を停止すること
により、指紋照合装置１の消費電力を低減することがで
きる。

【００３６】なお、上述の実施の形態においては、滑り
止め部５Ａをユーザが指先で押すことによりシャッタ５
を開放するようにしたが、本発明はこれに限らず、例え
ばシャッタ５をモータ駆動で開閉するようにしてもよ
い。この場合、シャッタ５の開閉を制御する制御スイッ
チと回路基板２０のグランド電位部とを電気的に接続す
ることにより、ユーザの人体に蓄積されていた電荷を回
路基板２０のグランド電位部に放出し、ユーザの指とシ
リコンチップセンサ４の間の放電を防止し、当該シリコ
ンチップセンサ４を電気的に保護することができる。

【００３７】なお、上述の実施の形態においては、シャ
ッタ５の開閉状態をホトリフレクタ６で光学的に検出し
たが、本発明はこれに限らず、例えばメカニカルスイッ
チを用いてシャッタ５の開閉状態を機械的に検出しても
よい。

【００３８】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、指紋検出
手段の検出面を開閉する保護部材を設け、当該保護部材
の開状態が検出された場合、保護部材保持手段によって
保護部材を開状態に保持し、指紋情報の検出が終了した
場合、保護部材の開状態保持を解除することにより、指
紋検出手段の検出面を機械的及び電気的に確実に保護す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による指紋照合装置の構成を示す斜視図
である。

【図２】本発明による指紋照合装置の構成を示す平面図
及び断面図である。

【図３】本発明による指紋照合装置の回路構成を示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１……指紋照合装置、２……筐体、３……透孔、４……
シリコンチップセンサ、５……シャッタ、６……ホトリ
フレクタ、７……プランジャ、１０……スプリング、１
１……シャッタ側スプリング受け、１２……筐体側スプ
リング受け、１５……グランド接続線、２０……回路基
板、２１……ＣＰＵ、２２……プログラム用ＲＯＭ、２
３……プログラム用ＲＡＭ、２４……ＵＳＢインターフ
ェース、２５……登録データ用フラッシュメモリ、２６
……照合コントローラ、２７……デジタイザ、２８……
パワーコントローラ、２９……プランジャ駆動回路、３
０……バス、４０……照合部、５０……ホストコンピュ
ータ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F063 BA29 BA30 CA19 CA28 DA02 DD07 HA04 HA09 LA29 ZA10 4C038 FF01 FF05 FG00 5B047 AA25

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】照合対象者の指が検出面に接触されたと
   き、上記照合対象者の指紋情報を検出する指紋検出手段
   と、 上記検出面を覆う閉鎖状態と上記検出面を外部に臨ませ
   る開放状態との間で変位可能になされた、開閉自在の保
   護部材と、 上記照合対象者の操作に応じて上記保護部材を上記開放
   状態に変位させる保護部材開放手段と、 上記保護部材の上記開放状態を検出する開放状態検出手
   段と、 上記開放状態検出手段によって上記開放状態が検出され
   たとき、上記保護部材を上記開放状態に保持する保護部
   材保持手段と、 上記指紋情報の検出が終了したとき、上記保持された上
   記開放状態を解除して上記保護部材を上記閉鎖状態に変
   位させる保護部材閉鎖手段と、 上記照合対象者に蓄積された電荷を、上記保護部材を介
   して上記指紋検出手段のグランド電位部に放出する電荷
   放出手段とを具えることを特徴とする指紋照合装置。
2. 【請求項２】上記開閉状態検出手段によって上記保護部
   材の開状態が検出されたとき、上記指紋検出手段に対す
   る電源供給を開始し、上記指紋情報の検出が終了したと
   き、上記指紋検出手段に対する電源供給を終了する電源
   制御手段を具えることを特徴とする請求項１に記載の指
   紋照合装置。