JP2001067460A - 指紋読取装置及び指紋照合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】指紋読取装置の静電気破壊を防止する。 【解決手段】読取対象者の身体に蓄積された電荷を指紋
情報読取手段３のグランド電位部に導く導電手段３Ｇを
設け、読取対象者と指紋情報読取手段３を同電位とする
ことにより、読取対象者と指紋情報読取手段３の放電に
よる指紋情報読取手段３の破壊を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は指紋読取装置及び指
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読取装置及び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。指紋は生涯不変であるとともに個人毎に異なる
ため、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
状に配置して検出電極群を形成し、さらに当該検出電極
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】シリコンチップセンサは誘電体層を検出面
とし、当該検出面に指先の指紋面を接触させることによ
り、指先と各検出電極の間に誘電体層を介してコンデン
サを形成する。そして、指先と各検出電極の間の静電容
量を検出することにより、指紋の凹凸情報を得る。

【０００５】すなわち、指紋の凸部は誘電体層に接触す
るのに対して、指紋の凹部は誘電体層に接触しない。こ
のため、指紋の凸部に対応する検出電極の静電容量に比
べて、指紋の凹部に対応する検出電極の静電容量は小さ
くなる。シリコンチップセンサは、この静電容量の差に
基づいて指紋の凹凸情報（指紋形状）を検出して指紋画
像を生成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかるシリ
コンチップセンサを用いた指紋照合装置においては、認
証対象者の指先がシリコンチップセンサに直接接触する
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。

【０００７】すなわち、静電気等によって人体に電荷が
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。

【０００８】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、静電気破壊を防止し得る指紋読取装置及び指紋照合
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、検出面部に接触された読取対象者
の指の指紋情報を読み取る指紋情報読取手段と、読取対
象者の身体に蓄積された電荷を指紋情報読取手段のグラ
ンド電位部に導く導電手段とを設けた。

【００１０】読取対象者の身体に蓄積された電荷を指紋
情報読取手段のグランド電位部に導くことにより、読取
対象者と指紋情報読取手段を同電位とし、読取対象者と
指紋情報読取手段の間の放電による指紋情報読取手段の
破壊を防止する。

【００１１】

【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。

【００１２】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、筐体２の上面に、シリコンチッ
プセンサ３がその検出面部３Ａを上にして設けられてい
る。

【００１３】指紋情報読取手段としてのシリコンチップ
センサ３は、検出面部３Ａに接触された認証対象者の指
の指紋を検出して指紋画像を生成する。そして指紋照合
装置１は、当該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い、認
証結果を外部に接続されたパーソナルコンピュータ（図
示せず）に出力する。

【００１４】図２はシリコンチップセンサ３の検出面部
３Ａを示し、約５万個の電極３Ｅが１００μｍピッチで
２次元マトリクス状に配置されている。電極３Ｅには、
指紋の凹凸を検出する検出電極３Ｓと、認証対象者の身
体に蓄積された電荷を逃がすことによりシリコンチップ
センサ３の静電破壊を防止する導電手段としての避雷針
電極３Ｇとがある。避雷針電極３Ｇは所定間隔（例えば
１０個おき）の格子状に配設されており、避雷針電極３
Ｇ以外の部分に検出電極３Ｓが配設されている。

【００１５】図３はシリコンチップセンサ３の断面構造
を示し、シリコン（Ｓｉ）半導体基板３Ｂ上に、シリコ
ン酸化膜（ＳｉＯ₂ ）でなる層間絶縁膜３Ｃを介して、
検出電極３Ｓ及び避雷針電極３Ｇが設けられている。各
検出電極３Ｓはそれぞれシリコン半導体基板３Ｂに形成
された対応するトランジスタ（図示せず）に接続され、
各避雷針電極３Ｇはシリコンチップセンサ３のグランド
電位部に接続されている。

【００１６】シリコンチップセンサ３の検出面部３Ａ
は、例えばポリイミド等の誘電体でなる誘電体層３Ｄで
コーティングされている。ここで、誘電体層３Ｄはシリ
コン酸化膜３Ｃ及び検出電極３Ｓに対してのみコーティ
ングされており、避雷針電極３Ｇはシリコンチップセン
サ３の検出面部３Ａに露出している。

【００１７】シリコンチップセンサ３は、指と検出電極
３Ｓの間の静電容量に基づいて指紋の凹凸を検出する。
すなわち、検出面部３Ａに指の指紋面を接触させること
により、当該指と各検出電極３Ｓの間に誘電体層３Ｄを
介してそれぞれコンデンサが形成される。かかるコンデ
ンサの静電容量は、指紋の凸部に対応する部分で大き
く、指紋の凹部に対応する部分では小さくなる。シリコ
ンチップセンサ３はこの静電容量の差に基づいて指紋の
凹凸を検出して指紋画像を生成する。

【００１８】各検出電極３Ｓは、それぞれ指紋画像の１
画素に対応する。ここで、避雷針電極３Ｇは指紋検出を
行わないため、指紋画像は避雷針電極３Ｇに対応する部
分の画素が欠落する。このため、検出電極３Ｓに対する
避雷針電極３Ｇの比率は、画素の欠落が指紋照合に支障
を生じないような値に設定されている。

【００１９】ところで、静電気等によって認証対象者の
身体に電荷が蓄積されている場合、認証対象者の指がシ
リコンチップセンサ３に接触したときに指とシリコンチ
ップセンサ３の間で放電が発生する。

【００２０】本発明によるシリコンチップセンサ３は、
避雷針電極３Ｇが検出面部３Ａに露出されているため、
指と検出電極３Ｓの間の抵抗値に比べて、指と避雷針電
極３Ｇの間の抵抗値が小さい。このため、認証対象者の
身体に蓄積されていた電荷は避雷針電極３Ｇに対して放
電されシリコンチップセンサ３のグランド電位部に放出
される。この状態において、認証対象者の身体とシリコ
ンチップセンサ３のグランド電位部は同電位となり、以
降放電は発生しない。

【００２１】以上の構成において、指紋照合装置１を用
いて個人認証を行う場合、認証対象者は指の指紋面をシ
リコンチップセンサ３の検出面部３Ａに接触させる。こ
の接触の際、認証対象者の身体に蓄積されている電荷
は、検出面部３Ａに露出した避雷針電極３Ｇを介してシ
リコンチップセンサ３のグランド電位部に放出される。
これにより検出電極３Ｓに対する放電が回避され、誘電
体膜３及びシリコン半導体基板３Ｂの静電気破壊を防止
することができる。

【００２２】シリコンチップセンサ３は、指と各検出電
極３Ｓの間の静電容量に基づいて指紋の凹凸を検出し指
紋画像を生成する。そして指紋照合装置１は、当該指紋
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い、認証結果を外部に接続
されたパーソナルコンピュータに出力する。

【００２３】以上の構成によれば、シリコンチップセン
サ３の検出面部３Ａに避雷針電極３Ｇを設け、認証対象
者の身体に蓄積されている電荷を当該避雷針電極３Ｇを
介してシリコンチップセンサ３のグランド電位部に放出
させるようにしたことにより、検出電極３Ｓに対する放
電を回避し、シリコンチップセンサ３の静電気破壊を防
止することができる。

【００２４】また、静電気からシリコンチップセンサ３
を保護するためのシャッタ等の保護手段を別途指紋照合
装置１に設ける必要がなくなり、指紋照合装置１を小型
化することができる。

【００２５】なお、上述の実施の形態においては、避雷
針電極３Ｇを格子状に配置したが、本発明はこれに限ら
ず、例えば避雷針電極３Ｇを点状に分散して配置する
等、様々な配列で避雷針電極３Ｇを配置してもよい。

【００２６】また上述の実施の形態においては、避雷針
電極３Ｇと検出電極３Ｓを同一の形状としたが、本発明
はこれに限らず、避雷針電極３Ｇを検出電極３Ｓよりも
小さくし、検出電極３Ｓの間に避雷針電極３Ｇを配置す
るようにしてもよい。このようにすることにより、避雷
針電極３Ｇによる指紋画像の画素欠落を回避し、より良
好な指紋画像を得ることができる。

【００２７】また上述の実施の形態においては、避雷針
電極３Ｇに対して誘電体層３Ｄをコーティングしないこ
とにより避雷針電極３Ｇを検出面部３Ａに露出したが、
本発明はこれに限らず、避雷針電極３Ｇの厚さを検出電
極３Ｓよりも厚く形成し、避雷針電極３Ｇが誘電体層３
Ｄの表面から突出するようにしてもよい。

【００２８】さらに上述の実施の形態においては、電極
３Ｅの一部を避雷針電極３Ｇとしてグランド電位部に接
続したが、本発明はこれに限らず、グランド電位部に接
続された導線を検出面部３Ａに設けるようにしても良
い。すなわち図４に示すように、検出面部３Ａにおける
検出電極３Ｓの間に、シリコンチップセンサ３のグラン
ド電位部に接続された避雷針ライン３Ｌを格子上に配設
する。この場合、避雷針ライン３Ｌの表面積は避雷針電
極３Ｇ（図２）に比べて小さくなるが、避雷針ライン３
Ｌを多数配設することにより、確実に避雷針効果を得る
ことができる。

【００２９】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、読取対象
者の身体に蓄積された電荷を、検出面部に設けられた導
電手段を介して指紋情報読取手段のグランド電位部に導
くことにより、読取対象者と指紋情報読取手段を同電位
とし、読取対象者と指紋情報読取手段の放電による指紋
情報読取手段の破壊を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリコンチップセンサを用いた指紋照合装置を
示す斜視図である。

【図２】本発明によるシリコンチップセンサの検出面部
を示す略線図である。

【図３】本発明によるシリコンチップセンサの構成を示
す断面図である。

【図４】他の実施の形態によるシリコンチップセンサの
検出面部を示す略線図である。

【符号の説明】

１……指紋照合装置、２……筐体、３……シリコンチッ
プセンサ、３Ａ……検出面部、３Ｂ……シリコン半導体
基板、３Ｃ……層間絶縁膜、３Ｄ……誘電体膜、３Ｇ…
…避雷針電極、３Ｌ……避雷針ライン、３Ｓ……検出電
極。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】検出面部に接触した読取対象者の指の指紋
   情報を読み取る指紋情報読取手段と、 上記読取対象者の身体に蓄積された電荷を上記指紋情報
   読取手段のグランド電位部に導くことにより、上記読取
   対象者と上記指紋情報読取手段の間の放電による上記指
   紋情報読取手段の破壊を防止する、上記検出面部に設け
   られた導電手段とを具えることを特徴とする指紋読取装
   置。
2. 【請求項２】上記指紋情報読取手段は、上記指と複数の
   検出電極の間の静電容量に基づいて上記指紋情報を検出
   する静電容量検出型シリコンチップセンサであることを
   特徴とする請求項１に記載の指紋読取装置。
3. 【請求項３】上記導電手段は、上記複数の検出電極の一
   部を上記グランド電位部に接続して形成されることを特
   徴とする請求項２に記載の指紋読取装置。
4. 【請求項４】上記導電手段は、上記複数の検出電極の間
   に設けられた導線であることを特徴とする請求項２に記
   載の指紋読取装置。
5. 【請求項５】検出面部に接触された読取対象者の指の指
   紋情報を読み取る指紋情報読取手段と、 上記読取対象者の身体に蓄積された電荷を上記指紋情報
   読取手段のグランド電位部に導くことにより、上記読取
   対象者と上記指紋情報読取手段の間の放電による上記指
   紋情報読取手段の破壊を防止する、上記検出面部に設け
   られた導電手段と、 上記読み取った上記指紋情報と予め登録されている登録
   指紋情報とを照合して個人認証を行う指紋照合手段とを
   具えることを特徴とする指紋照合装置。