JP2005018595A - Fingerprint input device, and personal identification system using it - Google Patents

Fingerprint input device, and personal identification system using it Download PDF

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JP2005018595A
JP2005018595A JP2003185015A JP2003185015A JP2005018595A JP 2005018595 A JP2005018595 A JP 2005018595A JP 2003185015 A JP2003185015 A JP 2003185015A JP 2003185015 A JP2003185015 A JP 2003185015A JP 2005018595 A JP2005018595 A JP 2005018595A
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solid
imaging device
fingerprint
finger
fingerprint input
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JP2003185015A
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Makoto Ogura
誠 小倉
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Canon Inc
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Canon Inc
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Publication date
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  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
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  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To inexpensively provide a fingerprint input device capable of providing a stable image with fine definition which is smaller than a conventional one. <P>SOLUTION: The fingerprint input device has a solid imaging device 1a whereon a finger 20 of a fingerprint input object person is placed, an LED chip 10 irradiating the finger 20 with light, a solid imaging device substrate 1 arranged with the solid imaging device 1a, and a wiring board 3 arranged with both the solid imaging device substrate 1 and the LED chip 10. A fingerprint image of the finger is read by receiving scattered light 20a from a fingertip interior of the light 10a illuminated on a fingertip from the LED chip 10 by the solid imaging device 1a while relatively moving positions of the fingertip of the finger 10 and the solid imaging device 1a. A protection member 30 is fixed on the solid imaging device substrate 1. The protection member 30 is composed so that a dimension W1 in a moving direction of the relative positions is larger than at least a dimension W2 in a moving direction of the solid imaging device substrate 1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋入力装置及びこれを用いた個人認証システムに関し、特に指、更に言えば指先と固体撮像素子との位置を相対的に移動させながら、照明手段から該指に照射した光の指、更に言えば指先内部からの散乱光線を該固体撮像素子で受光する指紋入力装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、情報技術の著しい進歩によって電子商取引等の経済活動が普及するのに伴い、情報の不正使用を防止する目的から個人認証を電子化する必要性もまた増大している。
【0003】
個人認証電子化の手法として、従来から指紋を画像入力する方法が多く用いられているが、例えば特許文献1等に述べられる全反射プリズムを利用するものは形状が大きくなり、また、樹脂等で型どりをした偽造指紋を判別することができない等の難点があった。
【0004】
かかる点を改善した小型でかつ信頼性の高い指紋入力装置として、特許文献2に述べられるように、二次元固体撮像素子の表面近傍に指を接触させておき、近赤外光線を照射し、指先内部からの散乱光を受光する方法が提案されている。この方法を図7に沿って説明する。
【0005】
図7に示す指紋入力装置において、固体撮像素子基板1の表面には所定間隔pで二次元状に配列された固体撮像素子1aが形成され、その上にカバーガラス100が透明な封止材41で接着固定されている。この固体撮像素子基板1は、配線基板3に固定され、かつ、ワイヤ21によって配線基板3上の配線3aと電気的に接続されている。また、照明用の赤外線又は近赤外線を発光するLED10チップも、配線基板3上に固定され、かつ、ワイヤ12によって配線基板3上の配線3aに接続され、封止樹脂11で保護されている。このLEDチップ10から照射される光線10aは指20に入射し、その内部で拡散されて、指紋20aからカバーガラス100に散乱光10bとなって入射する。この入射光は、カバーガラス100を介し固体撮像素子1aに到達し、ここで光電変換され、これにより指紋画像の電気信号が得られる。
【0006】
カバーガラス100は、固体撮像素子1aに指20などが触れて電気的、機械的にこれを破壊することから保護する目的と同時に、指紋画像以外の外乱光を除去するための光学フィルター機能を持たせることも必要である。しかし、鮮明な指紋画像を得るために、カバーガラス100の厚さtは極めて薄いことが求められ、これを避けるためにファイバー・オプティックス・プレート(FOP)などの高価な材料を使わなければならなかった。
【0007】
他方、低コスト・小型化を実現する技術として、指先と固体撮像素子との位置を相対的に移動させ、その移動する指先の連続した複数の部分画像を画像合成することよって指先全体の画像を得るスイープ型が提案されている(例えば、特許文献3、4等参照)。この技術によれば、これまで指の大きさ程度の面積が必要だった二次元配列の固体撮像素子が指の幅だけでよいため、固体撮像素子及びファイバーオプティクスプレートなどが安価となる。上記の光学方式の他にこのスイープ型では、静電容量方式、熱検知方式などの入力方式も知られている。
【0008】
【特許文献1】
特開2000−11142号公報
【特許文献2】
特許第3150126号公報
【特許文献3】
特開2002−216116号公報
【特許文献4】
特開2002−133402号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来例の方法では、小型化、低価格化を実現する場合、以下の問題点がある。
【0010】
1)光学方式の場合には、照明手段と固体撮像素子とが、小型化により近接するために、その不要光が固体撮像素子に入射してしまい安定且つ鮮明な指紋画像が得られない。
【0011】
2)指先を移動させるため、指と接触する読取面の角部で、指を傷つけてしまうおそれがある。
【0012】
3)また頻繁な指先や異物での押圧で、読取面や照明手段などを傷つけたり、最悪破損してしまうおそれがある。
【0013】
4)ワイヤボンディングなどの、電気的接続部の保護のための封止材などが、読取面に付着したり、所望の位置から流れ出さないように、製造上十分な注意が必要であるため、組み立て性が悪く、低価格化の妨げになっている。
【0014】
5)平坦部分が少ないため、指先の移動が不規則な速度となるスティッキングが発生しやすく、安定な画像を得られない。
【0015】
上記問題点1)〜5)に関して、従来の方法では、十分な対策がとられていなかった。また前述した特許公報1〜4においても、そのような具体的な、対策についての説明は、まったく記載されていないか、十分とは言えないものであった。
【0016】
本発明は、かかる問題点を鑑みてなされたもので、従来以上に小型であり、安定で精細な画像が得られる指紋入力装置を安価に提供することを目的とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、固体撮像素子と、前記指に光を照射する照明手段と、前記固体撮像素子が配置される固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板及び前記照明手段が共に配置される配線基板とを有し、前記指と前記固体撮像素子との位置を相対的に移動させながら、前記照明手段から該指に照射した光の指内部からの散乱光線を該固体撮像素子で受光して該指の指紋画像を読み取る指紋入力装置において、前記固体撮像素子基板上に固着される保護部材を有し、前記保護部材は、前記相対位置の移動方向の寸法が少なくとも前記固体撮像素子基板の該移動方向の寸法よりも大きくなるように構成されることを特徴とする。
【0018】
前記保護部材は、前記寸法が前記固体撮像素子基板と共に前記照明手段も覆うように構成され、該保護部材を透過した光が前記指先に照射されてもよい。
【0019】
前記保護部材は、少なくとも2種類の異なる光学的特性の領域を有してもよい。
【0020】
本発明は、前記固体撮像素子基板と前記照明手段との間に配置され、少なくとも該照明手段の光を遮光する遮光層をさらに有してもよい。この遮光層に導電性を付与してもよい。
【0021】
前記保護部材は、所定厚さのシリコン基板で構成されてもよい。シリコン基板の厚さは、30μm以上200μm以下が好ましい。
【0022】
本発明にかかる個人認証システムは、上記いずれかの指紋入力装置を用いたことを特徴とする。この個人認証システムは、前記指紋入力装置により読み取られた前記指の指紋画像を前記被検体の識別情報として予め登録する指紋登録手段と、前記指紋入力装置により読み取られた前記指の指紋画像と前記指紋登録手段の登録画像とが一致するか否かを照合し、その照合結果を個人認証信号として出力する指紋照合手段とをさらに備えることが好ましい。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる指紋入力装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0024】
(第一の実施形態)
図1は、本実施形態による指紋入力装置の断面図であり、図2は、その斜視図を示す。
【0025】
図1に示す指紋入力装置において、配線基板3上に、矩形状(長方形状)の固体撮像素子基板1及びLED(Light Emitting Diode)チップ10が共に配置されている。固体撮像素子基板1には、ライン状の固体撮像素子1aが複数個搭載される。LEDチップ10は、赤外光及び/又は近赤外光を発光する照明手段であるLEDを有する。
【0026】
固体撮像素子基板1は、図2に示すように、その長手方向の端部に配置された電極部がワイヤー21によって配線基板3上の配線3aに電気的に接続されている。同様に、LEDチップ10も、図1に示すように、ワイヤー12によって配線基板3上の配線部3aと電気的に接続されている。
【0027】
固体撮像素子基板1には、指紋入力対象者の指20が接触する読み取り面上に矩形状の保護部材30が配置されている。この保護部材30は、図1に示すように、指移動方向(長手方向に直交する幅方向)の寸法(幅寸法)W1が、固体撮像素子基板1の寸法W2よりも大きくなるように設定されている(W1>W2)。とくに、本実施形態では、図1に示すように、保護部材30の寸法W1は、固体撮像素子基板1の寸法W2よりも大きく(W1>W2)、かつ、配線基板3上に固体撮像素子基板1と共に配置されるLEDチップ10をも同時に覆うように構成される。従って、保護部材30の寸法W1は、固体撮像素子基板1の寸法W2、固体撮像素子基板1とLEDチップ10との指移動方向の距離の大きさとLEDチップ10の指移動方向の寸法とを加えた値以上に設定される。
【0028】
この保護部材30の材料としては、ガラス、ポリカーボネイト・ナイロン・アクリルなどの透明プラスチックシート、ファイバー・オプティカル・プレート(FOP)などが使用可能である。これらを赤外/近赤外を透過する接着剤にて固体撮像素子基板1の固体撮像素子1a上に接着する。
【0029】
この保護部材30は、さらなる低価格と精細な画像を読み取るためには、1)隣合う固体撮像素子への光の漏れ込み(クロストーク)を考えた場合、入射から出射間での光の広がりを抑えるため屈折率が大きいこと、2)鮮明な画像を得るために照明光以外の不要光が入らないこと、3)保護部材としての耐擦傷性や耐候性があること、4)低価格であること、5)加工性が容易であること、6)そり・変形を考えた場合、固体撮像素子基板と線膨張係数が近いことの各項目を充足する必要がある。これらを充足するものとして、シリコン基板が特に好適である。シリコン基板は、バックグラインドもしくはバックラッピングによって、所望の厚みに加工可能である。また、赤外・近赤外光を透過し、可視光はカットするため、外光などの不要光をカットできる。屈折率も3.4程度であるため、ガラスと比較して、1.5〜2倍の厚みでも、同等の解像力を得ることができる。シリコン基板を保護部材30として使用する場合には、30μm〜200μmの厚みのものが使用可能である。特に70〜150μmの厚みが好適である。
【0030】
上記構成によって、LEDチップ10から出射された光10aは、保護部材30を透過して指20への入射する。指20内部を拡散した光は散乱光10bとして、再び保護部材30を透過して、固体撮像素子1aで電気信号に変換される。
【0031】
従って、本実施形態によれば、保護部材30を、少なくとも指移動方向で、固体撮像素子基板1よりも大きくして配置したため、以下の効果が得られる。
【0032】
1)固体撮像素子基板1そのものを小さくできる一方で、保護部材30で実質的に連続面を構成できるので、指の移動がスムーズになり、ステッキングなどによる画像不良が低減される。また段差がないため、指が密着しやすくなり、良好な画像が得られる。
【0033】
2)保護部材30を、固体撮像素子基板1に貼り付ける際に、接着樹脂(封止樹脂)11を固体撮像素子基板1側に塗布してから保護部材30を貼り付ければ、しみ出した接着樹脂11が保護部材30の上面に回り込むことなく接着できるため、製造上の組み立て性が向上する。接着樹脂11が不足した部分には、周囲から補ってやることも可能である。この場合は、接着樹脂11は、封止樹脂としての機能を有する。
【0034】
3)固体撮像素子基板1のエッジ部を覆うため、このエッジ部での指の傷つきを防止できる。保護部材30のエッジ部は、読取位置から離れているため、本体に組み込む際に隠すことをしても、読取画像や、指の移動に支障がない。
【0035】
上記1)〜3)により、従来以上に小型であり、安定で精細な画像が得られる指紋入力装置を安価に提供することができる。
【0036】
(第二の実施形態)
図3は、本実施形態による指紋入力装置の断面図を示す。
【0037】
図3に示す指紋入力装置は、上記第一の実施形態(図1及び図2参照)と同様の全体構成を有するが、さらにLEDチップ10と固体撮像素子基板1との間に遮光層40を設けている点が相違する。具体的な方法としては、保護部材30側から、ダイサーまたはスライサーによって溝を形成する方法、あるいは、その溝にさらに遮光性の樹脂を充填するなどの方法が挙げられる。
【0038】
本実施形態によれば、上記第一の実施形態での効果に加え、さらに次のような効果が得られる。
【0039】
1)LEDチップ10からの不要光を、この遮光層40でカットできるので、より安定した鮮明な画像を得ることができる。
【0040】
2)また遮光層40に充填する樹脂に、カーボン・銀ペーストなどの導電材料を混入したりして、導電手段を付加し配線基板3を通じてグランドに設置することにより、指からの静電気を逃がして、固体撮像素子1aやLEDチップ10を静電破壊から守ることができる。
【0041】
(第三の実施形態)
図4は、本実施形態による指紋入力装置の断面図を示す。
【0042】
図4に示す指紋入力装置は、上記第一の実施形態(図1及び図2参照)と同様の全体構成を有するが、さらに保護部材30を二つの光学的に異なる領域、すなわち第1領域30a及び第2領域30bに分けている点が相違する。
【0043】
図4の例では、第1領域30aは、例えばファイバー・オプティカル・プレート(FOP)で構成され、保護部材30の固体撮像素子基板1を臨む中央部に配置される。また、第2領域30bは、例えばガラスで構成され、保護部材30の第1領域30aを挟む両端部にそれぞれ配置される。
【0044】
この構成により、従来、スイープ型として小さくなってもまだ高価であるファイバー・オプティカル・プレートを必要最小限に構成することができるため、前記第一、第二の実施形態に加えて、以下の効果が得られる。
【0045】
1)保護部材30が安価な構成にできる。
【0046】
2)LEDチップ10からの入射光10aが、保護部材30を通っても、透過率が高い材料で10aを選択すれば、その光量の低下がわずかなため、低消費電力やS/Nの確保が可能となる。
【0047】
(第四の実施形態)
次に、上記の指紋入力装置を用いた個人認証システムの実施形態を図5及び図6を参照して説明する。
【0048】
図5に示す個人認証システムは、前述の固体撮像素子1aから構成される撮像部101、その周辺回路部102、前述のLEDチップ10に搭載されるLED103を有する指紋入力装置100と、この指紋入力装置100に接続される指紋照合装置110とを備える。
【0049】
周辺回路部102は、前述の固体撮像素子基板1上等に形成され、図6に示すように、固体撮像素子101の動作を制御する制御回路(駆動回路)1021と、撮像部101から出力される指の指紋に関する画像に応じたアナログ撮像信号をクランプ回路1022を介しアナログ信号からデジタル信号に変換するA/Dコンバータ1023と、A/Dコンバータ1023にて変換されたデジタル信号を指紋の画像信号として外部の装置(インターフェースなど)にデータ通信するための通信制御回路1024及びそれに接続されるレジスタ1025と、LED103のLEDの発光を制御するLED制御回路1026と、外部の発振子1027から供給される基準パルスに基づき上記回路1021〜1026の動作タイミングを制御する制御パルスを発生するタイミング発生器1028とを含む。周辺回路部102を含む回路は、上記に限らず、別種の回路を含めてもよい。他方、上記の回路の一部を不図示の別チップとしてもよい。
【0050】
指紋照合装置110は、周辺回路部102の通信制御部から出力される通信データを入力する入力インターフェース111と、この入力インターフェース111に接続される画像処理部(指紋照合手段)112と、この画像処理部112に接続される指紋画像データベース(指紋登録手段)113及び出力インターフェース114とを備える。出力インターフェース114は、使用やログイン等に際しセキュリティ確保等のため個人認証が必要とされる電子機器(ソフトウエアも含む)に接続される。
【0051】
ここで、指紋画像データベース113には、予め個人認証すべき対象者の指の指紋画像が登録されている。ここでの対象者は、一人でも複数人でも構わない。
対象者の指紋画像は、対象者の個人認証情報として、初期設定時や対象者追加時などに予め指紋入力装置100から入力インターフェース111を介し入力される。
【0052】
画像処理部112は、指紋入力装置100により読み取られた指紋画像を入力インターフェース111を介し入力し、指紋画像データベース113の登録画像と一致するか否かを既知の指紋照合用画像処理アルゴリズムを基に照合し、その照合結果(指紋一致又は不一致)を個人認証信号として出力インターフェース114を介し出力する。
【0053】
なお、この例では、指紋入力装置100と指紋照合装置110を別デバイスで構成しているが、本発明はこれに限らず、必要に応じ指紋照合装置110の少なくとも一部の機能を指紋入力装置100の周辺回路部102内に一体に構成してもよい。また、この例の個人認証システムは、個人認証が必要とされる電子機器内に一体に組み込んで構成しても、電子機器と別体で構成しても構わない。
【0054】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、従来以上に小型であり、安定で精細な画像が得られる指紋入力装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施形態による指紋入力装置を示す断面図である。
【図2】本発明の第一の実施形態による指紋入力装置を示す斜視図である。
【図3】本発明の第二の実施形態による指紋入力装置を示す断面図である。
【図4】本発明の第三の実施形態による指紋入力装置を示す断面図である。
【図5】本発明の第四の実施形態による指紋入力装置を用いた個人認証システムの構成を示すブロック図である。
【図6】本発明の第四の実施形態による指紋入力装置の周辺回路部の構成を示すブロック図である。
【図7】従来例の指紋入力装置の断面図である。
【符号の説明】
1 固体撮像素子基板
1a 固体撮像素子
3 配線基板
3a 配線
4 封止樹脂
10 LEDチップ
10a 入射光
10b 拡散光
11 接着樹脂
12 ワイヤ
20 指
20a 指紋
21 ワイヤ
22 封止樹脂
23 樹脂
30 保護部材
30a 領域A
30b 領域B
40 遮光層
41 封止樹脂
100 カバーガラス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fingerprint input device and a personal authentication system using the same, and more particularly, to a finger of light irradiated on the finger from illumination means while relatively moving the position of a finger, more specifically, a fingertip and a solid-state imaging device. More specifically, the present invention relates to a fingerprint input device that receives scattered light from the inside of the fingertip with the solid-state imaging device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as economic activities such as electronic commerce spread due to remarkable progress in information technology, the necessity of digitizing personal authentication for the purpose of preventing unauthorized use of information is also increasing.
[0003]
Conventionally, as a method for digitizing personal authentication, a method of inputting a fingerprint image has been used in many cases. For example, a device using a total reflection prism described in Patent Document 1 or the like has a large shape and is made of resin or the like. There were difficulties such as being unable to discriminate forged forged fingerprints.
[0004]
As described in Patent Document 2, as a small-sized and highly reliable fingerprint input device that improves such a point, a finger is brought into contact with the vicinity of the surface of the two-dimensional solid-state imaging device, and a near-infrared ray is irradiated. A method for receiving scattered light from inside the fingertip has been proposed. This method will be described with reference to FIG.
[0005]
In the fingerprint input device shown in FIG. 7, solid-state image pickup devices 1 a arranged in a two-dimensional manner at a predetermined interval p are formed on the surface of the solid-state image pickup device substrate 1, and a cover glass 100 is transparent on the sealing material 41. It is fixed with adhesive. The solid-state imaging device substrate 1 is fixed to the wiring substrate 3 and is electrically connected to the wiring 3 a on the wiring substrate 3 by wires 21. Further, the LED 10 chip that emits infrared rays or near infrared rays for illumination is also fixed on the wiring substrate 3, connected to the wiring 3 a on the wiring substrate 3 by the wire 12, and protected by the sealing resin 11. The light beam 10a emitted from the LED chip 10 enters the finger 20, is diffused therein, and enters the cover glass 100 from the fingerprint 20a as scattered light 10b. This incident light reaches the solid-state imaging device 1a through the cover glass 100, where it is photoelectrically converted, whereby an electrical signal of a fingerprint image is obtained.
[0006]
The cover glass 100 has an optical filter function for removing disturbance light other than the fingerprint image at the same time as the purpose of protecting the solid-state imaging device 1a from being touched by the finger 20 or the like and breaking it electrically and mechanically. It is also necessary to make it. However, in order to obtain a clear fingerprint image, the thickness t of the cover glass 100 is required to be extremely thin. To avoid this, an expensive material such as a fiber optics plate (FOP) must be used. There wasn't.
[0007]
On the other hand, as a technique for realizing low cost and downsizing, the position of the fingertip and the solid-state image sensor are relatively moved, and an image of the entire fingertip is obtained by synthesizing a plurality of continuous partial images of the moving fingertip. A sweep type has been proposed (see, for example, Patent Documents 3 and 4). According to this technology, the solid-state image sensor and the fiber optics plate are inexpensive because a two-dimensional array of solid-state image sensors that previously required an area about the size of a finger need only be the width of the finger. In addition to the optical method described above, this sweep type also has input methods such as a capacitance method and a heat detection method.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2000-11142 A [Patent Document 2]
Japanese Patent No. 3150126 [Patent Document 3]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-216116 [Patent Document 4]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-133402
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-described conventional method has the following problems when realizing miniaturization and price reduction.
[0010]
1) In the case of the optical system, since the illumination unit and the solid-state image sensor are closer to each other due to miniaturization, unnecessary light enters the solid-state image sensor, and a stable and clear fingerprint image cannot be obtained.
[0011]
2) Since the fingertip is moved, the finger may be injured at the corner of the reading surface in contact with the finger.
[0012]
3) Further, there is a risk that the reading surface or the illumination means may be damaged or worst damaged by frequent pressing with a fingertip or a foreign object.
[0013]
4) Since sufficient sealing is necessary to prevent the sealing material for protecting the electrical connection part such as wire bonding from adhering to the reading surface or flowing out from the desired position. Assemblability is poor, which hinders price reduction.
[0014]
5) Since there are few flat portions, sticking is likely to occur at an irregular speed of fingertip movement, and a stable image cannot be obtained.
[0015]
With respect to the above problems 1) to 5), sufficient measures have not been taken in the conventional method. Also, in the above-mentioned patent publications 1 to 4, such specific explanation about the countermeasure is not described at all or cannot be said to be sufficient.
[0016]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a fingerprint input device that is smaller than the conventional one and that can obtain a stable and fine image at low cost.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides a solid-state image sensor, illumination means for irradiating light on the finger, a solid-state image sensor substrate on which the solid-state image sensor is disposed, the solid-state image sensor substrate, and the illumination means. Are disposed together, and the scattered light from the inside of the finger is irradiated with light emitted from the illuminating means while relatively moving the position of the finger and the solid-state imaging device. In a fingerprint input device that receives light by an imaging device and reads a fingerprint image of the finger, the fingerprint input device has a protective member fixed on the solid-state imaging device substrate, and the protective member has at least a dimension in a moving direction of the relative position. The solid-state imaging device substrate is configured to be larger than the dimension in the moving direction.
[0018]
The protective member may be configured such that the dimension covers the illumination unit together with the solid-state imaging device substrate, and light transmitted through the protective member may be applied to the fingertip.
[0019]
The protective member may have at least two types of regions having different optical characteristics.
[0020]
The present invention may further include a light shielding layer that is disposed between the solid-state imaging device substrate and the illumination unit and shields at least light from the illumination unit. You may provide electroconductivity to this light shielding layer.
[0021]
The protective member may be formed of a silicon substrate having a predetermined thickness. The thickness of the silicon substrate is preferably 30 μm or more and 200 μm or less.
[0022]
The personal authentication system according to the present invention uses any one of the above-described fingerprint input devices. The personal authentication system includes a fingerprint registration unit that pre-registers the fingerprint image of the finger read by the fingerprint input device as identification information of the subject, the fingerprint image of the finger read by the fingerprint input device, and the fingerprint image It is preferable to further comprise fingerprint collation means for collating whether or not the registered image of the fingerprint registration means matches and outputting the collation result as a personal authentication signal.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of a fingerprint input device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the fingerprint input device according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view thereof.
[0025]
In the fingerprint input device shown in FIG. 1, a rectangular (rectangular) solid-state imaging device substrate 1 and an LED (Light Emitting Diode) chip 10 are arranged on a wiring substrate 3. A plurality of line-shaped solid-state image pickup devices 1 a are mounted on the solid-state image pickup device substrate 1. The LED chip 10 includes an LED which is an illumination unit that emits infrared light and / or near infrared light.
[0026]
As shown in FIG. 2, the solid-state imaging device substrate 1 is electrically connected to the wiring 3 a on the wiring substrate 3 by a wire 21 at the electrode portion disposed at the end in the longitudinal direction. Similarly, as shown in FIG. 1, the LED chip 10 is also electrically connected to the wiring portion 3 a on the wiring substrate 3 by the wire 12.
[0027]
In the solid-state image pickup device substrate 1, a rectangular protection member 30 is disposed on a reading surface with which a finger 20 of a fingerprint input target person contacts. As shown in FIG. 1, the protective member 30 is set so that the dimension (width dimension) W1 in the finger movement direction (width direction orthogonal to the longitudinal direction) is larger than the dimension W2 of the solid-state imaging device substrate 1. (W1> W2). In particular, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the dimension W1 of the protection member 30 is larger than the dimension W2 of the solid-state imaging element substrate 1 (W1> W2), and the solid-state imaging element substrate is formed on the wiring board 3. 1 is configured to cover the LED chip 10 disposed together with the LED 1 at the same time. Therefore, the dimension W1 of the protection member 30 is obtained by adding the dimension W2 of the solid-state imaging device substrate 1, the size of the distance in the finger movement direction between the solid-state imaging device substrate 1 and the LED chip 10, and the dimension of the LED chip 10 in the finger movement direction. Is set to a value greater than
[0028]
As the material of the protective member 30, glass, a transparent plastic sheet such as polycarbonate, nylon, and acrylic, a fiber optical plate (FOP), or the like can be used. These are bonded on the solid-state image sensor 1a of the solid-state image sensor substrate 1 with an adhesive that transmits infrared / near infrared.
[0029]
In order to read a further low-price and fine image, the protective member 30 1) When light leakage (crosstalk) into the adjacent solid-state imaging device is considered, the light spreads between the incidence and the emission. 2) No refractive light other than illumination light enters to obtain a clear image, 3) Scratch resistance and weather resistance as a protective member, 4) Low cost It is necessary to satisfy the following items: 5) easy workability, 6) warping / deformation, and the linear expansion coefficient is close to that of the solid-state imaging device substrate. A silicon substrate is particularly suitable for satisfying these requirements. The silicon substrate can be processed to a desired thickness by back grinding or back lapping. Further, since infrared and near infrared light is transmitted and visible light is cut, unnecessary light such as outside light can be cut. Since the refractive index is about 3.4, the same resolving power can be obtained even with a thickness 1.5 to 2 times that of glass. When a silicon substrate is used as the protective member 30, a substrate having a thickness of 30 μm to 200 μm can be used. A thickness of 70 to 150 μm is particularly suitable.
[0030]
With the above configuration, the light 10 a emitted from the LED chip 10 passes through the protection member 30 and enters the finger 20. The light diffused inside the finger 20 passes through the protective member 30 again as scattered light 10b and is converted into an electrical signal by the solid-state imaging device 1a.
[0031]
Therefore, according to the present embodiment, the protective member 30 is arranged larger than the solid-state imaging device substrate 1 at least in the finger movement direction, and thus the following effects are obtained.
[0032]
1) While the solid-state image pickup device substrate 1 itself can be made small, a continuous surface can be formed substantially by the protective member 30, so that the finger can move smoothly and image defects due to sticking or the like are reduced. In addition, since there is no step, the finger can easily come into close contact, and a good image can be obtained.
[0033]
2) When the protective member 30 is affixed to the solid-state image sensor substrate 1, if the protective member 30 is affixed after the adhesive resin (sealing resin) 11 is applied to the solid-state image sensor substrate 1 side, the sticking out Since the resin 11 can be bonded without going around the upper surface of the protective member 30, the assemblability in manufacturing is improved. A portion where the adhesive resin 11 is insufficient can be compensated from the surroundings. In this case, the adhesive resin 11 has a function as a sealing resin.
[0034]
3) Since the edge portion of the solid-state imaging device substrate 1 is covered, it is possible to prevent the finger from being damaged at the edge portion. Since the edge portion of the protection member 30 is away from the reading position, there is no hindrance to the read image and the movement of the finger even if it is hidden when incorporated in the main body.
[0035]
According to the above 1) to 3), it is possible to provide a fingerprint input device that is smaller than the conventional one and that can obtain a stable and fine image at low cost.
[0036]
(Second embodiment)
FIG. 3 is a sectional view of the fingerprint input device according to the present embodiment.
[0037]
The fingerprint input device shown in FIG. 3 has the same overall configuration as that of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2), but further includes a light shielding layer 40 between the LED chip 10 and the solid-state imaging device substrate 1. The difference is provided. Specific methods include a method of forming a groove with a dicer or a slicer from the protective member 30 side, or a method of filling the groove with a light-shielding resin.
[0038]
According to the present embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the following effects can be obtained.
[0039]
1) Since unnecessary light from the LED chip 10 can be cut by the light shielding layer 40, a more stable and clear image can be obtained.
[0040]
2) In addition, a conductive material such as carbon / silver paste is mixed into the resin filled in the light shielding layer 40, and a conductive means is added to be placed on the ground through the wiring board 3 so as to release static electricity from the finger. The solid-state imaging device 1a and the LED chip 10 can be protected from electrostatic breakdown.
[0041]
(Third embodiment)
FIG. 4 is a sectional view of the fingerprint input device according to the present embodiment.
[0042]
The fingerprint input device shown in FIG. 4 has the same overall configuration as that of the first embodiment (see FIGS. 1 and 2), but further includes a protective member 30 in two optically different regions, that is, a first region 30a. And the second area 30b is different.
[0043]
In the example of FIG. 4, the first region 30 a is configured by, for example, a fiber optical plate (FOP), and is disposed in the central portion of the protection member 30 facing the solid-state imaging device substrate 1. Moreover, the 2nd area | region 30b is comprised, for example with glass, and is arrange | positioned at the both ends which pinch | interpose the 1st area | region 30a of the protection member 30, respectively.
[0044]
With this configuration, it is possible to configure a fiber optical plate that is still expensive even if it is small as a sweep type, so that the following effects can be obtained in addition to the first and second embodiments. Is obtained.
[0045]
1) The protective member 30 can be made inexpensive.
[0046]
2) Even if the incident light 10a from the LED chip 10 passes through the protective member 30, if 10a is selected with a material having a high transmittance, the reduction in the amount of light is slight, so that low power consumption and S / N are ensured. Is possible.
[0047]
(Fourth embodiment)
Next, an embodiment of a personal authentication system using the above-described fingerprint input device will be described with reference to FIGS.
[0048]
The personal authentication system shown in FIG. 5 includes a fingerprint input device 100 having an imaging unit 101 composed of the above-described solid-state imaging device 1a, a peripheral circuit unit 102 thereof, and an LED 103 mounted on the above-described LED chip 10, and this fingerprint input. And a fingerprint collation device 110 connected to the device 100.
[0049]
The peripheral circuit unit 102 is formed on the above-described solid-state imaging device substrate 1 and the like, and is output from the imaging unit 101 and a control circuit (driving circuit) 1021 that controls the operation of the solid-state imaging device 101 as shown in FIG. An A / D converter 1023 that converts an analog image signal corresponding to an image related to a fingerprint of a finger from an analog signal to a digital signal via a clamp circuit 1022, and a digital signal converted by the A / D converter 1023 Are supplied from a communication control circuit 1024 for data communication to an external device (such as an interface) and a register 1025 connected thereto, an LED control circuit 1026 for controlling light emission of the LED 103, and an external oscillator 1027. Control for controlling the operation timing of the circuits 1021 to 1026 based on the reference pulse And a timing generator 1028 for generating a pulse. The circuit including the peripheral circuit unit 102 is not limited to the above, and may include another type of circuit. On the other hand, a part of the circuit may be a separate chip (not shown).
[0050]
The fingerprint collation apparatus 110 includes an input interface 111 for inputting communication data output from the communication control unit of the peripheral circuit unit 102, an image processing unit (fingerprint collation unit) 112 connected to the input interface 111, and the image processing. A fingerprint image database (fingerprint registration means) 113 and an output interface 114 connected to the unit 112; The output interface 114 is connected to an electronic device (including software) that requires personal authentication in order to ensure security during use or login.
[0051]
Here, in the fingerprint image database 113, a fingerprint image of the finger of the subject to be personally authenticated is registered in advance. The target person here may be one person or multiple persons.
The fingerprint image of the target person is input in advance as the personal authentication information of the target person from the fingerprint input device 100 via the input interface 111 at the time of initial setting or when the target person is added.
[0052]
The image processing unit 112 inputs a fingerprint image read by the fingerprint input device 100 via the input interface 111, and determines whether or not the image matches the registered image in the fingerprint image database 113 based on a known fingerprint matching image processing algorithm. The collation is performed, and the collation result (fingerprint match or mismatch) is output through the output interface 114 as a personal authentication signal.
[0053]
In this example, the fingerprint input device 100 and the fingerprint collation device 110 are configured as separate devices. However, the present invention is not limited to this, and at least a part of the functions of the fingerprint collation device 110 is provided as necessary. The peripheral circuit unit 102 of 100 may be integrated. In addition, the personal authentication system of this example may be configured integrally with an electronic device that requires personal authentication, or may be configured separately from the electronic device.
[0054]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a fingerprint input device that is smaller than before and that can obtain a stable and fine image at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a fingerprint input device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a fingerprint input device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a fingerprint input device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fingerprint input device according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a personal authentication system using a fingerprint input device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of a peripheral circuit unit of a fingerprint input device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a conventional fingerprint input device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state image sensor substrate 1a Solid-state image sensor 3 Wiring board 3a Wiring 4 Sealing resin 10 LED chip 10a Incident light 10b Diffuse light 11 Adhesive resin 12 Wire 20 Finger 20a Fingerprint 21 Wire 22 Sealing resin 23 Resin 30 Protective member 30a Area A
30b region B
40 light shielding layer 41 sealing resin 100 cover glass

Claims (8)

固体撮像素子と、指に光を照射する照明手段と、前記固体撮像素子が配置される固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板及び前記照明手段が共に配置される配線基板とを有し、前記指と前記固体撮像素子との位置を相対的に移動させながら、前記照明手段から該指に照射した光の指内部からの散乱光線を該固体撮像素子で受光して該指の指紋画像を読み取る指紋入力装置において、
前記固体撮像素子基板上に固着される保護部材を有し、
前記保護部材は、前記相対位置の移動方向の寸法が少なくとも前記固体撮像素子基板の該移動方向の寸法よりも大きくなるように構成されることを特徴とする指紋入力装置。
A solid-state imaging device, illumination means for irradiating light on a finger, a solid-state imaging device substrate on which the solid-state imaging device is arranged, and a wiring board on which the solid-state imaging device substrate and the illumination means are arranged together, While relatively moving the positions of the finger and the solid-state image sensor, the solid-state image sensor receives scattered light from the inside of the finger of the light irradiated to the finger from the illuminating means, and the fingerprint image of the finger is obtained. In the fingerprint input device to read,
A protective member fixed on the solid-state imaging device substrate;
The fingerprint input device, wherein the protective member is configured such that a dimension of the relative position in the moving direction is at least larger than a dimension of the solid-state imaging device substrate in the moving direction.
前記保護部材は、前記寸法が前記固体撮像素子基板と共に前記照明手段も覆うように構成され、該保護部材を透過した光が前記指先に照射されることを特徴とする請求項1記載の指紋入力装置。2. The fingerprint input according to claim 1, wherein the protective member is configured so that the dimension covers the illumination unit together with the solid-state imaging device substrate, and light transmitted through the protective member is irradiated to the fingertip. apparatus. 前記保護部材は、少なくとも2種類の異なる光学的特性の領域を有することを特徴とする請求項1又は2記載の指紋入力装置。3. The fingerprint input device according to claim 1, wherein the protective member has at least two types of regions having different optical characteristics. 前記固体撮像素子基板と前記照明手段との間に配置され、少なくとも該照明手段の光を遮光する遮光層をさらに有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の指紋入力装置。4. The fingerprint input according to claim 1, further comprising a light-shielding layer that is disposed between the solid-state imaging device substrate and the illumination unit and shields at least light from the illumination unit. apparatus. 前記遮光層に導電性を付与したことを特徴とする請求項4記載の指紋入力装置。5. The fingerprint input device according to claim 4, wherein conductivity is imparted to the light shielding layer. 前記保護部材は、所定厚さのシリコン基板で構成されることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の指紋入力装置。The fingerprint input device according to claim 1, wherein the protective member is formed of a silicon substrate having a predetermined thickness. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の指紋入力装置を用いたことを特徴とする個人認証システム。A personal authentication system using the fingerprint input device according to claim 1. 前記指紋入力装置により読み取られた前記指の指紋画像を被検体の識別情報として予め登録する指紋登録手段と、
前記指紋入力装置により読み取られた前記指の指紋画像と前記指紋登録手段の登録画像とが一致するか否かを照合し、その照合結果を個人認証信号として出力する指紋照合手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項7記載の個人認証システム。
Fingerprint registration means for registering in advance the fingerprint image of the finger read by the fingerprint input device as identification information of a subject;
Fingerprint collation means for collating whether or not the fingerprint image of the finger read by the fingerprint input device matches the registration image of the fingerprint registration means and outputting the collation result as a personal authentication signal is further provided. The personal authentication system according to claim 7.
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