JP2005115513A - 指紋検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、指紋検出が行われたことを確実に認識することができる操作性の良い指紋検出装置を提供すること。
【解決手段】 本発明の指紋検出装置１は、指紋検出を行うための指紋センサ５と、この指紋センサ５による指紋検出の開始を指示するためのスイッチ機構８とを備え、指紋センサ５は、載置した指で押動操作可能に配設され、スイッチ機構８には、クリック感を生起させるクリック発生手段が設けられ、指紋センサ５の押動操作に伴って行われるスイッチング動作に連動してクリック感が生起されるようになっている。
そのために、生起されるクリック感によって、指紋検出が行われたことを確実に確認することができ、検出ミス等がない操作性の良い指紋検出装置を提供できる。
【選択図】 図１

Description

本発明は指紋検出装置に係わり、特に指の指紋を検出可能な指紋センサを有する指紋検出装置に関する。

従来、例えば銀行等で、特定のカードを用いて個人識別番号を入力することにより、現金の入手金が可能となっているが、カードの紛失等があった場合に、カードを発見した人が、個人識別番号を推測して繰り返し入力することで、個人識別番号が合致すると現金を出金できるというセキュリティ上の問題があった。
このような問題を解決するために、個人識別番号に換えて個人の指紋を識別可能な指紋センサを有する特許文献１記載の指紋検出装置５１が提案されている。

特許文献１に記載の指紋検出装置５１は、図９に示すように、上面にセンサ面５２ａが形成された指紋センサ５２が配設され、センサ面５２ａに指を載置すると指紋を検出可能になっている。前記指紋センサ５２は、ケース５３の内部に収容されている。
前記ケース５３は、底部５４とカバー部５５とからなり、カバー部５５の腕部５５ａが底部５４の側壁５４ａに支持されて、上下動自在になっている。
また、指紋センサ５２は、外周部がＦＰＣ５６にを介してカバー部５５の内面に固着されている。
前記カバー部５５の中央には、矩形状の開口部５５ｂが形成されて、この開口部５５ｂによって、指紋センサ５２のセンサ面５２ａの上面が開放されている。そして、センサ面５２ａに、操作者の指を載置可能になっている。

また、ケース５３の底部５４と指紋センサ５２との間には、指紋センサ５２を上方に押し上げ可能な金属板からなる板バネ５７が配設されている。この板バネ５７は、左右両端部が底部５４の左右の側壁５４ａに固定されている。前記板バネ５７によって、指紋センサ５２が上方に押し上げている。
また、底部５４の中央部には、固定接点５８が形成され、板バネ５７と固定接点５８とでスイッチ回路が形成されている。
そして、指紋センサ５２を、図１０に示すように、操作者の指で矢印Ａの下方に押動させると、板バネ５７が固定接点５８に導通して、スイッチ回路がＯＮするようになっている。
前記スイッチ回路がＯＮすることにより、指紋センサ５２を押動する指の指紋が検出可能になっている。

特開２０００−５７３２８号公報

しかし、前述したような従来の指紋検出装置５１は、指紋センサ５２の下部に配設したスイッチ回路は、板バネ５７が降下して固定接点５８に導通するまで所定のストロークがある。
そして、スイッチ回路がＯＮするまで指紋センサ５２が降下するストロークのために、スイッチ回路がＯＮするタイミングが不明確となり、指紋検出の開始がわかりにくいという問題があった。
そのために、スイッチ回路がＯＮする前に、指紋センサ５２の押動を停止して、指紋検出がされない検出ミスが発生するおそれがあった。
本発明は前述したような課題を解決して、指紋検出が行われたことを確実に認識することができる操作性の良い指紋検出装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するための第１の手段として本発明の指紋検出手段は、指紋検出を行うための指紋センサと、この指紋センサによる指紋検出の開始を指示するためのスイッチ機構とを備え、前記指紋センサは、載置した指で押動操作可能に配設され、前記スイッチ機構には、クリック感を生起させるクリック発生手段が設けられ、前記指紋センサの押動操作に伴って前記スイッチ機構がスイッチング動作すると共にクリック感が生起されることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第２の手段として、前記スイッチ機構は、可動接点と固定接点とからなり、前記可動接点は、反転可能な反転板バネからなり、この反転板バネに前記クリック発生手段を形成したことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第３の手段として、前記クリック発生手段は、前記反転板バネがドーム状に形成されて構成されていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第４の手段として、前記スイッチ機構は、前記指紋センサの下部において前記指紋センサに載置した指の長手方向に沿って複数個配設され、前記各スイッチ機構の全てが前記スイッチング動作したときに前記指紋検出が開始されることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第５の手段として、前記指紋センサには、指を載置可能なセンサ面が形成され、このセンサ面には、前記指を載置する位置を示す位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の指紋検出装置。

また、前記課題を解決するための第６の手段として、前記位置決め部には、前記指紋センサの中心を示すセンタマークが設けられていることを特徴とする。

また、前記課題を解決するための第７の手段として、前記指紋センサは、センサホルダに支持され、前記センサホルダには、前記ドーム状の可動接点の頂部を押動可能な凸部が形成されていることを特徴とする。

本発明は、指紋センサの押動操作に伴ってスイッチ機構がスイッチング動作すると共にクリック感が生起されるので、クリック感によって指紋検出のタイミングが明確になり、従来のような検出ミスを無くして確実な指紋検出ができる。

また、スイッチ機構は、可動接点と固定接点とからなり、可動接点は、反転可能な反転板バネからなり、この反転板バネにクリック発生手段を形成したので、部品点数が少なくて簡単な構造でクリック感を詳記することができる。

また、クリック発生手段は、反転板バネがドーム状に形成されて構成されているので、ドーム状の反転板バネが反転することにより、確実にクリック感を得ることができる。

また、スイッチ機構は、指紋センサの下部において指紋センサに載置した指の長手方向に沿って複数個配設され、各スイッチ機構の全てが、スイッチング動作したときに指紋検出が開始されるので、全てのスイッチ機構をＯＮさせるために、指全体を正しく指紋センサに載置しないといけない。
そのために、指紋検出を確実に行うことができる。

また、指紋センサには、指を載置可能なセンサ面が形成され、このセンサ面には、指を載置する位置を示す位置決め部が設けられているので、センサ面上に載置する指の位置ズレを小さくして、指紋検出を確実に行うことができる。

また、位置決め部には、指紋センサの中心を示すセンタマークが設けられているので、センタマークを目印に指を指紋センサに載置することにより、指の位置ズレを小さくすることができる。

また、指紋センサは、センサホルダに支持され、センサホルダには、ドーム状の可動接点の頂部を押動可能な凸部が形成されているので、凸部によって可動接点を確実に反転させてクリック感を詳記させることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。まず、図１は本発明の第１の実施の形態の指紋検出装置の要部断面であり、図２は図１に示す指紋検出装置の操作を説明する要部断面図であり、図３は本発明の第２の実施の形態の指紋検出装置の要部断面図であり、図４、図５は図３に示す指紋検出装置の操作を説明する要部断面図であり、図６、図７は本発明に係わる可動接点の変形例であり、図８は本発明に係わる指紋センサの平面図である。

まず、本発明の第１の実施の形態の指紋検出装置１は、図１に示すように、下部壁２ａと周壁２ｂと上部壁２ｃとを有するケース２が配設され、このケース２は、樹脂材料等を成形加工して、内部に空洞部３が形成されている。
前記上部壁２ｃには、内部の空洞部３を開放する開口部２ｄが形成され、この開口部２ｄは、操作者の指を載置可能な大きさで略矩形状に形成されている。
また、空洞部３には、樹脂材料からなるセンサホルダ４が配設され、このセンサホルダ４の下面中央部には、球面状に突出する凸部４ａが所定高さで形成されている。

また、センサホルダ４は、上面に指紋を検出可能な指紋センサ５が取り付けれれて、後述する可動接点６によって上方に弾性付勢されている。前記指紋センサ５の上面には、センサ面５ａが形成され、このセンサ面５ａが開口部２ｄに位置決めされると共に開口部２ｄから上方に抜け止めされている。
また、指紋センサ５は、例えば静電容量式からなり、センサ面５ａには数μｍの厚さで形成された誘電体層（図示せず）を介して電極部（図示せず）が形成されている。
そして、センサ面５ａに載置した指と、誘電体層を介した電極部との間で所定の値の静電容量が形成される。この静電容量は、指紋の凹部と凸部とが対向する部分で値が異なり、この静電容量の違いを制御部（図示せず）が検知して、指の指紋を検出可能になっている。

また、センサ面５ａには、図８に示すように、指を載置する位置を示す位置決め部５ｂが印刷等により形成されている。
前記位置決め部５ｂには、指紋センサ５の中心位置を示すセンタマーク５ｃが設けられており、センタマーク５ｃを目印にしてセンサ面５ａに載置した指は、センサ面５ａの正しい位置に載置されるようになっている。
そのために、センタマーク５ｃを目印に、指をセンサ面５ａに載置することにより、センサ面５ａの正しい位置に指を載置することができ、指紋を正確に検出することができる。
尚、位置決め部５ｂは、指の形状に倣って凹状に彫り込みして、指紋検出時の指の動きを規制するようにしたものでも良い。

また、指紋を検出可能なその他の指紋センサ５としては、例えばイメージスキャナのように、発光体をスキャンニングして指紋を検出するような光学式、あるいは、指でセンサ面５ａを押圧することで、指紋の凸部と凹部との押圧力の差を検知して指紋を検出するような感圧式、あるいは、内部に発光体を収納した円筒状で透明な回転自在のロールヘッドの外周面に指を位置させて移動させることにより、ロールヘッドが回転して指紋を検出するようなロールヘッド方式等がある。

また、センサホルダ４の下部には、可動接点６と固定接点７とからなるスイッチ機構８が配設されている。そして、可動接点６は、リン青銅板等の導電性と弾性を有する反転板バネからなっている。
また、可動接点６には、クリック発生手段が形成され、このクリック発生手段は、反転板バネがドーム状に形成されて構成されている。
そして、ドーム状の頂部を押圧することにより可動接点６が反転してクリック感が生起されるようになっている。
即ち、スイッチ機構８には、クリック感を生起させるクリック発生手段が設けられ、指紋センサ５の指による押動操作に伴って行われるスイッチング動作に連動して、クリック感を生起させるようになっている。

また、図２に示すように、反転して降下した可動接点６の頂部が、固定接点７に電気的に接することにより、スイッチ機構８がＯＮしてスイッチ動作が行われるようになっている。
前記固定接点７は、ケース２の下部壁２ａの中央にインサート成形等で固着されている。そして、可動接点６の外周端部は、固定接点７と所定の間隔を有して下部壁２ａの左右端部に取り付けられた一対の端子部９、９に、常時接するように空洞部３内に配設されている。

このような第１の実施の形態の指紋検出センサ１の操作を説明すると、図１に示すように、初期状態における指紋センサ５は、ドーム状の可動接点６の頂部が、センサホルダ４の凸部４ａに当接して上方に押し上げられて上昇位置にある。
この時のセンサホルダ４は、ケース２の空洞部３内に形成したストッパ部（図示せず）に一部が当接して、開口部２ｄから上方に抜け止めされている。
そして、操作者の指を、上昇位置にある指紋センサ５のセンサ面５ａのセンタマークに位置合わせして載置して、指紋センサ５を下方に押動する。
すると、図２に示すように、センサホルダ４の凸部４ａによって、可動接点６のドーム状の頂部が押動されて、可動接点６が反転する。

そしてクリック発生手段を構成するドーム状の可動接点６が反転することで、可動接点６の頂部が固定接点７に電気的に接触して、一対の端子部９と固定接点７との間のスイッチ回路が切り換わり、スイッチ機構８がＯＮしてスイッチ動作が行われる。
前記スイッチ機構８がＯＮすると、制御部（図示せず）によって指紋検出の開始が指示されて、指の指紋に対応して発生する静電容量を制御部が検知して指紋が検出される。

また、スイッチング動作に連動して、クリック発生手段によりクリック感が生起され、このクリック感を操作者が感じ取ることができる。
即ち、クリック感を操作者が感じ取ると、指紋検出が開始され、所定時間（数秒）指が指紋センサ５を押動した状態でいると、指紋が検出される。
その後、指を指紋センサ５から取り去ると、可動接点６は、自身の復元力でドーム状に自動復帰する。
このことにより、センサホルダ４が可動接点６で押し上げられて、指紋センサ５が図１に示す初期状態に自動復帰する。同時に、スイッチ機構８がＯＦＦとなる。

このような第１の実施の形態の指紋検出装置１は、指紋センサ５の押動操作で、反転する可動接点６によってクリック感が生起され、このクリック感を指が感じることにより、指紋検出が開始されたことを検知することができる。
そのために、従来のような指紋の検出ミス等がない、操作性が良くて確実に指紋を検出することができる。

また、本発明の第２の実施の形態の指紋検出装置２１は、図３に示すように、下部壁２２ａと周壁２２ｂと上部壁２２ｃとを有するケース２２が配設され、このケース２は、内部に空洞部２３が形成されている。
前記上部壁２２ｃには、開口部２２ｄが形成されている。また、空洞部２３には、横長状のセンサホルダ２４が配設され、このセンサホルダ２４の下面の横長方向には、球面状の第１凸部２４ａと第２凸部２４ｂとが突出形成されている。

また、センサホルダ２４の上面には、指紋センサ２５が取り付けれれ、指紋センサ２５の上面のセンサ面２５ａが、開口部２２ｄに位置している。
また、センサ面２５ａには、第１の実施の形態と同様に、位置決め部（図示せず）およびセンタマーク（図示せず）が設けられている。

また、センサホルダ２４の第２凸部２４ｂの下部には、第２可動接点２６と第１固定接点２７とからなる第１スイッチ機構２８が配設されている。前記第１可動接点２６は、第１固定接点２７と所定の間隔を有して互いに絶縁されて下部壁２２ａに配設された一対の端子部２９、２９に、外周端部が常時接して配設されている。
また、センサホルダ２４の第２凸部２４ｂの下部には、第２可動接点３０と第２固定接点３１とからなる第２スイッチ機構３２が配設されている。

前記第２可動接点３０は、第２固定接点３１と所定の間隔を有して互いに絶縁されて下部壁２２ａに配設された一対の端子部３３、３３に、外周端部が常時接して配設されている。
即ち、第１、第２スイッチ機構２８、３２は、指紋センサ２５の下部において指紋センサ２５に載置した指の長手方向に沿って複数個配設されている。
また、第１、第２可動接点２６、３０は、第１の実施の形態の可動接点６と同様に、反転板バネからなり、それぞれドーム状に形成されてクリック発生手段が構成されている。
そして、第１、第２可動接点２６、３０は、ドーム状の頂部が押動されて反転することにより、クリック感が生起されるようになっている。

このような第２の実施の形態の指紋検出センサ２１の操作を説明すると、図３に示すように、初期状態における指紋センサ２５は、第１、第２可動接点２６、３０の頂部に、センサホルダ２４の第１、第２凸部２４ａ、２４ｂが当接して上昇位置にある。
そして、上昇位置にある指紋センサ２５のセンサ面２５ａに載置した指で、指紋センサ２５を下方に押動すると、図４に示すように、センサホルダ２４の第１、第２凸部２４ａ２４ｂが、第１、第２可動接点２６、３０の頂部を押動する。
このことにより、反転した第１、第２可動接点２６、３０が、第１、第２固定接点２７、３１に電気的に接触してスイッチング動作が行われる。

前記スイッチング動作に連動して、同時に第１、第２可動接点２６、３０に形成したドーム状のクリック発生手段によってクリック感が生起される。
そして、前記スイッチング動作で、第１スイッチ機構２８は、一対の端子部２９と第１固定接点２７との間のスイッチ回路が切り換わってＯＮする。
前記第１スイッチ機構２８のスイッチング動作と同時、あるいは若干前後して、第２スイッチ機構３２も、一対の端子部３３と第１固定接点３１との間のスイッチ回路が切り換わってＯＮする。

そして、第１、第２スイッチ機構２８、３２の両方がＯＮすると、制御部（図示せず）によって指紋検出の開始が指示されて、指の指紋に対応して発生する静電容量を制御部が検知して指紋が検出される。
即ち、本発明の第２の実施の形態では、第１、第２スイッチ機構２８、３２の全てが、スイッチング動作が行われてＯＮしたときに指紋検出が開始されるようになっている。
その後、指紋センサ２５を押し下げていた指を指紋センサ２５から取り去ると、第１、第２可動接点２６、３０は、ドーム状に自動復帰する。
このことにより、センサホルダ２４が押し上げられて、指紋センサ２５が図３に示す初期状態に自動復帰する。同時に、第１、第２スイッチ機構２８、３２がＯＦＦとなる。

このような第２の実施の形態の指紋検出装置２１は、例えば図５に示すように、指を立てた状態の指先で指紋センサ２５の左寄りの位置を押動して、第１スイッチ機構２８だけがＯＮさせただけでは、指紋検出が行われない。
前記第２の実施の形態の指紋検出装置２１は、図４に示すように、指を正しく指紋センサ２５のセンサ面２５ａに載置しないと、第１、第２スイッチ機構２８、３２の両方をＯＮさせることができないので、第２の実施の形態のおいては、指紋センサ２５のセンサ面２５ａに、指を正しく載置するようになっている。
そのために、正常な指紋を確実に検出することができる。

尚、本発明の第１の実施の形態では、可動接点６をドーム状に形成したもので説明したが、可動接点６に変えて、図６Ａ、Ｂに示すように、略矩形状の反転板バネ１７に平行な２本のスリット部１７ａ、１７ａを形成し、この２本のスリット部１７ａ、１７ａに挟まれた部分を円弧状に所定高さ突出させて可動接点１６を形成したものでも良い。このような反転板バネ１７の一部を円弧状に突出させて形成した可動接点１６は、円弧状の頂部を押動すると、２点鎖線で示すように反転してクリック感が生起されるようになっている。

あるいは、可動接点６に変えて、図７に示すように、弾性変形可能なゴム部材１８をドーム状に形成し、天井部の凸部１８ａに可動接点１９を印刷、あるいは接着したものでも良い。
そして、可動接点１９と対向する下方の下部壁２ａに可動接点１９が導通可能な一対の固定接点２０、２０を形成したものでも良い。
このようなゴム部材１８に形成した可動接点１９は、ドーム状のゴム部材１８の頂部を押動すると、周壁１８ｂが反転して、２点鎖線で示すように弾性変形して、クリック感が生起されるようになっている。

また、第２の実施の形態の第１、第２可動接点２６、３０も、前述のような反転板バネ１７に形成した可動接点１６、あるいはゴム部材１８に形成した可動接点１９を用いたものでも良い。

本発明の第１の実施の形態の指紋検出装置の要部断面である。 図１に示す指紋検出装置の操作を説明する要部断面図である。 本発明の第２の実施の形態の指紋検出装置の要部断面図である。 図３に示す指紋検出装置の操作を説明する要部断面図である。 図３に示す指紋検出装置の操作を説明する要部断面図である。 本発明に係わる可動接点の変形例である。 本発明に係わる可動接点の変形例である。 本発明に係わる指紋センサの平面図である。 従来の指紋検出装置の要部断面である。 図８に示す従来の指紋検出装置の操作を説明する要部断面図である。

符号の説明

１ 本発明の指紋検出装置
２ ケース
２ａ 下部壁
３ 空洞部
４ センサホルダ
４ａ 凸部
５ 指紋センサ
５ａ センサ面
６ 可動接点
７ 固定接点
８ スイッチ機構
９ 端子部

Claims (7)

1. 指紋検出を行うための指紋センサと、この指紋センサによる指紋検出の開始を指示するためのスイッチ機構とを備え、前記指紋センサは、載置した指で押動操作可能に配設され、前記スイッチ機構には、クリック感を生起させるクリック発生手段が設けられ、前記指紋センサの押動操作に伴って前記スイッチ機構がスイッチング動作すると共にクリック感が生起されることを特徴とする指紋検出装置。
2. 前記スイッチ機構は、可動接点と固定接点とからなり、前記可動接点は、反転可能な反転板バネからなり、この反転板バネに前記クリック発生手段を形成したことを特徴とする請求項１記載の指紋検出装置。
3. 前記クリック発生手段は、前記反転板バネがドーム状に形成されて構成されていることを特徴とする請求項２記載の指紋検出装置。
4. 前記スイッチ機構は、前記指紋センサの下部において前記指紋センサに載置した指の長手方向に沿って複数個配設され、前記各スイッチ機構の全てが前記スイッチング動作したときに前記指紋検出が開始されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の指紋検出装置。
5. 前記指紋センサには、指を載置可能なセンサ面が形成され、このセンサ面には、前記指を載置する位置を示す位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の指紋検出装置。
6. 前記位置決め部には、前記指紋センサの中心を示すセンタマークが設けられていることを特徴とする請求項５記載の指紋検出装置。
7. 前記指紋センサは、センサホルダに支持され、前記センサホルダには、前記ドーム状の可動接点の頂部を押動可能な凸部が形成されていることを特徴とする請求項２乃至６のいずれかに記載の指紋検出装置。
   

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