JP2005222472A - Fingerprint sensor, fingerprint collation apparatus and fingerprint reading method - Google Patents

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雅樹 吉岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fingerprint sensor, a fingerprint collation apparatus and a fingerprint reading method, which can reduce wasteful electric power consumption in a period until a finger is placed on a reading surface. <P>SOLUTION: The fingerprint collation apparatus has a first reading surface, on which a plurality of sensor cells are arranged like an array; a fingerprint data acquisition sensor 22, which acquires fingerprint data of a finger placed on the first reading surface; a second reading surface, on which at least one sensor cell is provided on an area different from the first reading surface, i.e., on its neighborhood; a finger existence detection sensor 23, which acquires data to detect the existence of a finger on the second reading surface; and a detection part 24, which is inputted with data acquired by the finger existence detection sensor to detect the existence of a finger on the second reading surface and outputs a start signal for fingerprint data acquisition when detecting that the finger is placed on the second reading surface. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は指紋センサー、指紋照合装置および指紋読み取り方法に関し、特にスイープ式あるいはエリア式に対応した指紋センサー、指紋照合装置および指紋読み取り方法に関するものである。   The present invention relates to a fingerprint sensor, a fingerprint collation apparatus, and a fingerprint reading method, and more particularly to a fingerprint sensor, a fingerprint collation apparatus, and a fingerprint reading method corresponding to a sweep type or an area type.

指紋センサーは、コンピュータネットワーク上のセキュリティーシステムや、携帯端末などにおける本人確認ツールとして注目されている。指紋センサーに用いる指紋検出方法には、光学検出法や、例えば特許文献1で開示されている静電容量検出法などが知られている。   Fingerprint sensors are attracting attention as identity verification tools in security systems on computer networks and mobile terminals. As a fingerprint detection method used for the fingerprint sensor, an optical detection method, a capacitance detection method disclosed in Patent Document 1, for example, and the like are known.

上記のような静電容量式の検出法は、指紋センサーの電極と指との間の静電容量値(以下単に容量値ともいう)を検知する方法である。
例えば、特許文献2には静電容量式の指紋センサーにおいて、ダミーセルからなるダミーブロックを設けることにより、製造バラツキによる寄生容量のバラツキの影響を低減した指紋センサーが開示されている。
The capacitance type detection method as described above is a method of detecting a capacitance value (hereinafter also simply referred to as a capacitance value) between an electrode of a fingerprint sensor and a finger.
For example, Patent Document 2 discloses a fingerprint sensor in which the influence of variations in parasitic capacitance due to manufacturing variations is reduced by providing dummy blocks made of dummy cells in a capacitance fingerprint sensor.

上記のような静電容量式の指紋センサーおよびそれを備えた指紋照合装置は小型化しやすいため、携帯端末に搭載するのに有利な方式であり、現在積極的に静電容量方式の指紋センサーおよび指紋照合装置の開発が進められている。   Since the electrostatic capacitance type fingerprint sensor and the fingerprint collation device including the same are easily reduced in size, it is an advantageous method for mounting on a portable terminal. Development of fingerprint verification device is underway.

ところが、携帯端末に搭載する場合、消費電力の低減は携帯端末の利用時間の拡大をもたらすために必須の項目となっている。
しかし、従来の指紋センサーは、指紋取得を動作させると指が指紋センサーの読み取り面上にあるなしに関係なく動作してしまい、読み取り面上に指が置かれるまでの時間に無駄な電力を消費してしまっていた。
However, when mounted on a mobile terminal, reduction of power consumption is an indispensable item in order to increase the use time of the mobile terminal.
However, the conventional fingerprint sensor operates regardless of whether the finger is on the reading surface of the fingerprint sensor when the fingerprint acquisition is activated, and wastes power in the time until the finger is placed on the reading surface. I was doing it.

特に、指紋領域よりも小さい読み取り面に指を接触させながら移動させ、指の指紋領域を分割して読み取る、いわゆるスイープ型の指紋センサーにおいては、短時間に大量のデータを取得および出力してしまうので、上記の問題は深刻となっている。
また、指紋領域以上の大きさの読み取り面で指の指紋領域を一度に読み取る、いわゆるエリア型の指紋センサーにおいても消費電力の低減が望まれている。
特開平4−231803号公報 特開2003−28606号公報
In particular, a so-called sweep type fingerprint sensor that moves a finger while touching a reading surface smaller than the fingerprint region and divides and reads the fingerprint region of the finger acquires and outputs a large amount of data in a short time. So the above problem has become serious.
In addition, reduction in power consumption is also desired in a so-called area-type fingerprint sensor that reads a fingerprint area of a finger at a time with a reading surface larger than the fingerprint area.
JP-A-4-231803 JP 2003-28606 A

解決しようとする問題点は、指紋センサーおよび指紋照合装置において、読み取り面上に指が置かれるまでの時間に無駄な電力を消費してしまい、消費電力が大きかったという点である。   The problem to be solved is that, in the fingerprint sensor and the fingerprint collation device, useless power is consumed until the finger is placed on the reading surface, and the power consumption is large.

本発明の指紋センサーは、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第1読み取り面を備え、前記第1読み取り面に置かれた指の指紋データを取得する指紋データ取得センサーと、前記第1読み取り面と異なる領域において少なくとも1つのセンサーセルが設けられた第2読み取り面を備え、前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得する指置き検知センサーと、前記指置き検知センサーから得られたデータが入力されて前記第2読み取り面上の指の有無を検知し、前記第2読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに指紋データ取得の開始信号を出力する検知部とを有する。   The fingerprint sensor of the present invention includes a first reading surface on which a plurality of sensor cells are arranged in an array, the fingerprint data acquiring sensor for acquiring fingerprint data of a finger placed on the first reading surface, and the first A finger placement detection sensor that includes a second reading surface provided with at least one sensor cell in a region different from the reading surface, and that acquires data for detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface; and the finger placement When data obtained from the detection sensor is input to detect the presence or absence of a finger on the second reading surface, a fingerprint data acquisition start signal is detected when it is detected that the finger is placed on the second reading surface. And a detector for outputting.

上記の本発明の指紋センサーは、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第1読み取り面を備えた指紋データ取得センサーと、第1読み取り面と異なる領域において少なくとも1つのセンサーセルが設けられた第2読み取り面を備えた指置き検知センサーと、検知部とを有する。
指置き検知センサーにおいて、第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータが取得され検知部に入力される。
検知部において、第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから第2読み取り面上の指の有無が検知され、第2読み取り面上に指が置かれたことが検知されると、指紋データ取得の開始信号が指紋データ取得センサーに出力される。
指紋データ取得センサーにおいて、指紋データ取得の開始信号が入力されると、第1読み取り面に置かれた指の指紋データが取得される。
The fingerprint sensor according to the present invention includes a fingerprint data acquisition sensor having a first reading surface in which a plurality of sensor cells are arranged in an array, and at least one sensor cell in a region different from the first reading surface. A finger placement detection sensor having a second reading surface and a detection unit are provided.
In the finger placement detection sensor, data for detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface is acquired and input to the detection unit.
When the detection unit detects the presence or absence of a finger on the second reading surface from the data for detecting the presence or absence of the finger on the second reading surface and detects that the finger is placed on the second reading surface. A fingerprint data acquisition start signal is output to the fingerprint data acquisition sensor.
When a fingerprint data acquisition start signal is input to the fingerprint data acquisition sensor, fingerprint data of a finger placed on the first reading surface is acquired.

また、本発明の指紋照合装置は、第1読み取り面を備え、前記第1読み取り面に置かれた指の指紋データを取得する指紋データ取得センサーと、前記第1読み取り面と異なる領域に配置された第2読み取り面を備え、前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得する指置き検知センサーと、前記指置き検知センサーから得られたデータが入力されて前記第2読み取り面上の指の有無を検知し、前記第2読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに指紋データ取得の開始信号を出力する検知部と前記指紋データ取得センサーで取得された指紋データとは別の予め取得された指紋データを登録データとして記憶する記憶部と、前記指紋データ取得センサーで取得された指紋データと、前記登録データを照合する照合部とを有する。   The fingerprint collation device of the present invention includes a first reading surface, and is disposed in a fingerprint data acquisition sensor that acquires fingerprint data of a finger placed on the first reading surface, and in a region different from the first reading surface. Provided with a second reading surface, a finger placement detection sensor for acquiring data for detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface, and data obtained from the finger placement detection sensor are input to input the second Detected by the presence or absence of a finger on the reading surface and acquired by the fingerprint data acquisition sensor and a detection unit that outputs a fingerprint data acquisition start signal when detecting that the finger is placed on the second reading surface A storage unit for storing fingerprint data acquired in advance, which is different from fingerprint data, as registration data; a fingerprint unit acquired by the fingerprint data acquisition sensor; and a verification unit for verifying the registration data; A.

上記の本発明の指紋照合装置は、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第1読み取り面を備えた指紋データ取得センサーと、第1読み取り面と異なる領域において少なくとも1つのセンサーセルが設けられた第2読み取り面を備えた指置き検知センサーと、検知部と、記憶部と、照合部とを有する。
指置き検知センサーにおいて、第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータが取得され検知部に入力される。
検知部において、第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから第2読み取り面上の指の有無が検知され、第2読み取り面上に指が置かれたことが検知されると、指紋データ取得の開始信号が指紋データ取得センサーに出力される。
指紋データ取得センサーにおいて、指紋データ取得の開始信号が入力されると、第1読み取り面に置かれた指の指紋データが取得される。
照合部において、指紋データ取得センサーで取得された指紋データと、予め記憶部に記憶されていた登録データとが照合される。
The fingerprint collation device of the present invention includes a fingerprint data acquisition sensor having a first reading surface in which a plurality of sensor cells are arranged in an array, and at least one sensor cell in a region different from the first reading surface. And a finger placement detection sensor having a second reading surface, a detection unit, a storage unit, and a verification unit.
In the finger placement detection sensor, data for detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface is acquired and input to the detection unit.
When the detection unit detects the presence or absence of a finger on the second reading surface from the data for detecting the presence or absence of the finger on the second reading surface and detects that the finger is placed on the second reading surface. A fingerprint data acquisition start signal is output to the fingerprint data acquisition sensor.
When a fingerprint data acquisition start signal is input to the fingerprint data acquisition sensor, fingerprint data of a finger placed on the first reading surface is acquired.
The collation unit collates the fingerprint data acquired by the fingerprint data acquisition sensor with the registered data stored in advance in the storage unit.

また、本発明の指紋読み取り方法は、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第1読み取り面と前記第1読み取り面と異なる領域において少なくとも1つのセンサーセルが設けられた第2読み取り面を備えた指紋センサーにより、前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得するステップと、前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから前記第2読み取り面上の指の有無を検知するステップと、前記第2読み取り面上の指の有無を検知した結果、前記第2読み取り面上に指が置かれたことを検知した後に、前記第1読み取り面から指紋データ取得するステップとを有する。   The fingerprint reading method of the present invention includes a first reading surface in which a plurality of sensor cells are arranged in an array, and a second reading surface in which at least one sensor cell is provided in a region different from the first reading surface. A step of acquiring data for detecting presence / absence of a finger on the second reading surface by a fingerprint sensor, and detecting data on the second reading surface from data for detecting presence / absence of a finger on the second reading surface. Detecting the presence or absence of a finger, and detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface, and then detecting that the finger is placed on the second reading surface, and then detecting the fingerprint from the first reading surface. Acquiring data.

上記の本発明の指紋読み取り方法は、複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第1読み取り面とそれとは異なる領域において少なくとも1つのセンサーセルが設けられた第2読み取り面を備えた指紋センサーにより、第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得し、得られたデータから第2読み取り面上の指の有無を検知する。
この第2読み取り面上の指の有無を検知した結果、第2読み取り面上に指が置かれたことを検知した後に、第1読み取り面から指紋データ取得する。
The above fingerprint reading method of the present invention uses a fingerprint sensor having a first reading surface in which a plurality of sensor cells are arranged in an array and a second reading surface in which at least one sensor cell is provided in a different area. Data for detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface is acquired, and the presence or absence of the finger on the second reading surface is detected from the obtained data.
As a result of detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface, fingerprint data is obtained from the first reading surface after detecting that the finger is placed on the second reading surface.

本発明の指紋センサーは、指置き検知センサーに指が置かれたことを検知してから指紋データ取得センサーが起動するので、読み取り面上に指が置かれるまでの時間は、電力消費の主体である指紋データ取得センサーは動作しておらず、無駄な電力消費を防止して消費電力を抑制することができる。   In the fingerprint sensor of the present invention, since the fingerprint data acquisition sensor is activated after detecting that the finger is placed on the finger placement detection sensor, the time until the finger is placed on the reading surface is mainly the power consumption. A certain fingerprint data acquisition sensor is not operating, so that wasteful power consumption can be prevented and power consumption can be suppressed.

本発明の指紋照合装置は、指置き検知センサーに指が置かれたことを検知してから指紋データ取得センサーが起動するので、読み取り面上に指が置かれるまでの時間は、電力消費の主体である指紋データ取得センサーは動作しておらず、無駄な電力の消費を防止して消費電力を抑制することができる。   In the fingerprint collation device of the present invention, since the fingerprint data acquisition sensor is activated after detecting that the finger is placed on the finger placement detection sensor, the time until the finger is placed on the reading surface The fingerprint data acquisition sensor is not operating, so that wasteful power consumption can be prevented and power consumption can be suppressed.

本発明の指紋読み取り方法は、第1読み取り面と異なる領域に配置された第2読み取り面に指が置かれたことを検知した後に第1読み取り面から指紋データ取得するので、読み取り面上に指が置かれるまでの時間は第1読み取り面からの指紋データ取得動作をせずに済み、無駄な電力消費を防止して消費電力を抑制することができる。   The fingerprint reading method of the present invention acquires fingerprint data from the first reading surface after detecting that the finger is placed on the second reading surface arranged in a different area from the first reading surface. It is not necessary to perform the fingerprint data acquisition operation from the first reading surface until the time is placed, so that wasteful power consumption can be prevented and power consumption can be suppressed.

以下に、本発明の指紋センサー、指紋照合装置および指紋読み取り方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。   Embodiments of a fingerprint sensor, a fingerprint collation device, and a fingerprint reading method according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1実施形態
本実施形態は、指紋領域よりも小さい読み取り面に指を接触させながら移動させ、指の指紋領域を分割して読み取る、いわゆるスイープ型の指紋センサーを備えた指紋照合装置である。
図1は本実施形態に係る指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る指紋照合装置1は、指紋センサー2と照合ブロック3から構成されている。
指紋センサー2は、センサー部21を有する。センサー部21は、第1読み取り面を有するスイープ型の指紋データ取得センサー22と第2読み取り面を有する指置き検知センサー23を含む。
また、指紋センサー2は、センサー部の周辺回路として、検知部24および指紋データ取得センサー周辺部25をさらに有する。
また、照合ブロック3は、記憶部31と、データの再構成部を含む照合部32とを有する。
First Embodiment The present embodiment is a fingerprint collation apparatus including a so-called sweep type fingerprint sensor that moves a finger while making contact with a reading surface smaller than the fingerprint area and divides and reads the fingerprint area of the finger.
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the fingerprint collation apparatus according to this embodiment.
A fingerprint collation apparatus 1 according to this embodiment includes a fingerprint sensor 2 and a collation block 3.
The fingerprint sensor 2 has a sensor unit 21. The sensor unit 21 includes a sweep type fingerprint data acquisition sensor 22 having a first reading surface and a finger placement detection sensor 23 having a second reading surface.
The fingerprint sensor 2 further includes a detection unit 24 and a fingerprint data acquisition sensor peripheral unit 25 as peripheral circuits of the sensor unit.
The collation block 3 includes a storage unit 31 and a collation unit 32 including a data reconstruction unit.

例えば指紋照合装置1の電源が入ると、照合ブロック3から指紋センサー2へ起動信号ST1が送られる。
起動信号ST1を受けた指紋センサー2は、指紋データ取得センサー22から指紋データFDを取得し、照合ブロック3に出力する。指紋センサー2の詳細な構成および動作については後述する。
照合ブロック3は、照合部32に含まれる再構成部において指紋センサー2から入力された指紋データFDから指紋領域全体の指紋データに合成し、一方、上記で入力された指紋データFDとは別に予め取得された指紋データであって、記憶部31に記憶されていた登録データを照合部32に読み出し、照合部32において両データを照合する。
照合の結果、即ち入力された指紋データFDと登録データの一致または不一致の別などを外部出力したり、あるいは、不図示の表示部で表示する。
For example, when the fingerprint collation apparatus 1 is turned on, an activation signal ST1 is sent from the collation block 3 to the fingerprint sensor 2.
Upon receiving the activation signal ST1, the fingerprint sensor 2 acquires the fingerprint data FD from the fingerprint data acquisition sensor 22 and outputs it to the verification block 3. The detailed configuration and operation of the fingerprint sensor 2 will be described later.
The verification block 3 combines the fingerprint data FD input from the fingerprint sensor 2 into the fingerprint data of the entire fingerprint area in the reconstruction unit included in the verification unit 32, and on the other hand, separately from the fingerprint data FD input above. The acquired fingerprint data that is stored in the storage unit 31 is read out to the collation unit 32, and the collation unit 32 collates both data.
As a result of the collation, that is, whether the inputted fingerprint data FD and registered data match or do not match are externally output or displayed on a display unit (not shown).

以下、指紋センサー2の構成について説明する。
本実施形態に係る指紋照合装置の指紋センサー2は静電容量方式の指紋センサーであり、指紋データ取得センサー22は複数のセンサーセルがアレイ状に配置された構成となっている。
図2は指紋データ取得センサー22の模式断面図である。シリコン基板101上に、酸化シリコンなどの層間絶縁膜102を介して、各センサーセルを構成する金属電極103がアレイ状に配置され、その上層に酸化シリコンなどの保護層104が金属電極103を被覆して形成されている。保護層104の表面が、第1読み取り面となる。
第1読み取り面上に指Fが置かれると、指の表面と金属電極103間にコンデンサが構成される。ここで、指Fには指紋に起因する凹凸が存在するため、指の表面と金属電極103間の距離に応じて、各センサーセルにおいて構成される各コンデンサの静電容量値が異なってくる。
そこで、各コンデンサの静電容量値を読み取り、例えば得られた容量値(電荷)を電圧に変換し、さらにデジタル化して8ビット表示とすることで、指紋データを取得することができる。
Hereinafter, the configuration of the fingerprint sensor 2 will be described.
The fingerprint sensor 2 of the fingerprint collation apparatus according to the present embodiment is a capacitive fingerprint sensor, and the fingerprint data acquisition sensor 22 has a configuration in which a plurality of sensor cells are arranged in an array.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the fingerprint data acquisition sensor 22. Metal electrodes 103 constituting each sensor cell are arranged in an array on a silicon substrate 101 via an interlayer insulating film 102 such as silicon oxide, and a protective layer 104 such as silicon oxide covers the metal electrode 103 on the upper layer. Is formed. The surface of the protective layer 104 becomes the first reading surface.
When the finger F is placed on the first reading surface, a capacitor is formed between the finger surface and the metal electrode 103. Here, since the finger F has unevenness due to the fingerprint, the capacitance value of each capacitor formed in each sensor cell varies depending on the distance between the finger surface and the metal electrode 103.
Thus, fingerprint data can be obtained by reading the capacitance value of each capacitor, converting the obtained capacitance value (charge) into a voltage, and digitizing it into an 8-bit display, for example.

指置き検知センサー23は、基本的に指紋データ取得センサー22と同様の断面を有する。即ち、シリコン基板上に層間絶縁膜を介して金属電極が設けられ、保護層で被覆されている。保護層の表面が、第2読み取り面となる。
指置き検知センサー23は、指紋データ取得センサー22と異なり、少なくとも1つのセンサーセルが設けられていればよく、複数個のセンサーを集積して、あるいは離散的に配置して設けてもよい。但し、第2読み取り面は第1読み取り面と異なる領域であり、第1読み取り面の近傍、例えば第1読み取り面に隣接して配置されることが好ましい。
The finger placement detection sensor 23 basically has the same cross section as the fingerprint data acquisition sensor 22. That is, a metal electrode is provided on a silicon substrate via an interlayer insulating film and is covered with a protective layer. The surface of the protective layer becomes the second reading surface.
Unlike the fingerprint data acquisition sensor 22, the finger placement detection sensor 23 only needs to be provided with at least one sensor cell, and may be provided by integrating a plurality of sensors or discretely arranging them. However, the second reading surface is an area different from the first reading surface, and is preferably disposed in the vicinity of the first reading surface, for example, adjacent to the first reading surface.

図3は指紋センサー2のレイアウトの具体例を示す平面図である。
指紋データ取得センサー22は長方形のエリアを有し、例えば128×16個のセンサーがアレイ状に配置されて構成される。指紋データ取得時に動作である指のスライド方向DRSに対して、長方形のエリアの短辺が平行となり、長辺が垂直となる。
指置き検知センサー23は、指紋データ取得センサー22のエリアの2つの長辺に沿って隣接し、例えば8個ずつ計16個のセンサーセルが離散的に配置された構成となっている。
このように指置き検知センサー23を指紋データ取得センサー22の近傍、特に隣接して配置することで、指紋データ取得センサー22に指が置かれたときには必ず指置き検知センサー23上にも指が置かれている状態とすることができる。
センサー部の周辺回路である検知部24および指紋データ取得センサー周辺部25は、指置き検知センサー23と指紋データ取得センサー22の周辺のエリア(26a,26b,26c,26d)などに配置される。
FIG. 3 is a plan view showing a specific example of the layout of the fingerprint sensor 2.
The fingerprint data acquisition sensor 22 has a rectangular area. For example, 128 × 16 sensors are arranged in an array. Relative to the slide direction DR S of the finger is the operation when the fingerprint data acquisition, the short sides of the rectangular area are parallel, long sides are perpendicular.
The finger placement detection sensor 23 is adjacent to the two long sides of the area of the fingerprint data acquisition sensor 22 and has a configuration in which, for example, a total of 16 sensor cells, 8 in total, are discretely arranged.
By arranging the finger placement detection sensor 23 in the vicinity, particularly adjacent to the fingerprint data acquisition sensor 22 in this way, a finger is always placed on the finger placement detection sensor 23 whenever the finger is placed on the fingerprint data acquisition sensor 22. It is possible to be in a state of being.
The detection unit 24 and the fingerprint data acquisition sensor peripheral unit 25 that are peripheral circuits of the sensor unit are arranged in areas around the finger placement detection sensor 23 and the fingerprint data acquisition sensor 22 (26a, 26b, 26c, and 26d).

図4は指置き検知センサー23と検知部24の具体的な構成を示す回路図である。
指置き検知センサー23の各センサーセルにおいて指の表面との間にコンデンサを構成する電極が、スイッチSW1を介して接地され、一方、スイッチSW2を介して1本のセンスラインSLに接続されている。
また、上記の指置き検知センサー23と全く同一の構成を有し、各センサーセルの電極がスイッチSW3を介して接地され、一方、スイッチSW4を介して上記のセンスラインSLに接続された構成となっている、比較用センサー23rが設けられている。この比較用センサー23rは、図3のレイアウトにおいて通常指が置かれない領域、例えばエリア26cなどに配置される。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration of the finger placement detection sensor 23 and the detection unit 24.
In each sensor cell of the finger placement detection sensor 23, an electrode constituting a capacitor is connected to the surface of the finger via the switch SW1, and is connected to one sense line SL via the switch SW2. .
Also, it has the same configuration as the finger placement detection sensor 23, and the electrode of each sensor cell is grounded via the switch SW3, while being connected to the sense line SL via the switch SW4. A comparison sensor 23r is provided. The comparison sensor 23r is arranged in a region where a normal finger is not placed in the layout of FIG. 3, for example, the area 26c.

センスラインSLは検知部24に接続されている。検知部24は、例えばセンスアンプSA1、コンパレータCP1およびラッチ回路LC1などから構成され、出力OUT1が得られる。
センスアンプSA1およびコンパレータCP1には、起動信号ST1の入力端子が設けられている。
The sense line SL is connected to the detection unit 24. The detection unit 24 includes, for example, a sense amplifier SA1, a comparator CP1, a latch circuit LC1, and the like, and an output OUT1 is obtained.
The sense amplifier SA1 and the comparator CP1 are provided with an input terminal for the activation signal ST1.

図5(a)はセンスアンプSA1の等価回路図である。
センスアンプSA1は、例えば2つのMOSトランジスタなどから構成され、各トランジスタの一方のソース・ドレインが負荷抵抗素子RSを介して電源電圧Vddに接続され、他方のソース・ドレインがスイッチSW7を介して電流源に接続される。2つの入力(IN1,IN2)は2つのMOSトランジスタのゲートに接続しており、一方のトランジスタのソース・ドレインと負荷抵抗素子RSの間から出力OUT2が得られる。
図4をも参照すると、指置き検知センサー23および比較用センサー23rに設けられたスイッチ(SW1〜SW4)のON/OFFにより、指置き検知センサー23あるいは比較用センサー23rの各センサーセルの容量に蓄積された電荷がセンスアンプSA1に入力されると、負荷抵抗素子RSの構成に応じて、2つの入力(IN1,IN2)の差が増幅され、さらに電荷/電圧変換されて、出力OUT2が得られ、これがコンパレータCP1へ出力される。
ここで、スイッチSW7は上述の起動信号ST1に応じてON/OFFされ、即ち、起動信号ST1を入力することでセンスアンプSA1が起動する。
FIG. 5A is an equivalent circuit diagram of the sense amplifier SA1.
The sense amplifier SA1 is composed of, for example, two MOS transistors, and one source / drain of each transistor is connected to the power supply voltage Vdd via the load resistance element RS, and the other source / drain is connected via the switch SW7. Connected to current source. The two inputs (IN1, IN2) are connected to the gates of the two MOS transistors, and an output OUT2 is obtained between the source / drain of one of the transistors and the load resistance element RS.
Referring also to FIG. 4, the capacity of each sensor cell of the finger placement detection sensor 23 or the comparison sensor 23r is determined by turning on / off the switches (SW1 to SW4) provided in the finger placement detection sensor 23 and the comparison sensor 23r. When the accumulated charge is input to the sense amplifier SA1, the difference between the two inputs (IN1, IN2) is amplified and further subjected to charge / voltage conversion according to the configuration of the load resistance element RS, and an output OUT2 is obtained. This is output to the comparator CP1.
Here, the switch SW7 is turned on / off in response to the above-described activation signal ST1, that is, the sense amplifier SA1 is activated by inputting the activation signal ST1.

図5(b)はコンパレータCP1の等価回路図である。
コンパレータCP1は、NMOSトランジスタとPMOSトランジスタが直列に接続されて構成されるインバータの入力IN3と出力OUT3がスイッチSW6で接続された構成である。
図4をも参照すると、上記のセンスアンプSA1に交互に指置き検知センサー23と比較用センサー23rの出力を入力することにより、センスアンプSA1からの電圧出力が交互にコンパレータCP1に入力され、指による容量値の増大が検出され、指の有無に応じて”0”または”1”データとしてラッチ回路LC1へ出力される。
ここで、入力端子にスイッチSW8を介して接地GNDが接続され、このスイッチSW8は上述の起動信号ST1に応じてON/OFFされ、即ち、起動信号ST1を入力することでコンパレータCP1が起動する。
FIG. 5B is an equivalent circuit diagram of the comparator CP1.
The comparator CP1 has a configuration in which an input IN3 and an output OUT3 of an inverter configured by connecting an NMOS transistor and a PMOS transistor in series are connected by a switch SW6.
Referring also to FIG. 4, by alternately inputting the finger placement detection sensor 23 and the comparison sensor 23r to the sense amplifier SA1, the voltage output from the sense amplifier SA1 is alternately input to the comparator CP1. The increase in the capacitance value due to is detected and is output to the latch circuit LC1 as “0” or “1” data depending on the presence or absence of a finger.
Here, the ground GND is connected to the input terminal via the switch SW8, and the switch SW8 is turned on / off according to the above-described activation signal ST1, that is, the comparator CP1 is activated by inputting the activation signal ST1.

また、ラッチ回路LC1の出力OUT1は、指紋データ取得開始信号ST2として、指紋データ取得センサー周辺部25へと入力される。   The output OUT1 of the latch circuit LC1 is input to the fingerprint data acquisition sensor peripheral section 25 as the fingerprint data acquisition start signal ST2.

図6は指置き検知センサー23、比較用センサー23rおよび検知部24のスイッチ動作のタイミングチャートである。
まず、時刻T1においてスイッチSW1、スイッチSW3およびスイッチSW5をONし、指置き検知センサー23、比較用センサー23rおよびセンスアンプSA1を初期化する。
次に、時刻T2においてスイッチSW2およびスイッチSW6をONし、指置き検知センサー23の出力をセンスアンプSA1に入力する。
次に、時刻T3においてスイッチSW1、スイッチSW3およびスイッチSW5をONして指置き検知センサー23、比較用センサー23rおよびセンスアンプSA1を再び初期化し、時刻T4においてスイッチSW4をONし、比較用センサー23rの出力をセンスアンプSA1に入力する。T1以後はT1〜T4を交互に繰り返す。
このように、センスアンプSA1に交互に指置き検知センサー23と比較用センサー23rの出力を入力することにより、センスアンプSA1からの電圧出力が交互にコンパレータCP1に入力され、上記のように指による容量値の増大が検出される。
FIG. 6 is a timing chart of the switch operation of the finger placement detection sensor 23, the comparison sensor 23r, and the detection unit 24.
First, at time T1, the switch SW1, the switch SW3, and the switch SW5 are turned on, and the finger placement detection sensor 23, the comparison sensor 23r, and the sense amplifier SA1 are initialized.
Next, at time T2, the switches SW2 and SW6 are turned ON, and the output of the finger placement detection sensor 23 is input to the sense amplifier SA1.
Next, at time T3, the switch SW1, the switch SW3, and the switch SW5 are turned on to initialize the finger placement detection sensor 23, the comparison sensor 23r, and the sense amplifier SA1, and at time T4, the switch SW4 is turned on to compare the sensor 23r. Are input to the sense amplifier SA1. After T1, T1 to T4 are alternately repeated.
In this way, by alternately inputting the outputs of the finger placement detection sensor 23 and the comparison sensor 23r to the sense amplifier SA1, the voltage output from the sense amplifier SA1 is alternately input to the comparator CP1, and as described above, An increase in capacitance value is detected.

図7は誤検出防止用の回路例であり、検知部24を構成するコンパレータCP1以降に接続する部分の回路である。
即ち、コンパレータCP1の出力を検出動作周期のクロックCLKでシフトレジスタSRに取り込み、シフトレジスタSRの段数の回数、図7では4段のシフトレジスタなので4回、連続して検出信号が入力された場合のみ、検出確定信号OUT4が出力される。
これにより、突発的な外乱により指が置かれていないのにコンパレータから検知信号が出た場合の誤検知を防止できる。
FIG. 7 is an example of a circuit for preventing erroneous detection, and is a circuit of a portion connected after the comparator CP1 constituting the detection unit 24.
That is, the output of the comparator CP1 is taken into the shift register SR with the clock CLK of the detection operation cycle, and the number of stages of the shift register SR is four times. In FIG. Only, the detection confirmation signal OUT4 is output.
Accordingly, it is possible to prevent erroneous detection when a detection signal is output from the comparator even though the finger is not placed due to sudden disturbance.

図8は指紋データ取得センサー22と指紋データ取得センサー周辺部25の具体的な構成を示す回路図である。
指紋データ取得センサー22はセンサーセルがアレイ状に集積された構成であり、図面はその一部を示している。指紋データ取得センサー22の各センサーセルにおいて指の表面との間にコンデンサを構成する電極が、スイッチSW9を介して接地され、一方、スイッチSW10を介して複数本のセンスライン(SL1,SL2.SL3・・・)に接続されている。
また、上記の指置き検知センサー23と同様に、指紋データ取得センサー22に対しても比較用のダミーセンサーDSが設けられている。このダミーセンサーDSもまた、図3のレイアウトにおいて通常指が置かれない領域に配置される。
FIG. 8 is a circuit diagram showing a specific configuration of the fingerprint data acquisition sensor 22 and the peripheral part 25 of the fingerprint data acquisition sensor.
The fingerprint data acquisition sensor 22 has a configuration in which sensor cells are integrated in an array, and a part of the drawing is shown in the drawing. In each sensor cell of the fingerprint data acquisition sensor 22, an electrode constituting a capacitor is grounded via a switch SW 9 while a plurality of sense lines (SL 1, SL 2 .SL 3 are connected via a switch SW 10. ···)It is connected to the.
Similarly to the finger placement detection sensor 23 described above, a comparison dummy sensor DS is provided for the fingerprint data acquisition sensor 22. This dummy sensor DS is also arranged in an area where a normal finger is not placed in the layout of FIG.

各センスライン(SL1,SL2.SL3・・・)は指紋データ取得センサー周辺部25に接続されている。指紋データ取得センサー周辺部25は、上記の検知部24と類似した構成となっており、例えば各センスライン(SL1,SL2.SL3・・・)から入力された各センサーセルに蓄積された電荷がセンスアンプSA2で電荷/電圧変換されて増幅され、コンパレータCP2およびラッチ回路LC2を介して指紋データFDとして出力される。コンパレータCP2には、ダミーセンサーDSからの基準電圧Vrefも入力されるようにスイッチが設けられ、指紋データ取得センサー22からのデータと基準電圧Vrefを比較してAD変換を行う構成となっている。 Each sense line (SL1, SL2, SL3...) Is connected to the peripheral part 25 of the fingerprint data acquisition sensor. The fingerprint data acquisition sensor peripheral section 25 has a configuration similar to that of the detection section 24 described above. For example, the charge accumulated in each sensor cell input from each sense line (SL1, SL2.SL3...) The sense amplifier SA2 performs charge / voltage conversion and amplification, and outputs it as fingerprint data FD via the comparator CP2 and the latch circuit LC2. The comparator CP2 is provided with a switch so that the reference voltage V ref from the dummy sensor DS is also input, and the AD conversion is performed by comparing the data from the fingerprint data acquisition sensor 22 with the reference voltage V ref. Yes.

また、センスアンプSA2およびコンパレータCP2には、検知部24から出力された指紋データ取得開始信号ST2の入力端子が設けられている。
センスアンプSA2およびコンパレータCP2の構成は、実質的に図5(a)および図5(b)に示す構成と同様となっており、即ち、センスアンプSA2およびコンパレータCP2に検知部24から指紋データ取得開始信号ST2が入力されることで、センスアンプSA2およびコンパレータCP2が起動する構成である。従って、検知部24が指紋データ取得開始信号ST2を出力するまでは、センスアンプSA2およびコンパレータCP2は起動しておらず、即ち、指紋データ取得センサー周辺部25が起動していないことに相当する。
The sense amplifier SA2 and the comparator CP2 are provided with an input terminal for a fingerprint data acquisition start signal ST2 output from the detection unit 24.
The configuration of the sense amplifier SA2 and the comparator CP2 is substantially the same as the configuration shown in FIGS. 5A and 5B. That is, the sense amplifier SA2 and the comparator CP2 acquire fingerprint data from the detection unit 24. When the start signal ST2 is input, the sense amplifier SA2 and the comparator CP2 are activated. Therefore, until the detection unit 24 outputs the fingerprint data acquisition start signal ST2, the sense amplifier SA2 and the comparator CP2 are not activated, that is, the fingerprint data acquisition sensor peripheral portion 25 is not activated.

ここで、本実施形態に係る指紋センサーがスイープ式であり、即ち、指紋データ取得センサー22の第1読み取り面が指紋領域よりも小さく、第1読み取り面に指を接触させながら移動させたときに指の指紋領域を分割して読み取る方式であり、このように分割して得られた指紋データFDが個々に照合ブロック3へと出力される。
照合ブロック3の照合部32は、得られた指紋データを再構成する再構成部を含んでおり、上記のように分割して得られた指紋データを再構成部において1つに合成する。
合成された指紋領域全体の指紋データが、記憶部31から読み出された登録データとが照合部32において照合される。
Here, the fingerprint sensor according to the present embodiment is a sweep type, that is, when the first reading surface of the fingerprint data acquisition sensor 22 is smaller than the fingerprint region and moved while the finger is in contact with the first reading surface. In this method, the fingerprint area of the finger is divided and read, and the fingerprint data FD obtained by dividing the fingerprint area is individually output to the collation block 3.
The collation unit 32 of the collation block 3 includes a reconstruction unit that reconstructs the obtained fingerprint data, and the reconstruction unit synthesizes the fingerprint data obtained by dividing as described above into one.
The collation unit 32 collates the fingerprint data of the combined fingerprint area with the registration data read from the storage unit 31.

次に本実施形態に係る指紋センサーを備えた指紋照合装置の動作について説明する。
図9は、本実施形態に係る指紋照合装置の動作を説明するフローチャートである。
指紋照合動作がスタートすると、指紋照合装置が初期状態にされる(STEP1)。初期状態では、指紋センサー2は動作しておらず、消費電力はほぼゼロの状態となっている。
Next, the operation of the fingerprint collation apparatus provided with the fingerprint sensor according to the present embodiment will be described.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the fingerprint collation device according to the present embodiment.
When the fingerprint collation operation starts, the fingerprint collation apparatus is brought into an initial state (STEP 1). In the initial state, the fingerprint sensor 2 is not operating and the power consumption is almost zero.

次に、照合ブロック3から指紋センサー2に起動信号ST1が入力される(STEP2)。   Next, an activation signal ST1 is input from the verification block 3 to the fingerprint sensor 2 (STEP 2).

起動信号ST1が指紋センサー2の検知部24に入力されると、指置き検知用データが取得される(STEP3)。即ち、起動信号ST1を受けて検知部24内のセンスアンプSA1およびコンパレータCP1が起動し、指置き検知センサー23の各センサーセルの電極に電荷がセンスアンプSA1へと入力される。   When the activation signal ST1 is input to the detection unit 24 of the fingerprint sensor 2, finger placement detection data is acquired (STEP 3). That is, in response to the activation signal ST1, the sense amplifier SA1 and the comparator CP1 in the detection unit 24 are activated, and charges are input to the electrodes of the sensor cells of the finger placement detection sensor 23 to the sense amplifier SA1.

さらに、検知部24内のセンスアンプSA1およびコンパレータCP1が起動されたことにより、指置き検知センサー23の第2読み取り面上における指の有無が検知される(STEP4)。   Further, the activation of the sense amplifier SA1 and the comparator CP1 in the detection unit 24 detects the presence or absence of a finger on the second reading surface of the finger placement detection sensor 23 (STEP 4).

以上のステップまでは、指紋データ取得センサー22および指紋データ取得センサー周辺部25は動作していない。指置き検知センサー23および検知部24の回路規模は、指紋データ取得センサー22および周辺部25に比べて十分小さいことから、以上のステップまでの消費電力は指紋データ取得センサー22および周辺部25が動作しているときよりも十分に小さく、消費電力を大きく抑制することができる。   Until the above steps, the fingerprint data acquisition sensor 22 and the fingerprint data acquisition sensor peripheral portion 25 are not operating. Since the circuit scale of the finger placement detection sensor 23 and the detection unit 24 is sufficiently smaller than the fingerprint data acquisition sensor 22 and the peripheral unit 25, the fingerprint data acquisition sensor 22 and the peripheral unit 25 operate at the power consumption up to the above steps. The power consumption can be greatly suppressed because the power consumption is sufficiently smaller than when the power is on.

上記の第2読み取り面上における指の有無の検知(STEP4)時に、図10の模式図に示すように、センサー部21に設けられた指置き検知センサー23の第2読み取り面に読み取り対象となる指Fを接触させていると、第2読み取り面に指が置かれていることを検知し(Yes)、検知部24から指紋データ取得センサー周辺部25に指紋データ取得開始信号ST2が入力され、指紋データ取得センサー周辺部25のセンスアンプSA2およびコンパレータCP2が起動して、指紋データ取得センサー22での指紋データFDの取得が開始される(STEP5)。第2読み取り面に指が置かれていることを検知しないとき(No)は、指置き検知用データの取得(STEP3)と第2読み取り面上における指の有無の検知(STEP4)が繰り返される。
指置き検知センサー23の第2読み取り面は指紋データ取得センサー22の第1読み取り面の近傍に設けられているので、第2読み取り面に指が置かれていることは第1読み取り面上にも指Fが接触しているか、または指Fが少なくとも第1読み取り面の近傍にあることを示しており、指紋データ取得センサー22およびその周辺部25が動作を開始しても無駄な電力が消費されることはない。
When detecting the presence / absence of a finger on the second reading surface (STEP 4), as shown in the schematic diagram of FIG. 10, the second reading surface of the finger placement detection sensor 23 provided in the sensor unit 21 becomes a reading target. When the finger F is in contact, it is detected that the finger is placed on the second reading surface (Yes), and the fingerprint data acquisition start signal ST2 is input from the detection unit 24 to the fingerprint data acquisition sensor peripheral unit 25, The sense amplifier SA2 and the comparator CP2 in the peripheral part 25 of the fingerprint data acquisition sensor are activated, and the fingerprint data acquisition sensor 22 starts acquiring the fingerprint data FD (STEP 5). When it is not detected that the finger is placed on the second reading surface (No), acquisition of finger placement detection data (STEP 3) and detection of the presence or absence of the finger on the second reading surface (STEP 4) are repeated.
Since the second reading surface of the finger placement detection sensor 23 is provided in the vicinity of the first reading surface of the fingerprint data acquisition sensor 22, the fact that the finger is placed on the second reading surface is also present on the first reading surface. This indicates that the finger F is in contact or that the finger F is at least in the vicinity of the first reading surface, and wasteful power is consumed even when the fingerprint data acquisition sensor 22 and its peripheral portion 25 start operating. Never happen.

本実施形態の指紋照合装置の指紋センサーはスイープ式であるので、指紋データ取得センサー22での指紋データFDの取得時には、図10に示すように指Fを第1読み取り面に接触させながらスライド方向DRSにスライドさせる。このとき、指紋データ取得(STEP5)時においては、指Fの移動に応じて指Fの指紋領域が複数個の領域に分割されて読み取られる。 Since the fingerprint sensor of the fingerprint collation apparatus according to the present embodiment is a sweep type, when the fingerprint data acquisition sensor 22 acquires the fingerprint data FD, as shown in FIG. 10, the finger F is in contact with the first reading surface while sliding. sliding the DR S. At this time, at the time of fingerprint data acquisition (STEP 5), the fingerprint area of the finger F is divided into a plurality of areas and read according to the movement of the finger F.

次に、上記のように分割して得られた指紋データFDが、上述のように図1に示す照合ブロック3へと出力される(STEP6)。
指紋データの出力が終了した時点で、指紋センサー2の全ての回路の動作を終了させることができる。
Next, the fingerprint data FD obtained by dividing as described above is output to the collation block 3 shown in FIG. 1 as described above (STEP 6).
When the output of the fingerprint data is finished, the operation of all the circuits of the fingerprint sensor 2 can be finished.

以降は、照合ブロック3内での処理となる。即ち、照合ブロック3の照合部32に含まれる再構成部において、上記の分割して得られた指紋データを1つに合成する(STEP7)。
例えば、図11の模式図に示すように、t1〜t6の6個に分割して取得された指紋データを指紋パターンのつなぎ目が一致するようにつなぎ合わせ、指紋領域全体に相当する1つの指紋データに合成する。
Thereafter, the processing is performed in the collation block 3. That is, the reconstruction unit included in the collation unit 32 of the collation block 3 combines the fingerprint data obtained by the above division into one (STEP 7).
For example, as schematically shown in FIG. 11, t 1 ~t joining the fingerprint data obtained by dividing into six 6 as the joint of the fingerprint pattern matches, one corresponding to the entire fingerprint area Composite to fingerprint data.

次に、合成された指紋領域全体の指紋データFDと、これとは別に予め取得された指紋データであって、記憶部31に記憶されていた登録データとを照合部32において照合する(STEP8)。
照合の結果、即ち入力された指紋データFDと登録データの一致または不一致の別などを外部出力あるいは不図示の表示部で表示する。
以上で、指紋照合装置の動作が終了する。
Next, the collation unit 32 collates the combined fingerprint data FD of the entire fingerprint region with the fingerprint data previously acquired separately from the fingerprint data and stored in the storage unit 31 (STEP 8). .
The collation result, that is, whether the input fingerprint data FD and the registered data match or not is displayed on an external output or a display unit (not shown).
This completes the operation of the fingerprint collation device.

本実施形態の指紋センサーおよび指紋照合装置は、例えば特許文献2に記載の指紋センサーまた指紋照合装置などに適用することが可能である。   The fingerprint sensor and fingerprint collation device of this embodiment can be applied to, for example, the fingerprint sensor or fingerprint collation device described in Patent Document 2.

上記の本実施形態に係る指紋センサーおよびこれを備えた指紋照合装置、並びに、指紋読み取り方法によれば、小規模な指置き検知センサーとその周辺回路である検知部を動作させ、指が置かれたのを検知したときに指紋データ取得のために回路全体を動作させることが可能になるため、指が置かれていないときに消費する電力を低減させることが可能になる。
また、周期的に指の有無を検知し、検知状態が複数回連続した時に検知信号を出すようにすることにより、突発的な外乱による誤検知が抑制される。
According to the fingerprint sensor, the fingerprint collation device including the fingerprint sensor, and the fingerprint reading method according to the present embodiment described above, a small finger placement detection sensor and its peripheral circuit detection unit are operated and a finger is placed. Since the entire circuit can be operated to acquire fingerprint data when it is detected, power consumed when a finger is not placed can be reduced.
Further, by detecting periodically the presence or absence of a finger and outputting a detection signal when the detection state continues a plurality of times, erroneous detection due to sudden disturbance is suppressed.

第2実施形態
本実施形態は、指紋領域以上の大きさの読み取り面に指を接触させ、指紋領域を一度に読み取る、いわゆるエリア型の指紋センサーを備えた指紋照合装置である。
図12は本実施形態に係る指紋照合装置の構成を示すブロック図である。
本実施形態に係る指紋照合装置1aは、実質的に図1に示す第1実施形態の指紋センサーおよびそれを備えた指紋照合装置と同様の構成であるが、指紋センサー2を構成するセンサー部21aが、指紋領域以上の大きさの第1読み取り面を有するエリア型の指紋データ取得センサー22aと、第1実施形態と同様の指置き検知センサー23とを有しており、また、指紋データ取得センサー周辺部25aはエリア型の指紋データ取得センサー22aに対応した構成となっており、また、照合ブロック3の照合部32aが指紋センサー2から入力された指紋データを合成するための再構成部を含んでいないことが異なる。
エリア型であるので、指紋データ取得センサー22aで指紋領域全体の指紋データを一度に読み取り、得られた指紋データが指紋センサー2から照合ブロック3へと出力される。
上記以外の構成は、第1実施形態と同様とすることができる。
Second Embodiment This embodiment is a fingerprint collation apparatus provided with a so-called area-type fingerprint sensor that touches a reading surface larger than the fingerprint area and reads the fingerprint area at a time.
FIG. 12 is a block diagram showing the configuration of the fingerprint collation apparatus according to the present embodiment.
The fingerprint collation apparatus 1a according to the present embodiment has substantially the same configuration as the fingerprint sensor of the first embodiment and the fingerprint collation apparatus including the fingerprint sensor shown in FIG. Includes an area-type fingerprint data acquisition sensor 22a having a first reading surface larger than the fingerprint area, and a finger placement detection sensor 23 similar to that of the first embodiment, and the fingerprint data acquisition sensor The peripheral portion 25a has a configuration corresponding to the area-type fingerprint data acquisition sensor 22a, and includes a reconfiguration unit for the collation unit 32a of the collation block 3 to synthesize fingerprint data input from the fingerprint sensor 2. It is not different.
Since it is an area type, the fingerprint data acquisition sensor 22a reads the fingerprint data of the entire fingerprint area at once, and the obtained fingerprint data is output from the fingerprint sensor 2 to the collation block 3.
The configuration other than the above can be the same as in the first embodiment.

図13は指紋センサー2のレイアウトの具体例を示す平面図である。
指紋データ取得センサー22aは指紋領域以上の大きさのエリアを有し、例えば128×128個のセンサーがアレイ状に配置されて構成される。
指置き検知センサー23は、指紋データ取得センサー22aのエリアに隣接し、例えば8個ずつ計16個のセンサーセルが離散的に配置された構成となっている。
センサー部の周辺回路である検知部24および指紋データ取得センサー周辺部25aは、指置き検知センサー23と指紋データ取得センサー22aの周辺のエリア(26a,26b,26c,26d)などに配置される。
FIG. 13 is a plan view showing a specific example of the layout of the fingerprint sensor 2.
The fingerprint data acquisition sensor 22a has an area larger than the fingerprint area, and is configured by, for example, 128 × 128 sensors arranged in an array.
The finger placement detection sensor 23 is adjacent to the area of the fingerprint data acquisition sensor 22a, and has a configuration in which, for example, a total of 16 sensor cells are discretely arranged.
The detection unit 24 and the fingerprint data acquisition sensor peripheral unit 25a, which are peripheral circuits of the sensor unit, are arranged in areas around the finger placement detection sensor 23 and the fingerprint data acquisition sensor 22a (26a, 26b, 26c, 26d) and the like.

指置き検知センサー23上に指が置かれたことを検知したときには実質的に指紋データ取得センサー22aの第1読み取り面上にも指が置かれているような構成とするため、指置き検知センサー23の第2読み取り面は指紋データ取得センサー22aの第1読み取り面とは異なる領域、例えば近傍に配置するが、指紋データ取得センサー22aがエリア型であることから指紋領域に対して相対的に広く、指置き検知センサー23を指紋データ取得センサー22aの近傍に設けても十分ではない場合がある。
このような場合には、指置き検知センサー23を指紋データ取得センサー22aに隣接して設けるか、あるいは指紋データ取得センサー22aのエリア内であって指紋データ取得の邪魔とならない領域を確保してレイアウトすることが好ましい。
When it is detected that the finger is placed on the finger placement detection sensor 23, the finger placement detection sensor is configured so that the finger is substantially placed on the first reading surface of the fingerprint data acquisition sensor 22a. The second reading surface 23 is arranged in an area different from, for example, the vicinity of the first reading surface of the fingerprint data acquisition sensor 22a. However, since the fingerprint data acquisition sensor 22a is an area type, it is relatively wide with respect to the fingerprint area. In some cases, it is not sufficient to provide the finger placement detection sensor 23 in the vicinity of the fingerprint data acquisition sensor 22a.
In such a case, the finger placement detection sensor 23 is provided adjacent to the fingerprint data acquisition sensor 22a, or a layout is provided in the area of the fingerprint data acquisition sensor 22a that does not interfere with fingerprint data acquisition. It is preferable to do.

上記の本実施形態においても、小規模な指置き検知センサーとその周辺回路である検知部を動作させ、指が置かれたのを検知したときに指紋データ取得のために回路全体を動作させることが可能になるため、指が置かれていないときに消費する電力を低減させることが可能になり、また、周期的に指の有無を検知し、検知状態が複数回連続した時に検知信号を出すようにすることにより、突発的な外乱による誤検知が抑制される。   In the present embodiment as well, a small finger placement detection sensor and its peripheral circuit detection unit are operated, and the entire circuit is operated for fingerprint data acquisition when it is detected that a finger is placed. Therefore, it is possible to reduce the power consumed when the finger is not placed, and periodically detect the presence or absence of the finger and issue a detection signal when the detection state continues multiple times. By doing so, erroneous detection due to sudden disturbance is suppressed.

本発明は上記の説明に限定されない。
例えば、指置き検知センサーの配置場所としては、指紋センサーの読み取り面上に指を置いたときに指が当たる場所であればよく、必ずしも指紋データ取得センサーの周辺でなくてもよい。
また、検知部の回路構成は、実施形態で示したものに限らず、種々の回路構成を採用することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
The present invention is not limited to the above description.
For example, the placement position of the finger placement detection sensor may be a place where the finger hits when the finger is placed on the reading surface of the fingerprint sensor, and does not necessarily have to be around the fingerprint data acquisition sensor.
Further, the circuit configuration of the detection unit is not limited to that shown in the embodiment, and various circuit configurations can be adopted.
In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

本発明の指紋センサーは、コンピュータネットワーク上のセキュリティーシステムや、携帯端末などにおける本人確認ツールなどに用いられる指紋センサーに適用できる。
本発明の指紋照合装置は、コンピュータネットワーク上のセキュリティーシステムや、携帯端末などにおける本人確認ツールなどに用いられる指紋照合装置に適用できる。
本発明の指紋読み取り方法は、指紋照合を行うために指紋を読み取る方法に適用できる。
The fingerprint sensor of the present invention can be applied to a fingerprint sensor used for a security system on a computer network, an identity verification tool in a portable terminal, and the like.
The fingerprint collation apparatus of the present invention can be applied to a fingerprint collation apparatus used for a security system on a computer network, an identity verification tool in a portable terminal, and the like.
The fingerprint reading method of the present invention can be applied to a method of reading a fingerprint in order to perform fingerprint collation.

図1は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図2は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置の指紋データ取得センサーの模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a fingerprint data acquisition sensor of the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図3は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置の指紋センサーのレイアウトの具体例を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a specific example of the layout of the fingerprint sensor of the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図4は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置の指置き検知センサーと検知部の具体的な構成を示す回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram showing a specific configuration of the finger placement detection sensor and detection unit of the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図5(a)および(b)はそれぞれ本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置の検知部のセンスアンプおよびコンパレータの等価回路図である。FIGS. 5A and 5B are equivalent circuit diagrams of the sense amplifier and the comparator of the detection unit of the fingerprint collation device according to the first embodiment of the present invention, respectively. 図6は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置の指置き検知センサー、比較用センサーおよび検知部のスイッチ動作のタイミングチャートである。FIG. 6 is a timing chart of the switch operation of the finger placement detection sensor, the comparison sensor, and the detection unit of the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図7は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置の誤検出防止用の回路例である。FIG. 7 is a circuit example for preventing erroneous detection of the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図8は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置の指紋データ取得センサーと指紋データ取得センサー周辺部の具体的な構成を示す回路図である。FIG. 8 is a circuit diagram showing a specific configuration of the fingerprint data acquisition sensor and the peripheral portion of the fingerprint data acquisition sensor of the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図9は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置の動作を説明するフローチャートである。FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図10は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置において第2読み取り面上に指を置いてスライドさせる様子を説明する模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram for explaining how a finger is placed on the second reading surface and slid in the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図11は本発明の第1実施形態に係る指紋照合装置において合成した指紋データを示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing fingerprint data synthesized in the fingerprint collation apparatus according to the first embodiment of the present invention. 図12は本発明の第2実施形態に係る指紋照合装置の構成を示すブロック図である。FIG. 12 is a block diagram showing a configuration of a fingerprint collation apparatus according to the second embodiment of the present invention. 図13は本発明の第2実施形態に係る指紋照合装置の指紋センサーのレイアウトの具体例を示す平面図である。FIG. 13 is a plan view showing a specific example of the layout of the fingerprint sensor of the fingerprint collation apparatus according to the second embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1…指紋照合装置、2…指紋センサー、3…照合ブロック、21…センサー部、22,22a…指紋データ取得センサー、23…指置き検知センサー、23r…比較用センサー、24…検知部、25,25a…指紋データ取得センサー周辺部、26a,26b,26c,26d…周辺のエリア、31…記憶部、32,32a…照合部、101…シリコン基板、102…層間絶縁膜、103…金属電極、104…保護層、CLK…クロック、CP1,CP2…コンパレータ、DS…ダミーセンサー、DRS…スライド方向、F…指、FD…指紋データ、GND…接地、IN1〜3…入力、LC1,LC2…ラッチ回路、OUT1〜4…出力、RS…負荷抵抗素子、SA1,SA2…センスアンプ、SL,SL1〜3…センスライン、SR…シフトレジスタ、ST1…起動信号、ST2…指紋データ取得開始信号、STEP1〜8…ステップ、SW1〜SW8…スイッチ、Vdd…電源電圧。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fingerprint collation apparatus, 2 ... Fingerprint sensor, 3 ... Collation block, 21 ... Sensor part, 22, 22a ... Fingerprint data acquisition sensor, 23 ... Finger placement detection sensor, 23r ... Comparison sensor, 24 ... Detection part, 25, 25a ... peripheral part of fingerprint data acquisition sensor, 26a, 26b, 26c, 26d ... peripheral area, 31 ... storage part, 32, 32a ... collation part, 101 ... silicon substrate, 102 ... interlayer insulating film, 103 ... metal electrode, 104 ... Protective layer, CLK ... Clock, CP1, CP2 ... Comparator, DS ... Dummy sensor, DR S ... Slide direction, F ... Finger, FD ... Fingerprint data, GND ... Ground, IN1-3 ... Input, LC1, LC2 ... Latch circuit , OUT1-4 ... output, RS ... load resistance element, SA1, SA2 ... sense amplifier, SL, SL1-3 ... sense line, SR ... shift Register, ST1 ... activation signal, ST2 ... fingerprint data acquisition start signal, STEP1~8 ... step, SW1 to SW8 ... switch, V dd ... supply voltage.

Claims (13)

複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第1読み取り面を備え、前記第1読み取り面に置かれた指の指紋データを取得する指紋データ取得センサーと、
前記第1読み取り面と異なる領域において少なくとも1つのセンサーセルが設けられた第2読み取り面を備え、前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得する指置き検知センサーと、
前記指置き検知センサーから得られたデータが入力されて前記第2読み取り面上の指の有無を検知し、前記第2読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに指紋データ取得の開始信号を出力する検知部と
を有する指紋センサー。
A fingerprint data acquisition sensor comprising a first reading surface in which a plurality of sensor cells are arranged in an array, and acquiring fingerprint data of a finger placed on the first reading surface;
A finger placement detection sensor comprising a second reading surface provided with at least one sensor cell in a region different from the first reading surface, and acquiring data for detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface;
When the data obtained from the finger placement detection sensor is input to detect the presence or absence of a finger on the second reading surface, fingerprint data acquisition is performed when the finger is placed on the second reading surface. A fingerprint sensor having a detection unit that outputs a start signal.
前記指置き検知センサーの第2読み取り面が前記第1読み取り面の近傍に配置されている
請求項1に記載の指紋センサー。
The fingerprint sensor according to claim 1, wherein a second reading surface of the finger placement detection sensor is disposed in the vicinity of the first reading surface.
前記指置き検知センサーによる前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータの取得と、前記検知部による前記指置き検知センサーから得られたデータから前記第2読み取り面上の指の有無の検知を周期的に行う
請求項1に記載の指紋センサー。
Acquisition of data for detecting presence / absence of a finger on the second reading surface by the finger placement detection sensor, and detection of a finger on the second reading surface from data obtained from the finger placement detection sensor by the detection unit The fingerprint sensor according to claim 1, wherein presence / absence detection is periodically performed.
前記検知部が、前記指置き検知センサーから周期的に得られたデータから、複数回連続して前記第2読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに、前記指紋データ取得の開始信号を出力する
請求項3に記載の指紋センサー。
When the detection unit detects that a finger is placed on the second reading surface in a plurality of times continuously from data periodically obtained from the finger placement detection sensor, the fingerprint data acquisition starts. The fingerprint sensor according to claim 3, which outputs a signal.
前記第1読み取り面が指紋領域よりも小さく、前記第1読み取り面に指を接触させながら移動させたときに指の指紋領域を分割して読み取り、
前記分割して得られた指紋データを1つに合成する再構成部をさらに有する
請求項1に記載の指紋センサー。
The first reading surface is smaller than the fingerprint area, and when the finger is moved while contacting the first reading surface, the fingerprint area of the finger is divided and read,
The fingerprint sensor according to claim 1, further comprising a reconstruction unit that combines the fingerprint data obtained by the division into one.
前記第1読み取り面が指紋領域以上の大きさであり、前記第1読み取り面で指の指紋領域を一度に読み取る
請求項1に記載の指紋センサー。
The fingerprint sensor according to claim 1, wherein the first reading surface is larger than a fingerprint region, and the fingerprint region of a finger is read at a time with the first reading surface.
第1読み取り面を備え、前記第1読み取り面に置かれた指の指紋データを取得する指紋データ取得センサーと、
前記第1読み取り面と異なる領域に配置された第2読み取り面を備え、前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得する指置き検知センサーと、
前記指置き検知センサーから得られたデータが入力されて前記第2読み取り面上の指の有無を検知し、前記第2読み取り面上に指が置かれたことを検知したときに指紋データ取得の開始信号を出力する検知部と
前記指紋データ取得センサーで取得された指紋データとは別の予め取得された指紋データを登録データとして記憶する記憶部と、
前記指紋データ取得センサーで取得された指紋データと、前記登録データを照合する照合部と
を有する指紋照合装置。
A fingerprint data acquisition sensor that includes a first reading surface and acquires fingerprint data of a finger placed on the first reading surface;
A finger placement detection sensor comprising a second reading surface arranged in a region different from the first reading surface, and acquiring data for detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface;
When the data obtained from the finger placement detection sensor is input to detect the presence or absence of a finger on the second reading surface, fingerprint data acquisition is performed when the finger is placed on the second reading surface. A detection unit that outputs a start signal; a storage unit that stores, as registration data, fingerprint data acquired in advance different from the fingerprint data acquired by the fingerprint data acquisition sensor;
A fingerprint collation apparatus comprising: fingerprint data acquired by the fingerprint data acquisition sensor; and a collation unit that collates the registered data.
複数のセンサーセルがアレイ状に配置された第1読み取り面と前記第1読み取り面と異なる領域において少なくとも1つのセンサーセルが設けられた第2読み取り面を備えた指紋センサーにより、前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを取得するステップと、
前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから前記第2読み取り面上の指の有無を検知するステップと、
前記第2読み取り面上の指の有無を検知した結果、前記第2読み取り面上に指が置かれたことを検知した後に、前記第1読み取り面から指紋データ取得するステップと
を有する指紋読み取り方法。
A fingerprint sensor having a first reading surface in which a plurality of sensor cells are arranged in an array and a second reading surface in which at least one sensor cell is provided in a region different from the first reading surface, the second reading surface Acquiring data for detecting the presence or absence of the upper finger;
Detecting the presence or absence of a finger on the second reading surface from data for detecting the presence or absence of the finger on the second reading surface;
Obtaining fingerprint data from the first reading surface after detecting that a finger is placed on the second reading surface as a result of detecting the presence or absence of the finger on the second reading surface. .
前記第2読み取り面が前記第1読み取り面の近傍に設けられた指紋センサーを用いる
請求項8に記載の指紋読み取り方法。
The fingerprint reading method according to claim 8, wherein the second reading surface uses a fingerprint sensor provided in the vicinity of the first reading surface.
前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータの取得と、前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータを用いた前記第2読み取り面上の指の有無の検知を周期的に行う
請求項8に記載の指紋読み取り方法。
Acquisition of data for detecting the presence / absence of a finger on the second reading surface and the presence / absence of a finger on the second reading surface using data for detecting the presence / absence of a finger on the second reading surface The fingerprint reading method according to claim 8, wherein the detection is periodically performed.
周期的に得られた前記第2読み取り面上の指の有無を検知するためのデータから、複数回連続して前記第2読み取り面上に指が置かれたことを検知した後に、前記第1読み取り面から指紋データ取得する
請求項10に記載の指紋読み取り方法。
After detecting periodically that the finger is placed on the second reading surface from the data for detecting the presence or absence of the finger on the second reading surface obtained periodically, the first The fingerprint reading method according to claim 10, wherein fingerprint data is acquired from a reading surface.
前記第1読み取り面が指紋領域よりも小さく、前記第1読み取り面に指を接触させながら移動させたときに指の指紋領域を分割して読み取り、
前記分割して得られた指紋データを1つに合成するステップをさらに有する
請求項8に記載の指紋読み取り方法。
The first reading surface is smaller than the fingerprint area, and when the finger is moved while contacting the first reading surface, the fingerprint area of the finger is divided and read,
The fingerprint reading method according to claim 8, further comprising a step of synthesizing the fingerprint data obtained by the division into one.
前記第1読み取り面が指紋領域以上の大きさであり、前記第1読み取り面で指の指紋領域を一度に読み取る
請求項8に記載の指紋読み取り方法。
The fingerprint reading method according to claim 8, wherein the first reading surface is larger than a fingerprint region, and the fingerprint region of a finger is read at a time with the first reading surface.
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