JP3787565B2 - Fingerprint sensor, fingerprint reader and personal authentication system - Google Patents
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Description
本発明は、近接された指からの光を受光し、指の指紋パターンを検出する指紋センサ、指紋読み取り装置及び個人認証システムに関する。 The present invention relates to a fingerprint sensor, a fingerprint reading device, and a personal authentication system that receive light from an adjacent finger and detect a fingerprint pattern of the finger.
画像を撮像する撮像装置において、センサが受けるノイズの1つの要因として、高周波で駆動するCPUや撮像装置と併用される機器からの放射による電磁誘導ノイズがある。この電磁誘導ノイズの対策として、従来は、併用機器とセンサの間に高透磁率の物体(通常は金属体)を配置することや、長いケーブル類を束ねて不要輻射を抑制するといったことを行っていた。なお、特開平07-38789号公報(特許文献1)には、センサとノイズ源である併用機器との間に電磁シールド層を設け、しかもこの電磁シールド層がセンサへの入射光を低下させることないように最適化されたものであることが開示されている。 In an imaging apparatus that captures an image, one factor of noise received by a sensor is electromagnetic induction noise due to radiation from a device that is used in combination with a CPU or imaging apparatus that is driven at a high frequency. As countermeasures against this electromagnetic induction noise, conventionally, a high-permeability object (usually a metal body) is placed between the combined device and the sensor, or unnecessary radiation is suppressed by bundling long cables. It was. In JP-A-07-38789 (Patent Document 1), an electromagnetic shield layer is provided between a sensor and a combination device that is a noise source, and the electromagnetic shield layer reduces incident light to the sensor. It is disclosed that it has been optimized so that there is no such thing.
一方で、センサが外部から受けるノイズとして、電磁誘導ノイズ以外に静電誘導によるノイズがある。この静電誘導ノイズは、センサの検知部とノイズ源との間のキャパシタンスCpを介して伝播するものであり、そのキャパシタンス量が大きいほどノイズの伝播量は大きくなる。ところで、ある物質Aと物質Bとの間にできるキャパシタンスの大きさは、電磁気学の理論から、物質Aと物質B及び物質AB間を埋める物質の誘電率に比例し、物質AB間の距離に反比例する。そのため、一般的な検出装置のように、センサと被写体物との間には充分な距離があり、しかもその間を埋める物質が誘電率の低い空気である場合には、静電誘導によるノイズの影響は無視していいほど小さくなり、対策も必要とされなかった。 On the other hand, noise that the sensor receives from the outside includes noise due to electrostatic induction in addition to electromagnetic induction noise. This electrostatic induction noise propagates through the capacitance Cp between the detection unit of the sensor and the noise source. The larger the capacitance amount, the larger the noise propagation amount. By the way, the magnitude of capacitance between a substance A and a substance B is proportional to the dielectric constant of the substance filling the gap between the substance A, the substance B, and the substance AB from the theory of electromagnetics, and the distance between the substances AB. Inversely proportional. For this reason, when there is a sufficient distance between the sensor and the object as in a general detection device, and the material filling the space is air with a low dielectric constant, the influence of noise due to electrostatic induction Was so small that it could be ignored, and no action was required.
しかしながら、近年、セキュリティ分野でその必要性が注目されている指紋センサにおいては、指をセンサに近接する必要があり、このとき指が電気的なノイズを有していると、静電誘導によってセンサ性能が著しく低下してしまうという問題が生じることがあった。現実に指(人体)は、PCモニターなどの電気機器の影響により数十mVから十数V程度の電気的なノイズを有する状態になり易い。 However, in recent years, in a fingerprint sensor, the necessity of which has been attracting attention in the security field, it is necessary to bring a finger close to the sensor. There may be a problem that the performance is remarkably deteriorated. Actually, the finger (human body) is likely to have a state of electrical noise of about several tens of mV to several tens of V due to the influence of electric equipment such as a PC monitor.
指を近接して指紋パターンを撮像する指紋センサの一例としては、例えば、特開2003−6627号公報(特許文献2)に開示されている指紋入力装置がある。この指紋センサでは、レンズやプリズムあるいは光ファイバなどの光学部材を使用せずにコントラストの強い指紋パターンを撮像するために、センサ上に載置される薄板の設計指針として屈折率1.4以上5以下、厚さを100μm以下としている。この特許文献2の場合、薄板の厚みは限りなく0に近いほうがコントラストの観点では優れている。しかし、薄板の厚みを薄くすることにより、さらに静電誘導を受けやすくなることは前述の説明から明白である。加えて電磁気学の理論から、物質の屈折率nは、以下の[数1]のように与えられるため、屈折率のみに注目して薄板の部材を選択すると、比誘電率が高い物質が選ばれる場合があり、より静電誘導の影響を受け易いシステムとなる可能性があった。 As an example of a fingerprint sensor that captures a fingerprint pattern by bringing a finger close to the image, for example, there is a fingerprint input device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-6627 (Patent Document 2). In this fingerprint sensor, in order to capture a fingerprint pattern with high contrast without using an optical member such as a lens, a prism, or an optical fiber, a refractive index of 1.4 or more is used as a design guideline for a thin plate placed on the sensor. Hereinafter, the thickness is set to 100 μm or less. In the case of Patent Document 2, the thickness of the thin plate is infinitely close to 0, which is superior in terms of contrast. However, it is clear from the above explanation that the thickness of the thin plate is more susceptible to electrostatic induction. In addition, from the theory of electromagnetics, the refractive index n of a material is given by the following [Equation 1]. Therefore, when a thin plate member is selected by paying attention only to the refractive index, a material having a high relative dielectric constant is selected. In some cases, the system may be more susceptible to electrostatic induction.
また、誘導ノイズを低減する方法として、信号伝送路と、対になる信号伝送路とを同一平面上に平行に配置する方法がある。このように2つの信号伝送路を配置することにより両者にはほぼ等しいノイズ成分が重畳するので、差動増幅器でそれらの差分をとればノイズ成分のみを除去することが可能となる。 In addition, as a method for reducing induction noise, there is a method in which a signal transmission path and a pair of signal transmission paths are arranged in parallel on the same plane. By arranging the two signal transmission paths in this manner, almost equal noise components are superimposed on each other. Therefore, it is possible to remove only the noise components by taking the difference between them with a differential amplifier.
しかし、上述の方法は、電磁誘導ノイズに対しては有効に作用するが、静電誘導のようにノイズ源が近接するような場合には効果を発揮しないという問題があった。電磁誘導ノイズは、ある併用機器の電磁ノイズが空間を伝播して信号伝送路に重畳するものであり、ノイズ源である併用機器とセンサの間には、ある程度の距離が存在する。そのため、平行してパターニングされた2つの信号伝送路とノイズ源との距離はほぼ等しく、ノイズの影響も等しいと考えることができるので、差動増幅器によってノイズ成分のみ除去することができるのである。その一方で、静電誘導ノイズは、前述のようにノイズ源が信号伝送路に近い場合に問題となるノイズである。このように、ノイズ源が信号伝送路近くに存在する場合、ノイズ源とそれぞれの信号伝送路までの距離はほぼ等しいとは考えられなくなる。そのため、信号伝送路間でノイズ重畳の度合いが変化してしまい、差動増幅器でノイズをキャンセルすることができないからである。 However, although the above-described method works effectively against electromagnetic induction noise, there is a problem that the method is not effective when a noise source is close to the electromagnetic induction. The electromagnetic induction noise is generated when electromagnetic noise of a certain combination device propagates through the space and is superimposed on the signal transmission path, and there is a certain distance between the combination device that is a noise source and the sensor. Therefore, it can be considered that the distance between the two signal transmission lines patterned in parallel and the noise source is almost equal and the influence of noise is also equal, so that only the noise component can be removed by the differential amplifier. On the other hand, electrostatic induction noise is noise that becomes a problem when the noise source is close to the signal transmission path as described above. Thus, when the noise source is present near the signal transmission path, the distance between the noise source and each signal transmission path cannot be considered to be substantially equal. For this reason, the degree of noise superposition changes between signal transmission paths, and noise cannot be canceled by the differential amplifier.
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、指を近接させて指の指紋パターンを指紋センサで検出するときに、指からの静電誘導ノイズにより指紋センサの性能が低下してしまうのを回避することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems. When a finger is brought close to the finger and the fingerprint pattern of the finger is detected by the fingerprint sensor, the performance of the fingerprint sensor is reduced due to electrostatic induction noise from the finger. The purpose is to avoid this.
本発明の指紋センサは、指を近接させて指紋を検出する指紋センサであって、指を載置する当該指紋センサの上面の領域と、前記領域下に設けられた画素信号伝送路と、当該画素信号伝送路と対になる基準電圧伝送路と、を有し、前記領域に対して、前記画素信号伝送路までの距離と、前記基準電圧伝送路までの距離とが空間的に等距離となるように配置されている。 The fingerprint sensor of the present invention is a fingerprint sensor that detects a fingerprint by bringing a finger close to the fingerprint sensor, the area on the upper surface of the fingerprint sensor on which the finger is placed, the pixel signal transmission path provided below the area, A reference voltage transmission line paired with the pixel signal transmission line, and the distance to the pixel signal transmission line and the distance to the reference voltage transmission line are spatially equidistant with respect to the region. It is arranged to be.
本発明の指紋センサの他の態様は、指を近接させて指紋を検出する指紋センサであって、指を載置する当該指紋センサの上面の領域と、当該領域下に設けられた画素信号伝送路と、当該画素信号伝送路と対になる基準電圧伝送路と、を有し、当該二つの伝送路が互いに縒り線状に形成されている。 Another aspect of the fingerprint sensor according to the present invention is a fingerprint sensor for detecting a fingerprint by bringing a finger close to the fingerprint sensor, and an area on the upper surface of the fingerprint sensor on which the finger is placed and pixel signal transmission provided below the area. And a reference voltage transmission line paired with the pixel signal transmission line, and the two transmission lines are formed in a twisted line shape.
また、本発明の指紋センサのその他の態様は、前記指紋センサは、複数の光電変換素子を備えている。 In another aspect of the fingerprint sensor according to the present invention, the fingerprint sensor includes a plurality of photoelectric conversion elements.
また、本発明の指紋センサのその他の態様は、前記指紋センサは、複数の静電容量検出素子を備えている。 In another aspect of the fingerprint sensor according to the present invention, the fingerprint sensor includes a plurality of capacitance detection elements.
また、本発明の指紋センサのその他の態様は、前記指紋センサは、複数の圧電素子を備えている。 According to another aspect of the fingerprint sensor of the present invention, the fingerprint sensor includes a plurality of piezoelectric elements.
また、本発明の指紋センサのその他の態様は、前記指紋センサは、複数の温度検出素子を備えている。 In another aspect of the fingerprint sensor according to the present invention, the fingerprint sensor includes a plurality of temperature detection elements.
本発明の指紋読み取り装置は、前記記載の指紋センサと、前記指紋センサの上面の所定領域に載置された指に光を照射する光照射手段とを含む。 The fingerprint reading apparatus of the present invention includes the above-described fingerprint sensor and light irradiation means for irradiating light to a finger placed in a predetermined area on the upper surface of the fingerprint sensor.
本発明の個人認証システムは、前記記載の指紋読み取り装置と、予め個人認証すべき対象者の指紋画像を登録する指紋登録手段と、前記指紋読み取り装置により読み取られた指紋画像と前記指紋登録手段に登録されている指紋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含む。 The personal authentication system according to the present invention includes the fingerprint reading device described above, a fingerprint registration unit that registers a fingerprint image of a subject to be personally authenticated in advance, a fingerprint image read by the fingerprint reading device, and the fingerprint registration unit. Fingerprint matching means for collating whether or not the registered fingerprint image matches, and outputting the collation result as a personal authentication signal.
本発明によれば、指を近接させて指の指紋パターンを指紋センサで検出するときに、指(人体)からの静電誘導ノイズが指紋センサに伝播するのを抑制することができ、指紋センサにおける出力信号をS/Nの良いものとすることができる。これにより、高品質な指紋パターンを検出することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when making a finger | toe close and detecting the fingerprint pattern of a finger with a fingerprint sensor, it can suppress that the electrostatic induction noise from a finger (human body) propagates to a fingerprint sensor. The output signal at can have a good S / N. Thereby, a high-quality fingerprint pattern can be detected.
以下、本発明に係る指紋センサ、指紋読み取り装置及び個人認証システムの実施形態について図面を参照しながら説明を行う。 Hereinafter, embodiments of a fingerprint sensor, a fingerprint reading device, and a personal authentication system according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態における指紋センサの概略断面図である。指紋センサとしての2次元イメージセンサ10は、画素部に増幅素子を備えたX−Yアドレス型のCMOSイメージセンサである。
図1において、1は半導体基板、11はP型ウェル中にN型層を形成した光電変換部、12は電荷信号を転送するゲート電極、13は光電変換された信号を伝送する第1の信号伝送路、14は垂直信号線等の第2の信号伝送路、15は誘電ノイズシールド層、16は第1の信号伝送路13と第2の信号伝送路14とを電気的に分離する第1の絶縁層、17は第2の信号伝送路14と誘電ノイズシールド層15とを電気的に分離する第2の絶縁層、18はイメージセンサ10表面を平坦化するパッシベーション膜、19は素子分離部である。ここで、誘電ノイズシールド層15は導電性であり、接地あるいは固定電位に低インピーダンスで接続されている。また、信号伝送路は、画素信号の伝送路のみに限定されず、2次元イメージセンサ10のバイアス線、クロック線、アナログ信号線等も含まれる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic sectional view of a fingerprint sensor according to the first embodiment of the present invention. A two-
In FIG. 1, 1 is a semiconductor substrate, 11 is a photoelectric conversion unit in which an N-type layer is formed in a P-type well, 12 is a gate electrode for transferring a charge signal, and 13 is a first signal for transmitting a photoelectrically converted signal. Reference numeral 14 denotes a second signal transmission line such as a vertical signal line, 15 denotes a dielectric noise shield layer, and 16 denotes a first signal electrically separating the first signal transmission line 13 and the second signal transmission line 14. 17 is a second insulating layer that electrically separates the second signal transmission line 14 and the dielectric noise shield layer 15, 18 is a passivation film that planarizes the surface of the
図1に示した2次元イメージセンサ10を指紋読み取り装置に利用する場合、2次元イメージセンサ10上の所定領域に指を密着させ、別に設けられた光照射手段により当該指に光を照射する。そして、指内部から散乱してきた光を2次元イメージセンサ10で受光する。2次元イメージセンサ10に入射した光は、パッシベーション膜18を透過して、光電変換部11に到達し、そこで電子−ホール対となり電気信号に変換される。この電荷信号は、ゲート電極12に印加されるパルスによって、第1の信号伝送路13に転送される。この2次元イメージセンサ10がCMOSセンサの場合、この電荷信号は画素内の増幅素子によって電圧信号に変換され、第2の信号伝送路14から後段のラインメモリCDS回路、クランプ回路、アンプ回路などに伝送される。
When the two-
ところで、前述したように、人体の電位は周囲の環境により絶えず変動しており、2次元イメージセンサ10に密着させる指も非常に大きなノイズを含んでいる。一方、第2の信号伝送路14は、垂直信号線や水平信号線といった複数画素で共通して使用する配線パターンであり、比較的長い配線パターンである。そのため、面積が大きくなり、ノイズ源である指との間に寄生容量を生じやすい。よって、第2の信号伝送路14と指との間に静電誘導ノイズを遮断するための手段を備えていない場合には、指(人体)のもつノイズが容量カップリングにより伝播し、2次元イメージセンサ10における出力信号のS/Nを著しく低下させてしまう。
By the way, as described above, the potential of the human body constantly fluctuates depending on the surrounding environment, and the finger that is in close contact with the two-
これに対して、本実施形態における2次元イメージセンサ10では、第2の信号伝送路14と指との間に、接地あるいは固定電位に低インピーダンスで接続された誘電ノイズシールド層15を設けたので、指(人体)のノイズが2次元イメージセンサ10の内部に侵入するのを遮蔽することができるため、2次元イメージセンサ10における出力信号のS/Nが著しく低下してしまうのを回避することが可能となる。
In contrast, in the two-
誘導ノイズシールド層15の物質としては、半導体プロセスの援用が容易であるアルミニウムが製造コストの観点からも好ましい。また、アルミニウム等の金属を用いることにより、意図しない箇所からの光を反射させることができ、スミア対策等として遮光を兼ねるようにすることも可能である。 As the material of the induction noise shield layer 15, aluminum, which can easily use a semiconductor process, is preferable from the viewpoint of manufacturing cost. In addition, by using a metal such as aluminum, light from an unintended location can be reflected, and it is also possible to serve as a light shield as a smear countermeasure or the like.
なお、ここでは2次元イメージセンサ10の画素部周辺の信号伝送路における誘導ノイズのシールド方法について説明を行なってきたが、ノイズシールドを行う箇所としては当該画素部周辺に限定されるものではない。例えば、水平信号線やクランプ回路に静電誘導ノイズが重畳すれば、同様に2次元イメージセンサ10の出力信号の品質(S/N)に重大な影響があることは明白であり、画素周辺以降の回路配線も同様にシールドされるべきである。
In addition, although the induction noise shielding method in the signal transmission path around the pixel portion of the two-
(第2の実施形態)
図2は、一般的なCMOSイメージセンサの等価回路図である。
1つの画素には、フォトダイオード21と、フォトダイオードリセットスイッチ22と、画素選択スイッチ23と、増幅ソースフォロア24とを有している。各画素の出力は、垂直信号線25、水平信号線26を経由して後段の差動増幅回路27において、ある基準電圧28との差分が増幅されるようになっている。この基準電圧とは、別途設けられた暗画素の出力信号や、信号を出力した各画素のリセット時ノイズ、などの場合が考えられる。これは、本発明の第2の実施形態の場合も同様である。このとき、基準電圧線29のパターンは図2に示すように、水平信号線26に添うように配線される。このように差動増幅回路27につながる配線パターンをほぼ等しくパターニングすることにより、前述のとおり、外部から飛び込む電磁誘導ノイズの大きさ及び位相を各配線においてほぼ等しくなるので、差動増幅回路27で当該電磁誘導ノイズを除去することが可能となる。
(Second Embodiment)
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a general CMOS image sensor.
One pixel includes a
ところが、例えば指紋センサなどで問題となる静電誘導ノイズの場合には、ノイズ源となる指が配線パターンに近接して置かれるため、平行してパターニングされた信号線間においても当該静電誘導ノイズの伝播量が異なり、差動増幅器27をもってしても当該静電誘導ノイズを除去しきれない場合が生じる。その様子を図3に模式的に示した。 However, for example, in the case of electrostatic induction noise, which is a problem in a fingerprint sensor or the like, since the finger as a noise source is placed close to the wiring pattern, the electrostatic induction also occurs between signal lines patterned in parallel. The propagation amount of noise is different, and even when the differential amplifier 27 is used, the electrostatic induction noise cannot be completely removed. This is schematically shown in FIG.
図3は、一般的な指紋センサの等価回路図である。
画素31は、4×4のマトリクス状に配置されており、各画素の出力は垂直シフトレジスタ32、水平シフトレジスタ33によって選択的に画素信号伝送路35に読み出される。読み出された画素出力は、差動増幅器37において基準電圧34との差分をあるゲインで増幅されるようになっている。このとき、図3の破線で示した指38の中心が画素配列の中央に置かれるようにしたとすると、画素信号伝送路35は指38の下に隠れるが、当該画素信号伝送路と対になる信号線である基準電圧伝送路36は指38の下には隠れていない。そのため、ノイズ源である指と各信号伝送路との距離は等しくならずに、信号伝送路に重畳するノイズも異なる。
FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a general fingerprint sensor.
The pixels 31 are arranged in a 4 × 4 matrix, and the output of each pixel is selectively read out to the pixel signal transmission path 35 by the vertical shift register 32 and the horizontal shift register 33. The read pixel output is amplified by a differential amplifier 37 with a certain gain from the reference voltage 34. At this time, if the center of the finger 38 indicated by the broken line in FIG. 3 is placed at the center of the pixel array, the pixel signal transmission path 35 is hidden under the finger 38, but is paired with the pixel signal transmission path. The reference voltage transmission line 36 that is a signal line is not hidden under the finger 38. Therefore, the distance between the finger, which is a noise source, and each signal transmission path is not equal, and the noise superimposed on the signal transmission path is also different.
上述した従来の配線パターン(図4参照)のように、単に2つの信号伝送路(35,36)を平行してパターニングするだけでは、静電誘導ノイズのようにノイズ源が近接する場合においては、ノイズ源と信号伝送路の空間的な同一性を保てずに、差動増幅回路37をもってしても静電誘導ノイズを除去することができない。 As in the conventional wiring pattern described above (see FIG. 4), by simply patterning the two signal transmission paths (35, 36) in parallel, when noise sources are close to each other like electrostatic induction noise, Even if the differential amplifier circuit 37 is used without maintaining the spatial identity of the noise source and the signal transmission path, the electrostatic induction noise cannot be removed.
そこで、本発明者らは、以下に示す指紋センサの形態を思料した。
図5は、本発明の第2の実施形態における指紋センサの等価回路図である。
図5に示すように、本実施形態における指紋センサは、各画素からの出力信号を伝送する画素信号伝送路55と、当該画素信号伝送路と対になる信号線である基準電圧伝送路56とを縒り線状に形成する。このように形成することにより、ノイズ源である指と各信号伝送路(55,56)との距離をほぼ等しく保つことができるため、各信号伝送路(55,56)に重畳する静電誘導のノイズ量も等しくなり、差動増幅器37によるノイズ除去が可能となる。この画素信号伝送路55と基準電圧伝送路56とを実際の半導体プロセスにおいて形成するには、図6に示すように、2つのアルミ配線層に対してそれぞれ所定のパターニングを行なって、アルミ配線層間をスルーホールで接続することにより、各伝送路を縒り線状に形成する。このように形成することにより、製造プロセスを複雑にすることなく縒り線を形成できる。
Therefore, the present inventors conceived the form of the fingerprint sensor shown below.
FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the fingerprint sensor according to the second embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the fingerprint sensor according to the present embodiment includes a pixel signal transmission path 55 that transmits an output signal from each pixel, and a reference voltage transmission path 56 that is a signal line paired with the pixel signal transmission path. Is formed in a twisted line shape. By forming in this way, the distance between the finger, which is a noise source, and each signal transmission path (55, 56) can be kept substantially equal, so electrostatic induction superimposed on each signal transmission path (55, 56). The amount of noise is also equal, and the noise removal by the differential amplifier 37 becomes possible. In order to form the pixel signal transmission path 55 and the reference voltage transmission path 56 in an actual semiconductor process, as shown in FIG. 6, two aluminum wiring layers are respectively subjected to predetermined patterning, and the aluminum wiring layers are formed. Are connected by through holes to form each transmission line in a twisted line shape. By forming in this way, a twist line can be formed without complicating the manufacturing process.
(第3の実施形態)
次に、上述した指紋センサを有する指紋読み取り装置、及び当該指紋読み取り装置を含む個人認証システムの実施形態を図7及び図8を参照して説明する。
(Third embodiment)
Next, an embodiment of a fingerprint reader having the above-described fingerprint sensor and a personal authentication system including the fingerprint reader will be described with reference to FIGS.
図7は、本発明の第3の実施形態における個人認証システムの概略構成図である。また、図8は、第3の実施形態における個人認証システムを構成する指紋読み取り装置100の概略構成図である。
図7に示す個人認証システムは、複数の光電変換素子を含み構成される指紋センサ101と、その周辺回路部102と、指紋センサ101上に置かれた指に対して光を照射するLED(光照射手段)103とを有する指紋読み取り装置100と、この指紋読み取り装置100に接続され、指紋の照合を行う指紋照合装置200とを備える。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of a personal authentication system according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a schematic configuration diagram of the
The personal authentication system shown in FIG. 7 includes a
周辺回路部102は、例えば図1に示した半導体基板1上に形成され、図8に示すように、指紋センサ101の動作を制御する制御回路(駆動回路)1021と、指紋センサ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述の回路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とを含み構成されている。この周辺回路部102を含む回路は、上述したものに限らず、別種の回路を含めてもよい。また、上述した回路の1部を別チップとして構成してもよい。
The
指紋照合装置200は、周辺回路部102の通信制御部1024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とを備えている。出力インターフェース114は、使用やログイン等に際して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。
The
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、1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読み取り装置100から入力インターフェース111を介して入力される。
Here, in the
画像処理部112は、指紋読み取り装置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づいて照合し、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を介して出力する。
The
なお、本実施形態では、指紋読み取り装置100と指紋照合装置200を別デバイスで構成しているが、本発明はこれに限らず、必要に応じて指紋照合装置200の少なくとも一部の機能を指紋読み取り装置100の周辺回路部102内に一体に構成してもよい。また、本実施形態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。
In the present embodiment, the
本発明の実施形態では、指紋センサとして、被写体情報検出素子である複数の光電変換素子を備えた2次元イメージセンサについて説明を行なってきたが、静電容量タイプの凹凸パターンからなる複数の静電容量検出素子や複数の圧電素子、複数の温度検出素子などを前述の光電変換素子と同様に指紋センサに適用し、これらの出力を電気信号に変換した後の配線経路で重畳する静電誘導ノイズを遮蔽することにより、指紋センサの出力信号の品質を高めるようにした形態も本発明に含まれる。また、半導体プロセスの援用によって、指紋センサに直に誘電ノイズシールド層15を形成すること、あるいは指紋センサからの出力信号を伝送する画素信号伝送路55と当該画素信号伝送路と対になる信号線である基準電圧伝送路56とを縒り線状に形成することにより、製造プロセスを複雑にすることなく、低コストで静電誘導ノイズを低減させることが可能となる。 In the embodiment of the present invention, a two-dimensional image sensor provided with a plurality of photoelectric conversion elements, which are subject information detection elements, has been described as a fingerprint sensor. Capacitance detection elements, multiple piezoelectric elements, multiple temperature detection elements, etc. are applied to the fingerprint sensor in the same way as the photoelectric conversion elements described above, and these outputs are converted into electrical signals and superimposed on the wiring path after electrostatic induction noise A mode in which the quality of the output signal of the fingerprint sensor is improved by shielding the image sensor is also included in the present invention. Further, with the aid of a semiconductor process, the dielectric noise shield layer 15 is formed directly on the fingerprint sensor, or the pixel signal transmission path 55 for transmitting the output signal from the fingerprint sensor and the signal line paired with the pixel signal transmission path. By forming the reference voltage transmission line 56 that is a twisted line shape, it is possible to reduce electrostatic induction noise at low cost without complicating the manufacturing process.
1 半導体基板
10 2次元イメージセンサ
11 光電変換部
12 ゲート電極
13 第1の信号伝送路
14 第2の信号伝送路
15 誘電ノイズシールド層
16 第1の絶縁層
17 第2の絶縁層
18 パッシベーション膜
19 素子分離部
21 フォトダイオード
22 フォトダイオードリセットスイッチ
23 画素選択部スイッチ
24 増幅ソースフォロア
25 垂直信号線
26 水平信号線
27 差動増幅回路
28 基準電圧
29 基準電圧線
31 画素
32 垂直シフトレジスタ
33 水平シフトレジスタ
34 基準電圧
35 画素信号伝送路
36 基準電圧伝送路
37 差動増幅器
38 指
55 画素信号伝送路
56 基準電圧伝送路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
指を載置する当該指紋センサの上面の領域と、前記領域下に設けられた画素信号伝送路と、当該画素信号伝送路と対になる基準電圧伝送路と、
を有し、
前記領域に対して、前記画素信号伝送路までの距離と、前記基準電圧伝送路までの距離とが空間的に等距離となるように配置されていることを特徴とする指紋センサ。 A fingerprint sensor that detects a fingerprint by bringing a finger close to it,
A region of the upper surface of the fingerprint sensor on which the finger is placed, a pixel signal transmission path provided below the region, a reference voltage transmission path paired with the pixel signal transmission path,
Have
A fingerprint sensor, wherein the distance to the pixel signal transmission path and the distance to the reference voltage transmission path are spatially equidistant with respect to the region.
指を載置する当該指紋センサの上面の領域と、当該領域下に設けられた画素信号伝送路と、当該画素信号伝送路と対になる基準電圧伝送路と、
を有し、
当該二つの伝送路が互いに縒り線状に形成されていることを特徴とする指紋センサ。 A fingerprint sensor that detects a fingerprint by bringing a finger close to it,
A region of the upper surface of the fingerprint sensor on which the finger is placed, a pixel signal transmission path provided below the region, a reference voltage transmission path paired with the pixel signal transmission path,
Have
A fingerprint sensor characterized in that the two transmission paths are formed in a twisted line shape.
前記指紋センサの上面の所定領域に載置された指に光を照射する光照射手段と
を含むことを特徴とする指紋読み取り装置。 A fingerprint sensor according to claim 3;
And a light irradiating means for irradiating light on a finger placed on a predetermined area of the upper surface of the fingerprint sensor.
予め個人認証すべき対象者の指紋画像を登録する指紋登録手段と、
前記指紋読み取り装置により読み取られた指紋画像と前記指紋登録手段に登録されている指紋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
を含むことを特徴とする個人認証システム。 A fingerprint reader according to claim 7;
Fingerprint registration means for registering a fingerprint image of a subject to be personally authenticated in advance;
Fingerprint collation means for collating whether or not the fingerprint image read by the fingerprint reading device matches the fingerprint image registered in the fingerprint registration means, and outputting the collation result as a personal authentication signal. A personal authentication system.
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