JP4496065B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、指紋認証センサを有するキーボード等の入力装置に係り、特に、簡単な電気回路の構成で指紋の照合を確実に行うことができるとともに、誤操作等により指紋照合が行われることを防止でき、個人認証がされない限り電源自体が立ち上がらないようにできる等、より高いセキュリティを確保できる入力装置に関する。

下記特許文献１には、シャッタレリーズ面に指紋センサが装備されたディジタルカメラが開示されている。

前記シャッタレリーズ面には指紋情報読み取り部が設けられ、前記指紋センサのセンサ部には複数の電極が配置されている。

前記センサ部に指が置かれると、前記電極，前記指等によりコンデンサが形成される。前記電極ごとに形成される前記コンデンサの容量を、前記電極に一定の電圧を印加することにより、前記電極に蓄積される電荷量として検出し、前記電荷量を電圧に変換することで電気信号として指紋の凹凸を判別し、指紋を読み取る。
特開２００２−２８１４３９号公報

一般に、指紋の読み取りにおいては、指を指紋センサの上に置き、軽く指を指紋センサに押し付けることで、正確な指紋の読み取りが行われる。

しかし、前記特許文献１に記載の発明では、前記指紋センサの上に指が置かれると、指を下方へ押し込むことなく、指を置いただけで前記指紋情報読み取り部によって指紋が読み取られる。このため、指紋を誤って読み取ってしまうことが起きる。

また、前記特許文献１に記載の発明では、前記特許文献１の図２に示すように、電源は一旦立ち上がり（ステップ２００）、その後、指紋の照合が行なわれ（ステップ２２２）、一致する指紋がないと（ステップ２２４）、電源をオフにする（ステップ２２５）。しかし、指紋照合がなされるまでの電源のオン状態では、内部構造に精通した悪用者が、指紋センサにおけるロック状態を何等かの手法を用いて解除できることも考えられる。このため、指紋照合が行われ、個人認証がなされない限り電源が立ち上がらないように制御することが望まれた。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、特に、簡単な電気回路の構成で指紋の照合を確実に行うことができるとともに、誤操作等により指紋照合が行われることを防止でき、個人認証がされない限り電源自体が立ち上がらないようにできる等、より高いセキュリティを確保できる入力装置を提供することを目的としている。

本発明は、指紋データを読み取る指紋認証センサが、複数の押圧スイッチの少なくとも１つに設けられ、
前記押圧スイッチは、機器本体上で押圧操作可能に支持されたキートップ側に、前記指紋認証センサと、前記指紋認証センサに導通する端子部と、このキートップに割り振られた入力を行う可動側接点とが設けられ、
前記機器本体側に、前記端子部に対向する電極と、前記可動側接点に対向する固定側接点が配置されており、
前記キートップが押されると、前記可動側接点と前記固定側接点が接触してキートップの押圧信号が得られるとともに、前記端子部が前記電極と接触して前記指紋認証センサで読みとられた前記指紋データが、前記端子部と前記電極を経て機器本体側の指紋照合部に与えられ、前記指紋データと予め登録された指紋データとが照合されて個人認証の照合が行われることを特徴とする。

本発明では、押圧信号が検出されたときに、指紋の照合を行う。すなわち、指が指紋認証センサのセンサ部に触れただけでは指紋認証センサは動作せず、指紋の照合は行われない。指で前記センサ部を所定量押圧し、指紋認証センサが動作可能となって初めて指紋の照合が行われる。

このように、指を、指紋認証センサの操作面上を押圧信号が検出される程度に強く押圧しないと指紋の照合がなされないため、単に触れる程度の場合に比べて、指紋認証センサから適切な指紋データが読み取られやすくなり、適切に指紋の照合を行なうことができる。また、誤操作によって指紋が照合されることを回避できる。

上記において、前記指紋認証センサが設けられる前記押圧スイッチは電源スイッチであり、前記照合を行い、前記個人認証を行った後に電源を立ち上げることが好ましい。このように、指紋の照合がなされ、個人認証がされない限り電源を立ち上げないことで、より高いセキュリティを確保できる。

上記のように、指紋認証センサの端子部と基板側の電極とを所定間隔を空けて配置し、電源スイッチ部と同様に、指紋認証センサの入力をスイッチ入力で行なうようにすることで、外部からの衝撃によっても断線等しにくい構造にできる。例えば、端子部と電極とが配線で接続された構成であると、キートップを押圧したときに配線が撓むなどするため、キートップ操作により配線が断線しやくなるが、本発明ではそのような不具合を適切に抑制できる。

また、本発明では、前記指紋認証センサが設けられる前記押圧スイッチには前記指紋認証センサの動作を知らせるための発光部材が設けられていることが好ましい。具体的には、前記発光部材は、前記指紋データの照合中は点灯しており、前記個人認証が終了すると消灯することが好ましい。

上記により、操作者は、指紋認証センサの動作が始められること、および個人認証が終了したこと等を確実に認識することができる。

本発明における入力装置では、簡単な電気回路の構成で指紋の照合を確実に行うことができるともに、誤操作等により指紋照合が行われることを防止でき、個人認証がされない限り電源自体が立ち上がらないようにできる等、より高いセキュリティを確保できる。

図１は本発明の入力装置が搭載されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図、図２は図１のノート型パーソナルコンピュータの電源スイッチを示す平面図、図３は図１および図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での部分断面図、図４は、図３の状態から電源スイッチを押圧したときの状態を示す部分断面図、図５は図２の電源スイッチに搭載される指紋認証センサのブロック図、図６は本発明の個人認証動作を示すフローチャート図である。

図１に示す符号１はキーボードであり、キーボード１は、複数の押圧スイッチ２から構成されている。

本発明では、図１に斜線で示すように、複数の押圧スイッチ２のうち電源スイッチを符号２０で表し、たとえば電源スイッチ２０に指紋認証センサ３が設けられる。

電源スイッチ２０は、図３に示すように、押圧面２１を有する押圧部（キートップ）２０ａと検出部２０ｂを有し、キートップ２０ａと検出部２０ｂが板ばね等（図示せず）を介して、所定の間隔を空けて機械的に接続されている。

押圧面２１には、検出部２０ｂに設けられたＬＥＤ等の発光部材４の点灯や消灯等の状態を表示するための表示窓５が設けられている。

指紋認証センサ３としては、指紋の読み取り方式が半導体式（具体的には静電容量式）、光学式、感圧式、感熱式等のものがあるが、本発明では前記いずれの読み取り方式のものであってもよい。

指紋認証センサ３は、キートップ２０ａのモールド成形時に、キートップ２０ａに重ねて成形される。キートップ２０ａの下面２２には指紋認証センサ３の端子部３ａ，３ａが、下面２２から下方へ突出して設けられている。指紋認証センサ３のセンサ部３ｂと端子部３ａ，３ａはキートップ２０ａの内部で電気的に接続されている。

検出部２０ｂは、例えばシート（基板）１３上に種々の入出力端子群が形成されている。

図３に示すように、シート１３上にはクリックゴム１４が設けられ、クリックゴム１４はゴム弾性体からなり、例えば円椀状に形成されている。クリックゴム１４のシート１３上に接着される固定部、及び中央部の肉厚部１５が可動部であり、肉厚部１５の下面には第１接点１６が設けられている。

また、シート１３上には、第１接点１６を介して導通される第２接点１７及び第３接点１８が印刷等により形成されている。第１接点１６，第２接点１７および第３接点１８で電源スイッチ部ＳＷ１が構成される。

さらに、シート１３上には、指紋認証センサ３の端子部３ａ，３ａと高さ方向にて対向する位置に電極３ｃ，３ｃが印刷等により形成されている。端子部３ａと電極３ｃとでスイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３が構成されている。

さらに、シート１３上には、ＬＥＤ等の発光部材４及び指紋認証センサ３を制御する制御部７が設けられている。発光部材４は表示窓５に高さ方向にて対向する位置に設けられている。

電源スイッチ部ＳＷ１は、図３で説明した方式のものであってもよいし、あるいはタクトスイッチなどであってもよい。

次に図５のブロック図について説明する。
図５に示すように、指紋認証センサ３は、センサ部３ｂと、ＣＰＵ９と、記憶部８と、指紋データ登録部１０とを有して構成され、さらに、ＣＰＵ９には発光部材４と、電源スイッチ２０とが接続されている。記憶部８，指紋データ登録部１０やＣＰＵ９などは、図３に示す制御部７に内臓されている。

センサ部３ｂでは、指Ｆの指紋データＤ１を読み取り、指紋データＤ１をＣＰＵ９に送る。

記憶部８は、センサ部３ｂから、指紋データ入力ライン１０１を通じて送られた指紋データＤ１を一時的に記憶しておく。

指紋データ登録部１０には、ノート型パーソナルコンピュータ１００の持ち主の特定の指（人差し指等）Ｆの指紋データＤ０が予め登録されている。例えば静電容量式指紋認証センサでは、センサ部３ｂの表面３ｂ１に指Ｆを置いたときに（図４を参照）、指紋の凹凸によって静電容量が変化し、その静電容量変化データを指紋データとして指紋データ登録部１０に登録しておく。

ＣＰＵ９の内部には、指紋データ照合部１１ａ，押圧信号検知部１１ｂ，及び起動信号出力部１２が含まれている。

前記指紋データ照合部１１ａでは、記憶部８に記憶された指紋データＤ１と、指紋データ登録部１０に登録された指紋データＤ０とを照合する。

押圧信号検知部１１ｂでは、電源スイッチ２０のキートップ２０ａが指Ｆによって押圧されたときに、電源スイッチ部ＳＷ１から出力される押圧信号を検知する。

起動信号出力部１２は、指紋データ照合部１１ａで指紋照合をし、個人認証がなされると電源を立ち上げるための起動信号を出力する部分である。前記起動信号は、ノート型パーソナルコンピュータ１００の本体側に送られ、電源が正式に立ち上がる。

本発明の特徴的部分は、図５に示す指紋データ照合部１１ａでの指紋データの照合を、電源スイッチ２０から出力される押圧信号が押圧信号検知部１１ｂで検知されたときに行なう点である。
すなわち、前記押圧信号が検知されない限り、指紋データの照合は行わない。

以下、本発明における特徴的部分を図４ないし図６を主に参照して説明する。
図４に示すように、指Ｆをセンサ部３ｂの表面３ｂ１に当接させ、指Ｆを下方向へ押圧する（図６のステップＳ１）ことで、電源スイッチ部ＳＷ１を構成する第２接点１７と第３接点１８は、第１接点１６を介して導通した状態になる。このとき、電源スイッチ部ＳＷ１からは押圧信号が出力され、前記押圧信号が押圧信号検知部１１ｂで検知される（図６のステップＳ２）。

前記押圧信号が検知されると、ＬＥＤ等の発光部材４が点灯し、図４に示すように表示窓５が光る（図６のステップＳ３）。操作者は、表示窓５が光ったことを確認することで、電源スイッチ部ＳＷ１が適切に入力され、指紋照合が開始されたことを知ることができる。

図６のステップＳ２において、前記押圧信号が検知されないとき、すなわち指Ｆでの押圧力が小さく、電源スイッチ部ＳＷ１が入力状態になっていないときは、発光部材４は点灯されないため、表示窓５は光らず、これにより操作者は電源スイッチ部ＳＷ１が入力状態になく、指紋照合が開始されていないことを知ることができる。

図４に示すように、電源スイッチ部ＳＷ１が入力状態になると、同時に指紋認証センサ３の端子部３ａと、シート１３に設けられた電極３ｃとが導通接続して、端子部３ａと電極３ｃからなるスイッチ部ＳＷ２，ＳＷ３が入力状態になる。

本発明では、図６に示すステップＳ２で、電源スイッチ部ＳＷ１からの押圧信号が検知されると、指紋認証センサ３のセンサ部３ｂから当接した指Ｆの指紋データＤ１の読み取りを開始する（図６のステップＳ４）。指紋データＤ１は、一時的に、図５に示す記憶部８に記憶される。

図６に示すステップＳ４では、指紋データＤ１の読み取り動作が正常に行われたか否かが判断され、正常に読み取られたと判断されると、指紋データ登録部１０に予め登録されている指紋データＤ０と指紋データＤ１とが指紋データ照合部１１ａで照合される（図６に示すステップＳ５）。指紋の照合は、所定のアルゴリズム解析により判断される。

図６のステップＳ４にて、正常に指紋データＤ１を読み取ることができなかった場合、例えば、指Ｆを、センサ部３ｂの表面３ｂ１上で指紋が読み取れないほど垂直に立てて当接させたりした場合には、指紋データＤ１を正常に読み取れなかったとして、発光部材４が例えば点滅するなどし（図６のステップＳ６）、操作者に指紋データＤ１が正常に読み取られなかったことを通知する。

指紋データＤ１が読み取られなかった場合は、再度、電源スイッチ２０を押圧して（図６のステップＳ１）、再びステップＳ２〜ステップＳ４のステップを行なう。

指紋の照合（図６のステップＳ５）により、指紋データＤ１と、予め登録されている指紋データＤ０とが一致している場合には、指紋データ照合部１１ａにおいて、照合結果に基づき、認証してよいか否かの最終的な判断がされ、認証してよいと判断されれば（図６のステップＳ７）、個人認証が許可される。このようにして個人認証が終わると、例えば発光部材４が消灯し（図６のステップＳ８）、操作者に個人認証がされたことを通知する。

本発明では、図６のステップＳ６で個人認証がされると、図５に示す起動信号出力部１２から電源出力ライン１０２を通じて、電源を立ち上げるための起動信号が出力され（図６のステップＳ９）、前記起動信号がノート型パーソナルコンピュータ１００の本体側に送られる。そして、ノート型パーソナルコンピュータ１００の電源が正式に立ち上がり、ノート型パーソナルコンピュータ１００が起動する（図６のステップＳ１０）。

なお、指紋の照合（図６のステップＳ５）により、指紋データＤ１と、予め登録されている指紋データＤ０とが一致しない場合には、発光部材４が点滅し（図６のステップＳ６）、操作者に両指紋データが一致しなかったことを通知し、再度、電源スイッチ２０を押圧して（図６のステップＳ１）、再びステップＳ２〜ステップＳ５のステップを行なう。

本発明では、上記のように、電源スイッチ部ＳＷ１からの押圧信号を検知して初めて指紋データの照合を行う（ステップＳ２，Ｓ５）。このため、前記押圧信号が検知されないとき、例えば、指紋認証センサ３のセンサ部３ｂ上を軽く触った程度のときは、前記押圧信号が検知されないため、指紋データの照合は行われず、誤操作によって指紋照合が行われることを回避できる。

また、図４に示すように、指Ｆをセンサ部３ｂの表面３ｂ１上から下方向へ、電源スイッチ部ＳＷ１が入力状態になる程度の押圧力で押圧すると、センサ部３ｂの表面３ｂ１に指Ｆの腹が確実に当接し、指紋照合を適切に行うことが可能になる。

また、本発明では、指紋認証センサ３は電源スイッチ２０に設けられ、指紋照合により個人認証がされない限り、電源が立ち上がらないようになっている。このため、電源が立ち上がってから指紋照合する場合よりも、セキュリティを高めることが可能である。

また、本発明では、図３，４に示すように、指紋認証センサ３の端子部３ａ、３ａはキートップ２０ａの下面２２側に設けられ、シート１３には端子部３ａと高さ方向に対向する位置に電極３ｃが設けられ、センサ部３ｂが下方向へ押圧されたときに、端子部３ａと電極３ｃとが導通して入力状態になる。このように、本発明では、電源スイッチ部ＳＷ１と同様に、指紋認証センサ３のオン・オフはスイッチ機構により行われるので、例えば端子部３ａと電極３ｃとが配線で繋がっている形態に比べて、繰返しキートップ２０ａを押圧操作しても、断線等の不具合は生じにくい。また、キートップ２０ａを外したいときに、端子部３ａと電極３ｃとが配線で繋がっていると、キートップ２０ａを外せないが、スイッチ機構を用いることでキートップ２０ａを必要に応じて簡単に取り外すことができる。

なお、外したキートップ２０ａを、例えば別のキートップと入れ変えることもできる。前記別のキートップの下側には、電極３ｃや制御部７が形成されたシート１３が設けられていることが必要である。そして、例えば操作者が、指紋認証センサ３が設けられている押圧スイッチの位置を気にする場合、その操作者が操作しやすい位置に指紋認証センサ３が設けられたキートップを、その位置にある別のキートップと取り替えることで、操作性を向上させることが可能になる。

また、本発明では、図５に示すように、ＣＰＵ９には、押圧信号が検知されたときに、指紋データを読み込む指紋データ入力ライン１０１と、個人認証が行われた後に、電源を立ち上げるための起動信号を出力する電源出力ライン１０２とが接続されており、ＣＰＵ９で指紋データの読み込みや、電源を立ち上げるための起動信号の出力等を一括管理している。このように、指紋データ入力ライン１０１と電源出力ライン１０２とを一つのＣＰＵ９に接続させることで、簡単な電気回路を構成することが可能になる。

また、本発明では、指紋認証センサ３が設けられる電源スイッチ２０には指紋認証センサ３の動作を知らせるための発光部材４が設けられている。

例えば、発光部材４を、指紋データの照合中には点灯させ、前記個人認証が終了すると消灯させることにより、操作者に、適切に指紋データの照合がされ個人認証されたことを知らせることができる。また、例えば、図６のステップＳ６のように、指紋データを適切に読み取ることができなかった場合などは、発光部材４を点滅させることで、操作者に、再度、電源スイッチ２０を押すことを促すことができ、操作性を適切に向上させることができる。

なお、本発明では、指紋認証センサ３が設けられる押圧スイッチ２は、電源スイッチ２０には限定されず、複数ある押圧スイッチ２のうち、電源スイッチ２０以外の押圧スイッチ２に設けられていてもよい。

本発明の入力装置が搭載されるノート型パーソナルコンピュータを示す斜視図、 図１のノート型パーソナルコンピュータの電源スイッチを示す平面図、 図１および図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線での部分断面図、 図３の状態から電源スイッチを押圧したときの状態を示す部分断面図、 図２の電源スイッチに搭載される指紋認証センサのブロック図、 本発明の個人認証動作を示すフローチャート図

符号の説明

２ 押圧スイッチ
３ 指紋認証センサ
３ａ 端子部
３ｂ センサ部
３ｃ 電極
４ 発光部材
５ 表示窓
７ 制御部
８ 記憶部
９ ＣＰＵ
１０ 指紋データ登録部
１１ａ 指紋データ照合部
１１ｂ 押圧信号検知部
１２ 起動信号出力部
１３ シート
１６ 第１接点
１７ 第２接点
１８ 第３接点
２０ 電源スイッチ
２０ａ キートップ
２０ｂ 検出部
１０１ 指紋データ入力ライン
１０２ 電源出力ライン
Ｄ０，Ｄ１ 指紋データ
ＳＷ１ 電源スイッチ部

Claims (5)

1. 指紋データを読み取る指紋認証センサが、複数の押圧スイッチの少なくとも１つに設けられ、
   前記押圧スイッチは、機器本体上で押圧操作可能に支持されたキートップ側に、前記指紋認証センサと、前記指紋認証センサに導通する端子部と、このキートップに割り振られた入力を行う可動側接点とが設けられ、
   前記機器本体側に、前記端子部に対向する電極と、前記可動側接点に対向する固定側接点が配置されており、
   前記キートップが押されると、前記可動側接点と前記固定側接点が接触してキートップの押圧信号が得られるとともに、前記端子部が前記電極と接触して前記指紋認証センサで読みとられた前記指紋データが、前記端子部と前記電極を経て機器本体側の指紋照合部に与えられ、前記指紋データと予め登録された指紋データとが照合されて個人認証の照合が行われることを特徴とする入力装置。
2. 前記押圧信号が得られたときに、前記指紋照合部で前記指紋データを読み込んで、照合が行われる請求項１記載の入力装置。
3. 前記キートップに割り振られた入力が電源入力であり、個人認証が適合していると判断されたときに、機器本体の電源が立ち上がる請求項１または２記載の入力装置。
4. 前記押圧信号が得られると、前記キートップを照光して、前記指紋認証センサの読み取りが可能になったことを示す発光部材が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の入力装置。
5. 前記発光部材は、前記指紋データの照合中は点灯しており、前記個人認証が終了すると消灯する請求項４記載の入力装置。

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