JPH08287240A - 隆起抵抗感知アレーを用いた指紋検出器 - Google Patents

隆起抵抗感知アレーを用いた指紋検出器

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JPH08287240A
JPH08287240A JP8019952A JP1995296A JPH08287240A JP H08287240 A JPH08287240 A JP H08287240A JP 8019952 A JP8019952 A JP 8019952A JP 1995296 A JP1995296 A JP 1995296A JP H08287240 A JPH08287240 A JP H08287240A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 必要なデータ処理を簡単化しそして全消費電
力を低減するように少数の感知素子を有する感知アレー
を用いた指紋検出器を提供する。 【解決手段】 指紋検出器は、表皮抵抗感知アレーを使
用し、該感知アレーは、その表面を横切って指先を移動
したときにサンプル軌道信号を発生する。サンプル軌道
信号は、指先の隆起部及び谷部の抵抗の電気的コンダク
タンスの変化を表す。指紋検出器は、プロセッサに接続
されたサンプリング回路も備えている。更に、表皮抵抗
感知アレーに対して指先を移動することにより指紋を検
出して照合する技術も開示される。発生されるサンプル
軌道信号は、サンプリング回路によりデジタル信号に変
換される。プロセッサは、既知の基準軌道信号と比較す
るためにデジタルサンプル軌道信号を受け取る。プロセ
ッサは、同じ指先が両方の信号を発生するスレッシュホ
ールド確率を越えた場合に照合信号を発生する。基準軌
道信号は、装置に一体化されたメモリに記憶されるか、
又は外部記憶装置からデータインターフェイスを経て与
えられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、指紋検出装置に係
り、より詳細には、指紋の独特の表面トポグラフィ（凹
凸形状）を感知するための電子指紋検出装置に係る。
【０００２】
【従来の技術】指紋検出装置は、税関や国境検閲におい
て保安区域への立ち入りを求める人々を非常に高い確率
で確実に確認することが必要な多くの分野や、取引に適
切な人物が関与することを照合することが重要な場合に
使用される。特定の人物が正しい人であることを照合す
るために、写真識別、署名照合及び個人認識番号（ＰＩ
Ｎ）を含む他の形式の識別も実施されている。これら機
構のうちの後者は、個人の指紋と同じレベルの確実さで
個人を独特に識別できないことが問題である。これらの
識別形態は全て不正変更を著しく受け易い。２組の指紋
が同じである見込みは、非常に僅かであり、法律を施行
する当局は、各個人を確実に識別するために高い機密性
をもって指紋を使用する。高い確率で識別するためにリ
アルタイムの指紋検出装置が実施されているが、まだ多
数の制約がある。又、現在、それに伴うコストがこれら
装置の大規模な普及を不可能にしている。
【０００３】現在、指紋検出装置は、ある形態の像形成
システムを使用して、指紋の独特の特徴を走査し、これ
らの特徴は、次いで、既知の基準指紋の同じ特徴と比較
される。通常、これらの像形成システムは、指紋の線情
報を、マイクロプロセッサによって分析できるデジタル
波形に変換するためのサーマル又は光学的なセンサを備
えている。更に、これらの像形成要素は、製造経費のか
かる複雑な光学系、レーザ又は電子回路を必要とする。
それ故、それらが動作するところの装置は高価なものと
なり、典型的に、携帯性が限定される。又、それらは、
指紋検出アルゴリズムを実現するために複雑な像プロセ
ッサも必要とする。これら従来の装置を動作するため
に、像形成表面上に指紋が押され、装置が指紋の線特徴
情報を電子的に走査するか又は光学的に像形成する間に
静止したままに保持される。これは２５６ｘ５１２個と
いう大きさの感知素子のアレーをしばしば伴い、集積セ
ンサを高価なものにすると共に、指に接触させねばなら
ないために傷つき易くする。これらの複雑なアレーは、
多数のデータポイントを発生し、これらは、処理して最
終的に参照用に記憶しなければならない。更に、それら
は、その動作環境内に含まれた埃や油の影響を著しく受
け易い。又、あるアレーは、指紋の位置又は相対的な中
心を検出して基準点を確立してから指紋を走査しそして
その特徴を既知の基準に対して処理するための複雑な整
列システムも必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】例示的な解決策が、ほ
ぼクレジットカードのサイズの装置へと製造された指紋
照合システムを開示した「データキャリア(Data Carrie
r)」と題するルフベルグ氏の米国特許第４，５８２，９
８５号に開示されている。この装置は、予め得られた基
準ビットシーケンスを記憶するのに使用されるメモリを
備えている。検出されるべき指紋は、像形成装置に押さ
れ、この装置は、指紋の線情報をデジタルビットシーケ
ンスに変換するサーマル又は光学的な感知素子を備えて
いる。デジタル信号は、次いで、マイクロプロセッサに
より基準ビットシーケンスと比較される。この比較プロ
セスがある程度の合致範囲内で一致を得る場合には、肯
定の検出信号が発生される。しかしながら、上記したよ
うに、この解決策は、多数の感知素子をもつ感知アレー
を使用することにより指紋の照合を実行する。この複雑
なアレーは、製造経費がかかり、処理すべき多量のデー
タを発生し、過剰な力によって容易にダメージを受け
る。更に、動かない指先の位置を検出するための整列手
段を必要とし、これにより、回路の複雑さが増すと共
に、付加的なデータ処理容量を必要とする。
【０００５】従って、少数の感知素子しかもたない感知
アレーを使用し、分析されるべきデータの量を減少する
ことにより必要なデータ処理を簡単化すると共に、全体
的な消費電力を低減して、バッテリ作動の装置を許すよ
うな指紋検出器を提供することが要望される。更に、単
一の集積回路内に電子装置を具現化してコストを低減す
ると共に外来の像形成技術を排除できるような電子式セ
ンサを用いた指紋検出装置を提供することが所望され
る。これらの特徴は、工業的な用途及び消費者向け用途
の両方において大規模実施のためのコスト効率のよい装
置を製造できるようにする。更に、信号対雑音比が高く
且つダイナミックレンジの広い電子信号を発生し、これ
により、エラーの確率を著しく低減するセンサを提供す
ることが所望される。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、表皮抵
抗感知アレーを用いた低コスト指紋検出器が開示され
る。サポート回路を含む感知アレーが比較的簡単なこと
により、好ましくはユーザが携帯するクレジットカード
のサイズであるデータキャリアカード内に装置を製造す
ることができる。更に、表皮抵抗感知アレーに対して指
先を移動し、それに関連した指先信号情報を処理し、そ
して照合信号を発生することにより、指紋を検出して照
合するための技術も開示される。その結果、指紋を検出
して照合する既存の装置及び方法に勝る多数の改良が得
られる。
【０００７】本発明の１つの実施形態の技術によれば、
指先の表皮抵抗をサンプル軌道信号に変換するための表
皮抵抗感知アレーを備えた指紋検出器が提供される。サ
ンプル軌道信号は、表皮抵抗のコンダクタンスの変化に
対応し、これは、感知アレーの表面にわたって指先を動
かしたときの指先の山と谷の関数である。感知アレー
は、指先に接触して指先とセンサとの間の相対的な移動
を許すように配置された少なくとも１つのセンサを備え
ている。感知アレーはサンプリング回路に接続され、該
回路は、サンプル軌道信号をデジタル信号に変換する。
更に、指紋検出器は、デジタルのサンプル軌道信号を受
け取ってそれを基準軌道信号と比較しそして照合アルゴ
リズムを実行するためのプロセッサも備えている。
【０００８】又、本発明の技術によれば、表皮抵抗感知
アレーに対して指先を移動することにより指紋を検出及
び照合するための方法が提供される。感知アレーは、指
先の表皮抵抗をサンプル軌道信号に変換する。このサン
プル軌道信号をデジタル化しそして正規化するためのサ
ンプリング回路が設けられている。次いで、サンプル軌
道信号は、既に記憶された基準軌道信号と統計学的に相
関される。指先がサンプル軌道信号及び基準軌道信号の
両方を発生するスレッシュホールド確率を越える場合
に、照合信号が発生される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の他の目的及び効果は、添
付図面を参照した以下の詳細な説明から当業者に明らか
となろう。好ましい実施形態の以下の説明は、単なる例
示であって、本発明、その用途又は使い方を何ら限定す
るものではない。
【００１０】本発明は、特に、隆起部抵抗感知アレーを
用いて指紋を検出しそして照合する装置、及び感知アレ
ーの表面を横切って指先を移動しそしてそれにより得ら
れる電気信号を処理する技術に関する。上記アレー、及
びこれを横切って指をこする技術が簡単であることによ
り、低コストの信号処理システムを具現化し、単一の集
積回路パッケージへと製造することができる。これによ
り形成される低コストチップは、クレジットカード、ド
アロック、ＰＯＳターミナル、及びコンピュータターミ
ナルキーボードのような他の装置（これらに限定されな
いが）に識別又は機密手段として組み込むことができ
る。
【００１１】本発明は、説明上、クレジットカードに組
み込まれた指紋検出システムを参照して詳細に説明す
る。特許請求の範囲に規定された本発明は、ここに示す
実施形態以外の他の多数の用途を有することが当業者に
明らかであろう。更に、本発明は、単一の集積回路へと
製造される指紋検出器を参照して説明するが、個別電子
部品から組み立てられる指紋検出システムも本発明の範
囲内であることが当業者に明らかであろう。
【００１２】図１を参照すれば、指紋検出器１０が機能
回路図で示されている。指紋検出器１０は、表皮抵抗感
知アレー２０を備え、該アレーは、更に、１０個の感知
素子１６を含んでいて、２ｘ５のアレーを形成してい
る。感知素子１６は行列に整列される。行は、指先の速
度関数を測定することのできる所定の距離に離間されて
いる。感知アレー２０は、装置の支持構造体としても働
く絶縁層２４上に導電層２２を形成することによって作
られる。更に、導電層２２及び感知素子１６は、表皮抵
抗感知アレー２０の上面を形成し、これにわたって指先
１２が描かれる。導電層２２は、２ｘ５のアレーに整列
された複数の穴２３も含んでいる。各感知素子１６は、
対応する導電層の穴２３が絶縁層２４の環状部分を露出
させ、これが次いで１つの導電性ワイヤ１８を包囲する
ように形成される。これらの特徴は図４にも見られる。
各導電性ワイヤ１８は、感知素子１６の表面から絶縁層
２４へと下方に延びる。導電性ワイヤ１８は、絶縁層２
４を完全に貫通して延びて、マルチプレクサ３０の入力
接続部に終端される。別の実施形態においては、導電性
ワイヤが、集積回路（ＩＣ）パッケージを形成する絶縁
層２４を通して延びてモノリシックパッケージ内の集積
マルチプレクス回路に接続されるトレースを形成しても
よい。又、トレースは、サンプリング回路５６へ接続す
る前にデータキャリアカード５０の本体を通して延びて
もよい。
【００１３】図１及び２に示すように、感知アレー２０
は、更に、抵抗電圧分割回路を形成する部品を備えてい
る。しかしながら、この回路は、抵抗電圧分割器に限定
されるものではなく、表皮の抵抗特性を測定するのに適
した他の回路も本発明の範囲内で実施できることが当業
者に明らかであろう。第１の抵抗２８は、電源２６の正
の端子に接続される。電源２６の負の端子は、導電層２
２へ接続される。１０本の導電性ワイヤ１８の各々は、
マルチプレクサ３０の入力端子へ接続され、該マルチプ
レクサ３０は、第１抵抗２８への回路を選択的に完成す
る短絡スイッチング装置（図２）としてモールドされ
る。図２を参照すれば、マルチプレクサ３０は、連続的
な１ないし１０のシーケンスにおいて選択ライン３８を
経てプロセッサ４０により選択的に切り換えられる。図
４に最も良く示されているように、感知アレー２０によ
り形成される電圧分割回路は、指紋１４の指先の隆起部
６０が、導電層２２を導電性ワイヤ１８に接続する第２
の可変抵抗を形成するときに完成される。指先の隆起部
６０は可変抵抗器のように振る舞い、指先の谷部６２は
開路のように振る舞う。
【００１４】指先の隆起部６０の電圧降下は、人間の皮
膚の抵抗特性を表すサンプル軌道信号を形成する。各サ
ンプル軌道信号は、感知素子１６によりトレースされる
ときに指先の隆起部６０及び谷部６２によって形成され
る連続的な曲線軌道によって発生され、そして指先１２
の表皮抵抗の電気コンダクタンス変化を表す。これによ
り得られるアナログサンプル軌道信号は、アナログ／デ
ジタルコンバータ３４によりその入力３２においてサン
プリングされ、該コンバータはアナログ信号をデジタル
ビット流に変換する。Ａ／Ｄコンバータ３４の出力は、
プロセッサ４０に接続されたＮビットデータライン３６
を構成し、これらラインはデジタルサンプル軌道信号を
送信できるようにする。プロセッサ４０は、更に、照合
信号を与えるための照合出力４４も含んでいる。プロセ
ッサ４０は、任意であるが、外部記憶装置からデータイ
ンターフェイス５４を経てデータを送信できるようにす
るプロセッサ入力４２を備えてもよい。入力４２は、外
部に記憶された基準軌道信号がプロセッサ４０により受
け取られてサンプル軌道信号とリアルタイムで比較でき
るようにする。或いは又、データインターフェイス５４
が設けられていない場合には、プロセッサ４０は、メモ
リインターフェイス４６を経てメモリ４８へ直接接続さ
れる。メモリ４８は、ユーザの基準軌道信号情報で選択
的にプログラム可能である。メモリ４８は、ランダムア
クセスメモリ（ＲＡＭ）であってもよいし、リードオン
リメモリ（ＲＯＭ）であってもよい。
【００１５】マルチプレクサ３０及びＡ／Ｄコンバータ
３４は、それらのサポート部品と共に、サンプリング回
路５６を形成し、該回路は、個別部品として存在しても
よいし、又はモノリシック集積回路パッケージに結合さ
れてもよい。サンプリング回路５６は、現在、マキシム
・コーポレーションにより部品番号ＭＡＸ１８６ＡＥＷ
Ｐで製造された工業標準製品として存在する。好ましい
実施形態では、プロセッサ４０は、２つ以上のデジタル
信号の統計学的な相関を実行する能力を有するデジタル
信号プロセッサ（ＤＰＳ）である。プロセッサ４０は、
現在、テキサス・インスツルーメント社により信号プロ
セッサのＴＭＳ３２０ファミリーの一部分として入手で
きる。
【００１６】図３を参照すれば、例示的なデータキャリ
アカード５０が、指紋検出器１０の機能ブロック図と共
に示されている。感知アレー２０は、データキャリア５
０の表面に平らに取り付けられる。導電層２２は、感知
アレー２０の表面に形成されると共に、絶縁層２４及び
導電性ワイヤ１８が表面に平らに露出される。導電性ワ
イヤ１８は、感知アレー２０の表面からデータキャリア
カード５０の本体へと下方に延び、次いで、サンプル回
路５６へと接続される。好ましい実施形態においては、
感知アレー２０、サンプリング回路５６、プロセッサ４
０及び任意のメモリ４８が、図７及び８に最も良く示さ
れたように、単一の集積回路パッケージ７０へと一体化
される。好ましい実施形態では、導電性ワイヤ１８は、
ＩＣパッケージ７０内のサンプリング回路５６に接続さ
れる。図３に戻ると、データキャリア５０は、更に、プ
ロセッサ４０に接続された照合トランスジューサ５２を
備え、これは、可視又は可聴信号を発生する。図３に示
されたデータキャリアカード５０は、オプションのデー
タインターフェイス５４も備えている。この機能ブロッ
ク図は、サンプリング回路５６がデータライン３６によ
りプロセッサ４０に接続され、そして更にメモリ４８に
接続されるところを示している。メモリ４８及びデータ
インターフェイス５４は、オプションの素子であること
に注意されたい。データインターフェイス５４は、指紋
検出器がメモリ４８を含む場合は必要とされない。しか
しながら、データキャリア５０の別の実施形態では、メ
モリ４８及びデータインターフェイス５４の両方が含ま
れる。
【００１７】図４は、図３の４−４線に沿った感知アレ
ー２０の断面図である。この図は、絶縁層２４及びその
上に形成された導電層２２を示している。この実施形態
において、絶縁層２４は、データキャリアカード５０の
本体又は集積回路のパッケージ材料の形態をとる（これ
に限定されない）が、これは、それらの材料が必要な絶
縁特性を有している場合である。絶縁層２４の環状部分
は、各感知素子１６の位置における導電層の穴２３によ
って露出されることに特に注意されたい。次いで、導電
性ワイヤ１８が絶縁層２４へと形成され、そして各感知
素子１６の表面から絶縁層２４へと下方に平らに延び
て、マルチプレクサ３０に接続される。図示されたよう
に、各導電性ワイヤ１８は、指先の谷部６２が導電層２
２への回路を完成することなく導電性ワイヤ１８上を通
過するに充分なほど直径が小さなものである。しかしな
がら、各導電性ワイヤ１８は、指先の隆起部６０に接触
して隆起部６０を経て導電層２２への回路を完成するに
充分なほど大きなものでなければならない。
【００１８】図５には、指先の隆起部６０及び指先の谷
部６２より成る指先の例示的な指紋１４が示されてい
る。又、この図には、指先１２が感知アレー２０にわた
って描かれるときに指紋１４の表面を横切ってトレース
される例示的な感知アレー経路５８が示されている。感
知アレー２０は、指紋１４を横切る経路がほぼ中心を経
て指紋１４の全長に連続的に延びる限りこの経路をトレ
ースすることができる。各感知素子１６がたどる経路及
び感知アレーの経路５８は、個人の指先の独特なトポグ
ラフィを表すサンプル軌道信号を発生する。
【００１９】図６のグラフは、各センサ素子１６におい
て測定された５つのサンプル軌道信号を示している。こ
のグラフは、時間にわたって測定された連続的な曲線電
圧関数として定められた各サンプル軌道信号を示してい
る。更に、このグラフは、図５に示された例示的な感知
アレー経路５８に対応する。図６の各サンプル軌道信号
ＡないしＥは、図５に示された感知アレー経路５８の線
ＡないしＥに直接対応している。図６のグラフのサンプ
ル軌道信号ＡないしＥ内の各ピークは、指先の隆起部６
０が各感知素子１６を経て回路を完成するときの隆起部
６０を表すことに注意されたい。サンプル軌道信号はデ
ジタル信号へと量子化され、そして記憶された基準軌道
信号と相関される。又、このグラフは、サンプル軌道信
号と一致する指先隆起部６０の位置をもつ５つの基準軌
道信号も示している。図５と図６を比較すると、５つの
感知素子１６の各々が指紋１４を横切って矢印の方向に
引かれるときの各指紋隆起部６０と各感知アレー経路５
８の線ＡないしＥ（図５）の交点が、図６に示された時
間に伴うグラフのサンプル軌道信号ピークに直接対応す
ることに注意されたい。
【００２０】図７を参照すれば、単一の集積回路パッケ
ージ７０へと形成された完全な指紋検出器１０が示され
ている。このチップは、データキャリアカード５０へと
更に一体化できるに充分なほど小さいのが好ましい。問
題とする主たる大きさは、チップパッケージの厚みであ
る。この標準Ｃ２パッケージ−ＴＲＷインクから入手で
きる４４接点ハーメチックセラミックチップキャリアに
は種々のモノリシック集積回路が使用できる。ここに示
す標準パッケージは、最小厚み１．６２ｍｍに製造する
ことができるが、製造技術の将来の進歩により、おそら
くこの寸法を減少することができよう。図７は、集積回
路パッケージ７０の上面図であり、これは、通常、絶縁
層２４として適当なセラミック、エポキシ樹脂又は同様
の材料から製造される。導電層２２は絶縁層２４の上面
に形成され、これはＩＣパッケージ７０の一部分とな
る。各所定の感知素子１６の位置には導電層の穴２３が
形成されて、導電性ワイヤ１８と、各導電性ワイヤ１８
を取り巻く絶縁層２４の環状区分とを露出させる。更
に、この図は、各導電層の穴２３がその各々の導電性ワ
イヤ１８を中心とするもので、導電層２２と導電性ワイ
ヤ１８との間の露出した絶縁層２４により形成された絶
縁領域を作り出すという重要性を示している。各導電性
ワイヤ１８は、集積回路パッケージ７０の表面に露出さ
れ、パッケージを通して下方へと延びてサンプリング回
路５６に接続される。更に、図７は、集積回路パッケー
ジ７０を示すと共に、モノリシック回路内に含まれた機
能のブロック図である。感知アレー２０があまり複雑で
ないことは、指紋検出器１０を単一のモノリシックチッ
プへと製造できるようにする主たる特徴である。
【００２１】図８は、集積回路パッケージ７０の側面図
である。又、この図から明らかなように、導電層２２
は、主たるパッケージ材料としても働く絶縁層２４に形
成される。図示されたように、ＩＣパッケージ７０の側
部に沿った接続ピン８０の位置は、チップと外部回路を
接続できるようにする。更に、この側部取付の接続ピン
８０は、集積回路パッケージ７０が低い厚みを維持でき
るようにすることに特に注意されたい。
【００２２】本発明の技術により指紋を検出しそして照
合する方法を以下に説明する。アルゴリズムは、ユーザ
の指紋データが記憶された基準データと一致するかどう
かの判断を与える。この技術は、指紋検出器１０に露出
した表皮抵抗感知アレー２０を設け、該感知アレー２０
にわたって接触して連続的に指先１２の指紋１４を描け
るようにすることを含む。指先１２と感知アレー２０と
の接触が感知されると直ちに、指紋検出器１０内の回路
が自動的に作動される。この自動的な作動は、表面圧力
又は装置に流れる電流を感知することにより達成できる
ことが当業者に明らかであろう。感知アレー２０が指紋
１４の表面にわたってトレースされるところの感知アレ
ー経路５８は、感知アレー２０にわたって指紋１４が描
かれるところの整列状態又は割合により左右されない。
受け入れられるサンプル軌道信号を発生するための唯一
の要件は、指紋１４を感知アレー２０にわたり指紋の相
対的な中心を経て端から端へ滑らかな連続動作で描かね
ばならないことである。感知アレー２０にわたる指紋１
４の連続的な動きが、図６に示すような連続的なサンプ
ル軌道信号を発生する。それにより得られる信号は、通
常は、信号対雑音比の高いものであり、又、広いダイナ
ミックレンジをカバーする。この両方の信号特性は、統
計学的な相関アルゴリズム内に含まれるエラーの確率を
著しく減少する。次いで、アナログのサンプル軌道信号
がＡ／Ｄコンバータ３４（図１）によりデジタルビット
流へと量子化され、これは、デジタル信号プロセッサ４
０（図６）により、各個人の指先の隆起部及び谷部の記
録である記憶された基準軌道信号と統計学的に相関する
ことができる。必要な統計学的相関アルゴリズムを実行
するモノリシックデジタル信号プロセッサは、現在、標
準在庫装置として入手できる。このフレキシブルなアー
キテクチャは、基準軌道信号をメモリ４８、好ましくは
リードオンリメモリ（ＲＯＭ）に記憶できるようにす
る。或いは又、基準軌道信号は、外部記憶装置からデー
タインターフェイス５４を経て検索されてから処理され
てもよい。
【００２３】このアルゴリズムは、２つの信号をプロセ
ッサ４０によりリアルタイムで比較できるか、又はサン
プル軌道信号を表すデジタルビット流をメモリ４８に完
全に記憶しそしてプロセッサ４０によりオフラインで処
理できるという点で融通性がある。プロセッサによって
実行されるアルゴリズムは、サンプル軌道信号と基準軌
道信号との間に最小の位置仮定エラーを維持するよう求
める。統計学的な相関は、集合エラーを確立するサンプ
ル軌道信号が得られる間に、最後に記憶された基準軌道
信号値に対する全仮定的自由度にわたって実行される。
相関アルゴリズムが連続的に低い集合エラーを維持でき
る限り、このアルゴリズムは、記憶された基準データに
対しサンプル軌道信号データを処理し続ける。相関アル
ゴリズムによって計算された集合エラーが所定のスレッ
シュホールドエラーレベルを越える場合に、プロセッサ
４０は、判断アルゴリズムを終了し、否定的な照合信号
を発生する。しかしながら、統計学的な相関アルゴリズ
ムがサンプル軌道信号の始めから終わりまで連続的に低
い集合エラーレベルを維持できる場合には、プロセッサ
４０は、肯定的な照合信号を発生し、同じ指先がサンプ
ル軌道信号及び基準軌道信号の両方を発生したことを指
示する。
【００２４】検出及び照合方法は、更に、サンプル軌道
信号を正規化する技術も含む。サンプル軌道信号を正規
化すると、連続的な最適な数のサンプルデータポイント
を与えることにより装置の複雑さが低減することが当業
者に明らかである。正規化技術は、必要なデータポイン
トの最適な数を標準化しそして初期サンプリング率を与
えることにより達成される。サンプル軌道信号を検出す
ると、処理アルゴリズムは、サンプル軌道信号の周波数
を計算する。サンプル率は、サンプル軌道信号の周波数
に比例する方向に処理アルゴリズムによって補正しなけ
ればならないことが当業者に明らかであろう。それ故、
感知アレー２０にわたる指先の速度を増加すると、サン
プリング率が比例的に増加される。同様に、指先速度が
減少すると、サンプリング率が比例的に低下される。更
に、正規化プロセスは、最適な数のデータポイントを常
に与えると共に、指先速度を独立したものとする指紋検
出及び照合方法を更にもたらすことにより、ここに開示
する本発明を更に簡単化する。サンプルデータポイント
の数の減少は、低コスト処理回路の実施を容易にすると
共に、回路を駆動するに必要な電力及びメモリの量を少
なくする。
【００２５】本発明の好ましい実施形態は、基準軌道信
号を記憶するためのメモリ４８に依存しない。データキ
ャリアカード５０内に基準軌道信号を記憶することは、
任意な特徴である。本発明の別の実施形態は、基準軌道
信号をデータインターフェイス５４を経てプロセッサ４
０に与える方法である。この実施形態では、データキャ
リアカード５０内に基準信号を記憶するのではなく、相
関アルゴリズムにより使用される基準信号を照合手段に
よって記憶できるようにする。この特徴は、模造のデー
タキャリアカード５０を携帯するユーザによって生じる
不正行為の要素を排除する役目を果たす。この特徴は、
限定された既知のグループの個人を識別する必要のある
銀行や、健康施設や、政府機関のような団体（これらに
限定されない）にとって特に有用である。保安目的のた
めの識別が低い確率の絶対識別を許す場合には、データ
キャリアカード５０は、銀行で発行されたクレジットカ
ードに、メモリ４８内に予めプログラムされた所有者の
基準軌道信号を組み込むことができる。この形式のクレ
ジットカードは、小売店において商品を購入するとき
に、ＰＯＳターミナルにおいて指紋情報を販売条件とし
て照合することによりカード所有者を正しく識別するた
めの手段として所有者により提示することができる。販
売取引を完了する前にユーザの指紋の照合を必要とする
データキャリアカード５０の使用は、クレジットカード
の不正行為の発生を著しく低減する。
【００２６】本発明の独特の特徴は、全体的なサイズが
小さく且つ厚みの薄い単一の集積回路パッケージ７０に
低コストの指紋検出器１０を組み込めるようにし、更
に、この指紋検出器１０をデータキャリアカード５０又
は他の適当な装置に組み付けることができるようにす
る。これらのパッケージは、人間の相互行為によって生
じる過酷な環境に耐えることができる。独特の表皮抵抗
感知アレー２０は、熱又は光学的な指紋検出機構を必要
とする既存の技術に勝る多数の効果を有する。このセン
サは、２つの指紋が同じ電子信号を発生する確率が低い
ことに基づいて既存の技術を用いて実施される比較的簡
単なアルゴリズムにより処理できる電子波形を発生す
る。従来開示された方法は、指紋トポグラフィを表す連
続的な電子軌道信号を発生するように感知アレーに対し
て指先を移動したりこすったりする技術を伴わない。更
に、従来開示された解決策は、指先の隆起部及び谷部の
変化する抵抗の電気コンダクタンスの変化を感知してこ
の表皮抵抗特性を電気信号に変換する低コスト感知アレ
ーを提供するものではない。
【００２７】幾つかの好ましい実施形態を参照して本発
明を説明したが、特許請求の範囲の精神及び範囲内で種
々の変更や修正がなされ得ることが明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による指紋検出システムの機能的な回路
図である。
【図２】指紋検出システムの等価回路を示す回路図であ
る。
【図３】本発明によるデータキャリアカードへと形成さ
れた指紋検出装置の回路図である。
【図４】図３の４−４線に沿った代表的な表皮抵抗感知
アレーの断面図である。
【図５】代表的な指紋と、５つの感知素子を横切って移
動された指紋によって得られる任意の経路又は軌道とを
示す図である。
【図６】時間に伴い各センサ出力に発生される５つのサ
ンプル軌道信号（Ａ−Ｅ）のグラフで、指紋の山と谷の
間のコンダクタンスの変化を表し、そして各々の関数が
一致した場合に基準指紋データの位置と比較した図であ
る。
【図７】単一の集積回路パッケージへと製造された感知
アレー、サンプリング回路、プロセッサ及びメモリを、
その上面に埋め込まれた導電性ワイヤのアレーと共に示
した図である。
【図８】接続ワイヤが側部に取り付けられた図７の集積
回路パッケージを示す側面図である。
【符号の説明】
１０ 指紋検出器 １６ 感知素子 １８ 導電性ワイヤ ２０ 表皮抵抗感知アレー ２２ 導電層 ２３ 穴 ２４ 絶縁層 ２６ 電源 ３０ マルチプレクサ ３４ アナログ／デジタルコンバータ ４０ プロセッサ ４８ メモリ ５０ データキャリアカード ５６ サンプリング回路 ６０ 指先の隆起部 ６２ 指先の谷部 ７０ 単一の集積回路パッケージ
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年３月７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 指先の表皮抵抗をサンプル軌道信号へと
    変換するための感知アレー手段を備え、上記サンプル軌
    道信号は指先の表皮抵抗の電気的コンダクタンスの変化
    を表し、上記感知アレー手段は、指先に接触するように
    配置された少なくとも１つのセンサであって、指先と該
    センサとの間の相対的な移動を許すようなセンサを含
    み、このセンサは、指先と感知アレー手段が互いに対し
    て移動するときに隆起部と谷部の表皮抵抗に対応する上
    記サンプル軌道信号を発生し、 更に、上記感知アレー手段に接続され、上記サンプル軌
    道信号を量子化するためのサンプリング手段と、 上記サンプリング手段に接続されて、上記サンプル軌道
    信号を基準軌道信号と比較し、そして指先が上記サンプ
    ル軌道信号及び基準軌道信号の両方を発生した確率に関
    連した照合信号を発生するための処理手段とを備えたこ
    とを特徴とする指紋検出器。
  2. 【請求項２】 上記感知アレー手段は、 第１の面及び第２の面を有する絶縁層と、 上記絶縁層の上記第１の面に形成された導電層であっ
    て、上記第１の面に対向する外面を有し、上記絶縁層を
    露出するための複数の穴を有した導電層と、 上記穴を通して延び、上記導電層の上面と一般的に平ら
    にされる導電性ワイヤのアレーと、 上記導電性ワイヤのアレーを上記サンプリング手段に接
    続するための手段とを備えた請求項１に記載の検出器。
  3. 【請求項３】 上記感知アレー手段は、上記導電層と上
    記導電性ワイヤのアレー内の導電性ワイヤとに同時に接
    触することにより指紋の隆起部が回路を完成するときに
    電圧分割器を形成する請求項２に記載の検出器。
  4. 【請求項４】 上記感知アレー手段、上記サンプリング
    手段、及び上記処理手段は、単一の集積回路パッケージ
    内に製造される請求項１に記載の検出器。
  5. 【請求項５】 上記導電性ワイヤのアレーは、単一の集
    積回路パッケージの絶縁層に埋め込まれる請求項２に記
    載の検出器。
  6. 【請求項６】 上記導電性ワイヤのアレーは、ｎｘｍの
    アレーであり、上記プロセッサは、指先と感知アレー手
    段が互いに対して移動するときに既知の距離にわたる速
    度関数を測定する請求項２に記載の検出器。
  7. 【請求項７】 上記基準軌道信号を記憶するためのメモ
    リ手段を更に備えた請求項１に記載の検出器。
  8. 【請求項８】 上記導電性ワイヤは、指先の谷部が上記
    導電性ワイヤの上を通過するときに開路を形成するに充
    分なほど直径が小さい請求項２に記載の検出器。
  9. 【請求項９】 上記サンプリング手段は、 複数の上記導電性ワイヤを経て選択的にシーケンシング
    するためのマルチプレクサと、 上記サンプル軌道信号を表すデジタルビット流を発生す
    るためのアナログ／デジタルコンバータとを備えている
    請求項２に記載の検出器。
  10. 【請求項１０】 上記感知アレー手段は、これを横切っ
    て指をこすって上記サンプル軌道信号を発生できる位置
    においてデータキャリアカードに配置される請求項１に
    記載の検出器。
  11. 【請求項１１】 上記指紋検出器は、更に、指と上記感
    知アレー手段との間の相対的な接触を感知したときに自
    動的に作動される手段を備えている請求項１に記載の検
    出器。
  12. 【請求項１２】 上記指紋検出器は、更に、外部記憶装
    置とインターフェイスする手段を備えた請求項１に記載
    の検出器。
  13. 【請求項１３】 （ａ）表皮抵抗感知アレーであって、
    これと指先とが互いに移動されたときに指先の隆起部及
    び谷部の表皮抵抗をサンプル軌道信号へ変換するための
    表皮抵抗感知アレーを備え、上記サンプル軌道信号は、
    指先の表皮抵抗の電気的コンダクタンスの変化を表し、
    上記表皮抵抗感知アレーは、（ｉ）第１の面及び第２の
    面を有する絶縁層と、（ii）上記絶縁層の上記第１の面
    に形成された導電層であって、上記第１の面に対向する
    上面を有し、上記絶縁層を露出するための複数の穴を有
    した導電層と、（iii)上記穴を通して上記絶縁層の上記
    第２の面から延びる導電性ワイヤのアレーであって、各
    導電性ワイヤは、各々の上記穴内にセンタリングされ、
    そして上記導電層の上面と平らに整列される導電性ワイ
    ヤのアレーとを含み、更に、 （ｂ）上記表皮抵抗感知アレーに接続され、上記表皮抵
    抗感知アレーの各導電性ワイヤ間を選択的に切り換える
    ためのマルチプレクサと、 （ｃ）上記マルチプレクサに接続され、上記サンプル軌
    道信号を表すデジタルビット流を発生するためのアナロ
    グ／デジタルコンバータと、 （ｄ）上記アナログ／デジタルコンバータに接続され、
    上記サンプル軌道信号を基準軌道信号と比較し、そして
    指先が上記サンプル軌道信号及び基準軌道信号の両方を
    発生した確率に関連した照合信号を発生するためのプロ
    セッサとを備えたことを特徴とする指紋検出器。
  14. 【請求項１４】 上記プロセッサは記憶装置に接続さ
    れ、該記憶装置は少なくとも１つの基準軌道信号を記憶
    する請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 上記記憶装置はランダムアクセスメモ
    リ（ＲＡＭ）である請求項１４に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 上記記憶装置はリードオンリメモリ
    （ＲＯＭ）である請求項１４に記載の装置。
  17. 【請求項１７】 指紋を検出しそして照合する方法にお
    いて、 表皮抵抗感知アレーに対して指先を移動し、上記表皮抵
    抗感知アレーは、指先の表皮抵抗をサンプル軌道信号に
    変換し、 上記サンプル軌道信号を基準軌道信号に相関させ、そし
    て指先が上記サンプル軌道信号及び基準軌道信号の両方
    を発生した確率に関連した照合信号を発生する、という
    段階を備えたことを特徴とする方法。
  18. 【請求項１８】 上記サンプル軌道信号をデジタルビッ
    ト流に量子化するという段階を更に備えた請求項１７に
    記載の方法。
  19. 【請求項１９】 導電性ワイヤのアレーをデータキャリ
    アカードの表面に取り付け、 導電性ワイヤのアレーを横切って指先をこすり、 サンプル軌道信号を正規化し、 正規化されたサンプル軌道信号を記憶された基準軌道信
    号と比較し、そして照合信号を発生する、 という段階を更に備えた請求項１７に記載の方法。
  20. 【請求項２０】 上記正規化段階は、 サンプル軌道信号の１つの周期中にサンプルされるべき
    データポイントの最適な数を標準化し、 初期サンプリング率を与え、 サンプル軌道信号周波数を測定し、 上記サンプル軌道信号周波数に直接関連した一定の乗数
    により上記サンプリング率を補正し、そして上記補正さ
    れたサンプリング率を得るように上記サンプリング率を
    連続的に調整し、これにより、正規化が指先のこすり速
    度率間の変化に対して標準化するように働く、ことによ
    って実行される請求項１９に記載の方法。
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