JPH11126253A - 生体検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、生体検出装置に関し、特に指を載置
して変化する電極間の容量によりパルス発振回路の発振
周波数を可変するように構成し、この発振周波数の変化
により生体検出する場合に、不要輻射を低減する。 【解決手段】抵抗Ｒを介してパルス発振回路１８を電極
１４Ａに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生体検出装置に関
し、例えば指紋照合装置に適用することができる。本発
明は、被検体に応じて変化するパルス発振回路の発振周
波数により、生体による被検体の所定の載置位置への載
置を検出する場合に（以下、生体検出と呼ぶ）、被検体
を載置する電極とパルス発振回路とを抵抗を介して接続
することにより、不要輻射を低減する。

【０００２】

【従来の技術】従来、指紋照合装置においては、所定の
指載置位置に載置された指より指紋画像を取得し、この
指紋画像を判定することにより、例えば部屋の入退出を
許可するようになされている。

【０００３】このような指紋照合装置は、生体検出装置
により生体検出することにより、登録された指のレプリ
カ等によっては、画像照合の処理を実行しないようにな
されている。

【０００４】このような生体検出装置は、例えば被検体
を載置して変化する電極間の容量を測定して、生体検出
するようになされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところでこの種の生体
検出装置において、例えば指を載置して変化する電極間
の容量に応じて発振周波数が変化するように、シュミッ
トトリガ構成のパルス発振回路を構成し、このパルス発
振回路の発振周波数を基準にして生体検出することによ
り、簡易かつ確実に生体検出できると考えられる。

【０００６】この場合、図６に示すように、パルス発振
回路を構成することが考えられる。すなわち図６のパル
ス発振回路は、シュミットトリガ構成のインバーターＡ
１及びＡ２を直列接続し、抵抗Ｒ１及びＲ２の直列回路
が帰還回路としてこの初段のインバーターＡ１に配置さ
れる。

【０００７】さらにパルス発振回路は、指載置位置に離
間して電極Ｂ１及びＢ２が配置され、電極Ｂ１及びＢ２
間により構成されるコンデンサが出力段のインバーター
Ａ２に帰還回路として接続される。これによりパルス発
振回路は、指を載置して電極Ｂ１及びＢ２間の容量が変
化すると、この変化に応動して発振出力信号の周波数が
変動する。これによりこの周波数を基準にして生体検出
することができる。

【０００８】ところがこのようにしてパルス発振回路の
周波数変動により生体検出する場合、不要輻射が増大す
る問題がある。

【０００９】特に、指紋照合装置に適用する場合、種々
の外部機器に接続されて種々の設置箇所に設置されるこ
とにより、実際に設置された状態では電極より輻射され
た電磁波が種々の閉ループにより帰還されることにな
り、例えば一般的な不要輻射対策でなるフェライトコア
により閉ループのインピーダンスを増大させる方法で
は、簡易かつ容易に不要輻射を低減できない問題があ
る。

【００１０】因みに、パルス発振回路の動作電圧を低減
する方法も考えられるが、発振周波数が変化することに
より回路変更が必要になり、その分設計が煩雑化する。
また動作電圧を低減しても、必ずしも所望のレベル以下
に不要輻射を低減できない場合もある。

【００１１】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、この種の不要輻射を低減することができる生体検出
装置を提案しようとするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、第１及び第２の電極にそれぞれ接
続されて、第１及び第２の電極間の容量に応じて発振周
波数を可変するパルス発振回路において、抵抗を介し
て、少なくとも第１又は第２の電極をパルス発振回路に
接続する。

【００１３】抵抗を介して、少なくとも第１又は第２の
電極をパルス発振回路に接続すれば、電極により構成さ
れるコンデンサの充放電電流を低減でき、また電極に加
えられる信号波形を鈍らせることができ、その分不要輻
射が低減される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、適宜図面を参照しながら本
発明の実施の形態を詳述する。

【００１５】（１）全体構成 図２は、本発明の実施の形態に係る指紋照合装置を示す
ブロック図である。この指紋照合装置１は、生体検出部
２、制御部３、指紋読み取り部４、画像照合部５、入出
力部６が小型に一体化されたユニットにより構成され
る。指紋照合装置１は、このユニットが所定位置に配置
されると共に、パーソナルコンピュータ等の外部機器７
に接続され、例えば部屋の入退出管理等に適用される。

【００１６】この指紋照合装置１において、生体検出部
２は、所定の指載置位置への生体による指の載置を検出
し、検出結果を制御部３に通知する。

【００１７】指紋読み取り部４は、制御部３の制御によ
りこの指載置位置に載置された指の画像を撮像し、ビデ
オ信号ＳＶを出力する。

【００１８】画像照合部５は、制御部３の制御により動
作モードを切り換え、このビデオ信号ＳＶを２値化して
画像データを生成する。また画像照合部５は、指紋登録
モードにおいて、この指紋データＤ１、又は入出力部６
を介して入力される指紋データを内蔵のデータベースに
登録する。これにより画像照合部５は、この指紋登録モ
ードにおいて、指紋照合の基準となる基準画像を登録す
る。

【００１９】また指紋照合モードにおいて、このように
して内蔵のデータベースに登録した基準画像と、所定の
指紋データによる指紋画像と照合し、照合結果を出力す
る。ここでこの指紋照合装置１において、指紋照合モー
ドは、生体検出部２の検出結果をトリガにして、画像照
合部５に保持した基準画像と指紋読み取り部４を介して
得られる指紋画像とを照合する第１の自己照合モード
と、外部機器７の指示をトリガにして画像照合部５に保
持した基準画像と指紋読み取り部４より得られる指紋画
像とを照合する第２の自己照合モードと、外部機器７の
指示により画像照合部５に保持した基準画像と外部機器
７より入力される指紋画像とを照合する外部照合モード
とにより構成される。

【００２０】画像照合部５は、これら３つの指紋照合モ
ードに対応して、それぞれ指紋読み取り部４を介して得
られる指紋画像、入出力部６を介して外部機器７より入
力される指紋画像を照合対象に設定して、データベース
に保持した基準画像との間で指紋照合の処理を実行す
る。

【００２１】入出力部６は、制御部３の制御により、外
部機器７より入力される制御コマンドを制御部３に通知
し、また外部機器より入力される画像データを画像照合
部５に出力し、さらに画像照合部５による照合結果を外
部機器７に出力する。

【００２２】制御部３は、この指紋照合装置１全体の動
作を制御するマイクロコンピュータにより構成され、外
部機器７の制御により動作モードを設定し、また指紋照
合結果、生体検出結果を外部機器７に通知する。

【００２３】（１−１）指紋読み取り部 図３は、指紋読み取り部４を示すブロック図である。こ
の指紋読み取り部４は、指紋を照明する照明部８と、照
明した指紋を撮像する撮像部９とにより構成される。

【００２４】このうち照明部８において、ディジタルア
ナログ変換回路１１は、制御部３より出力される制御デ
ータをラッチし、この制御データをディジタルアナログ
変換処理して出力する。トランジスタ１２は、このディ
ジタルアナログ変換回路１１の出力信号をベースに受け
るエミッタ接地回路により構成され、コレクタ出力によ
り発光ダイオード１３を駆動する。これにより照明部８
は、制御部３の制御により発光ダイオード１３による照
明光の光量を変化させ、さらには照明光の射出を停止す
るようになされている。

【００２５】この発光ダイオード１３は、撮像部９に配
置された直角プリズム１４に照明光Ｌを射出し、これに
よりこの直角プリズム１４の指載置位置に載置された指
紋を照明する。

【００２６】すなわち撮像部９において、直角プリズム
１４は、斜面が指載置位置に設定され、直角を形成する
１の面より発光ダイオード１３の出射光を入射する。こ
れにより直角プリズム１４は、何ら指載置位置に載置さ
れていない場合、斜面により発光ダイオード１３の照明
光を全反射し、直角を形成する他の面より出射する。こ
れに対して指が載置された場合、指紋の山の部分におい
ては、斜面に接触して光を乱反射することにより、また
指紋の谷の部分においては、斜面に接触しないで全反射
のままに保持されることにより、指紋の形状に応じて明
暗が変化するように、直角を形成する他の面より入射光
を出射する。

【００２７】ＣＣＤ１５は、レンズ１６を介してこの直
角プリズム１４の他の面より出射される光を受光し、こ
れにより直角プリズム１４の斜面に形成される指紋の画
像を撮像する。

【００２８】駆動パルス発生回路、出力信号処理回路１
７は、ＣＣＤ１５の駆動に必要な各種駆動パルスを生成
してＣＣＤ１５を駆動し、またＣＣＤ１５の出力信号を
処理してビデオ信号ＳＶを出力する。

【００２９】（１−２）生体検出部 図１は、生体検出部２を示すブロック図である。この生
体検出部２は、パルス発振回路１８の発振周波数の変化
により生体検出する。すなわちパルス発振回路１８は、
シュミットトリガ構成のインバーター１８Ａ及び１８Ｂ
を直列接続し、抵抗Ｒ１及びＲ２の直列回路が帰還回路
としてこの初段のインバーター１８Ａに配置される。

【００３０】さらにパルス発振回路１８は、指載置位置
でなる直角プリズム１４の斜面に、離間して透明電極１
４Ａ及び１４Ｂが配置され、何ら載置しない場合、この
透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の容量が数〔ｐＦ〕になる
ように、また生体による指を載置するとこの透明電極１
４Ａ及び１４Ｂ間の容量が増大するように形成される。

【００３１】パルス発振回路１８は、抵抗Ｒ１及びＲ２
の接続中点が１方の透明電極１４Ｂに接続され、他方の
インバーター１８Ｂの出力端が抵抗Ｒを介して他方の透
明電極１４Ａに接続されるようになされている。なおこ
れら抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒの抵抗値は、例えばそれぞれ１
０〔ｋΩ〕、１００〔ｋΩ〕、２〔ｋΩ〕に選定され
る。

【００３２】これによりパルス発振回路１８は、指を載
置して変化する透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の容量に応
じて、発振出力信号Ｓ１の周波数が変化するようになさ
れている。さらに抵抗Ｒを介して透明電極１４Ａとイン
バーター１８Ｂの出力端とを接続したことにより、透明
電極１４Ａ及び１４Ｂにより構成されるコンデンサの充
放電電流を低減し、また図４に示すように、透明電極１
４Ｂに印加される信号波形を鈍らせるようになされてい
る。これによりパルス発振回路１８は、何ら抵抗Ｒを介
挿しない場合に比して、周波数３０〜３００〔ＭＨｚ〕
における不要輻射を最大で２０〔ｄＢ〕低減するように
なされている。なおこのようにしてもパルス発振回路１
８の発振出力信号Ｓ１においては、鈍りのない方形波に
維持され、これにより何ら抵抗Ｒを配置しない場合と同
様に続く信号処理回路を構成することができる。

【００３３】エッジ検出回路２０は、このパルス発振回
路１８の発振出力信号Ｓ１を波形成形して出力する。カ
ウンタ２１は、所定の時間間隔で、エッジ検出回路２０
の出力信号をカウントし、これにより発振出力信号Ｓ１
の周波数に応じて値が変化するカウント値を出力する。
ラッチ回路２２は、このカウント値をラッチして保持
し、比較回路２３は、このラッチ回路２２のラッチ出力
と所定のしきい値との比較結果により、指載置位置に生
体による指が載置されると、これを制御部３に通知す
る。

【００３４】（２）実施の形態の動作 以上の構成において、指紋照合装置１は、外部機器の制
御により、又は所定の操作子の操作により、指紋登録、
第１の自己照合モード等に設定され（図１、図２）、こ
の状態で指載置位置に生体による指が載置されると、指
載置位置に配置された透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の容
量が変化し、シュミットトリガ回路により構成されたパ
ルス発振回路１８において、この容量の変化に対応して
発振周波数が変化する。このパルス発振回路１８の発振
出力信号Ｓ１がカウンタ２１によりカウントされ、その
カウント値が比較回路２３において比較されることによ
り、この発振周波数の変化が検出され、これにより生体
による指の載置が検出される。

【００３５】この一連の指検出処理において、指紋照合
装置１では、透明電極１４Ａ側に抵抗Ｒが介挿されてい
ることにより、電極１４Ｂに印加される信号波形におい
て高域成分が抑圧され（図４）、また電極１４Ａ及び１
４Ｂにより構成されるコンデンサの充放電電流が低減さ
れ、これにより不要輻射が低減される。

【００３６】このようにして生体による指が載置される
と、発光ダイオード１３の照明により指載置位置に載置
された指を照明し、撮像部９でこの指紋を撮像してなる
ビデオ信号ＳＶが生成される（図３）。続いて画像照合
部５において、撮像部９より得られるビデオ信号ＳＶが
２値化された後、データベースに登録される。また照合
モードにおいては、この指紋画像が画像照合部５に保持
された基準画像との間で順次照合され、照合結果が生体
検出結果と共に外部機器７に出力される。

【００３７】（３）実施の形態の効果 以上の構成によれば、シュミットトリガ回路構成のイン
バーターを直列接続して構成したパルス発振回路１８に
おいて、抵抗Ｒを介して透明電極１４Ａをパルス発振回
路１８に接続することにより、透明電極１４Ａ及び１４
Ｂにより構成されるコンデンサの充放電電流を低減し、
また電極１４Ｂに印加される信号波形を鈍らせることが
でき、これにより不要輻射を低減することができる。

【００３８】（４）他の実施の形態 なお上述の実施の形態においては、シュミットトリガ回
路構成のインバーターを直列接続してパルス発振回路１
８を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限
らず、単なるインバーター回路を直列接続してパルス発
振回路を構成する場合にも広く適用することができる。

【００３９】また上述の実施の形態においては、パルス
発振回路の発振周波数をカウンタによりカウントして指
の載置を検出する場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、例えば図５に示すように、パルス発振回路の
発振出力信号をアナログ信号処理して生体検出する場合
にも広く適用することができる。

【００４０】すなわちこの図５に示す構成においては、
パルス発振回路１８の発振出力信号Ｓ１をローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）４０に入力し、ここで帯域制限すること
により発振出力信号Ｓ１を積分する。さらに続く整流回
路４１で整流した後、続く比較回路４２により所定のし
きい値と比較する。このようにアナログ信号処理回路に
より構成しても第１の実施の形態と同様の効果を得るこ
とができる。

【００４１】さらに上述の実施の形態においては、照合
結果を外部機器に出力する場合について述べたが、本発
明はこれに限らず、外部機器と一体化する場合等にも広
く適用することができる。

【００４２】さらに上述の実施の形態においては、本発
明を指紋照合装置に適用する場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、例えば網膜により個人を識別する
識別装置等、生体を対象とした各種装置に広く適用する
ことができる。

【００４３】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、抵抗を介
してパルス発振回路を電極に接続することにより、被検
体を載置して変化する電極間の容量によりパルス発振回
路の発振周波数を可変するように構成して、この発振周
波数の変化により生体検出する場合に、不要輻射を低減
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る指紋照合装置の生体
検出部を示すブロック図である。

【図２】図１の指紋照合装置を示すブロック図である。

【図３】指紋読み取り部４を示すブロック図である。

【図４】パルス発振回路の動作波形を示す信号波形図で
ある。

【図５】他の実施の形態に係る生体検出部を示すブロッ
ク図である。

【図６】従来のパルス発振回路を示す接続図である。

【符号の説明】

１……指紋照合装置、２……生体検出部、３……制御
部、４……指紋読み取り部、５……画像照合部、６……
入出力部、７……外部機器、８……照明部、９……撮像
部、１４Ａ、１４Ｂ……透明電極、１８……パルス発振
回路、１８Ａ、１８Ｂ、Ａ１、Ａ２……インバーター回
路、Ｒ〜Ｒ２……抵抗

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体による被検体の所定の載置位置への載
   置を検出する生体検出装置において、 前記載置位置に離間して配置されて、前記被検体が載置
   される第１及び第２の電極と、 前記第１及び第２の電極にそれぞれ接続されて、前記第
   １及び第２の電極間の容量に応じて発振周波数を可変す
   るパルス発振回路と、 前記発振周波数を検出して周波数検出結果を出力する周
   波数検出手段と、 前記周波数検出結果を判定する判定手段とを備えること
   を特徴とする生体検出装置。
2. 【請求項２】前記パルス発振回路は、 第１及び第２のインバーター回路を直列接続して前記第
   ２のインバーター回路より発振出力を出力し、前記第２
   のインバーター回路の帰還回路に前記第一及び第２の電
   極により形成されるコンデンサを配置したことを特徴と
   する請求項１に記載の生体検出装置。