JPS63310087A - 接触式指紋入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は接触式指紋入力装置に関する。

（従来技術） 指紋は個人に特有のものであることがら、犯罪捜索や外
国人の登録あるいは日常生活においては＃Ｉ印と呼ばれ
て印鑑代りに古くから個人を特定する有力な手段として
利用されてきた。また将来はドアのキーや印鑑証ＩＪＩ
などにも用いられることが考えられている。

指紋は通常指先に墨または朱肉あるいは最近では無色の
蛍光性液体をつけて紙に押捺することにより登録してお
き、また犯罪捜索においては薬品などを用いて犯人のつ
けた指紋を可視化し、個人の指から検出した指紋と照合
させて指紋パターンの特徴から同一人か否かの判定をし
ている。

ところて従来の指紋検出法は指先をガラス板なとに軽く
押し当ててその部分を光で照射しその反射光をＣＣＤな
とにより光電変換して電気信号を得、この電気０シ）を
処理して指紋を検出している（たとえば特開昭６１−１
１４９７９号）。このような光学式検出法による指紋検
出装置は据置式の指紋検出機としては問題ないか、指紋
を個人識別の１段として利用することが考えられる部屋
のドアや車のドアのキー、印鑑証明、ＩＣカート、特殊
機器の操作パネルなどについては小型て低消費電力か不
可欠の条件であるにもかかわらず、上述した光学式の指
紋検出装置は光源およびその電源やレンズなどを含む光
学系か必要となるため厚くなり大型化するのて１−記し
た用途には不向きであるとともにＣＣＤなとの高価な素
子か必要になるためコスト高となり２７及の妨げとなる
おそれがある。

また検出技術の七から見ても、指先を押し付けたときの
押圧力の加減や指先の汚れあるいは色などによって検出
結果の信頼性か低下するという問題もある。

指紋検出の信頼性を高めるために検出前に指先に朱肉や
Ｔをつけて色により指紋パターンを強調させる方法も提
案されているか、このような萌準備自体か煩わしいし、
用途によってはこのような準備かてきない場合かある。

（発明の目的および構成） 本発明は上記の点にかんかみてなされたものて、簡潔、
薄形且つ安価な構成でしかも少ない消費電力で指紋を入
力することを目的とし、この１１的を達成するために、
指先を押し付ける平らな絶縁板の表面に、指紋パターン
の山谷のピッチより十分率さな間隔で点状接触子電極を
設けた接触板とこの接触子電極の位置で互いに交差して
マトリクスを形成するように配置された複数本の第１お
よび第２の走査用電極を有するマトリクス回路部材とを
積層して指紋入力板を構成するとともに、各接触子゛電
極から離間して検出電極部材を設け、指紋入力板と検出
電極部材とにまたがるように指先を乗せ、第１の走査用
電極と第２の走査用電極とを所定の順序で走査したとき
両走査用電極の交点に対応した接触子゛市極か指紋の山
部分に触れているか、各部分て触れていないかによる接
触子電極と検出電極部材との電気的な導通、非導通状態
を指紋データとして取り出すように構成したものである
。

（実施例） 以丁本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による指紋人力装置の一実施例のブロッ
ク線図である。

図において、ｌは指先を押しつける指紋入力板、２はＲ
ＯＭ３に格納された所定の処理プログラムに従って指令
し作動するプロセッサ、４は指紋入力板１により読み取
られた指紋データを記憶するＲＡＭ、５はブロセッ、す
２から出力するクロックパルスによってＸ軸うインＸ　
＋　、　Ｘ　２　、・・・Ｘｎに順次走査信号をシフト
して出力するＸ軸シフトレジスタ、６はＸ軸シフトレジ
スタ５から出力する最後のラインｘｎの走査信号−に基
づいてＹ軸うインＹ、、Ｙ２．・・・Ｙつに順次に走査
信号をシフトして出力するＹ軸シフ１−レジスタ、７は
指紋入力板ｌかられずかに離間して配置され指紋データ
を表わす信号を取り出す検出電極板、８は検出電極板７
から得られる電気信号（電流）を電圧に変換する負荷抵
抗、９は電圧として（実られた指紋データの信号を増幅
する低雑音増幅器、ｌＯは指紋データを表わす信号と可
変抵抗ＶＲ，で設定される基準値とを比較するコンパレ
ータ、１１はイニシャルデータＤおよびＸ輌シフトレジ
スタ５のＸ軸うインｘｎの“Ｈ”信号のいずれかをＸ軸
シフトレジスタ５に入力するＯＲ回路である。コンパレ
ータｌＯのノフ準値は人によって指先表面の水分や油分
などが異なることを考慮してすべての人か指紋データを
検出できるような値に設定される。

第２図および第３図は本発明で用いる指紋入力板の一実
施例を示しており、第２図はその分解斜視図、第３図は
部分断面図である。

指紋入力板ｌは第２図および第３図に示すように、積層
構造で、表面か平坦なアルミナの薄い基板１ａのＬ面に
、複数の走査用電極をＸ軸方向とＹ軸方向に格子状に形
成し、その走査用′１Ｅ極の交点に多数の半導体スイッ
チを形成して成るマトリクス状シリコン集積回路ｉｂを
張り合わせ、そのＬに、各半導体スイッチの位置にピン
穴をあけたＫＩＮ化タンタル（Ｔ　、Ａ　２０５）など
の絶縁膜に銅やアルミニウムなどの金属材料をスパッタ
リンクして接触ｆ電極１２を形成し研磨したＩＩＱ　ｌ
　ｃを配置した構造である。接触子電極１２の間隔は指
紋パターンの山と山のピッチより相当小さくし、たとえ
ば２０ｇｍから５０ｇｍ程度か好ましい。

マトリクス電極回路１ｂはアクティブマトリクス液晶デ
ィスプレイなどて高精細度を実現する技術として知られ
ている薄膜トランジスタアレイをフォトリソクラフィの
手法を用いてカラス板、セラミック板あるいは半導体基
板」二に形成したものて、−辺にＸ方向走査用電極の端
子ＴＸを、それに隣接するもう一辺にＸ方向走査用電極
の端子ＴＶを有する。このマトリクス電極回路の回路構
成は第４図のようになる。第４図において、ｌ　Ｘ　ｌ
　＋交、□、・・・文８、はｙ軸方向に並んだバスバー
て構成されるＸ方向走査用電極、立□１Ｌｙ２．・・・
ｌ　ｙｗｈはＸ軸方向に並んだ、ハスバーて構成される
Ｙ方向走査用″屯極であり、両電極交差する部“分はク
ロスオーバ部により絶縁されている。Ｘ方向およびＸ方
向走査用電極間にはＭＯＳＦＥＴなど・の・スイッチン
グ素子か形成されている。たとえばＸ方向走査用電極ｕ
ｘｌとｙ方向走査用電極立９．と、の間にはスイッチン
グ素子ＳＷ１か、またＸ方向走査用電極！；ＬｘｌとＸ
方向走査用電極１１１２との間にはスイッチング素子Ｓ
Ｗ２が形成されている。

次に指紋入力の手順と回路動作を第５図のフローチャー
トを用いて説１１する。

指紋入力に当っては、まず図示しない電源スィッチをＯ
ＮＬ／て装置の電源を入れ指紋データを入力しようとす
る指先２０（第１図参照）を指紋入力板ｌと検出電極７
とにまたがるように乗せる。初めにＲＯＭ３に格納され
たプログラムに徒ってプロセッサ２からＸ軸シフトレジ
スタ５およびＹ軸シフトレジスタ６に第６図（イ）に示
すリセットパルスＲＰおよび同図（ロ）に示すイニシャ
ルデータＤを送る（Ｆ−１）。リセットパルスＲＰは５
［■］基準に対する０　［Ｖ］の信号であり、イニシャ
ルデータＤは“Ｈ”レベルのパルス信号である。リセッ
トパルスＲＰの入力によりＸ軸シフトレジスタ５はＸ軸
うインＸｌに、またＹ軸シフトレジスタ６はＹ軸うイン
Ｙ１にそれぞれ°°Ｈパ信号（５Ｖ）を出力し、その他
のＸ軸うインｘ２〜ｘ、、およびＹ軸うインＹ２〜Ｙ、
には“Ｌ”信号（０■）を出力する。このイニシャルデ
ータＤが“Ｈ″レベル間に同図（ハ）に示すタイミンク
でプロッセッサ２からクロックＣＬＫ、をＸ軸シフトレ
ジスタ５に送る。Ｘ輌シフトレジスタ５はクロックＣＬ
に１の立−につのタイミングでイニシャルデータＤを読
込み、立下りのタイミンつて走査用電極５Ｌｘ＋＋ｋを
走査した結果としての接触子電極１２を通しての指紋パ
ターンの山部２０ａによる導通または谷部２０ｂによる
非導通の状態すなわち指紋データの一部を取込む（Ｆ−
２）（第７１Ａ参照）。指紋データは検出電極７からの
電流信号として取り出され、負荷抵抗８により電圧信号
に変換され、低雑：キ増幅器９て増幅された後コンパレ
ータ１０で基準値と比較される。全ラインについての走
査か終了したときに出力する第６図（ニ）に示すような
走査路ｒ信壮Ｅの有無を判別しくＦ−３）、走査終了信
ｔ′ｉＥか出力されていなければ、指紋データはプロセ
ッサ２によりＲＡＭ４に格納される（Ｆ−４）。

プロセッサ２から次のクロックＣＬＫ、かＸ軸シフトレ
ジスタ５に入力されると、それまてにＸ軸うインｘｌに
出力していた“Ｈ”信号がＸ軸うインＸ２にシフトし、
その他のＸ輌うインｘ１およびＸ３〜ＸｎはすべてＬ”
レベルとなる。このときＹ輌シフトレジスタ６の出力状
態は変化せず、Ｙ軸うインＹ、が“Ｈ“レベルとなって
いたままである。その結果−、クロックＣＬＫ２のケ下
りて走査用電極Ｊｌｘｔｕｙｔの走査結果としての接触
子電極１２を介しての導通、非導通のデータすなわち指
紋データを取込む。その後プロセッサ２からＸ輛シフト
レジスタ５に次々とクロックＣＬＫ、、ＣＬに４・・・
か送られるにつれて“Ｈ″信ｔ′、−カＸ軸ラインｘ３
．ｘ４．・・・と用ａ次シフトしティき、走査用電極又
Ｘ３ＪＬｌｌＩｓ文。４文、１．・・・の走査結果とし
ての指紋データか取込まれ、クロックＣ，Ｌに。に至っ
て１９１２分の指紋データか取込まれる。

このｎ個【１のクロックＣＬＫｎによりＸ軸うインＸｎ
か“Ｈ”レベルになると、それはＹ輌シフトレジスタ６
のクロック入力端）ＣＬＫにクロ・ンクとして人力され
、それまてのＹ軸うインＹ、の“Ｈ”レベルかＹ２にシ
フトする。このとき回詩にＯＲ回路１１を介してＸ軸シ
フトレジスタ５にイニシャルデータＤと等価なパルスか
送られる（Ｆ−５）。その後プロセッサ２から（ｎ＋１
）個［１のクロックＣＬＫい、１．か出力すると、Ｘ軸
シフトレジスタ５のＸ軸うインＸ、か“Ｈ”レベルとな
り、クロックＣＬにいや、、のケドリて走査用゛１ｔ！
：極ＩＭＩＩＶ２の走査結果としての指紋データか取込
まれる（Ｆ−２）。それ以後Ｘ軸シフトレジスタ５はク
ロックＣＬＫの入力ごとにＸ軸うインの“Ｈ”レベルを
Ｘ　２．　Ｘ　３　、・・・とＸ、、まて順次シフトし
ていき、上述したステップ（Ｆ−２）から（Ｆ−５）ま
での動作を繰り返し、次のライン全体についての指紋デ
ータか取込まれ、ＲＡＭ４に格納される。

その後は全く同様の動作（ステップ（Ｆ−２）から（Ｆ
−５）まで）を繰り返し、Ｙ輌シフトレジスタ６のＹ軸
うインＹ、が“Ｈ”レベルとなった状態てＸ輌シフトレ
ジスタ５のＸ軸うインＸ１゜Ｘ　、、Ｘ　３．・・・を
順次“Ｈ”レベルにシフトして走査していき指紋データ
を取込む。そして最後にＸ輌シフトレジスタ５のＸ軸う
インＸｎか″Ｈ″９レベルとなり、全ラインの指紋デー
タの取込みか絡了したとき、Ｙ軸シフトレジスタ６にク
ロックか人力すると、Ｙ輌シフトレジスタ６から第５　
［Ａ（ニ）に示すような走査終了信号Ｅが出力する。

その後は指紋データをすてに−ｆｌ録済みの指紋データ
と比較するなどの次の処理に進む（Ｆ−６）。

ここで指紋入力板ｌからの指紋データの取込みについて
第７図を用いて説明する。

シリコン集積回路内のマトリクス回路１ｂは上述したよ
うにＸ軸シフトレジスタ５から出力するＸ方向走査信号
とＹ軸シフトレジスタ６から出力するＹ方向走査信号と
によって走査され、マトリクス回路の各点に形成された
スイッチング素子Ｓ　Ｗ　７．　Ｓ　Ｗ　２　、””か
順次ＯＮされていく。

第１図に鎖線で示したように、指紋人力をしようとする
指先２０を指紋入力板ｌと検出電極７の両方にまたがる
ように乗せて押圧すると、指紋入力板ｌの最上位にある
ｌＩ２１ｃに形成された各接触子電極１２に指紋パター
ンの山部２０ａと谷部２０ｂとが指紋パターンに応じて
第７図に示すように当る。第１［Ａかられかるように、
指先２０は導体であると考えることができるので、指先
２０の山部２０ａか接触した接触子電極１２は導体であ
る指先を介して検出電極７と電気的に接続されｔ−り電
流か流れその信号電流は負荷抵抗７により電圧に変換さ
れる。Ａ点に現われる指紋データとしての電圧信号は低
雑音増幅器９により増幅されコンパレータ１０にてＩＩ
Ｔ変抵抗ＶＲＩでされる任意のスレッシュホール１〜電
圧にて山部と谷部な区別する２値信号に変換されプロセ
ッサ２に指紋情報として取り込まれる。取り込まれた指
紋データはプロセッサ２を介してＲＡＭ４に転送され記
憶される。

第８図は指紋入力板ｌを走査することにより得られたコ
ンパレータｌＯの出力を表わしている。

図示された高レベルＢが指紋パターンの山の部分２０ａ
に相当し、低レベルＣか指紋パターンの谷の部分２０ｂ
に相当する。

本実施例によれば、安価な微小ピッチの指紋入力手段か
得られる。また指紋データかコンパレータ１０により予
め２値化されるので、その後のデータ処理に都合がよく
処理時間か短縮される。

以）Ｚで指紋入力の手順についての説明を終るか、この
ようにして人の指紋を新たに登録したり、すてに登録し
である人の指紋を１１登録したり、あるいはすてに登録
しである指紋と新たに人力した指紋とを比較して同一人
か否かの判定をしたりするのに用いることがてきる。指
紋データな用いて同＝−人か否かの判定をするには、一
旦記憶しである指紋データを細線化するなどの前処理か
必要になり、指紋の特徴に着１］シて指紋パターンの類
否を判定する。

−［−足裏流側てはマトリクス回路のＸ方向およびＹ方
向走査用電極の数をｎ、ｍとしたか、ｎ、ｍは指紋の利
用の仕方に応じて任意に選んだり変えたりすることがて
きる。本発明による指紋入力装置は、省電力の観点から
、指紋入力のために指先を指紋入力板と検出電極とに乗
せて押圧したときに電流か入るようにするのか好ましい
。また、実施例て示した共通検出電極７の代りに、接触
子電極を１対の離間した電極片で形成し、その一方を電
気的に接続して共通の電極とし、他方の電極片をマトリ
クス回路の各スイッチンク素子に接続するようにしても
よい。

（発明の効果） 以１−説明したように、本発明においては、互いに交差
してマトリクスを形成するように絶縁して配置された複
数本の第１および第２の走査用電極を有するマトリクス
回路部材の第１の走査用電極と第２の走査用電極との交
点に対えする位置に接触子電極を配置して指紋入力板を
構成するとともに、各接触子電極から離間して検出電極
を設け、第１および第２の走査用電極を所定の順序で走
査し、走査信号が印加された第１の走査用電極と第２の
走査用電極との交点に対応じて配置された接触子電極に
指紋パターンの山部か接触しているか谷部て接触してい
ないかによる導通されたか否かの情報を指紋データとし
て電気的に取り出すように構成したので、従来のような
光学式の指紋検出装置に比べて消費電力が少なく且つ構
成か簡潔、ｆｉ形でコンパクトになり１つＣＣＤや光学
系を用いないので安価にでき、指紋押捺時と全く回し条
件て指紋か検出かできる。また検出結果か指先の色など
に左右されず信頼性か高い。

また、指紋データを指紋パターンの山部による電気的導
通と谷部による電気的非導通とて検出するため、指先の
押し付は方や指紋パターンの山部や谷部の押圧程度の微
妙な相違などによる検出指紋パターンの相違がなく、常
に同一の指紋パターンとして検出することができる。さ
らに指紋データか電気的導通と非導通すなわちＯＮ、Ｏ
ＦＦのデジタルデータで得られるため、アナロクデータ
として得られる場合に比べて処理かし易く、処理時間が
短くでき、カート化に好適である。

本発明による指紋データの検出には人の指の電気的導通
を利用しているため義指などの模造指紋ては作動せず安
全性か向上する。また指紋入力板の接触板の接触子電極
は巾に指先が接触するたけてよいため接触板は剛性の大
きいシート材とすることがてきる。

本発明による指紋人力装置はそのコンパクト性および安
価な点から室内や１トのドアのキー、印鑑―Ｅ明、ＩＣ
カートなど個人の特定を条件とする分野のものに広く応
用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による接触式指紋入力装置の一実施例の
フロック線図、第２図は本発明による接触式指紋入力装
置て用いる指紋入力板の分解斜視図、第３図は同指紋入
力板のシリコン集積回路部の概略構成を示す部分断面図
、第４図は指紋入力板のマトリクス゛上極構造を示す概
略図、第５１′２？！は本発明における指紋入力−１′
−順を説明するフローチャート、第６図は第１図に示し
た指紋入力装置の動作を説１１するための信号のタイミ
ンクチャート、第７図は指紋入力時の指紋入力板りにお
ける指の状ｙムを示す断面図、第８図は入力された最終
的な指紋データを示す曲線。 ｉ−・・指紋入力板、ｌａ−アルミナノふ板、ｌｂ・・
・シリコン集積回路、ｌｃ−・・五酸化タンタル絶縁向
。 ２・・・プロセッサ、３・・・ＲＯＭ、４・・・ＲＡＭ
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 指紋パターンの山谷のピッチより小さい間隔で複数の点
   状接触子電極をマトリクス状に配列して形状した接触板
   と前記接触子電極の位置で互いに交差してマトリクスを
   形成するように絶縁して配置された複数本の第１および
   第２の走査用電極を有するマトリクス回路部材とを積層
   して成る指紋入力板と、前記各接触子電極から離間して
   配置された検出電極部材と、前記第１の走査用電極に所
   定の順序で走査信号を印加する第１の走査回路と、前記
   第２の走査用電極に所定の順序で走査信号を印加する第
   ２の走査回路と、前記指紋入力板と前記検出電極部材と
   にまたがるように指先を乗せたとき指紋パターンに応じ
   て前記接触子電極と前記検出電極部材とが指先を介して
   電気的に導電または非導電となる状態を指紋データとし
   て前記第１および第２の走査回路により走査信号が印加
   された前記第１の走査用電極と第２の走査用電極との交
   点ごとに順次取り出す出力手段とを有することを特徴と
   する接触式指紋入力装置。