WO2005016146A1

WO2005016146A1 - 生体認識装置

Info

Publication number: WO2005016146A1
Application number: PCT/JP2004/011605
Authority: WO
Inventors: Toshishige Shimamura; Hiroki Morimura; Satoshi Shigematsu; Norio Sato; Masami Urano; Katsuyuki Machida
Original assignee: Nippon Telegraph And Telephone Corporation
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2004-08-12
Publication date: 2005-02-24
Also published as: EP1679036B1; EP1679036A4; JP4157557B2; US20060034493A1; US7548636B2; JPWO2005016146A1; EP1679036A1

Abstract

　応答信号生成部３で、所定の供給信号２Ｓを検出素子１へ印加し、検出素子１を介して接触している被検体１０のインピータンスに応じて変化した信号を応答信号３Ｓとして出力する。波形情報検出部４で、応答信号生成部３からの応答信号３Ｓに基づき被検体１０のインピータンスに応じた波形情報を検出し、この波形情報を示す検出信号４Ｓを出力する。生体認識部５で、波形情報検出部４からの検出信号４Ｓに基づき被検体１０が生体であるか否かを判定する。

Description

技術分野

[0001] 本発明は、生体の検知および認識を行う技術に関し、特に被検体から指紋などの生体情報を検出して個人認識を行う際に、その被検体が生体か否かを判定する生体認識技術に関するものである。

背景技術

明

[0002] 情報化社会の進展に伴レ、、情報処理システムの機密保持に関する技術が発達し田

ている。例えば、従来はコンピュータールームへの入出管理には IDカードが使用されていたが、紛失や盗難の可能性が大きかった。このため、 IDカードに代わり各個人の指紋等を予め登録しておき、入室時に照合する個人認識システムが導入され始めている。

このような個人認識システムは、登録されている指紋のレプリカ等を作成すれば検查を通過できる場合があった。したがって、個人認識システムは指紋照合だけではなぐ被検体が生体であることも認識する必要がある。

[0003] 従来、被検体が生体であるかどうかを検知する生体認識技術として、図 45に示すような、被検体とのインピーダンス整合を利用したものが提案されている（例えば、特開 2000— 172833号公報など参照）。この生体検知装置は、高周波信号を出力する発振部 73と、この発振部 73からの高周波信号が印加されるとともに被検体が接触する電極 71からなる非共振回路の電極部 70と、この電極部 70のインピーダンス変化に応じた反射波信号を出力する検知部 74と、この検知部 74からの反射波信号と所定の基準信号とを比較して電極 71に接触した被検体が生体かどうかを判定する判定部 76と、被検体が生体かどうかを判定するための基準信号を予め設定しておき、この基準信号を判定部 76に与える基準信号設定部 75を備えている。

[0004] この生体検知装置では、発振部 73より高周波信号が電極部 70に供給される。被検体が指等の生体であり、電極 71に接すると電極部 70のインピーダンスが変化する。ここで、人体が電極部 70に接触した際、被検体側のインピーダンスと電極部 70の入力側とがインピーダンス整合するようにしておけば、被検体が人体の場合、上記インピーダンス整合により高周波信号の反射波が小さくなる。検知部 74でこの反射波を検出して判定部 76で基準信号と比較し、検出レベルより小さい場合、人体が接触したものと判断する。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0005] し力ながら、このような従来技術では、インピーダンス整合による反射波レベルの判定を原理としており、電極部 70にインピーダンス整合用のトランス 72のほか、供給した高周波信号の反射波を検出する検知部 74にインダクタンスゃキャパシタンスなどの外付け部品を必要とする。

したがって、部品点数が多くなり、装置の小型化が困難であるだけでなぐ製品コストが高くなる。また、生体認識の不正を目的とした、部品間を接続する配線からの検出信号の読み出しや、外付け部品の素子値に基づく生体判定条件の推定などが容易に実行可能となるため、十分なセキュリティーを確保できないという問題点があった

[0006] 本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、反射波測定要とせず、装置を大型化することなく被検体の電気的特性を詳細に検出でき、装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる生体認識装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0007] 本発明にかかる生体認識装置は、被検体と電気的に接触する検出素子と、交流の供給信号を生成する供給信号生成部と、供給信号生成部と検出素子との間に接続された抵抗素子を含み、抵抗素子を介して供給信号を検出素子へ印加し、抵抗素子の一端から被検体が生体であるか否かによって変化する 1つ以上の個別パラメ一タを含む応答信号を取り出して出力する応答信号生成部と、応答信号から個別パラメータの少なくとも 1つを波形情報として検出し、その波形情報を示す検出信号を出力する波形情報検出部と、検出信号に基づき被検体が生体であるか否かを判定する生体認識部とを備える。

発明の効果

[0008] 本発明によれば、所定の供給信号を抵抗素子を介して検出素子へ印加し、検出素子を介して接触している被検体が生体であるか否かによって変化する 1つ以上の個別パラメータを含む応答信号を取り出し、この応答信号から個別パラメータの少なくとも 1つを示す検出信号に基づき、被検体が生体であるか否力、を判定するようにしたので、従来に比べ、大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなく、例えば一般的なコンパレータや論理回路などの位相比較回路とレ、う極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性を検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

図面の簡単な説明

[0009] [図 1]図 1は、本発明の第 1の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 2]図 2は、本発明の第 2の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 3A-D]図 3A -図 3Dは、図 2の生体認識装置の各部信号を示す信号波形図である。

[図 4]図 4は、本発明の第 3の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 5A-B]図 5A -図 5Bは、図 4の生体認識装置の各部信号を示す信号波形図である。

[図 6]図 6は、本発明の第 4の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 7]図 7は、本発明の第 5の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 8A-F]図 8A—図 8Fは、図 7の生体認識装置の各部信号を示す信号波形図である [図 9]図 9は、本発明の第 6の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 10A-E]図 10A-図 10Eは、図 9の生体認識装置の各部信号を示す信号波形図である。

[図 11]図 11は、本発明の第 7の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 12A-D]図 12A—図 12Dは、図 11の生体認識装置の各部信号を示す信号波形図である。

[図 13]図 13は、本発明の第 8の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 14A-D]図 14A -図 14Dは、図 13の生体認識装置の各部信号を示す信号波形図である。

[図 15]図 15は、本発明の第 9の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 16A-C]図 16A-図 16Cは、図 15の生体認識装置の各部信号を示す信号波形図である。

[図 17A-B]図 17A-図 17Bは、他の生体認識装置の各部信号を示す信号波形図でめる。

[図 18]図 18は、本発明の第 10の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[図 19A-D]図 19A-図 19Dは、応答信号からの位相差検出動作を示す信号波形図である。

[図 20A-C]図 20A -図 20Cは、応答信号からの振幅検出動作を示す信号波形図でめる。

[図 21A-D]図 21A-図 21Dは、周波数による位相差の変化を示す信号波形図である

[図 22A-D]図 22A—図 22Dは、周波数による振幅の変化を示す信号波形図である。

[図 23]図 23は、認識指標値に対する基準範囲を示す説明図である。

[図 24]図 24は、本発明の第 11の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

図 25A-C]図 25A—図 25Cは、経過時間による位相差の変化を示す信号波形図である。

図 26A-C]図 26A-図 26Cは、経過時間による振幅の変化を示す信号波形図である図 27]図 27は、認識指標値に対する基準範囲を示す説明図である。

図 28]図 28は、本発明の第 12の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

図 29]図 29は、図 28で用いられる波形整形回路の構成例である。

図 30]図 30は、図 29で用いられるローパスフィルタの構成例である。

図 31]図 31は、本発明の第 13の実施の形態に力かる生体認識装置で用いられる波形整形回路の構成例である。

図 32]図 32は、図 31で用レ、られる振幅制限回路の構成例である。

図 33]図 33は、図 32の振幅制限回路の動作を示す信号波形図である。

図 34]図 34は、本発明の第 14の実施の形態に力かる生体認識装置で用いられる振

'畐制限回路の構成例である。

図 35]図 35は、本発明の第 15の実施の形態に力かる生体認識装置で用いられる波形整形回路の構成例である。

図 36]図 36は、図 35で用いられる振幅制限ローパスフィルタの構成例である。図 37]図 37は、図 36の振幅制限ローパスフィルタの動作を示す信号波形図である。図 38]図 38は、本発明の第 16の実施の形態に力かる生体認識装置で用いられる振 I畐制限ローパスフィルタの他の構成例である。

図 39]図 39は、図 38の振幅制限ローパスフィルタの動作を示す信号波形図である。図 40]図 40は、本発明の第 17の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

図 41]図 41は、図 40で用いられる波形整形回路の構成例である。

図 42]図 42は、図 41で用いられる可変ローパスフィルタの構成例である。

図 43]図 43は、図 42で用いられる可変容量回路の構成例である。 [図 44A-C]図 44A-図 44Cは、図 40の供給信号生成部の動作を示す信号波形図でめる。

[図 45]図 45は、従来の指紋照合装置の構成例である。

発明を実施するための最良の形態

[0010] 次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

[第 1の実施の形態]

まず、図 1を参照して、本発明の第 1の実施の形態にかかる生体認識装置について説明する。図 1は本発明の第 1の実施の形態に力かる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

この生体認識装置には、検出素子 1、供給信号生成部 2、応答信号生成部 3、波形情報検出部 4、および生体認識部 5が設けられている。

[0011] 検出素子 1は、検出電極を介して被検体 10と電気的に接触し、被検体 10の持つィンピーダンスの容量成分および抵抗成分を応答信号生成部 3へ接続する。供給信号生成部 2は、所定周波数の正弦波などからなる供給信号 2Sを生成して応答信号生成部 3に出力する。応答信号生成部 3は、供給信号生成部 2と検出素子 1との間に接続された抵抗素子 Rを有し、この抵抗素子 Rsを介して供給信号生成部 2からの供給信号 2Sを検出素子 1に印加し、抵抗素子 Rsの一端すなわち抵抗素子 Rsと検出素子 1との接続点から、検出素子 1の出力インピーダンスすなわち被検体 10の持つィンピーダンスの容量成分および抵抗成分により変化する応答信号 3Sを波形情報検出部 4へ出力する。

[0012] 波形情報検出部 4は、応答信号生成部 3からの応答信号 3Sが示す波形から、供給信号 2Sとの位相差または振幅を検出し、これら位相差または振幅を示す波形情報を含んだ検出信号 4Sを生体認識部 5へ出力する。生体認識部 5は、波形情報検出部 4からの検出信号 4Sに含まれる波形情報に基づき被検体 10が生体か否力 ^認識判定し、その認識結果 5Sを出力する。

[0013] 次に、本実施の形態に力かる生体認識装置の動作について説明する。被検体 10 が検出素子 1に接触した場合、供給信号生成部 2から検出素子 1に印加されている供給信号 2Sが、被検体 10に固有のインピーダンス特性すなわち容量成分および抵抗成分により変化し、これが応答信号 3Sとして応答信号生成部 3から出力される。この応答信号 3Sは、波形情報検出部 4でその位相差または振幅が検出され、これら検出結果を示す情報を含んだ検出信号 4Sが生体認識部 5へ出力される。

生体認識部 5では、この検出信号 4Sに含まれる波形情報が、正当な生体の波形情報の基準範囲内にあるか否かに基づいて被検体 10が生体か否力、を認識判定し、その認識結果 5Sを出力する。

[0014] このように、本実施の形態では、波形情報検出部 4を設けて、応答信号 3Sの位相差または振幅を示す波形情報を検出することにより、被検体 10に固有のインピーダンスの実数成分または虚数成分を示す情報を検出し、検出した情報に基づき生体認識部 5で被検体 10が生体か否かを判定するようにしたので、従来に比べ、波形情報を検出する比較的簡素な回路構成で被検体の電気的特性を詳細に検査することができ、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を実現できる。

[0015] なお、本実施の形態において応答信号 3Sに含まれる位相差または振幅は、被検体が生体であるか否かによって変化する 1つ以上の個別パラメータと捉えることができる。すなわち、応答信号生成部 3では、抵抗素子 Rsの一端すなわち抵抗素子 Rsと検出素子 1との接続点から被検体が生体であるか否かによって変化する 1つ以上の個別パラメータを含む応答信号 3Sを取り出し、波形情報検出部 4では、応答信号 3S の波形から個別パラメータの少なくとも 1つを波形情報として検出し、その波形情報を示す検出信号を出力していることになる。

[0016] したがって、前述した例では、個別パラメータとして、検出素子 1を介して接触してレ、る被検体 10のインピータンスに応じて変化する応答信号 3Sの位相および振幅を用いていることになる。

なお、これら位相差や振幅から被検体の虚数成分や実数成分の大きさを演算し、正当な生体の持つ虚数成分や実数成分の基準範囲と比較してもよい。この場合は、個別パラメータとして、検出素子 1を介して接触している被検体 10のインピータンスの実数成分および虚数成分を用いたことになる。

[0017] [第 2の実施の形態]

次に、本発明の第 2の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 2 は、本発明の第 2の実施の形態に力かる生体認識装置を示すブロック図であり、前述の図 1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

本実施の形態では、前述した第 1の実施の形態の具体的構成として、波形情報検出部 4で応答信号 3Sの位相差を、生体認識判定に用いる波形情報として検出する場合について説明する。

[0018] 図 2において、検出素子 1には、被検体 10と電気的に接触するための検出電極 11 と検出電極 12が設けられている。供給信号生成部 2には、周波数発生回路 21と波形整形回路 22とが設けられている。応答信号生成部 3には、電流-電圧変換回路 3 1が設けられている。波形情報検出部 4Aには、基準信号発生回路 41と位相比較回路 42とが設けられている。生体認識部 5Aには、信号変換回路 51と判定回路 52とが設けられている。

[0019] 検出素子 1において、検出電極 11は接地電位などの共通電位に接続され、検出電極 12は応答信号生成部 3の電流一電圧変換回路 31の出力段に接続されている。供給信号生成部 2において、周波数発生回路 21は所定周波数のクロック信号を生成し、波形整形回路 22は周波数発生回路 21からのクロック信号に基づき正弦波などからなる供給信号 2Sを生成して出力する。なお、供給信号 2Sは供給信号生成部 2の代わりに外部の波形生成装置から供給してもよい。

応答信号生成部 3の電流 -電圧変換回路 31は、供給信号生成部 2と検出素子 1との間に接続された抵抗素子 Rsからなり、生体のインピーダンスに対して十分低い所定の出力インピーダンスで被検体 10に供給信号 2Sを印加し、その際に検出素子 1 を介して被検体 10に流れる電流を電圧に変換し応答信号 3Sとして出力する。

[0020] 波形情報検出部 4Aの基準信号発生回路 41は、供給信号 2Sに同期した基準信号 41Sを位相比較回路 42へ出力する。位相比較回路 42は、応答信号 3Sと基準信号 41Sとの位相を比較することにより、被検体 10に固有のインピーダンス特性ここでは容量成分に対応する位相差を検出し検出信号 4ASとして出力する。この際、基準信号 41Sとして供給信号 2Sを用いてもょレ、。

生体認識部 5の信号変換回路 51は、位相比較回路 42からの検出信号 4ASを、判定回路 52で判定容易な変換信号 51Sに変換する。判定回路 52は、信号変換回路 5 1からの変換信号 51Sが示す位相差力正当な生体のインピーダンス特性を示す位相差基準範囲内にあるか否かを判定することにより、被検体 10に対する生体か否かの認識判定を行い、被検体 10に対する認識結果 5Sを出力する。

[0021] 次に、図 2の生体認識装置の動作について説明する。被検体 10は検出素子 1の検出電極 11と検出電極 12とを介して電流一電圧変換回路 31の出力段に接続される。ここで、被検体 10に固有のインピーダンスは、検出素子 1の検出電極 11と検出電極 12との間に接続された容量成分 Cfと抵抗成分 Rfで示すことができる。したがって、電流一電圧変換回路 31から所定の出力インピーダンスで印加された供給信号 2Sは、電流一電圧変換回路 31の出力インピーダンスと各被検体 10に固有のインピーダンスとで分圧される。そして、被検体 10に流れる電流が、各被検体 10に固有のインピ一ダンスに応じてその位相または振幅が変化し、これら変化が電圧に変換された応答信号 3Sとして出力される。

[0022] 本実施の形態では、波形情報検出部 4Aの位相比較回路 42で、基準信号発生回路 41から出力された基準信号 41Sと応答信号 3Sとの位相を比較し、応答信号 3Sの位相情報 (位相差)を含んだ検出信号 4ASを出力する。

図 2の各部における信号波形例を図 3A—図 3Dに示す。供給信号 2Sとして接地電位などの共通電位を中心とした正弦波を用いた場合、応答信号 3Sの位相は被検体 10のインピーダンスに応じて変化する。基準信号 41Sとして供給信号 2Sに同期した信号を用い、位相比較回路 42により応答信号 3Sとの位相を比較することで、例えば位相差 Φをパルス幅とする検出信号 4ASが出力される。

[0023] このように、波形情報検出部 4Aに位相比較回路 42を設け、応答信号 3Sと基準信号 41Sの位相を比較することにより、被検体 10に固有の容量成分に応じて変化する位相を、応答信号 3Sの波形を示す波形情報として検出するようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなぐ一般的なコンパレータや論理回路などの位相比較回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性、ここでは被検体 10に固有のインピーダンスのうち虚数成分を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。 [0024] [第 3の実施の形態]

次に、本発明の第 3の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 4 は本発明の第 3の実施の形態に力かる生体認識装置を示すブロック図であり、前述の図 2と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

前述した第 2の実施の形態では、波形情報検出部 4Aで、被検体 10に固有のインピーダンスのうち虚数成分を示す波形情報として、応答信号 3Sに含まれる被検体 10 のインピーダンスの容量成分を示す位相情報を検出する場合について説明したが、本実施の形態では、波形情報検出部 4Bで、被検体 10に固有のインピーダンスのうち実数成分を示す波形情報として、応答信号 3Sに含まれる被検体 10のインピーダンスの抵抗成分を検出する場合について説明する。

[0025] 図 4において、波形情報検出部 4Bには、ピーク電圧検出回路 43が設けられている。このピーク電圧検出回路 43は、被検体 10に固有のインピーダンス特性ここでは抵抗成分に対応する振幅変化を応答信号 3Sから検出し、検出信号 4BSとして出力する。ピーク電圧検出回路 43の具体例としてはサンプノレホールド回路などがある。なお、図 4の生体認識装置において、波形情報検出部 4B以外の構成については、図 2と同様であり、詳細な説明は省略する。

[0026] 次に、図 4の生体認識装置の動作について説明する。被検体 10は検出素子 1の検出電極 11と検出電極 12とを介して電流電圧変換回路 31の出力段に接続される。ここで、被検体 10に固有のインピーダンスは、検出素子 1の検出電極 11と検出電極 12との間に接続された容量成分 Cfと抵抗成分 Rfで示すことができる。したがって、電流電圧変換回路 31から所定の出力インピーダンスで印加された供給信号 2Sは、電流一電圧変換回路 31の出力インピーダンスと各被検体 10に固有のインピーダンスとで分圧される。そして、被検体 10に流れる電流が、各被検体 10に固有のインピ一ダンスに応じてその位相または振幅が変化し、これら変化が電圧に変換された応答信号 3Sとして出力される。

[0027] 本実施の形態では、波形情報検出部 4Bのピーク電圧検出回路 43で、応答信号 3 Sの振幅ピーク値を含んだ検出信号 4BSを出力する。

図 4の各部における信号波形例を図 5A—図 5Bに示す。供給信号 2Sとして接地電位などの共通電位を中心とした正弦波を用いた場合、応答信号 3Sは共通電位を中心として、被検体 10のインピーダンスに応じて振幅が変化する。ピーク電圧検出回路 43は、応答信号 3Sのピーク電圧すなわち電圧の最大値または最小値を検出し、応答信号 3Sの振幅 Aに比例した直流電位を示す検出信号 4BSを出力する。

[0028] このように、波形情報検出部 4Bにピーク電圧検出回路 43を設け、被検体 10に固有の抵抗成分に応じて変化する振幅を、応答信号 3Sの波形を示す波形情報として検出するようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子ゃ容量素子を必要とすることなぐ一般的なサンプノレホールド回路などのピーク電圧検出回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性、ここでは被検体 10に固有のインピーダンスのうち実数成分を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

[0029] [第 4の実施の形態]

次に、図 6を参照して、本発明の第 4の実施の形態にかかる生体認識装置について説明する。図 6は、本発明の第 4の実施の形態にかかる生体認識装置を示すプロック図であり、前述の図 1と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

前述した第 1の実施の形態では、波形情報検出部 4を設けて応答信号 3Sから位相情報または振幅情報を示す波形情報を検出する場合にっレ、て説明したが、本実施の形態では、 2つの波形情報検出部 4A, 4Bを設け、応答信号 3Sから位相情報および振幅情報を示す波形情報をそれぞれ並列的に検出して生体認識を行う場合について説明する。

[0030] 波形情報検出部 4Aは、前述した図 2の波形情報検出部 4Aと同等であり、位相比較回路 42で、基準信号発生回路 41から出力された基準信号 41Sと応答信号 3Sを比較し、応答信号 3Sの位相情報を含んだ検出信号 4ASを出力する。波形情報検出部 4Bは、前述した図 4の波形情報検出部 4Bと同等であり、ピーク電圧検出回路 43 で、応答信号 3Sの振幅ピーク値を検出し、そのピーク値を含んだ検出信号 4BSを出力する。

生体認識部 5Aの信号変換回路 51Aは、波形情報検出部 4A, 4Bからの検出信号 4AS, 4BSを判定容易な変換信号 5AS, 5BSにそれぞれ変換し判定回路 52Aへ出力する。判定回路 52Aは、信号変換回路 51 Aからの変換信号 5AS， 5BSを、それぞれ正当な生体のインピーダンス特性を示す位相差基準範囲内および振幅基準範囲内にあるか否力を判定することにより、被検体 10に対する生体か否かの認識判定を行レ、、被検体 10に対する認識結果 5Sを出力する。

[0031] このように、本実施の形態では、波形情報検出部 4A, 4Bを設けて、応答信号 3Sの位相差および振幅を示す波形情報を検出し、この検出した情報に基づき生体認識部 5Aで被検体 10が生体か否力、を判定するようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなぐ一般的なコンパレータゃ論理回路などの位相比較回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性、ここでは被検体 10に固有のインピーダンスの実数成分および虚数成分を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

[0032] また、被検体のインピーダンスのうち実数成分および虚数成分を示す両方の情報に基づき生体認識判断を行うようにしたので、実数成分および虚数成分を一まとめとして検出した情報を用いて生体認識判断を行う場合と比較して、被検体の材料ゃ材質を選択してその実数成分および虚数成分を個別に調整することが極めて難しくなり、人工指による不正認識行為に対して高いセキュリティが得られる。この際、実数成分および虚数成分を個別に検出する構成として、図 6のように、波形情報検出部 4A で応答信号 3Sの位相差を示す波形情報に基づき虚数成分を検出し、波形情報検出部 4Bで応答信号 3Sの振幅を示す波形情報に基づき実数成分を検出する場合について説明したが、これら実数成分や虚数成分を個別に検出する構成として他の構成を用いた場合でも、同様の作用効果が得られる。

[0033] なお、以上の第 1一 4の各実施の形態において、生体認識部 5, 5Aの具体例としては、例えば位相情報に対応したパルス幅を持つ検出信号 4ASの場合、信号変換回路 51 , 51 Aでそのパルス幅を電圧に変換し、同じく電圧で規定された位相差基準範囲と信号変換回路 51 , 51Aのコンパレータで比較すればよい。また時間長で規定された位相差基準範囲を用いる場合は、この位相差基準範囲を示す基準パルスと検出信号 4ASとをそのまま判定回路 52， 52Aのゲート回路で比較すればよぐ信号変換回路 51 , 51Aを省くことができる。

[0034] また、振幅情報に対応した電位を持つ検出信号 4BSの場合、電圧で規定された振幅差基準範囲と信号変換回路 51 , 51Aの電圧比較器で比較すればよぐ信号変換回路 51 , 51Aを省くことができる。また、時間長で規定された振幅基準範囲を用いる場合は、信号変換回路 51， 51Aでその電圧をパルス幅に変換し、この振幅基準範囲を示す基準パルスと判定回路 52， 52Aのゲート回路で比較すればよい。

[0035] 以上では、生体認識部 5, 5Aをアナログ系回路で構成した場合について説明したが、デジタル系回路で構成してもよい。例えば検出信号 4AS， 4BSを信号変換回路 51 , 51Aで AZD変換し、得られたデジタル値を判定回路 52， 52Aで位相差基準範囲や振幅基準範囲を示すデジタル情報と比較するようにしてもよい。

このように、被検体に固有のインピーダンスを応答信号の波形を示す波形情報として検出し、この波形情報に基づき被検体が生体か否力、を判定するようにしたので、前述したような極めて簡素な回路で生体認識部 5, 5Aを構成でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。なお、これら位相差や振幅から被検体の虚数成分や実数成分の大きさを演算し、正当な生体の持つ虚数成分や実数成分の基準範囲と比較してもよい。

[0036] [第 5の実施の形態]

次に、図 7を参照して、本発明の第 5の実施の形態にかかる生体認識装置について説明する。図 7は本発明の第 5の実施の形態に力かる生体認識装置の構成を示すブロック図であり、図 1の生体認識装置における供給信号生成部 2、応答信号生成部 3および波形情報検出部 4の構成例が詳細に示されている。

この生体認識装置は、波形情報検出部 4Aにおいて、元の供給信号 2Sに同期する基準信号 42Sと応答信号 3Sとの位相差を、前述した波形情報として検出し、その波形情報を含む検出信号 4ASを出力するようにしたものである。なお、前述した第 1の実施の形態（図 1参照）と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

[0037] 図 7において、検出素子 1には、被検体 10と電気的に接触するための検出電極 11 と検出電極 12が設けられている。供給信号生成部 2には、周波数発生回路 21、波形整形回路 22、およびオフセット除去回路 23が設けられている。応答信号生成部 3 には、電流-電圧変換回路 31が設けられている。波形情報検出部 4Aには、レベルシフト回路 41、基準信号発生回路 42、および位相比較回路 43が設けられている。

[0038] 検出素子 1において、検出電極 11は接地電位などの共通電位に接続され、検出電極 12は応答信号生成部 3の電流一電圧変換回路 31の出力段に接続されている。この共通電位は、電源回路などの所定の供給回路部（図示せず)から一定の電位 ( 低インピーダンス）で供給されてレ、る。

[0039] 供給信号生成部 2において、周波数発生回路 21は所定周波数のクロック信号を生成し、波形整形回路 22は周波数発生回路 21からのクロック信号に基づき正弦波や三角波などの繰り返し波形からなる交流の整形信号 22Sを生成してオフセット除去回路 23へ出力する。オフセット除去回路 23は、共通電位と整形信号 22Sの中心電位との直流電位差すなわちオフセットを整形信号 22Sから除去し、共通電位を中心電位とする供給信号 2Sを生成して出力する。なお、供給信号 2Sは供給信号生成部 2の代わりに外部の波形生成装置から供給してもよい。

[0040] 応答信号生成部 3の電流 -電圧変換回路 31は、生体のインピーダンスに対して十分低い所定の出力インピーダンスで被検体 10に供給信号 2Sを印加し、その際に検出素子 1を介して被検体 10に流れる電流を電圧に変換し応答信号 3Sとして出力する。

[0041] 波形情報検出部 4Aのレベルシフト回路 41は、共通電位を中心電位とする応答信号 3を所定の基準電位が中心電位となるよう信号全体の直流バイアスをレベルシフトし、被比較信号 41Sとして位相比較回路 43へ出力する。基準信号発生回路 42は、供給信号 2Sに同期した基準信号 42Sを位相比較回路 43へ出力する。位相比較回路 43は、被比較信号 41Sと基準信号 42Sとの位相を比較することにより、被検体 10 に固有のインピーダンス特性ここでは容量成分に対応する位相差を波形情報として検出し、その波形情報を含む検出信号 4ASを出力する。この際、基準信号 42Sとして供給信号 2Sを用いてもょレ、。

[0042] 生体認識部 5は、位相比較回路 43からの検出信号 4ASが示す位相差が、正当な生体のインピーダンス特性を示す位相差基準範囲内にあるか否力、を判定することにより、被検体 10に対する生体か否かの認識判定を行い、被検体 10に対する認識結果 5Sを出力する。

[0043] 次に、本実施の形態に力かる生体認識装置の動作について説明する。被検体 10 は検出素子 1の検出電極 11と検出電極 12とを介して電流一電圧変換回路 31の出力段に接続される。ここで、被検体 10に固有のインピーダンスは、検出素子 1の検出電極 11と検出電極 12との間に接続された容量成分 Cfと抵抗成分 Rfで示すことができる。したがって、電流—電圧変換回路 31から所定の出力インピーダンスで印加された供給信号 2Sは、電流-電圧変換回路 31の出力インピーダンスと各被検体 10に固有のインピーダンスとで分圧される。そして、被検体 10に流れる電流が、各被検体 10に固有のインピーダンスに応じてその位相または振幅が変化し、これら変化が電圧に変換された応答信号 3Sとして出力される。

[0044] 本実施の形態では、波形情報検出部 4Aの位相比較回路 43で、基準信号発生回路 42から出力された基準信号 42Sと被比較信号 41Sとの位相を比較し、応答信号 3 Sの位相情報 (位相差)を含んだ検出信号 4ASを出力する。

[0045] この際、検出素子 1の検出電極 11に接続されている接地電位などの共通電位と、検出電極 12に印加される供給信号 2Sとの間にオフセットが存在する場合、被検体 1 0に直流電流が流れるため、被検体 10の抵抗成分 Rfに応じたオフセットが応答信号 3Sにも発生する。本実施の形態では、供給信号生成部 2にオフセット除去回路 23を設けて、供給信号 2Sと共通電位との間のオフセットを除去することにより、被検体 10 への直流電流の印加を抑止するとともに、応答信号 3Sにおけるオフセットの発生を回避している。

さらに、波形情報検出部 4Aにレベルシフト回路 41を設けて、応答信号 3Sをレベルシフトすることによりその中心電位が基準電位となる被比較信号 41Sを生成し、この被比較信号 41Sを用いて位相差を検出している。

[0046] 図 7の各部における信号波形例を図 8A—図 8Fに示す。供給信号生成部 2の波形整形回路 22では、回路の動作電源電位 VDDと接地電位（0V = GND)のほぼ中間の電位 VAを中心電位とする整形信号 22Sが生成される。この際、共通電位として接地電位を用いた場合、整形信号 22Sには、中心電位 VA分のオフセットが存在することになる。オフセット除去回路 23では、このオフセット分を除去して共通電位を中心電位とする供給信号 2Sを生成して出力する。したがって、被検体 10には直流電流が印加されず、応答信号 3Sとして、被検体 10の抵抗成分 Rfによるオフセットのない、共通電位を中心電位とする信号が得られる。

[0047] 本実施の形態では、波形情報検出部 4Aのレベルシフト回路 41では、単一動作電源すなわち接地電位に対して正側方向（負側方向）のみの動作電源で各信号処理回路を動作させるため、応答信号 3Sの振幅が接地電位と動作電源電位 VDDとの間に収まるよう応答信号 3Sをレベルシフトし、被比較信号 41Sとして出力する。

位相比較回路 43では、この被比較信号 41Sと基準信号 42Sとを比較する際、これらアナログ信号を一旦デジタル信号へ変換し、論理回路により位相比較している。ァナログ信号をデジタル信号へ変換する場合、アナログ信号を高利得で増幅したり所定のしきレ、値と比較する方法が考えられる。

[0048] この際、アナログ信号の中心電位が所望の基準電位と一致していない場合、デジタル信号から得られる位相に誤差が生じる。例えば高利得で増幅する際、基準電位がしきい値となってアナログ信号を動作電源電位 VDDまたは接地電位のいずれかへ飽和させてデジタル化するため、アナログ信号の中心電位が基準電位からずれている場合、アナログ信号のうち基準電位より高い電位の区間長と低い電位の区間長が非対称となり、応答信号 3Sが正弦波であっても、得られるデジタル信号のデューティ一比は 1： 1にならず位相（立ち上がりエッジや立ち下がりエッジのタイミング）に誤差が生じる。これはアナログ信号を所定のしきレ、値すなわち基準電位と比較してデジタル化する場合も同様である。

[0049] したがって、波形情報検出部 4Aのレベルシフト回路 41で応答信号 3Sをレベルシフトする際、応答信号 3Sの中心電位が基準信号と一致するようレベルシフトすることにより、単一動作電源の実現だけでなぐ上記位相誤差の発生をも抑止できる。また、基準信号発生回路 42からの基準信号 42Sも位相比較回路 43で同様にしてデジタル化される。このとき、基準信号発生回路 42で生成される基準信号 42Sの中心電位と応答信号 3Sに対するレベルシフトの際の基準電位とを一致させることにより、極めて位相ズレの少ないデジタル信号が容易に得られ、精度よく位相差を検出できる。 [0050] このようにして、供給信号 2Sとして接地電位などの共通電位を中心とした正弦波を用いた場合、応答信号 3Sの位相は被検体 10のインピーダンスに応じて変化する。基準信号 42Sとして供給信号 2Sに同期した信号を用い、位相比較回路 43により応答信号 3Sすなわち被比較信号 41Sとの位相を比較することで、例えば被検体 10のインピーダンスのうち容量成分に応じた位相差 φをパルス幅とする検出信号 4ASが出力される。

[0051] このように、波形情報検出部 4Aに位相比較回路 43を設け、応答信号 3Sと基準信号 42Sの位相を比較することにより、被検体 10に固有の容量成分に応じて変化する位相を、応答信号 3Sの波形を示す波形情報として検出するようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなぐ一般的なコンパレータや論理回路などの位相比較回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性、ここでは被検体 10に固有のインピーダンスのうち虚数成分を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

[0052] また、オフセット除去回路 23で共通電位を中心電位とする供給信号 2S生成して被検体 10へ印加し、レベルシフト回路 41で中心電位が基準電位となるよう応答信号 3 Sをレベルシフトして被比較信号 41 Sを生成し、この被比較信号 41 Sに基づき位相比較するようにしたので、比較的簡素な回路構成で、信号処理回路の動作電源電位と共通電位の電位とを別個に設定することができる。したがって、例えば共通電位として接地電位を用いることによりノイズ耐性を向上させることができるとともに、信号処理回路の動作電源を単一電源とすることができ、正負電源を用いる場合と比較して、回路のレイアウト面積を小さくすることができ、生体認識装置の製造コストを削減できる。

[0053] [第 6の実施の形態]

次に、図 9を参照して、本発明の第 6の実施の形態にかかる生体認識装置について説明する。図 9は本発明の第 6の実施の形態に力、かる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

本実施の形態は、前述した第 5の実施の形態（図 7参照）と同様に、波形情報として応答信号 3Sの位相を検出するようにしたものであるが、供給信号 2Sとして共通電位とのオフセットを含む信号を検出素子 1へ印加し、応答信号 3Sに生じるオフセットを波形情報検出部 4Aで補正するようにした点が第 5の実施の形態と異なる。なお、図 7 と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

[0054] 供給信号生成部 2は、周波数発生回路 21と波形整形回路 22から構成されており、前述したオフセット除去回路 23は設けられてレ、なレ、。

波形情報検出部 4Aには、前述したレベルシフト回路 41に代えてオフセット補正回路 41Aが設けられている。このオフセット補正回路 41 Aは、被検体 10の抵抗成分 Rf に応じて応答信号 3Sに生じるオフセットすなわち応答信号 3Sの中心電位と基準電位との直流電位差を補正する。

[0055] 次に、図 10A—図 10Eを参照して、本実施の形態にかかる生体認識装置の動作について説明する。図 10A-図 10Eは、図 9の生体認識装置の各部における信号波形例である。

供給信号生成部 2の波形整形回路 22では、回路の動作電源電位 VDDと接地電位（0V = GND)のほぼ中間の電位 VAを中心電位とする供給信号 2Sが生成されて出力される。これにより、被検体 10には直流電流が印加され、応答信号 3Sは、被検体 10の抵抗成分 Rfによるオフセットを含む信号となる。例えば、 Rfが所定値の場合に応答信号 3Sの中心電位が前述の基準電位 VBとなる場合、 Rfが上記所定値より大きい場合は基準電位 VBより高レ、 VB2が中心電位となり、 Rfが上記所定値より小さい場合は基準電位 VBより低い VB1が中心電位となる。

[0056] 本実施の形態では、波形情報検出部 4Aのオフセット補正回路 41Aでは、単一動作電源すなわち接地電位に対して正側方向（負側方向）のみの動作電源で後段回路を動作させるため、応答信号 3Sの振幅が接地電位と動作電源電位 VDDとの間に収まるよう応答信号 3Sをレベルシフトし、被比較信号 41Sとして出力する。

この際、オフセット補正回路 41 Aでは、応答信号 3Sの中心電位が位相比較で用いる基準電位 VBと一致するようレベルシフトすることにより、単一動作電源の実現だけでなぐ前述したデジタル化の際の位相誤差の発生をも抑止できる。

[0057] このように、波形情報検出部 4Aに位相比較回路 43を設け、応答信号 3Sと基準信号 42Sの位相を比較することにより、被検体 10に固有の容量成分に応じて変化する位相を、応答信号 3Sの波形を示す波形情報として検出するようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなぐ一般的なコンパレータや論理回路などの位相比較回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性、ここでは被検体 10に固有のインピーダンスのうち虚数成分を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

[0058] また、オフセット補正回路 41Aで中心電位が基準電位となるよう応答信号 3Sのオフセットを補正して被比較信号 41Sを生成し、この被比較信号 41Sに基づき位相比較するようにしたので、比較的簡素な回路構成で、信号処理回路の動作電源電位と共通電位の電位とを別個に設定することができる。したがって、例えば共通電位として接地電位を用いることによりノイズ耐性を向上させることができるとともに、信号処理回路の動作電源を単一電源とすることができ、正負電源を用いる場合と比較して、回路のレイアウト面積を小さくすることができ、生体認識装置の製造コストを削減できる。

[0059] [第 7の実施の形態]

次に、図 11を参照して、本発明の第 7の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 11は本発明の第 7の実施の形態に力かる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

本実施の形態は、前述した第 6の実施の形態（図 9参照）と同様に、波形情報として応答信号 3Sの位相を検出するようにしたものであるが、基準電位供給部 6を設けて、検出素子 1に対して供給信号 2Sの中心電位と等しい共通電位を供給するようにした点が第 6の実施の形態と異なる。なお、図 9と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

[0060] 基準電位供給部 6は、供給信号生成部 2で生成された供給信号 2Sの中心電位を検出し、その中心電位と等しい基準電位 VBを生成して、検出素子 1の検出電極 11 へ低インピーダンスで供給する回路である。この際、供給信号 2Sは、例えば各信号回路の動作電源電位 VDDと接地電位の中間電位が用いられ、基準電位 VBもこれに等しい電位となる。なお、波形情報検出部 4Aは、基準信号発生回路 42と位相比較回路 43から構成されており、前述したオフセット補正回路 41Aは設けられていない。

[0061] 次に、図 12A—図 12Dを参照して、本実施の形態にかかる生体認識装置の動作について説明する。図 12A—図 12Dは、図 11の生体認識装置の各部における信号波形例である。

供給信号生成部 2の波形整形回路 22では、当該回路の動作電源電位 VDDと接地電位の中間電位を中心電位とする供給信号 2Sが生成されて出力される。また、基準電位供給部 6では、この供給信号 2Sの中心電位を検出し、その電位と等しい基準電位 VBを検出素子 1の検出電極 11に供給する。これにより、被検体 10には直流電流が印加されず、応答信号 3Sは、基準電位 VBを中心電位とする信号となる。

この際、位相比較回路 43で用いる基準電位として基準電位 VBが用いられており、この応答信号 3Sは、位相比較回路 43へ直接入力されて、基準信号 42Sと位相比較される。

[0062] このように、波形情報検出部 4Aに位相比較回路 43を設け、応答信号 3Sと基準信号 42Sの位相を比較することにより、被検体 10に固有の容量成分に応じて変化する位相を、応答信号 3Sの波形を示す波形情報として検出するようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなぐ一般的なコンパレータや論理回路などの位相比較回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性、ここでは被検体 10に固有のインピーダンスのうち虚数成分を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

[0063] また、基準電位供給部 6から供給信号 2Sの中心電位に等しい基準電位を検出素子 1の共通電位として供給するようにしたので、比較的簡素な回路構成により、正負電源を用いることなく単一電源で、被検体のインピーダンスに応じた波形情報を有する所望の検出信号を得ることができる。したがって、例えば正負電源を用いる場合と比較して、回路のレイアウト面積を小さくすることができ、生体認識装置の製造コストを削減できる。

[0064] [第 8の実施の形態] 次に、図 13を参照して、本発明の第 8の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 13は本発明の第 8の実施の形態に力かる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

この生体認識装置は、波形情報検出部 4Bにおいて、応答信号 3Sの振幅を前述の波形情報として検出し、その波形情報を含む検出信号 4BSを出力するようにしたものである。前述した第 5の実施の形態（図 7参照）と比較して、波形情報検出部 4Bに最大電圧検出回路 45を有する点が異なる。なお、図 7と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

[0065] 最大電圧検出回路 45は、接地電位などの共通電位を中心電位とする応答信号 3S から、被検体 10に固有のインピーダンス特性ここでは抵抗成分に対応する振幅変化を検出し、検出信号 4BSとして出力する。最大電圧検出回路 45の具体例としてはサンプルホールド回路などがある。なお、図 13の生体認識装置において、波形情報検出部 4B以外の構成については、図 7と同様であり、詳細な説明は省略する。

[0066] 次に、図 13の生体認識装置の動作について説明する。被検体 10は検出素子 1の検出電極 11と検出電極 12とを介して電流電圧変換回路 31の出力段に接続される。ここで、被検体 10に固有のインピーダンスは、検出素子 1の検出電極 11と検出電極 12との間に接続された容量成分 Cfと抵抗成分 Rfで示すことができる。したがって、電流電圧変換回路 31から所定の出力インピーダンスで印加された供給信号 2S は、電流-電圧変換回路 31の出力インピーダンスと各被検体 10に固有のインピーダンスとで分圧される。そして、被検体 10に流れる電流が、各被検体 10に固有のインピーダンスに応じてその位相または振幅が変化し、これら変化が電圧に変換された応答信号 3Sとして出力される。

[0067] 本実施の形態では、波形情報検出部 4Bの最大電圧検出回路 45で、応答信号 3S の振幅ピーク値を含んだ検出信号 4BSを出力する。

図 13の各部における信号波形例を図 14A 図 14Dに示す。供給信号生成部 2の波形整形回路 22では、回路の動作電源電位 VDDと接地電位（0V = GND)のほぼ中間の電位 VAを中心電位とする整形信号 22Sが生成され、オフセット除去回路 23 力共通電位を中心電位とする供給信号 2Sが出力される。これにより、応答信号 3Sは、共通電位を中心電位とする信号となり、被検体 10のィンピーダンスに応じて振幅が変化する。最大電圧検出回路 45は、応答信号 3Sの最大電圧値を検出し、応答信号 3Sの振幅 Aに比例した直流電位を示す検出信号 4BS を出力する。

[0068] このように、波形情報検出部 4Bに最大電圧検出回路 45を設け、被検体 10に固有の抵抗成分に応じて変化する振幅を、応答信号 3Sの波形を示す波形情報として検出するようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなぐ一般的なサンプノレホールド回路などのピーク電圧検出回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性、ここでは被検体 10に固有のインピーダンスのうち実数成分を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

[0069] また、オフセット除去回路 23で共通電位を中心電位とする供給信号 2S生成して被検体 10へ印加するようにしたので、共通電位として接地電位を用いた場合には、最大電圧検出回路 45で応答信号 3Sの最大電圧を検出するだけで、被検体 10に応じた応答信号 3Sの振幅を得ることができる。したがって、例えば共通電位として接地電位を用いることによりノイズ耐性を向上させることができるとともに、信号処理回路の動作電源を単一電源とすることができ、正負電源を用いる場合と比較して、回路のレイアウト面積を小さくすることができ、生体認識装置の製造コストを削減できる。

[0070] [第 9の実施の形態]

次に、図 15を参照して、本発明の第 9の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 15は本発明の第 9の実施の形態に力かる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

本実施の形態は、前述した第 8の実施の形態（図 13参照）と同様に、波形情報として応答信号 3Sの振幅を検出するようにしたものであるが、波形情報検出部 4Bで、応答信号 3Sのピーク電圧値と中心電圧値とを比較することにより、応答信号 3Sの振幅を検出するようにした点が第 8の実施の形態と異なる。なお、図 7と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

[0071] 波形情報検出部 4Bは、ピーク電圧検出回路 46、中心電圧検出回路 47、および電圧比較回路 48から構成されている。ピーク電圧検出回路 46は、応答信号 3Sからそのピーク電圧値 46Sを検出する。中心電圧検出回路 47は応答信号 3Sからその中心電圧値 47Sを検出する。電圧比較回路 48は、ピーク電圧値 46Sと中心電圧値 47S とを比較することによりその電圧差力応答信号 3Sの振幅を検出し、その振幅を波形情報として含む検出信号 4BSを出力する。

なお、供給信号生成部 2は、周波数発生回路 21と波形整形回路 22から構成されており、前述したオフセット除去回路 23は設けられていない。

[0072] 次に、図 16A—図 16Cを参照して、本実施の形態に力かる生体認識装置の動作について説明する。図 16A—図 16Cは、図 15の生体認識装置の各部における信号波形例である。

供給信号生成部 2の波形整形回路 22では、回路の動作電源電位 VDDと接地電位（0V = GND)のほぼ中間の電位 VAを中心電位とする供給信号 2Sが出力される。これにより、被検体 10には直流電流が印加され、応答信号 3Sは、被検体 10の抵抗成分 Rfによるオフセットを含む信号となる。

本実施の形態では、波形情報検出部 4Bにピーク電圧検出回路 46と中心電圧検出回路 47を設けて、応答信号 3Sのピーク電圧値 46Sと中心電圧値 47Sとを検出し、これらを電圧比較回路 48で比較することにより、応答信号 3Sの振幅を検出している。この際、ピーク電圧値は、応答信号 3Sの最大電圧値であってもよぐ最小電圧値であってもよい。

[0073] このように、波形情報検出部 4Bで、被検体 10に固有の抵抗成分に応じて変化する振幅を、応答信号 3Sの波形を示す波形情報として検出するようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなぐ一般的なサンプノレホールド回路などのピーク電圧検出回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性、ここでは被検体 10に固有のインピーダンスのうち実数成分を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

[0074] また、ピーク電圧検出回路 46と中心電圧検出回路 47で、応答信号 3Sのピーク電圧値 46Sと中心電圧値 47Sを検出し、これらを電圧比較回路 48で比較することにより、応答信号 3Sの振幅を検出するようにしたので、応答信号 3Sの中心電位に関係なぐその振幅を検出できる。したがって、例えば共通電位として接地電位を用いることによりノイズ耐性を向上させることができるとともに、信号処理回路の動作電源を単一電源とすることができ、正負電源を用いる場合と比較して、回路のレイアウト面積を小さくすること力でき、生体認識装置の製造コストを削減できる。

[0075] なお、本実施の形態において、ピーク電圧検出回路 46と中心電圧検出回路 47に代えて、最大電圧検出回路と最小電圧検出回路を用い、図 17A—図 17Bに示すように、これら回路から得られた応答信号 3Sの最大電圧値と最小電圧値とを用いて、電圧比較回路 48で応答信号 3Sの振幅 Bを検出するようにしてもよぐ前述と同様の作用効果が得られる。

[0076] なお、以上の第 5— 9の各実施の形態では、波形情報検出部 4 (4A, 4B)で、位相差または振幅のいずれ力、を検出する場合を例として説明したが、これら位相差および振幅の両方を並列的に検出し、それぞれの検出信号に基づき生体認識部 5で被検体 10が生体か否かを判定するようにしてもよい。これにより、被検体の材料や材質を選択してその実数成分および虚数成分を個別に調整することが極めて難しくなり、人工指による不正認識行為に対して高いセキュリティが得られる。

[0077] この際、前述した第 5— 7の実施の形態のいずれ力と第 8, 9の実施の形態のいずれかとを組み合わせて適用することにより、例えば共通電位として接地電位を用いることによりノイズ耐性を向上させることができるとともに、信号処理回路の動作電源を単一電源とすることができ、正負電源を用いる場合と比較して、回路のレイアウト面積を小さくすることができ、生体認識装置の製造コストを削減できる。

この際、第 8の実施の形態（図 13参照）については、応答信号 3Sの中心電位が接地電位であることが望ましぐ共通電位として接地電位を用いた第 5の実施の形態（図 7参照）と容易に組み合わせることができる。また、第 9の実施の形態（図 15参照）については、応答信号 3Sが動作電源電位と接地電位との間に存在することが望ましぐ第 6の実施の形態（図 9参照）または第 7の実施の形態（図 11参照）と容易に組み合わせることができる。

[0078] [第 10の実施の形態] まず、図 18を参照して、本発明の第 10の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 18は本発明の第 10の実施の形態に力かる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

この生体認識装置には、検出素子 1、供給信号生成部 2、応答信号生成部 3、波形情報検出部 4、生体認識部 5、および制御部 6が設けられている。

本実施の形態は、被検体のインピーダンスに基づき生体認識を行う際、そのインピ一ダンスを示す波形情報に基づき生体認識を行うとともに、異なる周波数で検出した複数の生体情報に基づき生体認識を行うようにしたものである。なお、前述した第 1 の実施の形態（図 1参照）と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

[0079] 検出素子 1は、検出電極を介して被検体 10と電気的に接触し、被検体 10の持つィンピーダンスの容量成分および抵抗成分を応答信号生成部 3へ接続する。供給信号生成部 2は、制御部 6からの周波数制御信号 61Sに基づき、所定周波数の正弦波などからなる供給信号 2Sを生成して応答信号生成部 3に出力する。応答信号生成部 3は、供給信号生成部 2からの供給信号 2Sを検出素子 1に印加し、検出素子 1の出力インピーダンスすなわち被検体 10の持つインピーダンスの容量成分および抵抗成分により変化する応答信号 3Sを波形情報検出部 4へ出力する。

[0080] 波形情報検出部 4は、制御部 6からの周波数制御信号 61Sに基づき、応答信号生成部 3からの応答信号 3Sが示す波形から、供給信号 2Sとの位相差または振幅を検出し、これら位相差または振幅を示す波形情報を含んだ検出信号 4Sを生体認識部 5へ出力する。生体認識部 5は、異なる周波数の供給信号 2Sごとに得られた波形情報検出部 4からの検出信号 4Sに含まれる波形情報に基づき、被検体 10が生体か否力、を認識判定し、その認識結果 5Sを出力する。制御部 6は、 CPUや論理回路からなり、所定のタイミングで周波数制御信号 61Sおよび判定制御信号 62Sを出力する。

[0081] 次に、本実施の形態に力かる生体認識装置の動作について説明する。被検体 10 は検出素子 1を介して応答信号生成部 3の出力段に接続される。ここで、被検体 10 に固有のインピーダンスは、検出素子 1を介して応答信号生成部 3の出力段と例えば接地電位などの共通電位 (低インピーダンス）の間に接続された容量成分と抵抗成分で示すことができる。したがって、応答信号生成部 3から所定の出力インピーダンスで印加された供給信号 2Sは、その出力インピーダンスと各被検体 10に固有のインピーダンスとで分圧される。そして、被検体 10に流れる電流が、各被検体 10に固有のインピーダンスに応じてその位相または振幅が変化し、これら変化が電圧に変換された応答信号 3Sとして出力される。

[0082] この応答信号 3Sは、波形情報検出部 4へ入力されて、上記位相または振幅の変化が波形の情報すなわち波形情報として検出される。この際、図 19A-図 19Dの信号波形図に示すように、例えば位相比較回路などを用いて供給信号 2Sに同期する基準信号と応答信号 3Sとを位相比較することにより、供給信号 2Sと応答信号 3Sとの位相差 Φを検出できる。また、図 20A—図 20Cに示すように、例えばサンプルホールド回路などを用いて応答信号 3Sの最大電圧値を計測することにより応答信号 3Sの振幅 Vを検出できる。

そして、このようにして検出された波形情報を含む検出信号 4Sが波形情報検出部 4から出力される。

[0083] 生体認識部 5は、波形情報検出部 4からの検出信号 4Sに含まれる波形情報から得られた認識指標値と、正当な生体の認識指標値を示す基準範囲とを比較することにより、被検体 10が生体であるか否力を認識判定し、被検体 10に対する認識結果 5S を出力する。

この際、生体認識部 5では、制御部 6からの判定制御信号 62Sに基づき、異なる周波数の供給信号 2Sごとに得られた認識指標値を用いて、被検体 10が生体であるか否かを判定する。そして、各認識指標値がすべて基準範囲内であった場合には、被検体 10が正当な生体であることを示す認識結果 5Sが出力され、いずれかの認識指標値が基準範囲外であった場合には、被検体 10が正当な生体ではないことを示す認識結果 5Sが出力される。

[0084] 前述したように、正当な生体のインピーダンスは、容量成分と抵抗成分で示すこと力 Sできる。したがって、その容量成分すなわち虚数成分に起因してそのインピーダンスの大きさが周波数によって変化する。したがって、図 21A—図 21Dに示すように、所定周波数 f = f0とこれより高い周波数 f = f3 (f0< f3)とでは、応答信号 3Sの波形情報として得られる供給信号 2Sとの位相差 φが変化する。また、図 22Α—図 22Dに示すように、周波数 f=fOと周波数 f=f3とでは、応答信号 3Sの波形情報として得られる振幅 Vも変化する。

[0085] 生体認識部 5では、各認識指標値と基準範囲とを比較する場合、図 23に示すように、個々の認識指標値が得られた測定条件すなわち供給信号 2Sの周波数 fごとに、正当な生体の認識指標値を示す個々の基準範囲 50を用いている。これにより、被検体 10について異なる測定条件を用いた高精度の認識判定を実現でき、人工指などを用いた不正行為に対して高いセキュリティが得られる。なお、各測定条件に対する基準範囲については予め生体認識部 5に設定しておいてもよく制御部 6から通知されたものを用いるようにしてもょレ、。

[0086] このように、波形情報検出部 4で、被検体 10のインピーダンスに応じて変化した応答信号 3Sからその波形を示す位相差や振幅などの波形情報を検出し、この波形情報から得られた認識指標値に基づき、被検体 10に対する生体認識を行うようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなぐ一般的なコンパレータや論理回路などの位相比較回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

[0087] また、異なる周波数の供給信号 2Sから得られた複数の認識指標値を用いて、被検体 10に対する生体認識を行うようにしたので、各周波数においてインピーダンスを擬似することが難しいことから、被検体 10について異なる測定条件を用いた高精度の認識判定を実現でき、人工指などを用いた不正行為に対して高いセキュリティが得られる。

この際、認識指標値を得る測定条件ここでは周波数について、離散的に選択した複数の周波数における認識指標値を用いて生体認識を行うようにしたので、幅を持つ周波数領域にぉレ、て連続した周波数特性を検出して判定する必要がなぐ認証判定動作に要する時間を短縮できるとともに、簡素な回路構成で十分な判定精度が得られる。

[0088] [第 11の実施の形態] 次に、図 24を参照して、本発明の第 11の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 24は本発明の第 11の実施の形態に力かる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

前述した第 10の実施の形態（図 18参照）では、被検体 10から認識指標値を得る測定条件として、供給信号 2Sの周波数を変化させた場合について説明した。本実施の形態では、被検体 10から認識指標値を得る測定条件として、供給信号 2Sの印加開始からの経過時間を変化させた場合について説明する。なお、図 24において、前述の図 18と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

[0089] 制御部 6は、 CPUや論理回路からなり、所定のタイミングで供給制御信号 63Sおよび判定制御信号 64Sを出力する。供給信号生成部 2は、制御部 6からの供給制御信号 63Sに基づき、所定周波数の供給信号 2Sの供給を開始する。これに応じて、応答信号生成部 3から検出素子 1を介して被検体 10へ供給信号 2Sの印加が開始され、被検体 10のインピーダンスに応じて位相および振幅が変化した応答信号 3Sが波形情報検出部 4へ出力される。波形情報検出部 4は、制御部 6からの供給制御信号 63 Sに基づき、この応答信号 3Sから供給信号 2Sとの位相差または振幅を示す波形情報を検出し、検出信号 4Sとして出力する。なお、波形情報検出部 4の動作については前述と同様であり、ここでの説明は省略する。

[0090] 生体認識部 5では、制御部 6からの判定制御信号 64Sで指定されたタイミング、すなわち供給信号 2Sの印加開始からの異なる経過時間ごとに、波形情報検出部 4からの検出信号 4Sから得られた認識指標値と正当な生体の認識指標値を示す基準範囲とを比較する。そして、各認識指標値がすべて基準範囲内であった場合には、被検体 10が正当な生体であることを示す認識結果 5Sが出力され、いずれかの認識指標値が基準範囲外であった場合には、被検体 10が正当な生体ではないことを示す認識結果 5Sが出力される。

[0091] 前述したように、正当な生体のインピーダンスは、容量成分と抵抗成分で示すことができる。この際、生体の皮膚からの発汗などに起因して、検出素子 1と生体との間に発生する接触抵抗が経過時間とともに変化し、検出素子 1から見た被検体 10側のインピーダンスが変化する。したがって、図 25A—図 25Cに示すように、被検体 10が検出素子 1に接触して供給信号 2Sの印加が開始されてからの経過時間 T=T0とこれより長い経過時間 Τ=Τ3 (Τ0<Τ3)とでは、応答信号 3Sの波形情報として得られる供給信号 2Sとの位相差 φが変化する。また、図 26Α-図 26Cに示すように、経過時間 Τ=Τ0と経過時間 Τ=Τ3とでは、応答信号 3Sの波形情報として得られる振幅 Vも変化する。

[0092] 生体認識部 5では、各認識指標値と基準範囲とを比較する場合、図 27に示すように、個々の認識指標値が得られた測定条件すなわち供給信号 2Sの印加開始力の経過時間 Τごとに、正当な生体の認識指標値を示す個々の基準範囲 51を用いている。これにより、被検体 10について異なる測定条件を用いた高精度の認識判定を実現でき、人工指などを用いた不正行為に対して高いセキュリティが得られる。なお、各測定条件に対する基準範囲については予め生体認識部 5に設定しておいてもよく制御部 6から通知されたものを用いるようにしてもよい。

[0093] このように、波形情報検出部 4で、被検体 10のインピーダンスに応じて変化した応答信号 3Sからその波形を示す位相差や振幅などの波形情報を検出し、この波形情報から得られた認識指標値に基づき、被検体 10に対する生体認識を行うようにしたので、従来に比べ、例えば大きな面積を必要とする抵抗素子や容量素子を必要とすることなぐ一般的なコンパレータや論理回路などの位相比較回路という極めて簡素な回路構成で被検体の電気的特性を示す情報を詳細に検出でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を容易に実現できる。

[0094] また、供給信号 2Sの印加開始からの経過時間ごとに得られた複数の認識指標値を用いて、被検体 10に対する生体認識を行うようにしたので、被検体 10について異なる測定条件を用いた高精度の認識判定を実現でき、人工指などを用いた不正行為に対して高レ、セキュリティが得られる。

この際、認識指標値を得る測定条件ここでは経過時間について、離散的に選択した複数の経過時間における認識指標値を用いて生体認識を行うようにしたので、幅を持つ経過時間領域において連続した経過時間特性を検出して判定する必要がなぐ認証判定動作に要する時間を短縮できるとともに、簡素な回路構成で十分な判定精度が得られる。 [0095] なお、以上の第 10, 11の各実施の形態では、生体認識部 5において、複数の認識指標値を用いて総合的な判定認識を行う場合、すべての認識指標値が基準範囲内である場合にのみ、被検体 10が正当な生体であると判定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、各認識指標値のうち、基準範囲内であると判定された認識指標値の数に対する条件、例えばいずれか 1つ、所定数以上、過半数などの条件に基づき総合的な認識判定を行ってもよぐ突発的なノイズなどに対して安定した認識判定を行うことができる。

[0096] また、以上の第 10， 11の各実施の形態では、個々の認識指標値と基準範囲とを比較する際、それぞれの測定条件に対応する基準範囲を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなレ、。例えば、各測定条件で得られる正当な生体の認識指標値を網羅する共通の基準範囲を用いてもよぐ複数の基準範囲を用いて判定する場合と比較して、回路構成を簡略化できる。

[0097] また、生体認識部 5における複数の認識指標値を用いた総合的な判定認識の他の方法としては、個々の認識指標値力統計処理によりその代表値を求め、その代表値と正当な生体の認識指標値を示す基準範囲とを比較することにより判定認識を行うようにしてもよい。この代表値としては、平均値、中央値、最大値、最小値など各種統計値を用いることができる。これにより、 1つの基準範囲で判定でき、複数の基準範囲を用いて判定する場合と比較して、回路構成を簡略化できる。また、平均値や中央値など、複数の認識指標値から得られる統計値を用いることにより、突発的なノィズなどに対して安定した認識判定を行うことができる。

[0098] なお、以上の第 10, 11の各実施の形態では、測定条件として供給信号 2Sの周波数、または供給信号の印加開始力の経過時間を変化させた場合を例として説明したが、これら測定条件を組み合わせて得られた複数の認識指標値に基づき、生体認識を行うようにしてもよぐさらに高精度で高いセキュリティの生体認識を実現できる。なお、測定条件としては、供給信号 2Sの周波数や経過時間に限定されるものではなく他の測定条件を用いてもよい。

[0099] また、以上の第 10， 11の各実施の形態では、応答信号 3Sの波形情報として、位相差または振幅のいずれ力、を用いる場合について説明したが、波形情報検出部 4でこれら両方の波形情報を検出し、生体認識部 5でこれら両方の波形情報から得られたそれぞれの認識指標値に対して、認識判定を行うようにしてもよぐさらに高精度で高レ、セキュリティの生体認識を実現できる。

[0100] [第 12の実施の形態]

まず、図 28を参照して、本発明の第 12の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 28は本発明の第 12の実施の形態に力、かる生体認識装置の構成を示すブロック図である。

[0101] 検出素子 1は、検出電極を介して被検体 10と電気的に接触し、被検体 10の持つィンピーダンスの容量成分および抵抗成分を応答信号生成部 3へ接続する。供給信号生成部 2は、周波数発生回路 2Aと波形整形回路 2Bとからなり、周波数発生回路 2 Aで発生させた所定周波数の矩形波信号 20Sから所望の周波数成分を波形整形回路 2Bで抽出することにより交流の供給信号 2Sを生成して応答信号生成部 3に出力する。応答信号生成部 3は、供給信号生成部 2からの供給信号 2Sを、電流 -電圧変換回路 3Aを介して検出素子 1に印加し、検出素子 1の出力インピーダンスすなわち被検体 10の持つインピーダンスの容量成分 Cfおよび抵抗成分 Rfにより変化する応答信号 3Sを波形情報検出部 4へ出力する。

[0102] 波形情報検出部 4は、応答信号生成部 3からの応答信号 3Sが示す波形から、供給信号 2Sとの位相差または振幅を検出し、これら位相差または振幅を示す波形情報を含んだ検出信号 4Sを生体認識部 5へ出力する。この際、波形情報検出部 4で、応答信号 3Sと例えば供給信号 2Sなどの所定の基準信号との位相を位相比較器などで比較することにより、被検体 10に固有の容量成分に応じて変化する位相を、応答信号 3Sの波形を示す波形情報として検出してもよぐあるいは被検体 10に固有の抵抗成分に応じて変化する振幅を、コンパレータなどで応答信号 3Sの波形を示す波形情報として検出してもよい。

生体認識部 5は、波形情報検出部 4からの検出信号 4Sに含まれる波形情報に基づき被検体 10が生体か否力 ^認識判定し、その認識結果 5Sを出力する。 [0103] 次に、本実施の形態に力かる生体認識装置の動作について説明する。被検体 10 が検出素子 1の端子 11 , 12に接触した場合、供給信号生成部 2から検出素子 1に印カロされている供給信号 2Sが、被検体 10に固有のインピーダンス特性すなわち容量成分 Cfおよび抵抗成分 Rfにより変化し、これが応答信号 3Sとして応答信号生成部 3 力出力される。この応答信号 3Sは、波形情報検出部 4でその位相差または振幅が検出され、これら検出結果を示す情報を含んだ検出信号 4Sが生体認識部 5へ出力される。

[0104] このように、本実施の形態では、波形情報検出部 4を設けて、応答信号 3Sの位相差または振幅を示す波形情報を検出することにより、被検体 10に固有のインピーダンスの実数成分または虚数成分を示す情報を検出し、検出した情報に基づき生体認識部 5で被検体 10が生体か否力を判定するようにしたので、従来に比べ、例えばトランス、インダクタンス、キャパシタンスなどの外付け部品を必要とせず、波形情報を検出する比較的簡素な回路構成で被検体の電気的特性を詳細に検査することができ、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を実現できる。

[0105] また、波形情報検出部 4では、被検体 10とのインピーダンス整合を用いることなぐ応答信号 3Sの位相差または振幅を示す波形情報を検出していることから、供給信号 2Sとして歪みのない高精度な正弦波信号を用いる必要はない。したがって、本実施の形態では、供給信号生成部 2において、周波数発生回路 2Aで発生させた矩形波信号 20Sから所望の周波数成分を波形整形回路 2Bで抽出することにより擬似的な正弦波からなる供給信号 2Sを生成している。これにより、高精度な正弦波信号を発生させる回路と比較して回路構成の規模を大幅に縮小でき、生体認識装置の小型化さらにはチップ化を実現できる。

[0106] 図 29に波形整形回路 2Bの回路構成例を示す。この波形整形回路 2Bは、第 1の駆動回路 21、ローパスフィルタ 22、および第 2の駆動回路 23から構成されている。第 1の駆動回路 21は、後段の回路を駆動するための、例えばインバータ回路など '回路力なり、周波数発生回路 2Aから出力された矩形波信号 20Sを入力として低インピーダンスで矩形波信号 21Sを出力する。なお、周波数発生回路 2Aとしては、例えば水晶発振を用いた公知のノ^レス発生回路などを用いればよい。

[0107] ローパスフィルタ 22は、図 30に示すような RCローパスフィルタを用いればよレ、。この回路例は抵抗素子 Rと容量素子 Cで構成されているが、回路に潜在する容量ゃ抵抗を利用してどちらか一方のみを用いる構成でもよレ、。このローパスフィルタ 22により矩形波信号 21Sから所望の周波数成分が抽出され、その矩形パルスをなまらせた波形の低周波信号 22Sが得られる。

第 2の駆動回路 23は、第 1の駆動回路 21と同様に、後段の回路を駆動するための回路からなり、ローパスフィルタ 22から出力された信号を低インピーダンスで供給信号 2Sとして出力する。この第 2の駆動回路 23としては、例えば差動増幅回路の反転入力を出力に接続した構成のインピーダンス変換回路を用いてもよい。

[0108] このように、波形整形回路 2Bとして、周波数発生回路 2Aからの矩形波信号 20Sから所望の低周波成分を抽出するローパスフィルタ 22を用いるようにしたので、例えば抵抗素子 Rと容量素子 Cという極めて簡素な回路構成で所望の供給信号 2Sを得ることができ、生体認識装置の小型化さらにはチップィ匕を実現できる。

また、従来のディジタル方式波形発生回路では、数 mm角の実装面積が必要となる A/D変換器やメモリを用いる必要があるが、本実施の形態によれば、数 ΙΟ μ ΐη角の面積に実装することができる。

[0109] [第 13の実施の形態]

次に、図 31を参照して、本発明の第 13の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 31は第 13の実施の形態に力かる生体認識装置で用いられる波形整形回路 2Βを示す回路構成例である。本実施の形態にかかる生体認識装置は、前述した図 28の生体認識装置において図 31の波形整形回路 2Βを用いたものである。なお、波形整形回路 2Β以外の構成については前述と同様でありここでの説明は省略する。

[0110] この波形整形回路 2Βは、前述した図 29の波形整形回路と比較して、振幅制限回路 24と増幅回路 25とが追加されているほかは図 29と同様の構成であり、同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

この振幅制限回路 24は、矩形波信号 21Sの振幅を制限して矩形波の制限信号 24 Sを出力する回路である。増幅回路 25はローパスフィルタ 22から得られた信号を増幅し、増幅信号 25Sとして第 2の駆動回路 23へ出力する回路である。

これにより、矩形波信号 21Sと比較して振幅の小さい制限信号 24Sがローパスフィルタ 22を通過することになり、ローパスフィルタ 22で用いる抵抗素子の抵抗値ゃ容量素子の容量値を小さくでき、チップ上でこれら回路素子の形成に必要なレイアウト面積を削減できる。

[0111] 図 32に、振幅制限回路の回路構成例を示す。この振幅制限回路 24は、インバータ回路 200、第 1の参照電圧発生回路 201、第 2の参照電圧発生回路 202、第 1のスイッチ素子 211、および第 2のスィッチ素子 212で構成されている。

インバータ回路 200は、矩形波信号 21Sの論理値を反転して出力し、第 1のスイツチ素子 211は、このインバータ回路 200からの反転出力によりスイッチング (オン/ォフ）動作し、第 1の参照電圧発生回路 201からの第 1の参照電圧 Vreflを制限信号 2 4Sとして断続的に出力する。一方、第 2のスィッチ素子 212は、矩形波信号 21Sに応じてスイッチング (オン/オフ）動作し、第 2の参照電圧発生回路 202からの第 2の参照電圧 Vref2を制限信号 24Sとして断続的に出力する。

[0112] 図 33に示すように、第 1の参照電圧 Vreflは、入力される矩形波信号 21Sの中心電位 V3と第 1の共通電位 VI (LOWレベル電位）との間の電位に設定され、第 2の参照電圧 Vref2は、矩形波信号 21Sの中心電位 V3と第 2の共通電位 V2 (HIGHレべル電位： V2 > VI)との間の電位に設定されている。なお、これら共通電位としては、各種電源電位などの低インピーダンス電位が用いられる。

この際、第 1のスィッチ素子 211と第 2のスィッチ素子 212とは、互いに逆論理の信号で制御されるため、それぞれ逆位相でスイッチング動作する。これにより、図 33に示すように、第 1の参照電圧 Vreflと第 2の参照電圧 Vref2とが逆のタイミングで交互に出力され、矩形波信号 21Sの振幅が第 1の参照電圧 Vreflと第 2の参照電圧 Vref 2との間に制限された制限信号 24Sが出力される。

[0113] このように、インバータ回路 200で 2つのスィッチ素子 211， 212を交互にスィッチング動作させて第 1の参照電圧 Vreflと第 2の参照電圧 Vref2とを交互に出力するようにしたので、極めて簡素な回路構成で、矩形波信号 21Sの振幅を制限でき、回路のレイアウト面積を削減できる。

なお、スィッチ素子 211， 212としては MOSFETなどの半導体素子を用いればよレ、。

[0114] [第 14の実施の形態]

次に、図 34を参照して、本発明の第 14の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 34は第 14の実施の形態に力かる生体認識装置で用いられる振幅制限回路 24を示す回路構成例である。本実施の形態にかかる生体認識装置は、前述した図 28の生体認識装置において図 31の波形整形回路 2Bを用レ、、さらに振幅制限回路 24として図 34の振幅制限回路 24を用いたものである。なお、振幅制限回路 24以外の構成については前述と同様でありここでの説明は省略する。

この振幅制限回路 24は、前述した図 32の振幅制限回路と比較して、インバータ回路 200で 2つのスィッチ素子 211, 212を交互にスイッチング動作する構成に代えて、極性（制御論理）の異なる 2つのスィッチ素子を用いて交互に逆のタイミングでスィツチング動作させるようにした点が異なる。

[0115] この振幅制限回路 24は、第 1の参照電圧発生回路 201、第 2の参照電圧発生回路 202、第 1のスィッチ素子 221、および第 2のスィッチ素子 222から構成されている。図 34では、第 1のスィッチ素子 221として n型の MOSFETを使用し、第 2のスィッチ素子 222として p型の MOSFETを使用しており、互いに極性（制御論理）が異なっている。

これら第 1のスィッチ素子 221および第 2のスィッチ素子 222は、制御端子（ゲート端子）に共通して矩形波信号 21Sが入力され、出力端子 (ドレイン端子)が共通接続されて制限信号 24Sを出力する。また、入力端子 (ソース端子）にはそれぞれ第 1の参照電圧発生回路 201および第 2の参照電圧発生回路 202が個別に接続されている。

[0116] したがって、両スィッチ素子 221， 222の極性が異なっていることから、矩形波信号 21Sが LOWレベル (VI)の時は、第 1のスィッチ素子 221が高インピーダンスとなるとともに第 2のスィッチ素子 222が低インピーダンスとなるので、制限信号 24Sとして第 2の参照電圧 Vref2が出力される。一方、矩形波信号 21Sが HIGHレベル (V2) の時は、第 1のスィッチ素子 221が低インピーダンスとなるとともに第 2のスィッチ素子 222が高インピーダンスとなるので、制限信号 24Sとして第 1の参照電圧 Vreflが出力される。

これにより、前述した図 33に示したような、矩形波信号 21Sの振幅が制限された制限信号 24Sが得られる。

[0117] このように、極性の異なる 2つのスィッチ素子を用いることにより、矩形波信号 21Sに応じて逆のタイミングで交互にスイッチング動作させるようにしたので、前述した図 32 の回路構成と比較して、振幅制限回路の回路構成をさらに簡素化でき、回路のレイアウト面積を削減できる。

[0118] [第 15の実施の形態]

次に、図 35を参照して、本発明の第 15の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 35は第 15の実施の形態に力かる生体認識装置で用いられる波形整形回路 2Bを示す回路構成例である。本実施の形態にかかる生体認識装置は、前述した図 28の生体認識装置において図 35の波形整形回路 2Bを用いたものである。なお、波形整形回路 2B以外の構成については前述と同様でありここでの説明は省略する。

[0119] この波形整形回路 2Bは、前述した図 29の波形整形回路と比較して、ローパスフィルタ 22に代えて振幅制限ローパスフィルタ 26を用いているとともに、増幅回路 25が追加されているほかは図 29と同様の構成であり、同じまたは同等部分には同一符号を付してある。

この振幅制限口一パスフィルタ 26は、矩形波信号 21 Sの振幅を制限する振幅制限回路 24の機能と、所望の低周波数成分を抽出するローパスフィルタ 22の機能とを合わせ持つ回路である。

[0120] 図 36に振幅制限ローパスフィルタ 26の回路構成例を示す。この振幅制限ローパスフィルタ 26は、第 1のスィッチ素子 231、第 2のスィッチ素子 232、第 1の抵抗素子 23 3、および第 2の抵抗素子 234で構成されている。図 36では、第 1のスィッチ素子 231として n型の MOSFETを使用し、第 2のスィッチ素子 232として p型の MOSFETを使用しており、互いに極性（制御論理）が異なっている。また、第 1の抵抗素子 233および第 2の抵抗素子 234としては、ポリシリコン抵抗を用いてもよいし、 MOSFETを用いてもよい。

[0121] これら第 1のスィッチ素子 231および第 2のスィッチ素子 232は、制御端子（ゲート端子）に共通して矩形波信号 21Sが入力され、出力端子 (ドレイン端子)が互いに接続されて制限信号 26Sを出力する。また、第 1のスィッチ素子 231の入力端子（ソース端子）は第 1の抵抗素子 233を介して第 1の共通電位 VIに接続されており、第 2のスィッチ素子 232の入力端子（ソース端子）は第 2の抵抗素子 234を介して第 2の共通電位 V2に接続されている。

[0122] したがって、両スィッチ素子 231， 232の極性が異なっていることから、矩形波信号

21 Sが LOWレベル (VI )の時は、第 1のスィッチ素子 231が高インピーダンスとなるとともに第 2のスィッチ素子 232が低インピーダンスとなるので、図 37に示すように、制限信号 26Sとして第 2の共通電位 V2から第 2の抵抗素子 234による電圧降下 Vr2 を差し引いた制限電位 Vp2が出力される。

この際、第 2のスィッチ素子 232は、第 2の共通電位 V2に対して第 2の抵抗素子 23 4を介して低インピーダンスとなるため、出力端子の電位が徐々に変化し、結果として高周波成分がカットされ、矩形波信号 21Sの波形がなまった制限信号 26Sが得られる。

[0123] 一方、矩形波信号 21Sが HIGHレベル (V2)の時は、第 1のスィッチ素子 231が低インピーダンスとなるとともに第 2のスィッチ素子 232が高インピーダンスとなるので、図 37に示すように、制限信号 26Sとして第 1の共通電位 VIから第 1の抵抗素子 233 による電圧降下 Vrlを足した制限電位 Vplが出力される。

この際も、第 1のスィッチ素子 231は、第 1の共通電位 VIに対して第 1の抵抗素子 2 33を介して低インピーダンスとなるため、出力端子の電位が徐々に変化し、結果として高周波成分がカットされ、矩形波信号 21Sの波形がなまった制限信号 26Sが得られる。

[0124] このように、極性の異なる 2つのスィッチ素子を用いて、矩形波信号 21Sに応じて交互に逆のタイミングでスイッチング動作させるとともに、抵抗を介して 2つの電位を交互に出力するようにしたので、矩形波信号 21Sの振幅を制限する機能と、矩形波信号 21Sから所望の低周波成分を抽出する機能の両方を実現でき、前述した図 31の回路構成と比較して、波形整形回路の回路構成をさらに簡素化でき、回路のレイァゥト面積を削減できる。

[0125] [第 16の実施の形態]

次に、図 38を参照して、本発明の第 16の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 38は第 16の実施の形態に力かる生体認識装置で用いられる振幅制限回路ローパスフィルタを示す回路構成例である。本実施の形態にかかる生体認識装置は、前述した図 28の生体認識装置において図 35の波形整形回路 2Bを用い、さらに振幅制限ローパスフィルタ 26として図 38の振幅制限ローパスフィルタを用いたものである。なお、振幅制限ローパスフィルタ 26以外の構成については前述と同様でありここでの説明は省略する。

[0126] この振幅制限ローパスフィルタ 26は、第 1の参照電圧発生回路 201、第 2の参照電圧発生回路 202、第 1のスィッチ素子 241、および第 2のスィッチ素子 242から構成されている。

第 1のスィッチ素子 241は、制御端子 (ゲート端子）に第 1の参照電圧 Vref 1が供給されるとともに入力端子 (ソース端子）に矩形波信号 21Sが入力される。第 2のスイツチ素子 242は、制御端子 (ゲート端子）に第 2の参照電圧 Vref 2が供給されるとともに入力端子 (ソース端子）に第 1のスィッチ素子 241の出力端子（ドレイン端子）が接続されている。

[0127] 図 38では、第 1のスィッチ素子 241として p型の MOSFETを使用し、第 2のスィッチ素子 242として n型の MOSFETを使用しており、互いに極性（制御論理）が異なっている。

図 39に示すように、第 1の参照電圧 Vreflは、入力される矩形波信号 21Sの中心電位 V3と第 1の共通電位 VI (LOWレベル電位）との間の電位に設定され、第 2の参照電圧 Vref 2は、矩形波信号 21Sの中心電位 V3と第 2の共通電位 V2 (HIGHレべル電位: V2 > VI)との間の電位に設定されている。なお、これら共通電位としては、各種電源電位などの低インピーダンス電位が用いられる。

[0128] したがって、矩形波信号 21Sが LOWレベル (VI)の時は、第 1のスィッチ素子 241 の入力端子（ソース端子）は第 1の共通電位 VIとなり、第 1のスィッチ素子 241の制御端子 (ゲート端子）が第 1の参照電圧 Vreflであることから、第 1のスィッチ素子 241 は高インピーダンス状態となり、第 1のスィッチ素子 241の出力端子（ドレイン端子）は、第 1の参照電圧 Vreflに第 1のスィッチ素子 241の閾値電圧 Vthlを足した制限電位 Vplとなる。

また、第 2のスィッチ素子 242の制御端子（ゲート端子）は、制限電圧 Vplより高く第 2の共通電位 V2に近い第 2の参照電圧 Vref 2であるため、第 2のスィッチ素子 242 は低インピーダンス状態となり、第 2のスィッチ素子 242の出力端子（ドレイン端子）から出力される制限信号 26Sは、第 1のスィッチ素子 241の出力端子（ドレイン端子）の制限電位 Vplとなる。

[0129] 一方、矩形波信号 21Sが HIGHレベル (V2)の場合、第 1のスィッチ素子 241の入力端子（ソース端子）は第 2の共通電位 V2となり、第 1のスィッチ素子 241の制御端子 (ゲート端子）が第 1の参照電圧 Vreflであることから、第 1のスィッチ素子 241は低インピーダンス状態となり、第 1のスィッチ素子 241の出力端子（ドレイン端子）は第 2 の共通電位 V2となる。

これにより、第 2のスィッチ素子 242の入力端子（ソース端子）が第 2の共通電位 V2 となり、第 2のスィッチ素子 242の制御端子 (ゲート端子）が第 2の参照電圧 Vref 2であるため、第 2のスィッチ素子 242は高インピーダンス状態となり、第 2のスィッチ素子 242の出力端子（ドレイン端子）は、第 2の参照電圧 Vref 2から第 2のスィッチ素子 24 2の閾値電圧 Vth2を引いた制限電位 Vp2となる。

したがって、入力された矩形波信号 21Sは、その振幅が制限電位 Vplと制限電位 Vp2との間に制限され、制限信号 26Sとして出力される。

[0130] ここで、矩形波信号 21S力 LOWレベル (VI)力 HIGHレベル (V2)に遷移する際、第 1のスィッチ素子 241は比較的短い時間で高インピーダンス状態から低インピーダンス状態に変化する。一方、第 2のスィッチ素子 242は、その制御端子（ゲート端子 )が入力端子（ソース端子）の第 2の共通電位 V2よりも低レ、第 2の参照電圧 Vref 2であることから、スィッチ素子の駆動力が低下し、低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に変化するのに時間を要する。

逆に、矩形波信号 21Sが HIGHレベル (V2)力 LOWレベル (VI)に遷移する際、第 1のスィッチ素子 241は、その制御端子（ゲート端子）が入力端子（ソース端子）の第 1の共通電位 VIよりも高い第 1の参照電圧 Vreflであることから、スィッチ素子の駆動力が低下し、低インピーダンス状態から高インピーダンス状態に変化するのに時間を要する。

したがって、制限信号 26Sの電位は、矩形波信号 21Sの遷移時に徐々に変化することになり、結果として高周波成分がカットされ、矩形波信号 21Sの波形がなまった制限信号 26Sが得られる。

[0131] このように、極性の異なる 2つのスィッチ素子を直列に接続するとともに、それぞれの制御端子に第 1および第 2の参照電圧を個別に供給し、矩形波信号 21Sに応じて交互に逆のタイミングでスイッチング動作させるようにしたので、矩形波信号 21Sの振幅を制限する機能と、矩形波信号 21Sから所望の低周波成分を抽出する機能の両方を実現でき、前述した図 31の回路構成と比較して、波形整形回路の回路構成をさらに簡素化でき、回路のレイアウト面積を削減できる。

[0132] [第 17の実施の形態]

次に、図 40を参照して、本発明の第 17の実施の形態に力かる生体認識装置について説明する。図 40は本発明の第 17の実施の形態に力かる生体認識装置の構成を示すブロック図であり、図 28と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。この生体認識装置は、前述した第 12の実施の形態にかかる生体認識装置と比較して、供給信号生成部 2で生成する供給信号 2Sの周波数を指示する周波数制御部 6 が設けられている。なお、このほかの構成については前述と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。

[0133] 周波数制御部 6は、 CPUや論理回路からなり、所定のタイミングで周波数制御信号 6Sを出力する。供給信号生成部 2では、周波数制御信号 6Sで指定された周波数の供給信号 2Sを生成して出力する。

これにより、生体認識部 5では、異なる周波数の供給信号 2Sごとに得られた認識指標値を用いて、被検体 10が生体であるか否力を判定する。そして、各認識指標値がすべて基準範囲内であった場合には、被検体 10が正当な生体であることを示す認識結果 5Sが出力され、いずれかの認識指標値が基準範囲外であった場合には、被検体 10が正当な生体ではないことを示す認識結果 5Sが出力される。

[0134] このように、異なる周波数の供給信号 2Sから得られた複数の認識指標値を用いて、被検体 10に対する生体認識を行うようにしたので、各周波数においてインピーダンスを擬似することが難しいことから、被検体 10について異なる測定条件を用いた高精度の認識判定を実現でき、人工指などを用いた不正行為に対して高いセキュリティが得られる。

この際、認識指標値を得る測定条件、ここでは周波数について、離散的に選択した複数の周波数における認識指標値を用いて生体認識を行うようにしたので、幅を持つ周波数領域にぉレ、て連続した周波数特性を検出して判定する必要がなぐ認証判定動作に要する時間を短縮できるとともに、簡素な回路構成で十分な判定精度が得られる。

[0135] 次に、図 41を参照して、波形整形回路 2Bについて説明する。周波数発生回路 2A では、周波数制御信号 6Sが示す周波数の矩形波信号 20Sを出力するため、波形整形回路 2Bは、周波数制御信号 6Sにより入力される矩形波信号 20Sの周波数が変化しても、供給信号 2Sの振幅が一定となるように波形整形の処理を行う必要がある。図 41の波形整形回路 2Bは、前述した図 29の波形整形回路のローパスフィルタに代えて、可変ローパスフィルタ 27を用いることにより、各周波数に対応している。

[0136] 図 42に可変ローパスフィルタ 27の構成例を示す。この可変ローパスフィルタ 27は、前述した図 30のローパスフィルタの抵抗素子 Rを可変抵抗回路 RVとし、容量素子 C を可変容量回路 CVとし、周波数制御信号 6Sに応じて可変素子制御回路 250から選択信号 60Sを出力することにより、これら可変抵抗回路 RVと可変容量回路 CVを制御するようにしたものである。

これにより、周波数の異なる矩形波信号 20Sに応じた時定数のローパスフィルタを適用でき、入力される矩形波信号 20Sの周波数が変化しても、振幅が一定の低周波信号 27Sが得られ、結果として供給信号 2Sの振幅を一定に保持して出力できる。 [0137] 図 43に可変容量回路 CVの構成例を示す。この可変容量回路 CVは、直列接続された容量素子とスィッチとの組力なる容量回路 261を複数設け、選択信号 60Sに基づきこれら容量回路 261のいずれ力 1つ以上を選択回路 260で選択するようにしたものである。

なお、可変抵抗回路 RVについては、上記可変容量回路 CVの容量素子を抵抗素子に換えることにより実現できる。また、この回路例は可変抵抗回路 RVと可変容量回路 CVで構成されているが、回路に潜在する容量や抵抗を利用してどちらか一方のみを用いる構成でもよい。

[0138] 図 44A—図 44Cに、波形整形回路 2Bの動作示す信号波形図を示す。ここでは、理解を容易とするため可変抵抗回路 RVの抵抗値は一定とする。

図 44Aは、矩形波信号 20Sが第 1の周波数 flであり、可変容量回路 CVの容量値力の場合を示している。この際に得られる供給信号 2Sの振幅を Aとする。

図 44Bは、図44八の状態から矩形波信号203を第2の周波数£2 2 > ）とした場合を示しいる。この際、第 2の周波数 f2は第 1の周波数 flに比べて周波数が高いことから、可変容量回路 CVの容量値を C1のままとした場合、そのローパスフィルタの時定数は変更されず、高い周波数ほど減衰が大きくなり、得られる供給信号 2Sの振幅は Aより小さい Bとなる。

[0139] したがって、周波数の変化に応じて供給信号 2Sも変化した場合、被検体 10の周波数依存性を生体認識部 5で正確に検出できない。

ここで、周波数 f2に対応して可変容量回路 CVの容量値を C2 (C2く C1)に変更した場合、ローパスフィルタの時定数が変更されて、図 44Cのように、周波数 flの際と同じ振幅 Aを持つ供給信号 2Sが得られる。

[0140] このように、波形整形回路 2Bに可変ローパスフィルタ 27を設け、矩形波信号 20S の周波数を指示する周波数制御信号 6Sに応じて、ローパスフィルタの時定数を調整するようにしたので、矩形波信号 20Sの周波数を変更した場合でも、所望の振幅を有する供給信号 2Sを生成できる。これにより、被検体 10の周波数依存性を生体認識部 5で正確に検出でき、被検体 10について異なる測定条件を用いた高精度の認識判定が実現可能となり、人工指などを用いた不正行為に対して高いセキュリティが得られる。

なお、以上では、回路の動作電位として、抽象化された第 1の共通電位 VIおよび第 2の共通電位 V2を用いた場合を例として説明したが、これら共通電位としては V2 > VIであればよぐ任意の電位を用いることができる。具体的には、第 1の共通電位 VIとして接地電位を用い、第 2の共通電位 V2として接地電位より高い電圧の電源電位を用いればよい。

Claims

請求の範囲

[1] 被検体と電気的に接触する検出素子と、

交流の供給信号を生成する供給信号生成部と、

前記供給信号生成部と前記検出素子との間に接続された抵抗素子を含み、前記抵抗素子を介して前記供給信号を前記検出素子へ印加し、前記抵抗素子の一端から前記被検体が生体であるか否かによって変化する 1つ以上の個別パラメータを含む応答信号を取り出して出力する応答信号生成部と、

前記応答信号力前記個別パラメータの少なくとも 1つを波形情報として検出し、その波形情報を示す検出信号を出力する波形情報検出部と、

前記検出信号に基づき前記被検体が生体であるか否かを判定する生体認識部とを備えることを特徴とする生体認識装置。

[2] 請求項 1に記載の生体認識装置にぉレ、て、

前記個別パラメータは、前記検出素子を介して接触している前記被検体のインピータンスに応じて変化する応答信号の位相および振幅からなることを特徴とする生体認

[3] 請求項 2に記載の生体認識装置において、

前記波形情報検出部は、前記供給信号と前記応答信号との位相差を前記波形情報として検出することを特徴とする生体認識装置。

[4] 請求項 2に記載の生体認識装置において、

前記波形情報検出部は、前記応答信号の振幅ピーク値に応じた検出信号を前記波形情報として検出することを特徴とする生体認識装置。

[5] 請求項 2に記載の生体認識装置において、

前記波形情報検出部は、前記応答信号の位相を示す波形情報と前記応答信号の振幅を示す波形情報とを個別に検出し、

前記生体認識部は、これら波形情報を示すそれぞれの検出信号に基づき前記被検体が生体であるか否力を判定することを特徴とする生体認識装置。

[6] 請求項 1に記載の生体認識装置にぉレ、て、

前記個別パラメータは、前記検出素子を介して接触している前記被検体のインピータンスの実数成分および虚数成分力なることを特徴とする生体認識装置。

[7] 請求項 6に記載の生体認識装置において、

前記波形情報検出部は、前記虚数成分を示す波形情報として前記供給信号と前記応答信号の位相差を検出することを特徴とする生体認識装置。

[8] 請求項 6に記載の生体認識装置において、

前記波形情報検出部は、前記実数成分を示す波形情報として前記応答信号の振幅ピーク値を検出することを特徴とする生体認識装置。

[9] 請求項 3に記載の生体認識装置において、

前記検出素子は、前記被検体と電気的に接触しかつ所定の共通電位に接続されている第 1の検出電極と、前記被検体と電気的に接触する第 2の検出電極とを有し、前記供給信号生成部は、前記供給信号として中心電位が前記共通電位となるようオフセットを除去した交流の供給信号を出力するオフセット除去回路を有し、前記応答信号生成部は、前記供給信号を前記検出素子の前記第 2の検出電極へ印加し、前記検出素子を介して接触している前記被検体のインピータンスに応じて位相が変化した信号を応答信号として出力し、

前記波形情報検出部は、前記応答信号の中心電位が前記供給信号に同期した基準信号の中心電位となるよう前記応答信号をレベルシフトするレベルシフト回路を有し、前記基準信号と前記レベルシフト回路でレベルシフトした応答信号とを位相比較してその位相差を前記応答信号の波形情報として検出し、その波形情報を示す検出信号を出力し、

前記生体認識部は、前記検出信号の波形情報に基づき前記被検体が生体であるか否かを判定する

ことを特徴とする生体認識装置。

[10] 請求項 3に記載の生体認識装置において、

前記検出素子は、前記被検体と電気的に接触しかつ所定の共通電位に接続されている第 1の検出電極と、前記被検体と電気的に接触する第 2の検出電極とを有し、前記応答信号生成部は、前記供給信号を前記検出素子の前記第 2の検出電極へ印加し、前記検出素子を介して接触している前記被検体のインピータンスに応じて位相が変化した信号を応答信号として出力し、

前記波形情報検出部は、前記応答信号の中心電位が前記位相比較に用いる所定の基準電位となるよう前記応答信号のオフセットを補正するオフセット補正回路を有し、前記供給信号に同期した基準信号と前記オフセット補正回路で補正された前記応答信号とを位相比較してその位相差を前記応答信号の波形情報として検出し、前記生体認識部は、前記検出信号の波形情報に基づき前記被検体が生体であるか否かを判定する

ことを特徴とする生体認識装置。

[11] 請求項 3に記載の生体認識装置において、

前記供給信号の中心電位と等しい基準電位を前記検出素子の第 1の検出電極へ供給する基準電位供給部をさらに備え、

前記検出素子は、前記被検体と電気的に接触しかつ前記基準電位に接続されてレ、る第 1の検出電極と、前記被検体と電気的に接触する第 2の検出電極とを有し、前記応答信号生成部は、前記供給信号を前記検出素子の前記第 2の検出電極へ印加し、前記検出素子を介して接触している前記被検体のインピータンスに応じて位相が変化した信号を応答信号として出力し、

前記波形情報検出部は、前記供給信号に同期した基準信号と前記応答信号とを位相比較してその位相差を前記応答信号の波形情報として検出し、

ことを特徴とする生体認識装置。

[12] 請求項 4に記載の生体認識装置にぉレ、て、

前記検出素子は、前記被検体と電気的に接触しかつ所定の共通電位に接続されている第 1の検出電極と、前記被検体と電気的に接触する第 2の検出電極とを有し、前記供給信号生成部は、前記供給信号として中心電位が前記共通電位となるようオフセットを除去した交流の供給信号を出力するオフセット除去回路を有し、前記応答信号生成部は、前記供給信号を前記検出素子の前記第 2の検出電極へ印加し、前記検出素子を介して接触している前記被検体のインピータンスに応じて振幅が変化した信号を応答信号として出力し、

前記波形情報検出部は、前記応答信号の最大電圧値を前記振幅として検出する最大電圧検出回路を有し、この最大電圧検出回路で得られた振幅を前記応答信号の波形情報として検出し、

ことを特徴とする生体認識装置。

[13] 請求項 4に記載の生体認識装置にぉレ、て、

前記検出素子は、前記被検体と電気的に接触しかつ所定の共通電位に接続されている第 1の検出電極と、前記被検体と電気的に接触する第 2の検出電極とを有し、前記応答信号生成部は、前記供給信号を前記検出素子の前記第 2の検出電極へ印加し、前記検出素子を介して接触している前記被検体のインピータンスに応じて振幅が変化した信号を応答信号として出力し、

前記波形情報検出部は、前記応答信号のピーク電圧値を検出するピーク電圧検出回路と、前記応答信号の中心電圧値を検出する中心電圧検出回路と、前記ピーク電圧値と前記中心電圧値とを比較することにより前記応答信号の振幅を検出する電圧比較回路とを有し、この電圧比較回路で検出された前記振幅を前記応答信号の波形情報として検出し、

ことを特徴とする生体認識装置。

[14] 請求項 4に記載の生体認識装置にぉレ、て、

前記波形情報検出部は、前記応答信号の最大電圧値を検出する最大電圧検出回路と、前記応答信号の最小電圧値を検出する最小電圧検出回路と、前記最大電圧値と前記最小電圧値とを比較することにより前記振幅を検出する電圧比較回路とを有し、前記振幅を前記応答信号の波形情報として検出し、

ことを特徴とする生体認識装置。

[15] 請求項 1に記載の生体認識装置にぉレ、て、

前記生体認識部は、前記検出信号の波形情報から得られた認識指標値にっレ、て、複数の測定条件において得られた複数の認識指標値の基準範囲と比較することにより前記被検体が生体であるか否かを判定することを特徴とする生体認識装置。

[16] 請求項 15に記載の生体認識装置において、

前記生体認識部は、前記供給信号生成部で生成された異なる周波数の供給信号ごとに得られた複数の認識指標値に基づき前記判定を行うことを特徴とする生体認

[17] 請求項 15に記載の生体認識装置において、

前記生体認識部は、前記供給信号の印加開始から異なる経過時間ごとに得られた複数の認識指標値に基づき前記判定を行うことを特徴とする生体認識装置。

[18] 請求項 15に記載の生体認識装置において、

前記生体認識部は、前記各認識指標値と前記基準範囲とを比較する際、それぞれの認識指標値が得られた測定条件に対応した個々の基準範囲を用いることを特徴とする生体認識装置。

[19] 請求項 15に記載の生体認識装置において、

前記波形情報検出部は、前記供給信号に同期した基準信号と前記応答信号との位相差を前記波形情報として検出することを特徴とする生体認識装置。

[20] 請求項 15に記載の生体認識装置において、

前記波形情報検出部は、前記供給信号に同期した基準信号と前記応答信号との振幅を前記波形情報として検出することを特徴とする生体認識装置。

[21] 請求項 15に記載の生体認識装置において、前記波形情報検出部は、前記供給信号に同期した基準信号と前記応答信号との位相差および振幅を前記波形情報として検出することを特徴とする生体認識装置。

[22] 請求項 2に記載の生体認識装置において、

前記供給信号生成部は、所定周波数の矩形波信号を生成する周波数発生回路と、この周波数発生回路で生成された矩形波信号から所望周波数成分を抽出し前記供給信号として出力する波形整形回路とを有し、前記供給信号として所定周波数の交流信号力なる供給信号を生成することを特徴とする生体認識装置。

[23] 請求項 22に記載の生体認識装置において、

前記波形整形回路は、前記矩形波信号から所望の低周波成分を抽出するローバスフィルタを有することを特徴とする生体認識装置。

[24] 請求項 22に記載の生体認識装置において、

前記波形整形回路は、前記矩形波信号の振幅を制限して出力する振幅制限回路と、この振幅制限回路で得られた信号力所望の低周波成分を抽出するローパスフィルタと、このローパスフィルタで得られた信号を増幅して出力する増幅回路とを有することを特徴とする生体認識装置。

[25] 請求項 24に記載の生体認識装置にぉレ、て、

前記振幅制限回路は、第 1の参照電圧を発生する第 1の参照電圧発生回路と、第 2の参照電圧を発生する第 2の参照電圧発生回路と、前記矩形波信号の論理値を反転して出力するインバータ回路と、このインバータ回路で得られた信号に応じてスイツチング動作することにより前記第 1の参照電圧を断続的に出力する第 1のスィッチ素子と、前記矩形波信号に応じてスイッチング動作することにより前記第 1のスィッチ素子とは逆のタイミングで前記第 2の参照電圧を断続的に出力する第 2のスィッチ素子とを有することを特徴とする生体認識装置。

[26] 請求項 24に記載の生体認識装置にぉレ、て、

前記振幅制限回路は、第 1の参照電圧を発生する第 1の参照電圧発生回路と、第 2の参照電圧を発生する第 2の参照電圧発生回路と、前記矩形波信号に応じてスィツチング動作することにより前記第 1の参照電圧を断続的に出力する第 1のスィッチ素子と、前記矩形波信号に応じて前記第 1のスィッチ素子とは逆位相でスイッチング動作することにより前記第 1のスィッチ素子とは逆のタイミングで前記第 2の参照電圧を断続的に出力する第 2のスィッチ素子とを有することを特徴とする生体認識装置。

[27] 請求項 22に記載の生体認識装置において、

前記波形整形回路は、前記矩形波信号の振幅を制限するとともに、前記矩形波信号から所望の低周波成分を抽出する振幅制限ローパスフィルタと、このローパスフィルタで得られた信号を増幅して出力する増幅回路とを有することを特徴とする生体認

[28] 請求項 27に記載の生体認識装置において、

前記振幅制限ローパスフィルタは、一端が第 1の共通電位に接続された第 1の抵抗素子と、一端が第 2の共通電位に接続された第 2の抵抗素子と、前記第 1の抵抗素子の他端に接続されて前記矩形波信号に応じて所定の極性でスィッチング動作することにより第 1の抵抗素子を介して第 1の共通電位を出力する第 1のスィッチ素子と、前記第 2の抵抗素子の他端に接続されて前記矩形波信号に応じて前記第 1のスイツチ素子とは逆位相でスイッチング動作することにより前記第 1のスィッチ素子とは逆のタイミングで前記第 2の抵抗素子を介して前記第 2の共通電位を断続的に出力する第 2のスィッチ素子とを有することを特徴とする生体認識装置。

[29] 請求項 27に記載の生体認識装置において、

前記振幅制限ローパスフィルタは、第 1の参照電圧を発生する第 1の参照電圧発生回路と、第 2の参照電圧を発生する第 2の参照電圧発生回路と、制御端子に前記第 1の参照電圧が供給されるとともに入力端子に前記矩形波信号が入力されてスイツチング動作する第 1のスィッチ素子と、制御端子に前記第 2の参照電圧が供給されるとともに入力端子に前記第 1のスィッチ素子の出力端子が接続されて前記第 1のスィツチ素子とは逆位相でスイッチング動作する第 2のスィッチ素子とを有することを特徴とする生体認識装置。

[30] 請求項 22に記載の生体認識装置において、

前記供給信号の周波数を指示する周波数制御信号を出力する周波数制御部をさらに備え、

前記周波数発生回路は、前記周波数制御信号に応じた周波数の矩形波信号を出力し、

前記波形整形回路は、前記矩形波信号から前記周波数制御信号に応じた周波数成分を抽出し前記供給信号として出力することを特徴とする生体認識装置。

[31] 請求項 30に記載の生体認識装置において、

前記波形整形回路は、前記矩形波信号から前記周波数制御信号に応じた低周波成分を抽出する可変ローパスフィルタを有することを特徴とする生体認識装置。

[32] 請求項 31に記載の生体認識装置にぉレ、て、

前記可変ローパスフィルタは、一端に前記矩形波信号が入力されて前記周波数制御信号に応じて抵抗値を変化させる可変抵抗素子と、この可変抵抗素子の他端と所定の低インピーダンス電位との間に接続されて前記周波数制御信号に応じて容量値を変化させる可変容量素子とを有することを特徴とする生体認識装置。