JP3931898B2 - 個人認証装置 - Google Patents

Description

本発明は、個人認証装置及び指紋センサに関するものである。

従来、指紋センサを備えた個人認証装置が知られている。このような指紋センサにおける代表的な検出手段としては、抵抗感知型、光電型、圧電型、及び静電容量型、の各々が挙げられる。
その中でも静電容量型の指紋センサは、凹凸を有する指紋と、検出面との距離に応じて変化する静電容量を検出して指紋パターンを検出するものであるため、光源が不要となり、容易に薄型化が可能となるセンサである（例えば、特許文献１、２参照。）。
特開２００１−５６２０４号公報 特開２００１−１３３２１３号公報

ところで、このような静電容量型の指紋センサにおいては、指紋と接触する検出面に、２００〜５００ｎｍ程度の誘電体薄膜が形成されているのが一般的である。そして、誘電体薄膜は、指紋と接触する部分であるために、摩擦、劣化によって剥離や破損が生じ易く、即ち、耐久性が低いという問題を有していた。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、指紋センサが破損した場合でも、安価かつ容易に指紋センサの交換が可能な個人認証装置と、当該個人認証装置において容易に交換可能な指紋センサを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
即ち、本発明の個人認証装置は、指紋センサ部と、前記指紋センサを嵌合する凹部が設けられ、前記指紋センサ部の着脱が可能である筐体部と、を具備する個人認証装置であって、前記筐体部が、筐体部金属端子と、前記指紋センサ部と入出力を行って指紋パターンの特徴抽出を行うデータ処理部と、予め設定された特定の特徴パターンの特徴量を記憶するメモリと、前記データ処理部により抽出された特徴量と前記メモリに記憶された特徴量とを比較する比較部と、前記データ処理部と前記メモリと前記比較部の動作を制御する制御部と、を含み、前記指紋センサ部が、前記筐体部金属端子とは相互に電気的接続が可能である指紋センサ部金属端子と、センサ本体と、ガラス基板からなる基板と、前記基板を前記センサ本体内に固定する樹脂部材とを含み、前記基板上に指紋センサ行列部とドライバ回路部とが形成され、前記センサ本体の前記指紋センサ行列部に対応する位置が開口してセンサ窓が形成され、前記ドライバ回路部を保護するよう前記センサ窓が前記指紋センサ行列部の内側に開口している、ことを特徴とする。
本発明の個人認証装置は、指紋センサ部と、前記指紋センサを嵌合する凹部が設けられ、前記指紋センサ部の着脱が可能である筐体部と、を具備する個人認証装置であって、前記筐体部が、前記指紋センサ部と入出力を行って指紋パターンの特徴抽出を行うデータ処理部と、予め設定された特定の特徴パターンの特徴量を記憶するメモリと、前記データ処理部により抽出された特徴量と前記メモリに記憶された特徴量とを比較する比較部と、前記データ処理部と前記メモリと前記比較部の動作を制御する制御部と、を含み、前記指紋センサ部が、センサ窓が開口されたセンサ本体と、前記センサ本体内の、前記センサ窓の外周と重なる位置に配置された基板と、前記基板上の、前記センサ窓の外周と重なる位置に配置された指紋センサ行列部と、前記基板上の、前記センサ窓の外周と重ならない位置に配置されたドライバ回路部と、を含み、前記指紋センサ行列部の周縁と前記センサ本体の間、かつ、前記ドライバ回路部と前記センサ本体の間に樹脂部材が形成されている、ことを特徴とする。
本発明の個人認証装置は、指紋センサ部と、前記指紋センサを嵌合する凹部が設けられ、前記指紋センサ部の着脱が可能である筐体部と、を具備する個人認証装置であって、前記指紋センサ部が、センサ窓が開口されたセンサ本体と、前記センサ本体内に配置される基板と、を含み、前記基板上の、前記センサ窓と重なる位置に指紋センサ行列部が配置され、前記基板上の、前記センサ窓と重ならない位置にドライバ回路部が配置され、前記指紋センサ行列部の周縁と前記センサ本体との間、かつ、前記ドライバ回路部と前記センサ本体との間に樹脂部材が配置されている、ことを特徴とする。
ここで、指紋センサ部における誘電体薄膜においては、摩擦、劣化により剥離や破損が生じ易くなっているが、本発明においては当該指紋センサ部が筐体部に対して着脱可能になっているので、容易に指紋センサ部のみの交換が可能な個人認証装置を実現できる。即ち、指紋センサ部において剥離や破損が生じても、筐体部をそのまま流用し、剥離や破損が生じている指紋センサ部のみを交換することができる。更に、指紋センサ部と筐体部の各々に金属端子が設けられているので、当該金属端子を介して、指紋センサ部と筐体部とを電気的に接続することができる。従って、指紋センサ部が筐体部に取り付けられている状態においては、指紋センサ部によって得られた指紋情報を筐体部に電気的に送ることができる。
前記指紋センサ行列部が、複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数の信号線と、前記複数の走査線と前記複数の信号線との交差に対応して設けられた複数のトランジスタと、を含む、ことが好ましい。
前記基板上に、さらに、前記複数のトランジスタに対応して設けられた複数の検出電極と、前記複数の検出電極上に位置する誘電体膜と、を含む、ことが好ましい。
前記ドライバ回路部が、前記複数の走査線に電気的に接続する第１ドライバ回路と、前記複数の信号線に電気的に接続する第２ドライバ回路と、を含み、前記第１及び第２ドライバ回路が、それぞれシフトレジスタを有する、ことが好ましい。
前記センサ窓の周囲に金属が形成されている、ことが好ましく、前記金属が金属枠である、ことが好ましい。さらに、前記金属が静電気を放電させるものである、ことが好ましい。前記金属が電源端子に電気的に接続されている、こと構成とすることもできる。前記金属が所定の電位に固定されている、ことが好ましい。
前記樹脂部材が樹脂部材からなる接着剤である、ことが好ましい。

また、本発明の個人認証装置においては、前記指紋センサ部は、指紋情報を静電容量として検出するマトリクス状の検出部と、前記指紋情報を取り込む駆動回路部と、前記指紋情報の電圧信号を増幅する増幅回路部と、を備えることを特徴としている。
このように、指紋センサ部が、検出部、駆動回路部、及び増幅回路部を備えていることにより、検出部が静電容量を指紋情報として検出し、駆動回路部が当該指紋情報を取り込み、増幅回路部が指紋情報の電圧信号を増幅することができる。
また、このような各種回路部が指紋センサ部に設けられることにより、筐体部に設ける必要がなくなる。例えば、駆動回路部や増幅回路部が指紋センサ部に設けられていない場合には、行側に約５００本、列側に約５００本で、合計約１０００本の出力端子を指紋センサ部に設ける必要がある。本発明によれば、駆動回路部や増幅回路部が指紋センサ部に設けられていることにより、このような多量の端子を設ける必要がなくなる。仮に、指紋センサ部に約１０００本の金属端子を備えている場合には、筐体部には同数の約１０００箇所の金属端子を設ける必要があり、この場合、金属端子間のピッチが小さくなってしまい、更に、金属端子一つ当りの接触面積が小さくなるので、電気的接続の信頼性が低下してしまう。
これに対し、本発明においては、指紋センサ部が、検出部、駆動回路部、及び増幅回路部を備えていることにより、筐体部の金属端子と接続される金属端子数を大幅に削減することができ、指紋センサ部自身にこれらの回路を設けた構成を実現することができ、筐体部の金属端子との電気的接続の信頼性低下を抑制できる。そして、上記のように多数の金属端子を備えている場合と比較して、金属端子の数を大幅に削減することができ、当該金属端子の面積を大幅に広げることができる。これにより、指紋センサ部の金属端子と、筐体部の金属端子との間における電気的接続を確実に行うことができ、また、当該電気的接続を容易に実現できる。

また、筐体部に上記のような駆動回路部及び増幅回路部が設けられている場合には、筐体部と指紋センサ部との間の金属配線による配線抵抗によって信号電圧の電圧降下が生じてしまい、駆動回路部に入力された指紋情報の信号の感度が低下してしまう。本発明においては、指紋センサ部に駆動回路部及び増幅回路部が設けられているので、駆動回路部から入力された信号電圧は、指紋センサ部内において増幅回路部によって増幅され、配線抵抗による電圧降下が生じ難くなり、従って、高感度の指紋情報を筐体部に送ることができる。

なお、筐体部においては、電源、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｆ等が形成されていることが好ましい。このような電源、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｆ等を指紋センサ部に設けた場合においては、指紋センサ部の構成が複雑になり、より多くの製造工程によって指紋センサ部を形成することになり、指紋センサ部の１つ当りの製造コストが上がってしまう。本発明においては、認証回路や画像処理回路等を指紋センサ部に設けずに、筐体部に設けていることから、安価で指紋センサ部を製造することができる。また、指紋センサ部において剥離や破損が生じてしまい、当該指紋センサ部の交換を行った場合には、交換コストを最小限に抑えることもできる。

また、本発明の個人認証装置においては、前記筐体部には凹部が設けられており、当該凹部に前記指紋センサ部が嵌合され、当該指紋センサ部の前記金属端子と前記筐体部の前記金属端子とが電気的に接続されていることを特徴としている。
このように、筐体部の凹部に指紋センサ部が嵌合されることにより、筐体部と指紋センサ部とのアライメントを行うことができ、高精度な位置決めが実現可能となる。また、筐体部の金属端子と指紋センサ部の金属端子とが、位置ずれが生じることなく接続されるので、電気的接続を確実に得ることができる。

また、本発明の指紋センサは、個人認証装置の筐体部に着脱可能な指紋センサであって、前記筐体部の金属端子に電気的接続が可能な金属端子を備えていることを特徴としている。
ここで、指紋センサ部における誘電体薄膜においては、摩擦、劣化により剥離や破損が生じ易くなっているが、本発明においては当該指紋センサ部が筐体部に対して着脱可能になっているので、容易に指紋センサ部のみの交換を行うことができる。即ち、指紋センサ部において剥離や破損が生じても、筐体部をそのまま流用し、剥離や破損が生じている指紋センサ部のみを交換することができる。更に、指紋センサ部には、筐体部の金属端子に電気的接続が可能な金属端子が設けられているので、当該金属端子を介して、指紋センサ部と筐体部とを電気的に接続することができる。従って、指紋センサ部が筐体部に取り付けられている状態においては、指紋センサ部によって得られた指紋情報を筐体部に電気的に送ることができる。また、安価で指紋センサが製造可能であるため、当該指紋センサの普及を実現できる。

（個人認証装置）
以下、本発明の個人認証装置の実施形態について図を参照して説明する。
図１は本実施形態に係る個人認証装置を示す斜視図であって、図１（ａ）は筐体部に指紋センサ部が嵌合された状態を示す図、図１（ｂ）は筐体部から指紋センサ部が取り外された状態を示す図である。

図１に示すように、個人認証装置１は、筐体部２と、指紋センサ部３とによって構成されている。ここで、指紋センサ部３は、筐体部２に着脱可能となっている。そして、指紋センサ部３が筐体部２に取り付けられる場合には、筐体部２に設けられた凹部２ａに嵌合されるようになっている。このように指紋センサ部３が筐体部２に対して着脱可能ととなっていることから、指紋センサ部３のみを交換することが可能となっている。
また、筐体部２及び指紋センサ部３の各々は、相互に電気的接続が可能な金属端子２ｂ、３ｂを有している。そして、筐体部２の凹部２ａに指紋センサ３が嵌め込んだ際に、金属端子２ｂと金属端子３ｂとが接触して電気的に接続し、個人認証装置１が動作可能となる。
なお、このような金属端子２ｂ，３ｂは、同数の端子からなるものであり、その数は後述するように４〜２０端子となっている。

（筐体部）
次に、図２を参照し、筐体部２の構成について説明する。
図２は筐体部の構成を示すブロック図である。
筐体部２には、電源、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｆ等が設けられており、後述する指紋センサ部３において取得された指紋情報を処理するようになっている。
例えば、図２を用いて説明すると、筐体部２は、内部に指紋センサ部３の出力を処理する処理部２ｃを備えている。処理部２ｃは、指紋センサ部３との入出力を行って指紋パターンの特徴抽出を行うデータ処理部４１と、予め設定された特定の指紋パターンの特徴量等の各種情報を記憶するメモリ４２と、データ処理部４１により抽出された特徴量とメモリ４２に記憶された特徴量とを比較する比較部４３と、データ処理部４１、メモリ４２及び比較部４３の各々の動作を制御する制御部４４と、を備えている。

このように構成された筐体部２においては、データ処理部４１から入力信号を指紋センサ部３に送信し、指紋センサ部３からの出力信号を受信する。そして、メモリ４２に記憶された特定の指紋パターンと、指紋センサ部３に入力された指紋パターンとが、比較部４３おいて比較される。そして、制御部４３は、不図示の出力部やホストＰＣ等に判定結果を出力する。ここで、筐体部２に表示装置が接続されている場合には、当該表示装置に判定結果が表示される。そして、指紋パターンが一致すると判定された場合には、指紋センサ部３に入力された指紋が有効となり、また、指紋パターンが一致していないと判定された場合には、指紋センサ部３に入力された指紋が無効となる。このような処理部２ｃにおいて、個人認証が行われる。

従って、上記構成を備える個人認証装置１においては、指紋センサ部３では指紋認証を行わず、主として指紋情報の入力が行われ、そして、筐体部２では指紋センサ部３から入力された指紋情報と予め記憶された特定の情報とを比較して指紋認証を行うようになっている。

なお、このような個人認証装置１は、利用者の指紋から個人認証を行うものであるため、利用者を限定する必要がある高いセキュリティ性が要求されるものに取り付けられる。例えば、コンピュータ、電子施錠、自動車等に取り付けられる。

（指紋センサ部の第１実施形態）
次に、図３及び図４を参照して、第１実施形態に係る指紋センサ部３の構成について説明する。
図３はセンサ基板の回路構成を示す構成図であって、図３（ａ）はセンサ基板の外観図、図３（ｂ）はセンサ基板における端子部の拡大図である。図４は指紋センサ行列部を示す断面図である。

指紋センサ部３は、後述するようにセンサ本体３ａと、金属端子３ｂと、センサ基板３ｃと、樹脂部材３ｄとによって構成されている。
本実施形態においては、図３に示すようにセンサ基板３ｃ上に、指紋センサ行列部１０と、接続端子１１と、ドライバ回路部（駆動回路部）２０Ｘ、２０Ｙと、増幅回路部３０と、Ｄ／Ａ変換部８０と、を備えた構成となっている。
ここで、ドライバ回路２０Ｘ、２０Ｙは、列側回路２０Ｘと、行側回路２０Ｙとによって構成されている。そして、列側回路２０Ｘ及び行側回路２０Ｙには、後述するように、アクティブマトリクスアレイ１１３と、指紋センサ行列部（検出部）１０における複数の走査線と複数の信号線１１６とが接続されており、当該アクティブマトリクスアレイ１１３を駆動させると共に、指Ｆからの指紋情報を電気信号として受け取るようになっている。
更に、このような構成からなるセンサ基板３ｃにおいては、不図示の配線パターンが形成されており、当該配線パターンによって指紋センサ行列部１０、接続端子１１、ドライバ回路部２０Ｘ，２０Ｙ、増幅回路部３０、及びＤ／Ａ変換部８０が接続されている。

ここで、センサ基板３ｃは、ガラス基板からなるものである。そして、フォトリソグラフィ等の公知の半導体製造工程によって、当該センサ基板３ｃ上には、指紋センサ行列部１０、接続端子１１、ドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙ、増幅回路部３０、Ｄ／Ａ変換部８０、及び配線パターンが形成されている。

また、本実施形態においては、センサ基板３ｃには２０個の接続端子１１が設けられている。
当該２０個の接続端子１１の各々は、電源端子Ｖｄｄ、Ｖｓｓ、入力端子Ｒｅｓｅｔ−Ｘ（列側動作命令）、入力端子Ｒｅｓｅｔ−Ｙ（行側動作命令）、入力端子Ｃｌｏｃｋ−Ｘ（列側クロック）、入力端子ＳＰＸ（Ｘ−ＳＴＡＲＴ ＰＵＬＳＥ）、入力端子Ｃｌｏｃｋ−Ｙ（行側クロック）、入力端子ＳＰＹ（Ｙ−ＳＴＡＲＴ ＰＵＬＳＥ）、入力端子ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ８（増幅回路比較電位）、入力端子ＥＰＸ（Ｘ−ＥＮＤ ＰＵＬＳＥ）、入力端子ＥＰＹ（Ｙ−ＥＮＤ ＰＵＬＳＥ）、入力端子ＥＮＢ（ＥＮＡＢＬＥ、採取命令）、及び出力端子Ｄ−ＯＵＴからなる。
ここで、入力端子ＶＲＥＦ１〜ＶＲＥＦ８は、デジタル信号であって、Ｄ／Ａ変換部８０においてアナログ信号に変換し、増幅回路部３０の比較電圧としている。

また、上記の２０個の各端子は、幅が０．２５ｍｍ、端子長が１．５ｍｍとなるように形成され、２０個の各端子の最上部に位置する第１番目の端子（電源端子Ｖｄｄ）は、センサ基板３ｃの上端部３Ｔから１．０ｍｍ、左端部３Ｌから０．５ｍｍの位置に配置している。また、このように接続端子１１は、端子ピッチ０．２５ｍｍに設定されており、当該２０個の接続端子１１は、長さ１０ｍｍ内に収まるようになっている。

このような入出力端子を有するセンサ基板３ｃにおいては、スタートパルスに応じてドライバ回路部２０Ｙ、２０Ｘを動作開始させるようになっている。また、クロック信号に応じてシフトレジスタを動作させて、順次、指紋センサ行列部１０のトランジスタを動作させて指紋情報を取得するようになっている。これにより、確実にドライバ回路部２０Ｙ、２０Ｘを駆動させることが可能となっている。

次に、指紋センサ行列部１０について説明すると共に、指紋情報の検出手段について詳述する。
図４に示すように、指紋センサ行列部１０は、静電容量型、すなわち凹凸を有する指紋と検出面１０ａとの間の距離に応じて変化する静電容量を測定して、指紋パターンを検出するようになっている。指紋センサ行列部１０は、センサ基板３ｃ上に形成されたものであり、当該センサ基板３ｃ上には、所定の間隔を空けて互いに平行に形成された不図示の複数の走査線と、この走査線に対して直交するように所定の間隔を空けて互いに平行に形成された複数の信号線１１６とが設けられている。

このような指紋センサ行列部１０において、複数の走査線と複数の信号線１１６との交点のそれぞれに対応する位置には、トランジスタ等によって構成されるスイッチング素子（検出回路）１１２が設けられている。これらの走査線、信号線１１６およびスイッチング素子１１２によって、アクティブマトリクスアレイ１１３が構成されており、このアクティブマトリクスアレイ１１３の上には、検出電極１１１が各スイッチング素子１１２に対応する位置にマトリックス状に設けられている。各検出電極１１１は、アクティブマトリクスアレイ１１３の全面を覆うように誘電体薄膜（パッシベーション膜）１１４にて覆われており、当該誘電体薄膜１１４は、個人認証装置１の利用者の指Ｆと接触可能になっている。
なお、アクティブマトリクスアレイ１１３としては、半導体基板上に形成されたＭＯＳトランジスタアレイ、絶縁基板上に形成された薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等を用いることができる。

このような構成を有する指紋センサ行列部１０においては、指Ｆが検出面１０ａに接触すると、指Ｆとマトリックス状に配置された各検出電極１１１との間に、２次元的に分布する静電容量が発生する（図４のＣ１，Ｃ２，Ｃ３等）。この２次元的に分布した各静電容量の値をアクティブマトリクスアレイ１１３によって電気的に読み出すことにより、指Ｆの表面に形成された微細な凹凸形状のパターン（指紋情報）を検出することができる。静電容量方式を用いた指紋センサ行列部１０において、人体に帯電した静電気による放電破壊を回避するためには、検出前において、指Ｆに帯電した静電気を放電し、指Ｆの電位をスイッチング素子１１２のグランド（基準電位）Ｇレベルと略同一の電位にしておくことが必須である。更に、各静電容量の値を安定して検出するためには、検出時において、指Ｆの電位を所定の電位に固定することが好ましい。

（指紋センサ部の第２実施形態）
次に、図５を参照して、第２実施形態に係る指紋センサ部３の構成について説明する。
本実施形態においては、先に記載した第１実施形態と異なる部分について説明し、同一構成には同一符号を付して説明を簡略化する。
図５はセンサ基板３ｃの回路構成を示す構成図である。
先に記載した第１実施形態においては、指紋センサ３は、接続端子１１を１０個備えた構成を示したが、本実施形態においては、接続端子１１を１０個備えた構成について説明する。

図５に示すように、指紋センサ３は、センサ基板３ｃ上に、指紋センサ行列部１０と、ドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙと、増幅回路部３０と、各部を接続する配線パターンと、が形成されている。ここで、ドライバ回路部２０Ｙにおいては、クロック信号回路６０Ｙと、シフトレジスタ回路７０Ｙとが設けられている。また、ドライバ回路部２０Ｘにおいては、クロック信号回路６０Ｘと、シフトレジスタ回路７０Ｘとが設けられている。そして、ドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙの各々においては、シフトレジスタ回路７０Ｘ、７０Ｙに対してクロック信号回路６０Ｘ、６０Ｙが順次クロック信号を供給することにより、シフトレジスタ回路７０Ｘ、７０Ｙが動作するようになっている。

更に、本実施形態における指紋センサ部３においては、接続端子１１は、電源端子Ｖｄｄ、Ｖｓｓ、入力端子ＲＳＴ（動作命令）、入力端子ＣＬＫＸ（列側クロック）、入力端子ＳＰＸ（Ｘ−ＳＴＡＲＴ ＰＵＬＳＥ）、入力端子ＣＬＫＹ（行側クロック）、入力端子ＳＰＹ（Ｙ−ＳＴＡＲＴ ＰＵＬＳＥ）、入力端子ＶＲＥＦ（増幅回路比較電位）、入力端子ＥＮＢ（ＥＮＡＢＬＥ、採取命令）、及び出力端子ＤＯＵＴからなる。

このような入出力端子を有するセンサ基板３ｃにおいては、スタートパルスに応じてドライバ回路部２０Ｙ、２０Ｘを動作開始させるようになっている。また、クロック信号に応じてシフトレジスタを動作させて、順次、指紋センサ行列部１０のトランジスタを動作させて指紋情報を取得することができる。これにより、確実にドライバ回路部２０Ｙ、２０Ｘを駆動させることが可能となっている。

（指紋センサ部の第３実施形態）
次に、図６を参照して、第３実施形態に係る指紋センサ部３の構成について説明する。
本実施形態においては、先に記載した第１及び第２実施形態と異なる部分について説明し、同一構成には同一符号を付して説明を簡略化する。
図６は指紋センサ部を説明するための図であって、図６（ａ）は指紋センサ部の外観図、図６（ｂ）は図６（ａ）の断面Ａ−Ａ’における断面図である。図７は、指紋センサ部の回路構成図である。

図６に示すように、指紋センサ部３は、センサ本体３ａと、金属端子３ｂと、センサ基板３ｃと、樹脂部材３ｄとによって構成されている。
ここで、センサ本体３ａは、指紋センサ部３の外形状をなるものである。センサ本体３ａにおいては、指紋センサ行列部１０に対応する位置が開口しており、センサ窓１２が形成されている。
また、センサ窓１２の周囲には、金属枠１３が設けられ、当該金属枠１３は電源端子Ｖｓｓに接続されている。これにより、図４に示すように、指Ｆの電位を所定の電位に固定することが可能となる。具体的には、金属枠１３がセンサ窓１２の周囲に設けられていることで、人体に帯電した静電気を放電させ、指紋と検出面１０ａとの間の距離に応じて変化する静電容量の値を安定して検出することができる。これにより、指紋画像を綺麗な画像として取得することが可能となる。
また、センサ窓１２は、指紋センサ行列部１０の内側に開口しており、指紋センサ行列部１０の周辺に形成されているドライバ回路を保護するようになっている。
また、引出線１４は、図６（ｂ）に示すようにセンサ本体３ａの裏面側に形成された配線である。

また、金属端子３ｂは、指紋センサ部３の表面に設けられている。そして、当該金属端子３ｂは、筐体部２における金属端子２ｂとの接続が行われる部位であるため、指紋センサ部３の表面から突出して設けられている。また、金属端子３ｂと、センサ基板３ｃに形成された接続端子１１は、引出線１４によって導通しており、引出線１４と接続端子１１は、ＡＣＦ（異方性導電膜）１５を介して接続されている。当該金属端子３ｂ及び接続端子１１は、指紋センサ部３の形成時に圧着されることにより、ＡＣＦ１５が潰れて接続されている。
また、ＡＣＦ１５は、センサ基板３ｃに形成された接続端子１１と、センサ本体３ａの裏面側に設けられた接続パッド１４ａと電気的に接続するものである。ここで、接続パッド１４ａとは、引出線１４が延在することによって形成された部位であり、ＡＣＦ１５を介して接続端子１１と導通する部位である。

また、センサ基板３ｃは、ガラス基板からなるものであり、フォトリソグラフィ等の各種半導体製造工程によって、当該センサ基板３ｃ上に指紋センサ行列部１０、接続端子１１、ドライバ回路部２０（後述）、増幅回路部３０（後述）、及び配線パターンが形成されたものである。また、センサ基板３ｃ上の指紋センサ行列部１０の周囲には、ドライバ回路部及び増幅回路部３０が形成されており、これらの回路は樹脂部材３ｄによって保護されている。

また、樹脂部材３ｄは、所謂接着剤である。当該樹脂部材３ｄは、センサ基板３ｃをセンサ本体３ａに固定させている。
このような指紋センサ部３は、長さＬは１５ｍｍ〜６０ｍｍ程度、幅Ｗは１０ｍｍ〜６０ｍｍとなっている。また、接続端子の幅と、そのピッチが０．２５ｍｍである場合、２０個の接続端子の総幅は１０ｍｍとなり、接続パッド１４ａとの接続が容易になる。

次に、図７を参照し、センサ基板３ｃ上の回路構成について説明する。
図７（ａ）に示すように、センサ基板３ｃ上には、指紋センサ行列部１０と、ドライバ回路部２０Ｙ、２０Ｘと、増幅回路部３０と、各部を接続する配線パターンと、が形成されている。ここで、ドライバ回路２０Ｙ、２０Ｘは、列側回路２０Ｘと、行側回路２０Ｙとによって構成されている。そして、列側回路２０Ｘ及び行側回路２０Ｙには、上記のアクティブマトリクスアレイ１１３と、指紋センサ行列部１０における複数の走査線と複数の信号線１１６とが接続されており、当該アクティブマトリクスアレイ１１３を駆動させると共に、指Ｆからの指紋情報を電気信号として受け取るようになっている。

また、図７（ｂ）に示すように、接続端子１１は、電源端子Ｖｄｄ、Ｖｓｓと、入力端子ＲＳＴ（動作命令）、ＣＬ（クロック）と、出力端子ＤＯＵＴと、からなる。このような各端子は、図２のようにＡＣＦ１５を介して引出線１４に接続された金属端子３ｂに導通するようになっている。本実施形態においては、センサ基板３ｃ上に５つの端子を備えた構成を示したが、端子数はセンサ部３ｂの構成によって適宜変更可能である。
そして、接続端子１１は、図６（ｂ）のようにＡＣＦ１５を介して接続パッド１４ａに接続されている。これにより、接続端子１１は、金属端子３ｂに導通するようになっている。従って、指紋センサ部３が筐体部２の凹部２ａに嵌め込まれた際には、金属端子２ｂ、３ｂが接触し、筐体２からの信号が接続端子１１を介して入出力するようになっている。

次に、図８を参照し、接続端子１１の各種構成について説明する。
図８は、接続端子の各種構成を説明するための図である。
図８に示すように、接続端子１１としては、ＣＡＳＥ１〜５の構成を採用することができる。ＣＡＳＥ１は、接続端子１１の数が２０個の場合を示している。当該ＣＡＳＥ１に示す接続端子の構成は、上記の実施形態１に示したものである。
ＣＡＳＥ２は、接続端子１１の数が１０個の場合を示している。当該ＣＡＳＥ２に示す接続端子の構成は、上記の実施形態２に示したものである。
ＣＡＳＥ３は、接続端子１１の数が７個の場合を示している。この場合、接続端子１１は、電源端子Ｖｄｄ、Ｖｓｓ、出力端子Ｄ−ＯＵＴ、入力端子Ｒｅｓｅｔ（動作命令）、入力端子Ｃｌｏｃｋ（列側クロック）、入力端子ＶＲＥＦ（増幅回路比較電位）、及び入力端子ＥＮＢ（ＥＮＡＢＬＥ、採取命令）からなる。
ＣＡＳＥ４は、接続端子１１の数が５個の場合を示している。当該ＣＡＳＥ４に示す接続端子の構成は、上記の実施形態３に示したものである。
ＣＡＳＥ５は、接続端子１１の数が４個の場合を示している。この場合、接続端子１１は、電源端子Ｖｄｄ、Ｖｓｓ、出力端子Ｄ−ＯＵＴ、及び入力端子Ｒｅｓｅｔ（動作命令）からなる。
このように、ＣＡＳＥ１〜５に示すように、センサ基板３ｃにおいては、端子数を減らすことが可能となっている。

上述したように、個人認証装置１においては、指紋センサ部３は筐体部に着脱可能となっているので、指紋センサ部３における誘電体薄膜１１４において摩擦、劣化により剥離や破損が生じた際に、容易に指紋センサ部３のみを交換できる。即ち、指紋センサ部３において剥離や破損が生じても、筐体部２をそのまま流用し、剥離や破損が生じている指紋センサ部３のみを交換することができる。

また、指紋センサ部３と筐体部２の各々に金属端子３ｂ、２ｂが設けられているので、当該金属端子３ｂ、２ｂを介して、指紋センサ部３と筐体部２とを電気的に接続することができる。従って、指紋センサ部３が筐体部２に取り付けられている状態においては、指紋センサ部３によって得られた指紋情報を筐体部２に電気的に送ることができる。

また、指紋センサ部３は、指紋情報を静電容量として検出するマトリクス状の指紋センサ行列部１０と、指紋情報を取り込むドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙと、指紋情報の電圧信号を増幅する増幅回路部３０と、を備えているので、指紋センサ行列部１０が静電容量を指紋情報として検出し、ドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙが当該指紋情報を取り込み、増幅回路部３０が指紋情報の電圧信号を増幅することができる。
また、このような各種回路部が指紋センサ部３に設けられることにより、筐体部２に設ける必要がなくなる。例えば、ドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙや増幅回路部３０が指紋センサ部に設けられていない場合には、行側に約５００本、列側に約５００本で、合計約１０００本の出力端子を指紋センサ部に設ける必要があるが、ドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙや増幅回路部３０が指紋センサ部に設けられていることにより、このような多量の端子を設ける必要がなくなる。仮に、指紋センサ部３に約１０００本の金属端子３ｂを備えている場合には、筐体部２には同数の約１０００箇所の金属端子２ｂを設ける必要があり、この場合、金属端子間のピッチが小さくなってしまい、更に、金属端子一つ当りの接触面積が小さくなるので、電気的接続の信頼性が低下してしまう。
これに対し、上記の実施形態においては、指紋センサ部３が、指紋センサ行列部１０、ドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙ、及び増幅回路部３０を備えていることにより、筐体部２の金属端子２ｂと接続される金属端子数を大幅に削減することができ、指紋センサ部３の自身にこれらの回路を設けた構成を実現することができ、筐体部２の金属端子２ｂとの電気的接続の信頼性低下を抑制できる。そして、上記のように多数の金属端子を備えている場合と比較して、金属端子２ｂ、３ｂの数を大幅に削減することができ、当該金属端子２ｂ、３ｂの面積を大幅に広げることができる。これにより、指紋センサ部３の金属端子３ｂと、筐体部２の金属端子２ｂとの間における電気的接続を確実に行うことができ、また、当該電気的接続を容易に実現できる。

また、筐体部２に上記のようなドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙ及び増幅回路部３０が設けられている場合には、筐体部２と指紋センサ部３との間の金属配線による配線抵抗によって信号電圧の電圧降下が生じてしまい、ドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙに入力された指紋情報の信号の感度が低下してしまう。上記の実施形態においては、指紋センサ部３にドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙ及び増幅回路部３０が設けられているので、ドライバ回路部２０Ｘ、２０Ｙから入力された信号電圧は、指紋センサ部３内において増幅回路部３０によって増幅され、配線抵抗による電圧降下が生じ難くなり、従って、高感度の指紋情報を筐体部２に送ることができる。

また、筐体部２においては、電源、ＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｆ等の処理部２ｃが形成されているので、これらを指紋センサ部３に設ける必要がない。例えば、上記の処理部２ｃを指紋センサ部３に設けた場合においては、指紋センサ部３の構成が複雑になり、より多くの製造工程によって指紋センサ部３を形成することになり、指紋センサ部の１つ当りの製造コストが上がってしまう。上記の実施形態においては、このような処理部２ｃを指紋センサ部３に設けずに、筐体部２に設けていることから、安価で指紋センサ部３を製造することができる。また、指紋センサ部３において剥離や破損が生じてしまい、当該指紋センサ部の交換を行った場合には、交換コストを最小限に抑えることもできる。

また、筐体部２には凹部２ａが設けられており、当該凹部２ａに指紋センサ部３が嵌合されるので、筐体部２と指紋センサ部３とのアライメントを行うことができ、高精度な位置決めが実現可能となる。また、筐体部２の金属端子２ｂと指紋センサ部３の金属端子３ｂとが、位置ずれが生じることなく接続されるので、電気的接続を確実に得ることができる。

また、上記のように、指紋センサ部３は、個人認証装置１の筐体部２に着脱可能であることから、指紋センサ部３が剥離したり、破損したりした場合でも、指紋センサ部３が筐体部２に対して着脱可能になっているので、容易に指紋センサ部３のみの交換を行うことができる。即ち、筐体部２をそのまま流用し、剥離や破損が生じている指紋センサ部３のみを交換することができる。また、指紋センサ部３は、安価で製造可能であるため、当該指紋センサ部３の普及を実現できる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。

第１実施形態に係る個人認証装置を示す斜視図。 第１実施形態に係る個人認証装置の筐体部の構成を示すブロック図。 第１実施形態に係る個人認証装置のセンサ基板の回路構成を示す構成図。 第１実施形態に係る個人認証装置の指紋センサ行列部を示す断面図。 第２実施形態に係る個人認証装置のセンサ基板の回路構成を示す構成図。 第３実施形態に係る個人認証装置の指紋センサ部を説明するための図。 第３実施形態に係る個人認証装置のセンサ基板の回路構成を示す構成図。 本発明における接続端子を説明するための図。

符号の説明

１…個人認証装置、 ２…筐体部、 ２ａ…凹部、 ２ｂ、３ｂ…金属端子、 ３…指紋センサ部、 １０…指紋センサ行列部（検出部）、 ２０Ｙ、２０Ｘ…ドライバ回路部（駆動回路部）、 ３０…増幅回路部

Claims (12)

1. 指紋センサ部と、前記指紋センサを嵌合する凹部が設けられ、前記指紋センサ部の着脱が可能である筐体部と、を具備する個人認証装置であって、
   前記筐体部が、筐体部金属端子と、前記指紋センサ部と入出力を行って指紋パターンの特徴抽出を行うデータ処理部と、予め設定された特定の特徴パターンの特徴量を記憶するメモリと、前記データ処理部により抽出された特徴量と前記メモリに記憶された特徴量とを比較する比較部と、前記データ処理部と前記メモリと前記比較部の動作を制御する制御部と、を含み、
   前記指紋センサ部が、前記筐体部金属端子とは相互に電気的接続が可能である指紋センサ部金属端子と、センサ本体と、ガラス基板からなる基板と、前記基板を前記センサ本体内に固定する樹脂部材とを含み、
   前記基板上に指紋センサ行列部とドライバ回路部とが形成され、前記センサ本体の前記指紋センサ行列部に対応する位置が開口してセンサ窓が形成され、前記ドライバ回路部を保護するよう前記センサ窓が前記指紋センサ行列部の内側に開口している、ことを特徴とする個人認証装置。
2. 指紋センサ部と、前記指紋センサを嵌合する凹部が設けられ、前記指紋センサ部の着脱が可能である筐体部と、を具備する個人認証装置であって、
   前記筐体部が、前記指紋センサ部と入出力を行って指紋パターンの特徴抽出を行うデータ処理部と、予め設定された特定の特徴パターンの特徴量を記憶するメモリと、前記データ処理部により抽出された特徴量と前記メモリに記憶された特徴量とを比較する比較部と、前記データ処理部と前記メモリと前記比較部の動作を制御する制御部と、を含み、
   前記指紋センサ部が、センサ窓が開口されたセンサ本体と、前記センサ本体内の、前記センサ窓の外周と重なる位置に配置された基板と、前記基板上の、前記センサ窓の外周と重なる位置に配置された指紋センサ行列部と、前記基板上の、前記センサ窓の外周と重ならない位置に配置されたドライバ回路部と、を含み、
   前記指紋センサ行列部の周縁と前記センサ本体の間、かつ、前記ドライバ回路部と前記センサ本体の間に樹脂部材が形成されている、ことを特徴とする個人認証装置。
3. 指紋センサ部と、前記指紋センサを嵌合する凹部が設けられ、前記指紋センサ部の着脱が可能である筐体部と、を具備する個人認証装置であって、
   前記指紋センサ部が、センサ窓が開口されたセンサ本体と、前記センサ本体内に配置される基板と、を含み、
   前記基板上の、前記センサ窓と重なる位置に指紋センサ行列部が配置され、
   前記基板上の、前記センサ窓と重ならない位置にドライバ回路部が配置され、
   前記指紋センサ行列部の周縁と前記センサ本体との間、かつ、前記ドライバ回路部と前記センサ本体との間に樹脂部材が配置されている、ことを特徴とする個人認証装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の個人認証装置において、
   前記指紋センサ行列部が、複数の走査線と、前記複数の走査線に交差する複数の信号線と、前記複数の走査線と前記複数の信号線との交差に対応して設けられた複数のトランジスタと、を含む、ことを特徴とする個人認証装置。
5. 請求項４に記載の個人認証装置において、
   前記基板上に、さらに、前記複数のトランジスタに対応して設けられた複数の検出電極と、前記複数の検出電極上に位置する誘電体膜と、を含む、ことを特徴とする個人認証装置。
6. 請求項４または５に記載の個人認証装置において、
   前記ドライバ回路部が、前記複数の走査線に電気的に接続する第１ドライバ回路と、前記複数の信号線に電気的に接続する第２ドライバ回路と、を含み、前記第１及び第２ドライバ回路が、それぞれシフトレジスタを有する、ことを特徴とする個人認証装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載の個人認証装置において、
   前記センサ窓の周囲に金属が形成されている、ことを特徴とする個人認証装置。
8. 請求項７に記載の個人認証装置において、
   前記金属が金属枠である、ことを特徴とする個人認証装置。
9. 請求項７または８に記載の個人認証装置において、
   前記金属が静電気を放電させるものである、ことを特徴とする個人認証装置。
10. 請求項７ないし９のいずれかに記載の個人認証装置において、
    前記金属が電源端子に電気的に接続されている、ことを特徴とする個人認証装置。
11. 請求項７ないし１０のいずれかに記載の個人認証装置において、
    前記金属が所定の電位に固定されている、ことを特徴とする個人認証装置。
12. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の個人認証装置において、
    前記樹脂部材が樹脂部材からなる接着剤である、ことを特徴とする個人認証装置。

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