專利名稱：表面形狀識(shí)別傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面形狀識(shí)別傳感裝置，尤其涉及從被檢測(cè)體檢測(cè)指紋等的生物信息來(lái)進(jìn)行個(gè)人識(shí)別的生物識(shí)別技術(shù)。
背景技術(shù)：
伴隨信息化社會(huì)的進(jìn)步，與信息處理系統(tǒng)的機(jī)密保存相關(guān)的技術(shù)正在發(fā)展。例如，以往在計(jì)算機(jī)機(jī)房的出入管理中使用ID卡，但遺失或被盜的可能性大。因此，取代ID卡，開(kāi)始引入預(yù)先注冊(cè)每個(gè)人的指紋等，在進(jìn)入機(jī)房時(shí)對(duì)照每個(gè)人特有的指紋等的個(gè)人識(shí)別系統(tǒng)。
這種個(gè)人識(shí)別系統(tǒng)，有時(shí)若制作所注冊(cè)的指紋的復(fù)制品(replica)，則可以通過(guò)檢查。因此，個(gè)人識(shí)別系統(tǒng)不僅需要進(jìn)行指紋對(duì)照，還需要識(shí)別被檢測(cè)體是否為生物。
(第1現(xiàn)有技術(shù))對(duì)感知被檢測(cè)體是生物的第1現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明(例如，參照特開(kāi)2002-112980號(hào)公報(bào)、特開(kāi)2002-162204號(hào)公報(bào)等)。在第1現(xiàn)有技術(shù)涉及的指紋感知裝置中，為了測(cè)量配置于傳感器表面上的手指的絕對(duì)電容，采用圖22A-圖22C所示的傳感器結(jié)構(gòu)，通過(guò)存在于指紋傳感器電極上側(cè)的電容性柵格(grid)或電容性平板來(lái)進(jìn)行手指感知。
手指感知傳感器電極，與指紋傳感器電極電絕緣，如圖22A的手指感知傳感器電極72A那樣，可以配置在指紋感知傳感器電極71之間且不同的面上，也可如手指感知傳感器電極72B那樣調(diào)換到與指紋感知傳感器電極71相同的位置來(lái)進(jìn)行配置。
另外，如圖22B所示，可以在指紋感知傳感器電極71上側(cè)，介由保護(hù)膜73A而配置手指感知傳感器電極72C，用保護(hù)膜73B來(lái)覆蓋其上面；也可以如圖22C所示，在指紋感知傳感器電極71上側(cè)，介由保護(hù)膜73C，以露出表面的方式形成手指感知傳感器電極72D。
而且，根據(jù)這樣測(cè)量出的手指電容，由圖23所示的電路構(gòu)成進(jìn)行手指感知。首先，用代表頻率轉(zhuǎn)換器82將手指感知傳感器電極81上產(chǎn)生的電容轉(zhuǎn)換為典型頻率，用頻率比較器84與基準(zhǔn)頻率或頻率范圍83進(jìn)行比較，判斷與產(chǎn)生測(cè)量的電容的皮膚組織的預(yù)測(cè)生物學(xué)特性是否一致。由此，實(shí)現(xiàn)高度的指紋感知。
(第2現(xiàn)有技術(shù))對(duì)感知被檢測(cè)體是生物的第2現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行說(shuō)明(例如參照特開(kāi)平11-185020號(hào)公報(bào))。在第2現(xiàn)有技術(shù)涉及的個(gè)體認(rèn)證傳感器中，如圖24所示，在半導(dǎo)體基板上設(shè)置多個(gè)測(cè)量電極91，在測(cè)量電極91外周設(shè)有共通電極92。另外，使選擇性連接各測(cè)量電極91和I-V轉(zhuǎn)換電路(檢測(cè)電路)96的各開(kāi)關(guān)元件，成為可以用行移位寄存器95及列移位寄存器94的掃描來(lái)選擇的方式。
配設(shè)有在對(duì)測(cè)量電極91的被認(rèn)證物的接觸的有無(wú)檢測(cè)測(cè)量時(shí)及不進(jìn)行該測(cè)量的待機(jī)時(shí)，將共通電極92切換為連接電源或接地的開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)92A。
通過(guò)將共通電極92遠(yuǎn)離測(cè)量電極91而進(jìn)行配置，從而例如可以在手指的指甲等手指以外的身體部分和指尖之間檢測(cè)出是否存在生物的特征。具體地講，采用由于手指內(nèi)部電阻低，故電極間的距離不依存于測(cè)量結(jié)果的現(xiàn)象。
然而，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，存在根據(jù)由被檢測(cè)體感應(yīng)的電位變動(dòng)而無(wú)法進(jìn)行正確的生物識(shí)別的問(wèn)題。另外，由于需要配置與檢測(cè)表面形狀用的檢測(cè)元件不同的生物識(shí)別用的檢測(cè)元件，故存在布局面積變大，平均到每個(gè)芯片的制造成本增加等問(wèn)題。
例如，在第1現(xiàn)有技術(shù)中，在由手指感知傳感器電極測(cè)量電容時(shí)，由于手指的電位不固定，故存在根據(jù)手指感應(yīng)出的電位變動(dòng)而在電容測(cè)量中產(chǎn)生誤差，判斷結(jié)果不正確，無(wú)法確保充分的安全性的問(wèn)題。此外，由于采用將手指的電容轉(zhuǎn)換為頻率或測(cè)量手指的電阻來(lái)進(jìn)行是否為生物的判斷的方法，而限于手指阻抗的電容成分及電阻成分無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，因此存在通過(guò)調(diào)整人工手指的材料而導(dǎo)致被識(shí)別為生物的問(wèn)題。
進(jìn)而，在以現(xiàn)有的電路來(lái)構(gòu)成處理手指電容的電容對(duì)頻率轉(zhuǎn)換器或測(cè)量手指電阻的電阻測(cè)量及比較電路的情況下，由于需要外設(shè)零件，故零件件數(shù)增多，難以將裝置小型化。此外，存在從連接零件間的配線讀出檢測(cè)信號(hào)而無(wú)法確保充分的安全性，從外設(shè)零件的元件值導(dǎo)致容易被推斷為是判斷為生物的條件的問(wèn)題。
再者，在上述的第1現(xiàn)有技術(shù)中，在生物認(rèn)證中，對(duì)從被檢測(cè)體檢測(cè)電特性的傳感器電極與根據(jù)來(lái)自該傳感器電極的信號(hào)進(jìn)行生物識(shí)別的電路部的配置關(guān)系不做考慮，從而存在根據(jù)這些傳感器電極與電路部的配置關(guān)系，無(wú)法充分得到生物識(shí)別相關(guān)的判斷精度或安全性的問(wèn)題。
例如，在圖22A-圖22C中，在手指感知傳感器電極71A、71B、71C、71D附近不配置圖23的手指感知電路，在連接這些手指感知傳感器電極與手指感知電路的配線較長(zhǎng)的情況下，該配線的寄生電容或噪聲混入增加，無(wú)法正確檢測(cè)被檢測(cè)體的電容，成為生物識(shí)別精度降低的原因。
另外，由于采用將手指電容轉(zhuǎn)換為頻率或測(cè)量手指的電阻以進(jìn)行是否為生物的判斷的方法，而限于手指阻抗的電容成分及電阻成分無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，因此也存在通過(guò)調(diào)整人工手指的材料而導(dǎo)致被識(shí)別為生物的問(wèn)題。
此外，在第2現(xiàn)有技術(shù)中，由于將第2共通電極93與指紋傳感器陣列分別配置，有布局面積增大、平均到每個(gè)芯片的制造成本增加的問(wèn)題。再有，由于通過(guò)改變電極91間的距離而電阻不變化可以被判定為生物，故通過(guò)降低人工手指內(nèi)部的電阻，而可以被識(shí)別為生物。進(jìn)而，預(yù)先測(cè)量手指的電阻，與第1現(xiàn)有例同樣，由于限于手指阻抗的電容成分及電阻成分無(wú)法進(jìn)行檢測(cè)，因此存在通過(guò)調(diào)整人工手指的材料而導(dǎo)致被識(shí)別為生物的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于解決上述課題的發(fā)明，其目的在于提供一種抑制由被檢測(cè)體感應(yīng)的電位變動(dòng)而可以進(jìn)行正確的生物識(shí)別，并且回避起因于檢測(cè)電極的追加的裝置大型化，可以容易地實(shí)現(xiàn)芯片化的表面形狀識(shí)別傳感裝置。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種可以充分得到生物識(shí)別相關(guān)的判斷精度或安全性，并且可以回避裝置的大型化并容易地實(shí)現(xiàn)芯片化的表面形狀識(shí)別傳感裝置。
為了達(dá)到這種目的，本發(fā)明涉及的表面形狀識(shí)別傳感裝置，包括二維配置的多個(gè)檢測(cè)元件；第1檢測(cè)電極，其構(gòu)成所述檢測(cè)元件，并通過(guò)介由絕緣膜而與被檢測(cè)體接觸，從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于所述被檢測(cè)體的表面形狀的凹凸的電容；第2檢測(cè)電極，其構(gòu)成所述檢測(cè)元件，并與所述被檢測(cè)體電接觸；表面形狀檢測(cè)部，其根據(jù)介由所述檢測(cè)元件的所述第1檢測(cè)電極得到的電容，作為所述檢測(cè)元件的輸出，檢測(cè)所述表面形狀的凹凸；和生物識(shí)別部，其根據(jù)構(gòu)成所述檢測(cè)元件中的至少第1及第2檢測(cè)元件的所述第2檢測(cè)電極間連接的所述被檢測(cè)體的阻抗相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，來(lái)判斷所述被檢測(cè)體是否為生物。所述第1檢測(cè)元件的所述第2檢測(cè)電極與規(guī)定的共通電位連接，所述第2檢測(cè)元件的所述第2檢測(cè)電極連接在所述生物識(shí)別部。
另外，也可以設(shè)置第3檢測(cè)元件，其配置于第1檢測(cè)元件與第2檢測(cè)元件之間，第1檢測(cè)電極連接在表面形狀檢測(cè)部，且第2檢測(cè)電極處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。
還有，還可設(shè)置開(kāi)關(guān)，其連接在第3檢測(cè)元件的第2檢測(cè)電極與共通電位之間，在以生物識(shí)別部進(jìn)行被檢測(cè)體的生物判斷的情況下，開(kāi)放第2檢測(cè)電極與共通電位之間，在以表面形狀檢測(cè)部進(jìn)行表面形狀檢測(cè)的情況下，短路第2檢測(cè)電極與共通電位之間。
此外，還可以設(shè)置第3檢測(cè)元件，其配置于第1檢測(cè)元件與第2檢測(cè)元件之間，第1檢測(cè)電極連接于表面形狀檢測(cè)部、且第2檢測(cè)電極與共通電位連接，并具有絕緣被檢測(cè)體與第2檢測(cè)電極的絕緣膜。
再者，還可設(shè)置開(kāi)關(guān)，其連接在第2檢測(cè)元件與生物識(shí)別部之間，在以生物識(shí)別部進(jìn)行被檢測(cè)體的生物判斷的情況下，將第2檢測(cè)電極切換連接到生物識(shí)別部，在以表面形狀檢測(cè)部進(jìn)行表面形狀的檢測(cè)的情況下，將第2檢測(cè)電極切換連接到共通電位。
作為傳感面的構(gòu)成，可以設(shè)置由相鄰配置的多個(gè)第2檢測(cè)元件構(gòu)成，且橫截檢測(cè)面中央而配置的帶狀的第2檢測(cè)區(qū)域；由相鄰配置的多個(gè)第3檢測(cè)元件構(gòu)成，且配置于第2檢測(cè)區(qū)域兩側(cè)的帶狀的兩個(gè)第3檢測(cè)區(qū)域；由相鄰配置的多個(gè)第1檢測(cè)元件構(gòu)成，且配置于第3檢測(cè)區(qū)域外側(cè)的帶狀的2個(gè)第1檢測(cè)區(qū)域。
或者，作為傳感面的其他構(gòu)成，也可以設(shè)置由相鄰配置的多個(gè)第2檢測(cè)元件構(gòu)成，且設(shè)置于檢測(cè)面中央的第2檢測(cè)區(qū)域；由相鄰配置的多個(gè)第3檢測(cè)元件構(gòu)成，且設(shè)置為將第2檢測(cè)區(qū)域的外周部整周包圍的第3檢測(cè)區(qū)域；由相鄰配置的多個(gè)第1檢測(cè)元件構(gòu)成，且設(shè)置為將第3檢測(cè)區(qū)域的外周部整周包圍的第1檢測(cè)區(qū)域。
另外，作為傳感面的構(gòu)成，可以設(shè)置由相鄰配置的多個(gè)第2檢測(cè)元件構(gòu)成，且橫截檢測(cè)面中央而配置的帶狀的第2檢測(cè)區(qū)域；由相鄰配置的多個(gè)第1檢測(cè)元件構(gòu)成，且配置于第2檢測(cè)區(qū)域兩側(cè)的帶狀的兩個(gè)第1檢測(cè)區(qū)域。
或者，作為傳感面的構(gòu)成，也可設(shè)置由相鄰配置的多個(gè)第2檢測(cè)元件構(gòu)成，且設(shè)置于檢測(cè)面中央的第2檢測(cè)區(qū)域；由相鄰配置的多個(gè)第1檢測(cè)元件構(gòu)成，且設(shè)置為將第2檢測(cè)區(qū)域的外周部整周包圍的第1檢測(cè)區(qū)域。
此時(shí)，對(duì)于生物識(shí)別部，可以由以下構(gòu)成，即應(yīng)答信號(hào)生成部，其向檢測(cè)元件施加規(guī)定的供給信號(hào)，將相位及振幅根據(jù)介由檢測(cè)元件接觸的被檢測(cè)體的阻抗而變化的信號(hào)作為應(yīng)答信號(hào)輸出；波形信息檢測(cè)部，其將表示應(yīng)答信號(hào)的波形的相位或振幅作為波形信息檢測(cè)，并輸出表示該波形信息的檢測(cè)信號(hào)；和生物判斷部，其根據(jù)檢測(cè)信號(hào)所包含的波形信息來(lái)判斷被檢測(cè)體是否為生物。
另外，根據(jù)本發(fā)明，包括配置為格子狀且以相應(yīng)檢測(cè)元件檢測(cè)與被檢測(cè)體之間產(chǎn)生的電容，并分別輸出表示該值的電容信號(hào)的多個(gè)電容檢測(cè)單元；檢測(cè)元件，其配置于該電容檢測(cè)單元附近；多條控制線，其連接所述電容檢測(cè)單元中排列于列方向的電容檢測(cè)單元；多條數(shù)據(jù)線，其連接所述電容檢測(cè)單元中、排列于行方向的電容檢測(cè)單元；列選擇器，其通過(guò)順次選擇所述控制線的任一條而選擇與相應(yīng)控制線連接的各電容檢測(cè)單元；第1A/D轉(zhuǎn)換部，其按每條所述數(shù)據(jù)線設(shè)置，將從由所述列選擇器所選擇的各電容檢測(cè)單元向該數(shù)據(jù)線輸出的電容信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換為凹凸數(shù)據(jù)并分別輸出；行選擇器，其一個(gè)一個(gè)地順次選擇從所述第1A/D轉(zhuǎn)換部按每條數(shù)據(jù)線所得到的凹凸數(shù)據(jù)，并作為表示所述被檢測(cè)體的表面形狀的表面形狀數(shù)據(jù)輸出；阻抗檢測(cè)單元，其取代所述電容檢測(cè)單元的任一個(gè)，與配對(duì)的檢測(cè)元件一起配置，并通過(guò)介由相應(yīng)檢測(cè)元件電接觸所述被檢測(cè)體，來(lái)檢測(cè)所述被檢測(cè)體的阻抗，并輸出對(duì)應(yīng)于該阻抗的檢測(cè)信號(hào)；和生物判斷部，根據(jù)來(lái)自所述阻抗檢測(cè)單元的檢測(cè)信號(hào)來(lái)判斷所述被檢測(cè)體是否為生物。所述阻抗檢測(cè)單元具有應(yīng)答信號(hào)生成部，其向相應(yīng)檢測(cè)元件施加規(guī)定的供給信號(hào)，將相位或振幅根據(jù)介由相應(yīng)檢測(cè)元件電接觸的所述被檢測(cè)體的阻抗而變化的信號(hào)作為應(yīng)答信號(hào)輸出；和波形信息檢測(cè)部，其作為波形信息檢測(cè)表示所述應(yīng)答信號(hào)波形的相位或振幅，并輸出表示該波形信息的檢測(cè)信號(hào)。所述生物判斷部根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)所包含的波形信息是否處于表示正規(guī)生物的波形信息的基準(zhǔn)范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行所述判斷。
此時(shí)，還可以包括與阻抗檢測(cè)單元連接的分立控制線；與阻抗檢測(cè)單元連接的分立數(shù)據(jù)線；通過(guò)選擇分立控制線而選擇阻抗檢測(cè)單元的控制部；和將由阻抗檢測(cè)單元向分立數(shù)據(jù)線輸出的檢測(cè)信號(hào)所包含的波形信息作為判斷數(shù)據(jù)輸出的第2A/D轉(zhuǎn)換部；在阻抗檢測(cè)單元中，根據(jù)介由分立控制線的由控制部進(jìn)行的選擇，將表示對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)體的阻抗的波形信息的檢測(cè)信號(hào)輸出到分立數(shù)據(jù)線；在生物判斷部中，根據(jù)來(lái)自第2A/D轉(zhuǎn)換部的判斷數(shù)據(jù)所包含的波形信息，進(jìn)行判斷。
或者，還可以包括與阻抗檢測(cè)單元連接的分立控制線；和通過(guò)選擇分立控制線而選擇阻抗檢測(cè)單元的控制部；在阻抗檢測(cè)單元中，與數(shù)據(jù)線的任一條連接，根據(jù)介由分立控制線的由控制部進(jìn)行的選擇，將表示對(duì)應(yīng)于被檢測(cè)體的阻抗的波形信息的檢測(cè)信號(hào)輸出到相應(yīng)數(shù)據(jù)線；在生物判斷部中，針對(duì)將輸出到數(shù)據(jù)線的檢測(cè)信號(hào)由第1A/D轉(zhuǎn)換部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換而得到的判斷數(shù)據(jù)，根據(jù)該判斷數(shù)據(jù)所包含的波形信息來(lái)進(jìn)行判斷。
或者，還可以以阻抗檢測(cè)單元，連接控制線的任一條，并且連接數(shù)據(jù)線的任一條，根據(jù)由選擇器進(jìn)行的選擇而將檢測(cè)信號(hào)輸出到相應(yīng)數(shù)據(jù)線，在生物判斷部中，針對(duì)將輸出到數(shù)據(jù)線的檢測(cè)信號(hào)由第1A/D轉(zhuǎn)換部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換而得到的判斷數(shù)據(jù)，根據(jù)該判斷數(shù)據(jù)所包含的波形信息，進(jìn)行判斷。
此外，也可以具備多個(gè)阻抗檢測(cè)單元，這些阻抗檢測(cè)單元分別取代不同的電容檢測(cè)單元而配置。
根據(jù)本發(fā)明，因?yàn)樵O(shè)置第1檢測(cè)電極連接表面形狀檢測(cè)部，第2檢測(cè)電極連接共通電位的第1檢測(cè)元件；和第1檢測(cè)電極連接表面形狀檢測(cè)部，第2檢測(cè)電極連接生物識(shí)別部的第2檢測(cè)元件，在表面形狀檢測(cè)部中，根據(jù)從這些第1及第2檢測(cè)元件得到的各電容來(lái)檢測(cè)表面形狀，并且在生物識(shí)別部中，根據(jù)連接在第2檢測(cè)元件的第2檢測(cè)電極與第1檢測(cè)元件的第2檢測(cè)電極之間的被檢測(cè)體阻抗相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別，所以可以在抑制對(duì)被檢測(cè)體所感應(yīng)的電位變動(dòng)并進(jìn)行正確的生物識(shí)別，而且可以回避檢測(cè)電極的追加所導(dǎo)致的裝置大型化，容易地實(shí)現(xiàn)芯片化。
另外，根據(jù)本發(fā)明，由于將表面形狀檢測(cè)用的各電容檢測(cè)單元與配對(duì)的檢測(cè)元件一起配置為矩陣狀，取代這些電容檢測(cè)單元中的任一個(gè)，將生物識(shí)別用的阻抗檢測(cè)單元與配對(duì)的檢測(cè)元件一起進(jìn)行配置，故可以使連接生物識(shí)別用檢測(cè)元件和驅(qū)動(dòng)其的阻抗檢測(cè)單元的配線極短，可以降低該配線的寄生電容或噪聲混入，可以正確地檢測(cè)被檢測(cè)體的阻抗。因此，在生物識(shí)別中可以得到高的判斷精度。
還有，因?yàn)橐宰杩箼z測(cè)單元，向相應(yīng)檢測(cè)元件施加規(guī)定的供給信號(hào)，將相位及振幅根據(jù)被檢測(cè)體的阻抗而變化的信號(hào)作為應(yīng)答信號(hào)取得，檢測(cè)由表示該應(yīng)答信號(hào)波形的相位或振幅組成的波形信息，并作為檢測(cè)信號(hào)輸出，在生物判斷部中根據(jù)將該檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換而得到的判斷數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行判斷，所以與以往相比，無(wú)需需要大面積的電阻元件或電容元件，以一般的比較器或邏輯電路這樣極為簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成，即可詳細(xì)地檢測(cè)出表示被檢測(cè)體所固有的阻抗的波形信息，可以容易地實(shí)現(xiàn)表面形狀識(shí)別傳感裝置的小型化、甚至芯片化。此外，無(wú)需電阻元件或電容元件等外設(shè)零件，可以回避這些外設(shè)零件所導(dǎo)致的安全性的降低，能得到充分的安全性。
圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的外觀圖。
圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
圖3是表示圖2的表面形狀識(shí)別傳感裝置中采用的傳感器單元的構(gòu)成的電路圖。
圖4A-圖4C是表示圖3的各部分信號(hào)的信號(hào)波形圖。
圖5是表示圖2的生物識(shí)別部的構(gòu)成的框圖。
圖6A-圖6D是在圖5的生物識(shí)別部中進(jìn)行的相位差檢測(cè)時(shí)的信號(hào)波形7A-圖7B是以圖5的生物識(shí)別部進(jìn)行的振幅檢測(cè)時(shí)的信號(hào)波形8A-圖8B是表示圖2的檢測(cè)元件的構(gòu)成的說(shuō)明圖。
圖9是表示有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
圖10A、圖10B是表示圖9的檢測(cè)元件的構(gòu)成的說(shuō)明圖。
圖11是表示有關(guān)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
圖12是表示有關(guān)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
圖13A、圖13B是表示圖12的檢測(cè)元件的構(gòu)成的說(shuō)明圖。
圖14是表示有關(guān)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
圖15A、圖15B是表示有關(guān)本發(fā)明的第6實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的傳感面構(gòu)成的說(shuō)明圖。
圖16是表示圖2的生物識(shí)別部的其他實(shí)施方式的框圖。
圖17A-圖17D是在圖16的生物識(shí)別部中進(jìn)行的相位差檢測(cè)時(shí)的信號(hào)波形圖。
圖18A-圖18B是在圖16的生物識(shí)別部中進(jìn)行的振幅檢測(cè)時(shí)的信號(hào)波形圖。
圖19是表示有關(guān)本發(fā)明的第7實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
圖20是表示有關(guān)本發(fā)明的第8實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
圖21是表示有關(guān)本發(fā)明的第9實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
圖22A-圖22C是表示有關(guān)第1現(xiàn)有技術(shù)的指紋感知裝置的傳感器結(jié)構(gòu)的框圖。
圖23是表示有關(guān)第1現(xiàn)有技術(shù)的指紋感知裝置的主要部分的框圖。
圖24是表示有關(guān)第2現(xiàn)有技術(shù)的個(gè)體認(rèn)證傳感器的框圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是表示有關(guān)本發(fā)明的一實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的外觀圖。該表面形狀識(shí)別傳感裝置，例如在通過(guò)比較對(duì)照具有微細(xì)的凹凸的被檢測(cè)體的對(duì)照對(duì)象表面的形狀和對(duì)照數(shù)據(jù)，進(jìn)行被檢測(cè)體的認(rèn)證的表面形狀識(shí)別裝置中，用作檢測(cè)被檢測(cè)體的表面形狀的電路裝置。如圖1所示，表面形狀識(shí)別傳感裝置10由二維(陣列狀或格子狀)配置于LSI芯片上的多個(gè)微細(xì)檢測(cè)元件1構(gòu)成。
通過(guò)使手指等被檢測(cè)體9接觸該表面形狀識(shí)別傳感裝置10的傳感面8，從而通過(guò)各檢測(cè)元件1分別檢測(cè)出該被檢測(cè)體9的表面、此處是指紋的凹凸形狀，并輸出表示被檢測(cè)體表面形狀的表面形狀數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明中，兼用這些表面形狀檢測(cè)用檢測(cè)元件1來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別。
(第1實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D2，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖2是表示有關(guān)本發(fā)明的第1實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
在該表面形狀識(shí)別傳感裝置10中，設(shè)有檢測(cè)元件1A、1B、表面形狀檢測(cè)部2及生物識(shí)別部3。
檢測(cè)元件1A具有介由絕緣膜而在與被檢測(cè)體9之間形成靜電電容的檢測(cè)電極11A；和與被檢測(cè)體9電接觸的檢測(cè)電極12A。其中，檢測(cè)電極11A連接于表面形狀檢測(cè)部2，檢測(cè)電極12A連接于接地電位等共通電位。該共通電位由電源電路等規(guī)定的供給電路部(圖中未示出)以恒定電位(低阻抗)供給。檢測(cè)元件1B具有介由絕緣膜而在與被檢測(cè)體9之間形成靜電電容的檢測(cè)電極11B；和與被檢測(cè)體9電接觸的檢測(cè)電極12B。其中，檢測(cè)電極11B連接在表面形狀檢測(cè)部2，檢測(cè)電極12B連接在生物識(shí)別部3。
表面形狀檢測(cè)部2是根據(jù)各檢測(cè)元件1A、1B的檢測(cè)電極11A、11B與被檢測(cè)體9之間產(chǎn)生的靜電電容，來(lái)輸出表示被檢測(cè)體9表面的凹凸形狀的表面形狀數(shù)據(jù)2S的電路部。
生物識(shí)別部3是根據(jù)連接在檢測(cè)元件1B的檢測(cè)電極12B與檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極12A之間的被檢測(cè)體9的阻抗，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物的電路部。
接下來(lái)，對(duì)有關(guān)本實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。在該表面形狀識(shí)別傳感裝置10中，作為動(dòng)作，有檢測(cè)被檢測(cè)體9的表面形狀的表面形狀檢測(cè)動(dòng)作；和進(jìn)行被檢測(cè)體9的生物識(shí)別的生物識(shí)別動(dòng)作，根據(jù)來(lái)自上位裝置(圖中未示出)的控制，選擇性地執(zhí)行這些動(dòng)作之一。
首先，在表面形狀檢測(cè)動(dòng)作中，根據(jù)檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極11A與被檢測(cè)體9之間形成的靜電電容的大小，以表面形狀檢測(cè)部2生成表示被檢測(cè)體9在檢測(cè)元件1A的位置中的表面形狀的信號(hào)，作為表面形狀數(shù)據(jù)2S輸出。
另外，對(duì)于檢測(cè)元件1B，也根據(jù)該檢測(cè)電極11B與被檢測(cè)體9之間形成的靜電電容的大小，以表面形狀檢測(cè)部2生成表示被檢測(cè)體9表面的凹凸形狀的表面形狀數(shù)據(jù)2S，并作為表面形狀數(shù)據(jù)2S輸出。
此時(shí)，因?yàn)楸粰z測(cè)體9介由檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極12A而連接著共通電位，所以這些檢測(cè)電極11A、11B上形成的靜電電容穩(wěn)定，可以得到噪聲少的表面形狀數(shù)據(jù)2S。
另一方面，在生物識(shí)別動(dòng)作中，因?yàn)楸粰z測(cè)體9介由檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極12A而連接著共通電位，所以形成從檢測(cè)元件1B的檢測(cè)電極12B經(jīng)被檢測(cè)體9而向檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極12A即共通電位的電流通路。
在生物識(shí)別部3中，根據(jù)存在于該電流通路內(nèi)的被檢測(cè)體9所固有的阻抗值是否位于表示正規(guī)生物的阻抗的基準(zhǔn)范圍內(nèi)，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物。
此時(shí)，在生物識(shí)別部3中，采用根據(jù)被檢測(cè)體9的阻抗而變化的信號(hào)來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別，但因?yàn)楸粰z測(cè)體9介由檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極12A而連接著共通電位，所以可以抑制因?qū)Ρ粰z測(cè)體9的感應(yīng)所引起的電位變動(dòng)而得到穩(wěn)定的信號(hào)，可以實(shí)現(xiàn)正確的生物識(shí)別。
這樣，在本實(shí)施方式中，設(shè)置檢測(cè)電極11A連接于表面形狀檢測(cè)部2，檢測(cè)電極12A連接于共通電位的檢測(cè)元件1A；和檢測(cè)電極11B連接于表面形狀檢測(cè)部2，檢測(cè)電極12B連接于生物識(shí)別部3的檢測(cè)元件1B。在表面形狀檢測(cè)部2中，根據(jù)從這些檢測(cè)元件1A、1B得到的各電容，分別輸出表示對(duì)應(yīng)于和這些檢測(cè)元件1A、1B接觸的位置的表面形狀的凹凸的信號(hào)；在生物識(shí)別部3中，根據(jù)連接在檢測(cè)元件1B的檢測(cè)電極12B與檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極12A之間的被檢測(cè)體9的阻抗所對(duì)應(yīng)的信號(hào)，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物。
因此，被檢測(cè)體9介由檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極12A而連接共通電位，可以抑制對(duì)被檢測(cè)體9所感應(yīng)的電位變動(dòng)并正確進(jìn)行生物識(shí)別，而且可以得到噪聲少的表面形狀數(shù)據(jù)。
另外，由于在表面形狀檢測(cè)動(dòng)作和生物識(shí)別動(dòng)作時(shí)共用檢測(cè)元件，故無(wú)需配置與檢測(cè)表面形狀用檢測(cè)元件不同的生物識(shí)別用檢測(cè)元件，可以不增加布局面積，也可以回避平均每個(gè)芯片的制造成本的增加。因此，不用將裝置大型化，而能在檢測(cè)被檢測(cè)體表面形狀的基礎(chǔ)上還可以進(jìn)行生物識(shí)別，可以容易地實(shí)現(xiàn)裝置的芯片化。
而且，在圖2中，是以檢測(cè)元件1A、1B各使用一個(gè)的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但其只是為了實(shí)施生物識(shí)別最低限度需要的構(gòu)成，因此并未局限于此。實(shí)際上，在表面形狀檢測(cè)部2中，為了得到表示被檢測(cè)體9表面形狀的表面形狀數(shù)據(jù)，可以采用多個(gè)檢測(cè)元件1A。另外，在生物識(shí)別部3中，為了穩(wěn)定檢測(cè)被檢測(cè)體9的阻抗，可以采用多個(gè)檢測(cè)元件1B。
下面，參照?qǐng)D3及圖4A-圖4C，對(duì)有關(guān)本實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置中采用的表面形狀檢測(cè)部2的具體構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖3是表示表面形狀檢測(cè)部2中采用的傳感器單元的構(gòu)成的電路圖。圖4A-圖4C是表示圖3的各部的信號(hào)的時(shí)間圖。而且，對(duì)于這些表面形狀檢測(cè)部2的具體例，可以利用公知技術(shù)(例如參照特開(kāi)2000-28311號(hào)公報(bào)等)。
在表面形狀檢測(cè)部2中，按各檢測(cè)元件1設(shè)有將根據(jù)被檢測(cè)體9的表面形狀而將由檢測(cè)元件1檢測(cè)出的電容轉(zhuǎn)換為規(guī)定的輸出信號(hào)的傳感器單元。該傳感器單元由產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于檢測(cè)元件1的電容的信號(hào)的信號(hào)產(chǎn)生電路21；放大并輸出由該信號(hào)產(chǎn)生電路產(chǎn)生的信號(hào)的電平的信號(hào)放大電路22；和將該信號(hào)放大電路22的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為所希望的信號(hào)并予以輸出的輸出電路23構(gòu)成。
在圖3中，CF是形成于檢測(cè)電極11與被檢測(cè)體9之間的靜電電容。在節(jié)點(diǎn)N1A，對(duì)應(yīng)于該CF的電壓信號(hào)ΔVI由信號(hào)產(chǎn)生電路21產(chǎn)生。該電壓信號(hào)ΔVI由信號(hào)放大電路22放大為電壓信號(hào)ΔVO。將該電壓信號(hào)ΔVO大小對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)VOUT作為輸出信號(hào)，從輸出電路23輸出。CP1A、CP2A是寄生電容。
如圖4A-圖4C所示，在時(shí)刻T1以前，傳感電路控制信號(hào)PRE0被控制為電源電壓VDD，Q1A斷開(kāi)，傳感電路控制信號(hào)RE被控制為0V，Q3A斷開(kāi)，節(jié)點(diǎn)N1A為0V。在時(shí)刻T1，信號(hào)PRE0被控制為0V，Q1A接通，節(jié)點(diǎn)N2A上升到VDD，節(jié)點(diǎn)N1A上升到比偏置電壓VG只低了Q2A的閾值電壓VTH的值。而且，在時(shí)刻T2，信號(hào)PRE0及信號(hào)RE被控制為VDD，Q1A斷開(kāi)，并且Q3A接通。由此，電容CF、CPIA中蓄積的電荷被放電，節(jié)點(diǎn)N1A的電位降低。
此時(shí)，只在節(jié)點(diǎn)N2A十分高的期間內(nèi)，電容CP2A中蓄積的電荷被急劇放電。節(jié)點(diǎn)N2A的電位若下降到節(jié)點(diǎn)N1A的電位左右，則之后，節(jié)點(diǎn)N1A、N2A的電位逐漸下降。若在從時(shí)刻T2只經(jīng)過(guò)了Δt的時(shí)刻T3將信號(hào)RE控制為0V、斷開(kāi)Q3A，則維持此時(shí)的節(jié)點(diǎn)N2A的電位VDD-ΔV并放大，作為VOUT輸出。由此，可以得到對(duì)應(yīng)于靜電電容CF的值的電壓VOUT，通過(guò)信號(hào)處理該電壓信號(hào)，從而得知表面形狀的凹凸。
接著，參照?qǐng)D5，對(duì)有關(guān)本實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置中采用的生物識(shí)別部3的具體構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖5是表示生物識(shí)別部的構(gòu)成的框圖。
生物識(shí)別部3中設(shè)有供給信號(hào)生成部31、應(yīng)答信號(hào)生成部32、波形信息檢測(cè)部33及生物判別部34。
檢測(cè)元件1A、1B介由檢測(cè)電極12A、12B而與被檢測(cè)體9電接觸，將被檢測(cè)體9所具有的阻抗的電容成分Cf及電阻成分Rf連接到應(yīng)答信號(hào)生成部32。供給信號(hào)生成部31生成由規(guī)定頻率的正弦波等構(gòu)成的供給信號(hào)31S并輸出到應(yīng)答信號(hào)生成部32。應(yīng)答信號(hào)生成部32將來(lái)自供給信號(hào)生成部31的供給信號(hào)31S施加給檢測(cè)元件1B的檢測(cè)電極12B，將根據(jù)檢測(cè)元件1B的輸出阻抗即被檢測(cè)體9所具有的阻抗的電容成分及電阻成分而變化的應(yīng)答信號(hào)32S向波形信息檢測(cè)部33輸出。
波形信息檢測(cè)部33從來(lái)自應(yīng)答信號(hào)生成部32的應(yīng)答信號(hào)表示的波形，來(lái)檢測(cè)與供給信號(hào)31S的相位差或振幅，并將包含這些表示相位差或振幅的波形信息的檢測(cè)信號(hào)33S向生物判斷部34輸出。生物判斷部34根據(jù)來(lái)自波形信息檢測(cè)部33的檢測(cè)信號(hào)33S所包含的波形信息，判斷被檢測(cè)體9是否為生物，并輸出該識(shí)別結(jié)果3S。
在被檢測(cè)體9接觸了檢測(cè)元件1A、1B的情況下，從供給信號(hào)生成部31施加到檢測(cè)元件1A、1B的供給信號(hào)31S，根據(jù)被檢測(cè)體9所固有的阻抗特性即電容成分及電阻成分而變化，其作為應(yīng)答信號(hào)32S而從應(yīng)答信號(hào)生成部32輸出。該應(yīng)答信號(hào)32S在波形信息檢測(cè)部33中被檢測(cè)其相位差或振幅，包含表示這些檢測(cè)結(jié)果的信息的檢測(cè)信號(hào)33S向生物判斷部34輸出。
圖6A-圖6D是相位差檢測(cè)時(shí)的信號(hào)波形例。在作為供給信號(hào)31S而采用了以接地電位等共通電位為中心的正弦波的情況下，應(yīng)答信號(hào)32S的相位根據(jù)被檢測(cè)體9的阻抗而變化。作為基準(zhǔn)信號(hào)采用與供給信號(hào)31S同步的信號(hào)，通過(guò)用波形信息檢測(cè)部33比較與應(yīng)答信號(hào)32S的相位，從而輸出例如以相位差φ作為脈沖寬度的檢測(cè)信號(hào)33S。
在生物判斷部34中，根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)33S所包含的相位差即電容成分(虛數(shù)成分)的信息，是否在正規(guī)生物的相位差的基準(zhǔn)范圍內(nèi)，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物。
圖7A、圖7B是振幅檢測(cè)時(shí)的信號(hào)波形例。在作為供給信號(hào)31S而采用了以接地電位等共通電位為中心的正弦波的情況下，應(yīng)答信號(hào)32S以共通電位為中心，變化為對(duì)應(yīng)被檢測(cè)體9的阻抗的振幅。用波形信息檢測(cè)部33檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)32S的峰值電壓即電壓的最大值或最小值，輸出表示與應(yīng)答信號(hào)32S的振幅成比例的直流電位的檢測(cè)信號(hào)33S。
在生物判斷部34中，根據(jù)該檢測(cè)信號(hào)33S所包含的振幅即電阻成分(實(shí)數(shù)成分)的信息是否在正規(guī)生物的振幅基準(zhǔn)范圍內(nèi)，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物。
另外，可以只檢測(cè)這些相位差及振幅中的任一方來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別，與以往相比，例如無(wú)需需要大面積的電阻元件或電容元件，可以以一般的比較器或邏輯電路等相位比較電路這樣極為簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成來(lái)詳細(xì)地檢測(cè)表示被檢測(cè)體9所固有的阻抗的信息，可以容易地實(shí)現(xiàn)表面形狀識(shí)別傳感裝置的小型化、還有芯片化。
另外，可以檢測(cè)這些相位差及振幅這兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別，與采用將實(shí)數(shù)成分及虛數(shù)成分作為一個(gè)集合檢測(cè)出的信息來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別判斷的情況相比，選擇被檢測(cè)體的材料或材質(zhì)，分別調(diào)整其實(shí)數(shù)成分及虛數(shù)成分變得極難，相對(duì)于以人工手指進(jìn)行的非法識(shí)別行為可以得到高的安全性。
接下來(lái)，參照?qǐng)D8A、圖8B，對(duì)有關(guān)本實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置中采用的檢測(cè)元件的具體構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖8A、圖8B是表示檢測(cè)元件的構(gòu)成的說(shuō)明圖，圖8A是主視圖，圖8B是圖8A的AA剖面圖。
檢測(cè)元件1A由在表面形狀識(shí)別傳感裝置10的傳感面8上排列為格子狀的檢測(cè)電極11A、和以包圍該檢測(cè)電極11A的外周的方式在間隔開(kāi)的位置上形成為壁狀的檢測(cè)電極12A構(gòu)成。同樣，檢測(cè)元件1B由排列為格子狀的檢測(cè)電極11B、和以包圍該檢測(cè)電極11B的外周的方式在間隔開(kāi)的位置上形成為壁狀的檢測(cè)電極12B構(gòu)成。
檢測(cè)電極11A、11B由金屬膜構(gòu)成，與被檢測(cè)體9近接的上側(cè)被絕緣膜14覆蓋，將被檢測(cè)體9作為相對(duì)向檢測(cè)電極來(lái)形成電容元件。此時(shí)，因?yàn)檫@些檢測(cè)電極間的距離根據(jù)被檢測(cè)體表面形狀的凹凸而變化，所以形配對(duì)應(yīng)于其表面形狀的凹凸的靜電電容。
另一方面，檢測(cè)電極12A、12B，上側(cè)露出而與被檢測(cè)體9電接觸。由此，將檢測(cè)電極12A連接的共通電位施加在被檢測(cè)體9上，并且介由檢測(cè)電極12B，被檢測(cè)體9的阻抗連接到生物識(shí)別部3。
此時(shí)，在相鄰的檢測(cè)元件1A間及檢測(cè)元件1B間，分別共用檢測(cè)電極12A、12B。因此，在檢測(cè)電極1A與檢測(cè)元件1B相鄰的邊界上，在檢測(cè)電極12A、12B之間設(shè)置凹陷部13，將兩者電絕緣。
在檢測(cè)元件1A、1B的一邊的長(zhǎng)度為幾十μm左右的情況下，通過(guò)將凹陷部13的寬度W設(shè)為20μm以下，從而無(wú)法看到凹陷部13的存在，可以隱匿生物認(rèn)證用檢測(cè)元件的有無(wú)甚至配置位置，可以使安全性提高。
(第2實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D9，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第2實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖9是表示本發(fā)明的第2實(shí)施方式涉及的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
在該表面形狀識(shí)別傳感裝置10中，與上述第1實(shí)施方式(參照?qǐng)D2)相比，在檢測(cè)元件1A與檢測(cè)元件1B之間設(shè)有檢測(cè)元件1C。對(duì)于其他部分，與上述第1實(shí)施方式同樣，對(duì)相同或同等的部分付與相同的符號(hào)。
檢測(cè)元件1C與上述的檢測(cè)元件1A、1B同樣，具有介由絕緣膜而在與被檢測(cè)體9之間形成靜電電容的檢測(cè)電極11C；和與被檢測(cè)體9電接觸的檢測(cè)電極12C。其中，檢測(cè)電極11C連接表面形狀檢測(cè)部2，檢測(cè)電極12C與其他電位絕緣，成為與任一電位都不連接的高阻抗(浮動(dòng))狀態(tài)。
表面形狀檢測(cè)部2根據(jù)各檢測(cè)元件1A、1B、1C的檢測(cè)電極11A、11B、11C與被檢測(cè)體9之間產(chǎn)生的靜電電容，來(lái)輸出表示被檢測(cè)體9表面的凹凸形狀的表面形狀數(shù)據(jù)2S。
生物識(shí)別部3根據(jù)連接在檢測(cè)元件1B的檢測(cè)電極12B與檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極12A之間的被檢測(cè)體9的阻抗，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物。
此時(shí)，因?yàn)樵跈z測(cè)電極12A與檢測(cè)電極12B之間配置有檢測(cè)元件1C，故兩者間的距離變長(zhǎng)，另外因?yàn)榕c被檢測(cè)體9電接觸的檢測(cè)電極12C變?yōu)楦咦杩範(fàn)顟B(tài)，所以連接在檢測(cè)電極12A與檢測(cè)電極12B之間的被檢測(cè)體9的阻抗，與將兩者相鄰配置的情況相比會(huì)變大。因此，根據(jù)被檢測(cè)體9而變化的阻抗的變化量變大，可以提高生物識(shí)別部3中的判斷精度。
而且，在圖9中，以將檢測(cè)元件1A、1B、1C分別各使用一個(gè)的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但這是表示為了實(shí)施生物識(shí)別的最低限度必要的構(gòu)成，因此并未局限于此。實(shí)際上，在表面形狀檢測(cè)部2中為了得到表示被檢測(cè)體9的表面形狀的表面形狀數(shù)據(jù)，采用多個(gè)檢測(cè)元件1A。另外，在生物識(shí)別部3中為了穩(wěn)定檢測(cè)被檢測(cè)體9的阻抗，采用多個(gè)檢測(cè)元件1B。此外，為了使根據(jù)被檢測(cè)體9變化的阻抗的變化量增大，可以采用將多個(gè)檢測(cè)元件1C相鄰配置。
接著，參照?qǐng)D10A、圖10B，對(duì)有關(guān)本實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置中采用的檢測(cè)元件的具體構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖10A、圖10B是表示檢測(cè)元件的構(gòu)成的說(shuō)明圖，圖10A是正視圖，圖10B是圖10A的BB剖面圖。
檢測(cè)元件1A由在表面形狀識(shí)別傳感裝置10的傳感面8上排列為格子狀的檢測(cè)電極11A、和以包圍該檢測(cè)電極11A的外周的方式在間隔開(kāi)的位置上形成為壁狀的檢測(cè)電極12A構(gòu)成。同樣，檢測(cè)元件1B由排列為格子狀的檢測(cè)電極11B、和以包圍該檢測(cè)電極11B的外周的方式在間隔開(kāi)的位置上形成為壁狀的檢測(cè)電極12B構(gòu)成。另外，檢測(cè)元件1C由排列為格子狀的檢測(cè)電極11C、和以包圍該檢測(cè)電極11C的外周的方式在間隔開(kāi)的位置上形成為壁狀的檢測(cè)電極12C構(gòu)成。
檢測(cè)電極11A、11B、11C由金屬膜構(gòu)成，與被檢測(cè)體9近接的上側(cè)被絕緣膜14覆蓋，將被檢測(cè)體9作為相對(duì)向檢測(cè)電極來(lái)形成電容元件。此時(shí)，因?yàn)檫@些檢測(cè)電極間的距離由于被檢測(cè)體表面形狀的凹凸而變化，所以形配對(duì)應(yīng)于其表面形狀的凹凸的靜電電容。
另一方面，檢測(cè)電極12A、12B、12C，上側(cè)露出而與被檢測(cè)體9電接觸。由此，將檢測(cè)電極12A連接的共通電位施加在被檢測(cè)體9上，并且介由檢測(cè)電極12B，被檢測(cè)體9的阻抗連接到生物識(shí)別部3。
此時(shí)，在相鄰的檢測(cè)元件1A間、檢測(cè)元件1B間及檢測(cè)元件1C間，分別共用檢測(cè)電極12A、12B、12C。因此，在檢測(cè)電極1C與檢測(cè)元件1A、1B相鄰的邊界上，在檢測(cè)電極12A、12C之間及檢測(cè)電極12B、12C設(shè)置凹陷部13，將兩者電絕緣。
在檢測(cè)元件1A、1B、1C的一邊的長(zhǎng)度為幾十μm左右的情況下，通過(guò)將凹陷部13的寬度W設(shè)為20μm以下，從而無(wú)法看到凹陷部13的存在，可以隱匿生物認(rèn)證用檢測(cè)元件的有無(wú)甚至配置位置，可以使安全性提高。
(第3實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D11，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第3實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖11是表示本發(fā)明的第3實(shí)施方式涉及的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
在該表面形狀識(shí)別傳感裝置10中，與上述第2實(shí)施方式(參照?qǐng)D9)相比，在檢測(cè)元件1C的檢測(cè)電極12C與共通電位之間設(shè)有開(kāi)關(guān)4C。對(duì)于其他部分，與上述第2實(shí)施方式同樣，對(duì)相同或相當(dāng)?shù)牟糠指杜c相同的符號(hào)。
開(kāi)關(guān)4C，在由表面形狀檢測(cè)部進(jìn)行表面形狀檢測(cè)動(dòng)作的情況下短路，向檢測(cè)元件1C的檢測(cè)電極12C施加共通電位；在由生物識(shí)別部3進(jìn)行生物識(shí)別動(dòng)作的情況下開(kāi)放，使檢測(cè)元件1C的檢測(cè)電極12C為高阻抗?fàn)顟B(tài)。
由此，與第2實(shí)施方式比較，在表面形狀檢測(cè)動(dòng)作時(shí)，與檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極11A同樣，檢測(cè)元件1C的檢測(cè)電極12C也與共通電位連接，可以得到噪聲少的干凈的表面形狀數(shù)據(jù)，可以提高采用后級(jí)的表面形狀數(shù)據(jù)的個(gè)人認(rèn)證處理的認(rèn)證精度。
(第4實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D12及圖13A、圖13B，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖12是表示本發(fā)明的第4實(shí)施方式涉及的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。圖13A、圖13B是有關(guān)表示本實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置中采用的檢測(cè)元件的構(gòu)成的說(shuō)明圖，圖13A是正視圖，圖13B是圖10A的CC剖面圖。
在該表面形狀識(shí)別傳感裝置10中，與上述第2實(shí)施方式(參照?qǐng)D9)相比，在檢測(cè)元件1C中，不僅在檢測(cè)電極11C的上側(cè)，在檢測(cè)電極12C的上側(cè)也形成有絕緣膜14，并且檢測(cè)電極12C與共通電位連接。對(duì)于其他部分，與上述第2實(shí)施方式同樣，對(duì)相同或相當(dāng)?shù)牟糠指杜c相同的符號(hào)。
因?yàn)闄z測(cè)元件1C的檢測(cè)電極12C被絕緣膜14覆蓋，所以檢測(cè)電極12C與被檢測(cè)體9電絕緣。因此，對(duì)于檢測(cè)電極12C，可以始終施加共通電位，不使用上述第3實(shí)施方式(參照?qǐng)D11)那樣的開(kāi)關(guān)4C，就可以得到噪聲少的干凈的表面形狀數(shù)據(jù)，可以提高采用后級(jí)的表面形狀數(shù)據(jù)的個(gè)人認(rèn)證處理的認(rèn)證精度。
(第5實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D14，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖14是表示有關(guān)本發(fā)明的第5實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。
在該表面形狀識(shí)別傳感裝置10中，與上述第1實(shí)施方式(參照?qǐng)D2)相比，在檢測(cè)元件1B的檢測(cè)電極12B與生物識(shí)別部3之間設(shè)有開(kāi)關(guān)4B。對(duì)于其他部分，與上述第1實(shí)施方式同樣，對(duì)相同或相當(dāng)?shù)牟糠指杜c相同的符號(hào)。
在生物識(shí)別部3中，在如上述圖5所示、通過(guò)向被檢測(cè)體9施加信號(hào)而進(jìn)行生物識(shí)別的構(gòu)成下，當(dāng)表面形狀檢測(cè)動(dòng)作時(shí)，有向檢測(cè)元件1B的檢測(cè)電極12B施加不同于共通電位的電位的情況或檢測(cè)電極12B成為高阻抗?fàn)顟B(tài)的情況。在這種情況下，可以在檢測(cè)電極12B與生物識(shí)別部3之間設(shè)置開(kāi)關(guān)4B，在生物識(shí)別動(dòng)作的情況下將檢測(cè)電極12B連接到生物識(shí)別部3，在表面形狀檢測(cè)動(dòng)作的情況下將檢測(cè)電極12B連接到共通電位。
由此，在表面形狀檢測(cè)動(dòng)作時(shí)，與檢測(cè)元件1A的檢測(cè)電極12A同樣，檢測(cè)元件1B的檢測(cè)電極12B也與共通電位連接，可以得到噪聲少的干凈的表面形狀數(shù)據(jù)，可以提高采用后級(jí)的表面形狀數(shù)據(jù)的個(gè)人認(rèn)證處理的認(rèn)證精度。
而且，在本實(shí)施方式中，雖然是以第1實(shí)施方式為例進(jìn)行了說(shuō)明，但對(duì)上述各實(shí)施方式都適用，可以得到同樣的作用效果。
(第6實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D15A、圖15B，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第6實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖15A、圖15B是表示有關(guān)本發(fā)明的第6實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的傳感面構(gòu)成的說(shuō)明圖。
在圖15A的傳感面構(gòu)成例中，將相鄰配置了多個(gè)所述第2實(shí)施方式(參照?qǐng)D9)中采用的檢測(cè)元件1B的檢測(cè)區(qū)域8B以橫斷傳感面8的大致中央處的方式配置為帶狀，在其兩側(cè)將相鄰配置了多個(gè)檢測(cè)元件1C的檢測(cè)區(qū)域8C配置為帶狀，再檢測(cè)區(qū)域8C的外側(cè)配置有相鄰配置了多個(gè)檢測(cè)元件1A的檢測(cè)區(qū)域8A。
這樣，由于將2個(gè)分離檢測(cè)區(qū)域8A、8B的檢測(cè)區(qū)域8C配置為帶狀，在其外側(cè)設(shè)置2個(gè)檢測(cè)區(qū)域8A，并且在其內(nèi)側(cè)配置了檢測(cè)區(qū)域8B，故即使在相對(duì)于傳感面8，使被檢測(cè)體9接觸的位置與由傳感面8的中央在橫向偏離的情況下，跨越任一方的檢測(cè)區(qū)域8C，被檢測(cè)體9容易接觸到檢測(cè)區(qū)域8A、8B雙方，因此可以進(jìn)行穩(wěn)定的生物識(shí)別動(dòng)作。
另外，通過(guò)使包含檢測(cè)區(qū)域8B的兩檢測(cè)區(qū)域8C的外側(cè)端之間的寬度L至少比被檢測(cè)體9接觸到傳感面8的寬度Lt窄，從而可以使檢測(cè)區(qū)域8B與兩側(cè)的檢測(cè)區(qū)域8A同時(shí)接觸相到被檢測(cè)體9，可以在生物識(shí)別動(dòng)作時(shí)得到更穩(wěn)定的阻抗。
另外，在圖15B的傳感面構(gòu)成例中，將相鄰配置了多個(gè)所述第2實(shí)施方式(參照?qǐng)D9)中采用的檢測(cè)元件1B的檢測(cè)區(qū)域8B在傳感面8的幾乎中央處配置為島狀，將相鄰配置了多個(gè)檢測(cè)元件1C的檢測(cè)區(qū)域8C以在整周包圍檢測(cè)區(qū)域8B的外周部的方式配置為框狀，進(jìn)而再將相鄰配置了多個(gè)檢測(cè)元件1A的檢測(cè)區(qū)域8A以整周包圍檢測(cè)區(qū)域8C的外周部的方式配置。
這樣，由于將分離檢測(cè)區(qū)域8A、8B的檢測(cè)區(qū)域8C配置為框狀(環(huán)狀)，在其外側(cè)設(shè)置檢測(cè)區(qū)域8A，并在其內(nèi)側(cè)配置檢測(cè)區(qū)域8B，故即使在使被檢測(cè)體9接觸到傳感面8的位置與由傳感面8的中央向縱向/橫向偏離的情況下，被檢測(cè)體9也可以跨越任一方的檢測(cè)區(qū)域8C很容易地接觸到檢測(cè)區(qū)域8A、8B雙方，從而可以進(jìn)行穩(wěn)定的生物識(shí)別動(dòng)作。而且，這種情況下，需要使檢測(cè)區(qū)域8C的寬度比被檢測(cè)體9接觸到傳感面8的寬度窄。
另外，通過(guò)使包含檢測(cè)區(qū)域8B的兩檢測(cè)區(qū)域8C的外側(cè)端之間的橫寬L1及縱寬L2至少比被檢測(cè)體9接觸到傳感面8的接觸橫寬Lt1及接觸橫寬Lt2窄，從而可以使檢測(cè)區(qū)域8B與其周圍的檢測(cè)區(qū)域8A在多處(縱橫4處)或整周，同時(shí)接觸到被檢測(cè)體9，在生物識(shí)別動(dòng)作時(shí)得到更穩(wěn)定的阻抗。
另外，在圖15A、圖15B中，可以對(duì)傳感面8設(shè)置多個(gè)這些檢測(cè)區(qū)域的配置圖形，使跨越檢測(cè)區(qū)域8C，被檢測(cè)體9容易接觸到檢測(cè)區(qū)域8A、8B雙方，從而可以進(jìn)行穩(wěn)定的生物識(shí)別動(dòng)作。
此外，在圖15A、圖15B中，雖然以將傳感面8的外形設(shè)為正方形，或者，將檢測(cè)區(qū)域8A、8B、8C設(shè)為長(zhǎng)方形或?qū)⑵渫庑卧O(shè)為正方形的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但并未限于此，例如可以采用長(zhǎng)方形、長(zhǎng)圓形、圓形、橢圓形等形狀。
并且，在本實(shí)施方式中，以將上述第2實(shí)施方式(參照?qǐng)D9)為基礎(chǔ)，在檢測(cè)區(qū)域8A與檢測(cè)區(qū)域8B之間設(shè)置由檢測(cè)元件1C構(gòu)成的檢測(cè)區(qū)域8C的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但本實(shí)施方式也可以適用于以上述第1實(shí)施方式(參照?qǐng)D2)為基礎(chǔ)的無(wú)檢測(cè)元件1C的情況。
這種情況下，傳感面8在圖15A、15B中，成為沒(méi)有檢測(cè)區(qū)域8C、相鄰配置了檢測(cè)區(qū)域8A、8B的狀態(tài)，可以得到和設(shè)置了上述檢測(cè)區(qū)域8C的情況同樣的作用效果。
(第7實(shí)施方式)[生物識(shí)別部的構(gòu)成]接著，參照?qǐng)D16，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的其他實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置中采用的生物識(shí)別部3的具體構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖16是表示生物識(shí)別部的構(gòu)成的框圖。而且，在圖16中，與圖1、圖5相同或具有相同功能的部分采用相同的符號(hào)。
在生物識(shí)別部3中，設(shè)有供給信號(hào)生成部31、應(yīng)答信號(hào)生成部32、波形信息檢測(cè)部33、輸出調(diào)整部34、A/D轉(zhuǎn)換部35及生物判斷部36。這些電路部中、供給信號(hào)生成部31、應(yīng)答信號(hào)生成部32、波形信息檢測(cè)部33及輸出調(diào)整部34，作為阻抗檢測(cè)單元30，與配對(duì)的檢測(cè)元件1B一起配置。
檢測(cè)元件1A、1B介由檢測(cè)電極12A、12B與被檢測(cè)體9電接觸，將被檢測(cè)體9所具有的阻抗的電容成分Cf及電阻成分Rf連接到應(yīng)答信號(hào)生成部32。供給信號(hào)生成部31生成由規(guī)定頻率的正弦波等構(gòu)成的供給信號(hào)31S并輸出到應(yīng)答信號(hào)生成部32。應(yīng)答信號(hào)生成部32將來(lái)自供給信號(hào)生成部31的供給信號(hào)31S向檢測(cè)元件1B的檢測(cè)電極12B施加，將根據(jù)檢測(cè)元件1B的輸出阻抗即被檢測(cè)體9所具有的阻抗的電容成分及電阻成分而變化的應(yīng)答信號(hào)32S向波形信息檢測(cè)部33輸出。
波形信息檢測(cè)部33從來(lái)自應(yīng)答信號(hào)生成部32的應(yīng)答信號(hào)所表示的波形，作為波形信息檢測(cè)與供給信號(hào)31S的相位差或振幅，并將包含這些波形信息的波形信息信號(hào)33S向輸出調(diào)整部34輸出。輸出調(diào)整部34將來(lái)自波形信息檢測(cè)部33的波形信息信號(hào)33S調(diào)整變換為與該波形信息對(duì)應(yīng)的電壓值后作為檢測(cè)信號(hào)30S輸出。
A/D轉(zhuǎn)換部35將來(lái)自輸出調(diào)整部34的檢測(cè)信號(hào)30S進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，作為由數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)構(gòu)成的判斷數(shù)據(jù)35S輸出。生物判斷部36根據(jù)來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換部35的判斷數(shù)據(jù)35S所包含的波形信息，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物，并輸出其識(shí)別結(jié)果3S。
在被檢測(cè)體9與檢測(cè)元件1A、1B接觸的情況下，從供給信號(hào)生成部31向檢測(cè)元件1A、1B施加的供給信號(hào)31S，根據(jù)被檢測(cè)體9固有的阻抗特性即電容成分及電阻成分而變化，將這些作為應(yīng)答信號(hào)32S，從應(yīng)答信號(hào)生成部32輸出。該應(yīng)答信號(hào)32S，在波形信息檢測(cè)部33中檢測(cè)其相位差或振幅，作為包含表示這些檢測(cè)結(jié)果的信息的檢測(cè)信號(hào)30S從輸出調(diào)整部34輸出。然后，該檢測(cè)信號(hào)30S在A/D轉(zhuǎn)換部35中被轉(zhuǎn)換為判斷數(shù)據(jù)35S，向生物判斷部36輸出。
圖17A-圖17D是相位差檢測(cè)時(shí)的信號(hào)波形例。在作為供給信號(hào)31S，采用了以接地電位等的共通電位為中心的正弦波的情況下，應(yīng)答信號(hào)32S的相位根據(jù)被檢測(cè)體9的阻抗而變化。作為基準(zhǔn)信號(hào)，采用與供給信號(hào)31S同步的信號(hào)，在波形信息檢測(cè)部33中通過(guò)比較與應(yīng)答信號(hào)32S的相位，從而輸出例如以相位差φ為脈沖寬度的波形信息信號(hào)33S。
在生物判斷部36中，根據(jù)判斷數(shù)據(jù)35S所包含的該相位差即電容成分(虛數(shù)成分)的信息，是否在正規(guī)生物的相位差的基準(zhǔn)范圍內(nèi)，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物。
圖18A、圖18B是振幅檢測(cè)時(shí)的信號(hào)波形例。在作為供給信號(hào)31S而采用了以接地電位等共通電位為中心的正弦波的情況下，應(yīng)答信號(hào)32S以共通電位為中心，變化為與被檢測(cè)體9的阻抗對(duì)應(yīng)的振幅。用波形信息檢測(cè)部33檢測(cè)應(yīng)答信號(hào)32S的峰值電壓即電壓的最大值或最小值，輸出表示與應(yīng)答信號(hào)32S的振幅A成比例的直流電位的波形信息信號(hào)33S。
在生物判斷部36中，根據(jù)判斷數(shù)據(jù)35S所包含的振幅即電阻成分(實(shí)數(shù)成分)的信息是否在正規(guī)生物的振幅基準(zhǔn)范圍內(nèi)，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物。
另外，可以只檢測(cè)這些相位差及振幅中的任一方來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別，與以往相比，例如無(wú)需需要大面積的電阻元件或電容元件，可以以一般的比較器或邏輯電路等相位比較電路這樣極為簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成來(lái)詳細(xì)地檢測(cè)表示被檢測(cè)體9固有的阻抗的信息，可以容易地實(shí)現(xiàn)表面形狀識(shí)別傳感裝置的小型化、還有芯片化。
另外，可以檢測(cè)這些相位差及振幅這兩個(gè)方面來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別，與采用將實(shí)數(shù)成分及虛數(shù)成分作為一個(gè)集合檢測(cè)出的信息來(lái)進(jìn)行生物識(shí)別判斷的情況相比，選擇被檢測(cè)體的材料或材質(zhì)，分別調(diào)整其實(shí)數(shù)成分及虛數(shù)成分變得極難，相對(duì)于以人工手指進(jìn)行的非法識(shí)別行為可以得到高的安全性。
而且，在上述中，以阻抗檢測(cè)單元30是1個(gè)的情況為例進(jìn)行了說(shuō)明，但并未限于此，可以設(shè)置多個(gè)阻抗檢測(cè)單元30。這種情況下，例如可以在每個(gè)阻抗檢測(cè)單元30中設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換部35，將從這些A/D轉(zhuǎn)換部35得到的多個(gè)判斷數(shù)據(jù)35S平均化，根據(jù)其平均值來(lái)進(jìn)行生物判斷。或者，可以由控制部25按順序選擇各阻抗檢測(cè)單元30，用同一A/D轉(zhuǎn)換部35將來(lái)自各阻抗檢測(cè)單元30的檢測(cè)信號(hào)30S順次轉(zhuǎn)換為判斷數(shù)據(jù)。也可以將供給信號(hào)生成部配置在阻抗檢測(cè)單元內(nèi)。這種情況下，可以縮小阻抗檢測(cè)單元，能增加用于檢測(cè)指紋的區(qū)域。
這樣，通過(guò)設(shè)置多個(gè)阻抗檢測(cè)單元30，從而平均化用這些阻抗檢測(cè)單元30得到的檢測(cè)結(jié)果，因此可以提高阻抗檢測(cè)的精度，有針對(duì)以人工手指進(jìn)行的非法識(shí)別提高安全性的效果。
(第8實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D19，對(duì)本發(fā)明的第8實(shí)施方式涉及的表面形狀識(shí)別傳感裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖19是表示有關(guān)本發(fā)明的第8實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。而且，在圖19中，對(duì)與上述各圖相同或相當(dāng)?shù)牟糠指杜c相同的符號(hào)。
在該表面形狀識(shí)別傳感裝置10的傳感器陣列4中，表面形狀檢測(cè)用的多個(gè)電容檢測(cè)單元20和配對(duì)的檢測(cè)元件1A一起配置為格子狀(矩陣狀)。另外，取代電容檢測(cè)單元20中的任一個(gè)，在本例中是配置于傳感器陣列4的中央的電容檢測(cè)單元20，而將生物識(shí)別用的阻抗檢測(cè)單元30和配對(duì)的檢測(cè)元件1B一起配置。
控制部25、列選擇器26、A/D轉(zhuǎn)換部27及行選擇器28是和各電容檢測(cè)單元20一起構(gòu)成上述表面形狀檢測(cè)部2的電路部。另外，A/D轉(zhuǎn)換部35及生物判斷部36是和阻抗檢測(cè)單元30一起構(gòu)成上述生物識(shí)別部3的電路部。
另外，表面形狀識(shí)別傳感裝置10作為整體由一個(gè)芯片構(gòu)成，在基板上的與傳感器陣列4內(nèi)的各檢測(cè)元件1A、1B對(duì)應(yīng)的位置上，形成各電容檢測(cè)元件20及阻抗檢測(cè)單元30，在其上側(cè)隔著層間絕緣膜，形成由各檢測(cè)元件1A、1B。此外，控制部25、列選擇器26、A/D轉(zhuǎn)換部27及行選擇器28或A/D轉(zhuǎn)換部35及生物判斷部36，形成在形成電容檢測(cè)單元20或阻抗檢測(cè)單元30的區(qū)域的周邊、即基板上的周邊空閑區(qū)域上。
各電容檢測(cè)單元20中、排列于列方向(縱向)上的電容檢測(cè)單元20，介由對(duì)應(yīng)于相應(yīng)列的同一控制線26L，而分別與列選擇器26連接。另外，排列于行方向(橫向)的電容檢測(cè)單元20介由對(duì)應(yīng)于相應(yīng)行的同一數(shù)據(jù)線20L而分別連接在A/D轉(zhuǎn)換部27上。此外，阻抗檢測(cè)單元30介由分立控制線25L而連接控制部25，并且介由分立數(shù)據(jù)線30L而連接A/D轉(zhuǎn)換部35。
接下來(lái)，對(duì)有關(guān)本實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
控制部25在根據(jù)來(lái)自上位裝置(圖中未示出)的控制，進(jìn)行檢測(cè)被檢測(cè)體9表面形狀的表面形狀檢測(cè)動(dòng)作時(shí)，在規(guī)定的時(shí)序內(nèi)輸出地址信號(hào)25A及電容檢測(cè)控制信號(hào)25B。
列選擇器26根據(jù)這些地址信號(hào)25A及電容檢測(cè)控制信號(hào)25B，按順序選擇控制線26L的任一條。
由此，用所選擇的各電容檢測(cè)單元20進(jìn)行上述電容檢測(cè)，并分別向?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)線20L輸出電容信號(hào)20S。
A/D轉(zhuǎn)換部27將從由列選擇器26選擇的各電容檢測(cè)單元20向該數(shù)據(jù)線20L輸出的電容信號(hào)20S，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為凹凸數(shù)據(jù)27S，并分別輸出。行選擇器28一個(gè)一個(gè)地依次選擇從A/D轉(zhuǎn)換部27按各數(shù)據(jù)線20L得到的凹凸數(shù)據(jù)27S，并作為表示被檢測(cè)體9表面形狀的表面形狀數(shù)據(jù)2S輸出。
另外，控制部25在根據(jù)來(lái)自上位裝置的控制，進(jìn)行被檢測(cè)體9是否位生物的生物識(shí)別動(dòng)作的情況下，在規(guī)定的時(shí)序內(nèi)選擇分立控制線25L。由此，用所選擇的阻抗檢測(cè)單元30進(jìn)行前述阻抗檢測(cè)，向?qū)?yīng)的分立數(shù)據(jù)線30L輸出檢測(cè)信號(hào)30S。
A/D轉(zhuǎn)換部35將從阻抗檢測(cè)單元30向分立數(shù)據(jù)線30L輸出的檢測(cè)信號(hào)30S，進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為判斷數(shù)據(jù)35S并輸出。生物判斷部36根據(jù)判斷數(shù)據(jù)35S所包含的表示相位差或振幅的信息是否在正規(guī)生物的相位差或振幅的基準(zhǔn)范圍內(nèi)，來(lái)判斷被檢測(cè)體9是否為生物。
這樣，在本實(shí)施方式中，因?yàn)樵趥鞲衅麝嚵?上將表面形狀檢測(cè)用的各電容檢測(cè)單元20和相應(yīng)檢測(cè)元件1A一起配置為矩陣狀，取代這些電容檢測(cè)單元20中的任一個(gè)，將生物識(shí)別用的阻抗檢測(cè)單元30與相應(yīng)檢測(cè)元件1B一起進(jìn)行配置，所以可以使連接生物識(shí)別用檢測(cè)元件1B和驅(qū)動(dòng)其的阻抗檢測(cè)單元30的配線極短，可以降低該配線的寄生電容或噪音混入，能正確地檢測(cè)被檢測(cè)體的阻抗。因此，在生物識(shí)別中可以得到高的判斷精度。
另外，因?yàn)橛米杩箼z測(cè)單元30將規(guī)定的供給信號(hào)向檢測(cè)元件1B施加，將相位及振幅根據(jù)被檢測(cè)體的阻抗而變化的信號(hào)作為應(yīng)答信號(hào)來(lái)取得，檢測(cè)由表示該應(yīng)答信號(hào)的相位或振幅構(gòu)成的波形信息并作為檢測(cè)信號(hào)30S輸出，在A/D轉(zhuǎn)換部35中將該檢測(cè)信號(hào)30S進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為判斷數(shù)據(jù)35S后，根據(jù)該判斷數(shù)據(jù)35S，在生物判斷部36中進(jìn)行判斷，所以與以往相比，例如無(wú)需需要大面積的電阻元件或電容元件，可以以一般的比較器或邏輯電路等相位比較電路這樣極為簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成來(lái)詳細(xì)地檢測(cè)表示被檢測(cè)體9固有的阻抗的信息，可以容易地實(shí)現(xiàn)表面形狀識(shí)別傳感裝置的小型化、還有芯片化。此外，無(wú)需電阻元件或電容元件等外設(shè)零件，可以回避這些外設(shè)零件所引起的安全性的降低，能得到充分的安全性。
(第9實(shí)施方式)接著，參照?qǐng)D20，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第9實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖20是表示有關(guān)本發(fā)明的第9實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。而且，在圖20中，對(duì)與圖19相同或相當(dāng)?shù)牟糠指杜c相同的符號(hào)。
與上述第8實(shí)施方式(參照?qǐng)D19)相比，本實(shí)施方式用A/D轉(zhuǎn)換部27兼用A/D轉(zhuǎn)換部35。
這種情況下，在阻抗檢測(cè)單元30中，取代分立數(shù)據(jù)線30L，而連接有連接與相應(yīng)阻抗檢測(cè)單元30配置于同一列的各電容檢測(cè)單元20的數(shù)據(jù)線20L。因此，在生物識(shí)別動(dòng)作中，用控制部25選擇了分立控制線25L的情況下，用阻抗檢測(cè)單元30進(jìn)行前述阻抗檢測(cè)，并向?qū)?yīng)的數(shù)據(jù)線20L輸出檢測(cè)信號(hào)30S。
A/D轉(zhuǎn)換部27將從阻抗檢測(cè)單元30向數(shù)據(jù)線20L輸出的檢測(cè)信號(hào)30S進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換為判斷信號(hào)35S后輸出，并從行選擇器28向生物判斷部36輸出該判斷數(shù)據(jù)35S。
這樣，由于將表面形狀檢測(cè)動(dòng)作中采用的A/D轉(zhuǎn)換部27兼用在生物識(shí)別動(dòng)作中，故不需要生物識(shí)別用的A/D轉(zhuǎn)換部35，從而可以縮小芯片面積，能降低制造成本。
另外，可以不需要分立數(shù)據(jù)線30L，縮小芯片面積。特別是在設(shè)置了多個(gè)阻抗檢測(cè)單元30的情況下，由于每個(gè)阻抗檢測(cè)單元30都需要分立數(shù)據(jù)線30L，故這種不需要分立數(shù)據(jù)線30L的效果更大。
(第10實(shí)施方式)接下來(lái)，參照?qǐng)D21，對(duì)有關(guān)本發(fā)明的第10實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置進(jìn)行說(shuō)明。圖21是表示有關(guān)本發(fā)明的第10實(shí)施方式的表面形狀識(shí)別傳感裝置的構(gòu)成的框圖。而且，在圖21中，對(duì)與圖20相同或相當(dāng)?shù)牟糠指杜c相同的符號(hào)。
與上述的第9實(shí)施方式(參照?qǐng)D20)相比，本實(shí)施方式以控制線26L兼用分立控制線25L。
這種情況下，在阻抗檢測(cè)單元30中，取代分立控制線25，而連接有連接與相應(yīng)阻抗檢測(cè)單元30配置于同一列的各電容檢測(cè)單元20的控制線26L。因此，在生物識(shí)別動(dòng)作中，根據(jù)來(lái)自控制部25的地址信號(hào)25A和電容檢測(cè)控制信號(hào)25B，用列選擇器26選擇與阻抗檢測(cè)單元30連接的控制線26L，進(jìn)行前述的阻抗檢測(cè)。
這樣，因?yàn)橐钥刂凭€26L兼用分立控制線25L，所以可以不需分立控制線25L，縮小芯片面積。特別是在設(shè)置了多個(gè)阻抗檢測(cè)單元30的情況下，因?yàn)槊總€(gè)阻抗檢測(cè)單元30都需要分立控制線25L，故這種不需要分立控制線25L的效果更大。
另外，在實(shí)施以上所說(shuō)明的各實(shí)施方式之際，在使用多個(gè)阻抗檢測(cè)單元進(jìn)行生物識(shí)別的情況下，對(duì)于每一個(gè)阻抗檢測(cè)單元30而言，可以從各實(shí)施方式選擇適當(dāng)?shù)臉?gòu)成，進(jìn)行組合來(lái)實(shí)施。
例如，存在根據(jù)各阻抗檢測(cè)單元30的配置位置或配置個(gè)數(shù)，無(wú)法確保配線分立控制線25L或分立數(shù)據(jù)線30L的空閑區(qū)域的情況。對(duì)于這種阻抗檢測(cè)單元30，通過(guò)采用第2實(shí)施方式，以電容檢測(cè)單元30的數(shù)據(jù)線20L兼用該分立數(shù)據(jù)線30L；或采用第3實(shí)施方式，以電容檢測(cè)單元20的控制線26L或數(shù)據(jù)線20L兼用該分立控制線25L或分立數(shù)據(jù)線30L，從而可以不會(huì)受限制于空閑區(qū)域，而將阻抗檢測(cè)單元配置在所希望的位置上。
另一方面，如第9實(shí)施方式所述，通過(guò)采用分立控制線25L，從而在生物認(rèn)證動(dòng)作時(shí)不使列選擇器26整體動(dòng)作即可，作為裝置整體，可以降低消耗電力或噪音的產(chǎn)生。另外，如第10實(shí)施方式所述，通過(guò)使用分立數(shù)據(jù)線30L和分立控制線25L，從而在生物認(rèn)證動(dòng)作時(shí)不使列選擇器26整體及A/D轉(zhuǎn)換部27整體動(dòng)作即可，作為裝置整體，可以進(jìn)一步削減消耗電力或噪音產(chǎn)生。
權(quán)利要求
1.一種表面形狀識(shí)別傳感裝置，其特征在于，包括多個(gè)電容檢測(cè)單元，其配置為格子狀且以相應(yīng)檢測(cè)元件檢測(cè)與被檢測(cè)體之間產(chǎn)生的電容，并分別輸出表示該值的電容信號(hào)；檢測(cè)元件，其配置于該電容檢測(cè)單元附近的；多條控制線，其連接所述電容檢測(cè)單元中排列于列方向的電容檢測(cè)單元；多條數(shù)據(jù)線，其連接所述電容檢測(cè)單元中排列于行方向的電容檢測(cè)單元；列選擇器，其通過(guò)順次選擇所述控制線的任一條而選擇與相應(yīng)控制線連接的各電容檢測(cè)單元；第1A/D轉(zhuǎn)換部，其按每條所述數(shù)據(jù)線設(shè)置，將從由所述列選擇器所選擇的各電容檢測(cè)單元向該數(shù)據(jù)線輸出的電容信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換為凹凸數(shù)據(jù)并分別輸出；行選擇器，其一個(gè)一個(gè)地順次選擇從所述第1A/D轉(zhuǎn)換部按每條數(shù)據(jù)線所得到的凹凸數(shù)據(jù)，并作為表示所述被檢測(cè)體的表面形狀的表面形狀數(shù)據(jù)輸出；阻抗檢測(cè)單元，其取代所述電容檢測(cè)單元的任一個(gè)，與配對(duì)的檢測(cè)元件一起配置，并通過(guò)介由相應(yīng)檢測(cè)元件電接觸所述被檢測(cè)體，來(lái)檢測(cè)所述被檢測(cè)體的阻抗，并輸出對(duì)應(yīng)于該阻抗的檢測(cè)信號(hào)；和生物判斷部，根據(jù)來(lái)自所述阻抗檢測(cè)單元的檢測(cè)信號(hào)判斷所述被檢測(cè)體是否為生物，所述阻抗檢測(cè)單元具有應(yīng)答信號(hào)生成部，其向相應(yīng)檢測(cè)元件施加規(guī)定的供給信號(hào)，將相位或振幅根據(jù)介由相應(yīng)檢測(cè)元件電接觸的所述被檢測(cè)體的阻抗而變化的信號(hào)作為應(yīng)答信號(hào)輸出；和波形信息檢測(cè)部，其作為波形信息檢測(cè)表示所述應(yīng)答信號(hào)波形的相位或振幅，并輸出表示該波形信息的檢測(cè)信號(hào)，所述生物判斷部根據(jù)所述檢測(cè)信號(hào)所包含的波形信息是否處于表示正規(guī)生物的波形信息的基準(zhǔn)范圍內(nèi)來(lái)進(jìn)行所述判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面形狀識(shí)別傳感裝置，其特征在于，還包括與所述阻抗檢測(cè)單元連接的分立控制線；與所述阻抗檢測(cè)單元連接的分立數(shù)據(jù)線；通過(guò)選擇所述分立控制線而選擇所述阻抗檢測(cè)單元的控制部；和將由所述阻抗檢測(cè)單元向所述分立數(shù)據(jù)線輸出的檢測(cè)信號(hào)所包含的波形信息作為判斷數(shù)據(jù)輸出的第2A/D轉(zhuǎn)換部，所述阻抗檢測(cè)單元，根據(jù)介由所述分立控制線的由所述控制部進(jìn)行的選擇，將表示對(duì)應(yīng)于所述被檢測(cè)體的阻抗的波形信息的檢測(cè)信號(hào)輸出到所述分立數(shù)據(jù)線，所述生物判斷部，根據(jù)來(lái)自所述第2A/D轉(zhuǎn)換部的判斷數(shù)據(jù)所包含的波形信息，進(jìn)行所述判斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面形狀識(shí)別傳感裝置，其特征在于，還包括與所述阻抗檢測(cè)單元連接的分立控制線；和通過(guò)選擇所述分立控制線而選擇所述阻抗檢測(cè)單元的控制部，所述阻抗檢測(cè)單元，與所述數(shù)據(jù)線的任一條連接，根據(jù)介由所述分立控制線的由所述控制部進(jìn)行的選擇，將表示對(duì)應(yīng)于所述被檢測(cè)體的阻抗的波形信息的檢測(cè)信號(hào)輸出到相應(yīng)數(shù)據(jù)線；所述生物判斷部，針對(duì)將輸出到所述數(shù)據(jù)線的檢測(cè)信號(hào)由所述第1A/D轉(zhuǎn)換部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換而得到的判斷數(shù)據(jù)，根據(jù)該判斷數(shù)據(jù)所包含的波形信息來(lái)進(jìn)行所述判斷。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面形狀識(shí)別傳感裝置，其特征在于，所述阻抗檢測(cè)單元連接所述控制線的任一條，并且連接所述數(shù)據(jù)線的任一條，根據(jù)由所述選擇器進(jìn)行的選擇而將所述檢測(cè)信號(hào)輸出到相應(yīng)數(shù)據(jù)線；所述生物判斷部，針對(duì)將輸出到所述數(shù)據(jù)線的檢測(cè)信號(hào)由所述第1A/D轉(zhuǎn)換部進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換而得到的判斷數(shù)據(jù)，根據(jù)該判斷數(shù)據(jù)所包含的波形信息，進(jìn)行所述判斷。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面形狀識(shí)別傳感裝置，其特征在于，具備多個(gè)所述阻抗檢測(cè)單元，這些阻抗檢測(cè)單元分別取代不同的所述電容檢測(cè)單元而配置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種表面形狀識(shí)別傳感裝置，其中設(shè)置檢測(cè)電極(11A)連接表面形狀檢測(cè)部(2)，檢測(cè)電極(12A)連接共通電位的檢測(cè)元件(1A)；和檢測(cè)電極(11B)連接表面形狀檢測(cè)部(2)，檢測(cè)電極(12B)連接生物識(shí)別部(3)的檢測(cè)元件(1B)，在表面形狀檢測(cè)部(2)中，根據(jù)從這些檢測(cè)元件(1A、1B)得到的各電容，并分別輸出表示與這些檢測(cè)元件接觸的位置所對(duì)應(yīng)的表面形狀的凹凸的信號(hào)；在生物識(shí)別部(3)中，根據(jù)與連接在檢測(cè)元件(1B)的檢測(cè)電極(12B)與檢測(cè)元件(1A)的檢測(cè)電極(12A)之間的被檢測(cè)體(9)的阻抗相對(duì)應(yīng)的信號(hào)，來(lái)判斷被檢測(cè)體(9)是否為生物。
文檔編號(hào)G01B7/28GK101030248SQ20071008547
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2004年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月26日
發(fā)明者島村俊重, 森村浩季, 重松智志, 佐藤升男, 浦野正美, 町田克之 申請(qǐng)人:日本電信電話株式會(huì)社