(57)【要約】【課題】被検体からの静電気放電による回路破壊を抑制し、十分な静電気放電耐性を得る。【解決手段】検出素子１と応答信号生成部３との間に両者の電気的接続をオンオフ制御する保護部６を設け、検出素子１に対する被検体１０の接触または近接検知していない場合には、保護部６により検出素子１と応答信号生成部３とを電気的に切り離すとともに、検出素子１から印加された被検体１０の静電気を接地電位ＧＮＤに放電し、被検体１０の接触または近接を検知した場合には、当該検知から静電気放電期間経過後に、検出素子１と応答信号生成部３とを電気的に接続する。【選択図】  図１
2010000224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記応答信号から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、
前記検出素子に対する前記被検体の接触または近接を検知していない場合には、検知なしを示す前記保護制御信号を出力するとともに、前記前記被検体の接触または近接を検知した場合には、当該検知から静電気放電期間経過後に検知ありを示す前記保護制御信号を出力する保護制御部と、
入力端子が前記検出素子に接続され、出力端子が前記応答信号生成部に接続され、制御端子に入力される前記保護制御信号に応じて前記入力端子と前記出力端子との間をオンオフ制御する第１の保護素子を有し、検知ありの前記保護制御信号に応じて前記第１の保護素子をオン制御することにより前記検出素子と前記応答信号生成部とを電気的に接続し、検知なしの前記保護制御信号に応じて前記第１の保護素子をオフ制御することにより前記検出素子と前記応答信号生成部とを電気的に切り離すとともに、前記検出素子から印加された前記被検体の静電気を接地電位に放電する保護部と
を備えることを特徴とする生体認識装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体認識装置において、
前記保護部は、前記第１の保護素子に代えて、入力端子が前記検出素子と前記応答信号生成部との接続点に接続され、出力端子が前記接地電位に接続され、制御端子に入力される前記保護制御信号に応じて前記入力端子と前記出力端子との間をオンオフ制御する第２の保護素子を有し、検知ありの前記保護制御信号に応じて前記第２の保護素子をオフ制御することにより前記接続点と前記接地電位とを電気的に切り離し、検知なしの前記保護制御信号に応じて前記第２の保護素子をオン制御して前記接続点と前記接地電位とを電気的に接続することにより、前記検出素子から印加された前記被検体の静電気を接地電位に放電する
ことを特徴とする生体認識装置。
【請求項３】
請求項１に記載の生体認識装置において、
前記保護部は、前記第１の保護素子に加えて、入力端子が前記検出素子と前記応答信号生成部との接続点に接続され、出力端子が前記接地電位に接続され、制御端子に入力される前記保護制御信号に応じて前記入力端子と前記出力端子との間をオンオフ制御する第２の保護素子を有し、検知ありの前記保護制御信号に応じて前記第２の保護素子をオフ制御することにより前記接続点と前記接地電位とを電気的に切り離し、検知なしの前記保護制御信号に応じて前記第２の保護素子をオン制御して前記接続点と前記接地電位とを電気的に接続することにより、前記検出素子から印加された前記被検体の静電気を接地電位に放電する
ことを特徴とする生体認識装置。
【請求項４】
請求項１に記載の生体認識装置において、
少なくとも前記第１または第２の保護素子のいずれか一方は、ゲート端子が前記制御端子に接続され、ソース端子が前記入力端子に接続され、ドレイン端子が前記出力端子に接続され、ボディ端子が前記接地電位に接続されているＭＯＳトランジスタからなることを特徴とする生体認識装置。
【請求項５】
請求項４に記載の生体認識装置において、
前記ＭＯＳトランジスタは、前記ソース端子と前記ボディ端子との間に形成されるＰＮ接合ダイオードを介して前記静電気を放電することを特徴とする生体認識装置。
【請求項６】
請求項１に記載の生体認識装置において、
少なくとも前記第１または第２の保護素子のいずれか一方は、互いのソース端子が前記入力端子に接続され、互いのドレイン端子が前記出力端子に接続され、互いのボディ端子が接地電位に接続されている、異なる導電型からなる２つのＭＯＳトランジスタからなり、これらのゲート端子には互いに逆論理の前記保護制御信号が入力されていることを特徴とする生体認識装置。
【請求項７】
請求項４〜６のいずれか１つに記載の生体認識装置において、
前記ＭＯＳトランジスタは、ドレイン領域の面積がソース領域の面積よりも小さいことを特徴とする生体認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認識技術に関し、特に被検体の電気的特性に応じて被検体が生体か否かを認識判定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
指紋などの生体情報を用いて個人認証を行う認証装置では、被検体のレプリカを用いた不正認証を阻止するため、被検体の電気的特性を検出して、被検体が生体であるか否かを認識判定する生体認識装置が用いられている。
図１２は、従来の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。
【０００３】
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の持つイ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Ｒｓ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の出カ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。
【０００４】
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が生体か否かを認識判定し、その認識結果５Ｓを出力する。
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００５／０１６１４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来技術では、被検体１０と電気的に接触する検出素子１が応答信号生成部３を介して波形情報検出部４に接続されているため、被検体１０に高電圧の静電気が帯電していた場合、被検体１０から検出素子１に静電気が放電されて、波形情報検出部４などの内部回路が破壊されやすいという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、被検体からの静電気放電による回路破壊を抑制し、十分な静電気放電耐性を有する生体認識センサ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】
このような目的を達成するために、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、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、検出素子に対する被検体の接触または近接を検知していない場合には、検知なしを示す保護制御信号を出力するとともに、被検体の接触または近接を検知した場合には、当該検知から静電気放電期間経過後に検知ありを示す保護制御信号を出力する保護制御部と、入力端子が検出素子に接続され、出力端子が応答信号生成部に接続され、制御端子に入力される保護制御信号に応じて入力端子と出力端子との間をオンオフ制御する第１の保護素子を有し、検知ありの保護制御信号に応じて第１の保護素子をオン制御することにより検出素子と応答信号生成部とを電気的に接続し、検知なしの保護制御信号に応じて第１の保護素子をオフ制御することにより検出素子と応答信号生成部とを電気的に切り離すとともに、検出素子から印加された被検体の静電気を接地電位に放電する保護部とを備えている。
【０００８】
この際、保護部に、第１の保護素子に代えて、入力端子が検出素子と応答信号生成部との接続点に接続され、出力端子が接地電位に接続され、制御端子に入力される保護制御信号に応じて入力端子と出力端子との間をオンオフ制御する第２の保護素子を設け、検知ありの保護制御信号に応じて第２の保護素子をオフ制御することにより接続点と接地電位とを電気的に切り離し、検知なしの保護制御信号に応じて第２の保護素子をオン制御して接続点と接地電位とを電気的に接続することにより、検出素子から印加された被検体の静電気を接地電位に放電するようにしてもよい。
【０００９】
また、保護部に、第１の保護素子に加えて、入力端子が検出素子と応答信号生成部との接続点に接続され、出力端子が接地電位に接続され、制御端子に入力される保護制御信号に応じて入力端子と出力端子との間をオンオフ制御する第２の保護素子を設け、検知ありの保護制御信号に応じて第２の保護素子をオフ制御することにより接続点と接地電位とを電気的に切り離し、検知なしの保護制御信号に応じて第２の保護素子をオン制御して接続点と接地電位とを電気的に接続することにより、検出素子から印加された被検体の静電気を接地電位に放電するようにしてもよい。
【００１０】
また、少なくとも第１または第２の保護素子のいずれか一方として、ゲート端子が制御端子に接続され、ソース端子が入力端子に接続され、ドレイン端子が出力端子に接続され、ボディ端子が接地電位に接続されているＭＯＳトランジスタを用いてもよい。
【００１１】
また、ＭＯＳトランジスタで、ソース端子とボディ端子との間に形成されるＰＮ接合ダイオードを介して静電気を放電するようにしてもよい。
【００１２】
また、少なくとも第１または第２の保護素子のいずれか一方として、互いのソース端子が入力端子に接続され、互いのドレイン端子が出力端子に接続され、互いのボディ端子が接地電位に接続されている、異なる導電型からなる２つのＭＯＳトランジスタからなり、これらのゲート端子には互いに逆論理の保護制御信号を入力するようにしてもよい。
【００１３】
また、ＭＯＳトランジスタとして、ドレイン領域の面積がソース領域の面積よりも小さいものを用いてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、検出素子に対する被検体の接触または近接を検知してから静電気放電期間が経過するまでの間は、保護部により検出素子と応答信号生成部とを電気的に切り離されて、検出素子から印加された被検体の静電気が接地電位に放電される。
このため、被検体に高電圧の静電気が帯電していた場合でも、生体認識動作の開始直前に設けられた静電気放電期間において、その静電気は応答信号生成部よりインピーダンスが低い接地電位へ放電されるため、波形情報検出部などの内部回路の破壊を抑制することができ、生体認識装置として十分な静電気放電耐性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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の実施の形態にかかる生体認識装置の構成を示すブロック図であり、前述した図１２と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。
【００１６】
この生体認識装置１００は、被検体１０の電気的特性に基づいて、当該被検体１０が指や手などの生体か否かを認識判定する装置である。生体認識装置１００には、主な機能部として、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、保護部６、および保護制御部７が設けられている。
【００１７】
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の持つインピーダンスの容量成分および抵抗成分を、保護部６を介して応答信号生成部３へ接続する素子である。
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に出力する回路部である。
【００１８】
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Ｒｓ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、保護部６を介して検出素子１に印加する回路部である。
また、応答信号生成部３は、保護部６を介して接続された検出素子１と抵抗素子Ｒｓの一端すなわち抵抗素子Ｒｓとの接続点から、検出素子１の出カ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へ出力する回路部である。
【００１９】
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へ出力する回路部である。
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が生体か否かを認識判定し、その認識結果５Ｓを出力する回路部である。
【００２０】
保護制御部７は、検出素子１に対する被検体１０の接触または近接を検知していない場合には、検知なしを示す保護制御信号７Ｓを出力するとともに、被検体１０の接触または近接を検知した場合には、当該検知から静電気放電期間ｔだけ経過した後に検知ありを示す保護制御信号７Ｓを出力する回路部である。
【００２１】
保護部６は、入力端子６Ａが検出素子１に接続され、出力端子６Ｂが応答信号生成部３に接続され、制御端子６Ｃに入力される保護制御信号７Ｓに応じて入力端子６Ａと出力端子６Ｂとの間を、電気的に接続・切り離し制御するとともに、検出素子１から印加された被検体１０の静電気を接地電位ＧＮＤに放電する回路部である。
【００２２】
図２は、保護部の構成例を示す回路図である。この保護部６は、検知ありの保護制御信号７Ｓに応じて保護素子６１（第１の保護素子）をオン制御することにより検出素子１と応答信号生成部３とを電気的に接続し、検知なしの保護制御信号７Ｓに応じて保護素子６１をオフ制御することにより検出素子１と応答信号生成部３とを電気的に切り離すとともに、検出素子１から印加された被検体１０の静電気を接地電位ＧＮＤに放電する。
【００２３】
図２において、保護素子６１は、ＮＭＯＳトランジスタＱ１から構成されている。このＮＭＯＳトランジスタＱ１のソース端子は、保護素子６１の入力端子６Ａを介して検出素子１に接続されている。また、ドレイン端子は、保護素子６１の出力端子６Ｂを介して応答信号生成部３に接続されている。また、ゲート端子には、保護制御部７からの保護制御信号７Ｓが制御端子６Ｃを介して入力されている。また、ボディ（ウェル）端子は、接地電位ＧＮＤに接続されている。
保護素子６１としては、ＮＭＯＳトランジスタに限定されるものではなく、供給信号２Ｓおよび応答信号３Ｓを双方向にやり取りできるスイッチング素子であればよく、ＰＭＯＳトランジスタさらにはトランスファーゲートなどのスイッチング素子を用いてもよい。
【００２４】
図３は、保護制御部の構成例を示すブロック図である。この保護制御部７には、主な機能部として、被検体検知部７１と信号処理部７２とが設けられている。
被検体検知部７１は、検出素子１に対する被検体１０の接触または近接の有無を検知し、検知信号７１Ｓを出力する回路部である。被検体検知部７１については、ＣＣＤや赤外線センサなどの接触または近接センサを用いてもよい。
信号処理部７２は、被検体検知部７１からの検知信号７１Ｓに応じて、被検体１０の静電気を接地電位ＧＮＤへ放電するための静電気放電時間を考慮して保護制御信号７Ｓの出力する回路部である。
【００２５】
被検体検知部７１については、タクトスイッチなどのメカニカルスイッチを検出素子１の近傍に設け、被検体１０が検出素子１に接触または近接するのに合わせてメカニカルスイッチが押下されることによって、検知信号７１Ｓを出力するようにしてもよい。なお、被検体検知部７１は、検出素子１と同じ基板上に作成することにより、検出精度の向上や製造コストの削減が見込めるが、被検体検知部７１を別基板に配置したものを検出素子１の近傍に配置してもよい。
【００２６】
［第１の実施の形態の動作］
次に、図４および図５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の動作について説明する。図４は、保護制御部の動作を示すタイミングチャートである。図５は、保護部での静電気放電動作を示す説明図である。
【００２７】
時刻Ｔ１において、被検体検知部７１が検出素子１に対する被検体１０の接触または近接を検知した場合、被検体検知部７１から検知信号７１Ｓが出力される。信号処理部７２は、時刻Ｔ１における検知信号７１Ｓの出力開始（立ち上がり）から計時を開始し、時刻Ｔ１から静電気放電時間ｔ後の時刻Ｔ２に保護制御信号７Ｓを出力する。
【００２８】
図５の断面図に示すように、ＮＭＯＳトランジスタＱ１は、Ｐ型半導体（ウェル）Ｗに形成された、ｎ型半導体のソースＳおよびドレインＤ、ゲートＧと、絶縁酸化膜Ｉと、ｎ型半導体のボディＢとから構成されており、ゲートＧに印加される信号によりソースＳとドレインＤとの間がオン（導通）状態／オフ（非導通）状態に制御される。このうち、ソースＳは入力端子６Ａを介して検出素子１に接続されており、ドレインＤは、出力端子６Ｂを介して応答信号生成部３に接続されている。また、ゲートＧには制御端子６Ｃを介して検知信号７１Ｓが入力され、ボディＢは接地電位ＧＮＤに接続されている。また、ソースＳとボディＢとの間にはＰＮ接合ダイオードＰＮＤが形成される。
【００２９】
静電気放電期間ｔでは、ＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲートＧに検知信号７１Ｓが印加されていないため、ソースＳとドレインＤとは非導通状態にある。このため、被検体１０からの静電気（電荷）が、検出素子１からＮＭＯＳトランジスタＱ１のソースＳに印加された場合、静電気の電圧がＰＮ接合ダイオードＰＮＤのしきい値電圧を超えた時点で、ソースＳからＰＮ接合ダイオードＰＮＤおよびボディＢを通過する放電経路８を介して、静電気が接地電位ＧＮＤへ流れることになる。
その後の時刻Ｔ２において、検知信号７１ＳがＮＭＯＳトランジスタＱ１のゲートＧに印加され、これに応じてソースＳとドレインＤとが導通状態となる。
【００３０】
したがって、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の静電気放電期間ｔにおいて、被検体１０が検出素子１に接触しているにもかかわらず、保護素子６１が非道通状態であることから、被検体１０に帯電していた静電気が、保護部６の保護素子６１を介して接地電位ＧＮＤへ放電される。これにより、静電気が応答信号生成部３へ流れるのが阻止されて、生体認識装置１００の内部回路が、被検体１０に帯電している静電気から保護される。なお、静電気放電期間ｔについては、被検体１０の静電気を保護素子６１により接地電位ＧＮＤへ放電しうる期間長あればよく、数ｍｓ程度で十分である。
【００３１】
また、時刻Ｔ２において、保護素子６１が導通状態となって検出素子１と応答信号生成部３とが電気的に接続され、被検体１０に対する生体認識動作が開始される。
生体認識動作において、まず、応答信号生成部３は、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。
【００３２】
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は、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認識判定し、その認識結果５Ｓを出力する。
なお、生体認識動作の詳細については、前述した特許文献１と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００３３】
その後、時刻Ｔ３において、被検体検知部７１が検出素子１からの被検体１０の離脱を検知した場合、被検体検知部７１から検知信号７１Ｓの出力が停止される。信号処理部７２は、時刻Ｔ３における検知信号７１Ｓの出力停止（立ち下がり）に同期して、保護制御信号７Ｓの出力を停止する。これにより、保護部６が導通して検出素子１と応答信号生成部３とが電気的に切断される。
【００３４】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、検出素子１と応答信号生成部３との間に両者の電気的接続をオンオフ制御する保護部６を設け、検出素子１に対する被検体１０の接触または近接検知していない場合には、保護部６により検出素子１と応答信号生成部３とを電気的に切り離すとともに、検出素子１から印加された被検体１０の静電気を接地電位ＧＮＤに放電し、被検体１０の接触または近接を検知した場合には、当該検知から静電気放電期間経過後に、検出素子１と応答信号生成部３とを電気的に接続している。
【００３５】
したがって、検出素子１に対する被検体１０の接触または近接を検知してから静電気放電期間が経過するまでの間は、保護部６により検出素子と応答信号生成部とを電気的に切り離されて、検出素子１から印加された被検体１０の静電気が接地電位ＧＮＤに放電される。
このため、被検体１０に高電圧の静電気が帯電していた場合でも、生体認識動作の開始直前に設けられた静電気放電期間において、その静電気は応答信号生成部３よりインピーダンスが低い接地電位ＧＮＤへ放電されるため、波形情報検出部４などの内部回路の破壊を抑制することができ、生体認識装置として十分な静電気放電耐性を得ることができる。
【００３６】
［第２の実施の形態］
次に、図６を参照して、本発明の第２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２の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護部の構成例を示す回路部である。
第１の実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタＱ１を用いた保護素子６１で保護部６を構成した場合を例として説明した。本実施の形態では、ＰＭＯＳトランジスタＱ２を用いた保護素子（第１の保護素子）６２で保護部６を構成する場合について説明する。
【００３７】
図６のＰＭＯＳトランジスタＱ２のソース端子は、保護素子６２の入力端子６Ａを介して検出素子１に接続されている。また、ドレイン端子は、保護素子６２の出力端子６Ｂを介して応答信号生成部３に接続されている。また、保護制御部７からの保護制御信号７Ｓが制御端子６Ｃを介してインバータＩＮＶ１に入力され、その出力がＰＭＯＳトランジスタＱ２のゲート端子に入力されている。また、ボディ端子Ｂは、接地電位ＧＮＤに接続されている。
【００３８】
本実施の形態にかかる生体認識装置は、第１の実施の形態と比較して、保護素子６１，６２のＭＯＳトランジスタの導電型が異なるため、保護素子６１，６２内部の制御論理が異なる。しかし、保護部６自体の動作としては第１の実施の形態と同様の動作を得ることができ、保護素子６２としてＰＭＯＳトランジスタを用いた場合でも、前述した第１の実施の形態と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００３９】
［第３の実施の形態］
次に、図７を参照して、本発明の第３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３の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護部の構成例を示す回路部である。
第１および第２の実施の形態では、１つのＭＯＳトランジスタを用いた保護素子６１，６２で保護部６を構成した場合を例として説明した。本実施の形態では、トランスファーゲートを用いた保護素子（第１の保護素子）６３で保護部６を構成する場合について説明する。
【００４０】
図７の保護素子６３は、異なる導電型からなる２つのＭＯＳトランジスタ、すなわちＮＭＯＳトランジスタＱ３とＰＭＯＳトランジスタＱ４とから構成されている。これらＮＭＯＳトランジスタＱ３とＰＭＯＳトランジスタＱ４は、互いのソース端子が入力端子６Ａに接続され、互いのドレイン端子が出力端子６Ｂに接続され、互いのボディ端子Ｂが接地電位ＧＮＤに接続されている。また、ＮＭＯＳトランジスタＱ３のゲート端子には、制御端子６Ｃを介して保護制御信号７Ｓが入力されており、この保護制御信号７Ｓの信号論理がインバータＩＮＶ２で反転されて、ＰＭＯＳトランジスタＱ４のゲート端子に入力されている。
【００４１】
本実施の形態にかかる生体認識装置は、保護素子６３として異なる導電型からなる２つのＭＯＳトランジスタＱ３，Ｑ４からなるトランスファーゲートを用いているものの、それぞれのＭＯＳトランジスタの動作は、第１および第２の実施の形態で接目下ＭＯＳトランジスタと同様である。したがって、保護部６自体の動作としては第１の実施の形態と同様の動作を得ることができ、保護素子６３としてトランスファーゲートを用いた場合でも、前述した第１および第２の実施の形態と同様の作用効果を得ることが可能となる。
【００４２】
［第４の実施の形態］
次に、図８および図９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８は、本発明の第４の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護部の構成例を示す回路部である。図９は、保護部での静電気放電動作を示す説明図である。
【００４３】
第１〜第３の実施の形態では、検出素子１と応答信号生成部３との間に保護部６を設け、保護制御部７からの保護制御信号７Ｓに応じて、両者間の電気的接続を制御する場合について説明した。本実施の形態では、検出素子１と応答信号生成部３との接続点と、接地電位ＧＮＤとの間に保護部６を設け、保護制御部７からの保護制御信号７Ｓに応じて、接続点Ｐと接地電位ＧＮＤとの間の電気的接続を制御する場合について説明する。
【００４４】
図８の保護部６は、ＮＭＯＳトランジスタＱ５を用いた保護素子６４（第２の保護素子）から構成されている。保護素子６４は、入力端子６Ａが接続点Ｐに接続され、出力端子６Ｂが接地電位ＧＮＤに接続され、インバータＩＮＶ３で制御論理が反転されて制御端子６Ｃに入力される保護制御信号７Ｓに応じて入力端子６Ａと出力端子６Ｂとの間をオンオフ制御する。
また、ＮＭＯＳトランジスタＱ５は、ソース端子が入力端子６Ａに接続され、ドレイン端子が出力端子６Ｂに接続され、ゲート端子が制御端子６Ｃに接続され、ボディ端子Ｂが接地電位ＧＮＤに接続されている。
【００４５】
したがって、検出素子１に対する被検体１０の接触または近接検知していない場合、および静電気放電期間ｔには、保護制御部７から検知なしを示す保護制御信号７Ｓが保護部６に入力されることから、ＮＭＯＳトランジスタＱ５のソースＳとドレインＤとは導通状態にある。このため、図９に示すように、静電気放電期間ｔにおいて、被検体１０からの静電気（電荷）が、検出素子１からＮＭＯＳトランジスタＱ５のソースＳに印加された場合、接地電位ＧＮＤのほうが応答信号生成部３よりインピーダンスが低いため、ソースＳからドレインＤを通過する放電経路９を介して、静電気が接地電位ＧＮＤへ放電される。また、静電気の電圧がＰＮ接合ダイオードＰＮＤのしきい値電圧を超えた時点で、ソースＳからＰＮ接合ダイオードＰＮＤおよびボディＢを通過する放電経路８を介して、静電気が接地電位ＧＮＤへ流れることになる。
【００４６】
また、静電気放電期間ｔが終了した後、保護制御部７から検知ありを示す保護制御信号７Ｓが保護部６に入力されることから、ＮＭＯＳトランジスタＱ５のソースＳとドレインＤとは非導通状態となる。これにより、検出素子１と応答信号生成部３との接続点Ｐが接地電位から切り離され、被検体１０に対する生体認識動作が開始される。
【００４７】
これにより、被検体１０に高電圧の静電気が帯電していた場合でも、生体認識動作の開始直前に設けられた静電気放電期間において、その静電気は応答信号生成部３よりインピーダンスが低い接地電位ＧＮＤへ放電されるため、波形情報検出部４などの内部回路の破壊を抑制することができ、生体認識装置として十分な静電気放電耐性を得ることができる。また、検出素子１に対する被検体１０の接触または近接検知していない場合、何らかの理由で検出素子１から雑音が入力されても、保護素子から接地電位ＧＮＤへその雑音を逃がすことができ、検出素子に接続されている波形情報検出部４などの内部回路を保護することができる。
【００４８】
［第５の実施の形態］
次に、図１０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１０は、本発明の第５の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護部の構成例を示す回路部である。
本実施の形態では、前述した第１の実施の形態と第４の実施の形態とを組み合わせた場合について説明する。
【００４９】
図１０の保護部６には、保護素子６５（第１の保護素子）および保護素子６６（第２の保護素子）が設けられている。保護素子６５は、検出素子１と応答信号生成部３との間に設けられ、保護制御部７からの保護制御信号７Ｓに応じて、検出素子１と応答信号生成部３との間の電気的接続をオンオフ制御する回路部である。保護素子６６は、検出素子１と接地電位ＧＮＤとの間に設けられ、インバータＩＮＶ４で制御論理が反転された保護制御信号７Ｓに応じて、検出素子１と接地電位ＧＮＤとの間の電気的接続をオンオフ制御する回路部である。
【００５０】
保護素子６５は、第１の実施の形態で説明した保護素子６１と同等であり、検出素子１に対する被検体１０の接触または近接検知していない場合、および静電気放電期間ｔにおいて、検出素子１と応答信号生成部３との間を電気的に切り離し、検出素子１に印加された静電気を接地電位ＧＮＤへ放電する。
一方、保護素子６６は、第４の実施の形態で説明した保護素子６４と同等であり、検出素子１に対する被検体１０の接触または近接検知していない場合、および静電気放電期間ｔにおいて、検出素子１と接地電位ＧＮＤとの間を電気的に接続し、検出素子１に印加された静電気を接地電位ＧＮＤへ放電する。
【００５１】
これにより、被検体１０に高電圧の静電気が帯電していた場合でも、生体認識動作の開始直前に設けられた静電気放電期間において、その静電気は応答信号生成部３よりインピーダンスが低い接地電位ＧＮＤへ放電されるため、波形情報検出部４などの内部回路の破壊を抑制することができ、生体認識装置として十分な静電気放電耐性を得ることができる。
【００５２】
［第６の実施の形態］
次に、図１１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１１は、本発明の第６の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護素子として用いられるＭＯＳトランジスタの断面図部である。
【００５３】
前述した第１〜第５の実施の形態では、出力端子６Ｂに接続されているＭＯＳトランジスタのドレイン端子は、ＰＮ接合ダイオードとしては利用していないため、ドレイン領域の面積を小さくしてもオンオフ動作に影響はない。また、ドレインＤは、静電気の放電経路８に含まれておらず、放電動作にも影響はない。
【００５４】
このようなことから、本実施の形態では、図１１に示すＮＭＯＳトランジスタＱ６の構成例では、ドレインＤの拡散領域すなわちドレイン領域の面積が、ソースＳの拡散領域すなわちソース領域の面積より小さくしている。したがって、ＮＭＯＳトランジスタＱ６のサイズを縮小することができ、製造コストを低減することが可能となる。なお、本実施の形態では、ＮＭＯＳトランジスタを例として説明したが、ＰＭＯＳトランジスタでも同様にして適用できる。
また、以上で説明した各実施の形態のうち、第２、第３、第４、および第６の実施の形態は、それぞれ第１および第４に組み合わせて実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】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】保護部の構成例を示す回路図である。
【図３】保護制御部の構成例を示すブロック図である。
【図４】保護制御部の動作を示すタイミングチャートである
【図５】保護部での静電気放電動作を示す説明図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護部の構成例を示す回路部である。
【図７】本発明の第３の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護部の構成例を示す回路部である。
【図８】本発明の第４の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護部の構成例を示す回路部である。
【図９】保護部での静電気放電動作を示す説明図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護部の構成例を示す回路部である。
【図１１】本発明の第６の実施の形態にかかる生体認識装置のうち保護素子として用いられるＮＭＯＳトランジスタの断面図部である。
【図１２】従来の生体認識装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１…検出素子、２…供給信号生成部、２Ｓ…供給信号、３…応答信号生成部、３Ｓ…応答信号、４…波形情報検出部、４Ｓ…検出信号、５…生体認識部、５Ｓ…認識結果、６…保護部、６１〜６３，６５…保護素子（第１の保護素子）、６４，６６…保護素子（第２の保護素子）、６Ａ…入力端子、６Ｂ…入力端子、６Ｃ…制御端子、７…保護制御部、７１…被検体検知部、７１Ｓ…検知信号、７２…信号処理部、７Ｓ…保護制御信号、８，９…放電経路、Ｑ１，Ｑ３，Ｑ５，Ｑ６…ＮＭＯＳトランジスタ、Ｑ２，Ｑ４…ＰＭＯＳトランジスタ、ＰＮＤ…ＰＮ接合ダイオード、ＩＮＶ１〜ＩＮＶ４…インバータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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