(57)【要約】【課題】厳しい環境下に配置される場合であっても、安全に指紋検出を行うこと。【解決手段】基板上に配列された複数の温度検出素子を含む温度検出層を有し、該温度検出層の上部に形成された検出面に載置される指の指紋パターンを前記温度検出素子の出力をもとに検出する指紋検出装置において、指紋検知面３の温度を検出する温度センサ部４と、指紋検出部７の下部に設けられ、指紋検知面３を加熱するヒータ部８と、温度センサ部４が検出した温度をもとに、ヒータ部８に対して指紋検知面３が一定範囲の温度となる温度制御を行う制御手段と備える。なお、ヒータ部８に代えてペルチェ素子を設けて冷却部を形成してもよいし、双方を設けても良い。【選択図】　　　図２
2004005065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に配列された複数の温度検出素子を含む温度検出層を有し、該温度検出層の上部に形成された検出面に載置される指の指紋パターンを前記温度検出素子の出力をもとに検出する指紋検出装置において、
前記検出面の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出層の下部に設けられ、前記検出面を加熱し、あるいは前記検出面を冷却する加熱／冷却手段と、
前記温度検出手段が検出した温度をもとに、前記加熱／冷却手段に対して前記検出面が一定範囲の温度となる温度制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする指紋検出装置。
【請求項２】
基板上に配列された複数の温度検出素子を含む温度検出層を有し、該温度検出層の上部に形成された検出面に載置される指の指紋パターンを前記温度検出素子の出力をもとに検出する指紋検出装置において、
前記検出面の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出層の下部に設けられ、前記検出面を加熱する加熱手段と、
前記温度検出層の下部に設けられ、前記検出面を冷却する冷却手段と、
前記温度検出手段が検出した温度をもとに、前記加熱手段および前記冷却手段に対して前記検出面が一定範囲の温度となる温度制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする指紋検出装置。
【請求項３】
基板上に配列された複数の温度検出素子を含む温度検出層を有し、該温度検出層の上部に形成された検出面に載置される指の指紋パターンを前記温度検出素子の出力をもとに検出する指紋検出装置において、
前記検出面の温度を検出する温度検出手段と、
前記温度検出層の下部に設けられ、前記検出面を加熱および冷却する加熱冷却手段と、
前記温度検出手段が検出した温度をもとに、前記加熱冷却手段に対して前記検出面が一定範囲の温度となる温度制御を行う制御手段と、
を備えたことを特徴とする指紋検出装置。
【請求項４】
前記加熱／冷却手段、前記加熱手段、前記冷却手段または前記加熱冷却手段と前記温度検出層との間は、熱伝導性接着材料を用いて接合されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の指紋検出装置。
【請求項５】
指が前記検知面に載置される前に、指紋の検知開始を検出する開始検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記開始検出手段が指紋の検知開始を検出した場合に、温度制御を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の指紋検出装置。
【請求項６】
時間を計時するタイマをさらに備え、
前記制御手段は、前記タイマの計時期間中、温度制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の指紋検出装置。
【請求項７】
前記検知面の温度状態を出力する温度状態出力手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記温度検出手段が検出した温度に対応した温度状態を前記温度状態出力手段に出力させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の指紋検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、指紋の凹凸パターンを検出する指紋検出装置に関し、特に寒冷地あるいは炎天下などに配置されても指の安全性を確保することができる指紋検出装置およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、光学式、静電容量式、さらには熱伝導式の指紋検出装置が知られている。光学式の指紋検出装置は、指紋の凹凸による反射波の明暗によって指紋の凹凸パターンを検出する。また、特開平８−３０５８３２には静電容量式の指紋検出装置が記載され、小型・軽量化を達成している。この静電容量式の指紋検出装置は、指紋の凹部と凸部との距離差に伴う静電容量差を検出し、この静電容量差をもとに指紋の凹凸パターンを検出する。さらに、特表平１１−５０３３４７には、熱伝導式の指紋検出装置が記載され、指紋の凹部と凸部との伝熱特性の差をもとに指紋の凹凸パターンを検出する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の指紋検出装置は、寒冷地や、炎天下の屋外や車内などの厳しい環境下に曝される場合があり、この場合、指紋検出装置が極度に冷却され、あるいは加熱された状態となり、指の載置時に指の凍傷や火傷などの傷害が発生するという問題点があった。
【０００４】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、厳しい環境下に配置される場合であっても、安全に指紋検出を行うことができる指紋検出装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１にかかる指紋検出装置は、基板上に配列された複数の温度検出素子を含む温度検出層を有し、該温度検出層の上部に形成された検出面に載置される指の指紋パターンを前記温度検出素子の出力をもとに検出する指紋検出装置において、前記検出面の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出層の下部に設けられ、前記検出面を加熱し、あるいは前記検出面を冷却する加熱／冷却手段と、前記温度検出手段が検出した温度をもとに、前記加熱／冷却手段に対して前記検出面が一定範囲の温度となる温度制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、請求項２にかかる指紋検出装置は、基板上に配列された複数の温度検出素子を含む温度検出層を有し、該温度検出層の上部に形成された検出面に載置される指の指紋パターンを前記温度検出素子の出力をもとに検出する指紋検出装置において、前記検出面の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出層の下部に設けられ、前記検出面を加熱する加熱手段と、前記温度検出層の下部に設けられ、前記検出面を冷却する冷却手段と、前記温度検出手段が検出した温度をもとに、前記加熱手段および前記冷却手段に対して前記検出面が一定範囲の温度となる温度制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３にかかる指紋検出装置は、基板上に配列された複数の温度検出素子を含む温度検出層を有し、該温度検出層の上部に形成された検出面に載置される指の指紋パターンを前記温度検出素子の出力をもとに検出する指紋検出装置において、前記検出面の温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出層の下部に設けられ、前記検出面を加熱および冷却する加熱冷却手段と、前記温度検出手段が検出した温度をもとに、前記加熱冷却手段に対して前記検出面が一定範囲の温度となる温度制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４にかかる指紋検出装置は、請求項１〜３の発明において、前記加熱／冷却手段、前記加熱手段、前記冷却手段または前記加熱冷却手段と前記温度検出層との間は、熱伝導性接着材料を用いて接合されることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項５にかかる指紋検出装置は、請求項１〜４の発明において、指が前記検知面に載置される前に、指紋の検知開始を検出する開始検出手段をさらに備え、前記制御手段は、前記開始検出手段が指紋の検知開始を検出した場合、温度制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項６にかかる指紋検出装置は、請求項１〜５の発明において、時間を計時するタイマをさらに備え、前記制御手段は、前記タイマの計時期間中、温度制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項７にかかる指紋検出装置は、請求項１〜６の発明において、前記検知面の温度状態を出力する温度状態出力手段をさらに備え、前記制御手段は、前記温度検出手段が検出した温度に対応した温度状態を前記温度状態出力手段に出力させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、この発明にかかる指紋検出装置について説明する。
【００１３】
（実施の形態１）
まず、この発明の実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１である指紋検出装置の概要構成を示す斜視図である。図１において、この指紋検出装置１には、中央部分から手前にかけて延びた案内凹部２が設けられ、この案内凹部２に、検出対象の指が載置される。案内凹部２の底部の中央側には指紋検知面３が露呈し、さらに指紋検知面３の周縁の一部であって指紋検出に影響を与えない部位に温度センサ部４が設けられる。案内凹部２以外の部分の上部にはたとえば、ＬＥＤなどによって実現される温度表示部５やスピーカ６が設けられ、温度センサ部４が検出した温度に対応した温度表示を行わせ、あるいは温度に対応した案内あるいは警告の音声情報を出力する。このような温度表示部５やスピーカ６による被指紋検出者に対する報知によって、指紋検出時における安全性を確保するようにしている。
【００１４】
図２は、図１に示した案内凹部２の近傍を破断した部分斜視図である。指紋検出面３および温度センサ部４の下部には、指紋を検出する指紋検出部７が設けられ、さらに指紋検出部７の下層にヒータ部８が設けられる。なお、ヒータ部８は、指紋検出部７の上面である指紋検知面３を加熱する指保護用のヒータであり、後述する指紋検出部７内に設けられる指紋検出用のヒータではない。この指紋検出装置１は、熱伝導方式によって指紋画像を取得する指紋検出装置であり、指紋検出部７は、指紋検知面３の下部にマトリクス状に複数のヒータと温度検出素子とを作り込み、指が指紋検知面３に載置された状態で、ライン毎に順次加熱し、その直後の温度上昇を複数の温度検出素子によって検出して指紋画像を得る。すなわち、指の凸部が温度検出素子上に存在する場合、ヒータによって与えられた熱が凸部に大きく流出し、指の凸部が温度検出素子上に存在しない場合は熱伝導性の低い空気層を介しているため、ヒータによって与えられた熱が指に流出しにくくなり、この熱の流出の大小に基づいた温度差を温度検出素子が検出することによって、指の凹凸、すなわち指紋を検出することになる。
【００１５】
ここで、具体的な指紋検出部７の構成について説明する。図３は、図２に示した指紋検出部７の断面構造を示す図である。図３において、この指紋検出部７は、基板１０上に温度検出素子１３およびアルミ配線１４が形成される。基板１０は、石英、ガラス、ポリイミド、アルミナ、表面が絶縁化されたＳｉなどによって形成され、その他の絶縁性材料であってもよい。温度検出素子１３は、温度を検出する温度センサとして機能するとともに、指紋検知面３を加熱するヒータとしての機能をも有し、抵抗として機能する材料によって実現する。具体的には、ポリシリコン、アモルファスシリコンあるいはＩＴＯなどの抵抗体材料によって実現される。
【００１６】
アルミ配線１４は、温度検出素子１３に通電するための配線であり、図示しない所定箇所において、アルミ配線１４と温度検出素子１３とは接続される。したがって、アルミ配線１４を介して温度検出素子１３は後述する検知回路に接続される。なお、指紋のピッチが数百μｍ程度であることを考慮し、隣接する各温度検出素子１３間のピッチは、５０〜１００μｍ程度にしている。また、温度検出素子１３の厚さは、０．１〜１μｍ程度である。なお、温度検出素子１３およびアルミ配線１４を含む基板１０の上部には、絶縁膜１２が形成される。これは、温度検出素子１３やアルミ配線１４と、指紋検知面３に載置される指との間の電気的導通を防止するためである。絶縁膜１２は、たとえば、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、Ｔａ２Ｏ５、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁性材料によって実現される。また、絶縁膜１２の上部には、図示しない保護膜が形成される。
【００１７】
ところで、図３に示した指紋検出部７は、温度検出素子１３が温度センサとヒータとを兼ねた一層構造のものであったが、これに限らず、ヒータを別構成とした二層構造としてもよい（特願２００１−３６９３４８参照）。図４は、この発明の実施の形態１である指紋検出装置の指紋検出部７の変形例を示す図である。図４に示した指紋検出部１７では、図３に示した温度検出素子１３と絶縁膜１２とからなるヒータ兼センサ層１１を、センサ層２２とヒータ層２１との２層に縦方向に分離した構成としている。センサ層２２は、温度を検出するセンサ２５と絶縁膜２３ａとアルミ配線２６ａとからなり、ヒータ層２１は、センサ２５の下部に対応して設けられ、その近傍を加熱するヒータ２４と絶縁膜２３ｂとアルミ配線２６ｂとからなる。この場合、センサ２５としては、抵抗型のセンサに限らず、焦電型のセンサや熱電対を用いることができ、柔軟な構成とすることができる。
【００１８】
さらに、検知回路の構成について説明する。図５は、温度検出素子１３によって検出された信号を検知する検知回路の回路構成の一例を示す図である。なお、この検知回路は、図３に示した指紋検出部７に対する検知回路の構成を示している。
【００１９】
図５において、検知回路３２は、指紋検出部７内に設けられた温度センサの役割を果たす各温度検出素子１３から温度に関するデータを受け取って温度を検知する回路である。具体的には、各温度検出素子１３を繋ぐ水平方向（行方向）に延びた２５６本のアルミ配線１４と、垂直方向（列方向）に延びた２５６本のアルミ配線１４とを介して温度に関するデータを受け取る。なお、図５に示したＩＶアンプおよび差動アンプなどの回路は、温度信号を変換、増幅、ラッチする回路である。
【００２０】
加熱および温度検出は、後述する信号処理回路によっていずれかの行を選択し、この選択した行の温度検出素子１３に所定電圧を印加することで行う。また、この選択する行を順次切り替え走査していくことで、全ての温度検出素子１３について同様の加熱、温度検出を行うことができる。
【００２１】
なお、加熱、温度検出を１行ずつ行っているのは、温度信号をラッチする検知回路３２を各列毎にしか設けていないからである。このラッチする回路部を各行各列毎に設ければ、全ての温度検出素子１３について一斉に加熱し、温度検出することができる。
【００２２】
ところで、上述したように、指紋検出装置１は、指紋検出部７の下部にはヒータ部８が設けられる。図６に示すように、ヒータ部８は、指紋検出部７と接合部４２を介して接合される。接合部４２は、熱伝導性接着剤によって実現される。また、温度センサ部４も、指紋検出部７の表面に、熱伝導性接着剤である接合部４１を介して接合される。
【００２３】
なお、ヒータ部８は、たとえば、絶縁体上にミアンダ状のパターンを有した抵抗体によって形成している。具体的には、ポリイミド、ＰＥＴ、セラミックなどの絶縁性シート上に、ＳＵＳ、白金などの金属箔をミアンダ状に形成する。また、温度センサ部４は、白金抵抗体や白金薄膜抵抗体によって実現できる。
【００２４】
図７は、この発明の実施の形態１である指紋検出装置の構成を示すブロック図である。図７において、上述した指紋検出部７は、指紋センサ駆動／信号処理回路７ｃを介して接続され、ヒータ部８は、ヒータ制御回路８ｃを介して、主制御部Ｃに接続される。温度センサ部４、温度表示部５、およびスピーカ６は直接、主制御部Ｃに接続される。主制御部Ｃは、上述した指紋センサ駆動／信号処理回路７ｃ、ヒータ制御回路８ｃ、温度センサ部４、温度表示部５およびスピーカ６を制御する。
【００２５】
ここで、指紋検出装置１を用いた指紋の検出概念について説明する。まず、認証者が指紋検知面３に指を載置して所定の検出開始操作を行うと、指紋センサ駆動／信号処理回路７ｃは、主制御部Ｃの制御のもと、アルミ配線１４を介して温度検出素子１３のそれぞれに所定電圧を印加し、各温度検出素子１３をそれぞれ発熱させる。これによって、指紋検知面３には指紋の形状（パターン）に対応した温度分布が生じる。
【００２６】
この場合、指紋の谷部では、皮膚と温度検知面３との間に断熱体である空気が介在しており、両者が直接接触することはないので、温度検出素子１３によって発生した熱が指紋検知面３から皮膚へと逃げにくく、温度検出素子１３近傍の温度が高くなる。
【００２７】
これに対して、指紋の山部では、皮膚が指紋検知面３と直接的に接触するため、指紋検知面３から皮膚へと熱が逃げやすいので、温度検出素子１３近傍の温度が低下する。
【００２８】
このようにして、指紋検知面３に温度分布が生じると、引き続きこの温度分布を計測する。具体的には、指紋センサ駆動／信号処理回路７ｃは、アルミ配線１４を介して各温度検出素子１３に所定電圧を印加し、そのとき流れる電流値を計測することによって温度を検出する。さらに、このようにして得た温度分布をもとに指紋画像を生成する。なお、信号処理回路７ｃには上述した検知回路３２が含まれる。
【００２９】
ここで、主制御部Ｃは、温度センサ部４から入力された温度が所定温度よりも低い場合、指の凍傷などの傷害を防ぐため、温度表示部５に待機状態を示すランプ表示にし、さらには待機状態である旨を音声情報あるいはブザーなどによって知らせる。温度表示部５のランプとしてはたとえば、赤色のＬＥＤと緑色のＬＥＤとを設け、赤色のＬＥＤが発光されている場合は待機（使用禁止）状態とし、緑色のＬＥＤが発光されている場合は使用可状態とするなど、その状態を表示出力する。ここで、点滅表示などを組み合わせるようにして、多段階表示するようにしてもよい。
【００３０】
主制御部Ｃは、所定温度、たとえば１０℃よりも低い場合、ヒータ制御回路８ｃを介してヒータ部８に通電させ、指紋検知面３が安全に使用するのに適した温度（１０〜４０℃）になるように、ヒータ部８を発熱させる。この場合、ヒータ制御回路８ｃは、たとえば、所定温度と検出温度との差に対応させたＰＷＭ信号を用いて制御するようにしてもよい。
【００３１】
なお、図６に示した温度検出装置では、温度センサ部４およびヒータ部８をそれぞれ接合部４１，４２で接着した構成であったが、たとえば、図８に示すように、温度センサ部４およびヒータ部８の接合を、半導体プロセス技術によってモノリシックに形成するようにしてもよい。この場合、接合部４１，４２が不要となり、また機械的強度を増大させることもできる。ここで、ヒータ部８上に指紋検出部７を半導体プロセス技術を用いて形成することは時間と労力とがかかる場合があるため、図９に示すように温度センサ部４のみを半導体プロセス技術によって形成するようにしてもよい。
【００３２】
この実施の形態１では、ヒータ部８を設けているので、寒冷地等に指紋検出装置１が配置された場合であっても、指紋認証時に凍傷などの傷害が発生せず、安全な指紋認証を行うことができる。
【００３３】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、ヒータ部８を設けていたが、この実施の形態２では、ヒータ部８に代えて冷却部を設けるようにしている。
【００３４】
図１０は、この発明の実施の形態２である指紋検出装置の指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。図１０において、この指紋検出装置は、図９に示した指紋検出装置のヒータ部８を冷却部９に置き換えた構造である。冷却部９はペルチェ素子によって実現される。その他の構成は、図９に示した構成と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００３５】
図１１は、この発明の実施の形態２である指紋検出装置の変形例である指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。図１１において、この指紋検出装置は、図８に示した指紋検出装置のヒータ部８を冷却部９に置き換えた構造であり、すべて半導体プロセス技術によって形成するようにしている。その他の構成は、図８に示した構成と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００３６】
図１２は、図１０に示した指紋検出装置の構成を示すブロック図である。図１２において、この指紋検出装置では、図７に示したヒータ部８とヒータ制御回路８ｃに代えて冷却部９と冷却部制御回路９ｃを設けている。冷却部９は、上述したようにペルチェ素子によって実現され、冷却部制御回路９ｃは、温度センサ部４が検出した検出温度が、たとえば４０℃よりも高い場合、この検出温度と所定温度との温度差に対応した通電量を制御し、指紋検出装置、特に指紋検知面３が所定温度以下になるように制御する。これによって、指紋検出時に、指を火傷などの傷害から守ることができる。
【００３７】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態１では、指紋検出部７の下部にヒータ部８を設け、また実施の形態２では、指紋検出部７の下部に冷却部９を設けるようにしていたが、この実施の形態３では、指紋検出部７の下部にヒータ部８および冷却部９の双方を設けるようにしている。
【００３８】
図１３は、この発明の実施の形態３である指紋検出装置の指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。図１３において、この指紋検出装置は、図９に示した指紋検出装置の下部に接合部４３を介してペルチェ素子などの冷却部９が設けられている。接合部４３は、接合部４２と同じであり、熱伝導性接着剤などによって実現される。その他の構成は、図９に示した指紋検出装置と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。このような構成によって、検出温度が低い場合、たとえば１０℃よりも低い場合にはヒータ部８が機能し、検出温度が高い場合、たとえば４０℃よりも高い場合には冷却部９が機能することによって、指の凍傷や火傷などの傷害を未然に防止することができる。
【００３９】
なお、図１４に示すように、図１３に示した接合部４２を設けず、ヒータ部８の上部に形成される指紋検出部７を半導体プロセス技術によって直接形成するようにしてもよい。さらに、図１５に示すように、図１４の構成において、ヒータ部８と冷却部９とをそれぞれ置換した構成としてもよい。すなわち、冷却部９の上部に形成される指紋検出部７を半導体プロセス技術によって直接形成する。また、図１６に示すように、接合部４３を設けず、冷却部９の上部にヒータ部８を半導体プロセス技術によって直接形成し、さらにヒータ部８の上部に指紋検出部７を半導体プロセス技術によって直接形成するようにしてもよい。
【００４０】
図１７は、上述した図１３〜図１６に示した指紋検出装置の構成を示すブロック図である。この指紋検出装置は、図７に示した指紋検出装置の構成に、図１２に示した冷却部９および冷却部制御回路９ｃを設けている。ヒータ制御回路８ｃは、温度センサ部４が検出した検出温度と最低閾値温度との差に対応してヒータ部８に通電し、冷却部制御回路９ｃは、温度センサ部４が検出した検出温度と最高閾値温度との差に対応して冷却部９に通電し、それぞれ加熱あるいは冷却を行う。
【００４１】
（実施の形態４）
つぎに、この発明の実施の形態４について説明する。上述した実施の形態１〜３では、いずれも温度センサ部４が検出した検出温度によってヒータ部８あるいは冷却部９を制御するようにしていたが、この実施の形態４では、さらに、人体検知センサ５１、リモコン受信センサ５２、タイマ５３を設け、迅速かつ安全な指紋検出を可能としている。
【００４２】
図１８は、この発明の実施の形態４である指紋検出装置の構成を示すブロック図である。図１８において、この指紋検出装置は、図１７に示した構成に、人体検知センサ５１、リモコン受信センサ５２、およびタイマ５３をさらに設けている。人体検知センサ５１は、人間の存在を画像等によって認識するセンサなどである。また、リモコン受信センサ５２は、図示しないリモコン送信機からの信号を受信するセンサである。さらに、タイマ５３は、所定時間を計時するタイマである。
【００４３】
主制御部Ｃは、人体検知センサ５１が人体を検知し、あるいはリモコン受信センサ５２が図示しないリモコン送信機からの信号を受信した場合、タイマ５３を起動し、温度センサ部４が検出した検出温度にしたがって、ヒータ部８あるいは冷却部９を機能させる。すなわち、温度センサ部４が検出した検出温度が、たとえば１０℃よりも低い場合、ヒータ制御回路８ｃを介してヒータ部８に通電させて過熱し、温度センサ部４が検出した検出温度が、たとえば４０℃よりも高い場合、冷却部制御回路９ｃを介して冷却部９に通電させ冷却を行わせる。そして、タイマ５３がタイムアウトするまで、この温度制御を行う。
【００４４】
なお、タイマ５３は、所定時刻になった場合に計時を開始して所定時間、計時するようにしてもよい。この場合、主制御部Ｃは、タイマ５３の計時期間中、温度制御を行うことになる。この所定時刻とは、たとえば毎日、朝８時とし、所定時間を９時間とすることによって、朝８時から夕方５時まで温度制御がなされることになる。もちろん、毎日でもよいし、週毎あるいは月毎に設定を行うようにしてもよい。要は、タイマ５３を用いて一定時間、定期的に温度制御を行うようにする。
【００４５】
この人体検知センサ５１やリモコン受信センサ５２を設けることによって、指紋検出時に指紋検知面３はたとえば、１０〜４０℃の範囲内の適温になっており、指の凍傷や火傷などを生じさせずに、安全にしかも迅速な指紋検出を行うことができる。また、タイマ５３を用いているので、指紋検出時近傍の時間帯以外には温度制御を行わないため、省電力化を実現できる。さらに、タイマ５３を用いて定期的な温度制御を行うことによって簡易な構成で省電力化を図ることができる。もちろん、人体検知センサ５１やリモコン受信センサ５２を用いた温度制御と、定期的な温度制御とを併用するようにしてもよい。
【００４６】
（実施の形態５）
つぎに、この発明の実施の形態５について説明する。上述した実施の形態３では、ヒータ部８と冷却部９とを設けるようにしていたが、この実施の形態５では、ペルチェ素子を用いてヒータ部８と冷却部９とを兼ねるようにしている。すなわち、ペルチェ素子の通電方向を変えることによってヒータおよび冷却部として機能させるようにしている。
【００４７】
図１９は、この発明の実施の形態６である指紋検出装置の指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。図１９において、この指紋検出装置は、図６に示した指紋検出装置のヒータ部８に代えてペルチェ素子６０を設けている。その他の構成は、図６に示した指紋検出装置と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。
【００４８】
ただし、ペルチェ素子６０に対する制御は、図２０に示すように温度制御回路６０ｃによって行われ、ペルチェ素子６０をヒータとして機能させるときと冷却部として機能させるときとの通電方向を異ならせて制御する。これによって、ヒータ部８と冷却部９との双方を設ける場合に比して小型軽量化を図ることができる。
【００４９】
（実施の形態６）
上述した実施の形態１〜５では、いずれも熱伝導式の指紋検出装置であったが、実施の形態１〜５の構成は、静電容量式の指紋検出装置にも容易に適用することができる。
【００５０】
図２１は、この発明の実施の形態６である静電容量式の指紋検出装置の構造を示す図である。図２１において、この指紋検出装置は、基板６１上にセンサ電極６５がマトリクス状に配置され、各センサ電極６５は配線６４に接続される。このセンサ電極６５および配線６４の各水平方向は層間絶縁膜６２によって埋められ、これらセンサ電極６５，配線６４，層間絶縁膜６２上は、保護膜６３によって覆われる。
【００５１】
センサ電極６５はＦＥＴなどのスイッチング素子によって実現され、このセンサ電極６５がオン状態のときに、このセンサ電極６５と指との間の静電容量Ｃ１，Ｃ２が計測される。ここで、指の凸部とセンサ電極６５との間の距離は、指の凹部とセンサ電極６５との間の距離に比して短くなる。また、容量は、距離に反比例し、面積に比例するため、指の凸部とセンサ電極６５との間の容量Ｃ１は、指の凹部とセンサ電極６５との間の容量Ｃ２に比して大きな値を有することになる。この容量Ｃ１，Ｃ２は、配線６４を介して容量検出回路８１が検出し、信号処理回路８２によって指紋パターンが検出される。なお、指とセンサ電極６５との間の静電容量は、指自体が有する容量によって大きく変化してしまうため、指に蓄積された静電容量を予め、接地処理などによって電位を一定の値に保持しておく必要がある。
【００５２】
ここで、この指紋検出装置は、基板６１の下部に、接合部７１を介してヒータ部７２が接合される。このヒータ部７２は、ヒータ部８と同じ制御がなされ、たとえば周囲温度が１０℃以下になった場合、ヒータ部８に通電されて発熱によって、保護膜６３の表面の温度を上昇させる。これによって、寒冷地に配置された場合における指の凍傷などの傷害を未然に防止することができる。
【００５３】
なお、上述した実施の形態６は、実施の形態１に対応してヒータ部７２を設ける構成としたが、これに限らず、実施の形態２〜５に対応したヒータ部、冷却部、ペルチェ素子、人体検知センサ、リモコン受信センサ、タイマなどを適宜組み合わせて設けるようにしてもよい。すなわち、この静電容量式の指紋検出装置は、熱伝導式の指紋検出装置と同様に、指紋検出装置の指紋検知面の温度を制御し、指紋検出時に、指の傷害が発生しないようにしている。
【００５４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、制御手段が、検出面の温度を検出する温度検出手段によって検出した温度をもとに、ヒータなどの加熱手段あるいはペルチェ素子などの冷却手段に対して、検出面が一定範囲の温度となる温度制御を行うようにしているので、指紋検出装置が寒冷地や炎天下などの厳しい環境に配置される場合であっても、指の凍傷や火傷などの傷害を未然に防止でき、安全な指紋検出を行うことができる。
【００５５】
また、請求項２の発明によれば、加熱手段と冷却手段との双方を設けるようにしているので、寒冷地や炎天下などの環境の違いに関係なく安全な指紋検出を行うことができる。
【００５６】
また、請求項３の発明によれば、ペルチェ素子などの加熱手段と冷却手段とを兼ね備えた構成としているので小型軽量化を促進することができる。
【００５７】
また、請求項４の発明によれば、加熱／冷却手段、加熱手段、冷却手段または加熱冷却手段と温度検出層との間を、熱伝導性接着材料を用いて接合するようにしているので、簡易な構成で安全な指紋検出を行うことができる指紋検出装置を実現できる。
【００５８】
また、請求項５の発明によれば、人体検知センサやリモコン受信センサなどの開始検出手段を用いて、指が前記検知面に載置される前に、指紋の検知開始を検出し、制御手段が、開始検出手段が指紋の検知開始を検出した場合に、温度制御を行うようにしているので、厳しい環境下であっても、安全な指紋検出を迅速に行うことができるとともに、省電力化を促進することができる。
【００５９】
また、請求項６の発明によれば、時間を計時するタイマを用いて、制御手段が、前記タイマの計時期間中、定期的に温度制御を行うようにしているので、簡易な構成によって温度制御を行うことができ、省電力化を促進することができる。
【００６０】
また、請求項７の発明によれば、ＬＥＤやスピーカなどの温度状態出力手段が検知面の温度状態を出力するようにしているので、一層安全な指紋検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である指紋検出装置の概要構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した案内凹部の近傍を破断した部分斜視図である。
【図３】図２に示した指紋検出部の断面構造を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１である指紋検出装置の指紋検出部の変形例を示す図である。
【図５】温度検出素子によって検出された信号を検知する検知回路の回路構成の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１である指紋検出装置の指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１である指紋検出装置の構成を示すブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態１である指紋検出装置の変形例である指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態１である指紋検出装置の変形例である指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態２である指紋検出装置の指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態２である指紋検出装置の変形例である指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図１２】図１０に示した指紋検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】この発明の実施の形態３である指紋検出装置の指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態３である指紋検出装置の変形例である指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態３である指紋検出装置の変形例である指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図１６】この発明の実施の形態３である指紋検出装置の変形例である指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図１７】この発明の実施の形態３である指紋検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】この発明の実施の形態４である指紋検出装置の構成を示すブロック図である。
【図１９】この発明の実施の形態５である指紋検出装置の指紋検出部近傍の断面構造を示す図である。
【図２０】この発明の実施の形態５である指紋検出装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】この発明の実施の形態６である指紋検出装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１　指紋検出装置
２　案内凹部
３　指紋検知面
４　温度センサ部
５　温度表示部
６　スピーカ
７，１７　指紋検出部
７ｃ　指紋センサ駆動／信号処理回路
８，７２　ヒータ部
８ｃ　ヒータ制御回路
９　冷却部
９ｃ　冷却部制御回路
１０，２０，６１　基板
１１　ヒータ兼センサ層
１２，２３ａ，２３ｂ　絶縁膜
１３　温度検出素子
１４，２６ａ，２６ｂ　アルミ配線
２１　ヒータ層
２２　センサ層
２４　ヒータ
２５　センサ
３２　検知回路
４１，４２，７１　接合部
５１　人体検知センサ
５２　リモコン受信センサ
５３　タイマ
６０　ペルチェ素子
６０ｃ　温度制御回路
６２　層間絶縁膜
６３　保護膜
６４　配線
６５　センサ電極
８１　容量検出回路
８２　信号処理回路
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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