(57)【要約】【課題】本人照合精度が高く、しかも照合対象物の偽造が極めて困難な本人照合装置を提供すること。【解決手段】本人照合装置１００は、操作者の指紋を検出する指紋検出センサ４０と、操作者の脈波を検出する脈波検出センサ５０とを有する。脈波検出センサ５０にて検出された脈波は、指標抽出部６０にて処理されて、少なくとも一つの指標が抽出される。指紋と比較される第１の比較情報は、第１の比較情報記憶部８２に記憶されている。少なくとも一つの指標と比較される第２の比較情報は、第２の比較情報記憶部８４に記憶されている。照合部７０は、指紋と第１の比較情報との比較結果に基づいて、操作者が登録された本人と一致され、かつ、少なくとも一つの指標と第２の比較情報との比較結果に基づいて、操作者が生存していると判断された時に、その操作者が真正であることを示す信号を出力する。【選択図】　　　　図４
2004089675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者の固有情報を検出する第１の検出手段と、
前記操作者の脈波を検出する第２の検出手段と、
前記第２の検出手段にて検出された脈波を処理して、少なくとも一つの指標を抽出する指標抽出手段と、
前記固有情報と比較される第１の比較情報を記憶する第１の記憶手段と、
前記少なくとも一つの指標と比較される第２の比較情報を記憶する第２の記憶手段と、
前記固有情報と前記第１の比較情報との比較結果に基づいて、前記操作者が登録された本人と一致され、かつ、前記少なくとも一つの指標と前記第２の比較情報との比較結果に基づいて、前記操作者が生存していると判断された時に、前記操作者が真正であることを示す信号を出力する照合手段と、
を有する本人照合装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波が有する複数の変極点の少なくとも一つの波高を、前記少なくとも一つの指標として抽出する波高抽出部を含む本人照合装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波が有する複数の変極点の少なくとも一つに至るまでの時間を、前記少なくとも一つの指標として抽出する時間抽出部を含む本人照合装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波が有する複数の変極点の波高比率を、前記少なくとも一つの指標として抽出する波高比率抽出部を含む本人照合装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、
前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波の加速度波形を演算する演算部と、前記加速度波形が有する複数の変極点の波高比率を、前記少なくとも一つの指標として抽出する波高比率抽出部を含む本人照合装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波が有する複数の変極点間の時間比率を、前記少なくとも一つの指標として抽出する時間比率抽出部を含む本人照合装置。
【請求項７】
請求項６において、
前記時間比率抽出部は、前記第２の検出手段にて検出された脈波より、該脈波の周期と駆出時間との比率を抽出するものである本人照合装置。
【請求項８】
請求項１において、
前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波を増幅する増幅器であり、前記増幅器は、オート・ゲイン・コントロール機能により前記脈波を一定振幅以上の信号に増幅した時の増幅倍率を指標として抽出する本人照合装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかにおいて、
前記指標抽出手段にて抽出された前記少なくとも一つの指標の履歴情報を記憶する履歴情報記憶部と、
前記履歴情報に基づいて、前記第２の記憶手段に記憶されている前記第２の比較情報を更新する情報更新部と、
をさらに含む本人照合装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかにおいて、
前記固有情報は指紋であり、前記第１の検出手段は指紋検出センサであり、前記第１の記憶手段には本人の指紋情報が記憶されている本人照合装置。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記指紋検出センサは、前記操作者の指の凹凸に応じて変化する静電容量を検出することで、指紋を検出する本人照合装置。
【請求項１２】
請求項１１において、
前記指紋検出センサは、Ｍ（Ｍは２以上の整数）行の電源線と、Ｎ（Ｎは２以上の整数）列の出力線と、前記Ｍ行Ｎ列の電源線及び出力線の各交点にそれぞれ設けられたＭ×Ｎ個の静電容量検出素子とを含む本人照合装置。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記Ｍ×Ｎ個の静電容量検出素子の各々は、信号検出素子と信号増幅素子とを含み、
前記信号検出素子は、容量検出電極と容量検出誘電体膜とを含み、
前記信号増幅素子は、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び半導体膜を有する信号増幅用ＭＩＳ型薄膜半導体装置にて形成されている本人照合装置。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記Ｍ行の電源線に接続される電源選択回路をさらに有し、
前記電源選択回路は、共通電源線と前記Ｍ行の電源線との間に設けられたＭ個の電源用パスゲートとを含み、前記Ｍ個の電源用パスゲートの各々は、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び半導体膜を有する信号増幅用ＭＩＳ型薄膜半導体装置にて形成されている本人照合装置。
【請求項１５】
請求項１３または１４において、
前記Ｎ行の信号線に接続される信号選択回路をさらに有し、
前記電源選択回路は、共通出力線と前記Ｎ列の出力線との間に設けられたＮ個の出力信号用パスゲートとを含み、前記Ｎ個の出力信号用パスゲートの各々は、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び半導体膜を有する信号増幅用ＭＩＳ型薄膜半導体装置にて形成されている本人照合装置。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれかにおいて、
前記指紋検出センサへの指の接触を検知して、本人照合装置を起動させる起動スイッチをさらに有する本人照合装置。
【請求項１７】
請求項１乃至１６のいずれかおいて、
前記第２の検出手段は、発光素子と受光素子とを有する脈波検出センサを含み、前記操作者の脈波を光学的に検出する本人照合装置。
【請求項１８】
請求項１２乃至１６のいずれかにおいて、
前記第２の検出手段は、発光素子と受光素子とを有する脈波検出センサを含み、
前記指紋検出センサが表面側に位置するようにして、前記指紋検出センサと前記脈波検出センサとが積層され、かつ、前記指紋検出センサが前記発光素子からの発光経路及び前記受光素子への受光経路と交差する領域は、前記発光素子からの発光波長に対して透明な部材により形成されている本人照合装置。
【請求項１９】
請求項１７または１８において、
前記指紋検出センサにて検出された指紋が真正でないと前記照合手段により判断された時は、前記脈波検出センサでの脈波の検出が禁止される本人照合装置。
【請求項２０】
請求項１７乃至１９のいずれかにおいて、
前記脈波検出センサにて検出された脈波から低域周波数成分を遮断する低域遮断フィルタをさらに有する本人照合装置。
【請求項２１】
請求項２０において、
前記低域遮断フィルタは、低域遮断周波数が０．４〜０．５Ｈｚの範囲中の値に設定されている本人照合装置。
【請求項２２】
経時的に変化する操作者の生体情報を検出する検出手段と、
前記生体情報と比較される比較情報を記憶する第１の記憶手段と、
前記検出手段で検出された前記生体情報の履歴情報を記憶する第２の記憶手段と、
前記第２の記憶手段に記憶された履歴情報に基づいて、前記第１の記憶手段内の比較情報を更新する更新手段と、
前記生体情報と前記比較情報との比較結果に基づいて、前記操作者が真正であることを示す信号を出力する照合手段と、
を有する本人照合装置。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれかに記載の本人照合装置を有するカード型情報記録媒体。
【請求項２４】
請求項２０または２１に記載の本人照合装置を有するカード型情報記録媒体であって、
少なくとも前記脈波検出センサが形成された第１の薄膜ディバイスと、少なくとも前記指紋検出センサが形成された第２の薄膜ディバイスとが積層されているカード型情報記録媒体。
【請求項２５】
請求項２３または２４において、
前記照合手段からの前記信号に基づいて、カード使用可能状態であることを表示する表示部をさらに有するカード型情報記録媒体。
【請求項２６】
請求項２３乃至２５のいずれかに記載のカード型情報記録媒体と、
前記カード型情報記録媒体の情報に基づいて処理する情報処理装置と、
を有し、
前記情報処理装置は、前記照合手段から前記信号が入力された後に、前記カード型情報記録媒体から、本人照合に用いた情報以外の情報を読み取る情報処理システム。
【請求項２７】
請求項２６において、
前記情報処理装置は、前記カード型情報記録媒体に給電する給電部を有する情報処理システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、本人照合装置、カード型情報記録媒体及びそれを用いた情報処理システムに関する。
【０００２】
【背景技術】
本人照合のために、指紋検出センサを用いる技術が提案され、抵抗感知型指紋検出センサ（例えば、特許文献１参照。）と、光電式指紋検出センサ（例えば、特許文献２参照。）と、圧電式指紋検出センサ（例えば、特許文献３参照。）と、静電容量式指紋検出センサ（例えば、特許文献４参照。）とがそれぞれ提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平３−６７９１号公報
【特許文献２】
特開平４−２７１４７７号公報
【特許文献３】
特開平５−６１９６５号公報
【特許文献４】
特開平１１−１１８４１５号公報
【０００４】
【背景技術及び発明が解決しようとする課題】
しかし、本人照合を指紋だけに頼ると、その本人が生存していない場合にも指紋を採取できるので、犯罪に悪用される懸念がある。
【０００５】
特開２００１−１８４４９０は、読み取りローラ上を走査される指の指紋を工学的に読み取ると共に、その近傍に設けた脈拍センサにより脈拍を検出する技術が開示されている。しかし、脈拍はパルスであるので偽造がた易い。また、指紋検出に読み取りローラを用いているため、例えば携帯用カードにその構造を採用することは不可能である。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、本人照合精度が高く、しかも照合対象物の偽造が極めて困難な本人照合装置並びにそれを用いたカード型情報記録媒体及び情報処理システムを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様に係る本人照合装置は、操作者の固有情報を検出する第１の検出手段と、前記操作者の脈波を検出する第２の検出手段と、前記第２の検出手段にて検出された脈波を処理して、少なくとも一つの指標を抽出する指標抽出手段と、前記固有情報と比較される第１の比較情報を記憶する第１の記憶手段と、前記少なくとも一つの指標と比較される第２の比較情報を記憶する第２の記憶手段と、前記固有情報と前記第１の比較情報との比較結果に基づいて、前記操作者が登録された本人と一致され、かつ、前記少なくとも一つの指標と前記第２の比較情報との比較結果に基づいて、前記操作者が生存していると判断された時に、前記操作者が真正であることを示す信号を出力する照合手段とを有する。真正である事を示す信号は表示情報であっても良いし、或いは暗号化されたパスワードであっても良いし、パスワードが電子信号として出力されても良い。
【０００８】
ここで、操作者の固有情報としては、指紋、虹彩、歯形、手相、顔相、声紋などがあるが、第１の検出手段にて検出される固有情報としては指紋が好適である。このような固有情報は、個人識別には好適であるが、その操作者が生体でなくても採取できる。そこで、第２の検出手段では、生存している操作者からのみ発せられる脈波を検出している。検出された脈波は処理され、指標抽出部にて脈波中から指標が抽出される。脈波の形状は生存する人間固有のものであり、脈波から抽出される指標もまた、生存する人間固有のものである。このように指標化することで、既知記憶情報との比較も容易となる。この点、脈波自体でなく、その一成分である例えば脈拍等のパルスを直接検出しようとした場合、そのようなパルスは人為的に生成可能である。一方、脈波の波形を偽造することは極めて困難であり、かつ、その脈波中のいずれかの指標をも偽造することは不可能に近い。よって、本発明の一態様によれば、本人照合精度が極めて向上し、本人照合結果の信頼性が向上する。
【０００９】
本発明の一態様では、前記指標抽出手段は、以下の各種形態にて構成できる。この指標抽出部は、前記第２の検出手段にて検出された脈波が有する複数の変極点の少なくとも一つの波高を、前記少なくとも一つの指標として抽出する波高抽出部を含むことができる。あるいは、前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波が有する複数の変極点の少なくとも一つに至るまでの時間を、前記少なくとも一つの指標として抽出する時間抽出部を含むことができる。あるいは、前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波が有する複数の変極点の波高比率を、前記少なくとも一つの指標として抽出する波高比率抽出部を含むことができる。あるいは、前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波の加速度波形を演算する演算部と、前記加速度波形が有する複数の変極点の波高比率を、前記少なくとも一つの指標として抽出する波高比率抽出部を含むことができる。あるいは、前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波が有する複数の変極点間の時間比率を、前記少なくとも一つの指標として抽出する時間比率抽出部を含むことができる。この場合、前記時間比率抽出部は、前記第２の検出手段にて検出された脈波より、該脈波の周期と駆出時間との比率を抽出することができる。あるいは、前記指標抽出手段は、前記第２の検出手段にて検出された脈波を増幅する増幅器とすることができる。この増幅器は、オート・ゲイン・コントロール機能により前記脈波を一定振幅以上の信号に増幅した時の増幅倍率を指標として抽出する。この指標としての増幅倍率は、血管年齢と同等の生体の個人情報となり得る。
【００１０】
本発明の一態様では、前記指標抽出手段にて抽出された前記少なくとも一つの指標の履歴情報を記憶する履歴情報記憶部と、前記履歴情報に基づいて、前記第２の記憶手段に記憶されている前記第２の比較情報を更新する情報更新部とをさらに含むことができる。履歴情報に基づいて第２の比較情報を更新することで、例えば経時的に変化する指標に合わせて第２の比較情報を変更したり、あるいは比較の許容幅を履歴情報に基づいて狭くしたりすることができる。
【００１１】
本発明の一態様にて前記固有情報を指紋とした場合には、前記第１の検出手段は指紋検出センサであり、前記第１の記憶手段には本人の指紋情報が記憶される。
【００１２】
この指紋検出センサは、前記操作者の指の凹凸に応じて変化する静電容量を検出することで、指紋を検出することができる。
【００１３】
このような指紋検出センサは、Ｍ（Ｍは２以上の整数）行の電源線と、Ｎ（Ｎは２以上の整数）列の出力線と、前記Ｍ行Ｎ列の電源線及び出力線の各交点にそれぞれ設けられたＭ×Ｎ個の静電容量検出素子とを含むことができる。
【００１４】
前記Ｍ×Ｎ個の静電容量検出素子の各々は、信号検出素子と信号増幅素子とを含み、前記信号検出素子は、容量検出電極と容量検出誘電体膜とを含み、前記信号増幅素子を、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び半導体膜を有する信号増幅用ＭＩＳ型薄膜半導体装置にて形成することができる。
【００１５】
ここで、指紋検出センサは、前記Ｍ行の電源線に接続される電源選択回路をさらに有することができる。この電源選択回路は、共通電源線と前記Ｍ行の電源線との間に設けられたＭ個の電源用パスゲートとを含み、前記Ｍ個の電源用パスゲートの各々を、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び半導体膜を有する信号増幅用ＭＩＳ型薄膜半導体装置にて形成することができる。
【００１６】
さらに、指紋検出センサは、前記Ｎ行の信号線に接続される信号選択回路をさらに有することができる。この信号選択回路は、共通出力線と前記Ｎ列の出力線との間に設けられたＮ個の出力信号用パスゲートとを含み、前記Ｎ個の出力信号用パスゲートの各々を、ゲート電極、ゲート絶縁膜及び半導体膜を有する信号増幅用ＭＩＳ型薄膜半導体装置にて形成することができる。
【００１７】
本発明の一態様では、前記指紋検出センサへの指の接触を検知して、本人照合装置を起動させる起動スイッチをさらに有することができる。
【００１８】
本発明の一態様では、前記第２の検出手段は、発光素子と受光素子とを有する脈波検出センサを含み、前記操作者の脈波を光学的に検出することができる。この場合、前記第２の検出手段は、発光素子と受光素子とを有する脈波検出センサを含み、前記指紋検出センサが表面側に位置するようにして、前記指紋検出センサと前記脈波検出センサとが積層され、かつ、前記指紋検出センサが前記発光素子からの発光経路及び前記受光素子への受光経路と交差する領域を、前記発光素子からの発光波長に対して透明な部材により形成することができる。
【００１９】
ここで、前記指紋検出センサにて検出された指紋が真正でないと前記照合手段により判断された時は、前記脈波検出センサでの脈波の検出が禁止することができる。それにより電力を比較的多く消費する光学的な脈波検査を省略できる。
【００２０】
前記脈波検出センサにて検出された脈波から低域周波数成分を遮断する低域遮断フィルタをさらに有することができる。低域周波数帯域には、交感神経系機能または副交感神経系機能などの自律神経系機能を反映した周波数成分や、体動に起因した周波数成分が含まれているので、これらを除去する必要があるからである。特にこの低域遮断フィルタは、低域遮断周波数を０．４〜０．５Ｈｚの範囲中の値に設定すると良い。上記のような無駄な周波数成分のみを除去でき、しかも脈波波形の特徴が損なわれないからである。
【００２１】
本発明の他の態様に係る本人照合装置は、経時的に変化する操作者の生体情報を検出する検出手段と、前記生体情報と比較される比較情報を記憶する第１の記憶手段と、前記検出手段で検出された前記生体情報の履歴情報を記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶手段に記憶された履歴情報に基づいて、前記第１の記憶手段内の比較情報を更新する更新手段と、前記生体情報と前記比較情報との比較結果に基づいて、前記操作者が真正であることを示す信号を出力する照合手段とを有する。
【００２２】
ここで、生体情報とは、脈波、脳波、心電、筋電、体表温、体表からの輻射熱などを挙げることができるが、このうち、経時的に変化する生体情報として脈波を好適に挙げることができる。特に脈波の加速度波形中の変極点の波高比率は年齢依存性を有する。このように経時的に変化する生体情報と比較される比較情報は、時の経過に応じて更新される必要がある。本発明の他の態様では、生体情報を検出する度に履歴情報として記憶しておき、その履歴情報に基づいて比較情報を更新している。このように比較情報が自動更新されるので、自動更新機能を有する本人照合装置は、半永久的に使用可能となる。比較情報としては生体情報の移動平均値と、移動平均値から生体情報の乖離度を示す偏差とを用いる。最新の過去数回の移動平均から、次回移動平均値を推定し、その推定値を中心に偏差のｋ倍（１≦ｋ≦３）の値を次回生体情報の許容範囲とする。こうする事で、本人を他人と間違えて拒絶することを著しく低減でき、且つ脈波の偽造に依る不正使用を防止できる。
【００２３】
本発明のさらに他の態様に係るカード型情報記録媒体は、上述した本人照合装置を内蔵するものである。
【００２４】
特に、指紋検出センサの裏に脈波検出センサを備えた本人照合装置を有するカード型情報記録媒体は、少なくとも前記脈波検出センサが形成された第１の薄膜ディバイスと、少なくとも前記指紋検出センサが形成された第２の薄膜ディバイスとが積層して形成することができる。
【００２５】
これらのカード型情報記録媒体は、前記照合手段からの前記信号に基づいて、カード使用可能状態であることを表示する表示部をさらに有することができる。
【００２６】
本発明のさらに他の態様に係る情報処理システムは、上述のカード型情報記録媒体と、前記カード型情報記録媒体の情報に基づいて処理する情報処理装置とを有し、前記情報処理装置は、前記照合手段から前記信号が入力された後に、前記カード型情報記録媒体から、本人照合に用いた情報以外の情報を読み取るものである。
【００２７】
こうすると、本人照合に用いられた個人情報は、カード型情報記録媒体内部でのみ処理され、外部に漏出することがない。
【００２８】
ここで、前記情報処理装置は、前記カード型情報記録媒体に給電する給電部を有することができる。もちろん、カード型情報記録媒体内部に電源を内蔵させても良い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、本人照合装置を内蔵したカード型情報記録媒体及びそれを用いた情報処理システムに適用した実施形態について、図面を参照して説明する。
【００３０】
（カード型情報記録媒体）
例えば集積回路（ＩＣ）を含むＩＣカードとして、メモリカード、Ｉ／Ｏ（入出力回路）カード、ＩＳＯ準拠のカードなどが知られている。本実施形態は、これらのクレジットカード、キャッシュカード等として用いられる各種カードに本人照合装置を内蔵させたものである。
【００３１】
一例として、本実施形態のカード型情報記録媒体の例を、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）及び図２（Ａ）（Ｂ）に示す。図１（Ａ）に示すカードは基板１０上にメモリ１２を有し、図１（Ｂ）に示すカードはメモリ１２に加えさらにＣＰＵ１４を有し、図１（Ｃ）に示すカードはメモリ１２及びＣＰＵ１４に加えさらにＩ／Ｏ１６を有する。図２（Ａ）に示すカードは図１（Ｃ）に示すカードに表示部２０及び表示駆動部２２をさらに加えたものである。図２（Ｂ）に示すカードは図２（Ａ）に示すカードにさらに電源例えば太陽電池２４を付加したものである。この他、カードに内蔵される構成は種々変形でき、例えば図２（Ｂ）以外のカードにも電源例えば太陽電池２４を内蔵させても良い。
【００３２】
ここで、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）及び図２（Ａ）（Ｂ）に示すいずれのカードにも本人照合装置３０が内蔵されている。
【００３３】
（情報処理システム）
図３は、カード型情報記録媒体１００と情報処理装置１１０とから構成される情報処理システムを示している。本実施形態のカード型情報記録媒体１００のセンシング領域に、カード所有者が指を触れると、カード型情報記録媒体１００がカード所有者の指紋と脈波とを検出し、本人照合装置３０にて本人照合が実施される。この照合動作は、カード型情報記録媒体１００が電源を内蔵していれば、情報処理装置１１０から電力の供給を受けずに実施できる。カード型情報記録媒体１００が電源を内蔵していなければ、情報処理装置１１０の給電部１１２から電力の供給を受けて実施できる。
【００３４】
情報処理装置１１０は、カード型情報記録媒体１００にてカード所有者が登録された本人であると認証された後に、カード型情報記録媒体１００から、本人照合に用いた情報以外の各種情報を読み取って処理する。カード型情報記録媒体１００からの認証結果の出力形態として、カード型情報記録媒体１００が表示部２０（図２（Ａ）（Ｂ）参照）を有するのであれば、その表示部２０に「カード使用可能」などの使用許可情報を表示すればよい。情報処理装置１１０を操作するオペレータは、その表示を確認した後に情報処理を開始できる。カード型情報記録媒体がクレジットカードであり、電源を内蔵していると、この表示情報を確認する事だけで、クレジットカードの不正使用は著しく低減される。又店に情報処理装置が設置されてなくとも、カード使用者の本人認証が可能になる。あるいは、カード型情報記録媒体１００にて本人であると認証された後に、カード型情報記録媒体１００からパスワード等が電子情報などの形態で出力されて、情報処理装置１１０に入力されるようにしても良い。こうすると、オペレータを介在させずに情報処理装置１１０での処理が開始される。情報処理装置１１０は、カード発行会社のホスト機器１２０の端末機器として機能し、カード型情報記録媒体１００からのパスワードを、ホスト機器１２０からの情報に基づいて照合する機能を有するものでも良い。
【００３５】
いずれの場合も、カード型情報記録媒体１００は真正なる本人以外は使用不能のとなるので、カードの紛失、盗難があっても、カードの盗用が防止される。しかも、指紋、脈波などの個人情報は、カード型情報記録媒体１００から外部に読み出されることがないので、個人情報の流出も防止できる。
【００３６】
（本人照合装置）
図４は、カード型情報記録媒体１００に内蔵される本人照合装置３０のブロック図である。図４において、この本人照合装置３０には、カード所有者の固有情報を検出する第１の検出手段としての指紋検出センサ４０と、カード所有者の脈波を検出する第２の検出手段としての脈波検出センサ５０とが設けられている。これらの各センサ４０，５０の詳細については後述する。指紋検出センサ４０にカード所有者の指が接触されたことを感知して、本人照合装置３０を起動させる起動スイッチ４２を設けることもできる。特に、カード型情報記録媒体１００が電源を内蔵している場合に、省エネルギーの観点から起動スイッチ４２を設ける意義がある。
【００３７】
脈波検出センサ５０にて検出された脈波を処理して、少なくとも一つの指標を抽出する指標抽出部６０が設けられている。
【００３８】
指紋検出センサ４０からの指紋情報と、指標抽出部６０からの抽出情報とは、照合部７０に入力される。この照合部７０は、比較情報記憶部８０に記憶された比較情報と検出情報とを照合するものである。比較情報記憶部８０は、指紋検出センサ４０からの指紋情報と比較される第１の比較情報が記憶される第１の比較情報記憶部８２と、指標抽出部６０からの指標と比較される第２の比較情報が記憶される第２の比較情報記憶部８４とを有する。また、照合部７０からの照合結果に基づいて、カード所有者が真正であるからカードの使用を許可する信号、例えば暗号化されたパスワードを出力するパスワード出力部９０が設けられている。なお、照合部７０からの信号は、カード型情報記録媒体１００のＣＰＵ１４にも入力され、例えば図２（Ａ）（Ｂ）に示す表示部２０にカードの使用を許可する旨の表示、例えば「カード使用可能」などのメッセージの表示、あるいはその旨の点灯または点滅表示などを制御する。
【００３９】
本人照合装置３０は更に過去の抽出情報を記憶する履歴情報記憶部１３０と情報更新部１４０とを備えている。履歴情報記憶部１３０は過去に照合して本人と認証された抽出情報を記憶しておく部位である。過去に正しいと判定された抽出情報を基に最新の情報に更新するのが情報更新部１４０で、これにより第２の比較情報の許容範囲が定まり、この許容範囲が第２の比較情報記憶部８４に記憶される。
【００４０】
（脈波検出センサ及び指標抽出部）
脈波検出センサ５０は圧電式でも構成できるが、ここでは光学的に検出する例を説明する。この場合、脈波検出センサ５０は発光素子（発光ダイオード、面発光レーザ、有機ＥＬなど）と受光素子（フォトダイオードやフォトトランジスタなど）とを用いて構成することができる。これらの素子はモノシリックで形成されることにより、小型で安価となる。
【００４１】
発光素子からの発光波長は、血液中のヘモグロビンの吸収波長ピーク付近に選定されることが好ましい。受光レベルが血流量に応じて変化するので、脈波（例えば容積脈波）波形を検出することができる。このような発光素子としては、ＩｎＧａＮ系（インジウム−ガリウム−窒素系）の青色ＬＥＤなどを用いることができ、発光波長は３５０〜６００ｎｍ（ピーク波長は４５０ｎｍ付近）である。受光素子としては、例えばＧａＡｓＰ系（ガリウム−砒素−リン系）のフォトトランジスタなどを用いることができ、主要感度領域は３００〜６００ｎｍである。なお、外光のうち波長が７００ｎｍ以下の光は指の組織を透過しにくい傾向がある。よって、カードに指を接触させた状態で脈波を検出しても、Ｓ／Ｎを高く確保できる。
【００４２】
脈波検出センサ５０をカード型情報記録媒体１００に内蔵させることを考慮すると、この脈波検出センサ５０は、例えば、本願出願人により出願された特開平９−２７６１１号、特開平１１−３３０５３２号等に開示された構造などを採用することができる。いずれの公報も、発光素子としての面発光型半導体レーザと、受光素子としてのフォトダイオードとを、半導体製造プロセスを用いて、基板上に隣接して形成し、かつ電気的に断絶させて形成したものである。これらの構造を用い、材質を適宜選択して上述の発光波長、受光波長を持つ薄膜の脈波検出センサ５０を形成することができる。
【００４３】
図５は、脈波検出センサ５０にて検出された脈波の１拍分の波形を示している。図５に示すように、この脈波には下記の特徴がある。
（１）１拍分の脈波に順次変極点Ｐ１〜Ｐ５が現われる。
（２）変極点Ｐ１〜Ｐ５は、波高ｙ１〜ｙ５を有する。
（３）脈波開始時刻ｔ０を基準として、各変極点Ｐ１〜Ｐ５が出現するまでの時間はＴ１〜Ｔ５であり、次の１拍の脈波が開始するまでの経過時間（周期）はＴ６である。
【００４４】
本実施形態では、このような変極点Ｐ１〜Ｐ５の波高ｙ１〜ｙ５の少なくとも一つか、あるいは時刻ｔ０から変極点Ｐ１〜Ｐ５のいずれかが生ずるまでの時間Ｔ１〜Ｔ５または周期Ｔ６の少なくとも一つを、指標抽出部６０が抽出することができる。
【００４５】
このような脈波は、生体から発せられる生体信号であり、それを処理して抽出した指標も生体独自のものである。よって、このような指標を抽出できれば、切断された指をモニタしたものでなく、確かに生存するカード所有者の指をモニタしたものであることが判明する。この点、脈波自体でなく、その一成分である例えば脈拍等のパルス（即ち周期）を直接検出しようとした場合、そのようなパルスは人為的に生成可能である。本実施形態では、人為的に偽造が困難な脈波を検出し、それを処理して抽出される指標を比較しているので、カードの盗用は確実に防止される。
【００４６】
上述した指標は、図６に示す指標抽出部６０にて抽出できる。低域遮断フィルタ６１は、脈波検出センサ５０にて検出された脈波のうち、所定のカットオフ周波数よりも低域の周波数を遮断し、高域周波数のみを取り出す。遮断された低周波数帯域には、副交感神経系機能である例えば呼吸性の変動（例えば０．１５Ｈｚ）や、交感神経系機能である例えば筋ポンプ作用のマイヤーウェーブ（例えば０．１Ｈｚ）など、自律神経機能を反映する成分が含まれている。さらにこの低周波数帯域には、体動に伴う周波数成分も含まれている。低域遮断フィルタ６１は、心臓の拍動に基づく脈波波形を阻害する不要な低周波数帯域を除去できる。
【００４７】
低域遮断フィルタ６１は、低域遮断周波数を０．４〜０．５Ｈｚの範囲中の値とすることが好ましい。０．４〜０．５Ｈｚを越える周波数を遮断すると、心臓の拍動に基づく脈波波形の特徴が失われてしまうからである。
【００４８】
ＲＡＭ６２はワーキングメモリとして機能し、低域遮断フィルタ６１の出力が記憶される。微分回路６３は、低域遮断フィルタ６１の出力波形を時間微分する。微分値として０が出力された点が変極点Ｐ１〜Ｐ５となる。波高抽出部６４Ａは、ＲＡＭ６２内の波形の中から、微分回路６３からの微分値０に対応する変極点Ｐ１〜Ｐ５の波高ｙ１〜ｙ５の少なくとも一つを、指標として抽出する。時間抽出部６４Ｂは、時刻ｔ０から変極点Ｐ１〜Ｐ５に至るまでの時間Ｔ１〜Ｔ５の少なくとも一つを、指標として抽出する。なお、波高抽出部６４Ａ及び時間抽出部６４Ｂのいずれか一方のみを設けるものでも良い。
【００４９】
図６に代えて、図７に示す指標抽出部６０を用いても良い。図７では、波高抽出部６４Ａに代えて波高比率抽出部６５Ａが、時間抽出部６４Ｂに代えて時間比率抽出部６５Ｂが設けられている。波高比率抽出部６５Ａは、波高ｙ１〜ｙ５のうちの任意の２つの波高比率、例えばｙ２／ｙ１，ｙ３／ｙ１，ｙ４／ｙ１，ｙ５／ｙ１などのうち少なくとも一つの波高比率を指標として求める。時間比率抽出部６５Ｂは、時間Ｔ１〜Ｔ６のうちの任意の２つの時間比率、例えばＴ１／Ｔ６，Ｔ２／Ｔ６，Ｔ３／Ｔ６，Ｔ４／Ｔ６，Ｔ５／Ｔ６などのうち少なくとも一つの時間比率を指標として求める。特に、時間Ｔ２あるいは時間Ｔ４は駆出時間と称されるもので、時間比率Ｔ２／Ｔ６またはＴ４／Ｔ６が生体を現す指標として好適である。なお、本来の駆出時間Ｔ２に相当するピークＰ２は個人差または同一人でも体調によって現れない場合があり、その場合にはピークＰ４が早めに現われるので、ピークＰ４に達する時間Ｔ４を駆出時間としても差し支えない。また、波高比率抽出部６５Ａ及び時間抽出部６５Ｂのいずれか一方のみを設けるものでも良い。このような比率を指標とすれば、波高そのもの、あるいは時間そのものを指標とする場合と比較して、脈波波形中の相対値が求められるので、精度が高まる。
【００５０】
図８（Ａ）は検出された脈波の原波形、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の速度波形（一次微分波形）、図８（Ｃ）は図８（Ａ）の加速度波形（二次微分波形）をそれぞれ示す波形図である。図８（Ｃ）の加速度波形は、図９に示すように、より明確な変極点ａ〜ｅを有する。そこで、加速度波形の変極点ａ〜ｅのうちの任意の２つの変極点の波高比率もまた、指標として利用することができる。
【００５１】
このような波高比率として、例えば脈波の二次徴分波形に現れる最初の極大点ａと最初の極小点ｂとの比ｂ／ａやｃ／ａ，ｄ／ａ，ｅ／ａなどは、年齢に依存して変化する指標である。この中でも特に、波高比率ｂ／ａ，ｄ／ａが年齢依存率が顕著であるので、各種年齢のカード所有者の生体指標として好適であり、照合精度が高まる。また、これらの指標の中には男女の性別を反映するものもあり、性別チェックにも利用できる。
【００５２】
このような波高比率は、図１０に示す指標抽出部６０にて抽出可能である。図１０に示すように、脈波検出センサ５０にて検出された脈波は低域遮断フィルタ６１を通過し、一次微分回路６６で一次微分され、さらに二次微分回路６７にて二次微分され、ＲＡＭ６２に記憶される。波高比率抽出部６８は、ＲＡＭ６２に記憶された二次微分波形（図９に示す加速度波形）から、例えば波高比率ｂ／ａを抽出する。
【００５３】
他の指標の例として、下記のものを挙げることができる。すなわち、脈波検出センサ５０の発光素子と受光素子との間の光伝達経路には、カード所有者の皮膚内の血管床が存在する。このため、脈波検出センサ５０の出力信号を増幅する必要がある。例えばＡ／Ｄ変換器のダイナミックレンジの範囲内で、ＡＧＣ（オート・ゲイン・コントロール）機能により、一定以上の振幅レベルが得られるように信号増幅することができる。ＡＧＣ機能により設定された増幅倍率は、血管年齢と同等の個人指標となり得る。
【００５４】
よって、この場合は、脈波検出センサ５０の出力を増幅する増幅器が、脈波を増幅処理して、そのときの増幅倍率を指標として抽出する指標抽出手段として機能する。
【００５５】
（本人照合装置での動作）
図１１は、本人照合装置３０の動作フローチャートである。本実施形態では、まず指紋検出センサ４０にて指紋情報を検出している（ステップ１）。この指紋情報の検出動作は、カード型情報記録媒体１００が電源を内蔵している場合には、図４の情報処理装置１１０とは非接続で、カード型情報記録媒体１００単体で実施してもよい。カード型情報記録媒体１００が電源を内蔵しているかいないかに拘わらず、カード型情報記録媒体１００を図４の情報処理装置１１０にセットして、情報処理装置１１０内の給電部１１２よりカード型情報記録媒体１００に電源を供給して、指紋検出を行っても良い。
【００５６】
検出された指紋情報は照合部７０に入力される。この照合部７０には、指紋情報と比較される第１の比較情報が、比較情報記憶部８０の第１の比較情報記憶部８２より入力される。そして、照合部７０にて指紋情報と第１の比較情報とが比較される。第１の比較情報は、登録された本人固有の指紋情報である。よって、カード所有者がカードに登録された本人であれば、照合部７０にて両者が一致した判断できる（ステップ２がＹＥＳ）。
【００５７】
ここで、ステップ２の判断がＮＯであれば、真正なるカード所有者が操作していないことになる。そこで、照合部７０は不一致信号を出力する。カード型情報記録媒体１００が表示部２０（図２（Ａ）（Ｂ）参照）を備えている場合には、この不一致信号は図２（Ａ）（Ｂ）に示すＣＰＵ１４に入力される。ＣＰＵ１４は、表示駆動部２２を制御して、表示部２０にカードが使用できない旨の表示、例えば「使用不能」の文字などを表示する（ステップ３）。この不一致信号はパスワード出力部９０にも入力され、パスワード出力部９０はパスワードに代えて、カード所有者が真正でないのでカードが使用不能である旨の信号を出力する（ステップ４）。これにより、カード型情報記録媒体１００の使用が禁止される。
【００５８】
また、指紋情報が不一致であると、以降の照合動作は実施されない。ここで、指紋検出は、後述の通り例えば静電容量の検出原理を用いると消費電力が少なくて済む一方で、脈波を上述の通り光学的に検出すると比較的多くの電力を消費する。よって、指紋が不一致である時には、消費電力が多い脈波検出動作を実施しないようにしている。
【００５９】
ステップ２の判断がＹＥＳであると、照合部７０からの一致信号に基づいて、脈波検出センサ５０でのセンシングが開始され、脈波が検出される（ステップ５）。次に、指標抽出部６０にて、上述した各種指標のうちの少なくとも一つが抽出される（ステップ６）。この照合部７０には、抽出された指標と、比較情報記憶部８０の第２の比較情報記憶部８４からの第２の比較情報とが入力される。そして、照合部７０にて指標と第２の比較情報とが比較される（ステップ７）。第２の比較情報は、登録された本人の脈波の指標である。よって、抽出された指標が登録された本人のものであれば、照合部７０にて両者が一致した判断できる（ステップ７がＹＥＳ）。なお、第２の比較情報は許容幅をもって記憶されており、抽出された指標がその許容幅内であれば一致と判断される。
【００６０】
このように、脈波は生体から発せられる生体信号であり、それを処理して抽出した指標も生体独自のものである。よって、このような指標が記憶情報と一致していれば、確かに生存するカード所有者の指をモニタしたものであることが判明する。また、指標によっては、登録された本人の年齢、性別などを反映するため、年齢チェック及び／または性別チェックも実施することができる。
【００６１】
ステップ７の判断がＮＯであれば、ステップ３及び／またはステップ４が実施されるので、カードの盗用が防止される。
【００６２】
ステップ７の判断がＹＥＳであれば、真正でかつ生存しているカード所有者が操作したことになる。そこで、照合部７０は一致信号を出力する。カード型情報記録媒体１００が表示部２０を備えている場合には、この一致信号は図２（Ａ）（Ｂ）に示すＣＰＵ１４に入力される。ＣＰＵ１４は、表示駆動部２２を制御して、表示部２０にカードが使用できる旨の表示、例えば「使用可能」の文字などを表示する（ステップ８）。この一致信号はパスワード出力部９０にも入力され、パスワード出力部９０はパスワードを出力する（ステップ９）。パスワードの出力は電子情報として出力されても良いし、表示情報として出力されても良い。電子情報として出力されると、その電子情報はオンラインで直接ホスト機器１２０と通信し、ホスト機器上にてパスワードの検証を行う。又例えば「０６８９０９３」といった様な数字を用いた表示情報として出力されると、オペレータが情報処理装置１１０に表示情報を入力し、ホスト機器１２０と通信する。これにより、カード型情報記録媒体１００での照合動作が完了する。
【００６３】
（履歴情報記憶部及び情報更新部）
図４に示すように、本人照合装置３０には、指標抽出部６０にて抽出された指標の履歴情報を記憶する履歴情報記憶部１３０と、その履歴情報に基づいて、比較情報記憶部８０の第２の比較情報記憶部８２に記憶されている第２の比較情報を更新する情報更新部１４０とをさらに設けることができる。
【００６４】
脈波から抽出される指標の中には、上述した通り、年齢依存性などのように経時的に変化する指標がある。このため、常に一定の指標を第２の比較情報として記憶していると、時の経過により本人の指標とは異なるものとなってしまう。そこで、指標比較にて一致との判断（ステップ７がＹＥＳ）が下される度に、抽出された指標を履歴情報として履歴情報記憶部１３０に記憶させる。この履歴情報記憶部１３０には、例えば過去複数回に検出された複数の指標が履歴情報として記憶される。情報更新部１４０は、その履歴情報に基づいて、例えば過去複数回に検出された指標の移動平均及び偏差を演算し、これらの値から次回許容範囲を定めて第２の比較情報として更新する。図１７に示すように、具体的にはｉ回目の使用の際に図１１の指標比較ステップ７にて一致との判断（ステップ７がＹＥＳ）が下された抽出指標データをＸｉとすると移動平均／Ｘｉはｉ−Ｎ＋１回目の抽出指標データＸｉ−Ｎ＋１からＸｉまでのＮ個の抽出指標データの平均値である。
【００６５】
【数１】
2004089675.tif 000003
Ｎは２以上の整数であるが、５〜２５程度がデータ量も大きくならず、且つ滑らかな移動平均値も得られて好適である。次に各抽出指標データの実測値Ｘｉとそれに対応する移動平均値／Ｘｉとの乖離δｉを求める。
【００６６】
δｉ≡Ｘｉ−／Ｘｉ
この乖離のＮ個二乗平均値を分散σｉ２と呼ぶ。
【００６７】
【数２】
2004089675.tif 000004
分散σｉ２の平方根が移動偏差σｉである。
【００６８】
【数３】
2004089675.tif 000005
一方過去回数の移動平均値に対して回帰近似曲線を引き、この近似曲線より次回移動平均値〔Ｘ〕ｉ＋１を推定する。回帰の種類としては、線型近似や対数近似、多項式近似、累乗近似、指数近似等が用いられる。演算量が小さく簡単に近似が行われるとの利点からは線型近似が最適であり、この場合、今回の移動平均値／Ｘｉを含む最新の過去のｍ回の移動平均値から線型近似を行う。特に、今回の移動平均値／Ｘｉと前々回の移動平均値／Ｘｉ−２を用いて線型近似するのが好ましい。
【００６９】
【数４】
2004089675.tif 000006
先程求めた移動偏差σｉとこの次回移動平均推定値〔Ｘ〕ｉ＋１とを用いて次回生体情報の許容範囲を定める。許容範囲の下限Ｌｉ＋１は次回移動平均推定値〔Ｘ〕ｉ＋１から移動偏差σｉのｋ倍（１≦ｋ≦３）を差し引く。
【００７０】
Ｌｉ＋１＝〔Ｘ〕ｉ＋１―ｋσｉ
同様に許容範囲の上限Ｕｉ＋１は次回移動平均推定値〔Ｘ〕ｉ＋１に移動偏差σｉのｋ倍（１≦ｋ≦３）を加える。
【００７１】
Ｕｉ＋１＝〔Ｘ〕ｉ＋１＋ｋσｉ
こうして次回の抽出指標データの許容範囲がＬｉ＋１からＵｉ＋１の間と定まり、これが更新された第２の比較情報となる。ｋの値としては１から３程度が適当である。ｋが１よりも大きければ本人を拒絶する間違いの可能性を小さくできる。又３よりも小さければ他人を本人と誤認する可能性を小さくできる。理想的なｋの値は１．５以上２．５以下と言える。次回の抽出指標データの実測値Ｘｉ＋１がＬｉ＋１とＵｉ＋１との間に入っていれば、即ち、
〔Ｘ〕ｉ＋１―ｋσｉ≦Ｘｉ＋１≦〔Ｘ〕ｉ＋１＋ｋσｉ
との関係式を満たせば、ｉ＋１回目の使用の際に図１１の指標比較ステップでは一致の判断（ステップ７がＹＥＳ）を下す事になる（図１７参照）。
【００７２】
こうして、指標と比較される第２の比較情報は最新の情報に更新される。よって、照合エラーを低減できる。
【００７３】
（指紋検出センサ）
図１２に指紋検出センサ４０の一例を示す。この指紋検出センサ４０は、本出願人により出願された特願２００２−５８０７１号に開示されたものと同じである。図１２において、Ｍ本（Ｍは２以上の整数）の電源線２００と、Ｎ本（Ｎは２以上の整数）の出力線２０２とを有する。Ｍ本の電源線２００とＮ本の出力線２０２の各交点には静電容量検出素子２０４が設けられている。図１２に示す静電容量検出素子２０４は、指が接触した時の閉回路として図示されており、指の凹凸パターンに依存して変化する可変容量ＣＦと、信号増幅素子例えば信号増幅ＭＩＳ型薄膜半導体装置（以下信号増幅用ＴＦＴと略記する）２０６とを有する。静電容量検出素子２０４に指が接触していない時には、可変容量ＣＦの接地端側はオープン状態である。なお、可変容量ＣＦについては後述する。
【００７４】
Ｍ本の電源線２００の各々は、対応する行に沿って配列されたＮ個の信号増幅用ＴＦＴ２０６のドレインＤに接続されている。また、Ｍ本の電源線２００の各々は、Ｍ個の電源用パスゲート２１０の各々を介して共通電源線２１２に接続されている。すなわち、電源用パスゲート２１０はＭＩＳ型薄膜半導体装置にて形成され、そのソースＳは電源線２００に接続され、そのドレインＤは共通電源線２１２に接続されている。電源選択回路２２０内には、上述のＭ個の電源用パスゲート２１０及び共通電源線２１２に加えて、電源用シフトレジスタ２２２が設けられている。電源用シフトレジスタ２２２の電源選択用出力線２２４に、Ｍ個の電源用パスゲート２１０の各ゲートＧが接続されている。
【００７５】
Ｎ本の出力線２０２各々は、対応する列に沿って配列されたＭ個の信号増幅用ＴＦＴ２０６のソースＳに接続されている。また、Ｎ本の出力線２０２の各々は、Ｎ個の出力信号用パスゲート２３０の各々を介して共通出力線２３２に接続されている。すなわち、出力信号用パスゲート２３０はＭＩＳ型薄膜半導体装置にて形成され、そのドレインＤは出力線２０２に接続され、そのソースＳは共通出力線２３２に接続されている。出力信号選択回路２４０内には、上述のＮ個の出力信号用パスゲート２３０及び共通出力線２３２に加えて、出力信号用シフトレジスタ２４２が設けられている。出力信号用シフトレジスタ２４２の出力選択用出力線２４４に、出力信号用パスゲート２３０のゲートＧが接続されている。
【００７６】
図１３は、図１２に示す静電容量検出素子２０４の断面図であり、指が接触されていない状態が図示されている。この静電容量検出素子２０４は、上述の信号増幅素子である信号増幅用ＴＦＴ２０６に加えて、信号検出素子２０８を有する。
【００７７】
図１３において、絶縁層２５０上には、ソース領域２５２Ａ、ドレイン領域２５２Ｂ及びその間のチャネル領域２５２Ｃを有する半導体膜２５２が形成されている。半導体膜２５２上にはゲート絶縁膜２５４が形成され、このゲート絶縁膜２５４を挟んでチャネル領域２５２Ｃと対向する領域にゲート電極２５６が形成されている。この半導体膜２５２、ゲート絶縁膜２５４及びゲート電極２５６で、信号増幅用ＴＦＴ２０６が構成される。なお、電源用パスゲート２１０及び出力信号用パスゲート２３０も、信号増幅用ＴＦＴ２０６と同様にして形成される。
【００７８】
この信号用ＴＦＴ２０６は第一層間絶縁膜２６０により被われている。第一層間絶縁膜２６０上には、図１２に示す出力線２０２に相当する第一配線層２６２が形成されている。この第一配線層２６２は信号用ＴＦＴ２０６のソース領域２５２Ａに接続されている。
【００７９】
第一配線層２６２は第二層間絶縁膜２６４により被われている。この第二層間絶縁膜２６４上には、図１２に示す電源線２００に相当する第二配線層２６６が形成されている。この第二配線層２６６は、信号増幅用ＴＦＴ２０６のドレイン領域２５２Ｂに接続されている。なお、図１３とは異なる構造として、第二配線層２６６を第一層間絶縁膜２６０上に形成し、第一配線層２６２を第二層間絶縁膜２６４上に形成してもよい。
【００８０】
第二層間絶縁膜２６４上にはさらに、容量検出電極２７０が形成され、それを被って容量検出誘電体膜２７２が形成されている。容量検出誘電体膜２７２は、指紋検出センサ４０の最表面に位置して保護膜としても機能し、この容量検出誘電体膜２７２に指が接触される。この容量検出電極２７０及び容量検出誘電体膜２７２により、信号検出素子２０８が構成される。
【００８１】
（指紋検出動作）
指紋検出は、図１３に示す容量検出誘電体膜２７２に指を接触させることで実施される。このとき、指紋検出センサ４０の起動スイッチ（例えば感圧スイッチ）４２が作動し、カード型情報記録媒体１００内の電源が作動して、自動的に、指紋検出センサ４０に電源が供給される。あるいは、カード型情報記録媒体１００を図２の情報処理装置１１０にセットし、情報処理装置１１０の給電部１１２より電源が供給されても良い。
【００８２】
本実施形態では、図１２に示すＭ本のうち選択された１本の電源線２００に電源電圧を供給し、かつ、そのときの信号を、Ｎ本のうち選択された１本の出力線２０２から検出することで、Ｍ×Ｎ個の静電容量検出素子２０４から順次信号を取り出している。
【００８３】
指紋検出動作は大別して、（１）指紋パターンの山（凸部）が容量検出誘電体膜２７２に接触する場合と、（２）指紋パターンの谷（凹部）が容量検出誘電体膜２７２に対向する場合とがある。
【００８４】
（１）指紋パターンの山（凸部）が容量検出誘電体膜２７２に接触する場合
図１４に、この場合の静電容量検出素子２０４の等価回路を示す。符号３００は人体の指紋の山に相当し、図１３の容量検出電極２７０と誘電体膜２７２を挟んで対向する接地電極３００が形成されている。ここで、電源電圧Ｖｄｄは共通電源線２１２より供給される。符号ＣＴは、信号増幅用ＴＦＴ２０６のトランジスタ容量であり、符号ＣＤは検出電極２７０と接地電極（指）３００との間の容量である。
【００８５】
ここで、信号増幅用ＴＦＴ２０６のゲート電極長をＬ（μｍ）、ゲート電極幅をＷ（μｍ）、ゲート絶縁膜の厚みをｔｏｘ（μｍ）、ゲート絶縁膜の比誘電率をεｏｘ、真空の誘電率をεｏとする。このとき、トランジスタ容量ＣＴは、
ＣＴ＝εｏ・εｏｘ・Ｌ・Ｗ／ｔｏｘ
となる。
【００８６】
また、容量検出電極２７０の面瀬Ｓ（μｍ２）、容量検出誘電体膜２７２の厚みをｔｄ（μｍ）、容量検出誘電体膜の比誘電率をεｄとする。このとき、容量ＣＤは、
ＣＤ＝εｏ・εｄ・Ｓ／ｔｄ
となる。
【００８７】
図１４の等価回路において、信号増幅用ＴＦＴ２０６のゲートに印加される電圧ＶＧＴは、
ＶＧＴ＝Ｖｄｄ／（１＋ＣＤ／ＣＴ）…（１）
となる。
【００８８】
容量ＣＤをトランジスタ容量ＣＴよりも充分に大きく設定しておけば（例えばＣＤ＞１０×ＣＴ）、（１）式の分母は無限大となり、
ＶＧＴ≒０…（２）
と近似される。
【００８９】
この結果、信号増幅用ＴＦＴ２０６は、そのゲートにほとんど電圧がかからないためオフ状態となる。よって、信号増幅用ＴＦＴ２０６のソース−ドレイン間に流れる電流Ｉは極めて小さくなる。この電流Ｉを測定することで、測定箇所が指紋パターンの山（凸部）であることが判定できる。
【００９０】
（２）指紋パターンの谷（凹部）が容量検出誘電体膜２７２に対向する場合
図１５に、この場合の静電容量検出素子２０４の等価回路を示す。符号３０２が人体の指紋の谷に相当する。この場合は、図１４図に示す容量ＣＤに加えて、誘電体膜２７２と指紋の谷との間に、空気を誘電体とする新たな容量ＣＡが形成される。
【００９１】
図１５の等価回路において、信号増幅用ＴＦＴ２０６のゲートに印加される電圧ＶＧＶは、
ＶＧＶ＝Ｖｄｄ／｛［１＋（１／ＣＴ）］×１／［（１／ＣＤ）＋（１／ＣＡ）］｝…（３）
となる。
【００９２】
容量ＣＤをトランジスタ容量ＣＴよりも充分に大きく設定しておけば（例えばＣＤ＞１０×ＣＴ）、（３）式は、
ＶＧＶ≒Ｖｄｄ／［１＋（ＣＡ／ＣＴ）］…（４）
と近似される。
【００９３】
さらに、トランジスタ容量ＣＴを、指紋の谷により形成される容量ＣＡよりも充分に大きくしておけば（例えばＣＴ＞１０×ＣＡ）、（４）式は、
ＶＧＶ≒Ｖｄｄ…（５）
と近似される。
【００９４】
この結果、信号増幅用ＴＦＴ２０６は、そのゲートに電源電圧Ｖｄｄがかかるためオン状態となる。よって、信号増幅用ＴＦＴ２０６のソース−ドレイン間に流れる電流Ｉは極めて大きくなる。この電流Ｉを測定することで、測定箇所が指紋パターンの谷（凹部）であることが判定できる。
【００９５】
このように、図１２に示す可変容量ＣＦは、指紋の山が容量検出誘電体膜２７２に接触した時は容量ＣＤとなり、指紋の谷が容量検出誘電体膜２７２に対向としたときは容量ＣＤと容量ＣＡとの和となり、指紋の凹凸に従って容量が変化する。この指紋の凹凸に従った容量変化に基づく電流を検出することで、指紋の山または谷を検出できる。
【００９６】
以上の動作を、Ｍ×Ｎ個の静電容量検出素子２０４にて時分割で実施することで、指紋パターンを検出することが可能となる。
【００９７】
ここで、電源電圧Ｖｄｄに正電源を用いる場合には、ゲート電圧がゼロ近傍でドレイン電流が流れないエンハンスメント型Ｎ型トランジスタにて、信号増幅用ＴＦＴ２０６を形成すればよい。ＣＤ＞１０×ＣＴを満たす場合には、信号増幅用ＴＦＴ２０６の伝達特性におけるドレイン電流が最小値となるゲート電圧（最小ゲート電圧）をＶｍｉｎとしたとき、０＜Ｖｍｉｎ＜０．１×Ｖｄｄを満たせばよい。
【００９８】
電源電圧Ｖｄｄに負電源を用いる場合には、ゲート電圧がゼロ近傍でドレイン電流が流れないエンハンスメント型Ｐ型トランジスタにて、信号増幅用ＴＦＴ２０６を形成すればよい。ＣＤ＞１０×ＣＴを満たす場合には、信号増幅用ＴＦＴ２０６の伝達特性におけるドレイン電流が最小値となるゲート電圧（最小ゲート電圧）をＶｍｉｎとしたとき、０．１×Ｖｄｄ＜Ｖｍｉｎ＜０を満たせばよい。
【００９９】
（指紋検出センサ・脈波検出センサを内蔵するカードの構造）
本実施形態のカード型情報記録媒体１００は、図１６に示すように、上述の指紋検出センサ４０を含む第１の薄膜ディバイス４００と、上述の脈波検出センサ５０を含む第２の薄膜ディバイス４１０とを、柔軟性のある材質例えば樹脂などのカードベース基板４２０上に積層することで形成できる。
【０１００】
ただし、これら第１，第２の薄膜ディバイス４００，４１０を、直接にカードベース基板４２０上に形成することは困難である。
【０１０１】
そこで、指紋検出センサ４０は先ず、図１６に示すように、例えば第１製造基板４３０上に形成される。その一例として、第１製造基板４３０をガラス基板とした時には、その上に形成したアモルファスシリコン層をレーザ結晶化して多結晶シリコン層とし、それにより図１３の半導体膜２５２を形成できる。その後は、通常の薄膜半導体製造プロセスを実施することで、第１製造基板４２０上に、指紋検出センサ４０を含む第１の薄膜ディバイス４００が形成される。
【０１０２】
脈波検出センサ５０を含む第２の薄膜ディバイス４１０は、図１６に示すように、例えば第２製造基板４４０上に形成される。特開平９−２７６１１号などでは、面発光型半導体レーザ及びフォトダイオードが半導体基板上に形成されるので、その製法を利用すれば第２製造基板４４０は半導体基板である。
【０１０３】
これら第１，第２の薄膜ディバイス４００，４１０は、本願出願人による転写技術（特開平１０−１２５９３１、特開平１０−１７７１８７、特開平１１−２０３６０、特開平１１−２６７３３、特開平１１−２６７３４、特開平１１−７４５３３、特開平１１−３１２８１１）を用いて、カードベース基板４２０に転写される。
【０１０４】
ここで、第１，第２の薄膜ディバイス４００，４１０は、その上下面の向きを維持した状態で、カードベース基板４２０に転写される必要がある。そこで、第１製造基板４３０及び第１の薄膜ディバイス４００は一旦、第３製造基板４５０に接合され、その後第１製造基板４３０が剥離される。同様に、第２製造基板４４０及び第２の薄膜ディバイス４００は一旦、第４製造基板４６０に接合され、その後第２製造基板４４０が剥離される。次に、第４製造基板４６０及び第２の薄膜ディバイス４１０がカードベース基板４２０に転写され、その後第４製造基板４６０が剥離される。最後に、第３製造基板４５０及び第１の薄膜ディバイス４００が第２の薄膜ディバイス４１０上に転写され、その後第３製造基板４５０が剥離される。
【０１０５】
こうして、カードベース基板４２０上に第１，第２の薄膜ディバイス４００，４１０が積層される。このとき、指紋検出センサ４０の裏に脈波検出センサ５０を配置することができ、更に容量検出電極２７０をインジウム酸化物（ＩＴＯ）の様な透明導伝材料で形成するのが好ましい。こうすると、指紋検出センサ４０の容量検出誘電体膜２７２に指をさせれば、その同一の指より指紋と脈波とを検出することができる。こうすると、指紋及び脈波の双方を偽造することが極めて困難となるので、本人照合の信頼性がより増大する。
【０１０６】
このように、指紋検出センサ４０の裏に脈波検出センサ５０を配置する場合には、指紋検出センサ４０の構成部材が、脈波検出センサ４０からの発光波長に対して透明である必要がある。このために、図１３に示す第１，第２配線層２６２，２６６及び容量検出電極２７０を透明電極（例えばＩＴＯ）にて形成すればよい。
【０１０７】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本発明の本人照合装置は必ずしもカード型情報記録媒体に限らず、他の携帯型電子機器、設置型電子機器などに搭載しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｃ）は、本発明の実施形態に係るカード型情報記録媒体の概略説明図である。
【図２】図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、図１（Ａ）〜図１（Ｃ）とは異なる本発明の実施形態に係るカード型情報記録媒体の概略説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るカード型情報記録媒体及び情報処理装置から構成される情報処理システムのブロック図である。
【図４】本発明の実施形態に係るカード型情報記録媒体に内蔵される本人照合装置のブロック図である。
【図５】脈拍の１拍について、脈波の波形の特徴を説明するための波形図である。
【図６】図５に示す複数の変極点に関する指標を抽出する指標抽出部の一例を示すブロック図である。
【図７】図５に示す複数の変極点に関する指標を抽出する指標抽出部の他の例を示すブロック図である。
【図８】図８（Ａ）は検出された脈波の原波形、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の速度波形、図８（Ｃ）は図８（Ａ）の加速度波形をそれぞれ示す波形図である。
【図９】加速度波形の特徴を説明するための概略説明図である。
【図１０】図７に示す加速度波形中の複数の変極点の波高比率を指標として抽出する指標抽出部のブロック図である。
【図１１】図３に示す本人照合装置の動作タイミングチャートである。
【図１２】指紋検出センサの概略説明図である。
【図１３】図１２に示す容量検出素子の断面図である。
【図１４】指紋検出センサの誘電体膜に指紋の山を接触させた時の静電容量検出素子の等価回路図である。
【図１５】指紋検出センサの誘電体膜に指紋の谷を接触させた時の静電容量検出素子の等価回路図である。
【図１６】転写技術を利用したカード型情報記録媒体の製造工程を簡略的に示す概略説明図である。
【図１７】図１１のステップ７にて一致と判断された指標データＸｉとその移動平均［Ｘｉ］との相関を示す特性図である。
【符号の説明】
１０　基板、　１２　メモリ、　１４　ＣＰＵ、　１６　Ｉ／Ｏ、
２０　表示部、　２２　表示駆動部、　２４　電源（太陽電池）、
３０　本人照合装置、　４０　指紋検出センサ、　５０　脈波検出センサ、
５２　指標抽出部、　５４　時間比率抽出部、　５５　加速度波形演算部、
５６　波高比率抽出部、　５８　履歴情報記憶部、　６０　更新部、
７０　照合部、　８０　比較情報記憶部、　８２　第１の比較情報記憶部、
８４　第２の比較情報記憶部、　９０　パスワード出力部、
１００　カード型情報記録媒体、　１１０　情報処理装置（端末機器）、
１１２　給電部、　１２０　ホスト機器、　１３０　履歴情報記憶部、
１４０　情報更新部、　２００　電源線、　２０２　出力線、
２０４　静電容量検出素子、
２０６　信号増幅素子（信号増幅用ＭＩＳ型薄膜半導体装置）、
２０８　信号検出素子、　２１０　電源用パスゲート、　２１２　共通電源線、
２２０　電源選択回路、　２２２　電源用シフトレジスタ、
２２４　電源選択用出力線、　２３０　出力信号用パスゲート、
２３２　共通出力線、　２４０　出力信号選択回路、
２４２　出力信号用シフトレジスタ、　２４４　出力選択用出力線、
２５０　絶縁基板、　２５２　半導体膜、　２５２Ａ　ソース領域、
２５２Ｂ　ドレイン領域、　２５２Ｃ　チャネル領域、
２６０　第一層間絶縁膜、　２６２　第一配線層、　２６４　第二層間絶縁膜、
２６６　第二配線層、　２７０　容量検出電極、　２７２　容量検出誘電体膜、
３００　指紋の山、　３０２　指紋の谷、　４００　第１の薄膜ディバイス、
４１０　第２の薄膜ディバイス、　４２０　カードベース基板
４３０　第１製造基板、　４４０　第２製造基板、　４５０　第３製造基板、
４６０　第４製造基板
【図１】
2004089675.tif 000007
【図２】
2004089675.tif 000008
【図３】
2004089675.tif 000009
【図４】
2004089675.tif 000010
【図５】
2004089675.tif 000011
【図６】
2004089675.tif 000012
【図７】
2004089675.tif 000013
【図８】
2004089675.tif 000014
【図９】
2004089675.tif 000015
【図１０】
2004089675.tif 000016
【図１１】
2004089675.tif 000017
【図１２】
2004089675.tif 000018
【図１３】
2004089675.tif 000019
【図１４】
2004089675.tif 000020
【図１５】
2004089675.tif 000021
【図１６】
2004089675.tif 000022
【図１７】
2004089675.tif 000023