(57)【要約】【課題】  最適な指紋検出条件を短時間で効率よく探索できる指紋センサを提案する。【解決手段】  本発明の指紋センサ（１）は指紋の凹凸情報を所定の閾値を基準に「０」，「１」の２値データに変換する指紋センサであって、２値データの「０」，「１」の割合が指紋の被検出領域において同程度になるように閾値を設定する閾値設定手段を備える。２値データの「０」，「１」の割合が指紋の被検出領域において同程度になるように閾値を設定することで、指紋を明瞭に判別することができる。【選択図】    図１
2005234964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋の凹凸情報を所定の閾値を基準に「０」，「１」の２値データに変換する指紋センサであって、
前記２値データの「０」，「１」の割合が指紋の被検出領域において同程度になるように前記閾値を設定する閾値設定手段を備える、指紋センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の指紋センサであって、
前記閾値設定手段は前記２値データの「０」，「１」の割合の標準偏差に基づいて前記閾値を設定する、指紋センサ。
【請求項３】
請求項２に記載の指紋センサであって、
前記閾値設定手段は前記標準偏差の値が最大となるように前記閾値を設定する、指紋センサ。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のうち何れか１項に記載の指紋センサであって、
前記閾値設定手段は前回求めた閾値近傍で前記閾値の値を変動させて２値データを得ることにより、前記２値データの「０」，「１」の割合が指紋の被検出領域において同程度になる閾値を求める、指紋センサ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のうち何れか１項に記載の指紋センサであって、
前記被検出領域は２値データの論理値が最初に変化した箇所と最後に変化した箇所との間の領域である、指紋センサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のうち何れか１項に記載の指紋センサを備えるバイオメトリクス認証装置。
【請求項７】
指紋の凹凸情報を「０」，「１」の２値データに変換する基準となる閾値に所定の値を代入する過程と、
前記所定の値が代入された閾値を基準に指紋の凹凸情報を「０」，「１」の２値データに変換する過程と、
を繰り返し実行することにより指紋の被検出領域における「０」，「１」の割合が同程度になるように前記閾値を探索する、指紋検出条件の探索方法。
【請求項８】
請求項７に記載の指紋検出条件の探索方法で前記閾値を探索する過程と、
前記指紋検出条件の探索方法で求めた閾値を基準にして指紋の凹凸情報を「０」，「１」の２値データに変換する過程と、
を含む、指紋検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は指紋の凹凸情報を静電容量変化として読み取る指紋センサに関し、特に、最適な指紋検出条件を探索するための改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、指紋センサは指紋の凹凸情報を読み出す検出回路を単結晶シリコン基板上に形成していた（例えば、特開平１１−１１８４１５号公報、特開２０００−３４６６０８号公報、特開２００１−５６２０４号公報、特開２００１−１３３２１３号公報）。指紋センサはその用途から必然的に２０ｍｍ×２０ｍｍ程度の大きさが求められることから、これを単結晶シリコン基板に形成した場合、指紋センサが高価になってしまう。これを解決する手法として、ＭＩＳ型薄膜半導体装置を用いた指紋センサが提案されている（特開２００３−２５４７０６号公報）。ＭＩＳ型薄膜半導体装置を用いることにより、指紋センサをガラス基板やプラスチック基板上にも形成することができる。
【特許文献１】特開平１１−１１８４１５号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６６０８号公報
【特許文献３】特開２００１−５６２０４号公報
【特許文献４】特開２００１−１３３２１３号公報
【特許文献５】特開２００３−２５４７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、この種の指紋センサにおいては、温度、湿度、皮膚の状態、指からの圧力といった様々な外的要因が変化することによって、参照電位などの最適値も指紋検出の都度に刻々と変動する。このため、指紋検出の都度に指紋検出条件が最適となるように再設定する必要がある。従来の指紋センサの構成では、最適な指紋検出条件を探索する場合においても、指紋の凹凸情報の読み取り処理と同様に、指紋検出部に配された全ての静電容量検出回路から情報を読み出している。このため、指紋検出条件の探索には多大な時間を要していた。
【０００４】
そこで、本発明は最適な指紋検出条件を短時間で効率よく探索できる指紋センサ、バイオメトリクス認証装置、指紋検出条件の探索方法、及び指紋検出方法を提案することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するため、本発明の指紋センサは指紋の凹凸情報を所定の閾値を基準に「０」，「１」の２値データに変換する指紋センサであって、２値データの「０」，「１」の割合が指紋の被検出領域において同程度になるように閾値を設定する閾値設定手段を備える。２値データの「０」，「１」の割合が指紋の被検出領域において同程度になるように閾値を設定することで、指紋画像における指紋の凸部（山）と凹部（谷）の相対的割合が同程度になる結果、凸部と凹部の区別が明瞭になるため、指紋の判別精度を高めることができる。
【０００６】
ここで、閾値設定手段は２値データの「０」，「１」の割合の標準偏差に基づいて閾値を設定するのが好ましく、特に、標準偏差の値が最大となるように閾値を設定するのがより好ましい。２値データの「０」，「１」の割合の標準偏差が最大値になるように閾値を設定すると、２値データの「０」，「１」の相対的な割合はほぼ同程度になる。
【０００７】
また、閾値設定手段は前回求めた閾値近傍で閾値の値を変動させて２値データを得ることにより、２値データの「０」，「１」の割合が指紋の被検出領域において同程度になるように閾値を求めるのが好ましい。指紋検出条件の最適値は指紋検出の都度に刻々と変動するものの、最適な閾値の値が短時間で大きく変動することは稀であるため、時間的があまり経過していない前回の指紋検出時に求めた閾値（例えば、前フレームの指紋検出時に求めた閾値）近傍で最適な閾値を探索すれば、探索時間を短縮できる。これにより準備期間と指紋検出期間を含めた全体の処理時間を短縮し、高速センシングが可能になる。
【０００８】
ここで、指紋の被検出範囲を規定する被検出領域は、２値データの論理値が最初に変化した箇所と最後に変化した箇所との間の領域に設定するのがよい。指紋の被検出領域以外では、２値データは「０」又は「１」の連続値となる。指紋の被検出領域以外の２値データを含めて「０」，「１」の割合が同程度になるように閾値を設定しても、かなり大きな誤差が含まれてしまう。そこで、２値データの論理値が最初に変化する箇所と最後に変化する箇所を検知すれば、この両箇所の間が指紋の被検出領域であると判断できる。
【０００９】
本発明のバイオメトリクス認証装置は本発明の指紋センサを備える。ここで、「バイオメトリクス認証装置」とは、バイオメトリクス情報として指紋情報を用いて本人認証を行う機能を実装した装置をいい、ＩＣカード、キャッシュカード、クレジットカード、身分証明書などの各種カード媒体の他に、電子商取引の本人認証装置、指紋認証機能を搭載した携帯電話、入退室管理装置、コンピュータ端末装置の認証装置などのあらゆるセキュリティシステムを含む。
【００１０】
本発明の指紋検出条件の探索方法は、指紋の凹凸情報を「０」，「１」の２値データに変換する基準となる閾値に所定の値を代入する過程と、所定の値が代入された閾値を基準に指紋の凹凸情報を「０」，「１」の２値データに変換する過程と、を繰り返し実行することにより指紋の被検出領域における「０」，「１」の割合が同程度になるように閾値を探索する。この方法により、指紋の判別精度の高い閾値を短時間で探索することが可能となる。
【００１１】
本発明の指紋検出方法は、本発明の指紋検出条件の探索方法で閾値を探索する過程と、指紋検出条件の探索方法で求めた閾値を基準にして指紋の凹凸情報を「０」，「１」の２値データに変換する過程と、を含む。指紋検出を行う都度にその事前準備として、指紋検出条件を最適化することによって、指紋検出精度を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、各図を参照して本発明の実施形態に関わる指紋センサについて説明する。図４は被検者の指紋の凹凸情報を静電容量変化として読み取り、これを電流信号に変換する静電容量検出回路３１の回路構成を示している。静電容量検出回路３１は、同検出回路３１を選択するための選択トランジスタ３２と、被検者の指先とセンサ電極との間に形成される静電容量３３と、静電容量３３の微小な容量変化を基に指紋の凹凸情報を担う検出信号を増幅する信号増幅トランジスタ３４と、選択トランジスタ３２の開閉制御を行うための信号を伝達する走査線３６と、検出信号を伝達するデータ線３７と、信号増幅トランジスタ３４のグランド電位Ｖssをとる低電位電源線３９と、容量値一定の基準容量Ｃｓを備えて構成されている。静電容量３３の容量値をＣｄとすると、検出容量Ｃｄは被検者の指紋の凹凸とセンサ電極（図１０参照）との間の距離に応じて定まる。
【００１３】
上述の構成において、走査線３６上に論理レベルＨの信号が出力され、選択トランジスタ３２が開状態になると、データ線３７には信号増幅トランジスタ３４のゲート電位で定まる検出電流が流れる。この検出電流には指紋の凹凸情報が含まれている。信号増幅トランジスタ３４のゲート電位は信号増幅トランジスタ３４自体の寄生容量Ｃｔ（図示せず）と、基準容量Ｃｓと、検出容量Ｃｄとのそれぞれの容量比によって定まる。例えば、被検者の指先をセンサ電極に近づけた場合に、指紋の凸部がセンサ電極に近接すると、検出容量Ｃｄは寄生容量Ｃｔ、基準容量Ｃｓに対して十分に大きくなり、信号増幅トランジスタ３４のゲート電位はグランド電位Ｖssに近づく。この結果、信号増幅トランジスタ３４は略オフ状態となり、信号増幅トランジスタ３４のソース／ドレイン間には極めて微弱な検出電流が流れる。一方、指紋の凹部がセンサ電極に近接すると、検出容量Ｃｄは寄生容量Ｃｔ、基準容量Ｃｓに対して十分に小さくなり、信号増幅トランジスタ３４のゲート電位は走査線３６の電位に近づく。走査線３６がアクティブとなっている状態では、走査線３６の電位は高電位Ｖddである。この結果、信号増幅トランジスタ３４は略オン状態となり、信号増幅トランジスタ３４のソース／ドレイン間には上述の微弱電流よりも大きな検出電流が流れる。ここで、信号増幅トランジスタ３４のソース端子は低電位電源線３９に接続しているため、信号増幅トランジスタ３４を流れる検出電流の向きはデータ線３７から低電位電源線３９へ流れ込む向きとなる。つまり、被検者の指紋の凹凸情報を担う検出電流は外部回路から静電容量検出回路３１へ流れ込むように出力される。
【００１４】
図１０はセンサ電極を中心とする静電容量検出回路３１の断面構造図である。同図に示すように、静電容量検出回路３１には、指紋の凹凸情報を担う検出信号を出力する信号増幅トランジスタ３４と、被検者の指先Ｆとの間に静電容量３３を形成するためのセンサ電極７２とが形成されている。信号増幅トランジスタ３４は、ゲート電極６８、ゲート絶縁膜６７、多結晶シリコン層６３、ソース電極６５、ドレイン電極６６を含んで構成されるトランジスタである。静電容量３３は指紋の凹凸パターンに応じてその容量値が変化する可変容量である。指先Ｆの電位は基準電位に設定されている。センサ電極７２はゲート電極６８に接続しており、指紋の凹凸による検出容量Ｃｄの変化を信号増幅トランジスタ３４に伝達し、チャネルを流れるドレイン電流の増幅作用によって静電容量変化をセンシングできるように構成されている。
【００１５】
図１は指紋センサ１の回路構成を示している。同図に示すように指紋センサ１は、データ線３７を選択するためのデータ線ドライバ１０と、走査線３６を選択するための走査線ドライバ２０と、上述した静電容量検出回路３１をマトリクス状に配した指紋検出部（アクティブマトリクス部）３０と、静電容量検出回路３１から出力される検出信号を増幅するための増幅回路４０を備えて構成されている。指紋検出部３０には静電容量検出回路３１がマトリクス状（ｎ行×ｍ列）に配列されており、ｎ本の走査線３６とｎ本の低電位電源線３９は行方向に沿って配線され、ｍ本のデータ線３７は列方向に沿って配線されている。指紋検出部３０に配されたｎ×ｍ個の静電容量検出回路３０を１フレームと称する。データ線ドライバ１０はアナログ点順次駆動によりデータ線３７を選択するタイミング信号を生成するシフトレジスタ１１と、バッファ１２と、データ線３７を選択するためのアナログスイッチ１３を含んで構成されている。走査線ドライバ２０は走査線３６を順次選択するタイミング信号を生成するシフトレジスタ２１と、バッファ２２を備えて構成されている。
【００１６】
ここで、ＣＬＫＸはデータ線３７を選択するタイミングの基準となるクロック信号、ＣＬＫＢＸはその反転信号、ＲＳＴＸはデータ線ドライバ１０のリセット信号、ＳＰＸはデータ線ドライバ１０のスタートパルス信号、ＣＬＫＹは走査線３６を選択するタイミングの基準となるクロック信号、ＣＬＫＢＹはその反転信号、ＲＳＴＹは走査線ドライバ２０のリセット信号、ＳＰＹは走査線ドライバ２０のスタートパルス信号、ＯＵＴは増幅回路４０にて増幅された指紋検出信号である。指紋検出を行うときは、リセット信号ＲＳＴＸはHighレベルとなり、データ線ドライバ１０と走査線ドライバ２０は通常のシフトレジスタ動作を行う。走査線ドライバ２０はクロック信号ＣＬＫＹに同期してスタートパルス信号ＳＰＹの入力情報を順次転送する。一方、データ線ドライバ１０は走査線ドライバ２０の動作にタイミングを合わせて、クロック信号ＣＬＫＸに同期してスタートパルスＳＰＸの入力情報を順次転送する。これにより、指紋検出部３０内に配された静電容量検出回路３１が各行及び各列について一つずつ選択され、指紋検出動作が行われる。
【００１７】
図２はデータ線ドライバ１０の詳細な回路構成を示している。同図に示すように、シフトレジスタ１１はシフトレジスタ前段から入力されてくるパルス信号の受け入れを制御するクロックド・インバータ１４と、クロックド・インバータ１４の出力を反転するインバータ１５と、インバータ１５の出力（シフトレジスタ後段への出力）を反転制御するクロックドＮＡＮＤ回路１６より構成されている。ＸＳＥＬ｛１｝，ＸＳＥＬ｛２｝，…, ＸＳＥＬ｛ｍ｝はｍ個のアナログスイッチ１３を開閉制御するためのバッファ出力である。ここで、上述したクロックドＮＡＮＤ回路１６は図５に示す回路構成を備えている。
【００１８】
図３は走査線ドライバ２０の詳細な回路構成を示している。同図に示すように、シフトレジスタ２１はシフトレジスタ前段から入力されてくるパルス信号の受け入れを制御するクロックド・インバータ２３と、クロックド・インバータ２３の出力を反転するインバータ２４と、インバータ２４の出力（シフトレジスタ後段への出力）を反転制御するクロックドＮＡＮＤ回路２５より構成されている。ＹＳＥＬ｛１｝，ＹＳＥＬ｛２｝,…,ＹＳＥＬ｛ｎ｝は走査線３６に出力されるバッファ出力である。ここで、上述したクロックドＮＡＮＤ回路２５は図５に示す回路構成と同様の構成（ＣＬＫＸ、ＣＬＫＢＸ、ＲＳＴＸをそれぞれＣＬＫＹ、ＣＬＫＢＹ、ＲＳＴＹに置換した構成）を備えている。
【００１９】
図６は増幅回路４０の回路構成を示している。増幅回路４０は静電容量検出回路３１の検出信号を増幅するための回路であり、前段のカレントミラー回路４１と、後段のカレントミラー回路４２を備えて構成されている。前段のカレントミラー回路４１ではゲート電位が参照電位ＶＲに保持されたトランジスタ３８が出力する一定の参照電流Ｉrefと、信号増幅トランジスタ３４が出力する検出電流Ｉdatとを比較する。後段のカレントミラー回路４２では参照電流Ｉrefと検出電流Ｉdatとの差分を増幅した検出信号ＯＵＴを出力する。この検出信号ＯＵＴと予め定められた所定の閾値との信号レベルを比較することによって２値データ（デジタルデータ）から成る指紋情報を得ることができる。ここで、検出信号ＯＵＴが閾値以上である場合をHighレベルとし、検出信号ＯＵＴが閾値未満である場合をLowレベルとする。参照電流Ｉrefの値は参照電位ＶＲによって定まるため、参照電位ＶＲを調整することで、参照電流Ｉrefと検出電流Ｉdatとの差分を増減することが可能となり、指紋のコントラストを調整できる。尚、同図において、ＣＬＫ信号はシフトレジスタ１１に入力するクロック信号ＣＬＫＸの２倍速であり、アナログスイッチ１３の切換タイミングに同期している。
【００２０】
図７は第１フレームの指紋情報の読み取りを行うときの走査線ドライバ２０のタイミングチャートを示している。準備期間において最適な指紋検出条件の探索を行い、後続する指紋検出期間において実際に指紋情報の読み取りを行う。準備期間と指紋検出期間の何れにおいても走査線ドライバ２０のリセット信号ＲＳＴＹはHighレベルとなっている。指紋検出前の準備期間において、走査線ドライバ２０はクロック信号ＣＬＫＹ及びクロック反転信号ＣＬＫＢＹに同期してＹＳＥＬ｛１｝，ＹＳＥＬ｛２｝，…，ＹＳＥＬ｛ｎ｝の出力をＨレベルにし、走査線３６を順次選択していく。このとき、データ線ドライバ１０のリセット信号ＲＳＴＸはLowレベルとなっており、データ線ドライバ１０の動作は停止している（期間Ａ１）。次いで、特定の走査線３６（図７ではＹＳＥＬ｛ｎ／２｝）が選択されたタイミングでクロック信号ＣＬＫＹ及びクロック反転信号ＣＬＫＢＹを停止する。このとき、１つの走査線３６（ＹＳＥＬ｛ｎ／２｝）のみが選択された状態となる。この状態でデータ線ドライバ１０のリセット信号ＲＳＴＸがHighレベルとなり、データ線ドライバ１０はクロック信号ＣＬＫＸ及びクロック反転信号ＣＬＫＢＸに同期してデータ線３７を順次選択していく（期間Ｂ）。このデータ線３７の順次選択に伴い、上記特定の走査線３６に接続する静電容量検出回路３１が順次選択されていく。そして、増幅回路４０からは静電容量検出回路３１に向けて指紋の凹凸情報に応じた電流が流れる。この特定の走査線３６が選択されている状態で指紋検出条件を様々な条件に設定して指紋情報の読み取りを行い、最適な指紋検出条件を探索する。ここでは、指紋検出条件として参照電位ＶＲをＶssからＶddまでスイープし、それぞれの参照電位ＶＲに対して検出信号ＯＵＴを取得し、最適条件を探索する。
【００２１】
参照電位ＶＲの最適値を探索する手法を以下に示す。
（１）検出信号ＯＵＴがHighレベルの場合を「１」、Lowレベルの場合を「０」とする。
（２）参照電位ＶＲ＝Ｖ11とする（Ｖss≦Ｖ11≦Ｖdd）。
（３）特定の走査線３６上で最初に「０」となった点と、最後に「０」となった点との間で標準偏差を求め、これをσ11とする（参照電位ＶＲ＝Ｖ11のときの標準偏差）。
（４）参照電位ＶＲをＶ12からＶ1jまでスイープして上記（３）を繰り返し行い、標準偏差σ11〜σ1jが最大となる参照電位ＶＲ1maxを求める。
（５）ＶＲ1maxを第１フレームにおける参照電位ＶＲの最適値とする。
【００２２】
ここで、参照電位ＶＲ＝Ｖssのときは、トランジスタ３８は略オフ状態となり、検出信号ＯＵＴは全て「１」となる。一方、参照電位ＶＲ＝Ｖddのときは、トランジスタ３８は略オン状態となり、検出信号ＯＵＴは全て「０」となる。指紋情報を読み取るための最適な参照電位ＶＲはＶssからＶddまでの範囲に定まる。
【００２３】
上述の探索手法により最適な参照電位ＶＲが定まったならば、再びデータ線ドライバ１０のリセット信号ＲＳＴＸはLowレベルとなり、データ線ドライバ１０によるデータ線３７の選択動作は停止する（期間Ａ２）。そして、走査線ドライバ２０へのクロック信号ＣＫＬＹ及びクロック反転信号ＣＬＫＢＹの入力が再開され、走査線ドライバ２０による走査線３６の順次選択が最終行（ＹＥＳＬ｛ｎ｝）まで行われ、準備期間が終了する。準備期間終了の後、リセット信号ＲＳＴＸがHighレベルとなり、指紋検出期間に移行する。指紋検出期間では、これに先行する準備期間で得られた参照電位ＶＲの最適値ＶＲ1maxを用いて指紋情報の読み取りを行う。
【００２４】
図８は第２フレーム以降の指紋情報の読み取りを行うときの走査線ドライバ２０のタイミングチャートを示している。準備期間のうち期間Ａ１，Ａ２におけるドライバ動作と、指紋検出期間におけるドライバ動作は上述した第１フレームのドライバ動作と同様であるため、詳細な説明は省略する。準備期間のうち期間Ｂでは、以下の処理を行うことにより最適な指紋検出条件を探索する。
（１）検出信号ＯＵＴがHighレベルの場合を「１」、Lowレベルの場合を「０」とする。
（２）第１フレームの最適値ＶＲ1maxをＶ21とし、Ｖ21を参照電位ＶＲに設定する。
（３）特定の走査線３６上で最初に「０」となった点と、最後に「０」となった点との間で標準偏差を求め、これをσ21とする（参照電位ＶＲ＝Ｖ21のときの標準偏差）。
（４）参照電位ＶＲをＶ21からＶ2k（k<j）までスイープして上記（３）を繰り返し行い、標準偏差σ21〜σ2kが最大となる参照電位ＶＲ2maxを求める。
（５）ＶＲ2maxを第２フレームにおける参照電位ＶＲの最適値とする。
【００２５】
第３フレーム以降についても第２フレームと同様にして参照電位ＶＲの最適値を探索する。
【００２６】
図９は２値データに変換された検出信号ＯＵＴから得られた指紋画像である。指紋の山がセンサ電極７２に近接すると、検出信号ＯＵＴの論理レベルはLowレベルとなり、指紋の谷がセンサ電極７２に近接すると、検出信号ＯＵＴの論理レベルはHighレベルとなる。検出信号ＯＵＴのLowレベルを黒表示、Highレベルを白表示で示すと、図９に示すように、指紋の山は黒く表示され、谷は白く表示される。参照電位ＶＲがＶssに近い場合には、指紋画像は全体的に白く表示され、標準偏差は０に近い値になる。一方、参照電位ＶＲがＶddに近い場合には、指紋画像は全体的に黒く表示され、標準偏差は０に近い値になる。このように、参照電位ＶＲの値によって指紋画像のコントラストが大きく異なる。白と黒の割合がほぼ同程度になると、指紋画像のコントラストは明瞭となり、指紋の判別精度を高めることができる。このときの標準偏差は０．５（最大値）に近い値となる。従って、最適な参照電位ＶＲを探索するには、指紋画像の白と黒が同程度の割合になるように、即ち、「０」と「１」の割合の標準偏差が最大となるように参照電位ＶＲを設定すればよい。ここで、データ線ドライバ１０、走査線ドライバ２０、及び増幅回路４０は指紋の凹凸情報を「０」，「１」の２値データに変換する基準となる閾値を設定する閾値設定手段として機能する。上述の例では２値データの「０」，「１」の割合を同程度にする尺度として標準偏差を例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、各種の手法を用いることができる。
【００２７】
次に、指紋センサ１の応用例について説明する。図１１はスマートカード８１の概略構成図を示しており、上述した指紋センサ１と、ＣＰＵやメモリ素子などを実装したＩＣチップ８２と、液晶ディスプレイなどの表示装置８３を備えて構成されている。ＩＣチップ８２にはバイオメトリクス情報として、カード所有者の指紋情報が登録されている。図１２はこのスマートカード８１の認証手順を示している。カード使用者が指先を指紋センサ１に接触させることによって、スマートカード８１に指紋情報が入力されると（ステップＳ１）、この指紋情報は予め登録された指紋情報と照合される（ステップＳ２）。ここで、指紋が一致すると（ステップＳ２；ＹＥＳ）、暗証番号が発行される（ステップＳ３）。次いで、カード所有者によって暗証番号が入力される（ステップＳ４）。ステップＳ３で発行された暗証番号と、ステップＳ４で入力された暗証番号が一致しているか否かがチェックされ（ステップＳ５）、一致している場合には（ステップＳ５；ＹＥＳ）、カードの使用が許可される（ステップＳ６）。
【００２８】
このように、暗証番号に加えて指紋情報によって本人の認証を行うことによって、セキュリティの高いスマートカードを提供できる。バイオメトリクス認証機能を実装したスマートカードはキャッシュカード、クレジットカード、身分証明書などに利用できる。本実施形態の指紋センサは、本人認証を行うためのあらゆるバイオメトリクス認証装置に応用できる。例えば、室内への入退室管理を行うセキュリティシステムとして、本実施形態の指紋センサをドアに取り付けておき、当該指紋センサに入力された入室者の指紋情報と予め登録された指紋情報を照合し、両者が一致する場合には入室を許可する一方で、両者が一致しない場合には入室を不許可とし、必要に応じて警備会社等に通報するシステムにも応用できる。また、インターネットなどのオープンネットワークを通じた電子商取引においても、本人確認のためのバイオメトリクス認証装置として本実施形態の指紋センサは有効に応用できる。さらに、コンピュータ端末装置のユーザ認証装置や、複写機の複写機使用者の管理装置などにも広く応用できる。また、指紋認証機能を搭載した携帯電話等の移動通信端末にも応用できる。また、本発明の静電容量検出装置は指紋検出に限らず、微小な凹凸を有する被検物の表面形状を静電容量変化として読み取る装置に適用できる。
【００２９】
本実施形態によれば、２値データの「０」，「１」の割合が指紋の被検出領域において同程度になるように閾値を設定することで、指紋画像における指紋の凸部（山）と凹部（谷）の相対的割合が同程度になる結果、凸部と凹部の区別が明瞭になるため、指紋の判別精度を高めることができる。また、指紋検出条件の最適値は指紋検出の都度に刻々と変動するものの、最適な閾値の値が短時間で大きく変動することは稀であるため、時間があまり経過していない前回の指紋検出時に求めた閾値（例えば、前フレームの指紋検出時に求めた閾値）近傍で最適な閾値を探索すれば、探索時間を短縮できる。これにより、外的要因に起因する指紋検出条件の経時劣化に対して柔軟に対応することが可能となり、定常的に安定した指紋検出を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本実施形態の指紋センサの回路構成図である。
【図２】データ線ドライバの回路構成図である。
【図３】走査線ドライバの回路構成図である。
【図４】静電容量検出回路の回路構成図である。
【図５】クロックドＮＡＮＤの回路構成図である。
【図６】増幅回路の回路構成図である。
【図７】走査線ドライバのタイミングチャートである（第１フレーム）。
【図８】走査線ドライバのタイミングチャートである（第２フレーム以降）。
【図９】指紋画像の説明図である。
【図１０】静電容量検出回路の断面図である。
【図１１】スマートカードの説明図である。
【図１２】認証手順を記述したフローチャートである。
【符号の説明】
【００３１】
１…指紋センサ  １０…データ線ドライバ  ２０…走査線ドライバ  ３０…指紋検出部  ３１…静電容量検出回路  ３６…走査線  ３７…データ線  ４０…増幅回路
【図１】
2005234964.tif 000003
【図２】
2005234964.tif 000004
【図３】
2005234964.tif 000005
【図４】
2005234964.tif 000006
【図５】
2005234964.tif 000007
【図６】
2005234964.tif 000008
【図７】
2005234964.tif 000009
【図８】
2005234964.tif 000010
【図９】
2005234964.tif 000011
【図１０】
2005234964.tif 000012
【図１１】
2005234964.tif 000013
【図１２】
2005234964.tif 000014