(57)【要約】【課題】  指紋認識装置に関し、コストを考慮しながら簡単な方法でしかも人体に優しい静電気対策を提供する。【解決手段】  指紋認識センサ部１を狭い部分の幅が１０ｍｍ以下の開口部３を有するとともに、１０4 Ω／□以上の表面抵抗率を有する抵抗体シート状部材２で覆う。【選択図】          図１
2005352722.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋を検出する指紋認識センサ部を有する指紋認識装置において、前記指紋認識センサ部を狭い部分の幅が１０ｍｍ以下の開口部を有するとともに、１０4 Ω／□以上の表面抵抗率を有する抵抗体シート状部材で覆うことを特徴とする指紋認識装置。
【請求項２】
上記抵抗体シート状部材の表面抵抗率が、１０4 〜１０9 Ω／□であることを特徴とする請求項１記載の指紋認識装置。
【請求項３】
上記抵抗体シート状部材と上記指紋認識センサ部の表面との間隙が、指を前記指紋認識センサ部に押圧しない状態で０．５〜２ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の指紋認識装置。
【請求項４】
上記抵抗体シート状部材が、指を前記指紋認識センサ部に押圧した状態で、前記指紋認識センサ部に接触する弾性を有することを特徴とする請求項３記載の指紋認識装置。
【請求項５】
上記抵抗体シート状部材が、取付け機構によって着脱自在に固定されていること特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の指紋認識装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋認識装置に関するものであり、特に、指紋を特定するための指紋検出センサを人体に蓄積された静電気から保護すると同時に、静電気の放電速度を制御して急激な放電を抑制するための構成に特徴のある指紋認識装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パーソナルコンピュータ等の情報処理装置において、本人以外のオペレーションを排除するためのセキュリティ対策として数々の方式が存在するが、そのうちでも静電容量式の指紋認識装置は小型で簡単な方式であるとともに、安価であることから、広く一般に普及してきている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６参照  
図６は、従来の静電容量式の指紋認識装置の説明図であり、トランジスタ等の半導体素子（図示は省略）が形成されたシリコン基板５１上に、Ｔｉ等のバリアメタル層５２を介してＡｌ等からなるとともにシリコン基板５１に形成された半導体素子と電気的に接続している電荷蓄積電極５３を２次元マトリックス状に配置するとともに、表面全体を保護絶縁膜５４で覆ったものである。
【０００４】
この指紋認識装置に指が触れると、保護絶縁膜５４を介した指の表面と各電荷蓄積電極５３との間の距離は、指紋の凹凸５５に応じて変動し、この変動が各電荷蓄積電極５３における静電容量の変動として検出されるため、各電荷蓄積電極５３における静電容量の値を２次元的にプロットすることによって指紋のパターンを検出することができる。
【０００５】
このように、指紋認識装置のセンサ部はＬＳＩ化された半導体チップにより構成されているため、人体に蓄積された静電気がセンサ部に触れた際に放電を起こし、半導体素子を破壊してしまうといった欠点がある。
【０００６】
このため、指がセンサ部に触れる前に接地された電極等に触れることにより、人体に蓄積された静電気を放出して指紋認識装置を静電破壊から保護することが一般に行われている。
【０００７】
例えば、半導体指紋センサ素子の表面上に、表面側が接地された金属プレートであるとともに、半導体指紋センサ素子の表面側に対抗する裏面に側に絶縁板を設けた蓋を被せ、蓋の表面に接触することで蓋を開ける動作を通して、人体の静電気を放電させることが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
或いは、接地された金属の指ガイドを指紋認識センサ上に設置することによって、人体に蓄積された電荷を確実に放電することも提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００９】
或いは、指紋認識センサを取り付ける本体カバーに、指紋認識センサを保護するため配設された回転自由なセンサカバーと認識対象の指が指紋認識センサに触れる前に触れるように配設された鉄製のグランドプレートを取り付けることも提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【００１０】
或いは、指紋センサ部に対して指紋センサ部を保護する蓋部と、蓋部の操作時に操作者の指が接触可能な位置に設けられている接地された接触部とを設けることも提案されている（例えば、特許文献５参照）。
【００１１】
また、指紋検出用ＬＳＩ自身での静電気対策としては、ＬＳI の枠部を接地し、実装パッケージを導電性材料、例えば導電性プラスチックとして枠部と導電性接着剤で接合することが提案されている（例えば、特許文献６参照）。
【００１２】
或いは、指紋センサのセルアレイ部の絶縁性保護膜表面において、検出セルに対向しない領域の部分に接地されたパターンを配設することも提案されている（例えば、特許文献７，８参照）。
【特許文献１】特開平０４−２３１８０３号公報
【特許文献２】特開２０００−３５３２３５号公報
【特許文献３】特開２００２−１７５５２３号公報
【特許文献４】特開２００１−３５７３９０号公報
【特許文献５】特開２００２−１２３８２１号公報
【特許文献６】特開２００２−２１３９１１号公報
【特許文献７】特表２００３−５１０５８７号公報
【特許文献８】特表２００３−５１０６１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
以上に列挙した提案においては、人体に蓄積された静電気の指紋認識センサへの影響を防止することの対策が開示されており、確かに指紋認識センサは破壊から免れるであろうが、人体への配慮はなされておらず、人間は蓄積された電荷の急激な放電により、痛みを伴うこともあるという問題がある。
【００１４】
また、ＬＳＩ自体に接地電極を設ける等の静電気対策を施した場合には、製造プロセスの複雑化、工程数の増加をもたらしコスト高を招くという問題がある。
【００１５】
したがって、本発明は、コストを考慮しながら簡単な方法でしかも人体に優しい静電気対策を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、指紋を検出する指紋認識センサ部１を有する指紋認識装置において、指紋認識センサ部１を狭い部分の幅が１０ｍｍ以下の開口部３を有するとともに、１０4 Ω／□以上の表面抵抗率を有する抵抗体シート状部材２で覆うことを特徴とする。
【００１７】
このように、１０4 Ω／□以上の表面抵抗率を有する抵抗体シート状部材２を用いることによって、人体に蓄積した静電気は徐々に放電されるため、放電に伴う痛みを感じることなく指紋の照合作業が可能になる。
なお、この抵抗体シート状部材２に設ける開口部３の狭い部分の幅は、子供を含めた通常の指の幅より狭い１０ｍｍ以下とする必要がある。
【００１８】
また、この抵抗体シート状部材２の表面抵抗率は、指紋認識センサ部１を放電による静電破壊から確実に保護するためには、１０9 Ω／□以下にすることが望ましい。
【００１９】
また、抵抗体シート状部材２と指紋認識センサ部１の表面との間隙は、スペーサ４等を介することによって、指を指紋認識センサ部１に押圧しない状態で０．５〜２ｍｍとすることが望ましく、０．５ｍｍ未満の場合には指が指紋認識センサ部１に接触するまでの時間が短いため抵抗体シート状部材２による放電が充分でなくなる可能性が高く、指紋認識センサ部１における放電により静電破壊が起こる虞があり、一方、２ｍｍを超えると指を指紋認識センサ部１の表面に接触させる行為に違和感を感じることが多くなる。
【００２０】
この場合、違和感なく指を指紋認識センサ部１の表面に接触させるとともに、指を指紋認識センサ部１に押圧しない状態においては、抵抗体シート状部材２と指紋認識センサ部１の表面との間隔が０．５ｍｍ以上に確実に復帰するために、抵抗体シート状部材２は、指を指紋認識センサ部１に押圧した状態で、指紋認識センサ部１に接触する弾性を有することが望ましい。
【００２１】
また、抵抗体シート状部材２は、取付け機構６によって装置本体部５に着脱自在に固定することが望ましく、それによって、抵抗体シート状部材２が経時的に抵抗率が劣化したり、破損したり、或いは、汚れたりした場合に、簡単に交換することが可能になり、常に、予め設定した放電条件で人体に蓄積した静電気を放電することが可能になる。
【００２２】
上述の指紋認識装置を装備することにより、セキュリティ対策に優れたパーソナルコンピュータ等の情報処理装置を、高コスト化を伴うことなく実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の指紋センサによる検出は、まず抵抗体シート部材に触れて人体に蓄積された電荷を徐々に放電し、次に指紋検出を行うために指紋認識センサの表面に指を軽く押圧して、そのパターンを認識する一連の動作によるものであるため、急激な放電が発生せず人に優しく、しかも指紋認識センサを静電破壊から保護することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、狭い部分の幅が１０ｍｍ以下の開口部を有するとともに、１０4 Ω／□〜１０9 Ω／□の表面抵抗率を有する抵抗体シートをスペーサを介して指紋認識センサ部との間隔が０．５〜２ｍｍとなるように、取付け部材によって指紋認識センサ部を覆うように装置本体部に固定するとともに、抵抗体シート及び指紋認識センサ部を露出させる開口部を有する蓋部材を設けたものである。
【実施例１】
【００２５】
ここで、図２乃至図４を参照して、本発明の実施例１の指紋認識装置を説明する。
図２及び図３参照  
図２は、本発明の実施例１の指紋認識装置の説明図であり、左図が平面図であり、右図が側面図であり、また、図３は実施例１の指紋認識装置の断面図である。
【００２６】
この指紋認識装置１０は、指紋認識センサ３０を収容する凹部１２を備えたプラスチック製の下カバー１１、指紋認識センサ３０、開口部１５を有する抵抗体シート１４を０．５〜２ｍｍの間隙を介して指紋認識センサ３０に対向させるプラスチック製のスペーサ１３、抵抗体シート１４を下カバー１１に押さえ枠部材１６を介して固定するネジからなる固定部材１７、指を指紋認識センサ３０の表面に接触させるための開口部１９を有するプラスチック製の上カバー１８、及び、指紋認識センサ３０で検出した情報を情報処理装置本体側に伝送する接続部２０から構成され、下カバー１１と上カバー１８とはネジ部材２１〜２４によって相互に固定される。
【００２７】
この場合、抵抗体シート１４は、表面抵抗率が１０4 Ω／□〜１０9 Ω／□のシート状部材、例えば、クロポリシート（アキレス社製商品名）、クロポリマット（アキレス社製商品名）、或いは、ＣＭＰＳ６０１（大平化学社製商品名）が好適であり、この抵抗体シート１４は押さえ枠部材１６及び固定部材１７を介して下カバー１１の接地部（図示を省略）に電気的に接続されている。
いずれにしては、抵抗体シート１４は完全な導電体ではなく一定の表面抵抗を要求するため、表面抵抗率の下限値が特に重要となり、選択の際に注意を要するものである。
【００２８】
また、抵抗体シート１４の中心部は指が突き抜けない程度の開口部１５が空けられており、指紋認識センサ３０の表面に接触する前に指が抵抗体シート１４が確実に接触するように、開口部１５が短軸方向の幅は、子供を含めた通常の人間の指の幅より狭い１０ｍｍ以下、例えば、８ｍｍとする。
この様な開口部１５を設けることによって、指紋認識センサ３０の表面に指が接触した状態で確実に指が抵抗体シート１４を介して接地されるため対向電極として作用をすることができる。
【００２９】
また、指紋認識センサ３０は、図３の下図に要部拡大図として示すように、従来の静電容量式の指紋認識装置と同様に、トランジスタ等の半導体素子（図示は省略）が形成されたシリコン基板３１上に、Ｔｉ等のバリアメタル層３２を介してＡｌ等からなるとともに半導体素子と電気的に接続している電荷蓄積電極３３を２次元マトリックス状に配置するとともに、表面全体を保護絶縁膜３４で覆ったものである。
【００３０】
図４参照  
図４は、指を押圧した状態における本発明の実施例１の指紋認識装置の断面図であり、抵抗体シート１４に設けた開口部１５の短軸方向の幅は通常の指の幅よりも狭くなっているので、指２５が先に抵抗体シート１４に接触してから指紋認識センサ３０の表面に当接することになる。
【００３１】
この場合、抵抗体シート１４の弾性により、指２５は抵抗体シート１４に接触した状態で指紋認識センサ３０の表面に押し当てられるため、指２５は確実に接地電極としての機能を果たし、高精度の安定した検出が行える。
【００３２】
この場合も、図４の下図に拡大図として示すように、指紋認識センサ３０の表面に指２５が触れると、保護絶縁膜３４を介した指２５の表面と各電荷蓄積電極３３との間の距離は、指紋の凹凸２６に応じて変動し、この変動が各電荷蓄積電極３３と接地電極として機能する指２５との間の静電容量の変動として検出されるため、各電荷蓄積電極３３における静電容量の値を２次元的にプロットすることによって指紋のパターンを検出することができる。
【００３３】
このように、本発明の実施例１においては、表面抵抗率が１０4 Ω／□以上の抵抗体シート１４を０．５ｍｍ以上の間隙を介して設けているので、人体に蓄積した静電気の放電が抵抗体シート１４の表面抵抗を利用して徐々に行われるため、人が放電を感ずることなく行われるとともに、人体に蓄積した電荷が確実に放出された後に、指紋認識センサ３０の表面に接触するので指紋認識センサ３０は静電破壊から十分に保護されることとなる。
【００３４】
また、抵抗体シート１４は、押さえ枠部材１６を介して固定部材１７によって着脱自在に下カバー１１に固定されているので、繰り返し使用により抵抗体シート１４が劣化したり破損した場合には、ネジ部材２１〜２４を外して、上カバー１８を外したのち、固定部材１７を外すことによって抵抗体シート１４を簡単に交換することが可能になる。
【実施例２】
【００３５】
次に、図５を参照して、本発明の実施例２の指紋認識装置を説明するが、上カバーの装着構造以外は上記の実施例１と全く同様であるので、上カバーの装着構造のみを説明する。
図５参照  
図５は、本発明の実施例２の指紋認識装置の断面図であり、上カバー４２は、蝶番機構４３を介して下カバー４１に取付けられるとともに、蝶番機構４３と反対側に設けられた各種構造の嵌合を利用したロック機構４４によって上カバー４２の開閉を自在にしたものである。
【００３６】
このように、本発明の実施例２においては、上カバー４２の開閉が自在であるため、抵抗体シート１４の交換をより容易に行うことができる。
【００３７】
以上、本発明の各実施例を説明したが、本発明は各実施例に記載された構成・条件に限られるものではなく、各種の変更が可能である。
例えば、上記の各実施例においては抵抗体シートに設ける開口部の形状を楕円としているが、円形でも良く、さらには、方形状でも良いものである。
【００３８】
また、上記の各実施例においては抵抗体シートを固定する固定部材としてネジを用いているが、ネジに限られるものではなく、下部カバー側に押圧することにより嵌合機構を利用してロックすることにより下部カバーとの間に抵抗体シートを挟み込むワンタッチ固定部材を用いても良いものであり、抵抗体シートをより簡単に交換することが可能になる。
【００３９】
また、上記の各実施例において示した指紋認識センサは単なる一例であり、公知の各種の静電容量式の指紋認識センサを用いても良いことはいうまでもない。
【００４０】
また、上記の各実施例においては、接続部２０を介して情報処理装置本体側と接続するように構成しているが、情報処理装置本体側とは無線を介して通信することによって、接続部レス型として良いものである。
【００４１】
また、上記の実施例２においては、上カバーのロックを嵌合機構を用いて行っているが、磁石を用いても良いものである。
【００４２】
また、上記の各実施例においては、接続部１９を介して情報処理装置本体側と接続するマウス型の指紋認識装置として説明しているが、このような指紋認識装置構成をノート型パソコン等の携帯用情報処理機器自体に組み込むように実装搭載しても良いものである。
【００４３】
また、上記の各実施例においては、各種の情報処理装置をログオンさせる際のセキュリティ機構として説明しているが、情報処理装置用に限られるものではなく、マンション等の集合住宅の入口や、戸建住宅の玄関、或いは、各種の立入り制限区域等に設ける入口扉の開閉を行う際のセキュリティ機構としても用いることができる。
【００４４】
さらには、小型で携帯可能な特性を生かして、警察派出所やパトロールカーに常備する指紋認識装置としても使用可能なものであり、身元不明のけが人や死体、或いは、逮捕者の身元を確認するために使用して良いものであり、検出した指紋を通信手段によって検察庁等に伝送し、蓄積されている指紋データと照合することによって、不明者の身元を迅速に確認することが可能になる。
【００４５】
ここで、再び、図１を参照して、本発明の詳細な構成を改めて説明する。
再び、図１参照  
（付記１）  指紋を検出する指紋認識センサ部１を有する指紋認識装置において、前記指紋認識センサ部１を狭い部分の幅が１０ｍｍ以下の開口部３を有するとともに、１０4 Ω／□以上の表面抵抗率を有する抵抗体シート状部材２で覆うことを特徴とする指紋認識装置。
（付記２）  上記抵抗体シート状部材２の表面抵抗率が、１０4 〜１０9 Ω／□であることを特徴とする付記１記載の指紋認識装置。
（付記３）  上記抵抗体シート状部材２と上記指紋認識センサ部１の表面との間隙が、指を前記指紋認識センサ部１に押圧しない状態で０．５〜２ｍｍであることを特徴とする付記１または２に記載の指紋認識装置。
（付記４）  上記抵抗体シート状部材２が、指を前記指紋認識センサ部１に押圧した状態で、前記指紋認識センサ部１に接触する弾性を有することを特徴とする付記３記載の指紋認識装置。
（付記５）  上記抵抗体シート状部材２が、取付け機構６によって着脱自在に固定されていること特徴とする付記１乃至４のいずれか１に記載の指紋認識装置。
（付記６）  付記１乃至５のいずれか１に記載の指紋認識装置を装備したことを特徴とする情報処理装置。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明の活用例としては、パーソナルコンピュータを始めとする各種の情報処理装置のセキュリティ機構を構成する指紋認識装置が典型的なものであるが、集合住宅の入口や、戸建住宅の玄関、或いは、各種の立入り制限区域等に設ける入口扉の開閉を行う際のセキュリティ機構を構成する指紋認識装置、或いは、警察等における指紋認識装置としても適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の指紋認識装置の平面図及び側面図である。
【図３】本発明の実施例１の指紋認識装置の断面図である。
【図４】指を押圧した状態における本発明の実施例１の指紋認識装置の断面図である。
【図５】本発明の実施例２の指紋認識装置の断面図である。
【図６】従来の指紋認識装置の説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１  指紋認識センサ部
２  抵抗体シート状部材
３  開口部
４  スペーサ
５  装置本体部
６  取付け機構
１１  下カバー
１２  凹部
１３  スペーサ
１４  抵抗体シート
１５  開口部
１６  押さえ枠部材
１７  固定部材                                                                  １８  上カバー
１９  開口部
２０  接続部
２１  ネジ部材                                                                  ２２  ネジ部材
２３  ネジ部材                                                                  ２４  ネジ部材
２５  指
２６  指紋の凹凸
３０  指紋認識センサ
３１  シリコン基板
３２  バリアメタル層
３３  電荷蓄積電極
３４  保護絶縁膜
４１  下カバー
４２  上カバー
４３  蝶番機構
４４  ロック機構
５１  シリコン基板
５２  バリアメタル層
５３  電荷蓄積電極
５４  保護絶縁膜
５５  指紋の凹凸
【図１】
2005352722.tif 000003
【図２】
2005352722.tif 000004
【図３】
2005352722.tif 000005
【図４】
2005352722.tif 000006
【図５】
2005352722.tif 000007
【図６】
2005352722.tif 000008