(57)【要約】【課題】撮像部にラッチアップが起きた場合に、撮像部に負担を与えることなくラッチアップ状態を退避する。  【解決手段】接触した生体の生体情報を読み取る撮像部１１と、撮像部を制御する撮像ユニット制御部１２と、生体の接触により放電が生じ、撮像部の電源電圧または電源電流に異常が起きた場合に、異常が起きたこと又は放電が起きたことを検出する異常検出部１４と、異常検出部が異常を検出した場合に、撮像部に対する撮像ユニット制御部からの入力を遮断した後、撮像部に対する電源供給を遮断する電源制御部１５と、を有する。  【選択図】図１
2007220005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接触した生体の生体情報を読み取る画像読み取り部と、
前記画像読み取り部を制御する制御部と、
前記画像読み取り部の電源電圧または電源電流に異常が起きた場合に、異常が起きたことを検出する異常検出手段と、
前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断する遮断手段と、を有し、
前記異常検出手段が異常を検出した場合に、前記画像読み取り部に対する前記制御部からの入力を遮断した後、前記遮断手段により前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断してなる接触型生体情報検出装置。
【請求項２】
接触した生体の生体情報を読み取る画像読み取り部と、
前記画像読み取り部を制御する制御部と、
前記画像読み取り部の電源電圧または電源電流に異常を起こしうる放電が起きた場合に、放電が起きたことを検出する異常検出手段と、
前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断する遮断手段と、を有し、
前記異常検出手段が放電を検出した場合に、前記画像読み取り部に対する前記制御部からの入力を遮断した後、前記遮断手段により前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断してなる接触型生体情報検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の接触型生体情報検出装置において、前記異常検出手段が前記画像読み取り部の電源電圧または電源電流の異常、または異常を起こしうる放電が起きたことを検出した場合に、前記異常検出手段は前記制御部に対し、異常が起きたことを通知する信号を出力することを特徴とする接触型生体情報検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の接触型生体情報検出装置において、前記遮断手段が前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断した後、前記制御部の要求に応じて前記遮断手段が電源供給を復帰することを特徴とする接触型生体情報検出装置。
【請求項５】
請求項１に記載の接触型生体情報検出装置において、前記異常検出手段の検出は、前記画像読み取り部に対する電源供給を行うレギュレータの電流電圧特性の変化を検出することで行われることを特徴とする接触型生体情報検出装置。
【請求項６】
請求項１に記載の接触型生体情報検出装置において、前記画像読み取り部に対し電源供給を開始した際の突入電流を抑制するソフトスタート回路を有することを特徴とする接触型生体情報検出装置。
【請求項７】
請求項２に記載の接触型生体情報検出装置において、前記異常検出手段による異常検出は、前記画像読み取り部に対する電源電圧に加わるノイズを検出することにより行われることを特徴とする接触型生体情報検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の接触型生体情報検出装置において、前記異常検出手段は、前記電源電圧に加わるノイズを検出するときに、ＲＣ回路を用いて時定数の長い電圧変化をつくり出して検出するようにした接触型生体情報検出装置。
【請求項９】
接触した生体の生体情報を読み取る画像読み取り部と、
前記画像読み取り部の画像読み取り条件を記憶する記憶手段を有し、前記画像読み取り部を制御する制御部と、
前記制御部に対する電源供給を制御することなく、前記画像読み取り部に対する電源供給を制御する電源供給制御手段とを有する接触型生体情報検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の接触型生体情報検出装置において、前記電源供給制御手段は、前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断する遮断手段であることを特徴とする接触型生体情報検出装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の接触型生体情報検出装置と、該接触型生体情報検出装置からの生体の画像信号と予め取得している該生体の画像信号とを照合する照合手段とを備えた生体情報認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触型生体情報検出装置における電源電圧または電流に起こる異常に対処するための技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ラッチアップは、CMOS構造のICに起こる現象で、CMOS構造内の寄生トランジスタが構成するサイリスタが動作することによって、ICに大電流が流れ続けてしまう現象としてよく知られている。例えば電源や入力の投入順序の問題でサイリスタを動作させるトリガが働き、ラッチアップが起こることがある。
【０００３】
他にラッチアップの引き金になる要因として、静電気による放電がありえる。放電によるノイズで、例えばCMOSの出力端子の電圧が電源電圧より高くなると、それがトリガとなってサイリスタが動作し、ラッチアップが起こりうる。
【０００４】
指紋センサのような接触型センサの場合、画像読み取り部に指が接触するので、この放電によるラッチアップが起き易い状況にある。
【０００５】
ラッチアップ状態から復帰するには、一旦ラッチアップしている箇所の電源を切ることが求められる。
【０００６】
本発明に関連する技術としては、特許文献１に、回路ユニットごとに電流検出制御回路を設け、電流検出制御回路が過電流を検出したときに、その電流検出制御回路に対応する回路ユニットへの供給電力を遮断又は低減することの記載がある。かかる構成により、複数の回路ユニット全体での過電流検出では、装置全体の電流に対する１つの回路ユニットの過剰電流の検知が困難であるという課題を解決することができる。
【特許文献１】特開平５−７６１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ラッチアップ状態から復帰するために、電源を切る際、ラッチアップを起こしている画像読み取り部以外に、その周辺の制御部等の電源まで同時に切ってしまうと、次のような課題が生ずる。
【０００８】
１つ目の課題として、制御部の電源まで一緒に切ると、制御部の設定等が初期値に戻ってしまい、再度測定をはじめる際にはもう一度設定をし直す必要があることが挙げられる。そして、この場合、再設定により時間と手間が無駄となる。
【０００９】
また、２つ目の課題として画像読み取り部の電源を切る際に、一部の制御部の電源も一緒に切ってしまうと、この電源と入力の遮断の順序管理ができないことが挙げられる。そして、電源電圧より高い電圧が入力端子に加わった場合に、リーク電流が流れたり、保護素子を破壊したりする事態につながる可能性があった。
【００１０】
また３つ目の課題として、ラッチアップが起きうることを想定して、頻繁に電源のON/OFFを繰り返した場合に、ON/OFFを行う時間が無駄となってしまうことが挙げられる。
【００１１】
本発明は、上述の３つの課題を解決し、画像読み取り部にラッチアップが起きた場合にそれを検知し、画像読み取り部に負担を与えることなくラッチアップ状態を退避する手段を提供するためのものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の接触型生体情報検出装置は、接触した生体の生体情報を読み取る画像読み取り部と、
前記画像読み取り部を制御する制御部と、
前記画像読み取り部の電源電圧または電源電流に異常が起きた場合に、異常が起きたことを検出する異常検出手段と、
前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断する遮断手段と、を有し、
前記異常検出手段が異常を検出した場合に、前記画像読み取り部に対する前記制御部からの入力を遮断した後、前記遮断手段により前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断してなるものである。
【００１３】
また本発明の接触型生体情報検出装置は、接触した生体の生体情報を読み取る画像読み取り部と、
前記画像読み取り部を制御する制御部と、
前記画像読み取り部の電源電圧または電源電流に異常を起こしうる放電が起きた場合に、放電が起きたことを検出する異常検出手段と、
前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断する遮断手段と、を有し、
前記異常検出手段が放電を検出した場合に、前記画像読み取り部に対する前記制御部からの入力を遮断した後、前記遮断手段により前記画像読み取り部に対する電源供給を遮断してなるものである。
【００１４】
また本発明の接触型生体情報検出装置は、接触した生体の生体情報を読み取る画像読み取り部と、
前記画像読み取り部の画像読み取り条件を記憶する記憶手段を有し、前記画像読み取り部を制御する制御部と、
前記制御部に対する電源供給を制御することなく、前記画像読み取り部に対する電源供給を制御する電源供給制御手段とを有するものである。
【００１５】
本発明の生体情報認証装置は、上記本発明の接触型生体情報検出装置と、該接触型生体情報検出装置からの生体の画像信号と予め取得している該生体の画像信号とを照合する照合手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
接触型生体情報検出装置とは、指や手等を画像読み取り部に接触させ、指紋、静脈等の血管パターン等の生体情報を画像読み取り部で読み取り、検出する装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば画像読み取り部の電源電圧または電源電流に異常が起きた場合に、画像読み取り部に負担を与えることなく電源供給を遮断することができる。
【００１８】
また、制御部と独立して画像読み取り部の電源供給を制御する電源供給制御手段とを有することで、制御部に画像読み取り条件を記憶しつつ、画像読み取り部の電源供給を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、ここでは接触型生体情報検出装置として指紋検出装置を取り上げて説明する。指紋認証装置はこの指紋検出装置を用いて指紋認証を行う装置である。
【００２０】
図１は本発明に係わる指紋認証装置の構成を示すブロック図である。図１に示すように、指紋認証装置は撮像ユニット１、システム基板２、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）３を備えている。撮像ユニット１は指紋を画像信号として出力し、システム基板２は撮像ユニット１を制御し、電源供給を行うとともに、撮像ユニット１からの信号を画像処理するシステム制御部２１を有する。ＰＣ３は、システム基板２とＵＳＢケーブルで接続され、システム基板２からの画像信号に基づいて指紋認証を行い、システム基板２へ制御信号を送り、また電源供給を行う。撮像ユニット１は接触型生体情報検出装置を構成し、撮像部１１は画像読み取り部を構成し、撮像ユニット制御部１２は制御部を構成する。ここでは撮像ユニット制御部１２とシステム制御部２１とは分離して存在するが、それらを一緒にして構成してもよい。またシステム制御部２１を撮像ユニット１側に設けてもよい。ここでは、撮像部は光学式のものを取り上げたが、指紋の凹凸により生ずる、容量差を検出する静電容量式、温度差を検出する感熱式、圧力を検知する感圧式等のものを用いてもよい。
【００２１】
撮像ユニット１は、撮像部１１、撮像ユニット制御部１２、アナログ−デジタル変換（ＡＤ）部１３、異常検出部１４、電源制御部１５を備えている。異常検出部１４は撮像部１１の電源電圧又は電源電流の異常、即ち過電圧又は過電流を検出し、撮像ユニット制御部１２へ通知する。撮像ユニット制御部１２は撮像部１１への入力（リファレンス電圧や制御パルス等）を遮断した後に、電源制御部１５に電源制御指示信号を送る。そして、電源制御部１５は電源制御指示信号に基づいて撮像部１１への電源供給を遮断する。
【００２２】
本実施形態では撮像部１１を個別に制御する電源制御部１５を設け、撮像部１１への電源供給の制御を可能にした。かかる構成により、撮像部１１への電源供給が遮断されても、撮像ユニット制御部１２への電源供給は行われるので、撮像ユニット制御部１２の設定等は維持され、遮断により設定が初期値に戻ってしまうことがなくなる。
【００２３】
また、本実施形態では、撮像部１１への電源供給を切る前に、撮像部１１に対する撮像ユニット制御部１２からの、電源入力以外の入力（リファレンス電圧や制御パルス等）が遮断される。よって、電源電圧より高い電圧が入力端子に加わることがなく、リーク電流が流れたり、保護素子の破壊の可能性を低減することができる。この場合、電源と入力の遮断の順序管理も実現できる。
【００２４】
また、本実施形態では撮像部１１の異常を検出する異常検出部１４を設けたので、撮像部１１の異常を検出した場合のみ電源の退避処理を行うようにできる。
【００２５】
図２は光学式接触型の撮像部の一例の概念図である。図２において、指１００を、撮像素子１１４をカバーしているガラス等の透明基板１１３の上に接触させ、ＬＥＤ等の照明手段１１２を点灯する。このとき照明の光は直接又は反射板１１１によって指１００の内部に入射し、指１００内を散乱、透過し、その透過光によって指紋を撮像素子１１４の面上に結像させる。指１００の接触により、静電気による放電が生じ、撮像素子１１４のＣＭＯＳ構造部にラッチアップが生じる場合がある。撮像素子１１４としてはＣＭＯＳセンサ、ＣＣＤセンサ等を用いることができる。
【００２６】
図３はＰＣ部の機能の一例を示すブロック図である。ＰＣ部３において、３１は画像信号の脈動による変化分の有無に基づいて認証対象が人の指であるかを検出する脈動検出部、３２は画像信号から指紋のしわの端などの特徴点を抽出する特徴点抽出部である。また、３４は脈動検出部３１で画像信号が人の指紋であると検出したことをトリガとして特徴点抽出部３２で抽出された特徴点の位置と予め登録してある指紋データベース３３内の指紋とを照合する照合部である。さらに、３５は照合部３４の照合結果をインターネットなどのネットワークを介してホストコンピュータなどに送る通信部である。３６は特徴点抽出部３２で特徴点の抽出が十分に行えなかったときに照明手段１１２の光量や撮像部１１のアンプゲインを全体的に制御してダイナミックレンジ内に適切に入るように調整する切換部である。また、３７がシェーディングの影響を軽減して、階調性などの精度を高めるためのセンサの撮像画素毎に蓄積される電荷の蓄積量を制御する制御部であり、２次元的に配列された撮像素子の面内での露光量を制御するための照射光量制御部である。
【００２７】
ここでのシェーディングとは、照明手段や光学系による照明状況および撮像素子の感度むらや指等の被写体の形状や反射率等に起因する明時シェーディングをさしている。本実施形態のような指紋認識装置の場合は、照明手段の配置と指の形状に特有な明時シェーディングが存在する。さらに、この光量むらは、昼間の明るい外光下と、夜間や室内での照影手段からの光のみの場合では、照明環境に起因して変化する。
【００２８】
図４は、異常検出部が異常を検出した後の動作を示すフローチャートである。このフローチャートは、撮像ユニット制御部１２の動作として示している。しかし、異常検出部が撮像ユニット制御部、電源制御部のOFF動作を制御するようにしてもよい。
【００２９】
撮像ユニット制御部１２は異常検出部１４から、異常が起きたことを通知する信号（異常検出信号）を受け取る（ステップＳ１）。その後、まず撮像部１１への入力（制御パルスとリファレンス電圧等）をOFF（遮断）し（ステップＳ２）、続いて電源制御部１５を制御して、撮像部１１の電源供給をOFF（遮断）する（ステップＳ３）。そして、撮像ユニット制御部１２内部のレジスタも、待機状態のものへと書き換える（レジスタの内容を、撮像部の電源OFFという状態と合わせる）（ステップＳ４）。
【００３０】
上記動作後、システム制御部２１へ異常が起きたことを通知（fault信号）する（ステップＳ５）。
【００３１】
以上で撮像ユニットは、通常の待機状態に戻ったことになる。あとはfault信号を受け取ったシステム制御部２１側が、任意のタイミングで復帰の要求を出せば復帰できる。このとき、撮像制御部内のレジスタの値は保持されている。システム制御部２１は撮像ユニット制御部１２へ復帰要求信号を送ると、撮像ユニット制御部１２は電源制御部１５を遮断状態から導通状態へ復帰させ、撮像部１１への電源供給が回復する（ステップＳ６）。
【００３２】
本実施形態では、電源制御部１５は撮像ユニット制御部１２と独立して、撮像部１１への電源供給制御が行われるので、撮像ユニット制御部１２の内部レジスタに画像読み取り条件を記憶しつつ、撮像部１１の電源供給を制御することができる。
【００３３】
なお、ラッチアップ状態から復帰するには、一旦ラッチアップしている箇所の電源を切ることが求められる。従って、本実施形態では電源制御部１５により電源供給をＯＦＦ（遮断）している（電源制御部は遮断制御を行う遮断手段として機能している）。しかし、撮像部の電源電圧または電源電流に異常が起きた場合に、電源制御部１５が電源供給を制限するように、撮像ユニット制御部１２が電源制御部１５を制御し、電源電圧または電源電流の異常状態を回避するようにしてもよい。この場合、電源供給を制限した後に、遮断する制御を行うことができる。まず、電源電圧または電源電流に異常が起きたときに、電源供給を制限し、その後その異常がラッチアップ以外の要因によるものか、ラッチアップによるものかどうかを判断する。次に、ラッチアップと判断されたときに、ステップＳ２以降の動作により撮像部１１の電源供給をOFF（遮断）するように制御する。この場合、電源制御部は電源供給を制限、遮断する制御を行う電源供給制御手段として機能する。
【実施例１】
【００３４】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００３５】
図５は、指紋認証装置の一実施例の構成を示すブロック図である。図５において図１と同一構成部材については同一符号を付し、説明を省略する。本実施例では電源制御部はレギュレータIC１７で図６のような「フ」の字のIV特性を持っている。また、レギュレータIC１７はON/OFF機能を持っている。
【００３６】
撮像部１１への電流が多く流れた場合には、図６に示すような「フ」の字特性により電圧の降下が起こる。これをコンパレータ回路１６で検出する。
【００３７】
コンパレータ回路で所定の電圧値以上の電圧降下を検出したら、撮像ユニット制御部１２へそれを通知する（異常検出信号を送る）。撮像ユニット制御部１２は撮像部１１への入力（制御パルスとリファレンス電圧等）遮断後、レギュレータＩＣ１７をOFFし、撮像部１１への電源供給を遮断する。撮像ユニット制御部１２は、システム制御部２１へ異常が起きたことを通知（fault信号）する。そして、システム制御部２１が、任意のタイミングで撮像ユニット制御部１２へ復帰要求信号を送ると、撮像ユニット制御部１２はレギュレータＩＣ１７をＯＮさせ、撮像部１１への電源供給が回復される。
【実施例２】
【００３８】
本実施例では、図５の回路構成において、ラッチアップによる過電流と突入電流とを区別するためにさらにソフトスタート回路を設けた。図７は、突入電流を低減するためのソフトスタート回路の一例を示す図である。図７に示すソフトスタート回路は図５のレギュレータＩＣ１７の前又は後に接続される。ソフトスタート回路はスイッチ制御部４１、ロジック回路４２、スイッチ４３から構成される。
【００３９】
スイッチ制御部４１は、表の論理のように図中のスイッチ４３を制御する。指紋認証装置の動作が開始され、ロジック回路４２から電源ONの命令が入ったときに、電源電圧の値がまだ低い段階では抵抗を介する側（端子１側；スイッチ位置１）にスイッチ４３を切り替える。抵抗があるため、電源の立ち上がりが遅くなり、突入電流が軽減される。
一定期間後、電源電圧がある程度立ち上がった段階で、抵抗のない側（端子３側；スイッチ位置３）へスイッチ４３を切り替える。抵抗のない方に切り替えるのは、通常動作時に電源供給ラインに抵抗があると、応答の遅れ等の問題につながるからである。
以上の構成で突入電流を抑えることができる。これによりラッチアップによる過電流と突入電流とを区別することができる。
【実施例３】
【００４０】
実施例１及び実施例２ではラッチアップによる過電流を検出して電源供給を遮断する例について説明したが、本実施例ではラッチアップのトリガとなる放電を検出する場合の例について説明する。
【００４１】
図８は、異常検出部が、ラッチアップ自体でなく、ラッチアップのトリガとなる放電を検出する回路構成を示す図である。
【００４２】
放電により撮像部の電源にノイズが加わる。検出回路の応答速度が速ければ、このノイズを直接検出してもよいが、放電により加わるノイズは一般的に時定数の小さな、速い信号変化であり、ロジック回路にて検出するのが困難な場合が多い。
【００４３】
そこで図８に示すように、撮像部の電源線に容量Ｃ１の一端を接続し、容量Ｃ１の他端とＧＮＤとの間に容量Ｃ２、抵抗Ｒを並列に接続する。かかる回路により、時定数の小さな、速い変化の電圧信号を、より時定数の長い電圧変化の電圧信号とし、それを標準ロジックのインバータICに入力する。インバータの出力波形は、例えば3.3VのLVTTLレベルで出力されるので、これをFPGA (Field Programmable Gate Array；フィールド・プログラマブル・ゲート・デバイス)やCPLD (Complex Programmable Logic Device；コンプレックス・プログラマブル・ロジック・デバイス)等のロジックICで検知することができる。図８の実施系では、ノイズが加わっていない場合はFPGAまたはCPLDにはHiレベルが入力され、ノイズが加わるとLoレベルのパルスが入力されることになる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は画像読み取り部に対する指や手等を接触させて生体情報を読み取る、指紋検出装置、血管パターン検出装置に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係わる指紋認証装置の構成を示すブロック図である。
【図２】光学式接触型の撮像部の一例の概念図である。
【図３】ＰＣ部の機能の一例を示すブロック図である。
【図４】異常検出部が異常を検出した後の動作を示すフローチャートである。
【図５】指紋認証装置の一実施例の構成を示すブロック図である。
【図６】スイッチレギュレータＩＣの特性を示す図である。
【図７】突入電流を低減するためのソフトスタート回路の例を示す図である。
【図８】異常検出部が、ラッチアップ自体でなく、ラッチアップのトリガとなる放電を検出する場合の例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  撮像ユニット
２  システム基板
３  パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
１１  撮像部
１２  撮像ユニット制御部
１３  アナログ−デジタル変換（ＡＤ）部
１４  異常検出部
１５  電源制御部
【図１】
2007220005.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2007220005.tif 000007
【図６】
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【図７】
2007220005.tif 000009
【図８】
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