(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋照合処理により指載置位置に載置された指の指紋を照合する指紋照合装置において、
前記指載置位置に離間して配置されて、前記指が載置される第１及び第２の電極と、
前記第１及び第２の電極にそれぞれ接続されて、前記第１及び第２の電極間の容量に応じて発振周波数を可変するパルス発振回路と、
前記発振周波数を検出して周波数検出結果を出力する周波数検出手段と、
前記周波数検出結果を判定して、前記指載置位置への生体による指の載置を検出する判定手段とを備え、
前記判定手段の判定結果に基づいて、前記指紋照合処理を開始し、
前記パルス発振回路は、
第１及び第２の抵抗の直列回路により出力信号を入力端に帰還する第１のインバーター回路と、
前記第１のインバーター回路の出力信号を入力端に入力し、出力信号を前記周波数検出手段に出力する第２のインバーター回路とを有し、
前記第２の電極に、前記第２のインバーター回路の出力信号が印加され、前記第１の電極が前記第１及び第２の抵抗の接続中点に接続された
ことを特徴とする指紋照合装置。
【請求項２】
前記第２のインバーター回路の出力信号が、抵抗を介して前記第２の電極に印加される
ことを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば指紋照合装置に適用することができる。本発明は、被検体に応じて変化するパルス発振回路の発振周波数により、生体による被検体の所定の載置位置への載置を検出する場合に（以下、生体検出と呼ぶ）、被検体を載置する電極とパルス発振回路とを抵抗を介して接続することにより、不要輻射を低減する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、指紋照合装置においては、所定の指載置位置に載置された指より指紋画像を取得し、この指紋画像を判定することにより、例えば部屋の入退出を許可するようになされている。
【０００３】
このような指紋照合装置は、生体検出装置により生体検出することにより、登録された指のレプリカ等によっては、画像照合の処理を実行しないようになされている。
【０００４】
このような生体検出装置は、例えば被検体を載置して変化する電極間の容量を測定して、生体検出するようになされている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこの種の生体検出装置において、例えば指を載置して変化する電極間の容量に応じて発振周波数が変化するように、シュミットトリガ構成のパルス発振回路を構成し、このパルス発振回路の発振周波数を基準にして生体検出することにより、簡易かつ確実に生体検出できると考えられる。
【０００６】
この場合、図６に示すように、パルス発振回路を構成することが考えられる。すなわち図６のパルス発振回路は、シュミットトリガ構成のインバーターＡ１及びＡ２を直列接続し、抵抗Ｒ１及びＲ２の直列回路が帰還回路としてこの初段のインバーターＡ１に配置される。
【０００７】
さらにパルス発振回路は、指載置位置に離間して電極Ｂ１及びＢ２が配置され、電極Ｂ１及びＢ２間により構成されるコンデンサが出力段のインバーターＡ２に帰還回路として接続される。これによりパルス発振回路は、指を載置して電極Ｂ１及びＢ２間の容量が変化すると、この変化に応動して発振出力信号の周波数が変動する。これによりこの周波数を基準にして生体検出することができる。
【０００８】
ところがこのようにしてパルス発振回路の周波数変動により生体検出する場合、不要輻射が増大する問題がある。
【０００９】
特に、指紋照合装置に適用する場合、種々の外部機器に接続されて種々の設置箇所に設置されることにより、実際に設置された状態では電極より輻射された電磁波が種々の閉ループにより帰還されることになり、例えば一般的な不要輻射対策でなるフェライトコアにより閉ループのインピーダンスを増大させる方法では、簡易かつ容易に不要輻射を低減できない問題がある。
【００１０】
因みに、パルス発振回路の動作電圧を低減する方法も考えられるが、発振周波数が変化することにより回路変更が必要になり、その分設計が煩雑化する。また動作電圧を低減しても、必ずしも所望のレベル以下に不要輻射を低減できない場合もある。
【００１１】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、この種の不要輻射を低減することができる指紋照合装置を提案しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、指紋照合処理により指載置位置に載置された指の指紋を照合する指紋照合装置において、前記指載置位置に離間して配置されて、前記被検体が載置される第１及び第２の電極と、前記第１及び第２の電極にそれぞれ接続されて、前記第１及び第２の電極間の容量に応じて発振周波数を可変するパルス発振回路と、前記発振周波数を検出して周波数検出結果を出力する周波数検出手段と、前記周波数検出結果を判定して、前記指載置位置への生体による指の載置を検出する判定手段とを備え、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記指紋照合処理を開始し、前記パルス発振回路は、第１及び第２の抵抗の直列回路により出力信号を入力端に帰還する第１のインバーター回路と、前記第１のインバーター回路の出力信号を入力端に入力し、出力信号を前記周波数検出手段に出力する第２のインバーター回路とを有し、前記第２の電極に、前記第２のインバーター回路の出力信号が印加され、前記第１の電極が前記第１及び第２の抵抗の接続点に接続される。
【００１３】
請求項１の構成によれば、抵抗を介して第２の電極をパルス発振回路に接続するだけで、電極により構成されるコンデンサの充放電電流を低減でき、また電極に加えられる信号波形を鈍らせることができ、その分不要輻射が低減される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１５】
（１）全体構成
図２は、本発明の実施の形態に係る指紋照合装置を示すブロック図である。この指紋照合装置１は、生体検出部２、制御部３、指紋読み取り部４、画像照合部５、入出力部６が小型に一体化されたユニットにより構成される。指紋照合装置１は、このユニットが所定位置に配置されると共に、パーソナルコンピュータ等の外部機器７に接続され、例えば部屋の入退出管理等に適用される。
【００１６】
この指紋照合装置１において、生体検出部２は、所定の指載置位置への生体による指の載置を検出し、検出結果を制御部３に通知する。
【００１７】
指紋読み取り部４は、制御部３の制御によりこの指載置位置に載置された指の画像を撮像し、ビデオ信号ＳＶを出力する。
【００１８】
画像照合部５は、制御部３の制御により動作モードを切り換え、このビデオ信号ＳＶを２値化して画像データを生成する。また画像照合部５は、指紋登録モードにおいて、この指紋データＤ１、又は入出力部６を介して入力される指紋データを内蔵のデータベースに登録する。これにより画像照合部５は、この指紋登録モードにおいて、指紋照合の基準となる基準画像を登録する。
【００１９】
また指紋照合モードにおいて、このようにして内蔵のデータベースに登録した基準画像と、所定の指紋データによる指紋画像と照合し、照合結果を出力する。ここでこの指紋照合装置１において、指紋照合モードは、生体検出部２の検出結果をトリガにして、画像照合部５に保持した基準画像と指紋読み取り部４を介して得られる指紋画像とを照合する第１の自己照合モードと、外部機器７の指示をトリガにして画像照合部５に保持した基準画像と指紋読み取り部４より得られる指紋画像とを照合する第２の自己照合モードと、外部機器７の指示により画像照合部５に保持した基準画像と外部機器７より入力される指紋画像とを照合する外部照合モードとにより構成される。
【００２０】
画像照合部５は、これら３つの指紋照合モードに対応して、それぞれ指紋読み取り部４を介して得られる指紋画像、入出力部６を介して外部機器７より入力される指紋画像を照合対象に設定して、データベースに保持した基準画像との間で指紋照合の処理を実行する。
【００２１】
入出力部６は、制御部３の制御により、外部機器７より入力される制御コマンドを制御部３に通知し、また外部機器より入力される画像データを画像照合部５に出力し、さらに画像照合部５による照合結果を外部機器７に出力する。
【００２２】
制御部３は、この指紋照合装置１全体の動作を制御するマイクロコンピュータにより構成され、外部機器７の制御により動作モードを設定し、また指紋照合結果、生体検出結果を外部機器７に通知する。
【００２３】
（１−１）指紋読み取り部
図３は、指紋読み取り部４を示すブロック図である。この指紋読み取り部４は、指紋を照明する照明部８と、照明した指紋を撮像する撮像部９とにより構成される。
【００２４】
このうち照明部８において、ディジタルアナログ変換回路１１は、制御部３より出力される制御データをラッチし、この制御データをディジタルアナログ変換処理して出力する。トランジスタ１２は、このディジタルアナログ変換回路１１の出力信号をベースに受けるエミッタ接地回路により構成され、コレクタ出力により発光ダイオード１３を駆動する。これにより照明部８は、制御部３の制御により発光ダイオード１３による照明光の光量を変化させ、さらには照明光の射出を停止するようになされている。
【００２５】
この発光ダイオード１３は、撮像部９に配置された直角プリズム１４に照明光Ｌを射出し、これによりこの直角プリズム１４の指載置位置に載置された指紋を照明する。
【００２６】
すなわち撮像部９において、直角プリズム１４は、斜面が指載置位置に設定され、直角を形成する１の面より発光ダイオード１３の出射光を入射する。これにより直角プリズム１４は、何ら指載置位置に載置されていない場合、斜面により発光ダイオード１３の照明光を全反射し、直角を形成する他の面より出射する。これに対して指が載置された場合、指紋の山の部分においては、斜面に接触して光を乱反射することにより、また指紋の谷の部分においては、斜面に接触しないで全反射のままに保持されることにより、指紋の形状に応じて明暗が変化するように、直角を形成する他の面より入射光を出射する。
【００２７】
ＣＣＤ１５は、レンズ１６を介してこの直角プリズム１４の他の面より出射される光を受光し、これにより直角プリズム１４の斜面に形成される指紋の画像を撮像する。
【００２８】
駆動パルス発生回路、出力信号処理回路１７は、ＣＣＤ１５の駆動に必要な各種駆動パルスを生成してＣＣＤ１５を駆動し、またＣＣＤ１５の出力信号を処理してビデオ信号ＳＶを出力する。
【００２９】
（１−２）生体検出部
図１は、生体検出部２を示すブロック図である。この生体検出部２は、パルス発振回路１８の発振周波数の変化により生体検出する。すなわちパルス発振回路１８は、シュミットトリガ構成のインバーター１８Ａ及び１８Ｂを直列接続し、抵抗Ｒ１及びＲ２の直列回路が帰還回路としてこの初段のインバーター１８Ａに配置される。
【００３０】
さらにパルス発振回路１８は、指載置位置でなる直角プリズム１４の斜面に、離間して透明電極１４Ａ及び１４Ｂが配置され、何ら載置しない場合、この透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の容量が数〔ｐＦ〕になるように、また生体による指を載置するとこの透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の容量が増大するように形成される。
【００３１】
パルス発振回路１８は、抵抗Ｒ１及びＲ２の接続中点が１方の透明電極１４Ｂに接続され、他方のインバーター１８Ｂの出力端が抵抗Ｒを介して他方の透明電極１４Ａに接続されるようになされている。なおこれら抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒの抵抗値は、例えばそれぞれ１０〔ｋΩ〕、１００〔ｋΩ〕、２〔ｋΩ〕に選定される。
【００３２】
これによりパルス発振回路１８は、指を載置して変化する透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の容量に応じて、発振出力信号Ｓ１の周波数が変化するようになされている。さらに抵抗Ｒを介して透明電極１４Ａとインバーター１８Ｂの出力端とを接続したことにより、透明電極１４Ａ及び１４Ｂにより構成されるコンデンサの充放電電流を低減し、また図４に示すように、透明電極１４Ｂに印加される信号波形を鈍らせるようになされている。これによりパルス発振回路１８は、何ら抵抗Ｒを介挿しない場合に比して、周波数３０〜３００〔ＭＨｚ〕における不要輻射を最大で２０〔ｄＢ〕低減するようになされている。なおこのようにしてもパルス発振回路１８の発振出力信号Ｓ１においては、鈍りのない方形波に維持され、これにより何ら抵抗Ｒを配置しない場合と同様に続く信号処理回路を構成することができる。
【００３３】
エッジ検出回路２０は、このパルス発振回路１８の発振出力信号Ｓ１を波形成形して出力する。カウンタ２１は、所定の時間間隔で、エッジ検出回路２０の出力信号をカウントし、これにより発振出力信号Ｓ１の周波数に応じて値が変化するカウント値を出力する。ラッチ回路２２は、このカウント値をラッチして保持し、比較回路２３は、このラッチ回路２２のラッチ出力と所定のしきい値との比較結果により、指載置位置に生体による指が載置されると、これを制御部３に通知する。
【００３４】
（２）実施の形態の動作
以上の構成において、指紋照合装置１は、外部機器の制御により、又は所定の操作子の操作により、指紋登録、第１の自己照合モード等に設定され（図１、図２）、この状態で指載置位置に生体による指が載置されると、指載置位置に配置された透明電極１４Ａ及び１４Ｂ間の容量が変化し、シュミットトリガ回路により構成されたパルス発振回路１８において、この容量の変化に対応して発振周波数が変化する。このパルス発振回路１８の発振出力信号Ｓ１がカウンタ２１によりカウントされ、そのカウント値が比較回路２３において比較されることにより、この発振周波数の変化が検出され、これにより生体による指の載置が検出される。
【００３５】
この一連の指検出処理において、指紋照合装置１では、透明電極１４Ａ側に抵抗Ｒが介挿されていることにより、電極１４Ｂに印加される信号波形において高域成分が抑圧され（図４）、また電極１４Ａ及び１４Ｂにより構成されるコンデンサの充放電電流が低減され、これにより不要輻射が低減される。
【００３６】
このようにして生体による指が載置されると、発光ダイオード１３の照明により指載置位置に載置された指を照明し、撮像部９でこの指紋を撮像してなるビデオ信号ＳＶが生成される（図３）。続いて画像照合部５において、撮像部９より得られるビデオ信号ＳＶが２値化された後、データベースに登録される。また照合モードにおいては、この指紋画像が画像照合部５に保持された基準画像との間で順次照合され、照合結果が生体検出結果と共に外部機器７に出力される。
【００３７】
（３）実施の形態の効果
以上の構成によれば、シュミットトリガ回路構成のインバーターを直列接続して構成したパルス発振回路１８において、抵抗Ｒを介して透明電極１４Ａをパルス発振回路１８に接続することにより、透明電極１４Ａ及び１４Ｂにより構成されるコンデンサの充放電電流を低減し、また電極１４Ｂに印加される信号波形を鈍らせることができ、これにより不要輻射を低減することができる。
【００３８】
（４）他の実施の形態
なお上述の実施の形態においては、シュミットトリガ回路構成のインバーターを直列接続してパルス発振回路１８を構成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、単なるインバーター回路を直列接続してパルス発振回路を構成する場合にも広く適用することができる。
【００３９】
また上述の実施の形態においては、パルス発振回路の発振周波数をカウンタによりカウントして指の載置を検出する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図５に示すように、パルス発振回路の発振出力信号をアナログ信号処理して生体検出する場合にも広く適用することができる。
【００４０】
すなわちこの図５に示す構成においては、パルス発振回路１８の発振出力信号Ｓ１をローパスフィルタ（ＬＰＦ）４０に入力し、ここで帯域制限することにより発振出力信号Ｓ１を積分する。さらに続く整流回路４１で整流した後、続く比較回路４２により所定のしきい値と比較する。このようにアナログ信号処理回路により構成しても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
さらに上述の実施の形態においては、照合結果を外部機器に出力する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、外部機器と一体化する場合等にも広く適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、抵抗を介してパルス発振回路を電極に接続することにより、被検体を載置して変化する電極間の容量によりパルス発振回路の発振周波数を可変するように構成して、この発振周波数の変化により生体検出する場合に、不要輻射を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る指紋照合装置の生体検出部を示すブロック図である。
【図２】図１の指紋照合装置を示すブロック図である。
【図３】指紋読み取り部４を示すブロック図である。
【図４】パルス発振回路の動作波形を示す信号波形図である。
【図５】他の実施の形態に係る生体検出部を示すブロック図である。
【図６】従来のパルス発振回路を示す接続図である。
【符号の説明】
１……指紋照合装置、２……生体検出部、３……制御部、４……指紋読み取り部、５……画像照合部、６……入出力部、７……外部機器、８……照明部、９……撮像部、１４Ａ、１４Ｂ……透明電極、１８……パルス発振回路、１８Ａ、１８Ｂ、Ａ１、Ａ２……インバーター回路、Ｒ〜Ｒ２……抵抗
【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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