JP4456786B2

JP4456786B2 - Fingerprint sensor, fingerprint image detection method, and program for causing computer to execute the method

Info

Publication number: JP4456786B2
Application number: JP2001369348A
Authority: JP
Inventors: 正明林; 忠昭長谷川
Original assignee: Glory Ltd
Current assignee: Glory Ltd
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2010-04-28
Anticipated expiration: 2021-12-03
Also published as: JP2003168107A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、指を載置する検出面の下部に複数の温度センサおよびヒーターをそれぞれ配設し、各ヒーターに電圧パルスを印加することにより発生した熱が指紋の谷部と山部に伝熱する伝熱特性の差に基づいて指紋画像を検出する指紋センサ、指紋画像検出方法およびその方法をコンピュータに実行させるプログラムに関し、特に、指紋の山部と谷部の伝熱特性を利用して指紋画像を検出する場合に、環境温度の変化の影響を受けることなく迅速かつ精度良く指紋画像を検出することができる指紋センサ、指紋画像検出方法およびプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、指紋の谷部と山部の伝熱特性の差に基づいて指紋画像を検出する技術が注目されている。たとえば、特開２０００−９７６９０号公報には、複数の発熱体を同一平面内に配置し、この発熱体にパルス電流を通電して加熱するとともに通電開始から所定時間後における発熱体の温度をそれぞれ検出し、各温度の相違により指紋の山部と谷部のような凹凸パターンを検出するよう構成した固体表面の凹凸パターン検出方法が開示されている。
【０００３】
具体的には、この従来技術では、指が接していない状態で微小ヒーターを一定時間・一定電力で加熱し、ヒーター自体またはヒーターに隣接する温度センサで加熱後の温度に相当する信号を一旦保持し、次に指が触れた状態で同様に温度に相当する信号を測定し、その差を比較することにより凹凸に相当する値を得るものである。
【０００４】
このため、この従来技術によれば、あらかじめ加熱された熱が指紋の凸部（山部）に伝熱するが指紋の凹部（谷部）には伝熱しずらいという伝熱特性の差を利用して、指紋の凹凸を検出することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来技術のものは、指が接していない状態で事前にヒーターを加熱しているので、環境温度の変化の影響により安定的に指紋の凹凸を検出することが難しいという問題を有する。
【０００６】
たとえば、ヒーターの加熱後に外気温が変化して該ヒーターの周囲の温度が低下すると、指紋の山部と谷部の温度差が小さくなるので、指紋の凹凸の検出精度が低下する。特に、外気温の変化により指を載置する検出面の温度が体温よりも低くなると、この検出面に指を載置した時点で熱平衡状態への移行が始まるので、指紋の検出精度を高めようとすると熱平衡状態に移行するまで待たねばならなくなり、結果的に処理遅延が生ずるという問題が生ずる。
【０００７】
これらのことから、指紋の山部と谷部の伝熱特性を利用して指紋画像を検出する場合に、いかにして環境温度の変化の影響を受けることなく迅速かつ精度良く指紋画像を検出するかが極めて重要な課題となっている。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、指紋の山部と谷部の伝熱特性を利用して指紋画像を検出する場合に、環境温度の変化の影響を受けることなく迅速かつ精度良く指紋画像を検出することができる指紋センサ、指紋パターン検出装置、指紋パターン検出方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明に係る指紋センサは、指を載置する検出面の下部に温度センサとヒーターの役割を有する複数の抵抗素子を配設し、各抵抗素子に電圧パルスを印加することにより発生した熱が指紋の谷部と山部に伝熱する伝熱特性の差に基づいて指紋画像を検出する指紋センサにおいて、前記検出面に指が載置された後に前記抵抗素子に対して電圧パルスを印加する電圧パルス印加手段と、前記電圧パルス印加手段により印加された電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後の第１の温度と、前記電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後から所定時間後の第２の温度との温度差に基づいて指紋画像を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明に係る指紋センサは、指を載置する検出面の下部に複数の温度センサおよびヒーターをそれぞれ配設し、各ヒーターに電圧パルスを印加することにより発生した熱が指紋の谷部と山部に伝熱する伝熱特性の差に基づいて指紋画像を検出する指紋センサにおいて、前記検出面に指が載置された後に前記ヒーターに対して加熱用電圧パルスを印加する電圧パルス印加手段と、前記電圧パルス印加手段により印加された加熱用電圧パルスの立ち上がり時点またはその直前またはその直後から所定時間後の第１の温度と、前記加熱用電圧パルスの立ち下がり時点での第２の温度との温度差に基づいて指紋画像を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明に係る指紋画像検出方法は、指を載置する検出面の下部に温度センサとヒーターの役割を有する複数の抵抗素子を配設し、各抵抗素子に電圧パルスを印加することにより発生した熱が指紋の谷部と山部に伝熱する伝熱特性の差に基づいて指紋画像を検出する指紋センサにおいて、前記検出面に指が載置された後に前記抵抗素子に対して電圧パルスを印加する電圧パルス印加手段と、前記電圧パルス印加手段により印加された電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後の第１の温度と、前記電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後から所定時間後の第２の温度との温度差に基づいて指紋画像を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項４の発明に係る指紋画像検出方法は、指を載置する検出面の下部に複数の温度センサおよびヒーターをそれぞれ配設し、各ヒーターに電圧パルスを印加することにより発生した熱が指紋の谷部と山部に伝熱する伝熱特性の差に基づいて指紋画像を検出する指紋センサにおいて、前記検出面に指が載置された後に前記ヒーターに対して加熱用電圧パルスを印加する電圧パルス印加手段と、前記電圧パルス印加手段により印加された加熱用電圧パルスの立ち上がり時点またはその直前または直後の第１の温度と、前記加熱用電圧パルスの立ち上がり時点またはその直前またはその直後から所定時間後の第２の温度との温度差に基づいて指紋画像を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項５の発明に係るプログラムは、請求項３または４に記載された方法をコンピュータに実行させることで、そのプログラムを機械読み取り可能となり、これによって、請求項３または４の動作をコンピュータによって実現することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る指紋センサ、指紋画像検出方法およびプログラムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、本実施の形態１では、同一の抵抗素子でヒーターと温度センサを兼用する１層式の指紋センサを用いた場合について説明し、実施の形態２では、ヒーターと温度センサの抵抗素子を異なるものとする２層式の指紋センサを用いた場合について説明することとする。
【００１５】
（実施の形態１）
まず、本実施の形態１で用いる１層式の指紋センサについて説明する。図１は、本実施の形態１に係る指紋センサの外観構成を示す図である。同図に示すように、この指紋センサ１は、指紋画像を検出する指紋検出部１０と、信号処理をおこなう信号処理部２０とからなる。ここで、この指紋センサ１は、熱伝導方式によって指紋画像を取得する指紋センサであり、指紋検出部１０の検出面の下部にヒーターと温度センサを兼用する複数の抵抗素子をマトリックス状に作り込み、ラインごとに順次加熱して、その直後の温度上昇を複数の抵抗素子すなわち温度センサで検出して指紋画像を得るようにしたものである。
【００１６】
次に、図１に示した指紋センサ１の構造についてさらに具体的に説明する。図２は、図１に示した指紋検出部１０の断面構造を示す図である。図２に示すように、この指紋センサ１は、基板１００上に抵抗素子１１１を配設し、この抵抗素子１１１と接するように配線を設け、その上部を絶縁膜１１２で覆うことにより基板１００上にヒーター兼センサ層１１０を配設することになる。ここでは説明の便宜上、図２に示す基板１００上に４つの抵抗素子１１１のみを設けた場合を示したが、実際にはこの基板１００上にたとえば２５６×２５６個（合計６５５３６個）の抵抗素子１１１をマトリクス状に形成することになる。
【００１７】
同図に示す基板１００は、石英、ガラス、ポリイミド、アルミナ、表面を絶縁化したＳｉなどが用いられる。ただし、これに限定されるものではなくその他の絶縁性材料を用いることもできる。
【００１８】
抵抗素子１１１は、検出面１１を加熱するヒーターと、温度を検出する温度センサとしての役割を果たしているので、この抵抗素子１１１には、発熱素子としての特性と抵抗変化型の温度センサとしての特性が求められる。かかる抵抗素子１１１の材料としては、たとえばポリシリコン、アモルファスシリコンまたはＩＴＯなどの抵抗素子材料がある。
【００１９】
そして、かかる温度の検出は、この抵抗素子１１１に所定の電圧を印加しその時流れる電流の大きさを検出することによっておこなう（抵抗変化型温度検出素子）。なお、ここでは温度を検出する役割のみを果たす温度検出素子は設けていないので、指紋検出部１０の内部構造が単純化され、検出面１１の表面状態（凹凸）を所望の状態とすることが容易となる。
【００２０】
また、ここでは指紋のピッチが数百μｍ程度であることを考慮して抵抗素子１１１の配列ピッチを５０〜１００μｍ程度にするとともに、抵抗素子１１１の厚さを０．１〜１μｍ程度にしている。
【００２１】
絶縁膜１１２は、検出面１１を形成する層であり、抵抗素子１１１および配線などを保護する。この絶縁膜１１２は、その特性上できるだけ薄くすることが求められるが、ここでは絶縁膜１１２自体の厚さを０．５〜２μｍ程度としている。なお、この絶縁膜１１２の材料としては、たとえば、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、Ｔａ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃などの絶縁性材料があげられる。
【００２２】
次に、図１に示した指紋検出部１０内に設けられるヒーター／センサ回路４１および信号処理部２０内に設けられる検知回路４２の回路構成並びにこのヒーター／センサ回路４１に対する電圧パルスの印加タイミングについて説明する。図３は、図１に示した指紋検出部１０内に設けられるヒーター／センサ回路４１および信号処理部２０内に設けられる検知回路４２の回路構成並びにこのヒーター／センサ回路４１に対する電圧パルスの印加タイミングの一例を示す図である。
【００２３】
ヒーター／センサ回路４１は、ヒーターおよび温度センサの役割を果たす抵抗素子１１１をたとえば２５６×２５６個マトリックス状に配置し、各抵抗素子１１１を水平方向（行）および垂直方向（列）にそれぞれ配設した２５６本の配線１１３で接続したものである。
【００２４】
検知回路４２は、マトリックス状に配置した各抵抗素子１１１から温度に係るデータを受け取って温度を検知する回路である。具体的には、各抵抗素子１１１をつなぐ水平方向および垂直方向の配線１１３を介して温度に係るデータを受け取る。なお、図中に示すＩＶアンプおよび作動アンプなどの回路は、温度信号を変換、増幅、ラッチする回路部分である。
【００２５】
そして、加熱および温度検出は、信号処理部２０によっていずれかの行を選択し、この選択した行の抵抗素子１１１に所定の定電圧パルスを印加することでおこなう。また、この選択する行を順次切り替え走査してゆくことで、すべての抵抗素子１１１について同様の加熱、温度検出をおこなうことができる。
【００２６】
ここで、この信号処理部２０では、行を単に順々にずらしながらヒーター／センサ回路４１へ電圧パルスを印加しているのではなく、行間隔をあけながら各行に順次電圧パルスを印加している。行間隔をあけることとした理由は、隣接した抵抗素子１１１を順次加熱することにより生ずる平面的分解能の低下を防ぐためである。
【００２７】
たとえば、抵抗素子１１１を発熱させるべくヒーター／センサ回路４１の端子Ｔ１に電圧パルスＰ１を印加するとともに、引き続きこの端子Ｔ１に隣接する端子Ｔ２に電圧パルスＰ２を印加した場合には、最初のこの電圧パルスＰ１により本来熱したい抵抗素子Ｒ１の周囲だけではなく抵抗素子Ｒ２の周囲にも熱が伝播することになるので、その後に抵抗素子Ｒ２の温度を検出するための電圧パルスを端子Ｔ２に印加したとしても、この抵抗素子Ｒ２の周囲は熱を保持していることとなり、結果的に平面的分解能が低下する。
【００２８】
このため、ここでは図３に示すように端子Ｔ１に電圧パルスＰ１を印加したならば、次に行間隔をあけて端子Ｔ３に電圧パルスＰ２を印加するよう制御して、抵抗素子Ｒ１による発熱の抵抗素子Ｒ３に対する影響を低減し、もって平面的分解能を高めるとともに検出時間を短縮化している。なお、たとえば１行目、３３行目、６５行目、９７行目、１２９行目、…というよう３２行間隔をあけつつこれらの行に同時に電圧パルスを印加することもできる。この場合には、次回はたとえば３行目、３５行目、６７行目、９９行目、１３１行目、…について同時に電圧パルスが印加される。
【００２９】
また、図３に示すように、ヒーター／センサ回路４１の列配線１１３と検知回路４２のＩＶアンプは、それぞれ数列ごとにスイッチＳＷにより切り替え接続される。かかるスイッチＳＷを設けた理由は、隣接した列が同時に加熱されないようにするためである。また、各抵抗素子１１１には、ダイオードが設けられる。スイッチＳＷにより端子が解放された列に電流が流れ込まないようにするためである。
【００３０】
次に、上記抵抗素子１１１に電圧パルスを印加してヒーターとして加熱するタイミングとこの抵抗素子１１１により温度を検出するタイミングとの関係について説明する。図４は、図３に示した抵抗素子１１１に電圧パルスを印加してヒーターとして加熱するタイミングとこの抵抗素子１１１により温度を検出するタイミングとの関係を説明するための説明図である。
【００３１】
同図（ａ）に示すように、指が検出面１１に載置された後、指紋を検出する為の電圧を印加した時刻ｔｓから所定時間後の時刻ｔｅに電圧の印加を終了すると、同図（ｂ）に示すように、時刻ｔｓから抵抗素子１１１の周囲の温度が上昇を開始し、時刻ｔｅから抵抗素子１１１の周囲の温度が低下する。ここで、指紋の谷部と山部の温度上昇特性は図示したように異なるため、この温度上昇特性の違いを利用して指紋の山部と谷部を検出することになる。
【００３２】
具体的には、検知回路４２のＩＶアンプの出力である検出電流は同図（ｃ）のようになるので、抵抗素子に電圧を印加したと同時（時刻ｔｓ）または電圧を印加した直後（時刻ｔｓ＋α；ただしαは定数）の温度が上がっていない状態での電流値をホールドする。また、同図（ｄ）に示すように、時刻ｔｓ＋β後（時刻ｔｅ）の差動信号すなわち温度変動を検出し、ΔＶ（山部）とΔＶ（谷部）の電圧差を利用して指紋の山部と谷部を検出する。具体的には、時刻ｔｓまたはｔｓ＋α時点での温度に対応する電流値と、電圧パルスの立ち下がり時点である時刻ｔｅでの電流値との差動信号を検出し、この検出値に基づいて指紋の山部と谷部を検出する。この際、電圧パルスの印加時間を固定すれば、時刻ｔｅは時刻ｔｓまたはｔｓ＋αから所定時間後になるので、電圧パルスの立ち下がりを意識しなくとも温度の検出タイミングを容易に把握することができる。
【００３３】
なお、ホールドのタイミングや作動出力のタイミングは、図示しないタイミング信号制御回路からのタイミング信号に基づいて各々行われている。また、検出面１１へ指が圧着された場合の検知は、図示しない方法により、例えば、検出面に生体検知センサを設けて指が置かれたときの静電容量の変化により検知したり、別途押圧検知センサにより検出面に所定の圧力が加わったことを検知したりして行う。
【００３４】
ここで、本実施の形態１では、指を検出面１１に載置した後、指紋の検出を開始するために電圧を印加した時刻ｔｓまたは電圧を印加した直後の時刻ｔｓ＋αでの電流値をホールドしている点が重要である。ここで、この時刻ｔｓは電圧パルスの立ち上がりであるので、電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後の電流をホールドすることになる。すなわち、指を検出面１１に載置する前の定常状態での電流値をホールドすることとすると、環境温度による検出精度への影響が大きくなり、たとえば検出面１１の温度が体温より低くなれば、ΔＶ（山部）の値が大きくなり、かかる山部が谷部とみなされる可能性が生ずるからである。
【００３５】
次に、図１に示した指紋センサを用いた指紋照合装置について説明する。図５は、図１に示した指紋センサを用いた指紋照合装置の構成を示す機能ブロック図である。
【００３６】
同図に示すように、この指紋照合装置は、指紋センサ１（指紋検出部１０および信号処理部２０）と、指紋照合部３０とからなる。信号処理部２０は、指紋検出部１０によって検出された温度信号に基づいて指紋画像を生成する処理部であり、この信号処理部２０は、制御部２１、電圧パルス出力部２２、検知部２３、コントラスト判定部２４、しきい値記憶部２５および画像データ出力部２６からなる。これら各部は制御部２１による制御の下、以下のように動作する。
【００３７】
検出面１１へ指が圧着された場合、制御部２１は図示しない方法によりこれを検知し（例えば、検出面に生体検知センサを設けて指が置かれたときの静電容量の変化により検知したり、別途押圧検知センサにより検出面に所定の圧力が加わったことを検知する）、この指の指紋画像を検出すべく、電圧パルス出力部２２に測定開始の指示を送る。これを受けた電圧パルス出力部２２は、指紋検出部１０の各行へ定電圧パルスを印加することによって、加熱、温度検出をおこなう。
【００３８】
すなわち、この電圧パルス出力部２２は、指紋検出部１０のいずれかの行を選択し、この選択した行に加熱用の定電圧パルスを出力する。具体的には、この行の選択は、すでに説明したように行間をあけつつおこなう。これによって、選択された行の抵抗素子１１１が発熱し検出面１１上に温度分布が生じる。
【００３９】
そして、所定時間経過後に、信号処理部２０の検知部２３が電流を検出する。すなわち、抵抗素子１１１の抵抗値はその温度によって変化するため、抵抗素子１１１には温度に応じた大きさの電流が流れるため、この電流を検出する。その結果、選択された抵抗素子１１１それぞれの温度に応じた信号（温度信号）が制御部２１に出力される。以上述べた加熱、温度測定動作をすべての行について順次おこなう。
【００４０】
その後、この温度信号を得た制御部２１は、該温度信号（温度分布）に基づいて指紋画像を形成し、コントラスト判定部２４が入力された指紋画像のコントラストをしきい値記憶部２５に記憶したしきい値と比較し、コントラストがしきい値を越える場合には指紋画像が良好なものであると判定し、画像データ出力部２６から指紋画像を出力する。なお、コントラスト判定については後述する。
【００４１】
指紋照合部３０は、信号処理部２０から入力された指紋画像を、あらかじめ登録した参照指紋画像と比較して、両者が一致するか否かを照合する処理部である。この指紋照合部３０は、画像入力部３１、参照画像記憶部３２および照合処理部３３からなる。
【００４２】
画像入力部３１は、信号処理部２０から入力された指紋画像を受け付けて、これを照合処理部３３へ出力する処理部であり、参照画像記憶部３２には、あらかじめ、入力指紋画像の比較の対象となる指紋画像が記憶されている。照合処理部３３は、画像入力部３１から入力された指紋画像を、参照画像記憶部３２に記憶されている参照指紋画像と照合する。つまり、両者を比較してその一致性を判定して、その照合結果を出力する。
【００４３】
かかる構成を有する指紋照合装置を用いることにより、本発明に係る１層式の指紋検出部を用いて精度良く指紋画像を取得し、この指紋画像を参照画像と照合して照合結果を出力することができる。
【００４４】
次に、抵抗素子１１１に対する電圧パルスの印加電圧を変化させた場合における加熱終了時の温度上昇と温度上昇比の関係について説明する。図６は、抵抗素子１１１に対する電圧パルスの印加量を変化させた場合における加熱終了時の温度上昇と温度上昇比の関係を示す図である。この温度上昇比とは、指紋の谷部の温度上昇に対する山部の温度上昇の比であり、温度上昇比＝山の温度上昇／谷の温度上昇として表される。従って、温度上昇比が小さくなればなるほど、山部の温度上昇と谷部の温度上昇の差が大きくなり、得られた指紋画像は高コントラストになる。
【００４５】
同図に示すように、当初の間は印加する電圧パルスの印加電圧を高くすればするほど温度上昇比が小さくなり、高コントラストな画像が得られることになるが、印加電圧がある程度を過ぎるとかかる温度上昇比が一定となる。
【００４６】
電圧パルスの印加電圧を高くするということは、消費電力も大きくなることから、むやみに印加電圧を高くすべきではない。このため、信号処理部２０は、コントラストに応じて段階的に抵抗素子１１１へ印加する電圧パルスの印加電圧を上昇させつつも、温度上昇比が一定となる印加電圧以上は印加電圧を上昇させないこととしている。
【００４７】
次に、図５に示した指紋照合装置による指紋画像の取得手順について説明する。図７は、図５に示した指紋照合装置による指紋画像の取得手順を示すフローチャートである。なお、ここでは説明の便宜上、電圧パルスの印加電圧を３段階とした場合を示すこととする。
【００４８】
同図に示すように、まず最初に印加電圧ｖ１の電圧パルスを抵抗素子１１１に印加して該抵抗素子１１１を加熱し、その際にこの抵抗素子１１１で検知する温度信号に基づいて指紋画像を取得し（ステップＳ７０１）、該指紋画像のコントラストが良好であるか否かを確認する（ステップＳ７０２）。
【００４９】
その結果、指紋画像のコントラストが良好であれば（ステップＳ７０２肯定）、該指紋画像に基づいて照合処理や認識処理を実行する（ステップＳ７０６）。これに対して、指紋画像のコントラストが良好でない場合には（ステップＳ７０２否定）、抵抗素子１１１へ印加する電圧パルスの印加電圧をｖ２（ｖ１＜ｖ２）として指紋画像を取得し（ステップＳ７０３）、該指紋画像のコントラストが良好であるか否かを確認する（ステップＳ７０４）。
【００５０】
その結果、指紋画像のコントラストが良好であれば（ステップＳ７０４肯定）、該指紋画像に基づいて照合処理や認識処理を実行する（ステップＳ７０６）。これに対して、指紋画像のコントラストが良好でない場合には（ステップＳ７０４否定）、抵抗素子１１１へ印加する電圧パルスの印加電圧をｖ３（ｖ２＜ｖ３）にして指紋画像を取得した後（ステップＳ７０５）、該指紋画像に基づいて照合処理や認識処理を実行する（ステップＳ７０６）。
【００５１】
上記一連の処理をおこなうことにより、通常の人が有する指紋に対しては測定時間が短く、消費電力も少ない条件で高コントラストな指紋画像を取得し、たとえば指が乾燥している場合のように高コントラストな指紋画像が得られなければ抵抗素子１１１へ印加する電圧パルスの印加電圧を上昇させて再測定することができる。したがって、常に抵抗素子１１１に印加電圧が一定の電圧パルスを印加する場合よりも消費電力を低減しつつ、高コントラストな指紋画像を取得することができる。
【００５２】
なお、ここでは抵抗素子１１１に印加する電圧パルスの印加電圧を変更する場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電圧パルス数を逐次増やすよう構成することもできる。
【００５３】
また、画像のコントラストとしては、たとえば、得られた画像データから（最大温度上昇値−最小温度上昇値）／（最大温度上昇値＋最小温度上昇値）を計算し、この値があらかじめ設定されたしきい値より小さいときはコントラストが低いものと判定し、しきい値より大きいときはコントラストが高いものと判定することができる。
【００５４】
さらに、このコントラストを判定するために統計的な分散を用いることもできる。この場合には、得られた画像データの分散を計算し、この分散があらかじめ設定されたしきい値より小さいときはコントラストが低いものと判定し、しきい値より大きいときはコントラストが高いものと判定することになる。
【００５５】
上述してきたように、本実施の形態１では、抵抗素子１１１に対して電圧パルスを印加する際に、この電圧パルスの立ち上がり時点である時刻ｔｓまたはその直後の電流と、この電圧パルスのの立ち上がり時点またはその直後から所定時間後の電流との差動信号に基づいて指紋画像を検出するよう構成したので、指紋の山部と谷部の伝熱特性を利用して指紋画像を検出する場合に、環境温度の変化の影響を受けることなく迅速かつ精度良く指紋画像を検出することができる。
【００５６】
また、行間隔をあけつつ複数の抵抗素子１１１に同時に電圧パルスを印加するよう構成したので、並列処理によって迅速に鮮明な指紋画像を取得することができる。
【００５７】
（実施の形態２）
ところで、上記実施の形態１では、ヒーターと温度センサを兼用する抵抗素子１１１を用いた１層式の指紋センサを採用した場合を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヒーターと温度センサを別個にした２層式の指紋センサを用いた場合にも適用することができる。そこで、以下ではヒーターと温度センサを別個にした２層式の指紋センサを用いた場合について説明する。なお、上記実施の形態１と共通する外観構成などの詳細な説明については省略する。
【００５８】
図８は、本実施の形態２に係る２層式の指紋センサの断面構造を示す図である。同図に示すように、この指紋センサでは、センサ層とヒーター層とを別層にしており、具体的には、この指紋センサの指紋検出部８０は、基板２００上にヒーター２１１を配設して絶縁膜２３０で覆い、ヒーター２１１の上部にセンサ２２１を配設し、その上部を絶縁膜２３０で覆っている。
【００５９】
この指紋検出部８０を構成するヒーター層２１０およびセンサ層２２０は、薄膜技術を用いて形成され、それぞれの厚みは数千Åから数μｍ程度となる。また、熱源となるヒーター２１１は、ポリシリコン、アモルファスシリコンまたはＩＴＯなどの抵抗体材料によって作られる。
【００６０】
また、センサ２２１は、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ＩＴＯ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｕなどの抵抗変化型温度検出素子により作られる。なお、このセンサ２２１としては、抵抗変化型の温度検出素子以外に、焦電型の温度検出素子や熱電対などを用いることもできる。
【００６１】
また、図中に示す絶縁膜には、ＳｉＯ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄、ダイヤモンド、ダイヤモンドライクカーボン、Ｔａ₂Ｏ₅、Ａｌ₂Ｏ₃などの絶縁性材料が用いられ、基板２００には、石英、ガラス、ポリイミド、アルミナ、表面を絶縁化したＳｉなどが用いられる。ただし、この絶縁膜および基板２００には、その他の絶縁性材料を用いることもできる。
【００６２】
そして、熱源であるヒーター２１１と温度を検知するセンサ２２１はそれぞれ別層にして絶縁膜を介して基板２００上に積層されている。具体的には、このヒーター２１１とセンサ２２１は、それぞれ略同じ形状のものを水平面上の同じ座標位置に配設するよう構成している。これにより、ヒーター２１１とセンサ２２１の距離は、最大でも数μｍ程度まで接近させることができ、また指面（被検出部）を含めた場合でも数μｍ程度以内に接近させることができるので、測定時間の短縮化および消費電力の低減を実現することができる。
【００６３】
また、ヒーター２１１とセンサ２２１の水平方向の一辺の長さは、数十μm程度となるので、垂直方向の長さが水平方向の長さよりも十分小さくなる。このため、不必要に加熱時間を長くしない限り、熱の流れは垂直方向のみと考えることができる。言い換えると、ヒーター２１１から発生する熱量のうち該ヒーター２１１の下側に流れる熱量を除いたすべての熱量が信号の検出に利用されるので、熱効率に優れ、鮮明な画像が得られることになる。
【００６４】
なお、ここではヒーター２１１とセンサ２２１を略同一形状としたが、配線の引き出し部や引き回しなどで形状が異なる場合でも、ヒーター２１１からの熱がセンサ２２１に短時間に効率的に到達しさえすれば、鮮明な画像が得ることができる。また、積層方向の位置ずれが生じたとしても、画像さえ鮮明に得られれば特に問題とはならない。
【００６５】
次に、図８に示した指紋センサのヒーター回路および検知回路の回路構成について説明する。図９は、図８に示した指紋センサのヒーター回路および検知回路の回路構成の一例を示す図である。
【００６６】
このようにセンサ層とヒーター層を分ける場合には、同図（ａ）に示すヒーター回路８１と、同図（ｂ）に示すセンサ回路８２が基板上に重畳して配設され、このセンサ回路８２に検知回路８３が接続されることになる。
【００６７】
そして、加熱および温度検出は、信号処理部２０によっていずれかの行を選択し、この選択した行のヒーター２１１およびセンサ２２１に所定の定電圧パルスを印加することでおこなう。すなわち、上記実施の形態１によれば、一つの電圧パルスにより加熱および温度検出をおこなっていたわけであるが、本実施の形態２によれば、ヒーター回路８１およびセンサ回路８２にそれぞれ電圧パルスを印加する必要が生ずる。
【００６８】
ここで、この信号処理部では、行を単に順々にずらしながらヒーター／センサ回路へ電圧パルスを印加しているのではなく、上記実施の形態１と同様に行間隔をあけながら各行に順次電圧パルスを印加している。行間隔をあけることとした理由は、隣接したヒーター２１１を同時に加熱することにより生ずる平面的分解能の低下を防ぐためである。
【００６９】
また、図３と同様に、センサ回路８２の列配線と検知回路８３のＩＶアンプは、それぞれ数列ごとにスイッチＳＷにより切り替え接続される。かかるスイッチＳＷを設けた理由は、隣接した列が同時に加熱されないようにするためである。
【００７０】
次に、ヒーター２１１に電圧パルスを印加して加熱するタイミングとセンサ２２１に電圧パルスを印加して温度を検出するタイミングとの関係について説明する。図１０は、ヒーター２１１に電圧パルスを印加して加熱するタイミングとセンサ２２１に電圧パルスを印加して温度を検出するタイミングとの関係を説明するための説明図である。
【００７１】
すでに説明したように、１層式の指紋センサの場合には、加熱タイミングと温度検出タイミングを一つの電圧パルスによって制御するため、抵抗素子に電圧を印加したと同時（時刻ｔｓ）または電圧を印加した直後（時刻ｔｓ＋α；ただしαは定数）の温度が上がっていない状態での電流値をホールドすることになる。これに対して、２層式の場合には、加熱タイミングと温度検出タイミングを別個の電圧パルスによって制御するため、時刻ｔｓの直前（時刻ｔｓ−α）の電流値をホールドすることができる。ただし、この時刻ｔｓ−αが時刻ｔｓよりもかなり早いようだと環境温度の影響を受ける結果となる。
【００７２】
次に、ヒーター層とセンサ層を別層した２層式の指紋センサを採用した指紋照合装置の構成について説明する。図１１は、ヒーター層とセンサ層を別層した２層式の指紋センサを採用した指紋照合装置の構成を示す機能ブロック図である。なお、図５に示した１層式と同様の機能部には同一の符号を付している。
【００７３】
同図に示すように、この指紋照合装置は、指紋センサ（指紋検出部８０および信号処理部２０）と、指紋照合部３０とからなる。ここで、信号処理部２０および指紋照合部３０は、図５に示すものとほぼ同様のものとなるが、電圧パルス出力部２２は、ヒーター回路８１に加熱用の電圧パルスを印加するとともにセンサ回路８２に対して温度検出用の電圧パルスを印加する。なお、両電圧パルスの印加タイミングは、図１０を用いて説明した通りである。
【００７４】
上述してきたように、本実施の形態２では、ヒーター２１１に対して電圧パルスを印加する際に、この電圧パルスの立ち上がり時点である時刻ｔｓまたはその直前若しくは直後の電流と、この電圧パルスの立ち上がり時点またはその直前若しくは直後から所定時間後の電流との差動信号に基づいて指紋画像を検出するよう構成したので、指紋の山部と谷部の伝熱特性を利用して指紋画像を検出する場合に、環境温度の変化の影響を受けることなく迅速かつ精度良く指紋画像を検出することができる。
【００７５】
なお、本実施の形態２では、ヒーター層２１０の上部にセンサ層２２０を積層することとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ヒーター層２１０の下部にセンサ層２２０を設けることもできる。
【００７６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、検出面に指が載置された後に抵抗素子に対して電圧パルスを印加し、印加した電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後の第１の温度と、この電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後から所定時間後の第２の温度との温度差に基づいて指紋画像を検出するよう構成したので、指紋の山部と谷部の伝熱特性を利用して指紋画像を検出する場合に、環境温度の変化の影響を受けることなく迅速かつ精度良く指紋画像を検出することが可能な指紋センサが得られるという効果を奏する。
【００７７】
また、請求項２の発明によれば、検出面に指が載置された後にヒーターに対して加熱用電圧パルスの印加し、印加した加熱用電圧パルスの立ち上がり時点またはその直前または直後の第１の温度と、加熱用電圧パルスの立ち上がり時点またはその直前またはその直後から所定時間後の第２の温度との温度差に基づいて指紋画像を検出するよう構成したので、指紋の山部と谷部の伝熱特性を利用して指紋画像を検出する場合に、環境温度の変化の影響を受けることなく迅速かつ精度良く指紋画像を検出することが可能な指紋センサが得られるという効果を奏する。
【００７８】
また、請求項３の発明によれば、検出面に指が載置された後に抵抗素子に対して電圧パルスを印加し、印加した電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後の第１の温度と、この電圧パルスの立ち上がり時点またはその直後から所定時間後の第２の温度との温度差に基づいて指紋画像を検出するよう構成したので、指紋の山部と谷部の伝熱特性を利用して指紋画像を検出する場合に、環境温度の変化の影響を受けることなく迅速かつ精度良く指紋画像を検出することが可能な指紋画像検出方法が得られるという効果を奏する。
【００７９】
また、請求項４の発明によれば、検出面に指が載置された後にヒーターに対して加熱用電圧パルスの印加し、印加した加熱用電圧パルスの立ち上がり時点またはその直前または直後の第１の温度と、加熱用電圧パルスの立ち上がり時点またはその直前またはその直後から所定時間後の第２の温度との温度差に基づいて指紋画像を検出するよう構成したので、指紋の山部と谷部の伝熱特性を利用して指紋画像を検出する場合に、環境温度の変化の影響を受けることなく迅速かつ精度良く指紋画像を検出することが可能な指紋画像検出方法が得られるという効果を奏する。
【００８０】
また、請求項５の発明によれば、請求項３または４に記載された方法をコンピュータに実行させることで、そのプログラムを機械読み取り可能となり、これによって、請求項３または４の動作をコンピュータによって実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１に係る指紋センサの外観構成を示す図である。
【図２】図１に示した指紋検出部の断面構造を示す図である。
【図３】図１に示した指紋検出部内に設けられるヒーター／センサ回路および信号処理部内に設けられる検知回路の回路構成並びにこのヒーター／センサ回路に対する電圧パルスの印加タイミングの一例を示す図である。
【図４】図３に示した抵抗素子に電圧パルスを印加してヒーターとして加熱するタイミングとこの抵抗素子により温度を検出するタイミングとの関係を説明するための説明図である。
【図５】図１に示した指紋センサを用いた指紋照合装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図６】抵抗素子に対する電圧パルスの印加量を変化させた場合における加熱終了時の温度上昇と温度上昇比の関係を示す図である。
【図７】図５に示した指紋照合装置による指紋画像の取得手順を示すフローチャートである。
【図８】本実施の形態２に係る２層式の指紋センサの断面構造を示す図である。
【図９】図２に示した指紋センサのヒーター回路および検知回路の回路構成の一例を示す図である。
【図１０】ヒーターに電圧パルスを印加して加熱するタイミングとセンサに電圧パルスを印加して温度を検出するタイミングとの関係を説明するための説明図である。
【図１１】ヒーター層とセンサ層を別層した２層式の指紋センサを採用した指紋照合装置の構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
１指紋センサ
１０指紋検出部
１１検出面
２０信号処理部
２１制御部
２２電圧パルス出力部
２３検知部
２４コントラスト判定部
２５しきい値記憶部
２６画像データ出力部
３０指紋照合部
３１画像入力部
３２参照画像記憶部
３３照合処理部
４１ヒーター／センサ回路
４２検知回路
８０指紋検出部
８１ヒーター回路
８２センサ回路
８３検知回路
１００基板
１１０ヒータ兼センサ層
１１１抵抗素子
１１２絶縁膜
２００基板
２１０ヒーター層
２２０センサ層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, a plurality of temperature sensors and heaters are respectively disposed below the detection surface on which a finger is placed, and heat generated by applying a voltage pulse to each heater is transferred to the valley and peak portions of the fingerprint. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fingerprint sensor for detecting a fingerprint image based on a difference in heat transfer characteristics to be performed, a fingerprint image detection method, and a program for causing a computer to execute the method, and in particular, fingerprints using the heat transfer characteristics of peak and valley portions of a fingerprint The present invention relates to a fingerprint sensor, a fingerprint image detection method, and a program that can detect a fingerprint image quickly and accurately without being affected by changes in environmental temperature when detecting an image.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique for detecting a fingerprint image based on a difference in heat transfer characteristics between a valley portion and a peak portion of a fingerprint has attracted attention. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-97690, a plurality of heating elements are arranged in the same plane, and the heating elements are heated by applying a pulse current, and the temperatures of the heating elements after a predetermined time from the start of energization are set respectively. There is disclosed a method for detecting a concavo-convex pattern on a solid surface that is configured to detect and detect a concavo-convex pattern such as a crest and a trough of a fingerprint based on differences in temperatures.
[0003]
Specifically, in this prior art, a minute heater is heated for a certain period of time and with a constant power while the finger is not in contact, and a signal corresponding to the temperature after heating is temporarily held by the heater itself or a temperature sensor adjacent to the heater. Then, a signal corresponding to the temperature is measured in the same manner while the finger is touched, and a value corresponding to the unevenness is obtained by comparing the difference.
[0004]
For this reason, according to this prior art, the difference in heat transfer characteristics is used in which the preheated heat is transferred to the convex portion (peak) of the fingerprint but difficult to transfer to the concave portion (valley) of the fingerprint. Thus, the unevenness of the fingerprint can be detected.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, this conventional technique has a problem that it is difficult to stably detect the unevenness of the fingerprint due to the influence of the change in the environmental temperature because the heater is heated in advance in a state where the finger is not in contact.
[0006]
For example, when the ambient temperature changes after the heater is heated and the temperature around the heater is lowered, the temperature difference between the peak and valley of the fingerprint is reduced, so that the detection accuracy of the fingerprint irregularities is lowered. In particular, if the temperature of the detection surface on which the finger is placed becomes lower than the body temperature due to a change in the outside air temperature, the transition to the thermal equilibrium state starts when the finger is placed on this detection surface, so let's improve the fingerprint detection accuracy. Then, it is necessary to wait until the state shifts to the thermal equilibrium state, resulting in a problem that processing delay occurs.
[0007]
For these reasons, when detecting fingerprint images using the heat transfer characteristics of the peaks and valleys of fingerprints, it is possible to detect fingerprint images quickly and accurately without being affected by changes in environmental temperature. Is an extremely important issue.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art. When a fingerprint image is detected using the heat transfer characteristics of the crests and troughs of the fingerprint, the change in environmental temperature is reduced. An object of the present invention is to provide a fingerprint sensor, a fingerprint pattern detection device, a fingerprint pattern detection method, and a program that can detect a fingerprint image quickly and accurately without being affected.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the fingerprint sensor according to the invention of claim 1 is provided with a plurality of resistance elements having the roles of a temperature sensor and a heater at the lower part of the detection surface on which the finger is placed. In a fingerprint sensor for detecting a fingerprint image based on a difference in heat transfer characteristics in which heat generated by applying a voltage pulse to each resistance element is transferred to a valley and a peak of the fingerprint, a finger is placed on the detection surface. A voltage pulse applying means for applying a voltage pulse to the resistance element after being mounted, and a rising time of the voltage pulse applied by the voltage pulse applying means or immediately after First temperature And a predetermined time after the rising edge of the voltage pulse or immediately after Second temperature And detecting means for detecting a fingerprint image based on a temperature difference between the first and second images.
[0010]
In the fingerprint sensor according to the second aspect of the present invention, a plurality of temperature sensors and heaters are respectively disposed below the detection surface on which the finger is placed, and heat generated by applying a voltage pulse to each heater is generated by the fingerprint. In a fingerprint sensor that detects a fingerprint image based on a difference in heat transfer characteristics of heat transfer between a valley portion and a mountain portion, a heating voltage pulse is applied to the heater after a finger is placed on the detection surface Voltage pulse applying means and a rising time of the heating voltage pulse applied by the voltage pulse applying means, immediately before or immediately after, First temperature And at the falling edge of the heating voltage pulse Second temperature And detecting means for detecting a fingerprint image based on a temperature difference between the first and second images.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a fingerprint image detecting method, wherein a plurality of resistance elements having a role of a temperature sensor and a heater are disposed below a detection surface on which a finger is placed, and a voltage pulse is applied to each resistance element. In a fingerprint sensor that detects a fingerprint image based on a difference in heat transfer characteristics in which heat generated by the heat transfer to the valley and peak portions of the fingerprint, the finger is placed on the detection surface and then the resistance element A voltage pulse applying means for applying a voltage pulse to the voltage pulse applying means, and a voltage pulse applied by the voltage pulse applying means, or immediately after First temperature And a predetermined time after the rising edge of the voltage pulse or immediately after Second temperature And detecting means for detecting a fingerprint image based on a temperature difference between the first and second images.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fingerprint image detection method comprising: a plurality of temperature sensors and heaters disposed below a detection surface on which a finger is placed; and heat generated by applying a voltage pulse to each heater. In a fingerprint sensor that detects a fingerprint image based on a difference in heat transfer characteristics that transfer heat between a valley portion and a peak portion of a fingerprint, a heating voltage pulse is applied to the heater after a finger is placed on the detection surface. Voltage pulse applying means to be applied, and the rising time of the heating voltage pulse applied by the voltage pulse applying means, immediately before or immediately after First temperature And a predetermined time after the rise time of the heating voltage pulse, immediately before or immediately after Second temperature And detecting means for detecting a fingerprint image based on a temperature difference between the first and second images.
[0013]
Further, the program according to the invention of claim 5 can be read by a machine by causing the computer to execute the method described in claim 3 or 4, and thereby the operation of claim 3 or 4 is performed by the computer. Can be realized.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Exemplary embodiments of a fingerprint sensor, a fingerprint image detection method, and a program according to the present invention will be explained below in detail with reference to the accompanying drawings. In the first embodiment, a case where a single-layer fingerprint sensor that uses both the heater and the temperature sensor with the same resistance element is described. In the second embodiment, the heater and the temperature sensor have different resistance elements. A case where a two-layer fingerprint sensor is used will be described.
[0015]
(Embodiment 1)
First, a one-layer fingerprint sensor used in the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of a fingerprint sensor according to the first embodiment. As shown in the figure, the fingerprint sensor 1 includes a fingerprint detection unit 10 that detects a fingerprint image and a signal processing unit 20 that performs signal processing. Here, the fingerprint sensor 1 is a fingerprint sensor that acquires a fingerprint image by a heat conduction method, and a plurality of resistance elements that serve both as a heater and a temperature sensor are formed in a matrix form below the detection surface of the fingerprint detection unit 10. Each line is heated sequentially, and a temperature rise immediately after that is detected by a plurality of resistance elements, that is, temperature sensors, to obtain a fingerprint image.
[0016]
Next, the structure of the fingerprint sensor 1 shown in FIG. 1 will be described more specifically. FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of the fingerprint detection unit 10 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the fingerprint sensor 1 includes a resistance element 111 on a substrate 100, wiring is provided so as to be in contact with the resistance element 111, and an upper portion thereof is covered with an insulating film 112. The heater / sensor layer 110 is disposed on the surface. Here, for convenience of explanation, the case where only four resistance elements 111 are provided on the substrate 100 shown in FIG. 2 is shown, but actually, for example, 256 × 256 (total of 65536) resistance elements are provided on the substrate 100. 111 is formed in a matrix.
[0017]
As the substrate 100 shown in the figure, quartz, glass, polyimide, alumina, Si having an insulated surface, or the like is used. However, the present invention is not limited to this, and other insulating materials can be used.
[0018]
Since the resistance element 111 serves as a heater for heating the detection surface 11 and a temperature sensor for detecting temperature, the resistance element 111 has characteristics as a heating element and characteristics as a resistance change type temperature sensor. Is required. Examples of the material of the resistance element 111 include a resistance element material such as polysilicon, amorphous silicon, or ITO.
[0019]
The temperature is detected by applying a predetermined voltage to the resistance element 111 and detecting the magnitude of the current flowing at that time (resistance change type temperature detection element). In addition, since the temperature detection element which performs only the role which detects temperature is not provided here, the internal structure of the fingerprint detection part 10 is simplified, and the surface state (unevenness | corrugation) of the detection surface 11 may be made into a desired state. It becomes easy.
[0020]
Here, considering that the fingerprint pitch is about several hundreds of micrometers, the arrangement pitch of the resistance elements 111 is set to about 50 to 100 μm, and the thickness of the resistance elements 111 is set to about 0.1 to 1 μm. .
[0021]
The insulating film 112 is a layer that forms the detection surface 11 and protects the resistance element 111 and the wiring. The insulating film 112 is required to be as thin as possible because of its characteristics, but here, the thickness of the insulating film 112 itself is about 0.5 to 2 μm. As a material of the insulating film 112, for example, SiO ₂ , Si _Three N _Four , Diamond, diamond-like carbon, Ta ₂ O _Five , Al ₂ O _Three Insulating materials such as
[0022]
Next, the circuit configuration of the heater / sensor circuit 41 provided in the fingerprint detection unit 10 and the detection circuit 42 provided in the signal processing unit 20 shown in FIG. 1 and the application timing of the voltage pulse to the heater / sensor circuit 41 will be described. explain. 3 shows the circuit configuration of the heater / sensor circuit 41 provided in the fingerprint detection unit 10 and the detection circuit 42 provided in the signal processing unit 20 shown in FIG. 1, and the application timing of the voltage pulse to the heater / sensor circuit 41. It is a figure which shows an example.
[0023]
In the heater / sensor circuit 41, for example, 256 × 256 resistor elements 111 serving as heaters and temperature sensors are arranged in a matrix, and each resistor element 111 is arranged in a horizontal direction (row) and a vertical direction (column). The 256 wires 113 are connected.
[0024]
The detection circuit 42 is a circuit that receives temperature data from each resistance element 111 arranged in a matrix and detects the temperature. Specifically, temperature-related data is received through horizontal and vertical wirings 113 connecting the respective resistance elements 111. Note that circuits such as an IV amplifier and an operation amplifier shown in the figure are circuit portions that convert, amplify, and latch a temperature signal.
[0025]
Heating and temperature detection are performed by selecting one of the rows by the signal processing unit 20 and applying a predetermined constant voltage pulse to the resistance elements 111 of the selected row. Further, by sequentially switching and scanning the selected rows, the same heating and temperature detection can be performed for all the resistance elements 111.
[0026]
Here, the signal processing unit 20 does not apply the voltage pulse to the heater / sensor circuit 41 while simply shifting the rows in order, but sequentially applies the voltage pulse to each row with an interval between rows. . The reason why the line spacing is increased is to prevent a reduction in planar resolution caused by sequentially heating adjacent resistance elements 111.
[0027]
For example, when the voltage pulse P1 is applied to the terminal T1 of the heater / sensor circuit 41 to cause the resistance element 111 to generate heat and the voltage pulse P2 is subsequently applied to the terminal T2 adjacent to the terminal T1, the first voltage Since heat propagates not only around the resistive element R1 that is originally intended to be heated by the pulse P1, but also around the resistive element R2, a voltage pulse for detecting the temperature of the resistive element R2 is then applied to the terminal T2. Even so, the periphery of the resistance element R2 retains heat, resulting in a reduction in planar resolution.
[0028]
Therefore, here, if a voltage pulse P1 is applied to the terminal T1 as shown in FIG. 3, then control is performed so that the voltage pulse P2 is applied to the terminal T3 with a row interval, and the heat generated by the resistance element R1 is generated. The influence on the resistance element R3 is reduced, so that the planar resolution is increased and the detection time is shortened. It is also possible to apply a voltage pulse to these rows at the same time with an interval of 32 rows such as the first row, the 33rd row, the 65th row, the 97th row, the 129th row, and so on. In this case, next time, voltage pulses are simultaneously applied to the third row, the 35th row, the 67th row, the 99th row, the 131st row,.
[0029]
Further, as shown in FIG. 3, the column wiring 113 of the heater / sensor circuit 41 and the IV amplifier of the detection circuit 42 are switched and connected by a switch SW every several columns. The reason for providing such a switch SW is to prevent adjacent columns from being heated simultaneously. Each resistance element 111 is provided with a diode. This is to prevent current from flowing into the column whose terminals are released by the switch SW.
[0030]
Next, the relationship between the timing at which a voltage pulse is applied to the resistance element 111 to heat it as a heater and the timing at which the resistance element 111 detects temperature will be described. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the timing at which a voltage pulse is applied to the resistance element 111 shown in FIG. 3 to heat it as a heater and the temperature at which the resistance element 111 detects temperature.
[0031]
As shown in FIG. 5A, after the finger is placed on the detection surface 11, when the voltage application is finished at a time te after a predetermined time from the time ts when the voltage for detecting the fingerprint is applied, As shown in FIG. 2B, the temperature around the resistance element 111 starts increasing from time ts, and the temperature around the resistance element 111 decreases from time te. Here, since the temperature rise characteristics of the valley and peak of the fingerprint are different as shown in the figure, the difference between the temperature rise characteristics is used to detect the peak and valley of the fingerprint.
[0032]
Specifically, since the detection current that is the output of the IV amplifier of the detection circuit 42 is as shown in FIG. 5C, the voltage is applied to the resistance element at the same time (time ts) or immediately after the voltage is applied (time). ts + α; where α is a constant) holds the current value when the temperature is not increased. Also, as shown in FIG. 4D, a differential signal after time ts + β (time te), that is, temperature fluctuation is detected, and the voltage difference between ΔV (peak) and ΔV (valley) is used to detect the fingerprint. Detect peaks and valleys. Specifically, a differential signal between the current value corresponding to the temperature at time ts or ts + α and the current value at time te, which is the falling time of the voltage pulse, is detected, and the fingerprint is based on the detected value. Detects peaks and valleys. At this time, if the application time of the voltage pulse is fixed, the time te is a predetermined time after the time ts or ts + α, so that the temperature detection timing can be easily grasped without being aware of the fall of the voltage pulse.
[0033]
The hold timing and the operation output timing are performed based on a timing signal from a timing signal control circuit (not shown). The detection when the finger is pressed against the detection surface 11 is detected by a method (not shown), for example, by detecting a change in capacitance when the finger is placed with a living body detection sensor on the detection surface, or separately. This is performed by detecting that a predetermined pressure is applied to the detection surface by the press detection sensor.
[0034]
Here, in the first embodiment, after the finger is placed on the detection surface 11, the current value at the time ts at which the voltage is applied or the time ts + α immediately after the voltage is applied in order to start the fingerprint detection is held. This is important. Here, since the time ts is the rise of the voltage pulse, the current at or immediately after the rise of the voltage pulse is held. That is, if the current value in the steady state before placing the finger on the detection surface 11 is held, the influence of the environmental temperature on the detection accuracy becomes large. For example, if the temperature of the detection surface 11 becomes lower than the body temperature. This is because the value of ΔV (mountain portion) increases, and such a peak portion may be regarded as a valley portion.
[0035]
Next, a fingerprint collation apparatus using the fingerprint sensor shown in FIG. 1 will be described. FIG. 5 is a functional block diagram showing the configuration of the fingerprint collation apparatus using the fingerprint sensor shown in FIG.
[0036]
As shown in the figure, the fingerprint collation apparatus includes a fingerprint sensor 1 (fingerprint detection unit 10 and signal processing unit 20) and a fingerprint collation unit 30. The signal processing unit 20 is a processing unit that generates a fingerprint image based on the temperature signal detected by the fingerprint detection unit 10. The signal processing unit 20 includes a control unit 21, a voltage pulse output unit 22, a detection unit 23, The image forming apparatus includes a contrast determination unit 24, a threshold storage unit 25, and an image data output unit 26. These units operate as follows under the control of the control unit 21.
[0037]
When a finger is pressed against the detection surface 11, the control unit 21 detects this by a method (not shown) (for example, by detecting a change in capacitance when a finger is placed with a living body detection sensor provided on the detection surface). In addition, a separate pressure detection sensor detects that a predetermined pressure is applied to the detection surface), and sends a measurement start instruction to the voltage pulse output unit 22 in order to detect the fingerprint image of the finger. Receiving this, the voltage pulse output unit 22 performs heating and temperature detection by applying a constant voltage pulse to each row of the fingerprint detection unit 10.
[0038]
That is, the voltage pulse output unit 22 selects any row of the fingerprint detection unit 10 and outputs a constant voltage pulse for heating to the selected row. Specifically, this line selection is performed with a gap between the lines as described above. As a result, the resistance elements 111 in the selected row generate heat and a temperature distribution is generated on the detection surface 11.
[0039]
And after predetermined time progress, the detection part 23 of the signal processing part 20 detects an electric current. That is, since the resistance value of the resistance element 111 changes depending on the temperature, a current having a magnitude corresponding to the temperature flows through the resistance element 111, and thus this current is detected. As a result, a signal (temperature signal) corresponding to the temperature of each selected resistance element 111 is output to the control unit 21. The heating and temperature measurement operations described above are sequentially performed for all rows.
[0040]
After that, the control unit 21 that has obtained this temperature signal forms a fingerprint image based on the temperature signal (temperature distribution), and the contrast determination unit 24 stores the contrast of the input fingerprint image in the threshold value storage unit 25. When the contrast exceeds the threshold value, it is determined that the fingerprint image is satisfactory, and the fingerprint image is output from the image data output unit 26. The contrast determination will be described later.
[0041]
The fingerprint collation unit 30 is a processing unit that compares the fingerprint image input from the signal processing unit 20 with a reference fingerprint image registered in advance and collates whether or not they match. The fingerprint collation unit 30 includes an image input unit 31, a reference image storage unit 32, and a collation processing unit 33.
[0042]
The image input unit 31 is a processing unit that receives the fingerprint image input from the signal processing unit 20 and outputs the fingerprint image to the collation processing unit 33. The reference image storage unit 32 stores the comparison of the input fingerprint images in advance. The target fingerprint image is stored. The collation processing unit 33 collates the fingerprint image input from the image input unit 31 with the reference fingerprint image stored in the reference image storage unit 32. That is, the two are compared to determine the coincidence, and the collation result is output.
[0043]
By using the fingerprint collation apparatus having such a configuration, a fingerprint image is accurately obtained using the one-layer fingerprint detection unit according to the present invention, and the fingerprint image is collated with a reference image and a collation result is output. Can do.
[0044]
Next, the relationship between the temperature rise at the end of heating and the temperature rise ratio when the voltage pulse application voltage to the resistance element 111 is changed will be described. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the temperature rise at the end of heating and the temperature rise ratio when the amount of voltage pulse applied to the resistance element 111 is changed. The temperature increase ratio is a ratio of the temperature increase at the peak portion to the temperature increase at the valley portion of the fingerprint, and is expressed as temperature increase ratio = temperature increase at the peak / temperature increase at the valley. Therefore, the smaller the temperature rise ratio, the larger the difference between the temperature rise at the peak and the temperature rise at the valley, and the obtained fingerprint image has a higher contrast.
[0045]
As shown in the figure, during the initial period, the higher the applied voltage of the applied voltage pulse, the smaller the temperature rise ratio and the higher the contrast image can be obtained. This temperature rise ratio becomes constant.
[0046]
Increasing the applied voltage of the voltage pulse also increases power consumption, so the applied voltage should not be increased unnecessarily. For this reason, the signal processing unit 20 should increase the applied voltage of the voltage pulse applied to the resistance element 111 stepwise according to the contrast, but not increase the applied voltage beyond the applied voltage at which the temperature rise ratio is constant. It is said.
[0047]
Next, a procedure for acquiring a fingerprint image by the fingerprint collation apparatus shown in FIG. 5 will be described. FIG. 7 is a flowchart showing a procedure for acquiring a fingerprint image by the fingerprint collation apparatus shown in FIG. Here, for the sake of convenience of explanation, the case where the applied voltage of the voltage pulse is set to three stages is shown.
[0048]
As shown in the figure, first, a voltage pulse of the applied voltage v1 is applied to the resistance element 111 to heat the resistance element 111, and a fingerprint image is generated based on a temperature signal detected by the resistance element 111 at that time. It is acquired (step S701), and it is confirmed whether or not the contrast of the fingerprint image is good (step S702).
[0049]
As a result, if the contrast of the fingerprint image is good (Yes at step S702), collation processing and recognition processing are executed based on the fingerprint image (step S706). On the other hand, when the contrast of the fingerprint image is not good (No at Step S702), the fingerprint image is acquired with the applied voltage of the voltage pulse applied to the resistance element 111 as v2 (v1 <v2) (Step S703). It is confirmed whether or not the contrast of the fingerprint image is good (step S704).
[0050]
As a result, if the fingerprint image has good contrast (Yes at step S704), collation processing and recognition processing are executed based on the fingerprint image (step S706). On the other hand, when the contrast of the fingerprint image is not good (No at step S704), the fingerprint image is acquired after setting the applied voltage of the voltage pulse applied to the resistance element 111 to v3 (v2 <v3) (step S705). ), Collation processing and recognition processing are executed based on the fingerprint image (step S706).
[0051]
By performing the above series of processing, a fingerprint image of a normal person is obtained with a high contrast fingerprint image under conditions where the measurement time is short and the power consumption is low. For example, as in the case where the finger is dry If a high-contrast fingerprint image is not obtained, the voltage applied to the resistance element 111 can be increased and remeasured. Accordingly, it is possible to obtain a high-contrast fingerprint image while reducing power consumption compared to the case where a voltage pulse with a constant applied voltage is always applied to the resistance element 111.
[0052]
Although the case where the applied voltage of the voltage pulse applied to the resistance element 111 is changed is shown here, the present invention is not limited to this, and the voltage pulse number can be increased sequentially.
[0053]
As the image contrast, for example, (maximum temperature rise value−minimum temperature rise value) / (maximum temperature rise value + minimum temperature rise value) is calculated from the obtained image data, and this value is preset. When it is smaller than the threshold value, it can be determined that the contrast is low, and when it is larger than the threshold value, it can be determined that the contrast is high.
[0054]
Furthermore, statistical variance can be used to determine this contrast. In this case, the variance of the obtained image data is calculated, and when the variance is smaller than a preset threshold value, it is determined that the contrast is low, and when the variance is larger than the threshold value, the contrast is high. It will be judged.
[0055]
As described above, in the first embodiment, when a voltage pulse is applied to the resistance element 111, the current ts, which is the rising time of the voltage pulse, or the current immediately after that, and the rising edge of the voltage pulse. Since the fingerprint image is detected based on the differential signal with the current at the time or immediately after that, when detecting the fingerprint image using the heat transfer characteristics of the crest and trough of the fingerprint Thus, it is possible to detect a fingerprint image quickly and accurately without being affected by changes in the environmental temperature.
[0056]
In addition, since the voltage pulse is applied to the plurality of resistance elements 111 at the same time while keeping the row interval, a clear fingerprint image can be quickly acquired by parallel processing.
[0057]
(Embodiment 2)
By the way, in the first embodiment, the case where the one-layer fingerprint sensor using the resistance element 111 that also serves as the heater and the temperature sensor is employed has been described. However, the present invention is not limited to this, and the heater It can also be applied to a case where a two-layer fingerprint sensor in which a temperature sensor and a temperature sensor are separately used. Therefore, a case where a two-layer fingerprint sensor in which a heater and a temperature sensor are separated will be described below. Note that a detailed description of the external configuration common to the first embodiment will be omitted.
[0058]
FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure of a two-layer fingerprint sensor according to the second embodiment. As shown in the figure, in this fingerprint sensor, the sensor layer and the heater layer are separated from each other. Specifically, the fingerprint detection unit 80 of this fingerprint sensor has a heater 211 disposed on the substrate 200. The sensor 221 is disposed above the heater 211, and the upper part is covered with the insulating film 230.
[0059]
The heater layer 210 and the sensor layer 220 constituting the fingerprint detection unit 80 are formed by using a thin film technology, and each thickness is about several thousand to several μm. The heater 211 serving as a heat source is made of a resistor material such as polysilicon, amorphous silicon, or ITO.
[0060]
The sensor 221 is made of a resistance change type temperature detecting element such as polysilicon, amorphous silicon, ITO, Pt, Ni, or Cu. As the sensor 221, a pyroelectric temperature detection element, a thermocouple, or the like can be used in addition to the resistance change type temperature detection element.
[0061]
In addition, the insulating film shown in FIG. ₂ , Si _Three N _Four , Diamond, diamond-like carbon, Ta ₂ O _Five , Al ₂ O _Three The substrate 200 is made of quartz, glass, polyimide, alumina, Si whose surface is insulated, or the like. However, other insulating materials can be used for the insulating film and the substrate 200.
[0062]
The heater 211 that is a heat source and the sensor 221 that detects the temperature are stacked on the substrate 200 through separate insulating layers. Specifically, the heater 211 and the sensor 221 are configured so that substantially the same shape is disposed at the same coordinate position on the horizontal plane. As a result, the distance between the heater 211 and the sensor 221 can be as close as several μm at the maximum, and even when the finger surface (detected portion) is included, it can be brought within several μm. Reduction of time and power consumption can be realized.
[0063]
In addition, since the length of one side in the horizontal direction of the heater 211 and the sensor 221 is about several tens of μm, the length in the vertical direction is sufficiently smaller than the length in the horizontal direction. For this reason, unless the heating time is unnecessarily prolonged, the heat flow can be considered only in the vertical direction. In other words, all of the heat generated from the heater 211, excluding the heat flowing to the lower side of the heater 211, is used for signal detection, so that a clear image with excellent thermal efficiency can be obtained.
[0064]
Here, the heater 211 and the sensor 221 have substantially the same shape. However, even when the shapes are different due to the lead-out portion or the routing of the wiring, the heat from the heater 211 can even reach the sensor 221 efficiently in a short time. Thus, a clear image can be obtained. Further, even if a positional deviation in the stacking direction occurs, there is no particular problem as long as an image can be obtained clearly.
[0065]
Next, the circuit configuration of the heater circuit and detection circuit of the fingerprint sensor shown in FIG. 8 will be described. FIG. 9 is a diagram showing an example of the circuit configuration of the heater circuit and the detection circuit of the fingerprint sensor shown in FIG.
[0066]
When the sensor layer and the heater layer are separated as described above, the heater circuit 81 shown in FIG. 5A and the sensor circuit 82 shown in FIG. 82 is connected to the detection circuit 83.
[0067]
Heating and temperature detection are performed by selecting one of the rows by the signal processing unit 20 and applying a predetermined constant voltage pulse to the heater 211 and the sensor 221 in the selected row. That is, according to the first embodiment, heating and temperature detection are performed by one voltage pulse, but according to the second embodiment, voltage pulses are applied to the heater circuit 81 and the sensor circuit 82, respectively. Need to be done.
[0068]
Here, in this signal processing unit, the voltage pulse is not applied to the heater / sensor circuit while simply shifting the rows in order, but the voltage is sequentially applied to each row while keeping the row interval as in the first embodiment. A pulse is being applied. The reason why the line spacing is increased is to prevent a reduction in planar resolution caused by heating adjacent heaters 211 simultaneously.
[0069]
Similarly to FIG. 3, the column wiring of the sensor circuit 82 and the IV amplifier of the detection circuit 83 are switched and connected by switches SW every several columns. The reason for providing such a switch SW is to prevent adjacent columns from being heated simultaneously.
[0070]
Next, the relationship between the timing of applying a voltage pulse to the heater 211 and heating and the timing of applying a voltage pulse to the sensor 221 and detecting the temperature will be described. FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining the relationship between the timing of applying a voltage pulse to the heater 211 and heating and the timing of applying a voltage pulse to the sensor 221 and detecting the temperature.
[0071]
As already described, in the case of a one-layer fingerprint sensor, the heating timing and the temperature detection timing are controlled by one voltage pulse, so the voltage is applied simultaneously (time ts) or when the voltage is applied to the resistance element. The current value in the state where the temperature has not risen immediately after (time ts + α; α is a constant) is held. On the other hand, in the case of the two-layer system, since the heating timing and the temperature detection timing are controlled by separate voltage pulses, the current value immediately before time ts (time ts-α) can be held. However, if the time ts-α seems to be much earlier than the time ts, the result is influenced by the environmental temperature.
[0072]
Next, the configuration of a fingerprint collation apparatus that employs a two-layer fingerprint sensor in which a heater layer and a sensor layer are separated will be described. FIG. 11 is a functional block diagram showing a configuration of a fingerprint collation apparatus employing a two-layer fingerprint sensor in which a heater layer and a sensor layer are separated. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the function part similar to the 1 layer type shown in FIG.
[0073]
As shown in the figure, this fingerprint collation apparatus includes a fingerprint sensor (fingerprint detection unit 80 and signal processing unit 20) and a fingerprint collation unit 30. Here, the signal processing unit 20 and the fingerprint collation unit 30 are substantially the same as those shown in FIG. 5, but the voltage pulse output unit 22 applies a heating voltage pulse to the heater circuit 81 and a sensor circuit. A voltage pulse for temperature detection is applied to 82. The application timing of both voltage pulses is as described with reference to FIG.
[0074]
As described above, in the second embodiment, when a voltage pulse is applied to the heater 211, the current ts at which the voltage pulse rises or the current immediately before or immediately after it, and the rise of the voltage pulse. Since the fingerprint image is detected based on the differential signal with the current at the time or immediately before or immediately after the predetermined time, the fingerprint image is detected using the heat transfer characteristics of the crest and trough of the fingerprint. In this case, a fingerprint image can be detected quickly and accurately without being affected by changes in the environmental temperature.
[0075]
In the second embodiment, the sensor layer 220 is laminated on the heater layer 210. However, the present invention is not limited to this, and the sensor layer 220 is provided below the heater layer 210. You can also.
[0076]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the voltage pulse is applied to the resistance element after the finger is placed on the detection surface, and the rising time of the applied voltage pulse or immediately after it is applied. First temperature And a predetermined time after the rising edge of this voltage pulse or immediately after Second temperature Since the fingerprint image is detected based on the temperature difference between the fingerprint and the heat transfer characteristics of the crest and trough of the fingerprint, the fingerprint image is not affected by changes in the environmental temperature. There is an effect that a fingerprint sensor capable of detecting a fingerprint image quickly and accurately can be obtained.
[0077]
According to the invention of claim 2, the heating voltage pulse is applied to the heater after the finger is placed on the detection surface, and the rising time of the applied heating voltage pulse or immediately before or immediately after First temperature And a predetermined time after the time when the heating voltage pulse rises, immediately before or immediately after Second temperature Since the fingerprint image is detected based on the temperature difference between the fingerprint and the heat transfer characteristics of the crest and trough of the fingerprint, the fingerprint image is not affected by changes in the environmental temperature. There is an effect that a fingerprint sensor capable of detecting a fingerprint image quickly and accurately can be obtained.
[0078]
According to the invention of claim 3, a voltage pulse is applied to the resistance element after the finger is placed on the detection surface, and the rising time of the applied voltage pulse or immediately after First temperature And a predetermined time after the rising edge of this voltage pulse or immediately after Second temperature Since the fingerprint image is detected based on the temperature difference between the fingerprint and the heat transfer characteristics of the crest and trough of the fingerprint, the fingerprint image is not affected by changes in the environmental temperature. There is an effect that a fingerprint image detection method capable of detecting a fingerprint image quickly and accurately can be obtained.
[0079]
According to the invention of claim 4, the heating voltage pulse is applied to the heater after the finger is placed on the detection surface, and the rising time of the applied heating voltage pulse or immediately before or immediately after First temperature And a predetermined time after the time when the heating voltage pulse rises, immediately before or immediately after Second temperature Since the fingerprint image is detected based on the temperature difference between the fingerprint and the heat transfer characteristics of the crest and trough of the fingerprint, the fingerprint image is not affected by changes in the environmental temperature. There is an effect that a fingerprint image detection method capable of detecting a fingerprint image quickly and accurately can be obtained.
[0080]
Further, according to the invention of claim 5, by causing a computer to execute the method described in claim 3 or 4, the program can be read by a machine, whereby the operation of claim 3 or 4 is performed by the computer. Can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an external configuration of a fingerprint sensor according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a cross-sectional structure of a fingerprint detection unit shown in FIG.
3 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a heater / sensor circuit provided in the fingerprint detection unit and a detection circuit provided in a signal processing unit shown in FIG. 1, and an application timing of a voltage pulse to the heater / sensor circuit. FIG. .
4 is an explanatory diagram for explaining a relationship between a timing at which a voltage pulse is applied to the resistance element shown in FIG. 3 to heat it as a heater and a timing at which a temperature is detected by this resistance element. FIG.
FIG. 5 is a functional block diagram showing a configuration of a fingerprint collation apparatus using the fingerprint sensor shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the temperature rise at the end of heating and the temperature rise ratio when the amount of voltage pulse applied to the resistance element is changed.
7 is a flowchart showing a fingerprint image acquisition procedure by the fingerprint collation apparatus shown in FIG. 5;
FIG. 8 is a diagram showing a cross-sectional structure of a two-layer fingerprint sensor according to a second embodiment.
9 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a heater circuit and a detection circuit of the fingerprint sensor shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining a relationship between a timing at which a voltage pulse is applied to a heater and heating and a timing at which a temperature is detected by applying a voltage pulse to a sensor.
FIG. 11 is a functional block diagram showing a configuration of a fingerprint collation apparatus employing a two-layer fingerprint sensor in which a heater layer and a sensor layer are separated.
[Explanation of symbols]
1 Fingerprint sensor
10 Fingerprint detector
11 Detection surface
20 Signal processor
21 Control unit
22 Voltage pulse output section
23 Detector
24 Contrast judgment unit
25 threshold memory
26 Image data output unit
30 Fingerprint verification part
31 Image input section
32 Reference image storage unit
33 Verification processing part
41 Heater / sensor circuit
42 Detection circuit
80 Fingerprint detector
81 Heater circuit
82 Sensor circuit
83 Detection circuit
100 substrates
110 Heater and sensor layer
111 resistance element
112 Insulating film
200 substrates
210 Heater layer
220 Sensor layer

Claims

A plurality of resistance elements that function as temperature sensors and heaters are arranged below the detection surface on which the finger is placed, and heat generated by applying a voltage pulse to each resistance element is generated in the valley and peak portions of the fingerprint. In a fingerprint sensor that detects a fingerprint image based on the difference in heat transfer characteristics of heat transfer,
Voltage pulse applying means for applying a voltage pulse to the resistance element after a finger is placed on the detection surface;
Fingerprint based on a temperature difference between the first temperature immediately after the rising edge of the voltage pulse applied by the voltage pulse applying means or the second temperature a predetermined time after the rising time of the voltage pulse or immediately thereafter. A fingerprint sensor comprising: detecting means for detecting an image.

Heat transfer characteristics in which multiple temperature sensors and heaters are placed below the detection surface where the finger is placed, and heat generated by applying voltage pulses to each heater is transferred to the valley and peak of the fingerprint In a fingerprint sensor that detects a fingerprint image based on the difference between
Voltage pulse applying means for applying a heating voltage pulse to the heater after a finger is placed on the detection surface;
A first temperature immediately before or immediately after or immediately after the rising of the heating voltage pulse applied by the voltage pulse applying means; and a second temperature after a predetermined time from the rising time or immediately before or immediately after the heating voltage pulse . fingerprint sensor comprising the detecting means for detecting a fingerprint image on the basis of the temperature difference between the temperature.

A plurality of resistance elements that function as temperature sensors and heaters are arranged below the detection surface on which the finger is placed, and heat generated by applying a voltage pulse to each resistance element is generated in the valley and peak portions of the fingerprint. In a fingerprint image detection method of a fingerprint sensor that detects a fingerprint image based on a difference in heat transfer characteristics of heat transfer,
A voltage pulse applying step of applying a voltage pulse to the resistance element after a finger is placed on the detection surface;
Fingerprint based on a temperature difference between the first temperature immediately after the rising edge of the voltage pulse applied by the voltage pulse applying step or a second temperature a predetermined time after the rising time of the voltage pulse or immediately thereafter. A method for detecting a fingerprint image, comprising: a detecting step for detecting an image.

Heat transfer characteristics in which multiple temperature sensors and heaters are placed below the detection surface where the finger is placed, and heat generated by applying voltage pulses to each heater is transferred to the valley and peak of the fingerprint In a fingerprint image detection method of a fingerprint sensor that detects a fingerprint image based on the difference between
A voltage pulse applying step of applying a heating voltage pulse to the heater after a finger is placed on the detection surface;
A first temperature immediately before or immediately after or immediately after the rise of the heating voltage pulse applied by the voltage pulse applying step; and a second temperature after a predetermined time from the rise time of the heating voltage pulse or immediately before or immediately after that . fingerprint image detecting method characterized by including a detection step of detecting a fingerprint image on the basis of the temperature difference between the temperature.

The program which makes a computer perform the method described in the said Claim 3 or 4.