專利名稱：表面形狀識別傳感裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及表面形狀識別傳感裝置，尤其涉及從被檢測體檢測指紋等的生物信息來進行個人識別的生物識別技術。
背景技術：
伴隨信息化社會的進步，與信息處理系統的機密保存相關的技術正在發展。例如，以往在計算機機房的出入管理中使用ID卡，但遺失或被盜的可能性大。因此，取代ID卡，開始引入預先注冊每個人的指紋等，在進入機房時對照每個人特有的指紋等的個人識別系統。
這種個人識別系統，有時若制作所注冊的指紋的復制品(replica)，則可以通過檢查。因此，個人識別系統不僅需要進行指紋對照，還需要識別被檢測體是否為生物。
(第1現有技術)對感知被檢測體是生物的第1現有技術進行說明(例如，參照特開2002-112980號公報、特開2002-162204號公報等)。在第1現有技術涉及的指紋感知裝置中，為了測量配置于傳感器表面上的手指的絕對電容，采用圖22A-圖22C所示的傳感器結構，通過存在于指紋傳感器電極上側的電容性柵格(grid)或電容性平板來進行手指感知。
手指感知傳感器電極，與指紋傳感器電極電絕緣，如圖22A的手指感知傳感器電極72A那樣，可以配置在指紋感知傳感器電極71之間且不同的面上，也可如手指感知傳感器電極72B那樣調換到與指紋感知傳感器電極71相同的位置來進行配置。
另外，如圖22B所示，可以在指紋感知傳感器電極71上側，介由保護膜73A而配置手指感知傳感器電極72C，用保護膜73B來覆蓋其上面；也可以如圖22C所示，在指紋感知傳感器電極71上側，介由保護膜73C，以露出表面的方式形成手指感知傳感器電極72D。
而且，根據這樣測量出的手指電容，由圖23所示的電路構成進行手指感知。首先，用代表頻率轉換器82將手指感知傳感器電極81上產生的電容轉換為典型頻率，用頻率比較器84與基準頻率或頻率范圍83進行比較，判斷與產生測量的電容的皮膚組織的預測生物學特性是否一致。由此，實現高度的指紋感知。
(第2現有技術)對感知被檢測體是生物的第2現有技術進行說明(例如參照特開平11-185020號公報)。在第2現有技術涉及的個體認證傳感器中，如圖24所示，在半導體基板上設置多個測量電極91，在測量電極91外周設有共通電極92。另外，使選擇性連接各測量電極91和I-V轉換電路(檢測電路)96的各開關元件，成為可以用行移位寄存器95及列移位寄存器94的掃描來選擇的方式。
配設有在對測量電極91的被認證物的接觸的有無檢測測量時及不進行該測量的待機時，將共通電極92切換為連接電源或接地的開關機構92A。
通過將共通電極92遠離測量電極91而進行配置，從而例如可以在手指的指甲等手指以外的身體部分和指尖之間檢測出是否存在生物的特征。具體地講，采用由于手指內部電阻低，故電極間的距離不依存于測量結果的現象。
然而，在上述的現有技術中，存在根據由被檢測體感應的電位變動而無法進行正確的生物識別的問題。另外，由于需要配置與檢測表面形狀用的檢測元件不同的生物識別用的檢測元件，故存在布局面積變大，平均到每個芯片的制造成本增加等問題。
例如，在第1現有技術中，在由手指感知傳感器電極測量電容時，由于手指的電位不固定，故存在根據手指感應出的電位變動而在電容測量中產生誤差，判斷結果不正確，無法確保充分的安全性的問題。此外，由于采用將手指的電容轉換為頻率或測量手指的電阻來進行是否為生物的判斷的方法，而限于手指阻抗的電容成分及電阻成分無法進行檢測，因此存在通過調整人工手指的材料而導致被識別為生物的問題。
進而，在以現有的電路來構成處理手指電容的電容對頻率轉換器或測量手指電阻的電阻測量及比較電路的情況下，由于需要外設零件，故零件件數增多，難以將裝置小型化。此外，存在從連接零件間的配線讀出檢測信號而無法確保充分的安全性，從外設零件的元件值導致容易被推斷為是判斷為生物的條件的問題。
再者，在上述的第1現有技術中，在生物認證中，對從被檢測體檢測電特性的傳感器電極與根據來自該傳感器電極的信號進行生物識別的電路部的配置關系不做考慮，從而存在根據這些傳感器電極與電路部的配置關系，無法充分得到生物識別相關的判斷精度或安全性的問題。
例如，在圖22A-圖22C中，在手指感知傳感器電極71A、71B、71C、71D附近不配置圖23的手指感知電路，在連接這些手指感知傳感器電極與手指感知電路的配線較長的情況下，該配線的寄生電容或噪聲混入增加，無法正確檢測被檢測體的電容，成為生物識別精度降低的原因。
另外，由于采用將手指電容轉換為頻率或測量手指的電阻以進行是否為生物的判斷的方法，而限于手指阻抗的電容成分及電阻成分無法進行檢測，因此也存在通過調整人工手指的材料而導致被識別為生物的問題。
此外，在第2現有技術中，由于將第2共通電極93與指紋傳感器陣列分別配置，有布局面積增大、平均到每個芯片的制造成本增加的問題。再有，由于通過改變電極91間的距離而電阻不變化可以被判定為生物，故通過降低人工手指內部的電阻，而可以被識別為生物。進而，預先測量手指的電阻，與第1現有例同樣，由于限于手指阻抗的電容成分及電阻成分無法進行檢測，因此存在通過調整人工手指的材料而導致被識別為生物的問題。
發明內容
本發明是用于解決上述課題的發明，其目的在于提供一種抑制由被檢測體感應的電位變動而可以進行正確的生物識別，并且回避起因于檢測電極的追加的裝置大型化，可以容易地實現芯片化的表面形狀識別傳感裝置。
本發明的另一目的在于，提供一種可以充分得到生物識別相關的判斷精度或安全性，并且可以回避裝置的大型化并容易地實現芯片化的表面形狀識別傳感裝置。
為了達到這種目的，本發明涉及的表面形狀識別傳感裝置，包括二維配置的多個檢測元件；第1檢測電極，其構成所述檢測元件，并通過介由絕緣膜而與被檢測體接觸，從而產生對應于所述被檢測體的表面形狀的凹凸的電容；第2檢測電極，其構成所述檢測元件，并與所述被檢測體電接觸；表面形狀檢測部，其根據介由所述檢測元件的所述第1檢測電極得到的電容，作為所述檢測元件的輸出，檢測所述表面形狀的凹凸；和生物識別部，其根據構成所述檢測元件中的至少第1及第2檢測元件的所述第2檢測電極間連接的所述被檢測體的阻抗相對應的信號，來判斷所述被檢測體是否為生物。所述第1檢測元件的所述第2檢測電極與規定的共通電位連接，所述第2檢測元件的所述第2檢測電極連接在所述生物識別部。
另外，也可以設置第3檢測元件，其配置于第1檢測元件與第2檢測元件之間，第1檢測電極連接在表面形狀檢測部，且第2檢測電極處于高阻抗狀態。
還有，還可設置開關，其連接在第3檢測元件的第2檢測電極與共通電位之間，在以生物識別部進行被檢測體的生物判斷的情況下，開放第2檢測電極與共通電位之間，在以表面形狀檢測部進行表面形狀檢測的情況下，短路第2檢測電極與共通電位之間。
此外，還可以設置第3檢測元件，其配置于第1檢測元件與第2檢測元件之間，第1檢測電極連接于表面形狀檢測部、且第2檢測電極與共通電位連接，并具有絕緣被檢測體與第2檢測電極的絕緣膜。
再者，還可設置開關，其連接在第2檢測元件與生物識別部之間，在以生物識別部進行被檢測體的生物判斷的情況下，將第2檢測電極切換連接到生物識別部，在以表面形狀檢測部進行表面形狀的檢測的情況下，將第2檢測電極切換連接到共通電位。
作為傳感面的構成，可以設置由相鄰配置的多個第2檢測元件構成，且橫截檢測面中央而配置的帶狀的第2檢測區域；由相鄰配置的多個第1檢測元件構成，且配置于第2檢測區域兩側的帶狀的兩個第1檢測區域；由相鄰配置的多個第3檢測元件構成，且配置于第1檢測區域外側的帶狀的2個第3檢測區域。
或者，作為傳感面的其他構成，也可以設置由相鄰配置的多個第2檢測元件構成，且設置于檢測面中央的第2檢測區域；由相鄰配置的多個第1檢測元件構成，且設置為將第2檢測區域的外周部整周包圍的第1檢測區域；由相鄰配置的多個第3檢測元件構成，且設置為將第1檢測區域的外周部整周包圍的第3檢測區域。
另外，作為傳感面的構成，可以設置由相鄰配置的多個第2檢測元件構成，且橫截檢測面中央而配置的帶狀的第2檢測區域；由相鄰配置的多個第1檢測元件構成，且配置于第2檢測區域兩側的帶狀的兩個第1檢測區域。
或者，作為傳感面的構成，也可設置由相鄰配置的多個第2檢測元件構成，且設置于檢測面中央的第2檢測區域；由相鄰配置的多個第1檢測元件構成，且設置為將第2檢測區域的外周部整周包圍的第1檢測區域。
此時，對于生物識別部，可以由以下構成，即應答信號生成部，其向檢測元件施加規定的供給信號，將相位及振幅根據介由檢測元件接觸的被檢測體的阻抗而變化的信號作為應答信號輸出；波形信息檢測部，其將表示應答信號的波形的相位或振幅作為波形信息檢測，并輸出表示該波形信息的檢測信號；和生物判斷部，其根據檢測信號所包含的波形信息來判斷被檢測體是否為生物。
另外，根據本發明，包括配置為格子狀且以相應檢測元件檢測與被檢測體之間產生的電容，并分別輸出表示該值的電容信號的多個電容檢測單元；檢測元件，其配置于該電容檢測單元附近；多條控制線，其連接所述電容檢測單元中排列于列方向的電容檢測單元；多條數據線，其連接所述電容檢測單元中、排列于行方向的電容檢測單元；列選擇器，其通過順次選擇所述控制線的任一條而選擇與相應控制線連接的各電容檢測單元；第1A/D轉換部，其按每條所述數據線設置，將從由所述列選擇器所選擇的各電容檢測單元向該數據線輸出的電容信號A/D轉換為凹凸數據并分別輸出；行選擇器，其一個一個地順次選擇從所述第1A/D轉換部按每條數據線所得到的凹凸數據，并作為表示所述被檢測體的表面形狀的表面形狀數據輸出；阻抗檢測單元，其取代所述電容檢測單元的任一個，與配對的檢測元件一起配置，并通過介由相應檢測元件電接觸所述被檢測體，來檢測所述被檢測體的阻抗，并輸出對應于該阻抗的檢測信號；和生物判斷部，根據來自所述阻抗檢測單元的檢測信號來判斷所述被檢測體是否為生物。所述阻抗檢測單元具有應答信號生成部，其向相應檢測元件施加規定的供給信號，將相位或振幅根據介由相應檢測元件電接觸的所述被檢測體的阻抗而變化的信號作為應答信號輸出；和波形信息檢測部，其作為波形信息檢測表示所述應答信號波形的相位或振幅，并輸出表示該波形信息的檢測信號。所述生物判斷部根據所述檢測信號所包含的波形信息是否處于表示正規生物的波形信息的基準范圍內來進行所述判斷。
此時，還可以包括與阻抗檢測單元連接的分立控制線；與阻抗檢測單元連接的分立數據線；通過選擇分立控制線而選擇阻抗檢測單元的控制部；和將由阻抗檢測單元向分立數據線輸出的檢測信號所包含的波形信息作為判斷數據輸出的第2A/D轉換部；在阻抗檢測單元中，根據介由分立控制線的由控制部進行的選擇，將表示對應于被檢測體的阻抗的波形信息的檢測信號輸出到分立數據線；在生物判斷部中，根據來自第2A/D轉換部的判斷數據所包含的波形信息，進行判斷。
或者，還可以包括與阻抗檢測單元連接的分立控制線；和通過選擇分立控制線而選擇阻抗檢測單元的控制部；在阻抗檢測單元中，與數據線的任一條連接，根據介由分立控制線的由控制部進行的選擇，將表示對應于被檢測體的阻抗的波形信息的檢測信號輸出到相應數據線；在生物判斷部中，針對將輸出到數據線的檢測信號由第1A/D轉換部進行A/D轉換而得到的判斷數據，根據該判斷數據所包含的波形信息來進行判斷。
或者，還可以以阻抗檢測單元，連接控制線的任一條，并且連接數據線的任一條，根據由選擇器進行的選擇而將檢測信號輸出到相應數據線，在生物判斷部中，針對將輸出到數據線的檢測信號由第1A/D轉換部進行A/D轉換而得到的判斷數據，根據該判斷數據所包含的波形信息，進行判斷。
此外，也可以具備多個阻抗檢測單元，這些阻抗檢測單元分別取代不同的電容檢測單元而配置。
根據本發明，因為設置第1檢測電極連接表面形狀檢測部，第2檢測電極連接共通電位的第1檢測元件；和第1檢測電極連接表面形狀檢測部，第2檢測電極連接生物識別部的第2檢測元件，在表面形狀檢測部中，根據從這些第1及第2檢測元件得到的各電容來檢測表面形狀，并且在生物識別部中，根據連接在第2檢測元件的第2檢測電極與第1檢測元件的第2檢測電極之間的被檢測體阻抗相對應的信號，來進行生物識別，所以可以在抑制對被檢測體所感應的電位變動并進行正確的生物識別，而且可以回避檢測電極的追加所導致的裝置大型化，容易地實現芯片化。
另外，根據本發明，由于將表面形狀檢測用的各電容檢測單元與配對的檢測元件一起配置為矩陣狀，取代這些電容檢測單元中的任一個，將生物識別用的阻抗檢測單元與配對的檢測元件一起進行配置，故可以使連接生物識別用檢測元件和驅動其的阻抗檢測單元的配線極短，可以降低該配線的寄生電容或噪聲混入，可以正確地檢測被檢測體的阻抗。因此，在生物識別中可以得到高的判斷精度。
還有，因為以阻抗檢測單元，向相應檢測元件施加規定的供給信號，將相位及振幅根據被檢測體的阻抗而變化的信號作為應答信號取得，檢測由表示該應答信號波形的相位或振幅組成的波形信息，并作為檢測信號輸出，在生物判斷部中根據將該檢測信號進行A/D轉換而得到的判斷數據來進行判斷，所以與以往相比，無需需要大面積的電阻元件或電容元件，以一般的比較器或邏輯電路這樣極為簡單的電路構成，即可詳細地檢測出表示被檢測體所固有的阻抗的波形信息，可以容易地實現表面形狀識別傳感裝置的小型化、甚至芯片化。此外，無需電阻元件或電容元件等外設零件，可以回避這些外設零件所導致的安全性的降低，能得到充分的安全性。
圖1是表示有關本發明的一實施方式的表面形狀識別傳感裝置的外觀圖。
圖2是表示有關本發明的第1實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
圖3是表示圖2的表面形狀識別傳感裝置中采用的傳感器單元的構成的電路圖。
圖4A-圖4C是表示圖3的各部分信號的信號波形圖。
圖5是表示圖2的生物識別部的構成的框圖。
圖6A-圖6D是在圖5的生物識別部中進行的相位差檢測時的信號波形7A-圖7B是以圖5的生物識別部進行的振幅檢測時的信號波形8A-圖8B是表示圖2的檢測元件的構成的說明圖。
圖9是表示有關本發明的第2實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
圖10A、圖10B是表示圖9的檢測元件的構成的說明圖。
圖11是表示有關本發明的第3實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
圖12是表示有關本發明的第4實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
圖13A、圖13B是表示圖12的檢測元件的構成的說明圖。
圖14是表示有關本發明的第5實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
圖15A、圖15B是表示有關本發明的第6實施方式的表面形狀識別傳感裝置的傳感面構成的說明圖。
圖16是表示圖2的生物識別部的其他實施方式的框圖。
圖17A-圖17D是在圖16的生物識別部中進行的相位差檢測時的信號波形圖。
圖18A-圖18B是在圖16的生物識別部中進行的振幅檢測時的信號波形圖。
圖19是表示有關本發明的第7實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
圖20是表示有關本發明的第8實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
圖21是表示有關本發明的第9實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
圖22A-圖22C是表示有關第1現有技術的指紋感知裝置的傳感器結構的框圖。
圖23是表示有關第1現有技術的指紋感知裝置的主要部分的框圖。
圖24是表示有關第2現有技術的個體認證傳感器的框圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，說明本發明的實施方式。
圖1是表示有關本發明的一實施方式的表面形狀識別傳感裝置的外觀圖。該表面形狀識別傳感裝置，例如在通過比較對照具有微細的凹凸的被檢測體的對照對象表面的形狀和對照數據，進行被檢測體的認證的表面形狀識別裝置中，用作檢測被檢測體的表面形狀的電路裝置。如圖1所示，表面形狀識別傳感裝置10由二維(陣列狀或格子狀)配置于LSI芯片上的多個微細檢測元件1構成。
通過使手指等被檢測體9接觸該表面形狀識別傳感裝置10的傳感面8，從而通過各檢測元件1分別檢測出該被檢測體9的表面、此處是指紋的凹凸形狀，并輸出表示被檢測體表面形狀的表面形狀數據。
在本發明中，兼用這些表面形狀檢測用檢測元件1來進行生物識別。
(第1實施方式)接著，參照圖2，對有關本發明的第1實施方式的表面形狀識別傳感裝置進行說明。圖2是表示有關本發明的第1實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
在該表面形狀識別傳感裝置10中，設有檢測元件1A、1B、表面形狀檢測部2及生物識別部3。
檢測元件1A具有介由絕緣膜而在與被檢測體9之間形成靜電電容的檢測電極11A；和與被檢測體9電接觸的檢測電極12A。其中，檢測電極11A連接于表面形狀檢測部2，檢測電極12A連接于接地電位等共通電位。該共通電位由電源電路等規定的供給電路部(圖中未示出)以恒定電位(低阻抗)供給。檢測元件1B具有介由絕緣膜而在與被檢測體9之間形成靜電電容的檢測電極11B；和與被檢測體9電接觸的檢測電極12B。其中，檢測電極11B連接在表面形狀檢測部2，檢測電極12B連接在生物識別部3。
表面形狀檢測部2是根據各檢測元件1A、1B的檢測電極11A、11B與被檢測體9之間產生的靜電電容，來輸出表示被檢測體9表面的凹凸形狀的表面形狀數據2S的電路部。
生物識別部3是根據連接在檢測元件1B的檢測電極12B與檢測元件1A的檢測電極12A之間的被檢測體9的阻抗，來判斷被檢測體9是否為生物的電路部。
接下來，對有關本實施方式的表面形狀識別傳感裝置的動作進行說明。在該表面形狀識別傳感裝置10中，作為動作，有檢測被檢測體9的表面形狀的表面形狀檢測動作；和進行被檢測體9的生物識別的生物識別動作，根據來自上位裝置(圖中未示出)的控制，選擇性地執行這些動作之一。
首先，在表面形狀檢測動作中，根據檢測元件1A的檢測電極11A與被檢測體9之間形成的靜電電容的大小，以表面形狀檢測部2生成表示被檢測體9在檢測元件1A的位置中的表面形狀的信號，作為表面形狀數據2S輸出。
另外，對于檢測元件1B，也根據該檢測電極11B與被檢測體9之間形成的靜電電容的大小，以表面形狀檢測部2生成表示被檢測體9表面的凹凸形狀的表面形狀數據2S，并作為表面形狀數據2S輸出。
此時，因為被檢測體9介由檢測元件1A的檢測電極12A而連接著共通電位，所以這些檢測電極11A、11B上形成的靜電電容穩定，可以得到噪聲少的表面形狀數據2S。
另一方面，在生物識別動作中，因為被檢測體9介由檢測元件1A的檢測電極12A而連接著共通電位，所以形成從檢測元件1B的檢測電極12B經被檢測體9而向檢測元件1A的檢測電極12A即共通電位的電流通路。
在生物識別部3中，根據存在于該電流通路內的被檢測體9所固有的阻抗值是否位于表示正規生物的阻抗的基準范圍內，來判斷被檢測體9是否為生物。
此時，在生物識別部3中，采用根據被檢測體9的阻抗而變化的信號來進行生物識別，但因為被檢測體9介由檢測元件1A的檢測電極12A而連接著共通電位，所以可以抑制因對被檢測體9的感應所引起的電位變動而得到穩定的信號，可以實現正確的生物識別。
這樣，在本實施方式中，設置檢測電極11A連接于表面形狀檢測部2，檢測電極12A連接于共通電位的檢測元件1A；和檢測電極11B連接于表面形狀檢測部2，檢測電極12B連接于生物識別部3的檢測元件1B。在表面形狀檢測部2中，根據從這些檢測元件1A、1B得到的各電容，分別輸出表示對應于和這些檢測元件1A、1B接觸的位置的表面形狀的凹凸的信號；在生物識別部3中，根據連接在檢測元件1B的檢測電極12B與檢測元件1A的檢測電極12A之間的被檢測體9的阻抗所對應的信號，來判斷被檢測體9是否為生物。
因此，被檢測體9介由檢測元件1A的檢測電極12A而連接共通電位，可以抑制對被檢測體9所感應的電位變動并正確進行生物識別，而且可以得到噪聲少的表面形狀數據。
另外，由于在表面形狀檢測動作和生物識別動作時共用檢測元件，故無需配置與檢測表面形狀用檢測元件不同的生物識別用檢測元件，可以不增加布局面積，也可以回避平均每個芯片的制造成本的增加。因此，不用將裝置大型化，而能在檢測被檢測體表面形狀的基礎上還可以進行生物識別，可以容易地實現裝置的芯片化。
而且，在圖1中，是以檢測元件1A、1B各使用一個的情況為例進行了說明，但其只是為了實施生物識別最低限度需要的構成，因此并未局限于此。實際上，在表面形狀檢測部2中，為了得到表示被檢測體9表面形狀的表面形狀數據，可以采用多個檢測元件1A。另外，在生物識別部3中，為了穩定檢測被檢測體9的阻抗，可以采用多個檢測元件1B。
下面，參照圖3及圖4A-圖4C，對有關本實施方式的表面形狀識別傳感裝置中采用的表面形狀檢測部2的具體構成進行說明。圖3是表示表面形狀檢測部2中采用的傳感器單元的構成的電路圖。圖4A-圖4C是表示圖3的各部的信號的時間圖。而且，對于這些表面形狀檢測部2的具體例，可以利用公知技術(例如參照特開2000-28311號公報等)。
在表面形狀檢測部2中，按各檢測元件1設有將根據被檢測體9的表面形狀而將由檢測元件1檢測出的電容轉換為規定的輸出信號的傳感器單元。該傳感器單元由產生對應于檢測元件1的電容的信號的信號產生電路21；放大并輸出由該信號產生電路產生的信號的電平的信號放大電路22；和將該信號放大電路22的輸出信號轉換為所希望的信號并予以輸出的輸出電路23構成。
在圖3中，CF是形成于檢測電極11與被檢測體9之間的靜電電容。在節點N1A，對應于該CF的電壓信號△VI由信號產生電路21產生。該電壓信號△VI由信號放大電路22放大為電壓信號△VO。將該電壓信號△VO大小對應的電壓信號VOUT作為輸出信號，從輸出電路23輸出。CP1A、CP2A是寄生電容。
如圖4A-圖4C所示，在時刻T1以前，傳感電路控制信號PRE0被控制為電源電壓VDD，Q1A斷開，傳感電路控制信號RE被控制為0V，Q3A斷開，節點N1A為0V。在時刻T1，信號PRE0被控制為0V，Q1A接通，節點N2A上升到VDD，節點N1A上升到比偏置電壓VG只低了Q2A的閾值電壓VTH的值。而且，在時刻T2，信號PRE0及信號RE被控制為VDD，Q1A斷開，并且Q3A接通。由此，電容CF、CPIA中蓄積的電荷被放電，節點N1A的電位降低。
此時，只在節點N2A十分高的期間內，電容CP2A中蓄積的電荷被急劇放電。節點N2A的電位若下降到節點N1A的電位左右，則之后，節點N1A、N2A的電位逐漸下降。若在從時刻T2只經過了△t的時刻T3將信號RE控制為0V、斷開Q3A，則維持此時的節點N2A的電位VDD-△V并放大，作為VOUT輸出。由此，可以得到對應于靜電電容CF的值的電壓VOUT，通過信號處理該電壓信號，從而得知表面形狀的凹凸。
接著，參照圖5，對有關本實施方式的表面形狀識別傳感裝置中采用的生物識別部3的具體構成進行說明。圖5是表示生物識別部的構成的框圖。
生物識別部3中設有供給信號生成部31、應答信號生成部32、波形信息檢測部33及生物判別部34。
檢測元件1A、1B介由檢測電極12A、12B而與被檢測體9電接觸，將被檢測體9所具有的阻抗的電容成分Cf及電阻成分Rf連接到應答信號生成部32。供給信號生成部31生成由規定頻率的正弦波等構成的供給信號31S并輸出到應答信號生成部32。應答信號生成部32將來自供給信號生成部31的供給信號31S施加給檢測元件1B的檢測電極12B，將根據檢測元件1B的輸出阻抗即被檢測體9所具有的阻抗的電容成分及電阻成分而變化的應答信號32S向波形信息檢測部33輸出。
波形信息檢測部33從來自應答信號生成部32的應答信號表示的波形，來檢測與供給信號31S的相位差或振幅，并將包含這些表示相位差或振幅的波形信息的檢測信號33S向生物判斷部34輸出。生物判斷部34根據來自波形信息檢測部33的檢測信號33S所包含的波形信息，判斷被檢測體9是否為生物，并輸出該識別結果3S。
在被檢測體9接觸了檢測元件1A、1B的情況下，從供給信號生成部31施加到檢測元件1A、1B的供給信號31S，根據被檢測體9所固有的阻抗特性即電容成分及電阻成分而變化，其作為應答信號32S而從應答信號生成部32輸出。該應答信號32S在波形信息檢測部33中被檢測其相位差或振幅，包含表示這些檢測結果的信息的檢測信號33S向生物判斷部34輸出。
圖6A-圖6D是相位差檢測時的信號波形例。在作為供給信號31S而采用了以接地電位等共通電位為中心的正弦波的情況下，應答信號32S的相位根據被檢測體9的阻抗而變化。作為基準信號采用與供給信號31S同步的信號，通過用波形信息檢測部33比較與應答信號32S的相位，從而輸出例如以相位差φ作為脈沖寬度的檢測信號33S。
在生物判斷部34中，根據該檢測信號33S所包含的相位差即電容成分(虛數成分)的信息，是否在正規生物的相位差的基準范圍內，來判斷被檢測體9是否為生物。
圖7A、圖7B是振幅檢測時的信號波形例。在作為供給信號31S而采用了以接地電位等共通電位為中心的正弦波的情況下，應答信號32S以共通電位為中心，變化為對應被檢測體9的阻抗的振幅。用波形信息檢測部33檢測應答信號32S的峰值電壓即電壓的最大值或最小值，輸出表示與應答信號32S的振幅成比例的直流電位的檢測信號33S。
在生物判斷部34中，根據該檢測信號33S所包含的振幅即電阻成分(實數成分)的信息是否在正規生物的振幅基準范圍內，來判斷被檢測體9是否為生物。
另外，可以只檢測這些相位差及振幅中的任一方來進行生物識別，與以往相比，例如無需需要大面積的電阻元件或電容元件，可以以一般的比較器或邏輯電路等相位比較電路這樣極為簡單的電路構成來詳細地檢測表示被檢測體9所固有的阻抗的信息，可以容易地實現表面形狀識別傳感裝置的小型化、還有芯片化。
另外，可以檢測這些相位差及振幅這兩個方面來進行生物識別，與采用將實數成分及虛數成分作為一個集合檢測出的信息來進行生物識別判斷的情況相比，選擇被檢測體的材料或材質，分別調整其實數成分及虛數成分變得極難，相對于以人工手指進行的非法識別行為可以得到高的安全性。
接下來，參照圖8A、圖8B，對有關本實施方式的表面形狀識別傳感裝置中采用的檢測元件的具體構成進行說明。圖8A、圖8B是表示檢測元件的構成的說明圖，圖8A是主視圖，圖8B是圖8A的AA剖面圖。
檢測元件1A由在表面形狀識別傳感裝置10的傳感面8上排列為格子狀的檢測電極11A、和以包圍該檢測電極11A的外周的方式在間隔開的位置上形成為壁狀的檢測電極12A構成。同樣，檢測元件1B由排列為格子狀的檢測電極11B、和以包圍該檢測電極11B的外周的方式在間隔開的位置上形成為壁狀的檢測電極12B構成。
檢測電極11A、11B由金屬膜構成，與被檢測體9近接的上側被絕緣膜14覆蓋，將被檢測體9作為相對向檢測電極來形成電容元件。此時，因為這些檢測電極間的距離根據被檢測體表面形狀的凹凸而變化，所以形配對應于其表面形狀的凹凸的靜電電容。
另一方面，檢測電極12A、12B，上側露出而與被檢測體9電接觸。由此，將檢測電極12A連接的共通電位施加在被檢測體9上，并且介由檢測電極12B，被檢測體9的阻抗連接到生物識別部3。
此時，在相鄰的檢測元件1A間及檢測元件1B間，分別共用檢測電極12A、12B。因此，在檢測電極1A與檢測元件1B相鄰的邊界上，在檢測電極12A、12B之間設置凹陷部13，將兩者電絕緣。
在檢測元件1A、1B的一邊的長度為幾十μm左右的情況下，通過將凹陷部13的寬度W設為20μm以下，從而無法看到凹陷部13的存在，可以隱匿生物認證用檢測元件的有無甚至配置位置，可以使安全性提高。
(第2實施方式)接著，參照圖9，對有關本發明的第2實施方式的表面形狀識別傳感裝置進行說明。圖9是表示本發明的第2實施方式涉及的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
在該表面形狀識別傳感裝置10中，與上述第1實施方式(參照圖2)相比，在檢測元件1A與檢測元件1B之間設有檢測元件1C。對于其他部分，與上述第1實施方式同樣，對相同或同等的部分付與相同的符號。
檢測元件1C與上述的檢測元件1A、1B同樣，具有介由絕緣膜而在與被檢測體9之間形成靜電電容的檢測電極11C；和與被檢測體9電接觸的檢測電極12C。其中，檢測電極11C連接表面形狀檢測部2，檢測電極12C與其他電位絕緣，成為與任一電位都不連接的高阻抗(浮動)狀態。
表面形狀檢測部2根據各檢測元件1A、1B、1C的檢測電極11A、11B、11C與被檢測體9之間產生的靜電電容，來輸出表示被檢測體9表面的凹凸形狀的表面形狀數據2S。
生物識別部3根據連接在檢測元件1B的檢測電極12B與檢測元件1A的檢測電極12A之間的被檢測體9的阻抗，來判斷被檢測體9是否為生物。
此時，因為在檢測電極12A與檢測電極12B之間配置有檢測元件1C，故兩者間的距離變長，另外因為與被檢測體9電接觸的檢測電極12C變為高阻抗狀態，所以連接在檢測電極12A與檢測電極12B之間的被檢測體9的阻抗，與將兩者相鄰配置的情況相比會變大。因此，根據被檢測體9而變化的阻抗的變化量變大，可以提高生物識別部3中的判斷精度。
而且，在圖9中，以將檢測元件1A、1B、1C分別各使用一個的情況為例進行了說明，但這是表示為了實施生物識別的最低限度必要的構成，因此并未局限于此。實際上，在表面形狀檢測部2中為了得到表示被檢測體9的表面形狀的表面形狀數據，采用多個檢測元件1A。另外，在生物識別部3中為了穩定檢測被檢測體9的阻抗，采用多個檢測元件1B。此外，為了使根據被檢測體9變化的阻抗的變化量增大，可以采用將多個檢測元件1C相鄰配置。
接著，參照圖10A、圖10B，對有關本實施方式的表面形狀識別傳感裝置中采用的檢測元件的具體構成進行說明。圖10A、圖10B是表示檢測元件的構成的說明圖，圖10A是正視圖，圖10B是圖10A的BB剖面圖。
檢測元件1A由在表面形狀識別傳感裝置10的傳感面8上排列為格子狀的檢測電極11A、和以包圍該檢測電極11A的外周的方式在間隔開的位置上形成為壁狀的檢測電極12A構成。同樣，檢測元件1B由排列為格子狀的檢測電極11B、和以包圍該檢測電極11B的外周的方式在間隔開的位置上形成為壁狀的檢測電極12B構成。另外，檢測元件1C由排列為格子狀的檢測電極11C、和以包圍該檢測電極11C的外周的方式在間隔開的位置上形成為壁狀的檢測電極12C構成。
檢測電極11A、11B、11C由金屬膜構成，與被檢測體9近接的上側被絕緣膜14覆蓋，將被檢測體9作為相對向檢測電極來形成電容元件。此時，因為這些檢測電極間的距離由于被檢測體表面形狀的凹凸而變化，所以形配對應于其表面形狀的凹凸的靜電電容。
另一方面，檢測電極12A、12B、12C，上側露出而與被檢測體9電接觸。由此，將檢測電極12A連接的共通電位施加在被檢測體9上，并且介由檢測電極12B，被檢測體9的阻抗連接到生物識別部3。
此時，在相鄰的檢測元件1A間、檢測元件1B間及檢測元件1C間，分別共用檢測電極12A、12B、12C。因此，在檢測電極1C與檢測元件1A、1B相鄰的邊界上，在檢測電極12A、12C之間及檢測電極12B、12C設置凹陷部13，將兩者電絕緣。
在檢測元件1A、1B、1C的一邊的長度為幾十μm左右的情況下，通過將凹陷部13的寬度W設為20μm以下，從而無法看到凹陷部13的存在，可以隱匿生物認證用檢測元件的有無甚至配置位置，可以使安全性提高。
(第3實施方式)接著，參照圖11，對有關本發明的第3實施方式的表面形狀識別傳感裝置進行說明。圖11是表示本發明的第3實施方式涉及的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
在該表面形狀識別傳感裝置10中，與上述第2實施方式(參照圖9)相比，在檢測元件1C的檢測電極12C與共通電位之間設有開關4C。對于其他部分，與上述第2實施方式同樣，對相同或相當的部分付與相同的符號。
開關4C，在由表面形狀檢測部進行表面形狀檢測動作的情況下短路，向檢測元件1C的檢測電極12C施加共通電位；在由生物識別部3進行生物識別動作的情況下開放，使檢測元件1C的檢測電極12C為高阻抗狀態。
由此，與第2實施方式比較，在表面形狀檢測動作時，與檢測元件1A的檢測電極11A同樣，檢測元件1C的檢測電極12C也與共通電位連接，可以得到噪聲少的干凈的表面形狀數據，可以提高采用后級的表面形狀數據的個人認證處理的認證精度。
(第4實施方式)接著，參照圖12及圖13A、圖13B，對有關本發明的第4實施方式的表面形狀識別傳感裝置進行說明。圖12是表示本發明的第4實施方式涉及的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。圖13A、圖13B是有關表示本實施方式的表面形狀識別傳感裝置中采用的檢測元件的構成的說明圖，圖13A是正視圖，圖13B是圖10A的CC剖面圖。
在該表面形狀識別傳感裝置10中，與上述第2實施方式(參照圖9)相比，在檢測元件1C中，不僅在檢測電極11C的上側，在檢測電極12C的上側也形成有絕緣膜14，并且檢測電極12C與共通電位連接。對于其他部分，與上述第2實施方式同樣，對相同或相當的部分付與相同的符號。
因為檢測元件1C的檢測電極12C被絕緣膜14覆蓋，所以檢測電極12C與被檢測體9電絕緣。因此，對于檢測電極12C，可以始終施加共通電位，不使用上述第3實施方式(參照圖11)那樣的開關4C，就可以得到噪聲少的干凈的表面形狀數據，可以提高采用后級的表面形狀數據的個人認證處理的認證精度。
(第5實施方式)接著，參照圖14，對有關本發明的第5實施方式的表面形狀識別傳感裝置進行說明。圖14是表示有關本發明的第5實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。
在該表面形狀識別傳感裝置10中，與上述第1實施方式(參照圖2)相比，在檢測元件1B的檢測電極12B與生物識別部3之間設有開關4B。對于其他部分，與上述第1實施方式同樣，對相同或相當的部分付與相同的符號。
在生物識別部3中，在如上述圖5所示、通過向被檢測體9施加信號而進行生物識別的構成下，當表面形狀檢測動作時，有向檢測元件1B的檢測電極12B施加不同于共通電位的電位的情況或檢測電極12B成為高阻抗狀態的情況。在這種情況下，可以在檢測電極12B與生物識別部3之間設置開關4B，在生物識別動作的情況下將檢測電極12B連接到生物識別部3，在表面形狀檢測動作的情況下將檢測電極12B連接到共通電位。
由此，在表面形狀檢測動作時，與檢測元件1A的檢測電極12A同樣，檢測元件1B的檢測電極12B也與共通電位連接，可以得到噪聲少的干凈的表面形狀數據，可以提高采用后級的表面形狀數據的個人認證處理的認證精度。
而且，在本實施方式中，雖然是以第1實施方式為例進行了說明，但對上述各實施方式都適用，可以得到同樣的作用效果。
(第6實施方式)接著，參照圖15A、圖15B，對有關本發明的第6實施方式的表面形狀識別傳感裝置進行說明。圖15A、圖15B是表示有關本發明的第6實施方式的表面形狀識別傳感裝置的傳感面構成的說明圖。
在圖15A的傳感面構成例中，將相鄰配置了多個所述第2實施方式(參照圖9)中采用的檢測元件1B的檢測區域8B以橫斷傳感面8的大致中央處的方式配置為帶狀，在其兩側將相鄰配置了多個檢測元件1C的檢測區域8C配置為帶狀，再檢測區域8C的外側配置有相鄰配置了多個檢測元件1A的檢測區域8A。
這樣，由于將2個分離檢測區域8A、8B的檢測區域8C配置為帶狀，在其外側設置2個檢測區域8A，并且在其內側配置了檢測區域8B，故即使在相對于傳感面8，使被檢測體9接觸的位置與由傳感面8的中央在橫向偏離的情況下，跨越任一方的檢測區域8C，被檢測體9容易接觸到檢測區域8A、8B雙方，因此可以進行穩定的生物識別動作。
另外，通過使包含檢測區域8B的兩檢測區域8C的外側端之間的寬度L至少比被檢測體9接觸到傳感面8的寬度Lt窄，從而可以使檢測區域8B與兩側的檢測區域8A同時接觸相到被檢測體9，可以在生物識別動作時得到更穩定的阻抗。
另外，在圖15B的傳感面構成例中，將相鄰配置了多個所述第2實施方式(參照圖9)中采用的檢測元件1B的檢測區域8B在傳感面8的幾乎中央處配置為島狀，將相鄰配置了多個檢測元件1C的檢測區域8C以在整周包圍檢測區域8B的外周部的方式配置為框狀，進而再將相鄰配置了多個檢測元件1A的檢測區域8A以整周包圍檢測區域8C的外周部的方式配置。
這樣，由于將分離檢測區域8A、8B的檢測區域8C配置為框狀(環狀)，在其外側設置檢測區域8A，并在其內側配置檢測區域8B，故即使在使被檢測體9接觸到傳感面8的位置與由傳感面8的中央向縱向/橫向偏離的情況下，被檢測體9也可以跨越任一方的檢測區域8C很容易地接觸到檢測區域8A、8B雙方，從而可以進行穩定的生物識別動作。而且，這種情況下，需要使檢測區域8C的寬度比被檢測體9接觸到傳感面8的寬度窄。
另外，通過使包含檢測區域8B的兩檢測區域8C的外側端之間的橫寬L1及縱寬L2至少比被檢測體9接觸到傳感面8的接觸橫寬Lt1及接觸橫寬Lt2窄，從而可以使檢測區域8B與其周圍的檢測區域8A在多處(縱橫4處)或整周，同時接觸到被檢測體9，在生物識別動作時得到更穩定的阻抗。
另外，在圖15A、圖15B中，可以對傳感面8設置多個這些檢測區域的配置圖形，使跨越檢測區域8C，被檢測體9容易接觸到檢測區域8A、8B雙方，從而可以進行穩定的生物識別動作。
此外，在圖15A、圖15B中，雖然以將傳感面8的外形設為正方形，或者，將檢測區域8A、8B、8C設為長方形或將其外形設為正方形的情況為例進行了說明，但并未限于此，例如可以采用長方形、長圓形、圓形、橢圓形等形狀。
并且，在本實施方式中，以將上述第2實施方式(參照圖9)為基礎，在檢測區域8A與檢測區域8B之間設置由檢測元件1C構成的檢測區域8C的情況為例進行了說明，但本實施方式也可以適用于以上述第1實施方式(參照圖2)為基礎的無檢測元件1C的情況。
這種情況下，傳感面8在圖15A、15B中，成為沒有檢測區域8C、相鄰配置了檢測區域8A、8B的狀態，可以得到和設置了上述檢測區域8C的情況同樣的作用效果。
(第7實施方式)[生物識別部的構成]接著，參照圖16，對有關本發明的其他實施方式的表面形狀識別傳感裝置中采用的生物識別部3的具體構成進行說明。圖16是表示生物識別部的構成的框圖。而且，在圖16中，與圖1、圖5相同或具有相同功能的部分采用相同的符號。
在生物識別部3中，設有供給信號生成部31、應答信號生成部32、波形信息檢測部33、輸出調整部34、A/D轉換部35及生物判斷部36。這些電路部中、供給信號生成部31、應答信號生成部32、波形信息檢測部33及輸出調整部34，作為阻抗檢測單元30，與配對的檢測元件1B一起配置。
檢測元件1A、1B介由檢測電極12A、12B與被檢測體9電接觸，將被檢測體9所具有的阻抗的電容成分Cf及電阻成分Rf連接到應答信號生成部32。供給信號生成部31生成由規定頻率的正弦波等構成的供給信號31S并輸出到應答信號生成部32。應答信號生成部32將來自供給信號生成部31的供給信號31S向檢測元件1B的檢測電極12B施加，將根據檢測元件1B的輸出阻抗即被檢測體9所具有的阻抗的電容成分及電阻成分而變化的應答信號32S向波形信息檢測部33輸出。
波形信息檢測部33從來自應答信號生成部32的應答信號所表示的波形，作為波形信息檢測與供給信號31S的相位差或振幅，并將包含這些波形信息的波形信息信號33S向輸出調整部34輸出。輸出調整部34將來自波形信息檢測部33的波形信息信號33S調整變換為與該波形信息對應的電壓值后作為檢測信號30S輸出。
A/D轉換部35將來自輸出調整部34的檢測信號30S進行A/D轉換，作為由數字數據構成的判斷數據35S輸出。生物判斷部36根據來自A/D轉換部35的判斷數據35S所包含的波形信息，來判斷被檢測體9是否為生物，并輸出其識別結果3S。
在被檢測體9與檢測元件1A、1B接觸的情況下，從供給信號生成部31向檢測元件1A、1B施加的供給信號31S，根據被檢測體9固有的阻抗特性即電容成分及電阻成分而變化，將這些作為應答信號32S，從應答信號生成部32輸出。該應答信號32S，在波形信息檢測部33中檢測其相位差或振幅，作為包含表示這些檢測結果的信息的檢測信號30S從輸出調整部34輸出。然后，該檢測信號30S在A/D轉換部35中被轉換為判斷數據35S，向生物判斷部36輸出。
圖17A-圖17D是相位差檢測時的信號波形例。在作為供給信號31S，采用了以接地電位等的共通電位為中心的正弦波的情況下，應答信號32S的相位根據被檢測體9的阻抗而變化。作為基準信號，采用與供給信號31S同步的信號，在波形信息檢測部33中通過比較與應答信號32S的相位，從而輸出例如以相位差φ為脈沖寬度的波形信息信號33S。
在生物判斷部36中，根據判斷數據35S所包含的該相位差即電容成分(虛數成分)的信息，是否在正規生物的相位差的基準范圍內，來判斷被檢測體9是否為生物。
圖18A、圖18B是振幅檢測時的信號波形例。在作為供給信號31S而采用了以接地電位等共通電位為中心的正弦波的情況下，應答信號32S以共通電位為中心，變化為與被檢測體9的阻抗對應的振幅。用波形信息檢測部33檢測應答信號32S的峰值電壓即電壓的最大值或最小值，輸出表示與應答信號32S的振幅A成比例的直流電位的波形信息信號33S。
在生物判斷部36中，根據判斷數據35S所包含的振幅即電阻成分(實數成分)的信息是否在正規生物的振幅基準范圍內，來判斷被檢測體9是否為生物。
另外，可以只檢測這些相位差及振幅中的任一方來進行生物識別，與以往相比，例如無需需要大面積的電阻元件或電容元件，可以以一般的比較器或邏輯電路等相位比較電路這樣極為簡單的電路構成來詳細地檢測表示被檢測體9固有的阻抗的信息，可以容易地實現表面形狀識別傳感裝置的小型化、還有芯片化。
另外，可以檢測這些相位差及振幅這兩個方面來進行生物識別，與采用將實數成分及虛數成分作為一個集合檢測出的信息來進行生物識別判斷的情況相比，選擇被檢測體的材料或材質，分別調整其實數成分及虛數成分變得極難，相對于以人工手指進行的非法識別行為可以得到高的安全性。
而且，在上述中，以阻抗檢測單元30是1個的情況為例進行了說明，但并未限于此，可以設置多個阻抗檢測單元30。這種情況下，例如可以在每個阻抗檢測單元30中設置A/D轉換部35，將從這些A/D轉換部35得到的多個判斷數據35S平均化，根據其平均值來進行生物判斷。或者，可以由控制部25按順序選擇各阻抗檢測單元30，用同一A/D轉換部35將來自各阻抗檢測單元30的檢測信號30S順次轉換為判斷數據。也可以將供給信號生成部配置在阻抗檢測單元內。這種情況下，可以縮小阻抗檢測單元，能增加用于檢測指紋的區域。
這樣，通過設置多個阻抗檢測單元30，從而平均化用這些阻抗檢測單元30得到的檢測結果，因此可以提高阻抗檢測的精度，有針對以人工手指進行的非法識別提高安全性的效果。
(第8實施方式)接著，參照圖19，對本發明的第8實施方式涉及的表面形狀識別傳感裝置進行說明。圖19是表示有關本發明的第8實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。而且，在圖19中，對與上述各圖相同或相當的部分付與相同的符號。
在該表面形狀識別傳感裝置10的傳感器陣列4中，表面形狀檢測用的多個電容檢測單元20和配對的檢測元件1A一起配置為格子狀(矩陣狀)。另外，取代電容檢測單元20中的任一個，在本例中是配置于傳感器陣列4的中央的電容檢測單元20，而將生物識別用的阻抗檢測單元30和配對的檢測元件1B一起配置。
控制部25、列選擇器26、A/D轉換部27及行選擇器28是和各電容檢測單元20一起構成上述表面形狀檢測部2的電路部。另外，A/D轉換部35及生物判斷部36是和阻抗檢測單元30一起構成上述生物識別部3的電路部。
另外，表面形狀識別傳感裝置10作為整體由一個芯片構成，在基板上的與傳感器陣列4內的各檢測元件1A、1B對應的位置上，形成各電容檢測元件20及阻抗檢測單元30，在其上側隔著層間絕緣膜，形成由各檢測元件1A、1B。此外，控制部25、列選擇器26、A/D轉換部27及行選擇器28或A/D轉換部35及生物判斷部36，形成在形成電容檢測單元20或阻抗檢測單元30的區域的周邊、即基板上的周邊空閑區域上。
各電容檢測單元20中、排列于列方向(縱向)上的電容檢測單元20，介由對應于相應列的同一控制線26L，而分別與列選擇器26連接。另外，排列于行方向(橫向)的電容檢測單元20介由對應于相應行的同一數據線20L而分別連接在A/D轉換部27上。此外，阻抗檢測單元30介由分立控制線25L而連接控制部25，并且介由分立數據線30L而連接A/D轉換部35。
接下來，對有關本實施方式的表面形狀識別傳感裝置的動作進行說明。
控制部25在根據來自上位裝置(圖中未示出)的控制，進行檢測被檢測體9表面形狀的表面形狀檢測動作時，在規定的時序內輸出地址信號25A及電容檢測控制信號25B。
列選擇器26根據這些地址信號25A及電容檢測控制信號25B，按順序選擇控制線26L的任一條。
由此，用所選擇的各電容檢測單元20進行上述電容檢測，并分別向對應的數據線20L輸出電容信號20S。
A/D轉換部27將從由列選擇器26選擇的各電容檢測單元20向該數據線20L輸出的電容信號20S，進行A/D轉換為凹凸數據27S，并分別輸出。行選擇器28一個一個地依次選擇從A/D轉換部27按各數據線20L得到的凹凸數據27S，并作為表示被檢測體9表面形狀的表面形狀數據2S輸出。
另外，控制部25在根據來自上位裝置的控制，進行被檢測體9是否位生物的生物識別動作的情況下，在規定的時序內選擇分立控制線25L。由此，用所選擇的阻抗檢測單元30進行前述阻抗檢測，向對應的分立數據線30L輸出檢測信號30S。
A/D轉換部35將從阻抗檢測單元30向分立數據線30L輸出的檢測信號30S，進行A/D轉換為判斷數據35S并輸出。生物判斷部36根據判斷數據35S所包含的表示相位差或振幅的信息是否在正規生物的相位差或振幅的基準范圍內，來判斷被檢測體9是否為生物。
這樣，在本實施方式中，因為在傳感器陣列4上將表面形狀檢測用的各電容檢測單元20和相應檢測元件1A一起配置為矩陣狀，取代這些電容檢測單元20中的任一個，將生物識別用的阻抗檢測單元30與相應檢測元件1B一起進行配置，所以可以使連接生物識別用檢測元件1B和驅動其的阻抗檢測單元30的配線極短，可以降低該配線的寄生電容或噪音混入，能正確地檢測被檢測體的阻抗。因此，在生物識別中可以得到高的判斷精度。
另外，因為用阻抗檢測單元30將規定的供給信號向檢測元件1B施加，將相位及振幅根據被檢測體的阻抗而變化的信號作為應答信號來取得，檢測由表示該應答信號的相位或振幅構成的波形信息并作為檢測信號30S輸出，在A/D轉換部35中將該檢測信號30S進行A/D轉換為判斷數據35S后，根據該判斷數據35S，在生物判斷部36中進行判斷，所以與以往相比，例如無需需要大面積的電阻元件或電容元件，可以以一般的比較器或邏輯電路等相位比較電路這樣極為簡單的電路構成來詳細地檢測表示被檢測體9固有的阻抗的信息，可以容易地實現表面形狀識別傳感裝置的小型化、還有芯片化。此外，無需電阻元件或電容元件等外設零件，可以回避這些外設零件所引起的安全性的降低，能得到充分的安全性。
(第9實施方式)接著，參照圖20，對有關本發明的第9實施方式的表面形狀識別傳感裝置進行說明。圖20是表示有關本發明的第9實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。而且，在圖20中，對與圖19相同或相當的部分付與相同的符號。
與上述第8實施方式(參照圖19)相比，本實施方式用A/D轉換部27兼用A/D轉換部35。
這種情況下，在阻抗檢測單元30中，取代分立數據線30L，而連接有連接與相應阻抗檢測單元30配置于同一列的各電容檢測單元20的數據線20L。因此，在生物識別動作中，用控制部25選擇了分立控制線25L的情況下，用阻抗檢測單元30進行前述阻抗檢測，并向對應的數據線20L輸出檢測信號30S。
A/D轉換部27將從阻抗檢測單元30向數據線20L輸出的檢測信號30S進行A/D轉換為判斷信號35S后輸出，并從行選擇器28向生物判斷部36輸出該判斷數據35S。
這樣，由于將表面形狀檢測動作中采用的A/D轉換部27兼用在生物識別動作中，故不需要生物識別用的A/D轉換部35，從而可以縮小芯片面積，能降低制造成本。
另外，可以不需要分立數據線30L，縮小芯片面積。特別是在設置了多個阻抗檢測單元30的情況下，由于每個阻抗檢測單元30都需要分立數據線30L，故這種不需要分立數據線30L的效果更大。
(第10實施方式)接下來，參照圖21，對有關本發明的第10實施方式的表面形狀識別傳感裝置進行說明。圖21是表示有關本發明的第10實施方式的表面形狀識別傳感裝置的構成的框圖。而且，在圖21中，對與圖20相同或相當的部分付與相同的符號。
與上述的第9實施方式(參照圖20)相比，本實施方式以控制線26L兼用分立控制線25L。
這種情況下，在阻抗檢測單元30中，取代分立控制線25，而連接有連接與相應阻抗檢測單元30配置于同一列的各電容檢測單元20的控制線26L。因此，在生物識別動作中，根據來自控制部25的地址信號25A和電容檢測控制信號25B，用列選擇器26選擇與阻抗檢測單元30連接的控制線26L，進行前述的阻抗檢測。
這樣，因為以控制線26L兼用分立控制線25L，所以可以不需分立控制線25L，縮小芯片面積。特別是在設置了多個阻抗檢測單元30的情況下，因為每個阻抗檢測單元30都需要分立控制線25L，故這種不需要分立控制線25L的效果更大。
另外，在實施以上所說明的各實施方式之際，在使用多個阻抗檢測單元進行生物識別的情況下，對于每一個阻抗檢測單元30而言，可以從各實施方式選擇適當的構成，進行組合來實施。
例如，存在根據各阻抗檢測單元30的配置位置或配置個數，無法確保配線分立控制線25L或分立數據線30L的空閑區域的情況。對于這種阻抗檢測單元30，通過采用第2實施方式，以電容檢測單元30的數據線20L兼用該分立數據線30L；或采用第3實施方式，以電容檢測單元20的控制線26L或數據線20L兼用該分立控制線25L或分立數據線30L，從而可以不會受限制于空閑區域，而將阻抗檢測單元配置在所希望的位置上。
另一方面，如第9實施方式所述，通過采用分立控制線25L，從而在生物認證動作時不使列選擇器26整體動作即可，作為裝置整體，可以降低消耗電力或噪音的產生。另外，如第10實施方式所述，通過使用分立數據線30L和分立控制線25L，從而在生物認證動作時不使列選擇器26整體及A/D轉換部27整體動作即可，作為裝置整體，可以進一步削減消耗電力或噪音產生。
權利要求
1.一種表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，包括二維配置的多個檢測元件；第1檢測電極，其構成所述檢測元件，并通過介由絕緣膜而與被檢測體接觸，從而產生對應于所述被檢測體的表面形狀凹凸的電容；第2檢測電極，其構成所述檢測元件，并與所述被檢測體電接觸；表面形狀檢測部，其根據介由所述檢測元件的所述第1檢測電極得到的電容，作為所述檢測元件的輸出，檢測所述表面形狀的凹凸；和生物識別部，其根據構成所述檢測元件中的至少第1及第2檢測元件的所述第2檢測電極間連接的所述被檢測體的阻抗相對應的信號，來判斷所述被檢測體是否為生物，所述第1檢測元件的所述第2檢測電極與規定的共通電位連接，所述第2檢測元件的所述第2檢測電極連接在所述生物識別部。
2.根據權利要求1所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，還包括第3檢測元件，其配置于所述第1檢測元件與所述第2檢測元件之間，所述第1檢測電極連接于所述表面形狀檢測部，且所述第2檢測電極處于高阻抗狀態。
3.根據權利要求2所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，還包括開關，其連接在所述第3檢測元件的第2檢測電極與所述共通電位之間，在以所述生物識別部進行所述被檢測體的生物判斷的情況下，開放第2檢測電極與所述共通電位之間，在以所述表面形狀檢測部進行所述表面形狀檢測的情況下，短路第2檢測電極與所述共通電位之間。
4.根據權利要求1所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，還包括第3檢測元件，其配置于所述第1檢測元件與所述第2檢測元件之間，所述第1檢測電極連接于所述表面形狀檢測部、且所述第2檢測電極連接于所述共通電位，并具有絕緣所述被檢測體與所述第2檢測電極的絕緣膜。
5.根據權利要求1所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，還包括開關，其連接在所述第2檢測元件的第2檢測電極與所述生物識別部之間，在以所述生物識別部進行所述被檢測體的生物判斷的情況下，將所述第2檢測電極切換連接到所述生物識別部；在以所述表面形狀檢測部進行所述表面形狀的檢測的情況下，將所述第2檢測電極切換連接到所述共通電位。
6.根據權利要求2所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，具有由相鄰配置的多個所述第2檢測元件構成，且橫截所述檢測面中央而配置的帶狀的第2檢測區域；由相鄰配置的多個所述第3檢測元件構成，且配置于所述第2檢測區域兩側的帶狀的兩個第3檢測區域；和由相鄰配置的多個所述第1檢測元件構成，且配置于所述第3檢測區域外側的帶狀的2個第1檢測區域。
7.根據權利要求2所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，具有由相鄰配置的多個所述第2檢測元件構成，且設置于所述檢測面中央的第2檢測區域；由相鄰配置的多個所述第3檢測元件構成，且設置為將所述第2檢測區域的外周部整周包圍的第3檢測區域；和由相鄰配置的多個所述第1檢測元件構成，且設置為將所述第3檢測區域的外周部整周包圍的第1檢測區域。
8.根據權利要求1所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，具有由相鄰配置的多個所述第2檢測元件構成，且橫截所述檢測面中央而配置的帶狀的第2檢測區域；和由相鄰配置的多個所述第1檢測元件構成，且配置于所述第2檢測區域兩側的帶狀的兩個第1檢測區域。
9.根據權利要求1所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，具有由相鄰配置的多個所述第2檢測元件構成，且設置于所述檢測面中央的第2檢測區域；和由相鄰配置的多個所述第1檢測元件構成，且設置為將所述第2檢測區域的外周部整周包圍的第1檢測區域。
10.根據權利要求1所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，所述生物識別部具有應答信號生成部，其向所述檢測元件施加規定的供給信號，將相位及振幅根據介由所述檢測元件接觸的所述被檢測體的阻抗而變化的信號作為應答信號輸出；波形信息檢測部，其將表示所述應答信號的波形的相位或振幅作為波形信息檢測，并輸出表示該波形信息的檢測信號；和生物判斷部，其根據所述檢測信號所包含的波形信息來判斷所述被檢測體是否為生物。
11.一種表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，包括多個電容檢測單元，其配置為格子狀且以相應檢測元件檢測與被檢測體之間產生的電容，并分別輸出表示該值的電容信號；檢測元件，其配置于該電容檢測單元附近的；多條控制線，其連接所述電容檢測單元中排列于列方向的電容檢測單元；多條數據線，其連接所述電容檢測單元中排列于行方向的電容檢測單元；列選擇器，其通過順次選擇所述控制線的任一條而選擇與相應控制線連接的各電容檢測單元；第1A/D轉換部，其按每條所述數據線設置，將從由所述列選擇器所選擇的各電容檢測單元向該數據線輸出的電容信號A/D轉換為凹凸數據并分別輸出；行選擇器，其一個一個地順次選擇從所述第1A/D轉換部按每條數據線所得到的凹凸數據，并作為表示所述被檢測體的表面形狀的表面形狀數據輸出；阻抗檢測單元，其取代所述電容檢測單元的任一個，與配對的檢測元件一起配置，并通過介由相應檢測元件電接觸所述被檢測體，來檢測所述被檢測體的阻抗，并輸出對應于該阻抗的檢測信號；和生物判斷部，根據來自所述阻抗檢測單元的檢測信號判斷所述被檢測體是否為生物，所述阻抗檢測單元具有應答信號生成部，其向相應檢測元件施加規定的供給信號，將相位或振幅根據介由相應檢測元件電接觸的所述被檢測體的阻抗而變化的信號作為應答信號輸出；和波形信息檢測部，其作為波形信息檢測表示所述應答信號波形的相位或振幅，并輸出表示該波形信息的檢測信號，所述生物判斷部根據所述檢測信號所包含的波形信息是否處于表示正規生物的波形信息的基準范圍內來進行所述判斷。
12.根據權利要求11所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，還包括與所述阻抗檢測單元連接的分立控制線；與所述阻抗檢測單元連接的分立數據線；通過選擇所述分立控制線而選擇所述阻抗檢測單元的控制部；和將由所述阻抗檢測單元向所述分立數據線輸出的檢測信號所包含的波形信息作為判斷數據輸出的第2A/D轉換部，所述阻抗檢測單元，根據介由所述分立控制線的由所述控制部進行的選擇，將表示對應于所述被檢測體的阻抗的波形信息的檢測信號輸出到所述分立數據線，所述生物判斷部，根據來自所述第2A/D轉換部的判斷數據所包含的波形信息，進行所述判斷。
13.根據權利要求11所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，還包括與所述阻抗檢測單元連接的分立控制線；和通過選擇所述分立控制線而選擇所述阻抗檢測單元的控制部，所述阻抗檢測單元，與所述數據線的任一條連接，根據介由所述分立控制線的由所述控制部進行的選擇，將表示對應于所述被檢測體的阻抗的波形信息的檢測信號輸出到相應數據線；所述生物判斷部，針對將輸出到所述數據線的檢測信號由所述第1A/D轉換部進行A/D轉換而得到的判斷數據，根據該判斷數據所包含的波形信息來進行所述判斷。
14.根據權利要求11所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，所述阻抗檢測單元連接所述控制線的任一條，并且連接所述數據線的任一條，根據由所述選擇器進行的選擇而將所述檢測信號輸出到相應數據線；所述生物判斷部，針對將輸出到所述數據線的檢測信號由所述第1A/D轉換部進行A/D轉換而得到的判斷數據，根據該判斷數據所包含的波形信息，進行所述判斷。
15.根據權利要求11所述的表面形狀識別傳感裝置，其特征在于，具備多個所述阻抗檢測單元，這些阻抗檢測單元分別取代不同的所述電容檢測單元而配置。
全文摘要
本發明提供一種表面形狀識別傳感裝置，其中設置檢測電極(11A)連接表面形狀檢測部(2)，檢測電極(12A)連接共通電位的檢測元件(1A)；和檢測電極(11B)連接表面形狀檢測部(2)，檢測電極(12B)連接生物識別部(3)的檢測元件(1B)，在表面形狀檢測部(2)中，根據從這些檢測元件(1A、1B)得到的各電容，并分別輸出表示與這些檢測元件接觸的位置所對應的表面形狀的凹凸的信號；在生物識別部(3)中，根據與連接在檢測元件(1B)的檢測電極(12B)與檢測元件(1A)的檢測電極(12A)之間的被檢測體(9)的阻抗相對應的信號，來判斷被檢測體(9)是否為生物。
文檔編號G01B7/28GK1701212SQ20048000086
公開日2005年11月23日 申請日期2004年8月12日 優先權日2003年8月26日
發明者島村俊重, 森村浩季, 重松智志, 佐藤升男, 浦野正美, 町田克之 申請人:日本電信電話株式會社