JP2004344342A - 指紋照合装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】ラインセンサにて指紋の凹凸を正確に検出する。
【解決手段】載置された被検体の１次元方向の指紋情報を指紋画像情報として検出する指紋画像情報検出部１１と、被検体の１次元方向と垂直方向が回転方向となるように、指紋画像情報検出部１１を介して対向するように配置された、指紋画像情報検出部１１上に載置された被検体の垂直方向への移動を支援する回転自在な１対の回転部材１２，１３と、１対の回転部材１２，１３のいずれか一方の回転量に応じて、パルス信号を生成するパルス信号生成部１６とを備え、生成されるパルス信号に同期して、検出された被検体の１次元方向の指紋画像情報を読み込み、読み込まれた被検体の１次元方向の複数の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成することで実現する。
【選択図】 図２
【解決手段】載置された被検体の１次元方向の指紋情報を指紋画像情報として検出する指紋画像情報検出部１１と、被検体の１次元方向と垂直方向が回転方向となるように、指紋画像情報検出部１１を介して対向するように配置された、指紋画像情報検出部１１上に載置された被検体の垂直方向への移動を支援する回転自在な１対の回転部材１２，１３と、１対の回転部材１２，１３のいずれか一方の回転量に応じて、パルス信号を生成するパルス信号生成部１６とを備え、生成されるパルス信号に同期して、検出された被検体の１次元方向の指紋画像情報を読み込み、読み込まれた被検体の１次元方向の複数の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成することで実現する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の指紋情報を検出し、検出された指紋情報の照合処理をする指紋照合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
指紋センサによって指の指紋情報を読み取り、読み取った指紋情報を照合して、ユーザを識別する指紋照合装置がある。
【０００３】
このような指紋照合装置で使用される指紋読み取り用のセンサは、当該指紋照合装置の中で使用されるデバイスの中でも特に高価なデバイスである。一般に、指紋読み取り用のセンサは、そのセンサ面の面積に応じて高価になっている。また、指紋読み取り用のセンサは、指紋情報を読み取る際のエラーを少なくするために、指紋が形成されている被検体である指の表面積を覆う程度の面積を必要としている。
【０００４】
したがって、このような、指紋読み取りセンサのセンサ面の面積を小さくし、指紋読み取りセンサを小型化できれば、コスト面の改善及び指紋照合装置の小型化を実現することが可能となるため、指紋読み取り用のセンサをライン状に配置したラインセンサを用いた指紋照合装置が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８４４９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、指紋読み取りセンサを小型化すべくラインセンサとした場合、被検体である指の表面に形成された指紋情報を全て読み取るためには、上記ラインセンサのセンサ面に沿って指の表面を滑らせる必要がある。
【０００７】
しかし、このようにラインセンサのセンサ面に指の表面を滑らせると、指の表面と、センサ面との摩擦抵抗によって、センサ面より柔らかい指の表面が歪み、変形してしまうことになる。指の表面が歪み、変形してしまうと、ラインセンサによって読み取られる指紋情報は、全く別の指紋情報となってしまうため、正確な指紋照合ができなくなってしまうといった問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は上述したような問題を解決するために案出されたものであり、センサ面の面積が被検体である指に形成された指紋の面積に対して、非常に小さい指紋読み取りセンサを備えた指紋照合装置において、正確に指紋情報を読み取る指紋照合装置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】
上述の目的を達成するために、本発明に係る指紋照合装置は、検体の指紋情報を検出し、検出された上記指紋情報の照合処理をする指紋照合装置において、載置された上記被検体の１次元方向の指紋情報を指紋画像情報として検出する指紋画像情報検出手段と、上記被検体の１次元方向と垂直方向が回転方向となるように、上記指紋画像情報検出手段を介して対向するように配置された、上記指紋画像情報検出手段上に載置された上記被検体の上記垂直方向への移動を支援する回転自在な１対の回転部材と、上記被検体の移動に伴って回転する上記１対の回転部材のいずれか一方の回転量に応じて、パルス信号を生成する第１のパルス信号生成手段と、上記第１のパルス信号生成手段によって生成されるパルス信号に同期して、上記指紋画像情報検出手段で検出された、上記被検体の１次元方向の指紋画像情報を読み込む指紋画像情報読み込み手段と、上記指紋画像情報読み込み手段によって、上記パルス信号に同期して読み込まれた、上記被検体の１次元方向の複数の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成する指紋画像情報処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明に係る指紋照合装置は、被検体の指紋情報を検出し、検出された上記指紋情報の照合処理をする指紋照合装置において、載置された上記被検体の微小領域の指紋情報を指紋画像情報として検出する指紋画像情報検出手段と、上記指紋画像情報検出手段を介して対向するように配置された、上記指紋画像情報検出手段上に載置された上記被検体の所定の方向への移動を支援する回転自在な１対の回転部材と、上記被検体の移動に伴って回転する上記１対の回転部材のいずれか一方の回転量に応じて、パルス信号を生成する第１のパルス信号生成手段と、上記第１のパルス信号生成手段によって生成されるパルス信号に同期して、上記指紋画像情報検出手段で検出された、上記被検体の微小領域の指紋画像情報を読み込む指紋画像情報読み込み手段と、上記指紋画像情報読み込み手段によって、上記パルス信号に同期して読み込まれた、上記被検体の微小領域の複数の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成する指紋画像情報処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る指紋照合装置の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。
【００１２】
図１、図２及び図３を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す指紋照合装置１０について説明をする。
【００１３】
図１（ａ），（ｂ）は、指紋照合装置１０の外観を示した概略図である。図１（ａ）は、指紋照合装置１０の平面図であり、図１（ｂ）は、指紋照合装置１０の側面図である。
【００１４】
指紋照合装置１０の筐体１には、指の指紋情報を読み取るラインセンサである指紋読み取りセンサ１１と、上記指紋読み取りセンサ１１で指紋情報を読み取る際に、被検体である指を、指の第１関節付近から指先へと徐々に指紋読み取りセンサ１１上を通過させるように指を送る機構である第１のローラ１２と、第２のローラ１３とが備えられている。また、指紋照合装置１０は、入出力インターフェース２１を備えており、例えば、図示しないＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの外部装置にケーブル２を介して接続され、指紋照合の結果などが送信される。
【００１５】
続いて、図２（ａ），（ｂ）を用いて、指紋読み取りセンサ１１、第１のローラ１２、第２のローラ１３について詳細に説明をする。図２（ａ）は、指紋照合装置１０に備えられた指紋読み取りセンサ１１、第１のローラ１２、第２のローラ１３の配置の様子を示す側面図であり、図２（ｂ）は、同じく指紋照合装置１０に備えられた指紋読み取りセンサ１１、第１のローラ１２、第２のローラ１３の配置の様子を示す平面図である。
【００１６】
指紋読み取りセンサ１１は、当該指紋読み取りセンサ１１に載せられた指の指紋の山谷、つまり指紋の凹凸を読み取る半導体ラインセンサである。
【００１７】
例えば、指紋読み取りセンサ１１は、静電容量方式で指紋の凹凸（指紋情報）を検出し、２次元画像を生成する。静電容量方式の指紋読み取りセンサ１１には、指紋の凹凸のピッチよりも十分に細かい、８０μｍピッチに電極が配置されており、指紋の凹凸と、上記電極間に蓄積される電荷の量（静電容量）を検出する。指紋の凹部では検出される静電容量が低く、指紋の凸部では静電容量が高くなるため、この静電容量差から指紋の凹凸を表した２次元画像が生成される。
【００１８】
半導体ラインセンサである指紋読み取りセンサ１１のセンサ面の面積は、当該指紋読み取りセンサ１１に載せる被検体の指の指先方向をｙ軸とするような２次元座標空間を考えた場合に、ｘ軸方向、つまり指の幅方向には、全ての指紋の凹凸を読み取ることができるが、ｙ軸方向、つまり指の長さ方向には若干の指紋の凹凸しか読み取ることができないサイズとなっている。例えば、指紋読み取りセンサ１１は、上記ｙ軸方向には８ライン、つまり電極８個分の長さとなっている。
【００１９】
したがって、半導体ラインセンサである指紋読み取りセンサ１１では、１回の読み取りで、被検体である指の指紋情報を全て取得することはできず、生成できる２次元画像もｙ軸方向には微小なサイズとなる。そこで、以下の説明においは、指紋読み取りセンサ１１で生成する２次元画像は、主に指の幅方向における、指の凹凸を検出することで生成される画像であることから、擬似的な１次元方向の２次元画像として擬１次元指紋画像と呼ぶことにする。
【００２０】
この指紋読み取りセンサ１１で、被検体である１本の指の指紋情報をほぼ全て取得するには、指紋読み取りセンサ１１に載置した指をずらしていき、指紋の凹凸を検出する領域を変更していく必要がある。
【００２１】
第１のローラ１２と、第２のローラ１３とは、指紋読み取りセンサ１１で指の指紋の凹凸を検出する際に、指の第１関節から指先に向かって徐々に指紋読み取りセンサ１１上を通過させるように指を送る回転機構である。第１のローラ１２と、第２のローラ１３とは、その回転方向が指紋読み取りセンサ１１のライン方向と垂直になるように、且つ、当該第１のローラ１２と、第２のローラ１３とで指紋読み取りセンサ１１を挟むような位置に配置されている。
【００２２】
指紋読み取りセンサ１１で、被検体である指の指紋情報を取得する場合、まず、被検体である指の第１関節付近を指紋読み取りセンサ１１上に載置する。そして、被検体である指を、第１のローラ１２の方向へ移動させ、指紋の凹凸が形成されている第１関節より指先側を指紋読み取りセンサ１１に向かって進入させる。指紋の凹凸が形成されている指は、第１のローラ１２及び第２のローラ１３の回転機構により指紋読み取りセンサ１１に送られ、指紋読み取りセンサ１１上に徐々に載置されていく。指紋読み取りセンサ１１上を通過した指紋の凹凸が形成されている指は、第１のローラ１２及び第２のローラ１３によって、安定して指紋読み取りセンサ１１に送られていく。
【００２３】
従来の技術で説明したように、半導体ラインセンサである指紋読み取りセンサ１１上で指を滑らせることで、指の表面が、歪み、変形してしまうと、指表面に形成されている指紋の凹凸も歪み、変形してしまうので、正確に指紋の凹凸を検出することができなくなってしまう。
【００２４】
第１のローラ１２及び第２のローラ１３は、この指の表面の歪み、変形を抑制することができる。例えば、第１のローラ１２及び第２のローラ１３が備えられていない場合、被検体である指の指紋の凹凸を検出するべく、指紋読み取りセンサ１１上で滑らせると、指の表面と、指紋読み取りセンサ１１の表面との摩擦抵抗により、指紋読み取りセンサ１１よりも柔らかく、たわみのある指表面は歪み、変形してしまうことになる。
【００２５】
第１のローラ１２及び第２のローラ１３を備えている場合、第１のローラ１２の摩擦抵抗と、第２のローラ１３の摩擦抵抗とによって指の表面は、適度に引っ張られ張力を持つことになる。つまり、第１のローラ１２及び第２のローラ１３との間に配置されている指紋読み取りセンサ１１上に置かれる指の表面のたわみは、抑制されていることになる。したがって、指紋読み取りセンサ１１と、指表面との摩擦抵抗によって生じる指表面の歪み、変形も抑制されることになり、指紋読み取りセンサ１１は、指紋情報である指紋の凹凸を正確に検出することができるようになる。
【００２６】
第１のローラ１２又は第２のローラ１３には、ロータリーエンコーダ１６が備えられている。ロータリーエンコーダ１６は、例えば、光学式のロータリーエンコーダであり、当該ロータリーエンコーダ１６が備えられた第１のローラ１２又は第２のローラ１３の回転量に応じて所定の数のパルス信号を出力する。後述する画像処理部では、このパルス信号の出力タイミングに同期して指紋読み取りセンサ１１で検出された指紋の凹凸を読み込むことになる。
【００２７】
また、ロータリーエンコーダ１６は、回転方向を特定するために２相のパルス信号（Ａ相とＢ相のパルス信号）を出力するようになっている。ロータリーエンコーダ１６から出力されるＡ相のパルス信号と、Ｂ相のパルス信号は、それぞれ位相がずれており、ロータリーエンコーダ１６の回転方向、つまり時計廻りと、反時計廻りとでその出力タイミングが逆の関係になっている。具体的には、時計廻りで、ロータリーエンコーダ１６の軸が回転している場合、先にＡ相のパルス信号が出力され、その途中で位相のずれたＢ相のパルス信号が出力される。逆に、時計廻りで、ロータリーエンコーダ１６の軸が回転している場合、先にＢ相のパルス信号が出力され、その途中で位相のずれたＡ相のパルス信号が出力される。
【００２８】
これにより、第１のローラ１２又は第２のローラ１３の回転方向が特定できるため、指紋読み取りセンサ１１に載置させる被検体である指の第１関節方向への移動を正とした場合のみ、指紋読み取りセンサ１１で検出された指紋の凹凸情報を選択的に読み込むことができる。
【００２９】
また、図２（ａ）に示すように、第１のローラ１２及び第２のローラ１３が配置されている指紋読み取りセンサ１１の逆側には、被検体である指の第１のローラ１２からの進出を補助するガイド１４や、指の第２のローラ１３への進入を補助するガイド１５などを備えていてもよい。
【００３０】
次に、図３を用いて、指紋照合装置１０の構成について詳細に説明をする。
【００３１】
指紋照合装置１０は、上述した指紋読み取りセンサ１１、第１のローラ１２、第２のローラ１３、第１のローラ１２又は第２のローラ１３に備えられたロータリーエンコーダ１６などの他に、入出力インターフェース２１と、インターフェースコントローラ２２と、画像処理部２３と、指紋照合用ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）２４と、フラッシュメモリ２５と、プログラム用ＲＡＭ／ＲＯＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ／Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２６と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２７とを備えている。
【００３２】
インターフェースコントローラ２２と、指紋照合用ＬＳＩ２４と、フラッシュメモリ２５と、プログラム用ＲＡＭ／ＲＯＭ２６と、ＣＰＵ２７とは、バス２８を介して相互に接続されている。
【００３３】
入出力インターフェース２１は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）の規格に基づいたインターフェースである。入出力インターフェース２１の規格は、ＵＳＢ以外にもＲＳ２３２Ｃなどであってもよく、本発明を限定するものではない。
【００３４】
インターフェースコントローラ２２は、入出力インターフェース２１を介して接続される図示しない外部装置とのデータ転送を、インターフェースプロトコルに基づいて制御する。
【００３５】
画像処理部２３は、指紋読み取りセンサ１１で検出された指紋の凹凸から生成された擬１次元指紋画像を、ロータリーエンコーダ１６から出力されるパルス信号に同期して読み込み、読み込まれた複数の擬１次元指紋画像を合成して２次元の指紋画像を構築する。
【００３６】
例えば、図４に示すように、指紋読み取りセンサ１１は、被検体である指の凹凸を示す擬１次元指紋画像、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・ ・ ・ Ｓｎ−２、Ｓｎ−１、Ｓｎ（ｎは、自然数）を検出する。このとき、第１のローラ１２及び第２のローラ１３は、指によって回転されるため、第１のローラ１２又は第２のローラ１３のいずれかに取り付けられたロータリーエンコーダ１６も回転し、画像処理部２３には、回転量に応じた所定の数のパルス信号が供給される。
【００３７】
画像処理部２３は、上記指紋読み取りセンサ１１で検出された擬１次元指紋画像、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・ ・ ・ Ｓｎ−２、Ｓｎ−１、Ｓｎを、ロータリーエンコーダ１６から供給されるパルス信号に同期して読み込む。さらに、画像処理部２３は、読み込んだ擬１次元指紋画像を合成し２次元の指紋画像、Ｓを生成する。
【００３８】
なお、画像処理部２３は、擬１次元指紋画像から、２次元の指紋画像、Ｓを合成する際に、読み込まれた擬１次元指紋画像同士で重複する箇所の画像領域があると、重複した画像領域に関してどちらか一方の重複画像を用いるように処理する。
【００３９】
指紋照合用ＬＳＩ２４は、指紋照合処理時において、フラッシュメモリ２５にあらかじめ記憶させてある指紋画像の特徴部分のみを抽出したテンプレートデータを読み出し、指紋読み取りセンサ１１によって検出され、画像処理部２３によって合成された２次元の指紋画像と、読み出したテンプレートデータとを比較照合する。指紋照合用ＬＳＩ２４で比較照合された結果は、ＣＰＵ２７に通知される。
【００４０】
フラッシュメモリ２５は、指紋照合処理の際に用いる基準となる指紋情報であるテンプレートデータが記憶される。当該指紋照合装置１０を用いた指紋照合処理を実行する場合、ユーザは、あらかじめ、このフラッシュメモリ２５にユーザ自身の指紋情報を登録しておく必要がある。フラッシュメモリ２５に記憶される指紋情報は、指紋画像の特徴部分を抽出したテンプレートデータである。
【００４１】
また、指紋照合装置１０が備えるフラッシュメモリ２５は、上記指紋読み取りセンサ１１、画像処理部２３及び指紋照合用ＬＳＩ２４による指紋照合処理による指紋照合結果に応じて、記憶されたデータの読み出しを可能とするような記憶領域を備えていてもよい。
【００４２】
ＣＰＵ２７は、プログラム用ＲＡＭ／ＲＯＭ２６に格納されているファームウェアを実行して当該指紋照合装置１０の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ２７は、例えば、上記ファームウェアに基づいて、画像処理部２３での画像合成処理、指紋照合用ＬＳＩ２４での指紋照合処理を実行させる。
【００４３】
このような、指紋照合装置１０は、指の指紋情報を１度きりの指の載置によって検出できる半導体センサに対し、上述したようにセンサ面が僅かしかなく、指を移動させながらの指の載置によって指紋情報を検出し、擬１次元指紋画像を生成する指紋読み取りセンサ１１が備えられている。しかし、指紋照合装置１０は、第１のローラ１２及び第２のローラ１３を備えることで、指を移動させることによって生ずる被検体である指の表面の歪みや、変形を抑制することができるので、正確に指紋情報を取得することができる。
【００４４】
上述した第１の実施の形態として示した指紋照合装置１０では、被検体である指の指紋情報を検出するのに、半導体ラインセンサである指紋読み取りセンサ１１を用いた。
【００４５】
この指紋読み取りセンサ１１は、指の長さ方向に対しては、センサ面が少なく載置した指をずらさないと指紋情報を検出できない大きさのセンサ面だった。一方、指の幅方向に対しては、どのような指を載置した場合でも指紋情報を十分に検出できる大きさのセンサ面となっていた。
【００４６】
図５に本発明の第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０、図６に第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０は、指紋照合装置１０で使用した指紋読み取りセンサ１１に替えて、指の幅方向のセンサ面も減少させた指紋読み取りセンサ３１が備えられている。
【００４７】
このような指紋読み取りセンサ３１では、１回の指紋情報の読み取りで生成できる指紋画像は、指紋読み取りセンサ１１による擬１次元指紋画像よりも微小な領域の２次元の指紋画像となる。そこで、以下の説明においては、指紋読み取りセンサ３１で生成する２次元画像を微小領域指紋画像と呼ぶことにする。
【００４８】
まず、図５を用いて、本発明の第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０について説明をする。
【００４９】
指紋照合装置３０は、指紋読み取りセンサ３１が、矢印Ａ及び矢印Ｂとして示した指の幅方向に移動するような機械的な機構を備えている。なお、指紋照合装置３０のこれ以外の構成は、指紋照合装置１０と同じであるため、各機能部の詳細な説明は省略する。
【００５０】
指紋照合装置３０では、指紋情報をフラッシュメモリ２５に登録する際、指紋読み取りセンサ３１を指の幅方向に移動させて指紋情報を検出し、微小領域指紋画像を生成する。例えば、指紋読み取りセンサ３１は、当該指紋読み取りセンサ３１を指の幅方向に３回移動させると、指の幅を十分網羅する程度の大きさであるとする。
【００５１】
この場合、まず、指紋読み取りセンサ３１を、図５に示すように、指の中心となる領域（２）に移動させ、この状態で、矢印Ｃ方向に指をずらして指紋情報を検出し、微小領域指紋画像を生成する。次に、図５に示すように矢印Ａ方向の領域（１）に指紋読み取りセンサ３１を移動させ、この状態で矢印Ｃ方向に指をずらして指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。最後に、図５に示すように矢印Ｂ方向の領域（３）に指紋読み取りセンサ３１を移動させ、この状態で矢印Ｃ方向に指をずらして指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。なお、ここでは、説明のため領域（２）、（１）、（３）の順で指紋読み取りセンサ３１を移動させているが、指紋情報の検出はどの領域から始めてもよく、どのような順番で行ってもよい。
【００５２】
このように、指紋読み取りセンサ３１を移動させ、指紋情報の読み取りを繰り返すことで、被検体である指の指紋画像を全て検出することができ、フラッシュメモリ２５には、画像処理部２３で合成された２次元の指紋画像の特徴部分を抽出したテンプレートデータが格納されることになる。
【００５３】
指紋照合処理をする場合は、指紋読み取りセンサ３１を移動させる必要はなく、指の幅方向の任意の位置にある指紋読み取りセンサ３１上で、被検体である指を図５に示す矢印Ｃ方向に移動させ、指紋情報を検出すれば十分である。
【００５４】
次に図６を用いて、本発明の第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０について説明をする。
【００５５】
指紋照合装置４０は、指紋照合装置３０とは異なり、指紋読み取りセンサ３１が、移動することなく固定されている。また、指紋照合装置４０では、矢印Ｃ方向に指紋読み取りセンサ３１上を移動させる被検体である指の上記指紋読み取りセンサ３１を通過する位置を規定する指ガイド部４１，４２，４３が備えられている。さらに指ガイド部４１，４２，４３は、指の幅方向に移動する機構を備えている。なお、指紋照合装置４０のこれ以外の構成は、指紋照合装置１０と同じであるため、各機能部の詳細な説明は省略する。
【００５６】
指紋照合装置３０では、指紋情報をフラッシュメモリ２５に登録する際、指ガイド部４１，４２，４３を指の幅方向に移動させて指紋情報を検出し、微小領域指紋画像を生成する。例えば、指紋読み取りセンサ３１が、指の幅方向に対して１／３程度の大きさであるとする。
【００５７】
この場合、まず、指ガイド部４１，４２，４３を、図６に示すように、領域（２）に移動させ、この状態で、矢印Ｃ方向に指を、指ガイド部４１，４２，４３に沿うようにずらして、指紋読み取りセンサ３１で指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。次に、図６に示すように矢印Ａ方向の領域（１）に指ガイド部４１，４２，４３を移動させ、この状態で矢印Ｃ方向に指を、指ガイド部４１，４２，４３に沿うようにずらして、指紋読み取りセンサ３１で指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。最後に、図６に示すように矢印Ｂ方向の領域（３）に指ガイド部４１，４２，４３を移動させ、この状態で矢印Ｃ方向に指を、指ガイド部４１，４２，４３に沿うようにずらして指紋読み取りセンサ３１で指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。なお、ここでは、説明のため領域（２）、（１）、（３）の順で指ガイド部４１，４２，４３を移動させているが、指紋情報の検出はどの領域から始めてもよく、どのような順番で行ってもよい。
【００５８】
このように、指紋読み取りセンサ３１による指紋情報の読み取りを繰り返すことで、被検体である指の指紋情報を全て検出することができ、フラッシュメモリ２５には、画像処理部２３で合成された２次元の指紋画像の特徴部分を抽出したテンプレートデータが格納されることになる。
【００５９】
指紋照合処理をする場合は、指ガイド部４１，４２，４３を移動させる必要はなく、指の幅方向の任意の位置にある指ガイド部４１，４２，４３に沿うように、指紋読み取りセンサ３１上で被検体である指を図６に示す矢印Ｃ方向に移動させ、指紋情報を検出すれば十分である。
【００６０】
このような、指紋照合装置３０，４０は、指紋読み取りセンサ１１よりもさらに小さい面積のセンサ面であり、指を移動させながらの指の載置によって指紋情報を検出し、微小領域指紋画像を生成する指紋読み取りセンサ３１が備えられている。しかし、指紋照合装置１０と同様に、第１のローラ１２及び第２のローラ１３を備えることで、指を移動させることによって生ずる被検体である指の表面の歪みや、変形を抑制することができるので、正確に指紋情報を取得することができる。
【００６１】
また、指紋照合装置３０には指紋読み取りセンサ３１を移動させる移動機構が備えられており、被検体である指の幅方向の指紋情報も検出することができる。
【００６２】
指紋照合装置４０には、指紋読み取りセンサ３１に載置する被検体である指の指紋情報を検出する領域を規定するガイド部４１，４２，４３が備えられており、上記ガイド部４１，４２，４３に沿って指紋読み取りセンサ３１上を移動させることで、被検体である指の幅方向の指紋情報も検出することができる。
【００６３】
図７に示すように第１の実施の形態として示す指紋照合装置１０、第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０、第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０は、第２のローラ１３の下部に被検体である指に水分を補給するために水などの液体が入れられた液体タンク５１を備えていてもよい。
【００６４】
第２のローラ１３は、回転するたびに、液体タンク５１に貯蔵されている液体をその表面に含むことができ、載置された指の表面に水分を補給することができる。被検体である指は、乾燥していると、指紋読み取りセンサ１１，３１で正確に指紋情報を検出できないことがある。
【００６５】
したがって、図７に示すように第２のローラ１３の下部に備えられた液体タンク５１に入れられた液体により指の表面が適度に水分を含むため、指紋読み取りセンサ１１，３１において正確に指紋情報を検出することができる。
【００６６】
また、図８に示すように、第１の実施の形態として示す指紋照合装置１０、第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０、第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０の第１のローラ１２及び第２のローラ１３は、連動ギア５２によって、その回転動作が連動するようになされていてもよい。
【００６７】
連動ギア５２によって、第１のローラ１２，第２のローラ１３の回転動作が連動されることによって、第１のローラ１２及び第２のローラ１３で被検体である指の表面に与えられる張力は一定となるため、指紋読み取りセンサ１１，３１においてさらに正確に指紋情報を検出することができる。
【００６８】
さらにまた、第１の実施の形態として示す指紋照合装置１０、第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０、第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０の第１のローラ１２又は第２のローラ１３のうちロータリーエンコーダ１６が備えられていないローラに、ロータリーエンコーダ１６と同様なロータリーエンコーダを取り付ける。
【００６９】
そして、第１のローラ１２及び第２のローラ１３に取り付けられたロータリーエンコーダから出力されるパルス信号のパルス数の差が、あるしきい値を超えた場合に指紋読み取りセンサ１１又は指紋読み取りセンサ３１での指紋の読み取りが失敗であることを通知する情報をアラームなどによって知らせるようにしてもよい。
【００７０】
これは、例えば、どちらかのローラのみに指が載置されて指紋情報が読み取られた場合、指紋読み取りセンサ１１又は指紋読み取りセンサ３１と、指の表面との摩擦抵抗により、指の表面の歪みや、変形が生じるため、このような状態で指紋情報が読み取られることを防止するための機構である。
【００７１】
なお、本発明の第１の実施の形態として示した指紋照合装置１０、第２の実施の形態として示した指紋照合装置３０、第３の実施の形態として示した指紋照合装置４０で用いた、指紋読み取りセンサ１１，３１は、静電容量方式のラインセンサであったが、本発明はこれに限定されものではなく、光学式のラインセンサ、熱感知方式のラインセンサなど、どのようなラインセンサをも適用することが可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の指紋照合装置は、指紋画像情報を検出する際に指紋画像情報検出手段上を移動させる被検体の指の移動を支援する１対の回転部材を備えることで、指の移動による指紋情報の歪みや変形を抑制することができるので、正確な指紋画像情報を検出することを可能とする。
【００７３】
これにより、被検体である指紋が形成された指と比較して、小さい指紋画像情報検出手段で正確に指紋画像情報を検出できることから、当該指紋照合装置の小型化、コスト削減を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態として示す指紋照合装置の外観を示す平面図であり、（ｂ）は、同じく照合処理装置の外観を示す側面図である。
【図２】（ａ）は、同指紋照合装置が備える第１のローラ、第２のローラ、指紋読み取りセンサの外観を示した側面図であり、（ｂ）は、同じく第１のローラ、第２のローラ、指紋読み取りセンサの外観を示した平面図である。
【図３】同指紋照合装置の構成について説明するための図である。
【図４】同指紋照合装置において、２次元の指紋画像を生成する様子について説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態として示す指紋照合装置の外観を示した平面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態として示す指紋照合装置の外観を示した平面図である。
【図７】指紋読み取りセンサに載置する指に水分を供給する機構について説明するための図である。
【図８】第１のローラと、第２のローラとを連動させる機構について説明するための図である。
【符号の説明】
１０，３０，４０ 指紋照合装置、１１，３１ 指紋読み取りセンサ、１２ 第１のローラ、１３ 第２のローラ、１６ ロータリーエンコーダ、２３ 画像処理部
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の指紋情報を検出し、検出された指紋情報の照合処理をする指紋照合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
指紋センサによって指の指紋情報を読み取り、読み取った指紋情報を照合して、ユーザを識別する指紋照合装置がある。
【０００３】
このような指紋照合装置で使用される指紋読み取り用のセンサは、当該指紋照合装置の中で使用されるデバイスの中でも特に高価なデバイスである。一般に、指紋読み取り用のセンサは、そのセンサ面の面積に応じて高価になっている。また、指紋読み取り用のセンサは、指紋情報を読み取る際のエラーを少なくするために、指紋が形成されている被検体である指の表面積を覆う程度の面積を必要としている。
【０００４】
したがって、このような、指紋読み取りセンサのセンサ面の面積を小さくし、指紋読み取りセンサを小型化できれば、コスト面の改善及び指紋照合装置の小型化を実現することが可能となるため、指紋読み取り用のセンサをライン状に配置したラインセンサを用いた指紋照合装置が考案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１８４４９０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、指紋読み取りセンサを小型化すべくラインセンサとした場合、被検体である指の表面に形成された指紋情報を全て読み取るためには、上記ラインセンサのセンサ面に沿って指の表面を滑らせる必要がある。
【０００７】
しかし、このようにラインセンサのセンサ面に指の表面を滑らせると、指の表面と、センサ面との摩擦抵抗によって、センサ面より柔らかい指の表面が歪み、変形してしまうことになる。指の表面が歪み、変形してしまうと、ラインセンサによって読み取られる指紋情報は、全く別の指紋情報となってしまうため、正確な指紋照合ができなくなってしまうといった問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は上述したような問題を解決するために案出されたものであり、センサ面の面積が被検体である指に形成された指紋の面積に対して、非常に小さい指紋読み取りセンサを備えた指紋照合装置において、正確に指紋情報を読み取る指紋照合装置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】
上述の目的を達成するために、本発明に係る指紋照合装置は、検体の指紋情報を検出し、検出された上記指紋情報の照合処理をする指紋照合装置において、載置された上記被検体の１次元方向の指紋情報を指紋画像情報として検出する指紋画像情報検出手段と、上記被検体の１次元方向と垂直方向が回転方向となるように、上記指紋画像情報検出手段を介して対向するように配置された、上記指紋画像情報検出手段上に載置された上記被検体の上記垂直方向への移動を支援する回転自在な１対の回転部材と、上記被検体の移動に伴って回転する上記１対の回転部材のいずれか一方の回転量に応じて、パルス信号を生成する第１のパルス信号生成手段と、上記第１のパルス信号生成手段によって生成されるパルス信号に同期して、上記指紋画像情報検出手段で検出された、上記被検体の１次元方向の指紋画像情報を読み込む指紋画像情報読み込み手段と、上記指紋画像情報読み込み手段によって、上記パルス信号に同期して読み込まれた、上記被検体の１次元方向の複数の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成する指紋画像情報処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
上述の目的を達成するために、本発明に係る指紋照合装置は、被検体の指紋情報を検出し、検出された上記指紋情報の照合処理をする指紋照合装置において、載置された上記被検体の微小領域の指紋情報を指紋画像情報として検出する指紋画像情報検出手段と、上記指紋画像情報検出手段を介して対向するように配置された、上記指紋画像情報検出手段上に載置された上記被検体の所定の方向への移動を支援する回転自在な１対の回転部材と、上記被検体の移動に伴って回転する上記１対の回転部材のいずれか一方の回転量に応じて、パルス信号を生成する第１のパルス信号生成手段と、上記第１のパルス信号生成手段によって生成されるパルス信号に同期して、上記指紋画像情報検出手段で検出された、上記被検体の微小領域の指紋画像情報を読み込む指紋画像情報読み込み手段と、上記指紋画像情報読み込み手段によって、上記パルス信号に同期して読み込まれた、上記被検体の微小領域の複数の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成する指紋画像情報処理手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る指紋照合装置の実施の形態を図面を参照にして詳細に説明する。
【００１２】
図１、図２及び図３を用いて、本発明の第１の実施の形態として示す指紋照合装置１０について説明をする。
【００１３】
図１（ａ），（ｂ）は、指紋照合装置１０の外観を示した概略図である。図１（ａ）は、指紋照合装置１０の平面図であり、図１（ｂ）は、指紋照合装置１０の側面図である。
【００１４】
指紋照合装置１０の筐体１には、指の指紋情報を読み取るラインセンサである指紋読み取りセンサ１１と、上記指紋読み取りセンサ１１で指紋情報を読み取る際に、被検体である指を、指の第１関節付近から指先へと徐々に指紋読み取りセンサ１１上を通過させるように指を送る機構である第１のローラ１２と、第２のローラ１３とが備えられている。また、指紋照合装置１０は、入出力インターフェース２１を備えており、例えば、図示しないＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの外部装置にケーブル２を介して接続され、指紋照合の結果などが送信される。
【００１５】
続いて、図２（ａ），（ｂ）を用いて、指紋読み取りセンサ１１、第１のローラ１２、第２のローラ１３について詳細に説明をする。図２（ａ）は、指紋照合装置１０に備えられた指紋読み取りセンサ１１、第１のローラ１２、第２のローラ１３の配置の様子を示す側面図であり、図２（ｂ）は、同じく指紋照合装置１０に備えられた指紋読み取りセンサ１１、第１のローラ１２、第２のローラ１３の配置の様子を示す平面図である。
【００１６】
指紋読み取りセンサ１１は、当該指紋読み取りセンサ１１に載せられた指の指紋の山谷、つまり指紋の凹凸を読み取る半導体ラインセンサである。
【００１７】
例えば、指紋読み取りセンサ１１は、静電容量方式で指紋の凹凸（指紋情報）を検出し、２次元画像を生成する。静電容量方式の指紋読み取りセンサ１１には、指紋の凹凸のピッチよりも十分に細かい、８０μｍピッチに電極が配置されており、指紋の凹凸と、上記電極間に蓄積される電荷の量（静電容量）を検出する。指紋の凹部では検出される静電容量が低く、指紋の凸部では静電容量が高くなるため、この静電容量差から指紋の凹凸を表した２次元画像が生成される。
【００１８】
半導体ラインセンサである指紋読み取りセンサ１１のセンサ面の面積は、当該指紋読み取りセンサ１１に載せる被検体の指の指先方向をｙ軸とするような２次元座標空間を考えた場合に、ｘ軸方向、つまり指の幅方向には、全ての指紋の凹凸を読み取ることができるが、ｙ軸方向、つまり指の長さ方向には若干の指紋の凹凸しか読み取ることができないサイズとなっている。例えば、指紋読み取りセンサ１１は、上記ｙ軸方向には８ライン、つまり電極８個分の長さとなっている。
【００１９】
したがって、半導体ラインセンサである指紋読み取りセンサ１１では、１回の読み取りで、被検体である指の指紋情報を全て取得することはできず、生成できる２次元画像もｙ軸方向には微小なサイズとなる。そこで、以下の説明においは、指紋読み取りセンサ１１で生成する２次元画像は、主に指の幅方向における、指の凹凸を検出することで生成される画像であることから、擬似的な１次元方向の２次元画像として擬１次元指紋画像と呼ぶことにする。
【００２０】
この指紋読み取りセンサ１１で、被検体である１本の指の指紋情報をほぼ全て取得するには、指紋読み取りセンサ１１に載置した指をずらしていき、指紋の凹凸を検出する領域を変更していく必要がある。
【００２１】
第１のローラ１２と、第２のローラ１３とは、指紋読み取りセンサ１１で指の指紋の凹凸を検出する際に、指の第１関節から指先に向かって徐々に指紋読み取りセンサ１１上を通過させるように指を送る回転機構である。第１のローラ１２と、第２のローラ１３とは、その回転方向が指紋読み取りセンサ１１のライン方向と垂直になるように、且つ、当該第１のローラ１２と、第２のローラ１３とで指紋読み取りセンサ１１を挟むような位置に配置されている。
【００２２】
指紋読み取りセンサ１１で、被検体である指の指紋情報を取得する場合、まず、被検体である指の第１関節付近を指紋読み取りセンサ１１上に載置する。そして、被検体である指を、第１のローラ１２の方向へ移動させ、指紋の凹凸が形成されている第１関節より指先側を指紋読み取りセンサ１１に向かって進入させる。指紋の凹凸が形成されている指は、第１のローラ１２及び第２のローラ１３の回転機構により指紋読み取りセンサ１１に送られ、指紋読み取りセンサ１１上に徐々に載置されていく。指紋読み取りセンサ１１上を通過した指紋の凹凸が形成されている指は、第１のローラ１２及び第２のローラ１３によって、安定して指紋読み取りセンサ１１に送られていく。
【００２３】
従来の技術で説明したように、半導体ラインセンサである指紋読み取りセンサ１１上で指を滑らせることで、指の表面が、歪み、変形してしまうと、指表面に形成されている指紋の凹凸も歪み、変形してしまうので、正確に指紋の凹凸を検出することができなくなってしまう。
【００２４】
第１のローラ１２及び第２のローラ１３は、この指の表面の歪み、変形を抑制することができる。例えば、第１のローラ１２及び第２のローラ１３が備えられていない場合、被検体である指の指紋の凹凸を検出するべく、指紋読み取りセンサ１１上で滑らせると、指の表面と、指紋読み取りセンサ１１の表面との摩擦抵抗により、指紋読み取りセンサ１１よりも柔らかく、たわみのある指表面は歪み、変形してしまうことになる。
【００２５】
第１のローラ１２及び第２のローラ１３を備えている場合、第１のローラ１２の摩擦抵抗と、第２のローラ１３の摩擦抵抗とによって指の表面は、適度に引っ張られ張力を持つことになる。つまり、第１のローラ１２及び第２のローラ１３との間に配置されている指紋読み取りセンサ１１上に置かれる指の表面のたわみは、抑制されていることになる。したがって、指紋読み取りセンサ１１と、指表面との摩擦抵抗によって生じる指表面の歪み、変形も抑制されることになり、指紋読み取りセンサ１１は、指紋情報である指紋の凹凸を正確に検出することができるようになる。
【００２６】
第１のローラ１２又は第２のローラ１３には、ロータリーエンコーダ１６が備えられている。ロータリーエンコーダ１６は、例えば、光学式のロータリーエンコーダであり、当該ロータリーエンコーダ１６が備えられた第１のローラ１２又は第２のローラ１３の回転量に応じて所定の数のパルス信号を出力する。後述する画像処理部では、このパルス信号の出力タイミングに同期して指紋読み取りセンサ１１で検出された指紋の凹凸を読み込むことになる。
【００２７】
また、ロータリーエンコーダ１６は、回転方向を特定するために２相のパルス信号（Ａ相とＢ相のパルス信号）を出力するようになっている。ロータリーエンコーダ１６から出力されるＡ相のパルス信号と、Ｂ相のパルス信号は、それぞれ位相がずれており、ロータリーエンコーダ１６の回転方向、つまり時計廻りと、反時計廻りとでその出力タイミングが逆の関係になっている。具体的には、時計廻りで、ロータリーエンコーダ１６の軸が回転している場合、先にＡ相のパルス信号が出力され、その途中で位相のずれたＢ相のパルス信号が出力される。逆に、時計廻りで、ロータリーエンコーダ１６の軸が回転している場合、先にＢ相のパルス信号が出力され、その途中で位相のずれたＡ相のパルス信号が出力される。
【００２８】
これにより、第１のローラ１２又は第２のローラ１３の回転方向が特定できるため、指紋読み取りセンサ１１に載置させる被検体である指の第１関節方向への移動を正とした場合のみ、指紋読み取りセンサ１１で検出された指紋の凹凸情報を選択的に読み込むことができる。
【００２９】
また、図２（ａ）に示すように、第１のローラ１２及び第２のローラ１３が配置されている指紋読み取りセンサ１１の逆側には、被検体である指の第１のローラ１２からの進出を補助するガイド１４や、指の第２のローラ１３への進入を補助するガイド１５などを備えていてもよい。
【００３０】
次に、図３を用いて、指紋照合装置１０の構成について詳細に説明をする。
【００３１】
指紋照合装置１０は、上述した指紋読み取りセンサ１１、第１のローラ１２、第２のローラ１３、第１のローラ１２又は第２のローラ１３に備えられたロータリーエンコーダ１６などの他に、入出力インターフェース２１と、インターフェースコントローラ２２と、画像処理部２３と、指紋照合用ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）２４と、フラッシュメモリ２５と、プログラム用ＲＡＭ／ＲＯＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ／Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）２６と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２７とを備えている。
【００３２】
インターフェースコントローラ２２と、指紋照合用ＬＳＩ２４と、フラッシュメモリ２５と、プログラム用ＲＡＭ／ＲＯＭ２６と、ＣＰＵ２７とは、バス２８を介して相互に接続されている。
【００３３】
入出力インターフェース２１は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）の規格に基づいたインターフェースである。入出力インターフェース２１の規格は、ＵＳＢ以外にもＲＳ２３２Ｃなどであってもよく、本発明を限定するものではない。
【００３４】
インターフェースコントローラ２２は、入出力インターフェース２１を介して接続される図示しない外部装置とのデータ転送を、インターフェースプロトコルに基づいて制御する。
【００３５】
画像処理部２３は、指紋読み取りセンサ１１で検出された指紋の凹凸から生成された擬１次元指紋画像を、ロータリーエンコーダ１６から出力されるパルス信号に同期して読み込み、読み込まれた複数の擬１次元指紋画像を合成して２次元の指紋画像を構築する。
【００３６】
例えば、図４に示すように、指紋読み取りセンサ１１は、被検体である指の凹凸を示す擬１次元指紋画像、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・ ・ ・ Ｓｎ−２、Ｓｎ−１、Ｓｎ（ｎは、自然数）を検出する。このとき、第１のローラ１２及び第２のローラ１３は、指によって回転されるため、第１のローラ１２又は第２のローラ１３のいずれかに取り付けられたロータリーエンコーダ１６も回転し、画像処理部２３には、回転量に応じた所定の数のパルス信号が供給される。
【００３７】
画像処理部２３は、上記指紋読み取りセンサ１１で検出された擬１次元指紋画像、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３・ ・ ・ Ｓｎ−２、Ｓｎ−１、Ｓｎを、ロータリーエンコーダ１６から供給されるパルス信号に同期して読み込む。さらに、画像処理部２３は、読み込んだ擬１次元指紋画像を合成し２次元の指紋画像、Ｓを生成する。
【００３８】
なお、画像処理部２３は、擬１次元指紋画像から、２次元の指紋画像、Ｓを合成する際に、読み込まれた擬１次元指紋画像同士で重複する箇所の画像領域があると、重複した画像領域に関してどちらか一方の重複画像を用いるように処理する。
【００３９】
指紋照合用ＬＳＩ２４は、指紋照合処理時において、フラッシュメモリ２５にあらかじめ記憶させてある指紋画像の特徴部分のみを抽出したテンプレートデータを読み出し、指紋読み取りセンサ１１によって検出され、画像処理部２３によって合成された２次元の指紋画像と、読み出したテンプレートデータとを比較照合する。指紋照合用ＬＳＩ２４で比較照合された結果は、ＣＰＵ２７に通知される。
【００４０】
フラッシュメモリ２５は、指紋照合処理の際に用いる基準となる指紋情報であるテンプレートデータが記憶される。当該指紋照合装置１０を用いた指紋照合処理を実行する場合、ユーザは、あらかじめ、このフラッシュメモリ２５にユーザ自身の指紋情報を登録しておく必要がある。フラッシュメモリ２５に記憶される指紋情報は、指紋画像の特徴部分を抽出したテンプレートデータである。
【００４１】
また、指紋照合装置１０が備えるフラッシュメモリ２５は、上記指紋読み取りセンサ１１、画像処理部２３及び指紋照合用ＬＳＩ２４による指紋照合処理による指紋照合結果に応じて、記憶されたデータの読み出しを可能とするような記憶領域を備えていてもよい。
【００４２】
ＣＰＵ２７は、プログラム用ＲＡＭ／ＲＯＭ２６に格納されているファームウェアを実行して当該指紋照合装置１０の動作を統括的に制御する。ＣＰＵ２７は、例えば、上記ファームウェアに基づいて、画像処理部２３での画像合成処理、指紋照合用ＬＳＩ２４での指紋照合処理を実行させる。
【００４３】
このような、指紋照合装置１０は、指の指紋情報を１度きりの指の載置によって検出できる半導体センサに対し、上述したようにセンサ面が僅かしかなく、指を移動させながらの指の載置によって指紋情報を検出し、擬１次元指紋画像を生成する指紋読み取りセンサ１１が備えられている。しかし、指紋照合装置１０は、第１のローラ１２及び第２のローラ１３を備えることで、指を移動させることによって生ずる被検体である指の表面の歪みや、変形を抑制することができるので、正確に指紋情報を取得することができる。
【００４４】
上述した第１の実施の形態として示した指紋照合装置１０では、被検体である指の指紋情報を検出するのに、半導体ラインセンサである指紋読み取りセンサ１１を用いた。
【００４５】
この指紋読み取りセンサ１１は、指の長さ方向に対しては、センサ面が少なく載置した指をずらさないと指紋情報を検出できない大きさのセンサ面だった。一方、指の幅方向に対しては、どのような指を載置した場合でも指紋情報を十分に検出できる大きさのセンサ面となっていた。
【００４６】
図５に本発明の第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０、図６に第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０は、指紋照合装置１０で使用した指紋読み取りセンサ１１に替えて、指の幅方向のセンサ面も減少させた指紋読み取りセンサ３１が備えられている。
【００４７】
このような指紋読み取りセンサ３１では、１回の指紋情報の読み取りで生成できる指紋画像は、指紋読み取りセンサ１１による擬１次元指紋画像よりも微小な領域の２次元の指紋画像となる。そこで、以下の説明においては、指紋読み取りセンサ３１で生成する２次元画像を微小領域指紋画像と呼ぶことにする。
【００４８】
まず、図５を用いて、本発明の第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０について説明をする。
【００４９】
指紋照合装置３０は、指紋読み取りセンサ３１が、矢印Ａ及び矢印Ｂとして示した指の幅方向に移動するような機械的な機構を備えている。なお、指紋照合装置３０のこれ以外の構成は、指紋照合装置１０と同じであるため、各機能部の詳細な説明は省略する。
【００５０】
指紋照合装置３０では、指紋情報をフラッシュメモリ２５に登録する際、指紋読み取りセンサ３１を指の幅方向に移動させて指紋情報を検出し、微小領域指紋画像を生成する。例えば、指紋読み取りセンサ３１は、当該指紋読み取りセンサ３１を指の幅方向に３回移動させると、指の幅を十分網羅する程度の大きさであるとする。
【００５１】
この場合、まず、指紋読み取りセンサ３１を、図５に示すように、指の中心となる領域（２）に移動させ、この状態で、矢印Ｃ方向に指をずらして指紋情報を検出し、微小領域指紋画像を生成する。次に、図５に示すように矢印Ａ方向の領域（１）に指紋読み取りセンサ３１を移動させ、この状態で矢印Ｃ方向に指をずらして指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。最後に、図５に示すように矢印Ｂ方向の領域（３）に指紋読み取りセンサ３１を移動させ、この状態で矢印Ｃ方向に指をずらして指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。なお、ここでは、説明のため領域（２）、（１）、（３）の順で指紋読み取りセンサ３１を移動させているが、指紋情報の検出はどの領域から始めてもよく、どのような順番で行ってもよい。
【００５２】
このように、指紋読み取りセンサ３１を移動させ、指紋情報の読み取りを繰り返すことで、被検体である指の指紋画像を全て検出することができ、フラッシュメモリ２５には、画像処理部２３で合成された２次元の指紋画像の特徴部分を抽出したテンプレートデータが格納されることになる。
【００５３】
指紋照合処理をする場合は、指紋読み取りセンサ３１を移動させる必要はなく、指の幅方向の任意の位置にある指紋読み取りセンサ３１上で、被検体である指を図５に示す矢印Ｃ方向に移動させ、指紋情報を検出すれば十分である。
【００５４】
次に図６を用いて、本発明の第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０について説明をする。
【００５５】
指紋照合装置４０は、指紋照合装置３０とは異なり、指紋読み取りセンサ３１が、移動することなく固定されている。また、指紋照合装置４０では、矢印Ｃ方向に指紋読み取りセンサ３１上を移動させる被検体である指の上記指紋読み取りセンサ３１を通過する位置を規定する指ガイド部４１，４２，４３が備えられている。さらに指ガイド部４１，４２，４３は、指の幅方向に移動する機構を備えている。なお、指紋照合装置４０のこれ以外の構成は、指紋照合装置１０と同じであるため、各機能部の詳細な説明は省略する。
【００５６】
指紋照合装置３０では、指紋情報をフラッシュメモリ２５に登録する際、指ガイド部４１，４２，４３を指の幅方向に移動させて指紋情報を検出し、微小領域指紋画像を生成する。例えば、指紋読み取りセンサ３１が、指の幅方向に対して１／３程度の大きさであるとする。
【００５７】
この場合、まず、指ガイド部４１，４２，４３を、図６に示すように、領域（２）に移動させ、この状態で、矢印Ｃ方向に指を、指ガイド部４１，４２，４３に沿うようにずらして、指紋読み取りセンサ３１で指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。次に、図６に示すように矢印Ａ方向の領域（１）に指ガイド部４１，４２，４３を移動させ、この状態で矢印Ｃ方向に指を、指ガイド部４１，４２，４３に沿うようにずらして、指紋読み取りセンサ３１で指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。最後に、図６に示すように矢印Ｂ方向の領域（３）に指ガイド部４１，４２，４３を移動させ、この状態で矢印Ｃ方向に指を、指ガイド部４１，４２，４３に沿うようにずらして指紋読み取りセンサ３１で指紋情報を検出し微小領域指紋画像を生成する。なお、ここでは、説明のため領域（２）、（１）、（３）の順で指ガイド部４１，４２，４３を移動させているが、指紋情報の検出はどの領域から始めてもよく、どのような順番で行ってもよい。
【００５８】
このように、指紋読み取りセンサ３１による指紋情報の読み取りを繰り返すことで、被検体である指の指紋情報を全て検出することができ、フラッシュメモリ２５には、画像処理部２３で合成された２次元の指紋画像の特徴部分を抽出したテンプレートデータが格納されることになる。
【００５９】
指紋照合処理をする場合は、指ガイド部４１，４２，４３を移動させる必要はなく、指の幅方向の任意の位置にある指ガイド部４１，４２，４３に沿うように、指紋読み取りセンサ３１上で被検体である指を図６に示す矢印Ｃ方向に移動させ、指紋情報を検出すれば十分である。
【００６０】
このような、指紋照合装置３０，４０は、指紋読み取りセンサ１１よりもさらに小さい面積のセンサ面であり、指を移動させながらの指の載置によって指紋情報を検出し、微小領域指紋画像を生成する指紋読み取りセンサ３１が備えられている。しかし、指紋照合装置１０と同様に、第１のローラ１２及び第２のローラ１３を備えることで、指を移動させることによって生ずる被検体である指の表面の歪みや、変形を抑制することができるので、正確に指紋情報を取得することができる。
【００６１】
また、指紋照合装置３０には指紋読み取りセンサ３１を移動させる移動機構が備えられており、被検体である指の幅方向の指紋情報も検出することができる。
【００６２】
指紋照合装置４０には、指紋読み取りセンサ３１に載置する被検体である指の指紋情報を検出する領域を規定するガイド部４１，４２，４３が備えられており、上記ガイド部４１，４２，４３に沿って指紋読み取りセンサ３１上を移動させることで、被検体である指の幅方向の指紋情報も検出することができる。
【００６３】
図７に示すように第１の実施の形態として示す指紋照合装置１０、第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０、第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０は、第２のローラ１３の下部に被検体である指に水分を補給するために水などの液体が入れられた液体タンク５１を備えていてもよい。
【００６４】
第２のローラ１３は、回転するたびに、液体タンク５１に貯蔵されている液体をその表面に含むことができ、載置された指の表面に水分を補給することができる。被検体である指は、乾燥していると、指紋読み取りセンサ１１，３１で正確に指紋情報を検出できないことがある。
【００６５】
したがって、図７に示すように第２のローラ１３の下部に備えられた液体タンク５１に入れられた液体により指の表面が適度に水分を含むため、指紋読み取りセンサ１１，３１において正確に指紋情報を検出することができる。
【００６６】
また、図８に示すように、第１の実施の形態として示す指紋照合装置１０、第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０、第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０の第１のローラ１２及び第２のローラ１３は、連動ギア５２によって、その回転動作が連動するようになされていてもよい。
【００６７】
連動ギア５２によって、第１のローラ１２，第２のローラ１３の回転動作が連動されることによって、第１のローラ１２及び第２のローラ１３で被検体である指の表面に与えられる張力は一定となるため、指紋読み取りセンサ１１，３１においてさらに正確に指紋情報を検出することができる。
【００６８】
さらにまた、第１の実施の形態として示す指紋照合装置１０、第２の実施の形態として示す指紋照合装置３０、第３の実施の形態として示す指紋照合装置４０の第１のローラ１２又は第２のローラ１３のうちロータリーエンコーダ１６が備えられていないローラに、ロータリーエンコーダ１６と同様なロータリーエンコーダを取り付ける。
【００６９】
そして、第１のローラ１２及び第２のローラ１３に取り付けられたロータリーエンコーダから出力されるパルス信号のパルス数の差が、あるしきい値を超えた場合に指紋読み取りセンサ１１又は指紋読み取りセンサ３１での指紋の読み取りが失敗であることを通知する情報をアラームなどによって知らせるようにしてもよい。
【００７０】
これは、例えば、どちらかのローラのみに指が載置されて指紋情報が読み取られた場合、指紋読み取りセンサ１１又は指紋読み取りセンサ３１と、指の表面との摩擦抵抗により、指の表面の歪みや、変形が生じるため、このような状態で指紋情報が読み取られることを防止するための機構である。
【００７１】
なお、本発明の第１の実施の形態として示した指紋照合装置１０、第２の実施の形態として示した指紋照合装置３０、第３の実施の形態として示した指紋照合装置４０で用いた、指紋読み取りセンサ１１，３１は、静電容量方式のラインセンサであったが、本発明はこれに限定されものではなく、光学式のラインセンサ、熱感知方式のラインセンサなど、どのようなラインセンサをも適用することが可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明の指紋照合装置は、指紋画像情報を検出する際に指紋画像情報検出手段上を移動させる被検体の指の移動を支援する１対の回転部材を備えることで、指の移動による指紋情報の歪みや変形を抑制することができるので、正確な指紋画像情報を検出することを可能とする。
【００７３】
これにより、被検体である指紋が形成された指と比較して、小さい指紋画像情報検出手段で正確に指紋画像情報を検出できることから、当該指紋照合装置の小型化、コスト削減を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の第１の実施の形態として示す指紋照合装置の外観を示す平面図であり、（ｂ）は、同じく照合処理装置の外観を示す側面図である。
【図２】（ａ）は、同指紋照合装置が備える第１のローラ、第２のローラ、指紋読み取りセンサの外観を示した側面図であり、（ｂ）は、同じく第１のローラ、第２のローラ、指紋読み取りセンサの外観を示した平面図である。
【図３】同指紋照合装置の構成について説明するための図である。
【図４】同指紋照合装置において、２次元の指紋画像を生成する様子について説明するための図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態として示す指紋照合装置の外観を示した平面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態として示す指紋照合装置の外観を示した平面図である。
【図７】指紋読み取りセンサに載置する指に水分を供給する機構について説明するための図である。
【図８】第１のローラと、第２のローラとを連動させる機構について説明するための図である。
【符号の説明】
１０，３０，４０ 指紋照合装置、１１，３１ 指紋読み取りセンサ、１２ 第１のローラ、１３ 第２のローラ、１６ ロータリーエンコーダ、２３ 画像処理部
Claims (12)
- 被検体の指紋情報を検出し、検出された上記指紋情報の照合処理をする指紋照合装置において、
載置された上記被検体の１次元方向の指紋情報を指紋画像情報として検出する指紋画像情報検出手段と、
上記被検体の１次元方向と垂直方向が回転方向となるように、上記指紋画像情報検出手段を介して対向するように配置された、上記指紋画像情報検出手段上に載置された上記被検体の上記垂直方向への移動を支援する回転自在な１対の回転部材と、
上記被検体の移動に伴って回転する上記１対の回転部材のいずれか一方の回転量に応じて、パルス信号を生成する第１のパルス信号生成手段と、
上記第１のパルス信号生成手段によって生成されるパルス信号に同期して、上記指紋画像情報検出手段で検出された、上記被検体の１次元方向の指紋画像情報を読み込む指紋画像情報読み込み手段と、
上記指紋画像情報読み込み手段によって、上記パルス信号に同期して読み込まれた、上記被検体の１次元方向の複数の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成する指紋画像情報処理手段とを備えること
を特徴とする指紋照合装置。 - 上記指紋画像情報検出手段は、静電容量方式によって、当該指紋画像情報検出手段上に載置された上記被検体の指紋画像情報を検出すること
を特徴とする請求項１記載の指紋照合装置。 - 上記１対の回転部材のうち、上記指紋画像情報検出手段に載置された上記被検体の移動方向とは逆側に配置された回転部材の表面に、水分を供給する水分供給手段を備えること
を特徴とする請求項１記載の指紋照合装置。 - 上記一対の回転部材の回転動作を連動させるギアを備えること
を特徴とする請求項１記載の指紋照合装置。 - 上記１対の回転部材において、他方の回転部材の回転量に応じて、所定の数のパルス信号生成する第２のパルス信号生成手段と、
上記第１のパルス信号生成手段で生成されるパルス信号と、上記第２のパルス信号生成手段で生成されるパルス信号のパルス数の差が所定のしきい値を超えたことに応じて、上記指紋画像情報検出手段によって検出された指紋画像情報がエラーであること通知する通知手段とを備えること
を特徴とする請求項１記載の指紋照合装置。 - 被検体の指紋情報を検出し、検出された上記指紋情報の照合処理をする指紋照合装置において、
載置された上記被検体の微小領域の指紋情報を指紋画像情報として検出する指紋画像情報検出手段と、
上記指紋画像情報検出手段を介して対向するように配置された、上記指紋画像情報検出手段上に載置された上記被検体の所定の方向への移動を支援する回転自在な１対の回転部材と、
上記被検体の移動に伴って回転する上記１対の回転部材のいずれか一方の回転量に応じて、パルス信号を生成する第１のパルス信号生成手段と、
上記第１のパルス信号生成手段によって生成されるパルス信号に同期して、上記指紋画像情報検出手段で検出された、上記被検体の微小領域の指紋画像情報を読み込む指紋画像情報読み込み手段と、
上記指紋画像情報読み込み手段によって、上記パルス信号に同期して読み込まれた、上記被検体の微小領域の複数の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成する指紋画像情報処理手段とを備えること
を特徴とする指紋照合装置。 - 上記指紋画像情報検出手段上に載置された上記被検体の上記回転部材によって支援される上記所定の移動方向と垂直な方向に、上記指紋画像情報検出手段を移動させる移動手段を備え、
上記指紋画像情報処理手段は、上記移動手段によって上記指紋画像情報検出手段が移動される毎に上記指紋画像情報読み込み手段によって、上記パルス信号に同期して、読み込まれた上記被検体の複数の微小領域の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成すること
を特徴とする請求項６記載の指紋照合装置。 - 上記所定の移動方向と垂直な方向において、上記指紋画像情報検出手段上に載置する上記被検体の載置位置を規定する載置位置規定手段と、
上記載置位置規定手段を上記所定の移動方向と垂直な方向に移動させる移動手段とを備え、
上記指紋画像情報検出手段は、上記移動手段によって上記載置位置規定手段が移動される毎に、上記指紋画像情報読み込み手段によって上記パルス信号に同期して、読み込まれた上記被検体の複数の微小領域の指紋画像情報を合成し、２次元の指紋画像情報を生成すること
を特徴とする請求項６記載の指紋照合装置。 - 上記指紋画像情報検出手段は、静電容量方式によって、当該指紋画像情報検出手段上に載置された上記被検体の指紋画像情報を検出すること
を特徴とする請求項６記載の指紋照合装置。 - 上記１対の回転部材のうち、上記指紋画像情報検出手段に載置された上記被検体の移動方向とは逆側に配置された回転部材の表面に、水分を供給する水分供給手段を備えること
を特徴とする請求項６記載の指紋照合装置。 - 上記一対の回転部材の回転動作を連動させるギアを備えること
を特徴とする請求項６記載の指紋照合装置。 - 上記１対の回転部材において、他方の回転部材の回転量に応じて、所定の数のパルス信号生成する第２のパルス信号生成手段と、
上記第１のパルス信号生成手段で生成されるパルス信号と、上記第２のパルス信号生成手段で生成されるパルス信号のパルス数の差が所定のしきい値を超えたことに応じて、上記指紋画像情報検出手段によって検出された指紋画像情報がエラーであること通知する通知手段とを備えること
を特徴とする請求項６記載の指紋照合装置。
Priority Applications (1)
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| JP2003143873A JP2004344342A (ja) | 2003-05-21 | 2003-05-21 | 指紋照合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2003143873A JP2004344342A (ja) | 2003-05-21 | 2003-05-21 | 指紋照合装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2003
- 2003-05-21 JP JP2003143873A patent/JP2004344342A/ja not_active Withdrawn
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