JP2005267378A - Image detecting device and abnormality detecting method for image detecting device - Google Patents

Image detecting device and abnormality detecting method for image detecting device Download PDF

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茂生 西原
Yoichi Iseri
陽一 井芹
Yoshinori Tawara
良則 田原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To detect abnormality of a sensor face where light from an object to be detected passes through. <P>SOLUTION: A telephone 120 has a control circuit 122, a communication circuit 124, a liquid crystal monitor 126, an input device 128, an alarm 129, a storage part 130 for storing each piece of data, a light emitting circuit 132 which supplies power to a fingerprint sensor 20, a light receiving circuit 134 which receives a detection signal outputted from a light sensor chip 40 of the fingerprint sensor 20 to convert the signal into image data, and fingerprint image generation part 136 which synthesizes the image signal from the light receiving circuit 134 to generate a fingerprint image for each line. The control circuit 122 reads the detection signal from a light receiving element 42, stores the waveform pattern of the detection signal in the storage part 130, compares the stored waveform pattern of the detection signal with a reference pattern of the detection signal, and on the basis of a difference between the waveform pattern of the detection signal and the reference pattern of the detection signal, determines whether or not the sensor face 61 of the fingerprint sensor 20 is normal. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は画像検出装置に係り、特にセンサ面に接触された被検出体の画像を光学的に検出するように構成された画像検出装置及び画像検出装置の異常検出方法に関する。   The present invention relates to an image detection device, and more particularly to an image detection device configured to optically detect an image of a detection object in contact with a sensor surface and an abnormality detection method for the image detection device.

近年、セキュリティの観点から、コンピュータ等の電子機器、携帯電話等の携帯通信機器において、個人認証のために操作者の指紋(被検出体)を検出し、本人か否かを識別する指紋センサを備えることが研究されている。例えば、指紋センサとしては、光が照射された指先の内部で光が散乱して指先の表面から出る指内散乱光を検出して指紋の画像を検出する方式のものと、受光素子が一列に並んでいるライン型光センサのセンサ面に指先をスライドさせて指紋の画像を検出する方式のものとがある。   In recent years, from the viewpoint of security, a fingerprint sensor that detects an operator's fingerprint (object to be detected) for personal authentication in an electronic device such as a computer or a mobile communication device such as a mobile phone and identifies whether or not the person is the person Preparation is being studied. For example, there are two types of fingerprint sensors: one that detects the image of a fingerprint by detecting the scattered light within the fingertip that is scattered inside the fingertip that has been irradiated with light, and the light receiving element in a row. There is a method of detecting a fingerprint image by sliding a fingertip on the sensor surface of the line type photosensors arranged side by side.

従来の光学式の指紋センサとしては、図11(A)に示されるように、指の表面で反射した光を利用する方式と、図11(B)に示されるように、指の内部で散乱して指の表面から出る指内散乱光を利用する方式とに大別される。図11(A)(B)において、1は指先、2はガラス板、3は照射光源となる発光ダイオード、4は光センサであり、10は投射光である。11は指の表面で反射した反射光、12は指内で散乱した光、13は指の表面から出た指内散乱光である。   As a conventional optical fingerprint sensor, as shown in FIG. 11A, a method using light reflected from the surface of the finger, and as shown in FIG. Then, it is roughly divided into a method using scattered light emitted from the finger surface. 11A and 11B, 1 is a fingertip, 2 is a glass plate, 3 is a light emitting diode serving as an irradiation light source, 4 is an optical sensor, and 10 is projection light. 11 is reflected light reflected from the surface of the finger, 12 is light scattered within the finger, and 13 is light scattered within the finger emitted from the surface of the finger.

図11(A)に示すように、指先1で反射し光を利用する方式は、指先1が湿った状態か乾燥した状態かによって、取得する指紋の画像のばらつきが大きく、指紋認証が可能となる質の画像を得るために、複雑な画像処理が必要となり、特殊なプロセッサが必要となり、製造コストを低く抑えることが困難であった。   As shown in FIG. 11A, the method of using light reflected by the fingertip 1 has a large variation in the fingerprint image to be acquired depending on whether the fingertip 1 is in a wet state or a dry state, and fingerprint authentication is possible. In order to obtain an image of a certain quality, complicated image processing is required, a special processor is required, and it is difficult to keep the manufacturing cost low.

図11(B)に示すように、指内散乱光を利用する方式は、指先1が湿った状態でも乾燥した状態でも、これによる影響を受けにくく良質の指紋の画像を取得することが可能であり、よって、画像処理が簡単であり、通常のプロセッサで足り、製造コストを低く抑えることが可能である。なお、指の屈折率はおおよそ1.5〜1.7である。   As shown in FIG. 11B, the method using scattered light within the finger can acquire a high-quality fingerprint image that is hardly affected by the fingertip 1 in a wet or dry state. Therefore, image processing is simple, a normal processor is sufficient, and manufacturing costs can be kept low. The refractive index of the finger is approximately 1.5 to 1.7.

また、上記指内散乱光を利用する方式のものには、指先の内部で散乱して指先の表面から出る指内散乱光をセンサ面に対して所定角度傾斜させた光ファイバを利用して検出するものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開平6−300930号公報
In addition, in the method using the scattered light within the finger, the scattered light within the finger that is scattered inside the fingertip and emitted from the surface of the fingertip is detected using an optical fiber inclined at a predetermined angle with respect to the sensor surface. (For example, refer to Patent Document 1).
JP-A-6-300930

しかしながら、上記のように指先をセンサ面に接触させることで指紋を光学的に検出する光学式の指紋センサを用いた画像検出装置においては、センサ面が損傷したり、あるいはセンサ面に水滴などが付着したりすると、指紋を正確に検出することができず、指紋検出精度が低下するという問題が生じる。   However, in the image detection apparatus using the optical fingerprint sensor that optically detects the fingerprint by bringing the fingertip into contact with the sensor surface as described above, the sensor surface is damaged, or water droplets are present on the sensor surface. If it adheres, the fingerprint cannot be detected accurately, resulting in a problem that the fingerprint detection accuracy is lowered.

特に、前述したような指先の内部で散乱して指先の表面から出る指内散乱光をセンサ面に対して所定角度傾斜させた光ファイバを介して指先の画像を検出する場合は、センサ面に傷や水滴などの光の入射角を変更させるような要素が形成されてしまうと、検出すべき光を受光できなくなるおそれがあり、逆に指紋の検出を行わない非検出状態のときに光が受光されてしまうおそれがあり、この点からも指紋検出精度が低下するという問題が生じる。   In particular, when detecting an image of the fingertip through an optical fiber in which the scattered light within the finger that is scattered inside the fingertip and exits from the surface of the fingertip as described above is inclined at a predetermined angle with respect to the sensor surface, If an element that changes the incident angle of light such as a scratch or a water droplet is formed, there is a risk that the light to be detected may not be received, and conversely the light is not detected when fingerprint detection is not performed. There is a possibility that the received light may be received, and this also causes a problem that the fingerprint detection accuracy is lowered.

そこで、本発明は上記課題を解決した画像検出装置及び画像検出装置の異常検出方法を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide an image detection apparatus and an abnormality detection method for the image detection apparatus that solve the above-described problems.

請求項1記載の発明は、被検出体が接触するセンサ面を有する透明部材と、前記被検出体に検出光を照射する光照射部と、前記被検出体からの光を前記透明部材を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された検出光による画像を検出する画像検出装置において、
前記受光素子からの検出信号を読み込み、前記検出信号の出力変化に基づいて前記センサ面の異常の有無を検出する異常検出手段を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 1 is a transparent member having a sensor surface that comes into contact with the detection object, a light irradiation unit that irradiates the detection object with detection light, and light from the detection object via the transparent member. In a light receiving element that receives light and an image detection device that detects an image by detection light received by the light receiving element,
An abnormality detection unit is provided that reads a detection signal from the light receiving element and detects the presence or absence of an abnormality in the sensor surface based on a change in output of the detection signal.

請求項2記載の発明の前記異常検出手段は、前記被検出体が前記センサ面に接触しないときの受光素子からの検出信号の基準値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記検出信号の基準値と前記検出信号とを比較し、前記センサ面の異常の有無を判別する判別手段とを備えたことを特徴とする。   The abnormality detection means according to claim 2 is a storage means for storing a reference value of a detection signal from a light receiving element when the detected object does not contact the sensor surface, and the storage means stores the reference value. A detection means is provided for comparing the reference value of the detection signal with the detection signal to determine whether the sensor surface is abnormal.

請求項3記載の発明の前記異常検出手段は、前記被検出体の画像を検出しない非検出状態のとき、前記センサ面の異常の有無を検出することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, the abnormality detecting means detects the presence or absence of an abnormality of the sensor surface when in an undetected state in which an image of the detected object is not detected.

請求項4記載の発明は、前記異常検出手段が、前記センサ面に異常があるものと判別した場合、異常を報知する報知手段を備えたことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an informing means for informing an abnormality when the abnormality detecting means determines that there is an abnormality in the sensor surface.

請求項5記載の発明の前記透明部材は、複数の光ファイバが前記センサ面に対して所定角度傾斜させた状態で保持されており、前記被検出体が前記センサ面に接触したときに入射された光を前記受光素子に導くように構成されたことを特徴とする。   The transparent member according to a fifth aspect of the invention is configured such that a plurality of optical fibers are held in a state where the optical fibers are inclined at a predetermined angle with respect to the sensor surface, and is incident when the detected object comes into contact with the sensor surface. The light is guided to the light receiving element.

請求項6記載の発明は、被検出体が接触するセンサ面を有する透明部材と、前記被検出体に検出光を照射する光照射部と、前記被検出体からの光を前記透明部材を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された検出光による画像を検出する画像検出装置の異常検出方法において、前記受光素子からの検出信号を読み込む第1のステップと、前記検出信号の基準値を読み込む第2のステップと、前記第2のステップで読み込まれた基準値と前記検出信号とを比較する第3のステップと、前記検出信号が前記基準値以上である場合に前記センサ面の異常発生を判別する第4のステップとを有することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a transparent member having a sensor surface that comes into contact with the detected object, a light irradiation unit that irradiates the detected object with detection light, and light from the detected object via the transparent member. A first step of reading a detection signal from the light receiving element, and a reference of the detection signal in the abnormality detection method of the image receiving device that detects an image by the detection light received by the light receiving element A second step of reading a value, a third step of comparing the detection value with the reference value read in the second step, and when the detection signal is greater than or equal to the reference value, And a fourth step of determining occurrence of abnormality.

本発明によれば、透明部材を介して被検出体からの光を受光した受光素子からの検出信号を読み込み、検出信号の出力変化に基づいて透明部材のセンサ面の異常の有無を検出することにより、センサ面に形成された傷や水滴付着などの異常発生を自動的に検出することが可能になり、これに基づいてセンサ面の異常個所による検出精度の低下を解消することが可能となる。   According to the present invention, a detection signal from a light receiving element that receives light from a detection object via a transparent member is read, and the presence or absence of an abnormality in the sensor surface of the transparent member is detected based on the output change of the detection signal. Therefore, it is possible to automatically detect an abnormality such as a scratch formed on the sensor surface or adhesion of water droplets, and based on this, it is possible to eliminate a decrease in detection accuracy due to an abnormal part of the sensor surface. .

以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1(A)〜(C)、図2(A)(B)、図3は本発明になる画像検出装置の実施例1を示す。図1(A)は斜視図、図2(A)は平面図、図3は図2(A)中、III−IIIに沿う断面図である。尚、図1(A)は、指紋センサ20の内部の構造が分かり易いように内部を透視して示してある。また、各図中、X1−X2は長手方向、Y1−Y2は幅方向、Z1−Z2は厚さ方向を示している。   1 (A) to 1 (C), 2 (A), 2 (B), and 3 show an embodiment 1 of an image detection apparatus according to the present invention. 1A is a perspective view, FIG. 2A is a plan view, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 2A. FIG. 1A is a perspective view showing the inside of the fingerprint sensor 20 so that the inside structure can be easily understood. In each figure, X1-X2 indicates the longitudinal direction, Y1-Y2 indicates the width direction, and Z1-Z2 indicates the thickness direction.

図1乃至図3に示されるように、指紋センサ20は、指内散乱光を利用する方式であって且つ指をスライドさせて被検出体としての指紋を採取する画像検出装置である。また、指紋センサ20のインターポーザ(プリント配線板)21上には、発光ダイオードチップ30−1〜30−3、光センサチップ40、コンデンサチップ50、抵抗素子、トランジスタ等が実装されている。   As shown in FIGS. 1 to 3, the fingerprint sensor 20 is an image detection apparatus that uses scattered light within a finger and collects a fingerprint as a detection target by sliding the finger. On the interposer (printed wiring board) 21 of the fingerprint sensor 20, light emitting diode chips 30-1 to 30-3, an optical sensor chip 40, a capacitor chip 50, a resistance element, a transistor, and the like are mounted.

さらに、光センサチップ40上には、導光イメージガイド部材(透明部材)60が実装されており、発光ダイオードチップ30−1〜30−3上には照明ガイド部材80が実装されている。また、発光ダイオード30−1〜30−3、光センサチップ40、コンデンサチップ50、抵抗素子、トランジスタ、導光イメージガイド部材60、照明ガイド部材80は、合成樹脂モールド部90によって覆われ、且つ囲まれて一体化されているモールド構造を有する。指紋センサ20は、長さL1が約17mm、幅W1が約5mm、高さH1が約3mmの寸法を有し、小型である。   Further, a light guide image guide member (transparent member) 60 is mounted on the optical sensor chip 40, and an illumination guide member 80 is mounted on the light emitting diode chips 30-1 to 30-3. The light emitting diodes 30-1 to 30-3, the optical sensor chip 40, the capacitor chip 50, the resistor element, the transistor, the light guide image guide member 60, and the illumination guide member 80 are covered and surrounded by the synthetic resin mold portion 90. And has an integrated mold structure. The fingerprint sensor 20 has a length L1 of about 17 mm, a width W1 of about 5 mm, and a height H1 of about 3 mm, and is small.

図1乃至図3を参照するに、インターポーザ21は、X1−X2方向に延在された長方形のプリント基板である。   1 to 3, the interposer 21 is a rectangular printed circuit board that extends in the X1-X2 direction.

光センサチップ40は、細長い例えばシリコン材料からなる基板41上に、多数の256個の受光素子42が基板41の長手方向に沿って一列に並んで形成してある構成である。受光素子42は例えば約40μm角のサイズであり、例えば43μmのピッチで並んでおり、例えば600dot/inchであり、個数は例えば256個である。光センサチップ40は、インターポーザ21のうちY1側に実装してあり、受光素子42はX1−X2方向に一列に並んでいる。   The optical sensor chip 40 has a configuration in which a large number of 256 light receiving elements 42 are formed in a line along the longitudinal direction of the substrate 41 on an elongated substrate 41 made of, for example, a silicon material. The light receiving elements 42 have a size of about 40 μm square, for example, are arranged at a pitch of 43 μm, for example, 600 dots / inch, and the number is, for example, 256. The optical sensor chip 40 is mounted on the Y1 side of the interposer 21, and the light receiving elements 42 are arranged in a line in the X1-X2 direction.

図3に示されるように、光センサーチップ40上には、導光イメージガイド部材60が光学用接着剤の接着層100によって接着されている。   As shown in FIG. 3, a light guide image guide member 60 is adhered on the optical sensor chip 40 with an adhesive layer 100 of an optical adhesive.

ここで、説明の便宜上、受光素子42の並び方向を基準にして、互いに直交する三つの面を規定する。図1(B)において、200はX―Z面であり、受光素子並び方向の垂直面であり、「受光素子並び方向垂直面」という。201はX―Y面であり、水平面である。202はY―Z面であり、受光素子並び方向に対して直角の方向の垂直面であり、「受光素子並び直角方向垂直面」という。   Here, for convenience of explanation, three surfaces orthogonal to each other are defined with reference to the arrangement direction of the light receiving elements 42. In FIG. 1B, reference numeral 200 denotes an XZ plane, which is a vertical plane in the light receiving element arrangement direction, and is referred to as a “light receiving element arrangement direction vertical plane”. Reference numeral 201 denotes an XY plane, which is a horizontal plane. Reference numeral 202 denotes a YZ plane, which is a vertical plane perpendicular to the light receiving element arrangement direction, and is referred to as “light receiving element arrangement perpendicular direction vertical plane”.

また、基板41上の端子とインターポーザ21上の端子との間がワイヤボンディングされたワイヤ43でもって接続してある。   Further, a terminal on the substrate 41 and a terminal on the interposer 21 are connected by a wire 43 by wire bonding.

3つの発光ダイオードチップ30−1〜30−3は、インターポーザ21のうちY2側に実装してあり、X1−X2方向に並んでいる。受光素子42と発光ダイオードチップ30−1〜30−3とは、Y1−Y2方向上隣り合って、X1−X2方向に並んでいる。発光ダイオードチップ30−1〜30−3は、波長が例えば900〜1000nmの赤外光を発する。なお、発光ダイオードチップ30−1〜30−3が発する光は、波長600nm以上の赤色光でもよい。また、発光ダイオードチップ30−1〜30−3に代えて、モールド部品の発光ダイオードでもよい。   The three light emitting diode chips 30-1 to 30-3 are mounted on the Y2 side of the interposer 21, and are arranged in the X1-X2 direction. The light receiving element 42 and the light emitting diode chips 30-1 to 30-3 are adjacent to each other in the Y1-Y2 direction and are arranged in the X1-X2 direction. The light emitting diode chips 30-1 to 30-3 emit infrared light having a wavelength of, for example, 900 to 1000 nm. The light emitted from the light emitting diode chips 30-1 to 30-3 may be red light having a wavelength of 600 nm or more. Further, instead of the light emitting diode chips 30-1 to 30-3, light emitting diodes of molded parts may be used.

照明ガイド部材80は、発光ダイオードチップ30−1〜30−3が発した赤外光を指紋センサ20の上面まで導く役割を有する。この照明ガイド部材80は、例えばアクリル、ポリカーボネイト、或いはメタクリル樹脂製等の樹脂成形部品であり、X1−X2方向に長く、両端に脚部81、82を有する形状を有する。   The illumination guide member 80 has a role of guiding infrared light emitted from the light emitting diode chips 30-1 to 30-3 to the upper surface of the fingerprint sensor 20. The illumination guide member 80 is a resin molded part made of, for example, acrylic, polycarbonate, or methacrylic resin, and has a shape that is long in the X1-X2 direction and has legs 81 and 82 at both ends.

照明ガイド部材80は、発光ダイオードチップ30−1〜30−3の上側を跨ぐように配置され、脚部81,82がインターポーザ21上に当接して高さの位置を決められており、透明な接着層101によって、発光ダイオードチップ30−1〜30−3の上面に接着してある。   The illumination guide member 80 is disposed so as to straddle the upper side of the light emitting diode chips 30-1 to 30-3, the leg portions 81 and 82 are in contact with the interposer 21, and the position of the height is determined. The adhesive layer 101 is adhered to the upper surfaces of the light emitting diode chips 30-1 to 30-3.

合成樹脂モールド部90は、エポキシ樹脂製であり、インターポーザ21と一体とされて、且つ、発光ダイオード30−1〜30−3、光センサチップ40、コンデンサチップ50、抵抗素子、トランジスタを覆い、且つ、導光イメージガイド部材60を囲み、照明ガイド部材80を囲んでいる。よって、合成樹脂モールド部90によって、インターポーザ21、発光ダイオード30−1〜30−3、光センサチップ40、コンデンサチップ50、抵抗素子、トランジスタ、導光イメージガイド部材60、照明ガイド部材80は、一体化されている。   The synthetic resin mold portion 90 is made of epoxy resin, is integrated with the interposer 21, covers the light emitting diodes 30-1 to 30-3, the optical sensor chip 40, the capacitor chip 50, the resistance element, and the transistor, and The light guide image guide member 60 is surrounded, and the illumination guide member 80 is surrounded. Therefore, the interposer 21, the light emitting diodes 30-1 to 30-3, the optical sensor chip 40, the capacitor chip 50, the resistor element, the transistor, the light guide image guide member 60, and the illumination guide member 80 are integrated by the synthetic resin mold portion 90. It has become.

導光イメージガイド部材60の上面に形成されたセンサ面61、及び照明ガイド部材80の上面83が、指紋センサ20の上面21に露出している。   The sensor surface 61 formed on the upper surface of the light guide image guide member 60 and the upper surface 83 of the illumination guide member 80 are exposed on the upper surface 21 of the fingerprint sensor 20.

合成樹脂モールド部90の上面の周囲部は、テーパ状の傾斜面91を有している。スライドされる指に対する当りをやさしくするためである。   A peripheral portion of the upper surface of the synthetic resin mold portion 90 has a tapered inclined surface 91. This is to make the contact with the finger to be slid gently.

また、指紋センサ20の下面側の周囲には、フランジ部22が形成してある。機器に精度良く取り付けられるようにするためである。また、フランジ部20bの上面から指紋センサ20の上面20aまでの高さ寸法H3(図3参照)は樹脂成形金型(図示せず)の押圧力によって決定され、精度良く決まる。   Further, a flange portion 22 is formed around the lower surface side of the fingerprint sensor 20. This is so that it can be accurately attached to the equipment. Further, the height dimension H3 (see FIG. 3) from the upper surface of the flange portion 20b to the upper surface 20a of the fingerprint sensor 20 is determined by the pressing force of a resin molding die (not shown), and is accurately determined.

ここで、指紋を光学的に検出する方式の原理について説明する。図4に示されるように、導光イメージガイド部材60のセンサ面61は、指先を接触させてセンシングするための検出面であり、下面62は光センサチップ40の受光素子42に対向している。尚、導光イメージガイド部材60のセンサ面61に透明な保護シートあるいは透明なガラス板等の保護部材が形成されている場合には、保護部材の上面がセンサ面となる。   Here, the principle of a method for optically detecting a fingerprint will be described. As shown in FIG. 4, the sensor surface 61 of the light guide image guide member 60 is a detection surface for sensing by touching the fingertip, and the lower surface 62 faces the light receiving element 42 of the optical sensor chip 40. . When a protective member such as a transparent protective sheet or a transparent glass plate is formed on the sensor surface 61 of the light guide image guide member 60, the upper surface of the protective member becomes the sensor surface.

本実施例の指紋センサ20においては、指先1を導光イメージガイド部材60のセンサ面61に接触させたときに、指の指紋を形成する表面の凹凸のうち、凸の部分1aは導光イメージガイド部材60のセンサ面61に密着し、凹の部分1bについては導光イメージガイド部材60の上面に密着しない。そして、凹の部分1bと導光イメージガイド部材60のセンサ面61との間には、空気層15が形成される。   In the fingerprint sensor 20 of the present embodiment, when the fingertip 1 is brought into contact with the sensor surface 61 of the light guide image guide member 60, the convex portion 1a is the light guide image of the surface irregularities forming the fingerprint of the finger. The guide member 60 is in close contact with the sensor surface 61, and the concave portion 1 b is not in close contact with the upper surface of the light guide image guide member 60. An air layer 15 is formed between the concave portion 1 b and the sensor surface 61 of the light guide image guide member 60.

そのため、指内散乱光12のうち凹の部分1bから出た光13bは、導光イメージガイド部材60内で全反射されずに吸収されて光センサチップ40の受光素子42には届かず、凸の部分1aから出た光13aは、導光イメージガイド部材60内で全反射されて光センサチップ40の受光素子42に受光される。   Therefore, the light 13b emitted from the concave portion 1b of the intra-finger scattered light 12 is absorbed without being totally reflected in the light guide image guide member 60 and does not reach the light receiving element 42 of the optical sensor chip 40, and is convex. The light 13 a emitted from the portion 1 a is totally reflected in the light guide image guide member 60 and received by the light receiving element 42 of the optical sensor chip 40.

従って、指紋センサ20では、導光イメージガイド部材60の出射面側から見た場合に、指の表面のうち凸の部分1aだけが明るく見え、凹の部分1bは暗く見えるようになり、指先1をY2方向にスライドさせたときに光センサチップ40から出力された検出信号を処理することによって指の指紋の画像が作成され、指紋のパターン認識が行われる。   Therefore, in the fingerprint sensor 20, when viewed from the exit surface side of the light guide image guide member 60, only the convex portion 1a of the finger surface appears bright and the concave portion 1b appears dark, and the fingertip 1 By processing the detection signal output from the optical sensor chip 40 when the is slid in the Y2 direction, a fingerprint image of a finger is created, and fingerprint pattern recognition is performed.

また、導光イメージガイド部材60は、図1(B)に示すように、多数の光ファイバ片70が密集して整列している光ファイバ片の束であり、全体としては、X1−X2方向に長い直方体形状を有しており、長さL2が約15mm)、幅W2が約1mm、高さH2が約2mmの寸法を有する。   In addition, as shown in FIG. 1B, the light guide image guide member 60 is a bundle of optical fiber pieces in which a large number of optical fiber pieces 70 are densely aligned, and as a whole, the X1-X2 direction. And the length L2 is about 15 mm), the width W2 is about 1 mm, and the height H2 is about 2 mm.

このように、導光イメージガイド部材60は、多数の光ファイバ片70を所定角度傾斜させてあるため、後述するように空気中から入射した指内散乱光以外の光を吸収し、及び指内散乱光ではあるけれども空気層15を経て入射した指内散乱光も吸収して受光素子42へ伝搬しないように作用すると共に、指先の表面の凸の部分1aから空気層15を経ないで直接に入射した指内散乱光の一部を、受光素子42にまで導くものである。   As described above, the light guide image guide member 60 is configured to incline a large number of optical fiber pieces 70 by a predetermined angle, so that it absorbs light other than the scattered light incident in the air as will be described later. Although it is scattered light, it acts to absorb the scattered light within the finger that has entered through the air layer 15 so as not to propagate to the light receiving element 42, and directly from the convex portion 1 a on the surface of the fingertip without passing through the air layer 15. A part of incident finger scattered light is guided to the light receiving element 42.

尚、導光イメージガイド部材60において、周囲の空気中から入射した光、及び指内散乱光ではあるけれども空気層15を経て入射した指内散乱光が受光素子42に届かないようにするのは、これらの光はノイズとなるからである。   In the light guide image guide member 60, the light incident from the surrounding air and the scattered light in the finger that is incident on the air layer 15 though it is scattered in the finger are prevented from reaching the light receiving element 42. This is because these lights become noise.

ここで、光ファイバ片70の光の吸収、伝搬作用について説明する。
図1(B)に示されるように、多数の光ファイバ片70は、下面62が受光素子42に対向するように方向垂直面200内に平行に配置されており、Z軸に対してX1若しくはX2方向に角度θ1傾斜しており、X1−X2方向及びY1−Y2方向に密に並んでいる。
Here, the light absorption and propagation action of the optical fiber piece 70 will be described.
As shown in FIG. 1B, the multiple optical fiber pieces 70 are arranged in parallel in the direction vertical plane 200 so that the lower surface 62 faces the light receiving element 42, and are X1 or Z1 with respect to the Z axis. The angle θ1 is inclined in the X2 direction, and is closely arranged in the X1-X2 direction and the Y1-Y2 direction.

図5(A)に併せて示すように、各光ファイバ片70は、中心に円柱状に延在形成されたコア71を有し、コア71の周囲に円筒形状のクラッド72を有し、更にクラッド72の外周に光を吸収する光吸収層73を有する構造であり、指が接触し光が入射する入射面75と、光が出射する出射面76とを有する。   As shown in FIG. 5 (A), each optical fiber piece 70 has a core 71 extending in a columnar shape at the center, a cylindrical clad 72 around the core 71, and The structure has a light absorption layer 73 that absorbs light on the outer periphery of the clad 72, and has an incident surface 75 on which a finger comes into contact and light enters, and an output surface 76 from which light exits.

コア71の屈折率n1は例えば1.62であり、クラッド72の屈折率n2は例えば1.52である。また、コア71とクラッド72との間には、境界面74が形成されている。また、入射面75及び出射面76は、X1−X2方向が長軸である楕円形状である。   The refractive index n1 of the core 71 is 1.62, for example, and the refractive index n2 of the clad 72 is 1.52, for example. Further, a boundary surface 74 is formed between the core 71 and the clad 72. In addition, the incident surface 75 and the emission surface 76 have an elliptical shape having a major axis in the X1-X2 direction.

入射面75及び出射面76は共に水平面である。各光ファイバ片70の入射面75が集まって導光イメージガイド部材60のセンサ面61を形成しており、各光ファイバ片70の出射面76が集まって導光イメージガイド部材60の下面62を形成している。   Both the entrance surface 75 and the exit surface 76 are horizontal surfaces. The incident surfaces 75 of the optical fiber pieces 70 gather to form the sensor surface 61 of the light guide image guide member 60, and the emission surfaces 76 of the optical fiber pieces 70 gather to cover the lower surface 62 of the light guide image guide member 60. Forming.

ここで、光ファイバ片70の傾斜角度の設定について説明する。
光ファイバ片70の入射面75の光ファイバ片70の光軸77に対する角度(上記の角度θ1と等しい)は、以下のように定めてある。即ち、第1には、図5(B)に示すように、空気中から入射面75を通ってコア71内に入射した光は、境界面74で全反射されないように定めてある。
Here, the setting of the inclination angle of the optical fiber piece 70 will be described.
The angle of the incident surface 75 of the optical fiber piece 70 with respect to the optical axis 77 of the optical fiber piece 70 (equal to the angle θ1 described above) is determined as follows. That is, first, as shown in FIG. 5B, the light that has entered the core 71 from the air through the incident surface 75 is determined not to be totally reflected by the boundary surface 74.

即ち、入射面75に対して垂直に近い方向から入射面75で屈折してコア71内に入射した光90は勿論、入射面75と略平行の方向から入射面75に入射しここで屈折してコア71内に入射した光91についても、境界面74で全反射せず屈折してクラッド72内に入って、光吸収層73に到ってここで吸収されるように定めてある。   That is, the light 90 refracted by the incident surface 75 from a direction perpendicular to the incident surface 75 and entering the core 71 is of course incident on the incident surface 75 from a direction substantially parallel to the incident surface 75 and refracted here. The light 91 incident on the core 71 is also refracted without being totally reflected at the boundary surface 74 and enters the cladding 72 to reach the light absorption layer 73 and be absorbed there.

第2には、指の光学的屈折率nが1.5〜1.7程度であるので、図5(C)に示すように、指先1の内部から出て空気層15は経ないで入射面75を通ってコア71内に入射した指内散乱光のうちの一部の光95は、境界面74に後述する臨界角θ2より大きい角度θ6で入射して全反射されるように定めてある。境界面74で全反射された光は、出射面76に到ってここから受光素子42に出射される。   Second, since the optical refractive index n of the finger is about 1.5 to 1.7, the light exits from the inside of the fingertip 1 and does not pass through the air layer 15 as shown in FIG. It is determined that a part of the finger scattered light 95 incident on the core 71 through the surface 75 is incident on the boundary surface 74 at an angle θ6 larger than a critical angle θ2, which will be described later, and is totally reflected. is there. The light totally reflected by the boundary surface 74 reaches the emission surface 76 and is emitted from here to the light receiving element 42.

ここで、コア71の屈折率n1が1.62であり、クラッド72の屈折率n2が1.52である場合に、上記の角度θ1を光学的に計算する。図5(A)において、θ2はコア71とクラッド72との境界面における臨界角である。
角度θ4は、図5(A)中、右側から空気中を入射面75に略水平に進んできた光が入射面75で屈折してコア71内に入射した光の屈折角度である。
また、角度θ3、θ4、θ5、θ1は、θ3=90−θ2、θ5=θ3+θ4、θ1=90−θ5の関係にある。
Here, when the refractive index n1 of the core 71 is 1.62 and the refractive index n2 of the clad 72 is 1.52, the angle θ1 is optically calculated. In FIG. 5A, θ2 is a critical angle at the interface between the core 71 and the clad 72.
The angle θ4 is a refraction angle of the light that has been refracted by the incident surface 75 and has entered the core 71 from the right side through the air to the incident surface 75 in FIG. 5A.
The angles θ3, θ4, θ5, and θ1 are in a relationship of θ3 = 90−θ2, θ5 = θ3 + θ4, and θ1 = 90−θ5.

臨界角θ2は、θ2=sin−1(1.52/1.62)≒70であり、角度θ4はθ4=sin−1(1/1.62)≒38となる。θ3は20度、θ5は58度となり、θ1は約32度となる。 The critical angle θ2 is θ2 = sin −1 (1.52 / 1.62) ≈70, and the angle θ4 is θ4 = sin −1 (1 / 1.62) ≈38. θ3 is 20 degrees, θ5 is 58 degrees, and θ1 is about 32 degrees.

よって、理論上は、角度θ1は32度よりも小さいことが必要である。しかし、本実施例では、角度θ1は、約40度である。上記角度θ1が32度より大きい角度、例えば約40度であっても、コントラストの良い指の指紋の画像が表示されたことが実験によって確かめられたためである。   Therefore, theoretically, the angle θ1 needs to be smaller than 32 degrees. However, in this embodiment, the angle θ1 is about 40 degrees. This is because, even when the angle θ1 is greater than 32 degrees, for example, about 40 degrees, it has been confirmed by experiments that a fingerprint image of a finger with good contrast is displayed.

この理由は、コア71とクラッド72との境界74がグラデーション(不均一性)の状態となっており、この部分で乱反射が起きているためと考えられる。なお、本発明者は、角度θ1が、40度に限らず、48度程度でも実用上問題がないことを実験で確かめた。上記角度θ1は、例えば38〜48度の範囲であればよいことが分かった。   The reason is considered that the boundary 74 between the core 71 and the clad 72 is in a gradation (nonuniformity) state, and irregular reflection occurs in this portion. The inventor has confirmed through experiments that the angle θ1 is not limited to 40 degrees and that there is no practical problem even when the angle θ1 is about 48 degrees. It has been found that the angle θ1 may be in the range of 38 to 48 degrees, for example.

なお、光ファイバ片70の角度θ1が鋭角になればなるほど導光イメージガイド部材60の実装が困難となる。しかし、上記角度θ1は約40度であり、導光イメージガイド部材60の実装は困難ではない。また、光ファイバ片70の角度θ1と導光イメージガイド部材60の長さL2とは、角度θ1が大きくなると長さL2が短くなる関係にあり、角度θ1を32度より大きい40度に定めることは、導光イメージガイド部材60の長さL2を短くして、最終的には指紋センサ20の長さL1を短くすることになる。   In addition, mounting of the light guide image guide member 60 becomes more difficult as the angle θ1 of the optical fiber piece 70 becomes an acute angle. However, the angle θ1 is about 40 degrees, and it is not difficult to mount the light guide image guide member 60. Further, the angle θ1 of the optical fiber piece 70 and the length L2 of the light guide image guide member 60 are in a relation that the length L2 becomes shorter as the angle θ1 becomes larger, and the angle θ1 is set to 40 degrees that is larger than 32 degrees. This shortens the length L2 of the light guide image guide member 60, and finally shortens the length L1 of the fingerprint sensor 20.

また、各光ファイバ片70が上記のように受光素子42並び方向垂直面200内に位置してZ軸に対してX1若しくはX2方向に傾斜しているため、導光イメージガイド部材60は幅W2が約1mmと短くなっており、これによって最終的には指紋センサ20の幅W1が短くなっている。   Since each optical fiber piece 70 is positioned in the vertical plane 200 in the light receiving element 42 alignment direction as described above and is inclined in the X1 or X2 direction with respect to the Z axis, the light guide image guide member 60 has a width W2. Is shortened to about 1 mm, which ultimately reduces the width W1 of the fingerprint sensor 20.

また、光ファイバ片70と受光素子42との大きさの関係は、図2(B)に示すように、Y1−Y2方向上隣りあう2本の光ファイバ片70の出射面76が一つの受光素子42に対向する関係である。   In addition, as shown in FIG. 2B, the size relationship between the optical fiber piece 70 and the light receiving element 42 is such that the emission surfaces 76 of the two optical fiber pieces 70 adjacent in the Y1-Y2 direction receive one light. This is a relationship facing the element 42.

次に、上記指紋センサ20を携帯電話機の認証装置として用いる場合の取り付け状態及び使用状態について説明する。   Next, an attachment state and a use state when the fingerprint sensor 20 is used as an authentication device for a mobile phone will be described.

図6に示されるように、指紋センサ20は、携帯電話機の筐体120のスリット121の部分に、フランジ部20bを利用して位置を決められて、上面20aが筐体120の表面に露出した状態で、且つ、シール部材130によって防滴性を保証されて組み込まれる。指紋センサ20は、フランジ部20bが筐体120に当接することで位置が決められ、且つ高さ寸法H3の精度が良いため、指紋センサ20の上面20aの携帯電話機の筐体120の外面122に対する位置の精度は高い。   As shown in FIG. 6, the fingerprint sensor 20 is positioned at the slit 121 portion of the casing 120 of the mobile phone using the flange portion 20 b, and the upper surface 20 a is exposed on the surface of the casing 120. In the state, the seal member 130 is incorporated so as to guarantee the drip-proof property. Since the position of the fingerprint sensor 20 is determined by the flange portion 20b coming into contact with the casing 120 and the accuracy of the height dimension H3 is good, the fingerprint sensor 20 has an upper surface 20a with respect to the outer surface 122 of the casing 120 of the mobile phone. Position accuracy is high.

指紋を採取する場合には、同じく図6に示すように、指先1を指紋センサ20の上面(センサ面)20aに押し当てて、Y2方向にスライドさせる。これにより、発光ダイオードチップ30−1〜30−3が発光し、光10は接着層101、照明ガイド部材80を透過して、照明ガイド部材80の上面より出て、指先1内に入り、指先1内の組織によって散乱され、指先1が明るくなる。   When collecting a fingerprint, the fingertip 1 is pressed against the upper surface (sensor surface) 20a of the fingerprint sensor 20 and slid in the Y2 direction, as shown in FIG. As a result, the light emitting diode chips 30-1 to 30-3 emit light, and the light 10 passes through the adhesive layer 101 and the illumination guide member 80, exits from the upper surface of the illumination guide member 80, enters the fingertip 1, and the fingertip. Scattered by the tissue in 1, the fingertip 1 becomes brighter.

図4に拡大して示すように、指先1のうちイメージガイド部材60のセンサ面61に接触している部分の表面から出た指内散乱光のうち、指先1の凹の部分1bから出た光13bは導光イメージガイド部材60内で吸収されて光センサチップ40に受光されない。また、指先1の凸の部分1aから出た光13aは、導光イメージガイド部材60内で全反射されて光センサチップ40の受光素子42に届き、光センサチップ40からの情報を処理して、指先1のうち導光イメージガイド部材60に接触している部分の線状指紋情報が得られる。   As shown in an enlarged view in FIG. 4, out of the scattered light within the finger from the surface of the part of the fingertip 1 that is in contact with the sensor surface 61 of the image guide member 60, the light emitted from the concave part 1 b of the fingertip 1. The light 13 b is absorbed in the light guide image guide member 60 and is not received by the optical sensor chip 40. The light 13a emitted from the convex portion 1a of the fingertip 1 is totally reflected in the light guide image guide member 60 and reaches the light receiving element 42 of the optical sensor chip 40, and processes information from the optical sensor chip 40. The linear fingerprint information of the portion of the fingertip 1 that is in contact with the light guide image guide member 60 is obtained.

そして、指先1をスライドさせることによって、指先1のうち導光イメージガイド部材60のセンサ面61に接触している部分が指の先側に移ってゆき、その時々で得られた線状指紋情報が合わさって指先1の面状の指紋情報が得られる。   Then, by sliding the fingertip 1, the portion of the fingertip 1 that is in contact with the sensor surface 61 of the light guide image guide member 60 moves to the fingertip side, and the linear fingerprint information obtained from time to time Together, the surface fingerprint information of the fingertip 1 is obtained.

指紋センサ20の上面の周囲部はテーパ状の傾斜面91であるため、指先が指紋センサ20の上面縁部に引っ掛る感触はなく、指先のスライドは円滑になされる。   Since the peripheral portion of the upper surface of the fingerprint sensor 20 is a tapered inclined surface 91, there is no feeling that the fingertip is caught on the upper surface edge of the fingerprint sensor 20, and the fingertip slides smoothly.

図7は携帯電話機120の構成例を示すブロック図である。
図7に示されるように、携帯電話機120は、制御回路122と、通信回路124と、液晶モニタ126と、テンキー及び各種キーからなる入力装置128と、異常検出時に警報を発するアラーム(報知手段)129と、各データを格納する記憶部130と、指紋センサ20の発光ダイオードチップ30−1〜30−3に電源供給する発光回路132と、指紋センサ20の光センサチップ40から出力された検出信号を受信して画像データに変換する受光回路134と、受光回路134からの画像信号を合成してライン毎の指紋画像を生成する指紋画像生成部136とを有する。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the mobile phone 120.
As shown in FIG. 7, the cellular phone 120 includes a control circuit 122, a communication circuit 124, a liquid crystal monitor 126, an input device 128 including a numeric keypad and various keys, and an alarm (notification unit) that issues a warning when an abnormality is detected. 129, a storage unit 130 for storing each data, a light emitting circuit 132 for supplying power to the light emitting diode chips 30-1 to 30-3 of the fingerprint sensor 20, and a detection signal output from the optical sensor chip 40 of the fingerprint sensor 20. Is received and converted into image data, and a fingerprint image generating unit 136 that generates a fingerprint image for each line by synthesizing image signals from the light receiving circuit 134.

また、記憶部130には、異常検出手段として、受光素子42からの検出信号を読み込み、検出信号の波形パターンを記憶部130に記憶させる制御プログラムと、記憶された検出信号の波形パターンと検出信号の基準パターンとを比較し、検出信号の波形パターンと検出信号の基準パターンとの差異に基づいて指紋センサ20のセンサ面61の異常の有無を判別する制御プログラム(判別手段)と、が格納されている。   In addition, the storage unit 130 reads a detection signal from the light receiving element 42 as an abnormality detection unit, and stores a waveform pattern of the detection signal in the storage unit 130, and a waveform pattern and a detection signal of the stored detection signal. And a control program (discriminating means) for comparing the reference pattern of the detection signal and determining whether or not the sensor surface 61 of the fingerprint sensor 20 is abnormal based on the difference between the waveform pattern of the detection signal and the reference pattern of the detection signal. ing.

ここで、制御回路122が実行する制御処理について図8に示すフローチャートを参照して説明する。   Here, the control process executed by the control circuit 122 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

図8に示されるように、制御回路122は、S11で入力装置128により動作モード選択が行われると、S12に進み、選択された動作モードが認証モードかどうかを確認する。S12において、認証モード以外の動作モードが選択された場合には、S13に進み、他の動作モード(例えば、通話モード、メールモード等)に移行する。   As shown in FIG. 8, when the operation mode is selected by the input device 128 in S11, the control circuit 122 proceeds to S12 and confirms whether or not the selected operation mode is the authentication mode. In S12, when an operation mode other than the authentication mode is selected, the process proceeds to S13 and shifts to another operation mode (for example, a call mode, a mail mode, etc.).

また、上記S12において、認証モードが選択された場合には、S14に進み、発光回路132に対して発光指令信号を出力し、指紋センサ20の発光ダイオードチップ30−1〜30−3を発光させる。   If the authentication mode is selected in S12, the process proceeds to S14, where a light emission command signal is output to the light emitting circuit 132 to cause the light emitting diode chips 30-1 to 30-3 of the fingerprint sensor 20 to emit light. .

これにより、指紋センサ20では、発光ダイオードチップ30−1〜30−3が発光し、この光が照明ガイド部材80を介してセンサ面61に照射される。尚、センサ面61に指先が接触されていない状態では、理想的には指先からの指内散乱光が受光素子42で受光されず、検出信号も出力されないが、後述する図9(A)(B)においては、センサ面61に指先が接触されていない状態で受光素子42に若干の光が入射されてしまい若干の検出信号(基準値A)が出力される場合を想定するものであり、基準値Aは限りなくゼロに近い値である。   Thereby, in the fingerprint sensor 20, the light emitting diode chips 30-1 to 30-3 emit light, and this light is irradiated onto the sensor surface 61 through the illumination guide member 80. In the state where the fingertip is not in contact with the sensor surface 61, ideally, the scattered light from the fingertip from the fingertip is not received by the light receiving element 42, and no detection signal is output. However, FIG. In B), it is assumed that some light is incident on the light receiving element 42 and no detection signal (reference value A) is output in a state where the fingertip is not in contact with the sensor surface 61. The reference value A is infinitely close to zero.

次のS15では、指先が接触するセンサ面61の表面を監視する接触面監視モードに切り換える。そして、S16では、センサ面61に指先が接触していない非接触状態での検出を開始する。続いて、S17では、1列に並べられた多数の受光素子42から出力される検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Aより大きい値かどうかを確認する。検出信号の検出レベルが基準値Aと同等(殆どゼロ)であるときは、センサ面に異常がないものと判別することができ、検出信号の一部で基準値Aより大きい値になったときは、センサ面61に何らかの異常が発生した可能性が高いと判断することができる。   In the next S15, the mode is switched to a contact surface monitoring mode for monitoring the surface of the sensor surface 61 with which the fingertip contacts. In S16, detection in a non-contact state in which the fingertip is not in contact with the sensor surface 61 is started. Subsequently, in S <b> 17, it is confirmed whether or not the detection level of the detection signal output from the multiple light receiving elements 42 arranged in one column is greater than a preset reference value A. When the detection level of the detection signal is equal to the reference value A (almost zero), it can be determined that there is no abnormality on the sensor surface, and when a part of the detection signal becomes larger than the reference value A It can be determined that there is a high possibility that some abnormality has occurred on the sensor surface 61.

上記S17において、各受光素子42から出力される各検出信号の検出レベルが基準値Aと同等(殆どゼロ)であるときは、正常状態での波形パターンI(図9(A)参照)であるため、センサ面61に異常が無いものと判断してS18に進む。S18では、指紋検出による認証開始を液晶モニタ126に表示して報知する。続いて、S19に進み、センサ面61に接触された指紋に応じた各受光素子42からの検出信号の読み取りを開始する。   In S17, when the detection level of each detection signal output from each light receiving element 42 is equal (almost zero) to the reference value A, the waveform pattern I is in a normal state (see FIG. 9A). Therefore, it is determined that there is no abnormality in the sensor surface 61, and the process proceeds to S18. In S18, the start of authentication by fingerprint detection is displayed on the liquid crystal monitor 126 and notified. Subsequently, the process proceeds to S19, and reading of the detection signal from each light receiving element 42 corresponding to the fingerprint touched to the sensor surface 61 is started.

次のS20では、発光回路132への発光指令信号を停止し、発光ダイオードチップ30−1〜30−3への電圧印加を停止させる。   In next S20, the light emission command signal to the light emitting circuit 132 is stopped, and the voltage application to the light emitting diode chips 30-1 to 30-3 is stopped.

次のS21では、指紋画像生成部136により受光回路134からの画像信号を合成して得られたライン毎の指紋画像を生成する。続いて、S22に進み、作成された指紋画像を登録するかどうかを確認する。S22において、作成された指紋画像を登録することが入力装置128の操作により選択された場合は、S23に進み、上記指紋画像データを認証データ(基準データ)として記憶部130に登録する。そして、S24において、認証処理を続ける場合には、上記S14に戻り、認証処理を継続する。また、S24において、認証処理を終了することが入力装置128の操作により選択された場合は、今回の処理を終了させる。   In the next S21, the fingerprint image generation unit 136 generates a fingerprint image for each line obtained by synthesizing the image signals from the light receiving circuit 134. Then, it progresses to S22 and it is confirmed whether the created fingerprint image is registered. If registration of the created fingerprint image is selected by operation of the input device 128 in S22, the process proceeds to S23, and the fingerprint image data is registered in the storage unit 130 as authentication data (reference data). In S24, when the authentication process is continued, the process returns to S14 and the authentication process is continued. In S24, if the end of the authentication process is selected by operating the input device 128, the current process is terminated.

また、上記S17において、波形パターンII(図9(B)参照)に示すように、各受光素子42から出力される各検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Aより大きい値の箇所がある場合は、例えば、携帯電話機120を誤って落下させてしまい、指紋センサ20のセンサ面61に傷が付いたか、あるいは雨により水滴が付着しているなどの何らかの異常が有るものと判断してS25に進み、センサ面61に異常が発生したことを液晶モニタ126に表示して報知する。   In S17, as shown in the waveform pattern II (see FIG. 9B), there is a portion where the detection level of each detection signal output from each light receiving element 42 is larger than a preset reference value A. In some cases, for example, the mobile phone 120 is accidentally dropped, and the sensor surface 61 of the fingerprint sensor 20 is scratched, or it is determined that there is some abnormality such as water droplets attached due to rain. Proceeding to S25, the fact that an abnormality has occurred in the sensor surface 61 is displayed on the liquid crystal monitor 126 and notified.

そして、S26では、アラーム129より警報を発生させる。これにより、操作者は、指紋センサ20のセンサ面61に何らかの異常があると認識し、センサ面61を清掃(例えば、ふき取り動作)するか、あるいは修理の必要があるか否かを目視で判断することが可能になる。   In S26, an alarm is generated from the alarm 129. As a result, the operator recognizes that there is some abnormality in the sensor surface 61 of the fingerprint sensor 20, and visually determines whether the sensor surface 61 is to be cleaned (for example, a wiping operation) or needs to be repaired. It becomes possible to do.

これにより、制御回路122は、各受光素子42から出力される各検出信号の出力変化に基づいてセンサ面61の異常の有無を検出することにより、センサ面61に形成された傷や水滴付着などの異常発生を自動的に検出することが可能になり、これに基づいてセンサ面61の異常個所による検出精度の低下を解消することが可能になる。   Thereby, the control circuit 122 detects the presence or absence of abnormality of the sensor surface 61 based on the output change of each detection signal output from each light receiving element 42, thereby causing scratches or water droplets attached to the sensor surface 61, etc. It is possible to automatically detect the occurrence of the abnormality, and based on this, it is possible to eliminate the decrease in detection accuracy due to the abnormal part of the sensor surface 61.

更にS27では、センサ面61が清掃されて異常が除去されたかどうかを確認する。S27において、センサ面61が清掃されないときは、上記S11に戻り、S11以降の処理を繰り返す。また、S27において、センサ面61が清掃されたときは、S28に進み、センサ面61に指先が接触していない非接触状態での再検出を開始する。   Further, in S27, it is confirmed whether the sensor surface 61 is cleaned and the abnormality is removed. In S27, when the sensor surface 61 is not cleaned, the process returns to S11 and the processes after S11 are repeated. In S27, when the sensor surface 61 is cleaned, the process proceeds to S28, and re-detection in a non-contact state in which the fingertip is not in contact with the sensor surface 61 is started.

S29では、各受光素子42から出力される検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Aより大きいかどうかを確認する。S29において、各受光素子42から出力される検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Aと同等(殆どゼロ)であるときは、センサ面61に付着した水滴や異物が除去されたものと判断して上記S18に移行し、S18以降の処理を実行する。   In S29, it is confirmed whether or not the detection level of the detection signal output from each light receiving element 42 is greater than a preset reference value A. In S29, when the detection level of the detection signal output from each light receiving element 42 is equal to (almost zero) the preset reference value A, water droplets and foreign matter adhering to the sensor surface 61 are removed. Determination is made and the process proceeds to S18, and the processes after S18 are executed.

また、S29において、各受光素子42から出力される検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Aより大きいときは、センサ面61に傷があり、清掃しても除去することができないものと判断してS30に進む。   In S29, if the detection level of the detection signal output from each light receiving element 42 is larger than the preset reference value A, the sensor surface 61 is scratched and cannot be removed even after cleaning. Determine and proceed to S30.

S30では、各受光素子42のうち基準値Aより大きいを検出した当該ピクセル番号Pn〜Pn+xの受光素子42の出力に関しては、指紋合致の計算対象より外すことを記憶部130に記憶し、当該ピクセル番号を非検出部として認識することにより、以後の認証処理を行う際の誤りを防止する。その後は、前述したS18に移行し、S18以降の処理を実行する。   In S30, regarding the output of the light receiving elements 42 having the pixel numbers Pn to Pn + x, which are detected to be larger than the reference value A among the respective light receiving elements 42, store in the storage unit 130 that they are excluded from the fingerprint matching calculation target. By recognizing the pixel number as a non-detection unit, errors in subsequent authentication processing are prevented. Thereafter, the process proceeds to S18 described above, and the processes after S18 are executed.

そして、S30で非検出部として認識された当該ピクセル番号の検出を無視することにより、センサ面61に傷があっても認証処理を行う際の誤検出を防止することができる。   Then, by ignoring the detection of the pixel number recognized as a non-detection unit in S30, it is possible to prevent erroneous detection when performing authentication processing even if the sensor surface 61 is damaged.

また、上記S22で指紋画像が認証データ(基準データ)として既に登録されていた場合は、S31に進み、認証を行うかどうかを確認する。S31において、認証を行うことが入力装置128の操作により選択された場合は、S32に進み、予め登録された指紋画像(登録認証データ)と上記S27で作成された指紋画像とを照合する。   If the fingerprint image has already been registered as authentication data (reference data) in S22, the process proceeds to S31 to check whether or not to perform authentication. If it is determined in S31 that authentication is to be performed by operating the input device 128, the process proceeds to S32, in which the fingerprint image (registered authentication data) registered in advance is compared with the fingerprint image created in S27.

S33において、照合結果が指紋画像一致の場合は、S34に進み、認証OKを液晶モニタ126に表示して報知する。また、S33において、照合結果が指紋画像不一致の場合は、S35に進み、認証NGを液晶モニタ126に表示して報知すると共に、音声によって本人確認ができないことを知らせる。尚、認証結果は、通信回路124を介して電子決済を行うホストコンピュータ(図示せず)に転送することも可能である。   In S33, when the collation result is a fingerprint image match, the process proceeds to S34, and the authentication OK is displayed on the liquid crystal monitor 126 and notified. In S33, if the collation result does not match the fingerprint image, the process proceeds to S35, in which the authentication NG is displayed on the liquid crystal monitor 126 and notified, and that the identity cannot be confirmed by voice. The authentication result can also be transferred to a host computer (not shown) that performs electronic payment via the communication circuit 124.

また、S31において、認証を行わないことが入力装置128の操作により選択された場合は、S36に進み、認証モードをキャンセルし、今回の処理を終了する。   If it is determined in S31 that authentication is not performed by operating the input device 128, the process proceeds to S36, the authentication mode is canceled, and the current process is terminated.

図10(A)(B)は本発明の実施例2になる指紋センサ20Aを示す。尚、図10(A)(B)において、上記実施例1と共通部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図10(A)(B)に示されるように、指紋センサ20Aは、導光イメージガイド部材60の多数の光ファイバ片70及び受光素子42がマトリクス状に並んでいるエリア型光センサチップである。従って、指紋センサ20Aでは、上記実施例1のように指先をスライドさせる必要がなく、センサ面61に指先を押し付けることにより、光源140から照射された光が光ファイバ片70を介して指先1に照射され、指先1で反射した光が光ファイバ片70を伝搬してマトリクス状に並んでいる受光素子42に受光される。
10A and 10B show a fingerprint sensor 20A according to the second embodiment of the present invention. In FIGS. 10A and 10B, parts common to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
As shown in FIGS. 10A and 10B, the fingerprint sensor 20A is an area type optical sensor chip in which a large number of optical fiber pieces 70 and light receiving elements 42 of the light guide image guide member 60 are arranged in a matrix. . Therefore, in the fingerprint sensor 20A, it is not necessary to slide the fingertip as in the first embodiment, and the light emitted from the light source 140 is applied to the fingertip 1 via the optical fiber piece 70 by pressing the fingertip against the sensor surface 61. The light irradiated and reflected by the fingertip 1 propagates through the optical fiber piece 70 and is received by the light receiving elements 42 arranged in a matrix.

よって、上記実施例1のように指先をスライドさせる必要がなく、センサ面61に指先1を押し付けることにより、指先の画像を検出することが可能になる。このようにエリア型光センサチップを用いて認証処理を行う装置にも、上記図8に示すフローチャートの制御処理を適用することにより、センサ面61の全面の異常の有無を監視することが可能になる。   Therefore, it is not necessary to slide the fingertip as in the first embodiment, and an image of the fingertip can be detected by pressing the fingertip 1 against the sensor surface 61. By applying the control process of the flowchart shown in FIG. 8 to the apparatus that performs the authentication process using the area type optical sensor chip as described above, it is possible to monitor whether there is an abnormality on the entire surface of the sensor surface 61. Become.

また、前述した図11(A)に示されるように、指先1で反射し光を利用する検出方式及び、図11(B)に示すように、指内散乱光を利用する検出方式にも上記図8に示すフローチャートの制御処理を適用することにより、センサ面の全面の異常の有無を監視することが可能になる。   Further, as shown in FIG. 11A described above, the detection method using light reflected by the fingertip 1 and the detection method using scattered light within the finger as shown in FIG. By applying the control process of the flowchart shown in FIG. 8, it becomes possible to monitor the presence or absence of abnormality on the entire sensor surface.

尚、上記実施例では、指紋センサを携帯電話機に用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、携帯電話機以外の装置、例えば、銀行などで現金を引き出すATM機や、インターネットを介したネットショッピングを行うパーソナルコンピュータやそれ以外の端末装置などにも適用できるのは勿論である。   In the above embodiment, the case where the fingerprint sensor is used for a mobile phone has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and an apparatus other than the mobile phone, for example, an ATM machine for withdrawing cash at a bank or the like, Needless to say, the present invention can also be applied to a personal computer or other terminal devices that perform online shopping.

また、上記実施例では、指紋を検出する指紋センサを例に挙げて説明したが、これに限らず、指紋センサ以外のセンサ面の異常の有無を監視するように他の方式の画像検出装置にも適用できるのは勿論である。   In the above embodiment, a fingerprint sensor for detecting a fingerprint has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and other types of image detection devices may be used to monitor whether there is an abnormality in a sensor surface other than the fingerprint sensor. Of course, it is also applicable.

本発明の実施例1になる指紋センサの斜視図である。It is a perspective view of the fingerprint sensor which becomes Example 1 of the present invention. 図1の指紋センサの平面図である。It is a top view of the fingerprint sensor of FIG. 図2(A)中、III−IIIに沿う断面図である。It is sectional drawing which follows III-III in FIG. 2 (A). 指紋採取状態における指先から導光イメージガイド部材に入射した光の全反射及び屈折の状態を示す図である。It is a figure which shows the state of total reflection and refraction of the light which injected into the light guide image guide member from the fingertip in the fingerprint collection state. 導光イメージガイド部材を構成する光ファイバ片を拡大して示すと共に光ファイバ片内の光の反射、屈折を示す図である。It is a figure which shows reflection and refraction of the light in an optical fiber piece while expanding and showing the optical fiber piece which comprises a light guide image guide member. 図1の指紋センサの機器への取り付け状態及び指紋採取状態を示す図である。It is a figure which shows the attachment state and fingerprint collection state to the apparatus of the fingerprint sensor of FIG. 携帯電話機120の構成例を示すブロック図である。4 is a block diagram illustrating a configuration example of a mobile phone 120. FIG. 制御回路122が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。4 is a flowchart for explaining control processing executed by a control circuit 122; 複数の受光素子から検出された検出信号の波形図である。It is a wave form diagram of a detection signal detected from a plurality of light receiving elements. 本発明の実施例2になる指紋センサを示す図である。It is a figure which shows the fingerprint sensor which becomes Example 2 of this invention. 指紋センサの方式を説明する図である。It is a figure explaining the system of a fingerprint sensor.

符号の説明Explanation of symbols

20,20A 指紋センサ
21 インターポーザ
30−1〜30−3 発光ダイオードチップ
40 光センサチップ
42 受光素子
60 導光イメージガイド部材
61 センサ面
70 光ファイバ片
80 照明ガイド部材
90 合成樹脂モールド部
120 携帯電話機
122 制御回路
124 通信回路
126 液晶モニタ
128 入力装置
129 アラーム
130 記憶部
132 発光回路
134 受光回路
136 指紋画像生成部
20, 20A Fingerprint sensor 21 Interposer 30-1 to 30-3 Light emitting diode chip 40 Optical sensor chip 42 Light receiving element 60 Light guiding image guide member 61 Sensor surface 70 Optical fiber piece 80 Illumination guide member 90 Synthetic resin mold part 120 Mobile phone 122 Control circuit 124 Communication circuit 126 Liquid crystal monitor 128 Input device 129 Alarm 130 Storage unit 132 Light emitting circuit 134 Light receiving circuit 136 Fingerprint image generation unit

Claims (6)

被検出体が接触するセンサ面を有する透明部材と、前記被検出体に検出光を照射する光照射部と、前記被検出体からの光を前記透明部材を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された検出光による画像を検出する画像検出装置において、
前記受光素子からの検出信号を読み込み、前記検出信号の出力変化に基づいて前記センサ面の異常の有無を検出する異常検出手段を備えたことを特徴とする画像検出装置。
A transparent member having a sensor surface in contact with the detection target, a light irradiation unit for irradiating the detection target with detection light, a light receiving element for receiving light from the detection target via the transparent member, and In an image detection device for detecting an image by detection light received by a light receiving element,
An image detection apparatus comprising: an abnormality detection unit that reads a detection signal from the light receiving element and detects whether there is an abnormality in the sensor surface based on an output change of the detection signal.
前記異常検出手段は、
前記被検出体が前記センサ面に接触しないときの受光素子からの検出信号の基準値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記検出信号の基準値と前記検出信号とを比較し、前記センサ面の異常の有無を判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像検出装置。
The abnormality detection means includes
Storage means for storing a reference value of a detection signal from a light receiving element when the detected object does not contact the sensor surface;
A determination unit that compares the detection signal with a reference value of the detection signal stored in the storage unit to determine whether the sensor surface is abnormal;
The image detection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記異常検出手段は、前記被検出体の画像を検出しない非検出状態のとき、前記センサ面の異常の有無を検出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像検出装置。   3. The image detection apparatus according to claim 1, wherein the abnormality detection unit detects the presence or absence of an abnormality in the sensor surface in a non-detection state in which an image of the detection target is not detected. 前記異常検出手段は、前記センサ面に異常があるものと判別した場合、異常を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項1乃至3何れかに記載の画像検出装置。   The image detection apparatus according to claim 1, wherein the abnormality detection unit includes a notification unit that notifies the abnormality when it is determined that there is an abnormality in the sensor surface. 前記透明部材は、複数の光ファイバが前記センサ面に対して所定角度傾斜させた状態で保持されており、前記被検出体が前記センサ面に接触したときに入射された光を前記受光素子に導くように構成されたことを特徴とする請求項1に記載の画像検出装置。   The transparent member is held in a state in which a plurality of optical fibers are inclined at a predetermined angle with respect to the sensor surface, and light incident when the detected object comes into contact with the sensor surface is transmitted to the light receiving element. The image detection apparatus according to claim 1, wherein the image detection apparatus is configured to guide the image detection apparatus. 被検出体が接触するセンサ面を有する透明部材と、前記被検出体に検出光を照射する光照射部と、前記被検出体からの光を前記透明部材を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された検出光による画像を検出する画像検出装置の異常検出方法において、
前記受光素子からの検出信号を読み込む第1のステップと、
前記検出信号の基準値を読み込む第2のステップと、
前記第2のステップで読み込まれた基準値と前記検出信号とを比較する第3のステップと、
前記検出信号が前記基準値以上である場合に前記センサ面の異常発生を判別する第4のステップと、
を有することを特徴とする画像検出装置の異常検出方法。
A transparent member having a sensor surface in contact with the detection target, a light irradiation unit for irradiating the detection target with detection light, a light receiving element for receiving light from the detection target via the transparent member, and In the abnormality detection method of the image detection device for detecting the image by the detection light received by the light receiving element,
A first step of reading a detection signal from the light receiving element;
A second step of reading a reference value of the detection signal;
A third step of comparing the reference value read in the second step with the detection signal;
A fourth step of determining occurrence of an abnormality in the sensor surface when the detection signal is equal to or greater than the reference value;
An abnormality detection method for an image detection apparatus, comprising:
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