JP2006149634A - Biological information detector for finger and biological information authentication apparatus for same - Google Patents

Biological information detector for finger and biological information authentication apparatus for same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve miniaturization and cost reduction while keeping easiness to correlate partial fingerprint images at a fingerprint sensor, and to reduce shading. <P>SOLUTION: The fingerprint sensor has a pixel area in which pixels 15 are arranged two-dimensionally and photographs a partial image of a finger print while moving the finger on the pixel area, wherein the density of the number of pixels in a moving direction of the finger in the pixel area is made different from that in a direction vertical to the moving direction of the finger to reduce the number of pixels while keeping the width of the pixel area with respect to the moving direction of the finger. In an optical-type finger print sensor, the pixel has larger opening part as the pixel more away from an LED, thereby shading is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、指の血管パターンや指紋等の指の生体情報を検出する生体情報検出装置及び生体情報認証装置に関するもので、特に指を移動させながら指の生体情報の部分画像を撮影する、指の生体情報検出装置及び生体情報認証装置に関する。   The present invention relates to a biometric information detection apparatus and biometric information authentication apparatus that detect biometric information of a finger such as a blood vessel pattern of a finger or a fingerprint, and in particular, to capture a partial image of the biometric information of a finger while moving the finger. The present invention relates to a biometric information detection apparatus and a biometric information authentication apparatus.

指の血管パターンや指紋等の生体情報を認証する認証装置、特に指紋認証装置は携帯電話等への応用がなされており、生体情報入力装置であるイメージセンサ部分の小型化は重要である。そのため特許文献1のようにセンサ上で指を移動(スイープ)させることで指紋画像を得る方法が用いられている。   Authentication apparatuses for authenticating biometric information such as finger blood vessel patterns and fingerprints, particularly fingerprint authentication apparatuses, have been applied to mobile phones and the like, and downsizing of the image sensor portion, which is a biometric information input apparatus, is important. Therefore, a method of obtaining a fingerprint image by moving (sweeping) a finger on a sensor as in Patent Document 1 is used.

このようなスイープ式のセンサでは、指がスイープされている間、指紋の部分画像を連続して撮影し、指紋全体分の画像を取得する。こうすることで、指全体が収まる画素領域を確保する必要をなくしている。
指紋認証装置における、スイープ式センサで取得した指紋部分画像の処理の仕方は大きく分けると2種類ある。1つは、前後の画像の重複する部分(相関のある部分)を検出し、その部分は片方の画像のみを採用するようにして前後の画像を繋げて指紋全体の画像を再構成する方法で、その後に特徴点抽出等の方法で指紋照合を行う。もう1つは、再構成を行わず、取得した指紋部分画像から周波数解析を行う方法である。
In such a sweep type sensor, while the finger is swept, a partial image of the fingerprint is continuously photographed to obtain an image for the entire fingerprint. In this way, it is not necessary to secure a pixel area that can accommodate the entire finger.
In the fingerprint authentication device, there are two types of methods for processing the fingerprint partial image acquired by the sweep sensor. One is a method of detecting the overlapping part (correlated part) of the preceding and following images, and reconstructing the entire image of the fingerprint by connecting the preceding and succeeding images so that only one image is used for that part. Then, fingerprint verification is performed by a method such as feature point extraction. The other is a method of performing frequency analysis from the acquired fingerprint partial image without performing reconstruction.

しかしながら、現状のスイープ式センサ、特に特許文献1のような光学式のセンサを用いたものの場合、画素部とメモリ部の占める領域が大きく、センサ全体が大きくなってしまっている。   However, in the case of the current sweep type sensor, in particular, one using an optical sensor as in Patent Document 1, the area occupied by the pixel portion and the memory portion is large, and the entire sensor has become large.

小型化の方法として画素とメモリを減らすことが考えられる。画素とメモリの数を減らすことは光学式センサだけでなく、静電容量式のセンサの場合にも小型化に寄与する。しかしスイープ式センサにおいてスイープ方向の画素領域の長さを短くすると、指のスイープ速度が高速のときに、再構成を行う場合の前後の画像の相関がとりにくくなるという問題がある。   One possible way to reduce the size is to reduce the number of pixels and memory. Reducing the number of pixels and memories contributes to miniaturization not only for optical sensors but also for capacitive sensors. However, if the length of the pixel region in the sweep direction is shortened in the sweep type sensor, there is a problem that it becomes difficult to correlate the images before and after reconstruction when the finger sweep speed is high.

また再構成を行わず周波数解析を行う場合にも、スイープ方向の画素領域の長さが短いと、各指紋部分画像の含む指紋情報が少ないことになるため、解析が困難となる。
特開2003-242489号公報
Also, when performing frequency analysis without reconstructing, if the length of the pixel region in the sweep direction is short, the fingerprint information included in each fingerprint partial image is small, which makes analysis difficult.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-242489

本発明では、センサ内のスペースを有効利用し、画像を再構成する際の相関性のとり易さや感度を高く保ちながら、また周波数解析をする際の指紋部分画像の含む情報を多く保ちながら、小型化・低コスト化を実現する装置を提供することを目的とする。   In the present invention, while effectively utilizing the space in the sensor, maintaining high ease of correlation and sensitivity when reconstructing the image, and maintaining a large amount of information included in the fingerprint partial image when performing frequency analysis, An object of the present invention is to provide a device that realizes downsizing and cost reduction.

また、光学式のセンサにおいて、画素開口部の大きさの調整によりシェーディングの低減を行うことを目的とする。   Another object of the present invention is to reduce shading by adjusting the size of a pixel opening in an optical sensor.

上記1つ目の目的達成のために、本発明では、画素が二次元状に配された領域を有し、該領域上を、指を移動させながら指の生体情報の部分画像を撮影する、指の生体情報検出装置において、
前記領域の指の移動方向の画素数密度が、指の移動方向と垂直な方向の画素数密度と異なることを特徴とする生体情報検出装置を提供する。
In order to achieve the first object, the present invention has a region in which pixels are two-dimensionally arranged, and a partial image of finger biometric information is photographed while moving the finger over the region. In the finger biometric information detection device,
There is provided a biological information detecting apparatus, wherein a pixel number density in a moving direction of a finger in the region is different from a pixel number density in a direction perpendicular to the moving direction of the finger.

上記2つ目の目的達成のために、本発明では、発光手段からの発光を指に照射し、指からの透過光あるいは反射光により指の生体情報像を、画素が二次元状に配された領域で読み取る生体情報検出装置において、前記発光手段から離れるに従って前記画素の画素開口部を大きくした生体情報検出装置を提供する。   In order to achieve the second object, in the present invention, the finger is irradiated with the light emitted from the light emitting means, and the biological information image of the finger is arranged in a two-dimensional manner by the transmitted light or reflected light from the finger. In the living body information detecting apparatus for reading in a region, a living body information detecting apparatus in which the pixel opening of the pixel is enlarged as the distance from the light emitting means increases.

なお、指の生体情報としては、代表的には指の血管パターンや指紋があげられる。   The biometric information of the finger typically includes a finger blood vessel pattern and a fingerprint.

本発明によれば、スイープ式の指の生体情報検出装置において、生体情報の部分画像間の相関性のとり易さを維持しながら、センサの小型化・低コスト化を実現することができる。また光学式で指の生体情報を読み取る生体情報検出装置において、画素開口部の大きさの調整によりシェーディングの低減を実現することができる。   According to the present invention, in the sweep-type finger biometric information detection apparatus, it is possible to realize downsizing and cost reduction of the sensor while maintaining easy correlation between partial images of biometric information. Further, in the biological information detection apparatus that reads the biological information of the finger optically, shading can be reduced by adjusting the size of the pixel opening.

以下光学式のスイープセンサを例に、本発明の実施形態について適宜図を用いて説明する。以下の説明は光学式のセンサを例に挙げるが、本発明は光学式に限ったものではなく、静電容量式のスイープセンサにおいても成り立つ。また以下の説明では生体情報として指紋を取り上げるが血管パターンであってもよいことは勿論である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate, taking an optical sweep sensor as an example. In the following description, an optical sensor will be described as an example. However, the present invention is not limited to an optical sensor, and can be applied to a capacitive sweep sensor. In the following description, a fingerprint is taken up as biometric information, but a blood vessel pattern may be used.

図1は光学式スイープセンサを有する指紋認証装置の構成を表したブロック図である。図17はセンサ部に対する指の移動を示す説明図である。   FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a fingerprint authentication apparatus having an optical sweep sensor. FIG. 17 is an explanatory diagram showing the movement of the finger with respect to the sensor unit.

図17に示すように指の移動(スイープ)が開始されると、画素部2で指紋部分画像10の撮影が開始される。その指紋部分画像10は指紋センサ装置(生体情報検出装置)となるセンサ部1内のフレームメモリ部3で一旦保持されたあと、ADコンバータ4を通してマイコン部5内のメモリ部6に蓄積される。この動作が指のスイープが終了するまでn回行われ、nフレーム分の指紋部分画像10が撮影される。これら指紋部分画像10はメモリ部6内の任意のメモリに順次蓄積される。例えば1フレーム目はメモリIに、2フレーム目はメモリIIに、nフレーム目はメモリnに蓄積される。センサ部1とマイコン部5とは指紋認証装置(生体情報認証装置)を構成する。   When the finger movement (sweep) is started as shown in FIG. 17, imaging of the fingerprint partial image 10 is started in the pixel unit 2. The fingerprint partial image 10 is temporarily held in the frame memory unit 3 in the sensor unit 1 serving as a fingerprint sensor device (biological information detection device), and then stored in the memory unit 6 in the microcomputer unit 5 through the AD converter 4. This operation is performed n times until the finger sweep is completed, and fingerprint partial images 10 for n frames are photographed. These fingerprint partial images 10 are sequentially stored in an arbitrary memory in the memory unit 6. For example, the first frame is stored in the memory I, the second frame is stored in the memory II, and the nth frame is stored in the memory n. The sensor unit 1 and the microcomputer unit 5 constitute a fingerprint authentication device (biological information authentication device).

センサ部1内のフレームメモリ部3は、1フレームの撮影開始から終了までの時間を短縮するためにある。スイープセンサでは移動する指を撮影するため、この時間を短縮することが重要となる。   The frame memory unit 3 in the sensor unit 1 is for shortening the time from the start to the end of photographing one frame. Since the sweep sensor photographs a moving finger, it is important to shorten this time.

n枚の指紋部分画像10は画像処理部7に送られ、画像処理部7では画像の再構成や画像強調等が行われる。ここで再構成されて得られた指紋合成画像11は指紋データベース8に保存されるか、照合部9において指紋データベース8内のあらかじめ保存された指紋との照合が行われる。   The n fingerprint partial images 10 are sent to the image processing unit 7 where image reconstruction, image enhancement, and the like are performed. The fingerprint composite image 11 obtained by reconstruction here is stored in the fingerprint database 8 or collation with a fingerprint stored in advance in the fingerprint database 8 is performed in the collation unit 9.

図2は、光学式スイープセンサの画素部2とフレームメモリ部3内の単位画素と単位フレームメモリの回路構成を簡単に表したものである。単位画素はフォトダイオードPDと、フォトダイオードPDの信号電荷を後段のアンプMSFに転送するスイッチMTX、アンプMSFのゲート部の残留電荷を除去するためのリセットスイッチMRES、ゲート部の信号電圧をバッファするアンプMSF、アンプMSFからの出力の信号線への読み出しを制御する選択スイッチMSELからなる。このようなアンプを含む画素構成はCMOSセンサとよばれる画素構成であるが、本実施形態において、光電変換部に蓄積された信号電荷を画素に備わったトランジスタの制御電極(ゲートやベース等)に導き、増幅された信号を主電極(ドレインやエミッタ)から出力するタイプのセンサが本実施形態の画素に用いることできる。各トランジスタはMOSトランジスタに限定されず、VMIS(Threshold Voltage Modulation Image Sensor)、BCAST(Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor array)、LBCAST(Lateral Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor array)等も適用可能である。とくにBCASTやLBCASTに対しては増幅用MOSトランジスタをJFETトランジスタに置き換えることで、本質的な変更を伴わずに実現できる。他に増幅用トランジスタとしてSITを使ったSIT型イメージセンサ(A.Yusa、J.Nishizawa et al., “SIT image sensor: Design consideration and characteristics,” IEEE trans. Vol. ED-33, pp.735-742, June 1986.)、バイポーラトランジスタを使ったBASIS (N.Tanaka et al., “A 310K pixel bipolar imager (BASIS),” IEEE Trans. Electron Devices, vol.35, pp. 646-652, may 1990)、制御電極が空乏化するJFETを使ったCMD (中村ほか“ゲート蓄積型MOSフォトトランジスタイメージセンサ”,テレビ学会誌,41,11,pp.1075-1082 Nov.,1987)などがある。 FIG. 2 simply shows the circuit configuration of the pixel unit 2 of the optical sweep sensor, the unit pixel in the frame memory unit 3, and the unit frame memory. The unit pixel includes a photodiode PD, a switch M TX for transferring the signal charge of the photodiode PD to the subsequent amplifier M SF , a reset switch M RES for removing residual charge in the gate part of the amplifier M SF , and a signal of the gate part An amplifier M SF that buffers the voltage, and a selection switch M SEL that controls reading of the output from the amplifier M SF to the signal line. A pixel configuration including such an amplifier is a pixel configuration called a CMOS sensor. In this embodiment, the signal charge accumulated in the photoelectric conversion unit is applied to the control electrode (gate, base, etc.) of the transistor provided in the pixel. A sensor of a type that outputs a signal that is guided and amplified from a main electrode (drain or emitter) can be used in the pixel of this embodiment. Each transistor is not limited to a MOS transistor, and VMIS (Threshold Voltage Modulation Image Sensor), BCAST (Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor array), LBCAST (Lateral Buried Charge Accumulator and Sensing Transistor array), and the like are also applicable. In particular, BCAST and LBCAST can be realized without substantial change by replacing the amplification MOS transistor with a JFET transistor. In addition, SIT type image sensor using SIT as an amplifying transistor (A. Yusa, J. Nishizawa et al., “SIT image sensor: Design consideration and characteristics,” IEEE trans. Vol. ED-33, pp.735- 742, June 1986.) BASIS using bipolar transistors (N. Tanaka et al., “A 310K pixel bipolar imager (BASIS),” IEEE Trans. Electron Devices, vol.35, pp. 646-652, may 1990) ), CMD using a JFET with a depleted control electrode (Nakamura et al. “Gate Storage Type MOS Phototransistor Image Sensor”, Television Society Journal, 41, 11, pp.1075-1082 Nov., 1987).

単位画素からのフォトダイオード信号と画素アンプMSFのリセットノイズは、単位フレームメモリ内の容量C、Cにそれぞれ一時蓄積された後に読み出される。M,Mは容量C、Cに対する書き込みを制御するためのスイッチ、M,Mは容量C、Cに対する読み出しを制御するためのスイッチである。 Reset noise of the photodiode signal and the pixel amplifier M SF from the unit pixel, the capacitance C S of the unit frame memory is read after being temporarily stored respectively in the C N. M 1 and M 2 are switches for controlling writing to the capacitors C S and C N , and M 3 and M 4 are switches for controlling reading from the capacitors C S and C N.

図3は指紋部分画像10の第mフレーム12と第m+1フレーム13の画像を模式的に表したものである。図3を用いて、画像処理部7にて行われる再構成について説明する。   FIG. 3 schematically shows images of the mth frame 12 and the m + 1th frame 13 of the fingerprint partial image 10. The reconstruction performed by the image processing unit 7 will be described with reference to FIG.

図3中の画像の重複する部分14は、第mフレーム12と第m+1フレーム13で、指の同じ場所を撮影した部分である。画像処理部7では、連続する2枚の画像間でこの部分を検出する。前後の画像をつなげる際には、再構成後の画像にこの重複する部分が2回現れないよう、第mフレーム12もしくは第m+1フレーム13のどちらかの画像からはこの部分を省略してから繋げる。   The overlapping portion 14 of the image in FIG. 3 is a portion obtained by photographing the same place of the finger in the mth frame 12 and the m + 1th frame 13. The image processing unit 7 detects this portion between two consecutive images. When connecting the previous and next images, omit this part from either the m-th frame 12 or the m + 1-th frame 13 so that this overlapping part does not appear twice in the reconstructed image. Connect from.

図15は、センサ部1内における画素部2とフレームメモリ部3内の、画素15とフレームメモリ16の配列を模式的に表したものである。ここでは、指のスイープ方向を縦方向、スイープ方向に垂直な方向を横方向と定義する。また、縦方向の画素15およびフレームメモリ16の並びを列、横方向の画素15及びフレームメモリ16の並びを行と呼ぶ。図15は12行の画素行を有する例である。   FIG. 15 schematically shows an arrangement of the pixels 15 and the frame memory 16 in the pixel unit 2 and the frame memory unit 3 in the sensor unit 1. Here, the sweep direction of the finger is defined as the vertical direction, and the direction perpendicular to the sweep direction is defined as the horizontal direction. Further, the arrangement of the vertical pixels 15 and the frame memory 16 is referred to as a column, and the arrangement of the horizontal pixels 15 and the frame memory 16 is referred to as a row. FIG. 15 shows an example having 12 pixel rows.

センサ部1内では、画素部2とフレームメモリ部3の占める領域が大きい。センサの小型化・低価格化のために、画素15とフレームメモリ16の数を減らすことは有効である。   In the sensor unit 1, the area occupied by the pixel unit 2 and the frame memory unit 3 is large. It is effective to reduce the number of pixels 15 and frame memory 16 in order to reduce the size and price of the sensor.

ここでは12行の画素行を6行に減らす場合を例に挙げる。単純な方法として、図16のように画素15とフレームメモリ16を配列させる方法がある。   Here, a case where 12 pixel rows are reduced to 6 is taken as an example. As a simple method, there is a method of arranging the pixels 15 and the frame memory 16 as shown in FIG.

しかし図16のようにした場合、画素部2のスイープ方向に対する長さが短くなってしまう。これは、図3の画像の重複する部分14がとりにくくなることにつながる。指のスイープ速度が速い場合に画素削減前と同じように画像の重複する部分14を確保するには、センサの動作速度を上げたり、露光時間を短くしたりする必要が生じてしまう。   However, in the case of FIG. 16, the length of the pixel unit 2 in the sweep direction is shortened. This leads to difficulty in removing the overlapping portion 14 in the image of FIG. When the finger sweep speed is high, it is necessary to increase the operation speed of the sensor or shorten the exposure time in order to secure the overlapping portion 14 of the image as before the pixel reduction.

また再構成を行わず周波数解析をする場合にも、画素領域を狭くすることは、指が高速のときに各指紋部分画像の含む情報を少なくすることになってしまう。   Also, when performing frequency analysis without reconstructing, narrowing the pixel area results in less information contained in each fingerprint partial image when the finger is fast.

そこで、以下に説明するような実施例の指紋センサ装置を用いる。   Therefore, the fingerprint sensor device of the embodiment as described below is used.

(実施例1)
本発明の実施例1では、縦方向と横方向で画素密度が異なるようにし、つまり縦方向の画素密度を疎にすることで、前後の画像の相関性のとり易さを維持しながら画素行を減らして小型化・低価格化を実現する。
Example 1
In Embodiment 1 of the present invention, the pixel density is different between the vertical direction and the horizontal direction, that is, the pixel density in the vertical direction is sparse so that the correlation between the previous and subsequent images is maintained and the pixel rows are maintained. To reduce size and price.

具体的に図4のように画素15とフレームメモリ16を配列する。このように横方向に比べて縦方向(スイープ方向)の画素ピッチを長くとることで(横方向に比べて縦方向の画素密度を小さくすることで、いいかえれば画素行に対して画素列の画素密度を小さくすることで)、画素削減前と同等に画素部2の縦方向の長さを維持することができ、よって同等の相関性のとり易さを維持できる。かつ、画素数が減ることによる簡略化・低コスト化、およびメモリ行が減ることによる小型化が実現される。   Specifically, the pixels 15 and the frame memory 16 are arranged as shown in FIG. In this way, by increasing the pixel pitch in the vertical direction (sweep direction) compared to the horizontal direction (by reducing the pixel density in the vertical direction compared to the horizontal direction, in other words, the pixels in the pixel column with respect to the pixel row) By reducing the density), it is possible to maintain the vertical length of the pixel portion 2 as before the pixel reduction, and therefore maintain the same ease of correlation. In addition, simplification and cost reduction by reducing the number of pixels, and miniaturization by reducing memory rows are realized.

またこの場合、横方向には従来通りの解像度が維持される。横方向の画素数を削減することは直接的にスイープ方向に対する小型化に寄与するものではないので(画素行・メモリ行が減らないから)、こちらには解像度を高く保つことはスペースの有効利用となる。   In this case, the conventional resolution is maintained in the horizontal direction. Reducing the number of pixels in the horizontal direction does not directly contribute to miniaturization in the sweep direction (because pixel rows and memory rows do not decrease), so keeping the resolution high here is an effective use of space It becomes.

(実施例2)
本実施例2では、スイープ(移動)方向の画素ピッチを不均一にすることにより(スイープ方向の画素数密度が不均一に分布させることにより)、相関のとり易さを維持しながら小型化・低コスト化を実現する。
(Example 2)
In the second embodiment, the pixel pitch in the sweep (moving) direction is made non-uniform (the pixel number density in the sweep direction is non-uniformly distributed), thereby reducing the size while maintaining the ease of correlation. Realize low cost.

具体的に、図5のように画素15とフレームメモリ16を配置する。図5の構成では、縦方向の画素ピッチが密の部分と疎の部分を有している。なお、ここでは、画素を複数画素行分配置しないことで画素ピッチを変えているが、必要に応じて画素ピッチを設定することができ、例えば図4の画素ピッチを1としたとき、図5のスイープ方向から第1画素行と第2画素行、第6画素行とフレームメモリとの画素ピッチを0.5、第2画素行と第3画素行、第5画素行と第6画素行の画素ピッチを1、第3画素行と第4画素行、第4画素行と第5画素行との画素ピッチを1.5とするような画素ピッチとすることも可能である。全体として画素部2は縦方向に削減前と同様の幅を維持しており、よって同等の相関性のとり易さを維持する。かつ画素が減ることによる簡略化・低コスト化、およびメモリの数が減ることによる小型化が実現される。また実施例1の場合と同様スイープ方向と垂直な方向には従来通りの解像度が維持される。   Specifically, the pixel 15 and the frame memory 16 are arranged as shown in FIG. In the configuration of FIG. 5, the vertical pixel pitch has a dense portion and a sparse portion. Here, the pixel pitch is changed by not arranging the pixels for a plurality of pixel rows, but the pixel pitch can be set as necessary. For example, when the pixel pitch in FIG. From the sweep direction, the pixel pitch between the first pixel row and the second pixel row, the sixth pixel row and the frame memory is 0.5, the second pixel row and the third pixel row, the fifth pixel row and the sixth pixel row. It is also possible to set the pixel pitch to 1, the third pixel row to the fourth pixel row, and the fourth pixel row to the fifth pixel row to 1.5. As a whole, the pixel unit 2 maintains the same width in the vertical direction as before the reduction, and therefore maintains the same level of correlation. In addition, simplification and cost reduction by reducing the number of pixels and size reduction by reducing the number of memories are realized. As in the first embodiment, the conventional resolution is maintained in the direction perpendicular to the sweep direction.

(実施例3)
本実施例3では、単位長あたりの画素密度を縦横で変化させた場合に、実施例1のようにするのではなく、画素開口部の長さを縦横で異ならせ、画素開口部をなるべく大きくとるようにする。こうすることで感度の向上が実現される。
(Example 3)
In the third embodiment, when the pixel density per unit length is changed vertically and horizontally, the pixel openings are made different in length and width to make the pixel openings as large as possible instead of the same as in the first embodiment. Try to take. This improves the sensitivity.

具体的に図6のようにする。縦方向の画素開口部の長さが実施例1の場合より長くとられていることから、より大きな感度が実現できる。   Specifically, as shown in FIG. Since the length of the pixel opening in the vertical direction is longer than that in the first embodiment, higher sensitivity can be realized.

(実施例4)
本実施例4では、実施例1,2のように画素を削減したスイープセンサにおいて、フレームメモリ16を画素行の間の余地ができた空間に配置することで、さらなる小型化を実現する。
Example 4
In the fourth embodiment, in the sweep sensor in which the number of pixels is reduced as in the first and second embodiments, the frame memory 16 is arranged in a space where there is room between the pixel rows, thereby further reducing the size.

具体的に、図7のように画素15の配列からなる画素行の間にそれぞれフレームメモリ16を配列する構成、図8のようにある画素行間に全てのフレームメモリ16を配列する構成とする。また、スイープ方向から第1画素行と第2画素行、第5画素行と第6画素行との間に1行分のフレームメモリを配置し、第2画素行と第3画素行、第4画素行と第5画素行との間に2行分のフレームメモリを配置するような構成も可能である。これにより、スイープ方向の大きさを実施例1,2の場合よりさらに小さくすることができる。   Specifically, as shown in FIG. 7, the frame memory 16 is arranged between pixel rows each including an array of pixels 15, and as shown in FIG. 8, all the frame memories 16 are arranged between certain pixel rows. Further, one frame memory is arranged between the first pixel row and the second pixel row, the fifth pixel row and the sixth pixel row from the sweep direction, and the second pixel row, the third pixel row, and the fourth pixel row are arranged. A configuration in which two rows of frame memories are arranged between the pixel row and the fifth pixel row is also possible. Thereby, the magnitude | size of a sweep direction can be made still smaller than the case of Example 1,2.

(実施例5)
本実施例5では、フレームメモリ16を画素列の間に配置することで、スイープ方向に対する小型化を実現する。
(Example 5)
In the fifth embodiment, the frame memory 16 is arranged between the pixel columns, thereby realizing a reduction in size in the sweep direction.

図15のような配列であったものを小型化する場合を想定する。具体的に、図9のような配列にすることで小型化を実現できる。   A case is assumed in which the arrangement shown in FIG. 15 is downsized. Specifically, the arrangement can be reduced as shown in FIG.

図9の例では横方向の画素間にフレームメモリ16をそれぞれ配置しているので、横方向のみ解像度を下げているが、さらに簡略化・低コスト化のために縦方向にも画素数を削減し(12行の画素行を6行の画素行とする)図10のようにする方法、さらに動作安定のためにフレームメモリ16の面積を大きくし、図11のようにする方法もある。   In the example of FIG. 9, since the frame memory 16 is arranged between the pixels in the horizontal direction, the resolution is lowered only in the horizontal direction, but the number of pixels is also reduced in the vertical direction for further simplification and cost reduction. However, there is a method as shown in FIG. 10 (12 pixel rows are changed to 6 pixel rows) and a method of increasing the area of the frame memory 16 to stabilize the operation and as shown in FIG.

(実施例6)
本実施例6では、発光手段17を有する光学式指紋センサにおいて、発光手段17から遠い画素ほど画素開口部を大きくすることで、シェーディングの低減を実現する。
(Example 6)
In the sixth embodiment, in the optical fingerprint sensor having the light emitting means 17, the shading can be reduced by increasing the pixel opening as the pixel is farther from the light emitting means 17.

図12はこの実施例を模式的に表したものである。図12のように画素開口部の大きさを調整して発光手段17から遠ざかる程、画素開口部の大きさを大きくし、LED等の発光手段17から遠い画素ほど感度を高くする。これによりセンサのシェーディングを補正する。   FIG. 12 schematically shows this embodiment. As shown in FIG. 12, the size of the pixel opening is adjusted to be farther away from the light emitting means 17, and the size of the pixel opening is increased, and the sensitivity of the pixel farther from the light emitting means 17 such as an LED is increased. This corrects the shading of the sensor.

図13は、開口部補正の効果を模式的に表したものである。横軸はLEDから画素までの距離、縦軸は画素出力とする。補正前の出力信号は例えば図中の実線のようになっており、LEDに近いほど出力強度が大きくなっている。開口部の大きさを図12のように補正することは、図中の点線のようにこの出力の差を低減する効果をもたらす。   FIG. 13 schematically shows the effect of opening correction. The horizontal axis is the distance from the LED to the pixel, and the vertical axis is the pixel output. The output signal before correction is, for example, as shown by the solid line in the figure, and the closer to the LED, the higher the output intensity. Correcting the size of the opening as shown in FIG. 12 has the effect of reducing the difference in output as indicated by the dotted line in the figure.

なお、本実施例は特に移動する指の部分画像を撮影する指紋センサ装置に限定されず、指を静止させた状態で指の画像を撮影する指紋センサ装置にも適用できる。   The present embodiment is not particularly limited to a fingerprint sensor device that captures a partial image of a moving finger, but can also be applied to a fingerprint sensor device that captures an image of a finger while the finger is stationary.

(実施例7)
実施例6の構成は実施例1〜5の構成と適宜組み合わせることができる。例えば、本実施例7では、実施例1の構成と実施例6の構成の特徴を併せ持つ指紋認証装置を提供することで、小型化とシェーディング低減の2つを同時に実現した指紋認証装置を提供する。
(Example 7)
The configuration of the sixth embodiment can be appropriately combined with the configurations of the first to fifth embodiments. For example, in the seventh embodiment, by providing a fingerprint authentication device having both the configuration of the first embodiment and the configuration of the sixth embodiment, a fingerprint authentication device that realizes both miniaturization and shading reduction is provided. .

図15の配列を持つセンサに、小型化とシェーディング補正を施す場合を想定する。具体的に、図14のようにLED等の発光手段17から遠ざかるに従って画素開口部の大きさを大きくし、かつ画素行の数を12行から6行とする。これにより画素数削減による簡略化・低コスト化、フレームメモリ列削減による小型化、画素開口部の大きさ調整によるシェーディング補正が実現される。またこの場合横方向の解像度は削減前と同等に維持される。   Assume that the sensor having the arrangement of FIG. 15 is subjected to downsizing and shading correction. Specifically, as shown in FIG. 14, as the distance from the light emitting means 17 such as an LED increases, the size of the pixel opening is increased and the number of pixel rows is changed from 12 to 6 rows. Thereby, simplification and cost reduction by reducing the number of pixels, miniaturization by reducing the frame memory array, and shading correction by adjusting the size of the pixel opening are realized. In this case, the horizontal resolution is maintained at the same level as before the reduction.

本実施例に係わる指紋センサ装置を単独で携帯電話、PDA、ノート型PC(パーソナルコンピュータ)、据置型PC等の情報機器に搭載することで、指紋センサ装置から出力される指紋の部分画像をインターネット等の通信回線を通じて指紋認証サーバに送り、指紋認証サーバが図1のマイコン部5のような指紋認証を行い、その指紋認証の是否を通信回線を通じて情報機器に送り、指紋認証がされたときに、携帯電話の通話、PCのアプリケーションソフトの起動等を許可するような認証方法をとることも可能である。勿論図1に示すような指紋認証装置をPDA、ノート型PC(パーソナルコンピュータ)、据置型PC等の情報機器に搭載することも可能である。   By mounting the fingerprint sensor device according to this embodiment alone on an information device such as a mobile phone, a PDA, a notebook PC (personal computer), or a stationary PC, a partial fingerprint image output from the fingerprint sensor device is displayed on the Internet. When the fingerprint authentication server performs fingerprint authentication like the microcomputer unit 5 in FIG. 1 and sends the information on whether or not to accept the fingerprint authentication to the information device through the communication line, and the fingerprint authentication is performed. It is also possible to take an authentication method that permits a mobile phone call, activation of PC application software, and the like. Of course, the fingerprint authentication apparatus as shown in FIG. 1 can be mounted on an information device such as a PDA, a notebook PC (personal computer), or a stationary PC.

本発明は個人認証を必要とする携帯電話、PDA、ノート型PC(パーソナルコンピュータ)、据置型PC等の情報機器に搭載される生体情報検出装置に適用される。かかる生体情報検出装置と当該生体情報検出装置から出力される複数の部分画像に基づいて生体情報の認証を行う認証部とを備えた生体情報認証装置を上記の情報機器に搭載する場合にも本発明は適用される。   The present invention is applied to a biological information detection apparatus mounted on an information device such as a mobile phone, a PDA, a notebook PC (personal computer), or a stationary PC that requires personal authentication. Even when the biometric information authentication apparatus including the biometric information detection apparatus and an authentication unit that authenticates biometric information based on a plurality of partial images output from the biometric information detection apparatus is mounted on the information device described above, The invention applies.

指紋認証装置の一実施形態の構成を示したブロック図である。It is the block diagram which showed the structure of one Embodiment of a fingerprint authentication apparatus. 光学式スイープセンサの画素の回路構成を簡単に表した図である。It is the figure which represented simply the circuit structure of the pixel of an optical sweep sensor. 第mフレームと第m+1フレームの指紋部分画像を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the fingerprint partial image of the mth frame and the (m + 1) th frame. 図15の指紋センサに対して、縦横の画素ピッチが異なるような形態で画素行を削減した例を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example in which pixel rows are reduced in a form in which the vertical and horizontal pixel pitches are different from the fingerprint sensor of FIG. 15. 図15の指紋センサに対して、縦方向の画素ピッチが不均一になる形態で画素行を削減した例を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example in which pixel rows are reduced in a form in which the vertical pixel pitch is nonuniform with respect to the fingerprint sensor of FIG. 15. 図4の指紋センサに対して、画素開口部を大きくとるために、画素開口部の長さが縦横で異なるようにした例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example in which the length of the pixel opening is different in length and breadth in order to make the pixel opening large with respect to the fingerprint sensor of FIG. 4. 図4の指紋センサに対して、画素行の間にフレームメモリを配置し、スイープ方向に対して小型化した例を示す模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an example in which a frame memory is arranged between pixel rows in the fingerprint sensor of FIG. 4 and the size is reduced in a sweep direction. 図5の指紋センサに対して、画素行の間にフレームメモリを配置し、スイープ方向に対して小型化した例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an example in which a frame memory is arranged between pixel rows and the size is reduced in a sweep direction with respect to the fingerprint sensor of FIG. 5. 画素列の間にフレームメモリを配置した指紋センサの、画素とフレームメモリの配列の例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of the arrangement | sequence of a pixel and a frame memory of the fingerprint sensor which has arrange | positioned the frame memory between pixel rows. 図9の指紋センサに対して、縦方向の画素数を減らして簡略化・低価格化した例を示す模式図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating an example in which the number of pixels in the vertical direction is reduced and the price is simplified and reduced with respect to the fingerprint sensor of FIG. 9. 図10の指紋センサに対して、フレームメモリの面積をより大きくして動作を安定させた例を示す模式図である。FIG. 11 is a schematic diagram showing an example in which the operation of the fingerprint sensor of FIG. 10 is made larger by increasing the area of the frame memory. 発光手段から遠い画素ほど画素開口部を大きくして、シェーディングを低減した指紋センサの画素部とフレームメモリ部を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a pixel portion and a frame memory portion of a fingerprint sensor in which a pixel opening portion is enlarged as a pixel farther from the light emitting means and shading is reduced. 画素開口部の大きさ補正の効果を模式的に表した図である。It is the figure which represented typically the effect of the magnitude | size correction | amendment of a pixel opening part. 図15の指紋センサに対して、縦横の画素ピッチが異なるような形態で画素行を削減すると共に、発光手段から遠い画素ほど画素開口部を大きくとるようにして、シェーディングを低減した例を示す模式図である。15 is a schematic diagram illustrating an example in which shading is reduced by reducing pixel rows in a form in which vertical and horizontal pixel pitches are different from those of the fingerprint sensor of FIG. FIG. 一般的な指紋センサにおける画素とフレームメモリの配列の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the arrangement | sequence of the pixel and frame memory in a common fingerprint sensor. 図15の指紋センサの画素行を単純に削減した例を示す模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating an example in which the pixel rows of the fingerprint sensor in FIG. 15 are simply reduced. センサ部に対する指の移動を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the movement of the finger | toe with respect to a sensor part.

符号の説明Explanation of symbols

1 センサ部
2 画素部
3 フレームメモリ部
4 ADコンバータ
5 マイコン部(認証部)
6 メモリ部
7 画像処理部
8 指紋データベース
9 照合部
10 指紋部分画像
11 合成後指紋画像
12 第mフレーム
13 第m+1フレーム
14 画像の重複する部分
15 画素
16 フレームメモリ
17 発光手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Sensor part 2 Pixel part 3 Frame memory part 4 AD converter 5 Microcomputer part (authentication part)
6 memory part 7 image processing part 8 fingerprint database 9 collation part 10 fingerprint partial image 11 fingerprint image after composition 12 mth frame 13 m + 1 frame 14 overlapping part of the image 15 pixels 16 frame memory 17 light emitting means

Claims (9)

画素が二次元状に配された領域を有し、該領域上を、指を移動させながら指の生体情報の部分画像を撮影する、指の生体情報検出装置において、
前記領域の指の移動方向の画素数密度が、指の移動方向と垂直な方向の画素数密度と異なることを特徴とする生体情報検出装置。
In the finger biometric information detection device that has a region in which pixels are arranged two-dimensionally and shoots a partial image of the finger biometric information while moving the finger over the region,
The biological information detection apparatus according to claim 1, wherein a pixel number density in a moving direction of the finger in the region is different from a pixel number density in a direction perpendicular to the moving direction of the finger.
請求項1に記載の生体情報検出装置において、前記指の移動方向の画素数密度が不均一に分布していることを特徴とする生体情報検出装置。 The biological information detection apparatus according to claim 1, wherein the pixel number density in the moving direction of the finger is unevenly distributed. 請求項1又は2に記載の生体情報検出装置において、前記領域の指の移動方向の画素開口部の長さが、前記指の移動方向と垂直な方向の画素開口部の長さと異なるようにしたことを特徴とする生体情報検出装置。 The biological information detection apparatus according to claim 1 or 2, wherein the length of the pixel opening in the direction of movement of the finger in the region is different from the length of the pixel opening in a direction perpendicular to the direction of movement of the finger. A biological information detection apparatus characterized by the above. 請求項1又は2に記載の生体情報検出装置において、前記指の移動方向の画素開口部の長さが不均一に分布していることを特徴とする生体情報検出装置。 The biological information detection apparatus according to claim 1 or 2, wherein the lengths of the pixel openings in the direction of movement of the finger are unevenly distributed. 請求項1に記載の生体情報検出装置において、前記画素からの出力信号を保持する画素信号メモリを画素行間に配置した生体情報検出装置。 The biological information detection apparatus according to claim 1, wherein a pixel signal memory that holds an output signal from the pixel is arranged between pixel rows. 請求項1に記載の生体情報検出装置において、前記画素からの出力信号を保持する画素信号メモリを画素列間に配置した生体情報検出装置。 The biological information detection apparatus according to claim 1, wherein a pixel signal memory that holds an output signal from the pixel is arranged between pixel columns. 発光手段からの発光を指に照射し、指からの透過光あるいは反射光により指の生体情報像を、画素が二次元状に配された領域で読み取る生体情報検出装置において、前記発光手段から離れるに従って前記画素の画素開口部を大きくした生体情報検出装置。 In a biological information detection apparatus that irradiates a finger with light emitted from a light emitting means and reads a biological information image of the finger with transmitted light or reflected light from the finger in a region in which pixels are arranged in a two-dimensional manner, the biological information detecting device is separated The biological information detection apparatus which enlarged the pixel opening part of the said pixel according to. 請求項1から6のいずれか1項に記載の生体情報検出装置において、
発光手段からの発光を移動する前記指に照射し、前記指からの透過光あるいは反射光により前記指の生体情報像を、前記領域で読み取り、
前記発光手段から離れるに従って前記画素の画素開口部を大きくした生体情報検出装置。
The biological information detection apparatus according to any one of claims 1 to 6,
Irradiating the finger moving the light emission from the light emitting means, and reading the biological information image of the finger in the region by transmitted light or reflected light from the finger;
The biological information detection apparatus which enlarged the pixel opening part of the said pixel as it left | separated from the said light emission means.
請求項1から8のいずれか1項に記載の生体情報検出装置と、該生体情報検出装置から出力される複数の部分画像を合成して指の生体情報の特徴を検出することで指の生体情報の認証を行う認証部とを有する生体情報認証装置。 The biometric information detection apparatus according to any one of claims 1 to 8 and a plurality of partial images output from the biometric information detection apparatus to detect the characteristics of the biometric information of the finger, A biometric information authentication device having an authentication unit that authenticates information.
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