JP2018506799A - 携帯用電子デバイスのユーザをガイドする方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、携帯用電子デバイスに備えられた指紋センサを動作させる際に携帯用電子デバイスのユーザをガイドする方法に関する。本発明によって、指紋センサを使用する際の登録プロセスの改善ならびに全般的な改善が可能になる。本発明は、対応する電子デバイスおよびコンピュータプログラム製品にも関する。【選択図】図５ｂ

Description

本発明は、携帯用電子デバイスに備えられた指紋センサを動作させる際に携帯用電子デバイスのユーザをガイドする方法に関する。本発明は、対応する電子デバイスおよびコンピュータプログラム製品にも関する。

電子デバイスにアクセスするためのセキュリティを強化し、それによって、ユーザ利便性を向上させるために、様々なタイプの生体認証システムがますます使用されている。特に、指紋センサは、例えば、そのスモールフォームファクタ、高性能、およびユーザ受容性（ｕｓｅｒ ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ）のために、そのようなデバイスにうまく一体化されてきた。（容量性、光学的、熱的などの）様々な利用可能な指紋検知原理の中でも、容量性検知は、特に、サイズおよび消費電力が重要な問題である用途において最も一般的に使用されている。

コストおよび貴重な表面スペースを節約するために、指紋センサの一層の小型化に向けた努力がなされている。全指紋の画像を同時に取り込む「一度に」の指紋スキャナとは対照的に、そのようなより小型の指紋センサは、ユーザの指紋よりも実質的に小さいことがある。任意の所定の時間に指紋の一部分だけを撮像することによって、部分指紋センサのサイズおよびコストを、完全な指紋センサよりもかなり小さく、安くすることができる。次いで、複数のより小さな指紋画像部分が、例えば、特徴抽出によって完全な指紋画像へと結合される。

より小さな指紋画像部分を互いに結合させることができるように、指紋画像部分のそれぞれが十分な品質レベルを有することが望ましい。このことは、典型的には、指がどのように指紋センサに接触しているかに制約を加える。様々な人的要因の問題のために、指紋センサに対して自分の指をどのように位置決めするかを正確に知ることはユーザにとってはそれほど容易ではなく、異なるユーザは、自分の指を異なるやり方で置く。このタイプのバリエーションに対処するために、現代の部分指紋センサは、しばしばユーザをガイドするための機械的手段（例えば、くぼみ）および／または指位置センサを組み込み、指紋センサに対する指位置を決定している。

そのような指位置センサを備える指紋システムの一例が米国特許第８０７７９３５号に開示されており、指位置センサが位置ピックアップレートおよび複数の位置駆動プレートを含む。動作中に、駆動プレートは、信号バーストによって連続して活性化される。活性化された駆動プレートおよびピックアッププレートに指が接触しているか、ほぼ接触している場合、信号バーストは、指のバルクを介してピックアッププレートへ伝えられる。活性化された駆動プレートに指が接していない場合は、信号バーストは、空気を介してピックアッププレートへ伝えられ、はるかに小さな信号が検出される。それゆえ、検知された信号レベルは、活性化された駆動プレートおよびピックアッププレートに指が接触しているかどうかを示す。駆動プレートすべてからの検出された信号を分析することによって、指端部の位置を決定することができ、ユーザに、指紋センサに対する指の実際の指配置および所望の指配置を示すことができる。

たとえ、米国特許第８０７７９３５号による指紋検知システムが「より小型の」指紋センサの使用に対する改善を提供しているとしても、指位置センサを追加的に含むことによって、携帯電話などの携帯用電子デバイスに対する実装可能性が限定され、利用可能な物的財産が非常に限定される。加えて、示唆されたガイダンスは、異なるユーザが異なるレベルの指紋センサ使用経験を有し、それゆえ異なるレベルのガイダンスが必要であるという事実を考慮に入れてない。

指紋センサに対して自分の指をどのように位置決めするかに関してユーザをガイドする、米国特許第２０１０／０３０３３１１（Ａ１）号がさらに注目される。ガイディングは、指紋センサに対する指の現在位置と直接関連する。

従来技術の上述および他の欠点に鑑みて、本発明の目的は、典型的には機械的なガイド手段を含むことに頼らなくても、最適な性能を確保するための適正なガイダンスを提供することによって、指紋センサ上へのユーザの指配置を手助けすることである。

したがって、本発明の態様によると、携帯用電子デバイスのユーザをガイドする方法が提供され、本電子デバイスが、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示するように構成された表示ユニット、ピクセルのアレイを有し指の指紋パターンの指紋表現を取り込むために構成された指紋センサ、ならびに表示ユニットおよび指紋センサに接続され表示ユニットおよび指紋センサの動作を制御するように構成された制御ユニットを備え、本方法が、第１の時点で、指紋センサを使用して指紋パターンの対応する第１の部分の第１の部分指紋画像を取得するステップと、第１の部分指紋画像に基づいて、指紋センサに対する指の第１の配置を決定するステップと、第１の指配置に基づいて、第１のユーザガイダンスを選択するステップと、第１のユーザガイダンスを指紋センサに対して指を再配置するためのユーザに提供するステップと、第２の時点で、指紋センサを使用して指紋パターンの対応する第２の部分の第２の部分指紋画像を取得するステップと、第２の部分指紋画像に基づいて、指紋センサに対する指の第２の配置を決定するステップと、第１および第２の指配置の両方を考慮に入れて、第２のユーザガイダンスを選択するステップと、第２のユーザガイダンスを指紋センサに対して指を配置するためのユーザに提供するステップとを含む。

本発明は、電子デバイスに備えられた指紋センサを使用する場合にユーザに提供されるガイダンスを自動的に適合させることが望ましいという認識に基づく。すなわち、例えば、表示ユニットで提供されるＧＵＩ内部に示されるガイダンスは、ユーザの特定の挙動をターゲットとし、電子デバイスの一般的な使用中に、良好な指登録を実現するためのならびに可能な限り最良のやり方で指紋センサを使用するための最適なやり方で指紋センサを使用するようにユーザを適応的にガイドすべきである。すなわち、高品質の部分指紋画像の取得によって、典型的には、例えば、電子デバイスのロックを解除する際に使用する、購入を確認するなどのために、ユーザ指紋の登録ならびに確認／認証の成功を実現するために必須の部分である特徴抽出の成功が可能になる。それに応じて、本発明によって、指紋センサの登録プロセスの改善ならびに全般的な使用法の改善が可能になる。本発明の文脈の範囲内で、他のやり方、例えばオーディオ指示によってまたは力覚フィードバックを使用するなどして、ユーザガイダンスがユーザに提供されてもよいことを理解されたい。

このことは、典型的には、ユーザの指紋よりも実質的に小型の指紋センサとして規定される、より小型の指紋センサを使用する場合に特に明らかである。そのようなシナリオでは、ユーザは、電子デバイスの指紋センサを使用の仕方についての十分な理解を（少なくとも電子デバイスを使用し始めるときに）必ずしも有していない場合がある。加えて、指紋センサは、指紋センサに対して指を「正しい」位置に位置決めするための機械的なガイド手段なしに取り付けられ／一体化され／配置される場合がある。さらに、そのようなシナリオでは、どれだけ「強く」自分の指を指紋センサの表面に向けて押すのかが、ユーザには必ずしも明らかではない場合がある。

本発明は、指紋センサに対して自分の指を配置するためのユーザを適応的にガイドすることによって、これを解決しようとするものである。第１のステップとして、第１の指配置（指位置とも呼ばれる）がその指について指紋センサに対して決定される。次いで、決定された第１の指紋配置は、ユーザが指紋センサに対して自分の指を再配置するために適切な第１のガイダンスを選択するために使用される。上で論じたように、完全な指紋画像を決定するために複数の部分指紋画像を収集する必要があるため、より小型の指紋センサを使用する場合は、指の再配置が典型的には必要である。

しかしながら、指の再配置の要請は、「より良い」部分指紋画像を取得することができるように、すなわち、部分指紋画像の品質を改善するために、ユーザに自分の指を動かすように指示するために行われることもある。また、第１のガイダンスは、指紋センサの表面に向けて「より強く押す」ように、または指紋センサの表面に向けてそれほど強く押さないようにユーザに要請するために提供されることがある。

続いて、第２の指配置が決定される。決定の結果として、第２のユーザガイダンスが選択されるステップが行われ、ここで選択プロセスは、第１および第２の指配置の両方を考慮に入れる。それゆえに、これによって、プロセスは、ユーザがユーザガイダンスにどのように反応するかを「学習」し、この知識に基づいて第２のユーザガイダンスをターゲットとすることが可能になる。例えば、ユーザが実際に第１のユーザガイダンスに関連して提供された指示に従っている場合は、ユーザは、（多少）経験を積んだユーザであると考えられてもよく、それゆえに、第２のユーザガイダンスがそれに応じて選択されてもよい。しかしながら、ユーザが第１のユーザガイダンスに従っていないと判定される別の場合は、このことは、未熟なユーザが指紋センサを使用していることを示すものと見ることができ、それゆえに、第２のユーザガイダンスは、経験を積んだユーザに表示されるユーザガイダンスと比較して、異なるように選択されてもよい。

一実施形態において、第１および第２のユーザガイダンスの少なくとも１つは、ＧＵＩを介して第１および第２のユーザガイダンスの少なくとも１つを表示することによって、ユーザに提供される。場合により、第１のユーザガイダンスは、指紋センサに対する指の相対的な位置のグラフィック表現である。第２のユーザガイダンスは、第１のユーザガイダンスとは異なるのが好ましい。

プロセスは、例えば、経験を積んだユーザが指紋センサの使用に向けてポインターを「ますます」受け取らなくなるように、さらに反復されてもよい。逆に、ユーザが提供されたユーザガイダンスに応答しない場合は、先端のグラフィカルなイラスト（またはビデオクリップ）が指紋センサを使用する際にユーザをガイドするためのＧＵＩ内部に示されてもよい。

ユーザの「経験のレベル」（またはセンサを使用する所望のやり方に対応する使用のレベル）は、例えば、所望の指配置を実際の指配置と比較することによって決定され得る。続いて、その差が、適切なユーザガイダンスを選択するために使用されてもよく、例えば、選択されたユーザガイダンスが差の関数である場合がある。ＧＵＩ内部に表示される１つのタイプのグラフィカルなユーザガイダンスは、比較の結果に対応するヒストグラムであってもよい。ヒストグラムは、指紋センサに対する指の横位置および指紋センサによって取得された部分指紋画像に対する品質メトリックの両方を示すように適合させることができる。品質メトリックは、指紋の隆線と谷線との間に十分なコントラストがある場合に、特徴抽出（すなわち、指紋表現）の成功の可能性の指標として見ることができる。高品質の部分的な指紋を示すことは、典型的には、指紋センサの最適化された（例えば、最大化された）使用を可能にする。上述したように、特徴抽出の成功は、ユーザ指紋の登録ならびに確認／認証の成功を実現するために典型的には必須である。上記から理解されるように、第２の指配置を決定することは、第２の部分指紋画像に対する品質メトリックを決定することをさらに含む。

一実施形態において、第１および第２の相対的な位置に基づいた第２のユーザガイダンスの選択は、第１の指配置と第２の指配置との差を決定し、この差を指紋センサに対する指の所望の再配置と比較することを含む。場合により、所望の再配置は、指紋センサに対して指の位置を少なくとも１０％変えることに対応する。

本発明の可能な実施形態では、第１のユーザガイダンスは、指紋センサに対する指の位置と結果として得られる品質メトリックの組み合わされた単一の視覚化したものとして提供される。場合により、指紋パターンの一部が示されてもよく、例えば、指紋パターンの隆線の太さが品質メトリックに基づいて、調整される。例えば、比較的より太い隆線の視覚化したもの（ＧＵＩにおける）は、取得された第１の部分指紋画像の高コントラストを直観的に示すものとして提供される。品質メトリックを視覚化するさらなる例は、例えば、ＧＵＩ内部にヒートマップを示すことを含むことができ、場合により、特徴抽出の容易さレベルを示すことができる。

さらに、指紋センサの全面積（すなわち「センサカバレッジ」）と比較して、指の指紋パターンの面積を決定することが可能であり得り、これを上述したような組み合わされた単一の視覚化したものの内部で視覚化することが可能であり得る。例えば、ＧＵＩ内に示される指紋パターンの部分は、現在の接触面積に応じて、サイズを変化させることができる。

本発明の可能な代替の実施形態では、指紋センサは、電子デバイスの側面（縁部）に、本質的に表示ユニットに垂直に取り付けられている。そのような実施形態では、指紋センサは、（使用中に）ユーザには容易には目に見えない場合がある。それゆえに、指紋を形成することができるように複数の高品質の部分指紋画像を取得するための適切なガイダンスが必須である。指紋は、その後、登録または確認のプロセスにおいて、例えば、電子デバイスのロックを解除するために使用されてもよい。これについては、本発明の詳細な説明に関連して以下でさらに論じる。指紋センサは、電子デバイスの裏面に代わりに（または裏面にも）配置されてもよい。

本発明によると、制御ユニットは、好ましくは、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ、または指紋センサの動作を制御するための任意の他のタイプのコンピューティングデバイスである。制御ユニットは、指紋センサを制御すること（だけ）に特に適合されていてもよく、携帯用電子デバイスに備えられた、例えば、電子デバイスの全体動作を制御するために構成された一般的な制御ユニットでもあってもよい。

指紋センサは、上で示したように、例えば、容量性、光学的、もしくは熱的検知技術を含む、現在または将来の任意の種類の指紋検知原理を使用して実施されてもよい。しかしながら、現時点では容量性検知が最も好ましい。

本発明の別の態様によると、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示するように構成された表示ユニットと、ピクセルのアレイを有し指の指紋パターンの指紋表現を取り込むために構成された指紋センサと、指紋センサおよび表示ユニットに電気的に接続された制御ユニットであって、第１の時点で、指紋センサを使用して、指紋パターンの対応する第１の部分の第１の部分指紋画像を取得し、第１の部分指紋画像に基づいて、指紋センサに対する指の第１の配置を決定し、第１の指配置に基づいて、第１のユーザガイダンスを選択し、第１のユーザガイダンスを指紋センサに対して指を再配置するためのユーザに提供し、第２の時点で、指紋センサを使用して、指紋パターンの対応する第２の部分の第２の部分指紋画像を取得し、第２の部分指紋画像に基づいて、指紋センサに対する指の第２の配置を決定し、第１および第２の指配置の両方を考慮に入れて、第２のユーザガイダンスを選択し、第２のユーザガイダンスを指紋センサに対して指を配置するためのユーザに提供するように構成された制御ユニットとを備える携帯用電子デバイスが提供される。本発明のこの態様は、本発明の先の態様に関連して上で論じたのと同様の利点を提供する。

本発明のさらなる態様によると、携帯用電子デバイスを制御するために適合させた制御ユニットのためのコンピュータプログラム手段を記憶したコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品が提供され、本電子デバイスが、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示するように構成された表示ユニット、ピクセルのアレイを有し指の指紋パターンの指紋表現を取り込むために構成された指紋センサ、ならびに表示ユニットおよび指紋センサに接続され表示ユニットおよび指紋センサの動作を制御するように構成された制御ユニットを備え、本コンピュータプログラム製品が、第１の時点で、指紋センサを使用して指紋パターンの対応する第１の部分の第１の部分指紋画像を取得するためのコードと、第１の部分指紋画像に基づいて、指紋センサに対する指の第１の配置を決定するためのコードと、第１の指配置に基づいて、第１のユーザガイダンスを選択するためのコードと、第１のユーザガイダンスを指紋センサに対して指を再配置するためのユーザに提供するためのコードと、第２の時点で、指紋センサを使用して指紋パターンの対応する第２の部分の第２の部分指紋画像を取得するためのコードと、第２の部分指紋画像に基づいて、指紋センサに対する指の第２の配置を決定するためのコードと、第１および第２の指配置の両方を考慮に入れて、第２のユーザガイダンスを選択するためのコードと、第２のユーザガイダンスを指紋センサに対して指を配置するためのユーザに提供するためのコードとを備える。また、本発明のこの態様は、本発明の先の態様に対して上で論じたのと同様の利点を提供する。

上述したように、制御ユニットは、好ましくは、ＡＳＩＣ、マイクロプロセッサ、または任意の他のタイプのコンピューティングデバイスである。同様に、発明性のあるシステムを動作させるために制御ユニットによって実行されるソフトウェアは、取外し可能な不揮発性ランダムアクセスメモリ、ハードディスクドライブ、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＵＳＢメモリ、ＳＤメモリカード、または当技術分野で知られている同様のコンピュータ可読媒体のうちの１つを含む、任意のタイプのメモリデバイスである、コンピュータ可読媒体に記憶されてもよい。

要約すると、本発明は、携帯用電子デバイスに備えられた指紋センサを動作させる場合に携帯用電子デバイスのユーザをガイドする方法に関する。本発明によって、指紋センサを使用する場合の登録プロセスの改善ならびに全般的な改善が可能になる。

本発明に関するさらなる特徴および利点は、添付の特許請求の範囲および以下の記載を検討すると明らかになるであろう。当業者は、本発明の範囲から逸脱せずに、本発明の異なる特徴を組み合わせて、以下に記載する実施形態以外の実施形態を生成することができること認識するであろう。

本発明の具体的な特徴および利点を含む様々な態様は、以下の詳細な説明および添付図面から容易に理解されるであろう。

本発明による電子デバイスの実施形態を一体化された指紋センサを備える携帯電話の形態で概略的に例示する図である。 本発明による電子デバイスの実施形態を一体化された指紋センサを備える携帯電話の形態で概略的に例示する図である。 図１の電子デバイスに備えられた指紋センサアレイを概略的に示す図である。 本発明の現時点で好ましい実施形態による電子デバイスの動作を示す流れ図である。 図３の選択されたステップを図式的に示す図である。 図３の選択されたステップを図式的に示す図である。 図３の選択されたステップを図式的に示す図である。 図３の選択されたステップを図式的に示す図である。 図３の選択されたステップを図式的に示す図である。 本発明の代替の実施形態による代替の電子デバイスおよびユーザガイダンスを示す図である。 本発明の代替の実施形態による代替の電子デバイスおよびユーザガイダンスを示す図である。 携帯用電子デバイスのグラフィカルユーザインタフェースによって提供されるグラフィカルなユーザガイダンスを例示する図である。 携帯用電子デバイスのグラフィカルユーザインタフェースによって提供されるグラフィカルなユーザガイダンスを例示する図である。 携帯用電子デバイスのグラフィカルユーザインタフェースによって提供されるグラフィカルなユーザガイダンスを例示する図である。

ここで、本発明について、本発明の現時点で好ましい実施形態が示されている添付図面を参照して以降より完全に記載する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本明細書に述べられた実施形態に限定されると解釈されるべきではなく、むしろ、これらの実施形態は、完璧性と完全性のために提供され、当業者に本発明の範囲を完全に伝達している。同じ参照符号は、全体を通して同じ要素を指す。

ここで、各図面、特に図１ａを参照すると、本発明による電子デバイスが、一体化された指紋センサ１０２を有する携帯電話１００およびタッチ画面インタフェース（グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ））１０６を有する表示ユニット１０４の形態で概略的に示されている。本実施形態では、指紋センサ１０２および表示ユニット１０４は、携帯電話１００の前面に一緒に配置されている。指紋センサ１０２は、例えば、携帯電話１００のロックを解除するため、および／または携帯電話１００を使用して遂行される取引を認証するためなどに使用されてもよい。

図１ｂは、本発明による電子デバイスの代替の実施形態を概略的に示し、表示ユニット１０４が携帯電話１００’の前面に依然として配置され、代わりに指紋センサ１０２が携帯電話１００’の背面に配置されている。

好ましくは、当業者には明らかなように、図１に示す携帯電話１００は、ＷＬＡＮ／Ｗｉ−Ｆｉ通信用の第１のアンテナ、遠隔通信用の第２のアンテナ、マイクロホン、スピーカ、および電話機制御ユニットをさらに備える。もちろん、場合により、さらなるハードウェア要素が携帯電話に備えられる。本発明は、任意の他のタイプの携帯用電子デバイス、例えば、ラップトップ、遠隔制御、タブレットコンピュータ、または任意の他のタイプの現在もしくは将来の同様に構成されたデバイスなどに対して適用可能であってもよいことにさらに留意されたい。

図２を参照すると、指紋センサ１０２の多少拡大された図が概念的に示されている。容量性検知技術を用いる場合、指紋センサ１０２は、好ましくは２次元アレイとして配列された複数の検知素子を備えるように構成される。単一の検知素子（ピクセルとも表記される）は、図２で参照数字２０２によって示されている。しかしながら、１次元センサおよび２次元センサの両方が可能であり、本発明の範囲内であることを理解されたい。

携帯電話１００を使用中に、例えば、携帯電話１００のロックを解除するために、ユーザは、自分の指を指紋センサ１０２上に配置する必要がある。一部の実施態様では、指紋センサ１０２は、特に所望の品質レベルを有する指紋画像の取得を可能にするために、携帯電話１００の前面のどこに正確に自分の指を置くかがユーザには容易には明らかでないようなやり方で、携帯電話１００に一体化されている場合がある。品質レベルが指定されたしきい値未満である場合、ユーザは、一般に所望の品質レベルを有する指紋画像が取得されるまで、自分の指を指紋センサ１０２に置くように繰り返し指示される。品質レベルは、１つの実施形態では、特徴抽出（すなわち、指紋表現）の成功の可能性の指標として規定されてもよく、その場合、例えば、指紋の隆線と谷線との間の十分なコントラストが識別可能である。特徴抽出の成功は、例えば、携帯電話１００のロックを解除する際に使用する、購入を確認するなどのために、ユーザ指紋の登録ならびに確認／認証の成功を実現するために典型的には必須である。

理解されるように、指紋センサ１０２の位置がユーザにとって容易には明らかではない場合、指示の繰り返しは、ユーザにとって多少煩わしい場合がある。それゆえ、自分の指を（指紋センサ１０２に対して）どのように、およびどこに置くかに関する確固としたガイダンスをユーザに与えることが望ましく、このガイダンスは、指紋センサ１０２の実使用に対応するように選択される。指紋センサ１０２のそのようなはっきりとしない一体化は、例えば、指紋センサが携帯電話１００の前面と完全に一致するように、例えば、携帯電話１０２の前面がすべて「平坦」となるように、すなわち、指紋センサ１０２を使用する際にユーザに対する機械的なガイダンスなしに（または限定された機械的なガイダンスのみで）配置されている場合にあり得る。

発明性のある携帯電話１００の動作中に、図３および図４ａ〜図４ｅをさらに参照すると、ユーザは、表示ユニット１０４に提供されるＧＵＩ１０６内部でユーザガイダンスが与えられる。ユーザガイダンスは、指紋センサ１０２に対する指の配置に基づいて、特に選択される。第１のステップＳ１では、指紋パターンの対応する第１の部分の第１の部分指紋画像が、第１の時点で、指紋センサ１０２を使用して取得される。図４ａに示すように、指は、指紋センサ１０２の中心から多少はずれて置かれ、指紋センサ１０２の右上高くにあるように例示されている。携帯電話１００は、スピーカおよび、または力覚フィードバック（例えば、振動）を提供するための手段を追加的に備えることができることを理解されたい。そのような構成要素は、本発明の範囲内で、ユーザにユーザガイダンスを（さらにまたは代わりに）提供するために使用されてもよい。

第１の部分指紋画像に基づいて、Ｓ２で、指紋センサ１０２に対する指の第１の配置が決定される。例示された実施形態では、図４ｂに示すように、指紋センサ１０２に対する指の配置の決定によって、結果として、角度αおよび指紋センサ１０２の中心からの距離ｄが得られる。もちろん、これは、他の異なるやり方で実施されてもよい。

決定された位置に基づいて、Ｓ３で、特定の第１のユーザガイダンスが選択される。選択は、１つの実施形態では、指紋センサ１０２の中心に向かう方向にユーザに指し示す、例えば「矢印」などの、携帯電話１００のメモリ素子に記憶された、複数のあらかじめデザインされたグラフィカルなイラストのうちの１つによるものであってもよい。あるいは、ユーザガイダンスは、指配置に基づいて、例えば、指紋センサ１０２の中心に対する指の決定された角度および距離に基づいて描画されてもよい。

図４ｃに示すような本実施形態では、Ｓ４で、矢印の代替がＧＵＩ１０６によって表示され、ここでは指紋センサ１０２を示す第１の円４０２が示され、指の位置を示す第２の円４０４が第１の円４０２とオフセットされて重ね合わされている。円４０２、４０４、または上述の矢印は、指紋センサ１０２に対する自分の指の現在位置に対する前後の状況をユーザに与え、それによって、自分の指を、例えば、指紋センサ１０２の中心の方に再配置するようにユーザをガイドする。

第２の時点、すなわち、第１の時点に続いて、指紋パターンの対応する第２の部分の第２の部分指紋画像が、Ｓ５で、指紋センサ１０２を使用して取得される。図４ｄに示すように、指は、今や、指紋センサ１０２の中心の方に再配置されている。その後のＳ６での指紋センサ１０２に対する指の位置の決定は、第２の部分指紋画像に基づき、結果として指紋センサ１０２の中心からの偏位は、今やごくわずかになる。

ユーザが第１のユーザガイダンスによって提供された指示に従ったのは明らかであるため、第２のユーザガイダンス（本実施形態では、第１のユーザガイダンスとはわずかに異なる）が、Ｓ７で、選択され、ここで選択プロセスは、第１および第２の指配置の両方を考慮に入れる。図４ｅに示すような本実施形態において、第２のユーザガイダンスが、Ｓ８で、互いに本質的に一致する第１の円４０２および第２の円４０４として表示されている。一致する円４０２、４０４は、それに応じて、指が所望通りに、例えば、指紋に対して望ましい特徴抽出が可能となるように配置されていることを示す。

一部の事例では、ユーザは、例えば、当初指示された／所望されたものと比較して「間違った」方向に指を動かすことによって、第１のユーザガイダンスによって提供されたガイダンスに直接従わない。第１および第２のユーザガイダンスの両方を考慮に入れる際に、第２のユーザガイダンスの選択は、上に提示したシナリオと比較して、多少異なってもよい。上で示唆したように、ユーザが自分の指を間違った方向に、例えば、指紋センサ１０２の左上側の方に動かす場合、このことは、ユーザが完全には第１のユーザガイダンスを理解していないことを示している可能性がある。（上で論じたように第１および第２の指配置の両方に応じた）第２のユーザガイダンスは、典型的には、ユーザが最初に所望されたように（すなわち第１のユーザガイダンスによって指示されたように）自分の指の位置を変える場合と比較して異なるように選択されてもよい。例えば、指紋センサ１０２の中心からのトータルの距離逸脱（ｄｉｓｔａｎｃｅ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ）（例えば、指紋センサ１０２の中心に対する第１および第２の指紋配置の距離ｄ）が決定され、第２のユーザガイダンスを選択するために使用されてもよい。

本発明の可能な実施形態において、本プロセスは、典型的には、第１のユーザガイダンスと比較してユーザガイダンスの「別の形態」、すなわち、第２のユーザガイダンスのための別の形態に向かって進む前に、あらかじめ選択された回数反復される。すなわち、ユーザは、あらかじめ選択された回数「間違った位置」に自分の指を置くことができる。しかしながら、「あまりにも多くの回数」間違って自分の指を置くと、ユーザガイダンスの別の形態が選択され、ＧＵＩ１０６によってユーザに表示される。そのような別のタイプのユーザガイダンスは、例えば、指紋センサ１０２の使用の仕方をユーザに指示するビデオクリップであってもよい。そのようなビデオは、例えば、指紋センサ１０２の使用の仕方に関するチュートリアルを含んでもよい。

上記の説明では、指紋センサ１０２は、携帯電話１００の前面に位置決めされている。（明示的に示されていない）別の実施形態では、指紋センサ１０２を携帯電話１００の裏面に位置決めすることが可能である場合がある。そのような実施態様では、指紋センサ１０２は、典型的には、動作中にユーザには目に見えない。それに応じて、上で論じたようなやり方でガイダンスを行うことによって、指紋センサ１０２、結果的に携帯電話１００の改善された使い勝手がユーザに提供される。示唆された円４０２、４０４、または「矢印」は、それゆえ指紋センサ１０２に対する指の所望の位置の方へユーザをガイドすることができる。指紋センサ１０２が携帯電話の裏面に配置される実施態様の詳述は、図６ａ〜図６ｃに関連して以下で提供される。

さらに、上記の説明は、指紋センサ１０２に対する指の横方向の再位置決めに関連して提供された。しかしながら、指と指紋センサ１０２との間の「距離」の指標を、ユーザへの適切なガイダンスを選択するために決定し使用することもできることを理解されたい。指と指紋センサ１０２との間のそのような距離は、例えば、ユーザが指紋センサ１０２の表面に向けてどれくらい強く押しているかとして見ることができる。結果的に、ある場合には、指紋センサ１０２に向けてさらに（「より強く」）押すように、または指紋センサ１０２に向けてそれほど強く押さないようにユーザへのガイダンスを選択することが望ましいことがある。ユーザの指によって指紋センサ１０２に向けて印加される圧力のそのような決定は、例えば、部分指紋画像内部の検出された隆線の幅に基づいて、隆線間の距離（すなわち、谷線の幅）に基づいて、または当業者に知られている他の公知の方法に基づいて行われてもよい。

部分指紋画像内部から特徴を抽出する能力は、部分指紋画像に対する品質メトリックとして使用されてもよい。本発明によると、そのような決定された品質メトリックは、それ自体適切なユーザガイダンスを選択する際に使用されてもよい。

代替の実施形態では、図５ａおよび図５ｂをさらに参照すると、図１に示す携帯電話１００と同様の携帯電話５００が提供されているが、指紋センサ１０２が携帯電話５００の側面、すなわち携帯電話５００の前面に本質的に垂直な携帯電話５００の側面に置かれている。

本実施形態では、指紋センサ１０２は、側面の中心から多少はずれて、すなわち、わずかに携帯電話５００の頂部側面の方に置かれている。他の可能な相対的な配置がもちろん可能であり、本発明の範囲内にある。また、指紋センサ１０２は、場合により、携帯電話５００の頂部側面および底部側面のどちらに位置決めされてもよい（図示せず）。図５ａおよび図５ｂでは、ＧＵＩ１０６の前面区域５０２が携帯電話５００の側面の指紋センサ１０２の位置に対応する位置に置かれている。前面区域５０２は、ユーザが指紋センサ１０２に対して自分の指を置いている場所の前後の状況表現を提示する。

前面区域５０２は、本実施形態に関連して示されているように、指が指紋センサ１０２に対してどのように位置決めされているかをユーザに示すヒストグラムを示すように構成されてもよい。例えば、図５ａに示すように、ユーザが指紋センサ１０２の中心からはずれて携帯電話５００の底部端の方に自分の指を置いた場合、（すなわち、第１の時点で第１の部分指紋画像に応じた）ヒストグラムは、指紋データの比較的狭い分布のみを有する比較的「低い強度」のヒストグラムを視覚化する。ヒストグラムの前後の状況は、結果的にユーザが自分の指を携帯電話５００の（側面の）頂部に向かう方向に動かすように前後の状況に応じて（ｃｏｎｔｅｘｔｕａｌｌｙ）ガイドする。指紋センサ１０２は、さらなる部分指紋画像を自動的に取得し、対応して、指紋センサ１０２に対する指の相対的な配置の決定に基づいてヒストグラムを更新する。それに応じて、ＧＵＩの前面区域５０２は、ユーザが実際に自分の指で指紋センサ１０２に接触している位置のヒストグラムデータによって更新される（第１および第２のユーザガイダンス）。

また、ヒストグラムは、例えば、取得された部分指紋画像に対する、上で論じた品質メトリックを追加的に示すことができる。ヒストグラムの棒の「高さ」または色がそのような品質メトリックの指標に使用されてもよい。全体として、ユーザに提供されるガイダンスによって、ユーザは、指紋センサ１０２を最大限使用することが可能になる。

最後に図６ａ〜図６ｃを参照すると、携帯電話１００’のグラフィカルユーザインタフェースによって提供されたグラフィカルなユーザガイダンスが例示されており、ここで指紋センサ１０２は、携帯電話１００’の背面に配置されている。携帯電話１００’の通常の使用中に、ユーザは、典型的には、ＧＵＩ１０６を見ている間、指紋センサ１０２に対する指のロケーションを視覚的に識別することができない。一部の実施態様では、指紋センサ１０２は、いわゆる「アンダーガラスセンサ」であってもよく、センサは、場合によりいかなる形態のガイドくぼみ（へこみ）もなしに配置されてもよい。ユーザは、それゆえセンサ１０２がどこに位置するかに関する触覚的に示すものを容易には得られない。

それに応じて、図６ａでは、ユーザは、最初に自分の指を指紋センサ１０２に位置決めしている。見てわかるように、指は、中心からわずかにはずれて、すなわち指紋センサ１０２のわずかに右側に位置決めされている。制御ユニットは、指の第１の部分指紋画像を取得し、指紋センサ１０２に対する指の第１の配置（位置）を決定する。第１のユーザガイダンス６０２は、特に、指紋センサ１０２の位置と比較して、指が位置決めされている「場所」を示すことによって、指を指紋センサ１０２に対して再配置するためのユーザに提供される。

図６ｂでは、ユーザは、第１のユーザガイダンスを考慮に入れて、自分の指の位置を変えている。しかしながら、この場合、指は、指紋センサ１０２と比較して可能な限り最良のやり方ではまだ置かれておらず、むしろ、指紋センサ１０２と比較して、多少高く置かれている。それに応じて、第２のユーザガイダンス６０４がユーザに提供され、ここで第２のユーザガイダンスは、指紋センサ１０２に対する指の第１および第２の配置（位置）の両方を考慮に入れている。それゆえ、図６ｂでは、第２のユーザガイダンス６０４は、指紋センサ１０２に対する指の第１の配置／位置６０６および第２の配置／位置６０８の両方の組み合わされた視覚化したものを含む。加えて、第２のユーザガイダンスは、指紋センサ１０２の仮想中心点６１０を備え、ここでＧＵＩ内部に示されるような仮想中心点６１０は、指紋センサ１０２の中心位置に直接対応するように配置されている。それゆえ、ユーザは、指紋センサ１０２に対する指の現在位置に基づいて単に「オンステップ（ｏｎ ｓｔｅｐ）」の指示を与えるのではなく、指紋センサ１０２に対する指の位置決めを改善するために逐次ガイドされる。

それに応じて、図６ｃでは、ユーザは、もう一度自分の指の位置を変えており、自分の指が指紋センサ１０２に対してどこにあるかを今や完全に理解している。指は、それに応じて指紋センサ１０２の中心に位置決めされる。

再び、図６ａ〜図６ｃに関連して提供された図は、場合により指紋センサ１０２が位置決めされた場所の前述の触覚的に示すもののない、携帯電話１００’の背面に位置決めされた指紋センサ１０２の視点から見られるべきである。指紋センサ１０２に対する指の以前の配置／位置を考慮に入れずに、前述の「ワンステップ（ｏｎｅ ｓｔｅｐ）」の指示を単に行う場合は、ユーザは、指が実際に位置決めされている場所を、発明性のある本解決策によって実現されるのと同じ速さで学習することはないであろう。

指の「以前の配置／位置」は、以前の時点で、例えば、以前の指認証時に行われてもよいことを理解されたい。例えば、携帯電話１００／１００’は、ユーザが通常自分の指をセンサのわずかに左側に位置決めすることを「学習して」いてもよい。それゆえ、第２のユーザガイダンスは、このことを念頭に置いて選択され、ユーザに基本的でうんざりする情報を繰り返すことに頼ることなく、ユーザを正しい位置に速やかにガイドする。

加えて、たとえ図６ａ〜図６ｃに関連して提供された図が、携帯電話１００’の背面に位置決めされた指紋センサ１０２の視点から提供されているとしても、同様の手法は、指紋センサ１０２が携帯用電子デバイスの前面または側面に配置されている場合にも適用され得る。

本開示の制御機能は、既存のコンピュータプロセッサを使用して、またはこの目的もしくは別の目的のために組み込まれた、適切なシステムのための専用コンピュータプロセッサによって、あるいは有線のシステムによって実施されてもよい。本開示の範囲内の実施形態は、機械可読媒体上に記憶された機械実行可能命令またはデータ構造を担持するもしくは有するための機械可読媒体を備えるプログラム製品を含む。そのような機械可読媒体は、汎用コンピュータもしくは専用コンピュータ、またはプロセッサを有する他の機械によってアクセスすることができるあらゆる利用可能な媒体であってもよい。例として、そのような機械可読媒体は、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭもしくは他の光学ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置もしくは他の磁気記憶装置、あるいは、所望のプログラムコードを機械実行可能命令またはデータ構造の形態で担持もしくは記憶するために使用することができ、汎用コンピュータもしくは専用コンピュータ、またはプロセッサを有する他の機械によってアクセスすることができる任意の他の媒体を備えることができる。情報がネットワークあるいは機械への別の通信接続（有線、無線、または有線もしくは無線の組合せのいずれか）によって転送または提供される場合、機械は、その接続を機械可読媒体と適正にみなす。それゆえ、いかなるそのような接続も適正に機械可読媒体と称される。上記の組合せも機械可読媒体の範囲内に含まれる。機械実行可能命令は、例えば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用処理機械に、ある特定の機能または機能のグループを行わせる指示およびデータを含む。

数字は順序を示すことがあるが、ステップの順番は、描写されたものと異なってもよい。また、２つ以上のステップが、同時にまたは部分的に並行して行われてもよい。そのような変形形態は、選ばれたソフトウェアおよびハードウェアシステム、ならびに設計者の選択に応じる。すべてのそのような変形形態は、本開示の範囲内にある。同じく、ソフトウェアの実施は、様々な接続ステップ、処理ステップ、比較ステップ、および決定ステップを達成するためにルールベースのロジックおよび他のロジックを備えた標準的なプログラミング技法で達成されてもよい。追加的に、たとえ本発明が本発明の特定の例示的な実施形態を参照して記載されているとしても、多くの異なる代替形態、修正形態などが当業者には明らかになるであろう。

加えて、開示された実施形態に対する変形形態は、図面、本開示、および添付の特許請求の範囲に関する研究から、請求項に係る発明を実践する際に、当業者によって理解され、成し遂げられ得る。さらに、特許請求の範囲において、単語「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「ａ」または「ａｎ」は、複数を排除しない。

Claims (28)

1. 携帯用電子デバイスのユーザをガイドする方法であって、前記電子デバイスが、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示するように構成された表示ユニット、ピクセルのアレイを有し指の指紋パターンの指紋表現を取り込むために構成された指紋センサ、ならびに前記表示ユニットおよび前記指紋センサに接続され前記表示ユニットおよび前記指紋センサの動作を制御するように構成された制御ユニットを備え、前記方法は、
   第１の時点で、前記指紋センサを使用して指紋パターンの対応する第１の部分の第１の部分指紋画像を取得するステップと、
   前記第１の部分指紋画像に基づいて、前記指紋センサに対する前記指の第１の配置を決定するステップと、
   前記第１の指配置に基づいて、第１のユーザガイダンスを選択するステップと、
   前記第１のユーザガイダンスを前記指紋センサに対して前記指を再配置するため前記ユーザに提供するステップと、
   第２の時点で、前記指紋センサを使用して前記指紋パターンの対応する第２の部分の第２の部分指紋画像を取得するステップと、
   前記第２の部分指紋画像に基づいて、前記指紋センサに対する前記指の第２の配置を決定するステップと、
   前記第１および前記第２の指配置の両方を考慮に入れて、第２のユーザガイダンスを選択するステップと、
   前記第２のユーザガイダンスを前記指紋センサに対して前記指を配置するため前記ユーザに提供するステップと、
   を含む方法。
2. 前記選択された第２のユーザガイダンスが前記第１の指配置と前記第２の指配置との差にさらに基づく、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１の指配置と前記第２の指配置との差を決定するステップと、
   前記ユーザの経験レベルを推定するステップであって、前記選択された第２のユーザガイダンスが前記ユーザの前記推定された経験レベルにさらに基づく、ステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１の部分指紋画像に対する品質メトリックを決定するステップであって、前記第１のユーザガイダンスを選択する前記ステップが前記指紋センサに対する前記指の位置と前記結果として得られる品質メトリックの組み合わされた単一の視覚化したものを形成することを含む、
   ステップをさらに含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記第２のユーザガイダンスを選択することが、
   前記第１および前記第２の指配置の両方の視覚化したものをＧＵＩ内部に提供されるように形成すること、
   を含む、請求項１に記載の方法。
6. 前記第１の部分指紋画像に対する前記品質メトリックを決定する前記ステップが、
   前記指紋センサの全面積と比較して前記指の前記指紋パターンの面積を決定するステップ、
   前記第１の部分指紋画像に対するコントラストレベルを決定するステップ、および
   前記第１の部分指紋画像からの特徴抽出の成功の可能性の指標を決定するステップ、
   のうちの少なくとも１つを含む、請求項４に記載の方法。
7. 前記第１および前記第２のユーザガイダンスの少なくとも１つが、前記ＧＵＩを介して前記第１および前記第２のユーザガイダンスの前記少なくとも１つを表示することによって前記ユーザに提供される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
8. 前記指紋センサに対する前記指の前記第１および前記第２の配置が、前記指紋センサに対する前記指の横位置および前記指紋センサに接触する前記指の圧力レベルの指標の少なくとも１つに対応する、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
9. 前記第１および前記第２のユーザガイダンスが第１および第２の指紋配置に応じて適合させた前後の状況である、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
10. 前記第１のユーザガイダンスが前記指紋センサに対する前記指の相対的な位置のグラフィック表現である、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
11. 前記第１のガイダンスを選択する前記ステップが、
    前記第１の指配置を前記指紋センサに対する前記指の所望の配置と比較するステップと、
    前記比較の結果に対応するグラフィック表現を決定するステップと、
    を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記グラフィック表現がヒストグラムを含む、請求項１０に記載の方法。
13. 前記ヒストグラムが前記指紋センサに対する前記指の横位置を示すように構成されている、請求項１２に記載の方法。
14. 前記グラフィック表現がヒートマップを備える、請求項１０に記載の方法。
15. 前記指紋センサが電子デバイスの側面に、本質的に前記表示ユニットに垂直に取り付けられている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 前記表示ユニットが前記電子デバイスの前面に配置され、前記指紋センサが前記電子デバイスの背面に取り付けられている、請求項１から１４のいずれか一項に記載の方法。
17. 前記第１のユーザガイダンスが前記電子デバイスの前記背面の前記指紋センサを取り付けている位置に対応する相対的な位置において前記ＧＵＩ内部に視覚化されている、請求項１６に記載の方法。
18. 前記第２のユーザガイダンスが前記第１のユーザガイダンスとは異なる、請求項１から１７のいずれか一項に記載の方法。
19. 前記第１および前記第２の相対的な位置に基づいて前記第２のユーザガイダンスを選択する前記ステップが、
    第１の指配置と前記第２の指配置との差を決定するステップと、
    前記差を前記指紋センサに対する前記指の所望の再配置と比較するステップと、
    を含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の方法。
20. 前記所望の再配置が前記指の位置を前記指紋センサに対して少なくとも１０％変えることに対応する、請求項１９に記載の方法。
21. 第１の指配置と前記第２の指配置との前記差が、前記指紋センサに対する前記指の前記所望の再配置よりも小さい場合、前記第２のユーザガイダンスが前記指紋センサを使用する際に前記ユーザをガイドするための指示ビデオであるように選択される、請求項１９に記載の方法。
22. 前記第２の指配置を決定する前記ステップが、
    前記第２の部分指紋画像に対する品質メトリックを決定するステップ、
    をさらに含む、請求項４に記載の方法。
23. グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示するように構成された表示ユニットと、
    ピクセルのアレイを有し指の指紋パターンの指紋表現を取り込むために構成された指紋センサと、
    前記指紋センサおよび前記表示ユニットに電気的に接続された制御ユニットであって、
    第１の時点で、前記指紋センサを使用して、指紋パターンの対応する第１の部分の第１の部分指紋画像を取得し、
    前記第１の部分指紋画像に基づいて、前記指紋センサに対する前記指の第１の配置を決定し、
    前記第１の指配置に基づいて、第１のユーザガイダンスを選択し、
    前記第１のユーザガイダンスを前記指紋センサに対して前記指を再配置するため前記ユーザに提供し、
    第２の時点で、前記指紋センサを使用して、前記指紋パターンの対応する第２の部分の第２の部分指紋画像を取得し、
    前記第２の部分指紋画像に基づいて、前記指紋センサに対する前記指の第２の配置を決定し、
    前記第１および前記第２の指配置の両方を考慮に入れて、第２のユーザガイダンスを選択し、
    前記第２のユーザガイダンスを前記指紋センサに対して前記指を配置するため前記ユーザに提供する、
    ように構成されている制御ユニットと、
    を備える、携帯用電子デバイス。
24. 前記指紋センサが容量性検知技術を用いている、請求項２３に記載の携帯用電子デバイス。
25. 前記指紋センサが電子デバイスの側面に、本質的に前記表示ユニットに垂直に取り付けられている、請求項２３または２４に記載の携帯用電子デバイス。
26. 前記制御ユニットが前記携帯用電子デバイスの全般的な動作のためにさらに構成されている、請求項２３または２４に記載の携帯用電子デバイス。
27. 前記携帯用電子デバイスが携帯電話である、請求項２３から２６のいずれか一項に記載の携帯用電子デバイス。
28. 携帯用電子デバイスを制御するために適合させた制御ユニットのためのコンピュータプログラム手段を記憶したコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品であって、前記電子デバイスが、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）を表示するように構成された表示ユニット、ピクセルのアレイを有し指の指紋パターンの指紋表現を取り込むために構成された指紋センサ、ならびに前記表示ユニットおよび前記指紋センサに接続され前記表示ユニットおよび前記指紋センサの動作を制御するように構成された制御ユニットを備える、コンピュータプログラム製品であり、
    第１の時点で、前記指紋センサを使用して指紋パターンの対応する第１の部分の第１の部分指紋画像を取得するためのコードと、
    前記第１の部分指紋画像に基づいて、前記指紋センサに対する前記指の第１の配置を決定するためのコードと、
    前記第１の指配置に基づいて、第１のユーザガイダンスを選択するためのコードと、
    前記第１のユーザガイダンスを前記指紋センサに対して前記指を再配置するため前記ユーザに提供するためのコードと、
    第２の時点で、前記指紋センサを使用して前記指紋パターンの対応する第２の部分の第２の部分指紋画像を取得するためのコードと、
    前記第２の部分指紋画像に基づいて、前記指紋センサに対する前記指の第２の配置を決定するためのコードと、
    前記第１および前記第２の指配置の両方を考慮に入れて、第２のユーザガイダンスを選択するためのコードと、
    前記第２のユーザガイダンスを前記指紋センサに対して前記指を配置するため前記ユーザに提供するためのコードと、
    を備える、コンピュータプログラム製品。
    

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