JP3794396B2

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Publication number: JP3794396B2
Application number: JP2003114831A
Authority: JP
Inventors: 博康井手
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2006-07-05
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: JP2004318732A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋パターンなどの画像データを読み込むための画像読み取り装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年では、人物を識別するための装置として、人の指紋パターンを画像データとして読み取り、この指紋パターンに対して照合処理を実行することにより人物を特定するパターン照合装置（画像読み取り装置）が用いられるようになってきている。
【０００３】
従来の１次元撮像素子を用いて指紋パターンを読み取るための機構としては、指紋パターンの読み取り位置であるセンシング部に透明平板を設け、その下部に照明用の光源とロッドレンズ群（セルフォックレンズ）と１次元撮像素子を配置する構造が考えられていた。
【０００４】
これに対して、指紋パターンを読み取るための機構に透明回転ローラを用いた画像データ読み取り装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。透明回転ローラを用いた読み取り装置では、透明回転ローラに指先を圧接させて移動されることで、圧接された部分の指紋画像を撮像素子によって読み取る。
【０００５】
さらに、特許文献１の画像読み取り装置では、透明回転ローラの所定位置に印刷パターンを設け、この印刷パターンの画像パターンを指紋パターンの画像データと共に撮像素子により読み取って、この印刷パターンの変化に応じて、照合対象とする指紋パターンの画像パターンを生成する。これにより、画像データの読み取りタイミングを検出するための回転検知センサーを不要にしている。
【０００６】
【特許文献１】
特願２０００−３３０７８５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように従来の画像読み取り装置（特許文献１）では、透明回転ローラの一部に所定の印刷パターンを付加しておき、このパターンを撮像素子により読み込んでローラの回転を検出することで、回転検知センサを不要とすることができるが、次のような問題点がある。
【０００８】
撮像素子が１次元に配列された１次元撮像素子（イメージセンサ）では、各撮像素子の性能にばらつきがあり、予めそのばらつきを補正するためのデータが必要となる。また、補正データを用意したとしても、光学撮像素子を利用しているため、外光の変化や電池電圧の低下などによる光源の変化により、印刷パターンの部分とそれ以外の部分の明るさが変化する。このため、読み取った画像が印刷パターンの部分であるのか否かを、予め決められた固定の基準値により判断するのは動作の不安定さを増加させてしまうおそれがある。
【０００９】
また、特許文献１では、印刷パターンとして、ローラの回転軸と平行に付された等ピッチパターンが用いられているが、この等ピッチパターンでは印刷パターン間の空白区間においては位置を判断できず、印刷パターン間のデータを全て保持し、次の印刷パターン検出時にはじめて印刷パターン空白区間に取ったデータの読み取りタイミングを把握することができる。このため、実現にはローラの最低回転速度を保証しなければならず、また空白区間に取ったデータを保存する十分な記憶エリアを必要としていた。
【００１０】
また、印刷パターンとして、三角波パターンが用いられているが、この三角波パターンでは、ローラに印刷しなければならない都合上、頂点に当たる部分における精度が斜線部分よりも低下してしまう。また、角度の対称な斜線が混在するため、パターンを読み取った画像の変化からは、ローラの順回転と逆回転で同じ変化を表す場合があるので、ローラの回転方向を検出することが困難となっていた。
【００１１】
本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、ローラに付されたパターンを利用して、安定して画像を読み取ることが可能な画像読み取り装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る画像読み取り装置は、内部が中空の透明回転ローラと、この透明回転ローラの内部に設置された１次元撮像素子と、透明回転ローラに圧接された指の移動に伴い前記１次元撮像素子が撮像した指紋画像を読み取る画像読み取り手段とを有する画像読み取り装置であって、前記透明回転ローラの端部には、白地に透明回転ローラの回転軸に対して同じ角度をもった複数の黒色の線分が表された回転検知パターンが設けられており、前記画像読み取り手段は、前記回転検知パターン部分に対応する前記１次元撮像素子の複数の撮像素子のそれぞれが読み取った画素値の最大値と最小値を検出する最大・最小値検出手段と、この最大・最小値検出手段により検出された最大値と最小値の平均値を閾値として前記１次元撮像素子から読み取られた前記回転検知パターンの部分の画素データの白黒を判断する判断手段と、この判断手段により黒画素と判断された画素の位置の変化に基づいて読み取りタイミングを決定して指紋画像を読み取る制御手段とを
具備したことを特徴とする。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１実施形態に係わる画像読み取り装置を搭載した携帯電話の電子回路の構成を示すブロック図である。携帯電話は、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されるコンピュータによって構成される。
【００２９】
図１に示す携帯電話は、ＣＰＵ１０が記憶装置１２、ＲＡＭ１４、通話ユニット１６、表示部１８、キー部１９、指紋読み取り部２０などの各種デバイスとバスを介して接続されることで構成されている。指紋読み取り部２０は、被検体を人の指先として、指先上の指紋パターンの画像を読み取る。
【００３０】
ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１４のプログラムエリアに格納されたプログラムを実行することにより各種の機能を実現する。ＣＰＵ１０は、携帯電話としての機能を制御する他、指紋読み取り部２０による指紋パターンの画像データの読み取り制御と、この画像パターンに対する各種処理を実行する。
記憶装置１２は、プログラムやデータ等が記憶されるもので、必要に応じて読み出されてＲＡＭ１４に格納される。
【００３１】
ＲＡＭ１４は、プログラムや各種データが格納されてＣＰＵ１０によってアクセスされるもので、携帯電話を制御する各種プログラムの他、指紋読み取り部２０によって読み取られた指紋パターンの画像データに対する処理を実行する処理プログラムなどが格納される。指紋読み取り部２０よる指紋パターンの画像データの読み取り時には、読み取られた画像データが格納される。
【００３２】
通話ユニット１６は、携帯電話としての無線通信を行うためのユニットである。
表示部１８は、ＣＰＵ１０により実現される各種機能を実行する際に様々なデータ等を表示する。
キー部１９は、電話番号入力用の数字キーや各種の機能キーからなる複数のキーにより構成されている。
指紋読み取り部２０は、指紋パターンを表す画像データを読み取るもので、例えば図２に示す携帯電話の外観例に示すように前面上部など、指紋読み取り操作が容易となる位置に設けられる。第１実施形態における指紋読み取り部２０には、光源２１、レンズ光学系（セルフォックレンズ２２）、１次元撮像素子２４、撮像制御回路２６、Ａ／Ｄ変換回路２８、透明回転ローラ２９が含まれており、透明回転ローラ２９の外周面の一部が携帯電話の筐体に設けられたスリットから外部に露出されている。この露出された透明回転ローラ２９の部分が指紋パターンの読み取り部となる。指紋パターンの読み取りを行う場合には、読み取り部に被検体である指先が圧接されて、その状態で所定の方向（透明回転ローラ２９の回転軸と垂直な方向）で透明回転ローラ２９を回転させながら移動されることで行われる。筐体表面に設けられるスリットは、利用者が透明回転ローラ２９に対して指先を圧接させて、透明回転ローラ２９を回転させることができる程度の幅が確保されていれば良い。従って、指紋パターンの画像を読み取るために、指紋全体が収まる読み取り面を確保する必要がなく、筐体表面における指紋読み取り部２０（透明回転ローラ２９）の実装面積が少なくて良い。
【００３３】
指紋読み取り部２０では、光源２１から照射され読み取り部に圧接（接触）される被検体である指先において反射した光が、透明回転ローラ２９を透過してセルフォックレンズ２２により１次元撮像素子２４に集光される。撮像制御回路２６の制御により、セルフォックレンズ２２を介して集光された光が１次元撮像素子２４により光電変換され、さらにＡ／Ｄ変換回路２８により指紋パターンを表す画像データとして変換される。１次元撮像素子２４からは、例えば２００００回／秒のタイミングで定期的にデータが読み取られて、そのデータがＲＡＭ１４にバッファリングされる。ＣＰＵ１０は、１次元撮像素子２４により読み取られたデータに対して、透明回転ローラ２９に付された印刷パターン３０の部分を読み取って得られた回転検知用画像の変化（線の部分の所定のずれ）が生じた場合に、画像データとして取り込んで指紋パターンの画像としてＲＡＭ１４に記録する。
【００３４】
図３には、指紋読み取り部２０の機構部分の概略構成（側面断面図）を示している。
図３に示すように、携帯電話の筐体には透明回転ローラ２９の回転軸に沿って、透明回転ローラ２９の外周面の一部が指紋パターンの読み取り部として露出するようなスリットが設けられている。透明回転ローラ２９は、光が透過するように透明な材料、例えばアクリルやガラスなどにより構成され、筐体に設けられたスリットから外周面の一部を露出させて回転するように実装されている。また、透明回転ローラ２９は、ローラ内部が中空になっており、この中空内に光源２１、レンズ光学系（セルフォックレンズ２２）、１次元撮像素子２４を含む撮像機能部が実装されている。これら撮像機能部は、透明回転ローラ２９の回転と連動しないように実装されている。
【００３５】
セルフォックレンズ２２は、透明回転ローラ２９における被検体が圧接される部分（読み取り部）を１次元撮像素子２４に結像させる。なお、セルフォックレンズに限るものではなく、ロッドレンズ群によって構成される結像光学系を用いること可能である。
【００３６】
なお、図示していないが、透明回転ローラ２９とセルフォックレンズ２２との間に光学補正素子を実装することもできる。光学補正素子は、被検体である指先が圧接された部分の透明回転ローラ２９の曲率による光学影響、すなわち歪んだ像を補正するためのもので、例えば凸レンズ、具体的には片面が平面で反対面が凸曲面であるシリンドリカルレンズによって構成され、透明回転ローラ２９の内径と同等、あるいは近傍の曲率を持つものとする。
【００３７】
１次元撮像素子２４は、ＣＣＤラインセンサまたはＣＭＯＳラインセンサなどによって構成されるもので、各撮像素子の配列が透明回転ローラ２９の回転軸と平行となるように実装されている。１次元撮像素子２４は、例えば透明回転ローラ２９の長さ分が撮像範囲としており、後述する透明回転ローラ２９の端部（あるいは端部近傍）に印刷された印刷パターン３０を含む画像を読み取ることができる。透明回転ローラ２９を中空にしてその内部に撮像機能部を実装することで、指紋読み取り部２０の筐体表面における実装面積及び筐体内の実装体積を小さくしている。
【００３８】
透明回転ローラ２９には、外周面に例えば１周に渡って所定のパターンが付されている。図４は、印刷パターン３０が付された透明回転ローラ２９の外観を示す斜視図を示している。図４に示す透明回転ローラ２９には、一方の端部に、透明回転ローラ２９の回転軸に対して同じ角度をもった複数の線分からなる印刷パターン３０が付されている。印刷パターン３０を構成する各線分は、同一の長さをもち、透明回転ローラ２９を平面状に展開した場合に、互いに平行で同一の間隔をもって端部に沿って配列されている。印刷パターン３０の各線分（斜線）は、それぞれの線分の一方の端部が他の線分と透明回転ローラ２９によって同時に読み取られる位置、すなわち読み取り方向で隣の線分と一部が重なるように配列されている（図１０参照）。なお、印刷パターン３０は、１次元撮像素子２４によって読み取られる回転検知用画像をもとにして補正用データを生成するために、例えば白地に黒の線分によって表されるものとする。後述する補正用データ生成処理において、白地は、画像の白の基準として用いられ、線分は、画像の黒の基準として用いられる。
【００３９】
なお、図３において、光源２１が透明回転ローラ２９の中空内に設けられているが、透明回転ローラ２９の例えば端面近傍の回転軸位置に配置された構成としても良い。光源２１を透明回転ローラ２９の端面近傍に配置することで、透明回転ローラ２９を導光体として光源２１からの光束を取り込んで、読み取り部に接触された指先（被検体）に照射し、その反射光が１次元撮像素子２４によって読み取られるようにすることもできる。光源２１は、例えばＬＥＤ、蛍光管、ハロゲンランプなどにより構成することができる。
【００４０】
図５には、透明回転ローラ２９に付された印刷パターン３０と１次元撮像素子２４の撮像素子との対応関係を示している。図５に示すように、１次元撮像素子２４は、透明回転ローラ２９の長さ全体を撮影範囲としており、印刷パターン３０に対応する撮像素子の個数（Ｎ個）が既知となっており、後述する各種処理において使用されるものとする。
【００４１】
なお、図５に示す印刷パターン３０は、透明回転ローラ２９の端部に設けられている例を示しているが、印刷パターン３０が端部以外に設けられている場合には、その位置に応じた撮像素子の個数が予め装置に記録されているものとする。
【００４２】
ここで、具体的な数値を示す。例えば透明回転ローラ２９の直径が７ｍｍ、１次元撮像素子２４の解像度が６００ｄｐｉである場合、印刷パターン３０は、斜線角度４５度、斜線間隔４０ドット（１次元撮像素子２４の４０個の撮像素子分の長さ（約１．７ｍｍ））、線幅２ドット（約０．０８ｍｍ）、斜線長さ６０ドット×６０ドットの対角線（約２．５ｍｍ長）によって形成される。
【００４３】
次に、第１実施形態における画像読み取り装置の動作について説明する。
第１実施形態における画像読み取り装置では、１次元撮像素子２４の回転検知用画像部分の各撮像素子（図５に示すＮ個分）によって読み取られた画素値をもとにして、各撮像素子についての基準値（補正用データ）、すなわち画素を黒あるいは白と判別するための閾値を決定することで、外光の変化や電池電圧の低下などによる光源２１の光量変化による回転検知の誤判断を低減させて、安定した画像の取り込みを実現する。
【００４４】
指紋読み取り部２０には、透明回転ローラ２９の回転を検出するためのセンサが設けられていないため、透明回転ローラ２９の回転の有無にかかわらず継続的に画像データを取り込む（２００００回／秒）。
【００４５】
１次元撮像素子２４によって読み取られる画像データ中には、透明回転ローラ２９に印刷された印刷パターン３０に該当する回転検知用画像が含まれている。
【００４６】
ＣＰＵ１０は、後述するタイミング判断処理によって、１次元撮像素子２４によって読み取られた画像データをもとに透明回転ローラ２９の回転を検出し、透明回転ローラ２９の回転に伴って必要となる被検体の画像データが入力されたと判断された時のみその画像データを被検体の指紋画像データとして記憶する。
【００４７】
図６には、第１実施形態におけるタイミング判断処理のフローチャートを示している。図７は、タイミング判断処理における補正データ生成処理を説明するためのフローチャート、図８は、タイミング判断処理における回転検知用画像抽出処理を説明するためのフローチャート、図９は、タイミング判断処理における画像取り込みタイミング判断処理を説明するためのフローチャートである。
【００４８】
１次元撮像素子２４からＡ／Ｄ変換回路２８を通じて１ライン分の画像データが入力されると、ＣＰＵ１０は、この入力されたデータに対して補正用データ生成処理を実行して、撮像素子ごとの感度のばらつきや外光、光源の変化などの影響を補正するための補正用データを生成する（ステップＡ１）。
【００４９】
撮像素子が読み取ったデータの補正は、単純にはその撮像素子で基準となる白と黒のデータを読み込み、その値を補正用データとして利用して入力値を算出することで実現できる。例えば、ある撮像素子で白を読み込んだ時の値をＷ、黒を読み込んだ時の値をＢとし、入力値（画素値）を０〜２５５の範囲で補正する場合、入力値ｉは補正値ｉ’に以下の式（１）に従って補正することができる。
【００５０】
ｉ’＝（ｉ−Ｂ）／（Ｗ−Ｂ）＊２５５ …（１）
本実施形態の画像読み取り装置では、印刷パターン３０に対応する撮像素子によって読み取られた回転検知用画像を対象として補正用データを生成する。印刷パターン３０（回転検知用画像）が白地に黒い線によって表されているとすると、透明回転ローラ２９が回転することで各撮像素子が白と黒の基準とするデータを取り込むことができる。
【００５１】
補正用データ生成処理では、各撮像素子がそれまでに読み込んだ各画素の画素値のうち、最大値を白、最小値を黒の基準値、すなわち補正用データとして記録する。透明回転ローラ２９が回転されることで、各撮像素子が白と黒の基準とすべきデータ（最大値、最小値）が取り込まれる。
【００５２】
図７には、補正用データ生成処理の詳細なフローチャートを示している。
ここで、回転検知用画像の読み取りに利用する撮像素子をＮ個、各撮像素子がある時点までに読み込んだ最大値と最小値をそれぞれ｛ｍａｘ_ｉ｜０≦ｉ≦ｎ−１｝，｛ｍｉｎ_ｉ｜０≦ｉ≦Ｎ−１｝とし、新しく読み込まれた各撮像素子毎のデータを｛ｄａｔａ_ｉ｜０≦ｉ≦Ｎ−１｝とした時の補正用データの生成を示している。
【００５３】
ＣＰＵ１０は、１次元撮像素子２４によって読み取られた回転検知用画像から各撮像素子によって読み取られたデータ（画素値）を読み出すためにｉ＝０に初期化する（ステップＢ１）。そして、ｉ番目の撮像素子がそれまでに読み取った最大の画素値ｍａｘ_ｉと、現在注目している画素値ｄａｔａ_ｉの値とを比較する（ステップＢ２）。この結果、ｍａｘ_ｉ＜ｄａｔａ_ｉであった場合には、現在注目している画素値ｄａｔａ_ｉを新たな最大値ｍａｘ_ｉとして更新する（ステップＢ３）。
【００５４】
また、ｉ番目の撮像素子がそれまでに読み取った最小の画素値ｍｉｎ_ｉと、現在注目している画素値ｄａｔａ_ｉの値とを比較する（ステップＢ４）。この結果、ｍｉｎ_ｉ＞ｄａｔａ_ｉであった場合には、現在注目している画素値ｄａｔａ_ｉを新たな最小値ｍｉｎ_ｉとして更新する（ステップＢ５）。
【００５５】
次に、ｉ＝ｉ＋１としてｉを更新し（ステップＢ６）、ｉ＜Ｎであり、回転検知用画像に対応する各撮像素子について処理が終了していなければ（ステップＢ８）、前述と同様にして、次のｉ番目の撮像素子により読み取られた画素値ｄａｔａ_ｉにより最大値ｍａｘ_ｉ、最小値ｍｉｎ_ｉを更新する必要があるか確認する。
【００５６】
以上の処理を、１次元撮像素子２４によって読み取られた０〜Ｎ−１までの各撮像素子によって読み取られた画素値について実行する。
【００５７】
補正用データ生成処理では、外光や光源の変化などの影響を受けた環境下で、１次元撮像素子２４により読み取られる回転検知用画像をもとに、補正用データを設定することができる。こうして、各撮像素子について設定された補正用データ（最大値、最小値）をもとに、前述した式（１）に従い補正値ｉ’を算出することで、撮像素子のばらつきだけでなく、外光や光源の変化などの影響を補正することができる。
【００５８】
次に、ＣＰＵ１０は、回転検知用画像抽出処理を実行する（ステップＡ２（図８））。
回転検知用画像抽出処理では、各撮像素子が読み取ったデータ（画素値）をもとに、撮像素子に対応する画素が白なのか黒なのかを判断する。これは、撮像素子がそれまでに読み取った画素値の最大値と最小値から白と黒を判断するための閾値を算出し、この閾値をもとに画素値が白あるいは黒の何れであるかを判別することで実現できる。ここでは、最大値と最小値の平均値を閾値として設定して、各画素の白、黒を決定する。
【００５９】
図８には、回転検知用画像抽出処理の詳細なフローチャートを示している。まず、次元撮像素子２４によって読み取られた回転検知用画像から各撮像素子によって読み取られたデータ（画素値）を読み出すためにｉ＝０に初期化し（ステップＣ１）、ｉ番目の撮像素子がそれのでに読み取った画素値の最大値ｍａｘ_ｉと最小値ｍｉｎ_ｉの合計の１／２を閾値ｔｈとして算出し（ステップＣ２）、この閾値ｔｈとｉ番目の画素値ｄａｔａ_ｉとを比較する（ステップＣ３）。この結果、閾値ｔｈ＜ｄａｔａ_ｉであった場合には（ステップＣ３、Ｙｅｓ）、この画素を白と判断し（ステップＣ４）、閾値ｔｈ≧ｄａｔａ_ｉであった場合には（ステップＣ３、Ｎｏ）、この画素を黒と判断する（ステップＣ５）。
【００６０】
次に、ｉ＝ｉ＋１としてｉを更新し（ステップＣ６）、ｉ＜Ｎであり、回転検知用画像に対応する各撮像素子について処理が終了していなければ（ステップＣ７）、前述と同様にして、次のｉ番目の撮像素子により読み取られた画素値ｄａｔａ_ｉについて、白または黒を判断する。
【００６１】
以上の処理を、１次元撮像素子２４によって読み取られた０〜Ｎ−１までの各撮像素子によって読み取られた画素値について実行することで、各撮像素子のそれまでに読み取られた最大値と最小値の平均値をもとにして各画素について白あるいは黒を決定することで、補正された回転検知用画像を得ることができる。
【００６２】
次に、回転検知用画像から画像取り込みタイミングであるか否かを判断するための画像取り込みタイミング判断処理を実行する（ステップＡ３）。
【００６３】
図９には、画像取り込みタイミング判断処理の詳細なフローチャートを示している。
まず、ＣＰＵ１０は、回転検知用画像抽出処理により生成された回転検知用画像から、１ないし２箇所の印刷パターン３０を形成する線分に該当する印刷部分を検出する（ステップＤ１）。
【００６４】
そして、前回の画像取り込みタイミング時に検出された印刷部分の位置と今回検出された印刷部分の位置とを比較し（ステップＤ２）、予め決められた値以上位置が離れていれば画像取り込みタイミングであると判断する（ステップＤ３）。
【００６５】
なお、印刷された線分（黒色部）は幅を有するため、１次元撮像素子２４では複数画素の黒色部を検出するが、その場合は黒画素列の中心、あるいは一方の端点を検出位置として比較するようにする。また、検出位置の比較は、前回の画像取り込みタイミングで検出された印刷部分と、今回の検出された印刷部分が複数箇所ある場合には、全ての組み合わせについて行なう。
【００６６】
図１０には、透明回転ローラ２９に付された印刷パターン３０をわかりやすくするために平面状に展開して示す図である。１次元撮像素子２４は、透明回転ローラ２９に対して回転軸方向と平行、すなわち図１０においては水平方向に画像の読み取りを行なう。従って、印刷パターン３０を形成する線分（斜線）が、図１０中ａ，ｂの破線の範囲に示すように、隣りの斜線と一部が重なるように配置されている。従って、１次元撮像素子２４による１回の読み込みで１または２箇所で印刷パターン３０の部分を検出することができる。
【００６７】
図１１（ａ）には、前回の画像取り込みタイミング時に読み取られた回転検知用画像を示しており、２箇所の印刷部分ａ１，ａ２が検出されている。ここで、今回、図１１（ｂ）に示すように、２箇所の印刷部分ｂ１，ｂ２が検出されている場合には、ａ１−ｂ１、ａ１−ｂ２、ａ２−ｂ１、ａ２−ｂ２の組み合わせのそれぞれについて印刷位置の比較を行なう。
【００６８】
なお、１次元撮像素子２４による読み取りの際に、１本の線分の端部が読み取り対象となっていたとしても、隣に配置された線分が同時に読み取り対象となっている。従って、線分の端部における読み取り精度が低いとしても、全ての印刷部分の組み合わせによって判断されるので、精度高く読み取られた隣に配置された線分に対応する印刷部分をもとに安定して透明回転ローラ２９の回転を検知することができる。
【００６９】
この結果、全ての印刷位置の組み合わせの中で最小の差が予め決められた値以上であり、印刷位置の移動が確認された場合には（ステップＤ３、Ｙｅｓ）、画像取り込みタイミングであると決定する。すなわち、透明回転ローラ２９が被検体が圧接された状態で回転され、１次元撮像素子２４による読み取り位置に被検体の新たな部分が移動したことを表すので、この時に読み取られた画像を指紋パターンの画像として取り込む。一方、最小の差が予め決められた値以上でなかった場合には（ステップＤ３、Ｎｏ）、画像取り込みタイミングではないと決定する。
【００７０】
例えば、前述した具体的な構成、すなわち透明回転ローラ２９の直径が７ｍｍ、１次元撮像素子２４の解像度が６００ｄｐｉ、斜線角度４５度、斜線間隔４０ドット、線幅２ドット、斜線長さ６０ドット×６０ドットの対角線とした場合、取り込みタイミングとする印刷部分の移動量の値を１ドット（０．０４ｍｍ）とすることができる。
【００７１】
こうして、画像取り込みタイミング判断処理によって、画像取り込みタイミングであると決定された場合（ステップＥ６）、１次元撮像素子２４によって読み取られた回転検知用画像を指紋パターンを表す画像として記録する。
【００７２】
これに対して、画像取り込みタイミングではないと決定された場合には、読み取られた画像を破棄する。
【００７３】
こうして、回転検知用画像の印刷パターン３０の線分に該当する印刷部分の位置の移動をもとにして、画像取り込みのタイミングを判定し、指紋パターンの画像を生成することができる。回転検知用画像は、外光や光源の変化に応じて補正が施されているので、安定して画像取り込みタイミングを決定することができる。
【００７４】
なお、印刷パターン３０は、透明回転ローラ２９の回転軸に対して所定の角度をもってそれぞれ平行に印刷されているために、透明回転ローラ２９の回転方向に応じて、印刷部分が前回読み取られた回転検知用画像における印刷部分に対して右あるいは左に移動する。すなわち、透明回転ローラ２９を回転させる方向によって、何れの方向に移動するかを判別することができる。
【００７５】
例えば、図１０に示す印刷パターン３０の場合では、図３中に示す指先がＡの方向に移動されることによって（手前に引く）、透明回転ローラ２９がＢの方向に回転される。これにより、印刷部分が先に読み込んだ回転検知用画像中の印刷部分の位置よりも左方向に移動する。逆に、指を手前から奥に移動させるようにして透明回転ローラ２９が回転された場合には、図１２（ａ）〜（ｄ）に示すように、先に読み取られた回転検知用画像中の印刷部分に対して右に移動することになる。
【００７６】
これにより、ＣＰＵ１０は、透明回転ローラ２９の回転方向を検出し、この回転方向から指紋パターンの下部から読み取られているか、あるいは上部（指先側）から読み取られているかを判断することができる。従って、読み込みタイミングで読み込まれた画像を記録する際に、指紋パターンの下部あるいは上部から順次記録し、予め決められた向き（例えば指先側を上）で指紋パターンの画像を生成することができる。なお、画像取り込みタイミングで読み込まれる画像を順次記録しておき、指紋パターンの下部から読み取られていると判別された場合に、全体の画像を読み込んだ後に画像を１８０°反転させるようにしても良い。
【００７７】
このようにして、第１実施形態では、１次元撮像素子２４の撮像素子ごとに、それまでに読み込んだ画素値の最大値と最小値を記録し、この最大値と最小値の平均値を基準値として設定して、この基準値をもとに撮像素子によって検出されるデータを補正することで、予め補正用データを用意しておくことなく、外光や光源の変化に対応して、安定した画像の取り込みが可能となる。回転検知用画像として、１次元撮像素子２４による画像取り込み時に、重なり部分ができるように線分を配置した配置した印刷パターン３０を透明回転ローラ２９に付しているので、１本の線分の端点位置が読み取り位置となっていても、他の線分の途中が読み取り位置となるため、精度を落とすことなく安定して画像取り込みタイミングを判断することができる。また、読み込まれた回転検知用画像の白黒を判断するために、各撮像素子がそれまでに読み取った画素値の最大値と最小値の平均を基準値として利用することで、簡単に画素の黒黒を判断できるようになる。
【００７８】
なお、前述した第１実施形態では、回転検知用画像の撮像素子によって読み取られた画素値の最大値と最小値の平均値を基準値として、白と黒を判断するように構成しているが、他の基準値の設定方法を用いることも可能である。例えば、中間値を排除するために、最大値と最小値のそれぞれから予め指定された比率内の色をそれぞれ白、黒と判別する方法がある。
【００７９】
例えば、白／黒と判断すべき画素値の範囲を、最大値（ｍａｘ）／最小値（ｍｉｎ）からそれぞれＮ％（２Ｎ＜１００）とすると、入力データｄが、
（ｄ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）＊１００＞（１００−Ｎ）…（２）
の場合には白と判断し、
（ｄ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）＊１００＜Ｎ …（３）
の場合には黒と判断する。
【００８０】
こうした基準値を用いることで、１次元撮像素子２４によって読み取られた中間値の画素を排除することができる。
【００８１】
また、第１実施形態では、１次元撮像素子２４による１回の読み込みにより、印刷パターン３０の線分に該当する印刷部分が１箇所あるいは２箇所含まれている回転検知用画像が読み取られているが、３箇所以上の印刷部分が読み取られるように、印刷パターン３０の線分を配置しても良い。この場合、前述と同様にして、前回の読み取った印刷部分と今回読み取った印刷部分の組み合わせのそれぞれについて検出位置の変化を判断し、読み取りタイミングを決定する。
【００８２】
また、前述した印刷パターン３０は、例えば白地に黒の線分が印刷されているとしているが、印刷部分とそれ以外を逆転させて、線分部分以外が印刷されていても良い。また、黒地に白線が付された印刷パターン３０としても良い。この場合、白の印刷部分を対象として、前述した黒の印刷部分を対象とした処理を同じように実行すれば良い。
【００８３】
また、印刷パターン３０の線幅を太くすることで、図１３（ａ）に示すような回転検知用画像を読み取り、この回転検知用画像において、図１３（ｂ）に示すように、白から黒あるいは黒から白に切り替わるエッジの部分を検出し、このエッジの位置の変化によって画像の取り込みタイミングを決定するようにしても良い。
【００８４】
また、図１４に示すように、透明回転ローラ２９の両端にのこぎり歯状のパターン（同形の二等辺三角形を同一向きに隣接させて配列させたパターン）を用いることもできる。この場合、一方の端部に設けられた三角パターンの辺部（読み取り方向と平行）が読み取り位置となった場合に、他方の端部に設けられた三角パターンの斜線部が読み取り位置となるように、各端部のパターンが付される。例えば、図１４中のａの読み取り位置では、右側端部の三角パターンの辺部が読み取り対象となり精度の低下の可能性があるが、左側端部の三角パターンの斜線部が読み取り対象となっているので、この部分の位置の変化によって透明回転ローラ２９の回転を精度良く検出できるようになる。
【００８５】
さらに、透明回転ローラ２９に対して印刷パターン３０が付されるものとしているが、印刷するだけでなく、透明回転ローラ２９の表面の形状をパターンを表すように例えば傷をつけて変形させたり、他の物質を接着させたり、さらには透明回転ローラ２９の表面を溶かしたりするなど、１次元撮像素子２４により読み取られた画像において位置が検出可能な状態であれば、何れの形態によってパターンを付しても良い。
【００８６】
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
第１実施形態では、１次元撮像素子２４によって読み取られた画像（回転検知用画像）の最初から、各撮像素子がそれまでに読み取った最大値と最小値を用いて、各撮像素子に対する補正用データを生成するため、各撮像素子がそれぞれ白と黒の両方のデータを読み込むまでは回転検出が不安定になるおそれがある。
【００８７】
第２実施形態では、図１５に示すように、第１実施形態における画像取り込みタイミング判断処理に応じて取り込まれた画像データを一旦メモリ（ＲＡＭ１４）に記録し、メモリ上で不安定な回転検出に伴って取り込まれたおそれのある画像データを破棄し、その他の有効データを指紋パターンの画像として記録しておく。
【００８８】
１次元撮像素子２４の各撮像素子がそれぞれ白と黒の両方のデータを読み込むまでの透明回転ローラ２９の回転量は、図１６の破線間で示すように、回転検知用画像中の斜線１本分の回転距離から隣の斜線と重なり合った部分を引いた量となる。従って、印刷パターン３０を形成する線分が十分に細かい間隔で配列されていれば、白と黒の両方のデータを読み込むまでの透明回転ローラ２９の回転量が、指紋パターン全体を読み込むための回転量と比較して僅かとなるので、この間に読み込んだデータを削除したとしても問題がない。
【００８９】
指紋パターンのように、既にどの程度のデータ量があるのか、ある程度予めわかっている場合、メモリに記録されたデータのデータエンド（取り込み終了）から予め決められた必要分のデータだけを、指紋パターンを表す有効な画像として記録することで、読み込み初めの不安定なデータを破棄することができる。
【００９０】
図１７には、データエンドから必要分のデータを有効データとする場合の概念を示している。
【００９１】
また、図１８に示すように、メモリを予め決められた必要分のデータを記録するためのリングバッファとして使用することで、順次、最新のデータに書き換えられていくため、回転検出の不安定な状態で取り込まれたデータを上書きによって削除することができる。
【００９２】
なお、その他の構成及び動作は、第１実施形態と同じであるものとして詳細な説明を省略する。
【００９３】
このようにして、第２実施形態では、メモリ１４に記録された指紋読み取り部２０により読み取られた画像データから、例えばデータエンドから処理に必要となる分のデータだけを出力することにより、読み込み初めの不安定なデータを破棄し、安定した画像の取り込みを実現できる。これにより、取り込まれた有効なデータからなる指紋パターンの画像を生成することができる。
【００９４】
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
第３実施形態では、第１実施形態と同様の処理によって作成される補正用データを利用して、透明回転ローラ２９の回転検出が不安定な状態にあるか否かを判断することができるようにする。
【００９５】
図１９は、第３実施形態におけるタイミング判断処理を説明するためのフローチャートである。なお、図１９に示すステップＥ１、Ｅ４、Ｅ５、Ｅ６、Ｅ７は、それぞれ図６に示すステップＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５と同様の処理を実行するものとして詳細な説明を省略する。
【００９６】
ステップＥ１における補正データ生成処理によって、１次元撮像素子２４の各撮像素子のそれぞれに対する補正用データを生成した後、この補正用データに対して補正用データ適正判断処理を実行する（ステップＥ２）。この補正用データ適正判断処理によって、補正用データが適正であると判断された場合に、後続する処理を実行する。
【００９７】
ここで、補正用データが適正であるとは、各撮像素子がそれぞれ白と黒の両方のデータを読み込んで、それらのデータをもとに補正用データを生成していることを表す。
【００９８】
図２０には、補正用データ適正判断処理のフローチャートを示している。
ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１４に記録されている各撮像素子ごとのそれまでに読み取った画素値の最大値と最小値から、それぞれの中から最大値ｍａｘ_ａｌｌ、最小値ｍｉｎ_ａｌｌを検出する（ステップＦ１）。
【００９９】
【数１】

【０１００】
ここで、ＭＡＸ（）、ＭＩＮ（）はそれぞれ最大値、最小値を算出する関数である。
【０１０１】
次に、ＣＰＵ１０は、最大値ｍａｘ_ａｌｌと最小値ｍｉｎ_ａｌｌをもとに、例えば以下の式（６）によって閾値ｔｈを算出する（ステップＦ２）。
【０１０２】
ｔｈ＝（ｍａｘ_ａｌｌ＋ｍｉｎ_ａｌｌ）／２ …（６）
そして、ＣＰＵ１０は、各撮像素子について（ｉ＝０〜Ｎ）、最大値ｍａｘ_ｉが閾値ｔｈよりも大きく、また最小値ｍｉｎ_ｉが閾値ｔｈよりも小さいかを判別する（ステップＦ３〜Ｆ６）。この結果、全ての撮像素子の最大値ｍａｘ_ｉが閾値ｔｈよりも大きく、最小値ｍｉｎ_ｉが閾値ｔｈよりも小さいと判断された場合、補正用データ生成処理により生成された補正用データが適正であると判断する。各撮像素子のばらつきが一定の誤差内に入っているならば、これにより各撮像素子が既に白と黒の両方のデータを読み込んだか否かを判断することができる。
【０１０３】
このようにして、補正用データ適正判断処理を実行して、適正ではないと判断された場合には画像の取り込みが実行されないので、安定した状態でのみ画像を取り込んで指紋パターンを生成することができる。
【０１０４】
なお、前述した説明では、指先の画像データである指紋パターンを読み取る場合について説明しているが、掌紋パターンなど他の人体部分のパターンを検出部分に接触させて画像データを読み取る場合など、被検体が軟質物である場合に適用することで効果を得ることができる。
【０１０５】
また、前述した説明では、本実施形態における画像データ読み取り装置を携帯電話に実装した場合を例にして説明しているが、他の情報機器に実装するようにしても良いし、画像データ読み取り装置として単独で構成されるものであっても良い。
【０１０６】
また、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、前述した実施形態の内容は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られるので有れば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、回転検知パターン部分に対応する１次元撮像素子の複数の撮像素子のそれぞれが読み取った画素値の最大値と最小値を検出して、この検出された最大値と最小値の平均値を閾値として１次元撮像素子から読み取られた回転検知パターンの部分の画素データの白黒を判断し、この判断により黒画素と判断された画素の位置の変化に基づいて読み取りタイミングを決定して指紋画像を読み取るようにしたから、ローラに付されたパターンを利用して、安定して指紋画像を読み取ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係わる画像読み取り装置を搭載した携帯電話の電子回路の構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態における指紋読み取り部２０が実装された携帯電話の外観例に示す図。
【図３】第１実施形態における指紋読み取り部２０の機構部分の概略構成（側面断面図）を示す図。
【図４】印刷パターン３０が付された透明回転ローラ２９の外観を示す斜視図。
【図５】透明回転ローラ２９に付された印刷パターン３０と１次元撮像素子２４の撮像素子との対応関係を示す図。
【図６】第１実施形態におけるタイミング判断処理のフローチャートを示す図。
【図７】タイミング判断処理における補正データ生成処理を説明するためのフローチャート。
【図８】タイミング判断処理における回転検知用画像抽出処理を説明するためのフローチャート。
【図９】タイミング判断処理における画像取り込みタイミング判断処理を説明するためのフローチャート。
【図１０】透明回転ローラ２９に付された印刷パターン３０をわかりやすくするために平面状に展開して示す図。
【図１１】回転検知用画像中の印刷部分の位置の変化を説明するための図。
【図１２】回転検知用画像中の印刷部分の移動を説明するための図。
【図１３】印刷パターン３０の別の形態の一例を示す図。
【図１４】印刷パターン３０の別の形態の一例を示す図。
【図１５】第２実施形態を説明するための図。
【図１６】１次元撮像素子２４の各撮像素子がそれぞれ白と黒の両方のデータを読み込むための範囲を示す図。
【図１７】データエンドから必要分のデータを有効データとする場合の概念を示す図。
【図１８】メモリを予め決められた必要分のデータを記録するためのリングバッファとして使用する状況を説明するための図。
【図１９】第３実施形態におけるタイミング判断処理を説明するためのフローチャート。
【図２０】補正用データ適正判断処理のフローチャート。
【符号の説明】
１０…ＣＰＵ
１２…記憶装置
１４…ＲＡＭ
１６…通話ユニット
１８…表示部
１９…キー部
２０…指紋読み取り部
２１…光源
２２…セルフォックレンズ（レンズ光学系）
２４…１次元撮像素子
２６…撮像制御回路
２７…Ａ／Ｄ変換回路
２８…回転検知センサー
２９…透明回転ローラ
３０…印刷パターン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image reading apparatus for reading image data such as a fingerprint pattern.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a device for identifying a person, a pattern matching device (image reading device) that reads a person's fingerprint pattern as image data and identifies the person by executing a matching process on the fingerprint pattern is used. It has become like this.
[0003]
As a mechanism for reading a fingerprint pattern using a conventional one-dimensional image sensor, a transparent flat plate is provided on the sensing unit, which is the fingerprint pattern reading position, and an illumination light source and a rod lens group (Selfoc lens) are provided below it. And a structure in which a one-dimensional image sensor is arranged.
[0004]
On the other hand, an image data reading device using a transparent rotating roller as a mechanism for reading a fingerprint pattern is considered (for example, see Patent Document 1). In a reading apparatus using a transparent rotating roller, a fingerprint image of a pressed portion is read by an imaging element by moving the finger while pressing the transparent rotating roller.
[0005]
Furthermore, in the image reading apparatus of Patent Document 1, a print pattern is provided at a predetermined position of the transparent rotating roller, and the image pattern of the print pattern is read together with the image data of the fingerprint pattern by the image sensor, and the change in the print pattern is detected. Then, an image pattern of a fingerprint pattern to be verified is generated. This eliminates the need for a rotation detection sensor for detecting the reading timing of the image data.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application No. 2000-330785
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional image reading apparatus (Patent Document 1), a predetermined printing pattern is added to a part of the transparent rotating roller, and this pattern is read by the image sensor to detect the rotation of the roller. Although the detection sensor can be dispensed with, there are the following problems.
[0008]
In a one-dimensional image pickup device (image sensor) in which the image pickup devices are arranged one-dimensionally, there is a variation in performance of each image pickup device, and data for correcting the variation is required in advance. Even if the correction data is prepared, since the optical image sensor is used, the brightness of the printed pattern part and other parts change due to changes in the light source due to changes in external light or battery voltage. To do. For this reason, judging whether or not the read image is a portion of the print pattern based on a predetermined fixed reference value may increase the instability of the operation.
[0009]
Further, in Patent Document 1, an equal pitch pattern attached in parallel to the rotation axis of the roller is used as a print pattern. However, in this equal pitch pattern, the position cannot be determined in a blank section between print patterns. All the data between the print patterns is held, and the reading timing of the data taken in the print pattern blank section can be grasped only when the next print pattern is detected. For this reason, the minimum rotation speed of the roller has to be guaranteed for realization, and a sufficient storage area for storing data taken in the blank section is required.
[0010]
In addition, a triangular wave pattern is used as the print pattern. However, in this triangular wave pattern, the accuracy in the portion corresponding to the apex is lower than that in the hatched portion because of the necessity to print on the roller. In addition, since diagonal lines with symmetrical angles are mixed, it may be difficult to detect the rotation direction of the roller because the same change may be represented by forward rotation and reverse rotation of the roller from the change in the image read from the pattern. It was.
[0011]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image reading apparatus capable of stably reading an image using a pattern attached to a roller.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present inventionThe image reading apparatus according to the present invention includes a transparent rotating roller having a hollow inside, a one-dimensional imaging device installed inside the transparent rotating roller, and the one-dimensional imaging device as the finger is pressed against the transparent rotating roller. An image reading device having an image reading means for reading a captured fingerprint image, wherein a plurality of black lines having the same angle with respect to a rotation axis of the transparent rotating roller are formed on a white background at an end of the transparent rotating roller. A rotation detection pattern representing a minute is provided, and the image reading means reads the maximum and minimum pixel values read by each of the plurality of image sensors of the one-dimensional image sensor corresponding to the rotation detection pattern portion. Maximum / minimum value detection means for detecting a value, and an average value of the maximum and minimum values detected by the maximum / minimum value detection means as a threshold value is read from the one-dimensional image sensor. Determination means for determining the black and white pixel data of a portion of the rotation detection pattern, and a control means for reading a fingerprint image to determine the reading timing on the basis of the change in position of the pixel determined as a black pixel by the determination means
It is characterized by having.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic circuit of a mobile phone equipped with an image reading apparatus according to the first embodiment of the present invention. The cellular phone is configured by a computer that reads a program recorded on a recording medium and whose operation is controlled by the read program.
[0029]
The mobile phone shown in FIG. 1 includes a CPU 10 connected to various devices such as a storage device 12, a RAM 14, a call unit 16, a display unit 18, a key unit 19, and a fingerprint reading unit 20 via a bus. . The fingerprint reading unit 20 reads an image of a fingerprint pattern on the fingertip using the subject as a human fingertip.
[0030]
The CPU 10 implements various functions by executing programs stored in the program area of the RAM 14. In addition to controlling the function of the mobile phone, the CPU 10 executes fingerprint pattern image data reading control by the fingerprint reading unit 20 and various processes for the image pattern.
The storage device 12 stores programs, data, and the like, and is read out as necessary and stored in the RAM 14.
[0031]
The RAM 14 stores programs and various data and is accessed by the CPU 10. In addition to various programs for controlling the mobile phone, the RAM 14 executes a processing program for executing processing on the image data of the fingerprint pattern read by the fingerprint reading unit 20. Is stored. When the fingerprint reading unit 20 reads the image data of the fingerprint pattern, the read image data is stored.
[0032]
The call unit 16 is a unit for performing wireless communication as a mobile phone.
The display unit 18 displays various data when executing various functions realized by the CPU 10.
The key unit 19 includes a plurality of keys including numeric keys for inputting telephone numbers and various function keys.
The fingerprint reading unit 20 reads image data representing a fingerprint pattern, and is provided at a position where the fingerprint reading operation is easy, for example, at the top of the front surface as shown in the appearance example of the mobile phone shown in FIG. The fingerprint reading unit 20 in the first embodiment includes a light source 21, a lens optical system (Selfoc lens 22), a one-dimensional imaging device 24, an imaging control circuit 26, an A / D conversion circuit 28, and a transparent rotating roller 29. A part of the outer peripheral surface of the transparent rotating roller 29 is exposed to the outside through a slit provided in the casing of the mobile phone. The exposed portion of the transparent rotating roller 29 becomes a fingerprint pattern reading portion. When reading a fingerprint pattern, a fingertip as a subject is pressed against the reading unit, and the transparent rotating roller 29 is rotated in a predetermined direction (a direction perpendicular to the rotation axis of the transparent rotating roller 29) in that state. It is done by moving while. The slit provided on the surface of the casing may be wide enough to allow the user to rotate the transparent rotating roller 29 by pressing the fingertip against the transparent rotating roller 29. Therefore, in order to read the image of the fingerprint pattern, it is not necessary to secure a reading surface on which the entire fingerprint fits, and the mounting area of the fingerprint reading unit 20 (transparent rotating roller 29) on the surface of the housing may be small.
[0033]
In the fingerprint reading unit 20, the light reflected from the fingertip that is an object irradiated from the light source 21 and pressed (contacted) with the reading unit passes through the transparent rotating roller 29 and is applied to the one-dimensional imaging device 24 by the Selfoc lens 22. Focused. Under the control of the imaging control circuit 26, the light condensed through the Selfoc lens 22 is photoelectrically converted by the one-dimensional imaging device 24, and further converted by the A / D conversion circuit 28 as image data representing a fingerprint pattern. For example, data is periodically read from the one-dimensional imaging device 24 at a timing of 20000 times / second, and the data is buffered in the RAM 14. The CPU 10 changes the rotation detection image obtained by reading the portion of the print pattern 30 attached to the transparent rotation roller 29 with respect to the data read by the one-dimensional image sensor 24 (predetermined deviation of the line portion). ) Is captured as image data and recorded in the RAM 14 as a fingerprint pattern image.
[0034]
FIG. 3 shows a schematic configuration (side sectional view) of a mechanism portion of the fingerprint reading unit 20.
As shown in FIG. 3, the casing of the mobile phone is provided with a slit along the rotational axis of the transparent rotating roller 29 so that a part of the outer peripheral surface of the transparent rotating roller 29 is exposed as a fingerprint pattern reading unit. ing. The transparent rotating roller 29 is made of a transparent material such as acrylic or glass so that light can be transmitted, and is mounted so as to rotate with a part of the outer peripheral surface exposed from a slit provided in the housing. . The transparent rotating roller 29 has a hollow inside, and an imaging function unit including a light source 21, a lens optical system (selfoc lens 22), and a one-dimensional imaging element 24 is mounted in the hollow. These imaging function units are mounted so as not to be interlocked with the rotation of the transparent rotating roller 29.
[0035]
The Selfoc lens 22 forms an image on the one-dimensional image sensor 24 at a portion (reading unit) where the subject is pressed against the transparent rotating roller 29. In addition, it is not restricted to a Selfoc lens, It is possible to use the imaging optical system comprised by a rod lens group.
[0036]
Although not shown, an optical correction element can be mounted between the transparent rotating roller 29 and the Selfoc lens 22. The optical correction element is for correcting an optical influence, that is, a distorted image due to the curvature of the transparent rotating roller 29 at a portion where the fingertip as a subject is pressed, and is, for example, a convex lens, specifically, one surface is flat and opposite. It is assumed that the surface is constituted by a cylindrical lens having a convex curved surface and has a curvature equal to or close to the inner diameter of the transparent rotating roller 29.
[0037]
The one-dimensional image sensor 24 is configured by a CCD line sensor, a CMOS line sensor, or the like, and is mounted so that the arrangement of the image sensors is parallel to the rotation axis of the transparent rotary roller 29. The one-dimensional imaging device 24 reads an image including a print pattern 30 printed on an end portion (or near the end portion) of the transparent rotation roller 29 described later, for example, where the length of the transparent rotation roller 29 is an imaging range. Can do. The transparent rotating roller 29 is hollowed and the imaging function unit is mounted therein, thereby reducing the mounting area of the fingerprint reading unit 20 on the casing surface and the mounting volume in the casing.
[0038]
The transparent rotating roller 29 has a predetermined pattern on its outer peripheral surface, for example, over one turn. FIG. 4 is a perspective view showing the appearance of the transparent rotating roller 29 to which the printing pattern 30 is attached. The transparent rotating roller 29 shown in FIG. 4 is provided with a printing pattern 30 composed of a plurality of line segments having the same angle with respect to the rotation axis of the transparent rotating roller 29 at one end. Each line segment constituting the print pattern 30 has the same length, and is arranged along the end portion in parallel with each other at the same interval when the transparent rotary roller 29 is developed in a planar shape. Each line segment (diagonal line) of the print pattern 30 partially overlaps with the adjacent line segment in a position where one end of each line segment is read simultaneously with the other line segment by the transparent rotating roller 29, that is, in the reading direction. (See FIG. 10). Note that the print pattern 30 is represented by, for example, a black line on a white background in order to generate correction data based on the rotation detection image read by the one-dimensional image sensor 24. In the correction data generation process described later, the white background is used as the white reference of the image, and the line segment is used as the black reference of the image.
[0039]
In FIG. 3, the light source 21 is provided in the hollow of the transparent rotating roller 29. However, the transparent rotating roller 29 may be arranged at a rotating shaft position near the end surface, for example. By arranging the light source 21 in the vicinity of the end face of the transparent rotating roller 29, the transparent rotating roller 29 is used as a light guide to capture the light flux from the light source 21, and irradiate the fingertip (subject) in contact with the reading unit. The reflected light can be read by the one-dimensional image sensor 24. The light source 21 can be constituted by, for example, an LED, a fluorescent tube, a halogen lamp, or the like.
[0040]
FIG. 5 shows a correspondence relationship between the print pattern 30 attached to the transparent rotating roller 29 and the image sensor of the one-dimensional image sensor 24. As shown in FIG. 5, the one-dimensional image sensor 24 has the entire length of the transparent rotating roller 29 as a photographing range, and the number (N) of image sensors corresponding to the print pattern 30 is known. It shall be used in various processes.
[0041]
The print pattern 30 shown in FIG. 5 shows an example provided at the end of the transparent rotating roller 29. However, when the print pattern 30 is provided at a position other than the end, the print pattern 30 depends on the position. It is assumed that the number of image pickup devices recorded in advance in the apparatus.
[0042]
Here, specific numerical values are shown. For example, when the diameter of the transparent rotating roller 29 is 7 mm and the resolution of the one-dimensional image sensor 24 is 600 dpi, the print pattern 30 has an oblique line angle of 45 degrees and an oblique line interval of 40 dots (for 40 image elements of the one-dimensional image sensor 24). Length (about 1.7 mm)), a line width of 2 dots (about 0.08 mm), and a diagonal line of about 60 dots × 60 dots (length of about 2.5 mm).
[0043]
Next, the operation of the image reading apparatus in the first embodiment will be described.
In the image reading apparatus according to the first embodiment, each image sensor is determined based on the pixel values read by each image sensor (for N pieces shown in FIG. 5) of the rotation detection image portion of the one-dimensional image sensor 24. Is determined as a reference value (correction data), that is, a threshold value for discriminating a pixel as black or white, thereby making erroneous determination of rotation detection due to a change in the light amount of the light source 21 due to a change in external light or a decrease in battery voltage. Reduced to achieve stable image capture.
[0044]
Since the fingerprint reading unit 20 is not provided with a sensor for detecting the rotation of the transparent rotating roller 29, image data is continuously captured regardless of whether the transparent rotating roller 29 is rotated (20,000 times / second). .
[0045]
The image data read by the one-dimensional image sensor 24 includes a rotation detection image corresponding to the print pattern 30 printed on the transparent rotation roller 29.
[0046]
The CPU 10 detects the rotation of the transparent rotating roller 29 based on the image data read by the one-dimensional image sensor 24 by a timing determination process to be described later, and the subject necessary as the transparent rotating roller 29 rotates is detected. Only when it is determined that image data has been input, the image data is stored as fingerprint image data of the subject.
[0047]
FIG. 6 shows a flowchart of timing determination processing in the first embodiment. FIG. 7 is a flowchart for explaining the correction data generation process in the timing judgment process, FIG. 8 is a flowchart for explaining the rotation detection image extraction process in the timing judgment process, and FIG. 9 is the image capturing in the timing judgment process. It is a flowchart for demonstrating a timing judgment process.
[0048]
When one line of image data is input from the one-dimensional image sensor 24 through the A / D conversion circuit 28, the CPU 10 executes correction data generation processing on the input data, and sets the image data for each image sensor. Correction data for correcting the influence of sensitivity variation, external light, light source change, etc. is generated (step A1).
[0049]
The correction of the data read by the image sensor can be realized simply by reading white and black data as a reference by the image sensor and calculating the input value by using the value as correction data. For example, when white is read by a certain image sensor, W is a value when black is read, and B is a value when black is read, and when the input value (pixel value) is corrected within a range of 0 to 255, the input value i is a correction value. i ′ can be corrected according to the following equation (1).
[0050]
i '= (i-B) / (WB) * 255 (1)
In the image reading apparatus of the present embodiment, correction data is generated for the rotation detection image read by the image sensor corresponding to the print pattern 30. Assuming that the print pattern 30 (rotation detection image) is represented by a black line on a white background, each image pickup device can capture data as a reference for white and black by rotating the transparent rotation roller 29.
[0051]
In the correction data generation process, among the pixel values of each pixel read by each image sensor so far, the maximum value is recorded as white and the minimum value is recorded as a black reference value, that is, correction data. By rotating the transparent rotation roller 29, data (maximum value and minimum value) that each imaging device should use as a reference for white and black is taken in.
[0052]
FIG. 7 shows a detailed flowchart of the correction data generation process.
Here, N image sensors are used for reading the rotation detection image, and the maximum value and the minimum value read up to a certain point in time are {max_i| 0 ≦ i ≦ n−1}, {min_i| 0 ≦ i ≦ N−1}, and the newly read data for each image sensor is {data_iIt shows the generation of correction data when | 0 ≦ i ≦ N−1}.
[0053]
The CPU 10 initializes i = 0 in order to read data (pixel values) read by each image pickup device from the rotation detection image read by the one-dimensional image pickup device 24 (step B1). Then, the maximum pixel value max read by the i-th image sensor so far_iAnd the pixel value data of interest_iAre compared (step B2). As a result, max_i<Data_iIf it is, the pixel value data currently focused on_iThe new maximum value max_i(Step B3).
[0054]
In addition, the minimum pixel value min read by the i-th image sensor so far_iAnd the pixel value data of interest_i(Step B4). As a result, min_i> Data_iIf it is, the pixel value data currently focused on_iTo the new minimum value min_i(Step B5).
[0055]
Next, i is updated with i = i + 1 (step B6). If i <N and the processing for each image sensor corresponding to the rotation detection image is not completed (step B8), the same as described above. , Pixel value data read by the next i-th image sensor_iMax value max_i, Minimum value min_iCheck if you need to update.
[0056]
The above processing is executed for the pixel values read by the image sensors 0 to N−1 read by the one-dimensional image sensor 24.
[0057]
In the correction data generation process, correction data can be set based on the rotation detection image read by the one-dimensional image sensor 24 under an environment affected by changes in external light or a light source. Thus, by calculating the correction value i ′ according to the above-described equation (1) based on the correction data (maximum value, minimum value) set for each image sensor, not only the variation of the image sensor but also the outside Effects such as changes in light and light source can be corrected.
[0058]
Next, the CPU 10 executes rotation detection image extraction processing (step A2 (FIG. 8)).
In the rotation detection image extraction process, it is determined whether the pixel corresponding to the image sensor is white or black based on the data (pixel value) read by each image sensor. This is to calculate a threshold value for determining white and black from the maximum and minimum pixel values read by the image sensor so far, and whether the pixel value is white or black based on this threshold value. This can be realized by determining Here, the average value of the maximum value and the minimum value is set as a threshold value, and white and black of each pixel are determined.
[0059]
FIG. 8 shows a detailed flowchart of the rotation detection image extraction process. First, i = 0 is initialized in order to read data (pixel values) read by each image pickup device from the rotation detection image read by the dimensional image pickup device 24 (step C1). Maximum pixel value read in_iAnd the minimum value min_iIs calculated as a threshold th (step C2), and the threshold th and the i-th pixel value data are calculated._iAre compared (step C3). As a result, the threshold th <data_iIf it is (step C3, Yes), this pixel is determined to be white (step C4), and the threshold value th ≧ data_iIf it is (step C3, No), this pixel is determined to be black (step C5).
[0060]
Next, i is updated with i = i + 1 (step C6), and if i <N and the processing is not completed for each image sensor corresponding to the rotation detection image (step C7), the same as described above. , Pixel value data read by the next i-th image sensor_iAbout white or black.
[0061]
By executing the above processing for the pixel values read by each image sensor from 0 to N-1 read by the one-dimensional image sensor 24, the maximum value and the minimum value read by each image sensor so far. A corrected rotation detection image can be obtained by determining white or black for each pixel based on the average value.
[0062]
Next, an image capturing timing determination process for determining whether it is an image capturing timing from the rotation detection image is executed (step A3).
[0063]
FIG. 9 shows a detailed flowchart of the image capture timing determination process.
First, the CPU 10 detects a print portion corresponding to a line segment forming one or two print patterns 30 from the rotation detection image generated by the rotation detection image extraction process (step D1).
[0064]
Then, the position of the print portion detected at the previous image capture timing is compared with the position of the print portion detected this time (step D2), and if the position is more than a predetermined value, the image capture timing is reached. (Step D3).
[0065]
Since the printed line segment (black portion) has a width, the one-dimensional imaging device 24 detects a black portion of a plurality of pixels. In this case, the center of the black pixel row or one end point is set as a detection position. Try to compare. Further, the comparison of the detection positions is performed for all combinations when there are a plurality of print portions detected at the previous image capture timing and the print portions detected this time.
[0066]
FIG. 10 is a diagram showing the print pattern 30 attached to the transparent rotating roller 29 expanded in a plane for easy understanding. The one-dimensional imaging device 24 reads an image parallel to the rotation axis direction with respect to the transparent rotation roller 29, that is, in the horizontal direction in FIG. Therefore, the line segments (diagonal lines) forming the print pattern 30 are arranged so as to partially overlap the adjacent oblique lines as shown by the broken line ranges a and b in FIG. Accordingly, it is possible to detect the portion of the print pattern 30 at one or two places by one reading by the one-dimensional image sensor 24.
[0067]
FIG. 11A shows a rotation detection image read at the previous image capture timing, and two print portions a1 and a2 are detected. Here, as shown in FIG. 11B, when two print portions b1 and b2 are detected, the combination of a1-b1, a1-b2, a2-b1, and a2-b2 The print positions are compared for each.
[0068]
Note that even when the end of one line segment is the target of reading when the one-dimensional image sensor 24 reads, the adjacent line segment is also the target of reading. Therefore, even if the reading accuracy at the end of the line segment is low, it is determined by the combination of all the printed parts, so it is stable based on the printed part corresponding to the line segment arranged next to the line that has been read with high accuracy. Thus, the rotation of the transparent rotating roller 29 can be detected.
[0069]
As a result, if the minimum difference among all combinations of print positions is greater than or equal to a predetermined value and the movement of the print position is confirmed (step D3, Yes), it is determined that it is the image capture timing. To do. That is, the transparent rotating roller 29 is rotated in a state where the subject is pressed, and represents that a new part of the subject has moved to a reading position by the one-dimensional imaging device 24. Therefore, the image read at this time is converted into a fingerprint pattern. Import as an image. On the other hand, when the minimum difference is not equal to or greater than a predetermined value (No at Step D3), it is determined that it is not the image capturing timing.
[0070]
For example, the diameter of the transparent rotating roller 29 is 7 mm, the resolution of the one-dimensional imaging device 24 is 600 dpi, the angle of oblique lines is 45 degrees, the interval of oblique lines is 40 dots, the width of the dots is 2 dots, and the length of the oblique lines is 60 dots. When a diagonal line of 60 dots is used, the value of the moving amount of the print portion as the capture timing can be set to 1 dot (0.04 mm).
[0071]
Thus, when it is determined by the image capture timing determination process that the image capture timing is reached (step E6), the rotation detection image read by the one-dimensional image sensor 24 is recorded as an image representing a fingerprint pattern.
[0072]
On the other hand, when it is determined that it is not the image capture timing, the read image is discarded.
[0073]
In this way, the image capture timing can be determined based on the movement of the position of the print portion corresponding to the line segment of the print pattern 30 of the rotation detection image, and a fingerprint pattern image can be generated. Since the rotation detection image is corrected according to changes in external light or light source, the image capture timing can be determined stably.
[0074]
Since the print pattern 30 is printed in parallel with a predetermined angle with respect to the rotation axis of the transparent rotation roller 29, the rotation of the print portion read last time according to the rotation direction of the transparent rotation roller 29. Move to the right or left with respect to the print portion of the detection image. That is, it is possible to determine in which direction the transparent rotating roller 29 is moved depending on the direction in which the transparent rotating roller 29 is rotated.
[0075]
For example, in the case of the print pattern 30 shown in FIG. 10, the transparent rotation roller 29 is rotated in the direction B by moving the fingertip shown in FIG. 3 in the direction A (pulling forward). As a result, the print portion moves to the left from the position of the print portion in the rotation detection image read first. On the contrary, when the transparent rotating roller 29 is rotated so that the finger is moved from the front to the back, as shown in FIGS. 12A to 12D, the rotation detection image is read first. It moves to the right with respect to the printed part.
[0076]
As a result, the CPU 10 can detect the rotation direction of the transparent rotation roller 29 and determine whether the rotation is read from the lower part of the fingerprint pattern or the upper part (fingertip side). Therefore, when an image read at the reading timing is recorded, the image can be recorded sequentially from the lower part or the upper part of the fingerprint pattern, and the fingerprint pattern image can be generated in a predetermined direction (for example, the fingertip side is upward). Note that images that are read at the image capture timing are sequentially recorded, and when it is determined that the images are read from the lower part of the fingerprint pattern, the images may be inverted 180 ° after the entire image is read. .
[0077]
In this way, in the first embodiment, the maximum value and the minimum value of the pixel values read so far are recorded for each image sensor of the one-dimensional image sensor 24, and the average value of the maximum value and the minimum value is used as a reference. By setting this as a value and correcting the data detected by the image sensor based on this reference value, there is no need to prepare correction data in advance. The captured image can be captured. As the rotation detection image, when the image is captured by the one-dimensional image sensor 24, the transparent rotation roller 29 is provided with the print pattern 30 in which the line segments are arranged so that an overlapping portion is formed. Even if the end point position is the reading position, the reading position is in the middle of another line segment, so that it is possible to determine the image capture timing stably without reducing accuracy. In addition, in order to determine the black and white of the read rotation detection image, the average of the maximum and minimum pixel values read by each image sensor is used as a reference value, so that the black of the pixel can be easily obtained. You can judge black.
[0078]
In the first embodiment described above, white and black are determined using the average value of the maximum and minimum pixel values read by the image sensor of the rotation detection image as a reference value. It is also possible to use other reference value setting methods. For example, in order to eliminate the intermediate value, there is a method of discriminating the colors within the ratio specified in advance from the maximum value and the minimum value as white and black, respectively.
[0079]
For example, when the range of pixel values to be determined as white / black is N% (2N <100) from the maximum value (max) / minimum value (min), the input data d is
(D-min) / (max-min) * 100> (100-N) (2)
In the case of
(D-min) / (max-min) * 100 <N (3)
In the case of, it is judged as black.
[0080]
By using such a reference value, intermediate value pixels read by the one-dimensional image sensor 24 can be eliminated.
[0081]
In the first embodiment, the rotation detection image including one or two print portions corresponding to the line segment of the print pattern 30 is read by one reading by the one-dimensional image sensor 24. However, the line segments of the print pattern 30 may be arranged so that three or more printed portions can be read. In this case, in the same manner as described above, the change in the detection position is determined for each of the combination of the print portion read last time and the print portion read this time, and the read timing is determined.
[0082]
Further, in the print pattern 30 described above, for example, a black line segment is printed on a white background, but the print portion and other portions may be reversed to print other than the line segment portion. Moreover, it is good also as the printing pattern 30 by which the white line was attached | subjected to the black background. In this case, the above-described processing for the black print portion may be executed in the same manner for the white print portion.
[0083]
Further, by increasing the line width of the print pattern 30, a rotation detection image as shown in FIG. 13A is read. In this rotation detection image, as shown in FIG. Alternatively, an edge portion where black is switched to white may be detected, and an image capture timing may be determined based on a change in the position of the edge.
[0084]
Further, as shown in FIG. 14, a sawtooth pattern (a pattern in which isosceles triangles of the same shape are arranged adjacent to each other in the same direction) may be used at both ends of the transparent rotating roller 29. In this case, when the side (parallel to the reading direction) of the triangular pattern provided at one end is the reading position, the hatched portion of the triangular pattern provided at the other end is the reading position. The pattern of each end is given to the above. For example, at the reading position “a” in FIG. 14, the side of the triangular pattern at the right end becomes a reading target and the accuracy may be reduced, but the hatched portion of the triangular pattern at the left end becomes a reading target. Therefore, the rotation of the transparent rotating roller 29 can be accurately detected by the change in the position of this portion.
[0085]
Furthermore, the printing pattern 30 is attached to the transparent rotating roller 29. In addition to printing, the surface shape of the transparent rotating roller 29 is deformed by scratching so as to represent the pattern, A pattern can be applied in any form as long as the position can be detected in the image read by the one-dimensional image sensor 24, such as by bonding another substance or melting the surface of the transparent rotating roller 29. You may do it.
[0086]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the first embodiment, from the beginning of the image (rotation detection image) read by the one-dimensional image pickup device 24, the maximum value and the minimum value read by each image pickup device so far are used to correct each image pickup device. Since data is generated, rotation detection may become unstable until each image sensor reads both white and black data.
[0087]
In the second embodiment, as shown in FIG. 15, the image data fetched in accordance with the image fetch timing determination process in the first embodiment is temporarily recorded in the memory (RAM 14) to detect unstable rotation on the memory. The image data that may have been captured is discarded, and other valid data is recorded as a fingerprint pattern image.
[0088]
The amount of rotation of the transparent rotating roller 29 until each image sensor of the one-dimensional image sensor 24 reads both white and black data is one diagonal line in the rotation detection image as shown between the broken lines in FIG. It is the amount obtained by subtracting the portion that overlaps the adjacent diagonal line from the rotation distance of the minute. Therefore, if the line segments forming the print pattern 30 are arranged at sufficiently fine intervals, the rotation amount of the transparent rotation roller 29 until reading both the white and black data is the rotation for reading the entire fingerprint pattern. Since the amount is small compared to the amount, there is no problem even if the data read during this time is deleted.
[0089]
If you already know to some extent how much data is already there, such as a fingerprint pattern, only the necessary amount of data determined in advance from the data end (end of capture) of the data recorded in the memory Can be discarded as unstable data at the beginning of reading.
[0090]
FIG. 17 shows a concept when the necessary data from the data end is used as valid data.
[0091]
Further, as shown in FIG. 18, since the memory is used as a ring buffer for recording a predetermined amount of necessary data, the data is sequentially rewritten to the latest data, so that the rotation detection is unstable. Data captured in the state can be deleted by overwriting.
[0092]
Other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, and detailed description thereof is omitted.
[0093]
In this way, in the second embodiment, from the image data read by the fingerprint reading unit 20 recorded in the memory 14, for example, only the data necessary for processing is output from the data end, thereby starting the reading. The unstable data can be discarded and stable image capture can be realized. As a result, it is possible to generate an image of a fingerprint pattern made up of captured valid data.
[0094]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
In the third embodiment, it is possible to determine whether or not the rotation detection of the transparent rotating roller 29 is in an unstable state using correction data created by the same processing as in the first embodiment. To.
[0095]
FIG. 19 is a flowchart for explaining timing determination processing in the third embodiment. It should be noted that steps E1, E4, E5, E6, and E7 shown in FIG. 19 are the same as steps A1, A2, A3, A4, and A5 shown in FIG.
[0096]
After generating correction data for each image sensor of the one-dimensional image sensor 24 by the correction data generation process in step E1, a correction data appropriateness determination process is executed for the correction data (step E2). If it is determined by the correction data appropriateness determination process that the correction data is appropriate, the subsequent process is executed.
[0097]
Here, “correction data is appropriate” means that each image sensor reads both white and black data and generates correction data based on these data.
[0098]
FIG. 20 shows a flowchart of correction data appropriateness determination processing.
The CPU 10 determines the maximum value max from among the maximum and minimum pixel values read so far for each image sensor recorded in the RAM 14._all, Minimum value min_allIs detected (step F1).
[0099]
[Expression 1]

[0100]
Here, MAX () and MIN () are functions for calculating the maximum value and the minimum value, respectively.
[0101]
Next, the CPU 10 determines the maximum value max_allAnd the minimum value min_allFor example, the threshold th is calculated by the following equation (6) (step F2).
[0102]
th = (max_all+ Min_all) / 2 (6)
The CPU 10 then sets the maximum value max for each image sensor (i = 0 to N)._iIs greater than the threshold th and the minimum value min_iIs smaller than the threshold th (steps F3 to F6). As a result, the maximum value max of all image sensors_iIs greater than the threshold th and the minimum value min_iIs determined to be smaller than the threshold th, it is determined that the correction data generated by the correction data generation process is appropriate. If the variation of each image sensor is within a certain error, it can be determined whether or not each image sensor has already read both white and black data.
[0103]
In this way, the correction data appropriateness determination process is executed, and if it is determined that the correction data is not appropriate, the image is not captured, so that the fingerprint pattern can be generated by capturing the image only in a stable state. it can.
[0104]
In the above description, the case where the fingerprint pattern which is the image data of the fingertip is read is described. However, when the image data is read by bringing a pattern of another human body part such as a palm print pattern into contact with the detection part. An effect can be acquired by applying when is soft.
[0105]
In the above description, the case where the image data reading device according to the present embodiment is mounted on a mobile phone is described as an example. However, the image data reading device may be mounted on another information device. It may be configured alone.
[0106]
Further, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the contents of the above-described embodiments may be combined as appropriate as possible. The above-described embodiments include various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if several constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, an effect can be obtained, so that a configuration from which the constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.
[0107]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention,The maximum value and the minimum value of the pixel values read by each of the plurality of image sensors of the one-dimensional image sensor corresponding to the rotation detection pattern portion are detected, and the average value of the detected maximum value and minimum value is set as a threshold value. The black and white of the pixel data of the portion of the rotation detection pattern read from the three-dimensional image sensor is determined, and the fingerprint image is read by determining the read timing based on the change in the position of the pixel determined to be a black pixel by this determination. Therefore, the fingerprint image can be stably read using the pattern attached to the roller.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an electronic circuit of a mobile phone equipped with an image reading apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example of the appearance of a mobile phone on which a fingerprint reading unit 20 is mounted according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration (side sectional view) of a mechanism portion of a fingerprint reading unit 20 in the first embodiment.
4 is a perspective view showing an appearance of a transparent rotating roller 29 provided with a printing pattern 30. FIG.
FIG. 5 is a diagram illustrating a correspondence relationship between a print pattern 30 attached to a transparent rotating roller 29 and an image sensor of a one-dimensional image sensor 24;
FIG. 6 is a flowchart illustrating timing determination processing according to the first embodiment.
FIG. 7 is a flowchart for explaining correction data generation processing in timing determination processing;
FIG. 8 is a flowchart for explaining rotation detection image extraction processing in timing determination processing;
FIG. 9 is a flowchart for explaining image capture timing determination processing in timing determination processing;
FIG. 10 is a diagram showing a print pattern 30 attached to a transparent rotating roller 29 developed in a plane for easy understanding.
FIG. 11 is a diagram for explaining a change in the position of a print portion in a rotation detection image.
FIG. 12 is a diagram for explaining the movement of a print portion in a rotation detection image.
FIG. 13 is a diagram showing an example of another form of the print pattern 30;
FIG. 14 is a diagram showing an example of another form of the print pattern 30;
FIG. 15 is a diagram for explaining a second embodiment;
FIG. 16 is a diagram illustrating a range in which each image sensor of the one-dimensional image sensor 24 reads both white and black data.
FIG. 17 is a diagram showing a concept in a case where necessary data from the data end is valid data.
FIG. 18 is a diagram for explaining a situation in which a memory is used as a ring buffer for recording predetermined necessary data.
FIG. 19 is a flowchart for explaining timing determination processing in the third embodiment;
FIG. 20 is a flowchart of correction data suitability determination processing.
[Explanation of symbols]
10 ... CPU
12 ... Storage device
14 ... RAM
16 ... Call unit
18 ... Display section
19 ... Key part
20: Fingerprint reader
21 ... Light source
22 ... Selfoc lens (lens optical system)
24. One-dimensional image sensor
26. Imaging control circuit
27 ... A / D conversion circuit
28 ... Rotation detection sensor
29 ... Transparent rotating roller
30 ... Print pattern

Claims

A transparent rotating roller having a hollow inside, a one-dimensional imaging device installed inside the transparent rotating roller, and an image for reading a fingerprint image captured by the one-dimensional imaging device as the finger is pressed against the transparent rotating roller An image reading apparatus having reading means,
A rotation detection pattern in which a plurality of black line segments having the same angle with respect to the rotation axis of the transparent rotation roller is represented on a white background is provided at an end of the transparent rotation roller,
The image reading means includes
Maximum / minimum value detecting means for detecting the maximum value and the minimum value of the pixel values read by each of the plurality of image sensors of the one-dimensional image sensor corresponding to the rotation detection pattern portion;
A determination means for determining the black and white of the pixel data of the portion of the rotation detection pattern read from the one-dimensional image sensor using the average value of the maximum value and the minimum value detected by the maximum / minimum value detection means as a threshold;
An image reading apparatus comprising: control means for reading a fingerprint image by determining a read timing based on a change in the position of a pixel determined to be a black pixel by the determination means .