JP4387980B2 - 指紋読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、指紋をスイープセンサで読取るために指を案内部材に沿って移動させて指紋画像を容易に的確に取得する指紋読取装置に関するものである。

指紋読取りのためスイープセンサを使用する指紋読取装置では、指をスイープセンサ上面でスイープセンサの長さ方向に対して垂直方向に滑走させている。この滑走によりスイープセンサから得られた短冊画像を元の指紋画像に再構成する。その滑走の際、所定の方向に対し指を斜めに移動させた場合、再構成には、読取り画像を処理するために、縦方向だけでなく横方向の移動をも考慮する必要がある。このような事態を避けるため、指を直線移動させるようにスイープセンサに対する指移動のための案内部材が設けられている。

従来の指紋読取装置には、例えば、特開２００４−２０６４１７号公報（特許文献１）に開示された指紋読取装置がある。

この装置では図８に示されるように、スイープセンサ１１１で撮像された一次元画像の模様が自然な状態の指の模様になるようにすることを目的として、基台の平坦面上に固定された二つのガイド部材１１２Ａ，１１２Ｂの間に配されていると共にガイド部材１１２Ａ，１１２Ｂによって案内されて基台の平坦面に対して前後方向に摺動自在とされた平面視矩形状の板状部材１１３が備えられる。

スイープセンサ１１１は、板状部材１１３のすぐ前方に固定され指先を前方に指向させた状態で、指１の末節を板状部材１１３から前方に延出するようにして指１の中節を板状部材１１３上に載置し、その状態で指１とともに板状部材１１３をストッパ部材１１４に突き当たるまで前方に移動させている。

この構成によれば、板状部材１１３がガイド部材１１２Ａ，１１２Ｂによってほぼ直線に移動するので、指１を板状部材１１３に固定することにより、安定した指紋画像の取得ができる。しかしながら、このような構成でも、基台の平坦面に対して前後方向に摺動自在とされた板状部材１１３とその移動のための弾性バネおよびその付属部材とを必要とするので、構造の複雑さを避けることはできない。

一方、構造の簡単な指紋読取装置が、例えば、特開２００４−２４０９２４号公報（特許文献２）に開示されている。

すなわち、指紋読取装置は、例えば図９に示されるように、指１が接触するセンサ１２１を有し、指１がセンサ１２１に接触した状態でセンサ１２１上を前後方向に移動したときに指１の指紋を読み取るようになっている。そして、指１が接触するセンサ１２１に対して指１を所定方向に案内して正確な指紋画像を取得することを目的として、指１の移動方向（前後方向）でセンサ１２１より前側及び後側には、指１の移動を案内する突条形状のガイド部１２２Ａ〜１２２Ｄが配設されている。指１を案内するガイド部１２２は、一列の突条、溝、または複数の点状の突起でよい。

このような構成では、構造が簡素化されているので、その移動の際、不注意という事態も含め、ガイド部方向に対し指を斜めに移動することを阻止することはできない。

特開２００４−２０６４１７号公報 特開２００４−２４０９２４号公報

解決しようとする課題は、指の所定方向への案内を十分とすれば、その構造の複雑さが避けられず、構造を簡単にすれば指を斜めに移動することを避けることができない点である。特に、小型薄型の携帯端末で指紋によるユーザ認証を得ようとする場合、指紋の読取には狭い範囲でのスイープセンサの使用が望ましく、上述した構造では不適切といえる。

本発明は、指紋をスイープセンサで読取るために指を案内部材に沿って移動させて指紋画像を簡単な構造で容易に的確に取得するため、スイープセンサの両側位置で指の移動方向に沿って指幅より広い間隔の対峙壁面と、両側位置の前記対峙壁面それぞれに弾性体を有し、前記対峙壁面間の間隔が前記指幅より狭くかつ指が移動するだけの大きさを確保できる案内部材とを備えている。

そして、その対峙壁面により形成され中央部を指が移動する空間は溝構造であってもよい。また、スイープセンサを底面に配設し、天井面を有する貫通孔状構造でもよい。更に、天井にも前記案内部材が備えられた構造でもよい。この結果、指の移動空間はスイープセンサ面を除く三方の全面を弾性体が囲む四角筒状、または半円筒状などの筒状にすることもできる。

特に、本発明は、ユーザ毎の指の太さに対応するため、両側位置の上記対峙壁面それぞれに固定され、それぞれが同一又は異なる複数種類の厚さを有すると共に指の移動面に前記弾性体を固着する対峙壁を更に備え、両側位置の上記案内部材それぞれが、弾性体と対峙壁とを対にして構成されると共に同じ厚さまたは異なる厚さを有する前記対峙壁を対の組として選択されることを主要な特徴とする。

また、上記対峙壁に螺合によりねじ込みして前記装置筐体面に先端を当接することにより対峙壁間の距離を調節し固定する調整ネジを備えて、調整ネジのねじ込みで指の幅に適合させることもできる。

本発明の指紋読取装置は、指の移動空間を限定するスイープセンサの両側位置でスイープセンサ面以外の対峙壁面に指の太さより小さくかつ指の移動が円滑な空間を形成する弾性体を指の案内部材として備えている。このため、この弾性部材がスイープセンサの長さ方向、すなわち指の前後移動する方向に対して横方向で指を押さえることができるので、簡単な構造であるうえ、スイープセンサ上での安定した指の直線移動が可能になり、容易に的確な指紋が取得できるという効果が得られる。

特に、スイープセンサの両側位置で指を押さえる構造なので、指の傾きがあってもスイープセンサにより検出される「ずれ」は小さく、案内部材の指移動方向の長さを短くすることができるという効果も生じる。また、上述した構造は、装置筐体の厚さ部分にスイープセンサを設けることができるので、図１に示されるような薄型小型の例えば携帯型ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、ＰＤＡ（パーソナルデジタルアシスタント）、携帯電話機などに代表される携帯端末１０に装着される指紋読取装置１００への採用に適切である。

簡単な構造でスイープセンサの長さ方向に対して指を押さえ安定した指の直線移動を可能にするという目的を、スイープセンサの両側位置で指の移動方向に沿って指幅より広い間隔の対峙壁面を備えると共に、この対峙壁面に固着され、対峙壁面間で中央部の間隔が前記指幅より狭くかつ中央部を指が移動するだけの大きさを確保できる弾性体を案内部材として備えることにより、実現した。

以下に、本発明による実施例について図面を参照して説明する。図面は、模式図であり、その相対寸法は実際に求められるものと相違している。また、本発明に係る部分を示し、機能に必須の構成であっても省略されている部分がある。

本発明の実施例１について図２Ａおよび図２Ｂを併せ参照して説明する。

図２Ａは、本発明による指紋読取装置の関連部分における実施の一形態を斜視により示す説明図である。図２Ｂは指１の移動により指紋を読み取る構造部分を断面で示す説明図である。

図２Ａでは、一対の対峙壁面１１を有する装置筐体１０に、スイープセンサ１２、制御部１３、および一対の案内部材１４が示されている。

装置筐体１０の一辺には、対峙壁面１１を側面としスイープセンサ１２を底面として形成される溝部が設けられる。対峙壁面１１は、指１の移動方向に沿って設けられ、指幅より広い間隔を有している
スイープセンサ１２は、指紋を読取りするセンサであり、表面に接触する指紋を短冊画像により一定時間ごとに検出し制御部１３へ出力する。図２Ｂに示される指１は指紋部分をスイープセンサ１２に接触させて案内部材１４の間を前後に移動する。上述した画像データの短冊形状はスイープセンサ１２の形状であり、指１は短冊形状の長さ方向に垂直に移動することとなる。

例えば、図２Ｂに示されるように、指１は、スイープセンサ１２上で矢印Ｐｉ方向に差し込み、矢印Ｐｄ方向でスイープセンサ１２面に接触して矢印Ｐｏ方向に引き抜かれる。

制御部１３は、スイープセンサ１２の出力を受けて指紋画像を生成する制御を行う。詳細は後述する。

案内部材１４は、スイープセンサ１２の両側位置で指の移動方向に沿って指幅より広い間隔を有する対峙壁面１１それぞれに固着される弾性体である。その形成する空間の間隔は、指幅より狭くかつその中央部を指１が移動するだけの大きさを確保している。従って、案内部材１４は、指１に対して適切な弾性をもつ、シリコン樹脂、ポリウレタン、スチレン系熱可逆性エストラマ等の材質を有している。

ここで、指紋採取の実行に際しての制御部１３の動作について説明する。

制御部１３は指紋採取の開始をスイープセンサ１２に命令する。開始命令を受けたスイープセンサ１２は一定時間ごとに短冊画像を制御部１３に送り続ける。図２Ｂに示されるように、ユーザが装置筐体１０の溝部で指１を方向Ｐｉに移動し、方向Ｐｄでスイープセンサ１２に指１の指紋部分を押し付けながら指１を方向Ｐｏに引き抜く。

この間、制御部１３は受け取った画像から指紋採取前・指紋採取中・指紋採取後を判断して指紋採取中の画像のみを保存する。指紋採取前の状態は短冊画像に何もない状態が続くことから判断できる。例えば、指紋採取中は、指紋採取前の状態から短冊画像に何かしらの変化が現れたことを指紋採取の開始と判断でき、この明確な短冊画像を収集して所定の処理を行う。指紋採取後は指紋採取中の状態で、何もない短冊画像が特定枚数続いた場合、指紋採取が終了したと判断することができる。

制御部１３は、指紋採取後と判断した際に、スイープセンサ１２に指紋採取の終了を通知する。終了命令を受けたスイープセンサ１２は、短冊画像の送信を止め、指紋採取を終了する。

上述した溝部は装置筐体の上端辺中央に位置して図示されているが、上下左右の何れの端辺近辺に位置させてもよい。また、その端辺は、長方形筐体の場合、長辺側でも短辺側でもよい。すなわち、図１に示されるような携帯端末の場合、ユーザは装置筐体１０を回転させて使用できるからである。

このような構成を採用したので、指を案内部材の弾力で押さえられながら移動できるため、スイープセンサ上で指がその移動方向に対して横ぶれすることがなく、指紋採集できる。従って、制御部は、横方向の移動が少ない短冊画像をスイープセンサから得られるので、元の指紋画像への再構成を容易に行うことができる。

本発明の実施例２について図３Ａおよび図３Ｂを併せ参照して説明する。

実施例２の上記実施例１との相違は、指１を移動させる実施例１の溝部が貫通孔２３を成す形状である点にある。

すなわち、図３Ａでは、貫通孔２３を有する装置筐体２０に、スイープセンサ２１および案内部材２２Ｓ，２２Ｕが示されている。制御部は実施例１と同様であるので図示及びその説明を省略する。

装置筐体２０の中央部には、指１の移動断面が長方形をなす貫通孔２３が設けられている。貫通孔２３は指１の移動方向に沿って設けられる。その底面には、指１の移動方向に垂直に長さ方向が位置するように、スイープセンサ２１が設けられる。他の三方には弾性体により、両側面に案内部材２２Ｓ、天井面に案内部材２２Ｕそれぞれが固着されている。

スイープセンサ２１は、上記実施例１のスイープセンサと同様であり、その説明を省略する。

しかし、図３Ｂに示されるように、指１は、案内部材２２Ｓ，２２Ｕの弾性により方向Ｐｄでスイープセンサ２１上に押し付けられ、矢印Ｐｉ，Ｐｏ方向に差し込みかつ引き抜かれる。

案内部材２２Ｓはスイープセンサ２１の両側位置、また案内部材２２Ｕは貫通孔２３の天井それぞれで、貫通孔２３の内壁面に固着されており、指の移動方向に沿って指幅より広い間隔を有する弾性体により備えられる。案内部材２２Ｓ，２２Ｕはスイープセンサ２１との空間間隔を指幅より狭くしている。すなわち、その空間は、中央部を指１が案内部材２２Ｓ，２２Ｕにより押さえられながら移動するだけの大きさを確保している。従って、案内部材２２Ｓ，２２Ｕは、指１に対して適切な弾性をもつ、シリコン樹脂、ポリウレタン、スチレン系熱可逆性エストラマ等の材質を有している。

上述した貫通孔は装置筐体のほぼ中央に位置して図示されているが、上下左右を含む周囲で何れの端辺近辺に位置させてもよいことは明らかである。

このような構成を採用したので、指の三方を案内部材の弾力で押さえられながら移動するため、ユーザはスイープセンサ上への押圧を意識しなくても、指がスイープセンサ上でほぼ同一の押圧力により接触する上、その移動方向に対して横ぶれすることなく、指紋採集ができる。すなわち、制御部は、縦横方向の移動がすくない鮮明な短冊画像をスイープセンサから得られるので、元の指紋画像への再構成を容易に行うことができる。

従って、指先だけの滑走が行われなくなり指の腹で滑走させるようになる。指の腹で滑走する結果、指先だけの滑走と比べて指紋画像の広い面積が得られ、より多くのデータを採取することができるので、再構成での照合が行い易い。

なお、貫通孔のスイープセンサとその天井との間隔を大きくすることが可能である。この状態での機能は上記実施例１と全く同一となる。従って、この場合、図３Ａにおける案内部材２２Ｕを削除することができる。

本発明の実施例３について図４を参照して説明する。

実施例３では、上記実施例２で貫通孔断面を長方形筒型で示したが、これを半円筒形筒型に変形している。

すなわち、図４では、貫通孔３３を有する装置筐体３０に、スイープセンサ３１および案内部材３２が示されている。ここで、指は、案内部材３２により周囲からスイープセンサ３１にほぼ同一の圧力で押さえつけられて、差込みかつ引抜きされるので、上述の実施例１，２と比較して一層安定した指紋画像を得ることができる。

本発明の実施例４について図５を参照して説明する。

図５には、装置筐体４０、スイープセンサ４１、および案内部材４２，４２Ａが示されている。また、案内部材４２は対峙壁４２Ｆに弾性体４２Ｅを固着したものであり、案内部材４２Ａは対峙壁４２ＡＦに弾性体４２Ｅを固着したものである。弾性体４２Ｅは同一形状であるが、対峙壁４２Ｆと対峙壁４２ＡＦとはその厚さが異なり、対峙壁４２Ｆは対峙壁４２ＡＦより薄い厚さを有する。

図示される装置筐体４０には、指紋読取装置のための溝部が上記実施例１と同様に形成され、底部にスイープセンサ４１が備えられる。

実施例４では、上記実施例１で装置筐体に固定されている対峙壁面を、それぞれ厚さを有する平板形状の一対の対峙壁４２Ｆまたは４２ＡＦとし、その対峙面それぞれに弾性体４２Ｅを接着固定している。対峙壁４２Ｆまたは４２ＡＦは、図示されていないが、装置筐体４０と共に嵌合する溝を、図面上の上下方向、すなわち、スイープセンサ４１の長さ方向に垂直な方向に設けられており、例えば案内部材４２が二つの対峙壁４２Ｆを対として装置筐体４０と溝など（図示されていない）に嵌合させられ、留め具（図示されない）で固定される。

この結果、二つの対峙壁４２Ｆそれぞれに固着された弾性体４２Ｅが対峙して空間を形成する。この空間は差し込む指の太さより小さめである。

差し込んだ指が細くて両側の弾性体４２Ｅに届かないユーザの場合、案内部材４２Ａが使用される。すなわち、二つの対峙壁４２Ｆに替わり、対峙壁４２ＦＡを対として装置筐体４０と嵌合させて固定する。対峙壁４２Ｆと対峙壁４２ＦＡとはその厚さが異なり、案内部材４２Ａの使用により空間幅が縮小される。

上記例では同一厚さの対峙壁を対としたが、一方を対峙壁４２Ｆ、他方を対峙壁４２ＦＡとすれば上記例の中間寸法の空間幅を形成できる。

このように、厚さが異なる複数の案内部材を用意し、その中から適切に選択できる構成を採用したので、セットされた案内部材の弾性で対処できない指の太さに対しても対応が可能になる。すなわち、子供のように細く小さな指と、レスラーのように太く大きな指の両者に適用可能である。

本発明の実施例５について図６を参照して説明する。

図６では、装置筐体５０、スイープセンサ５１、案内部材を構成する弾性体５２Ｅおよび内壁５２Ｆ、並びに、貫通孔５３が示されている。

実施例５の案内部材では、上記実施例２で図３Ａにおける装置筐体２０の案内部材２２Ｓ，２２Ｕの両側面および天井面の三方を形成する内壁面を、それぞれ厚さを有する板形状の内壁５２Ｆとし、その内面に弾性体５２Ｅを接着固定している。また、実施例５の案内部材は、弾性体５２Ｅを固着の内壁５２Ｆを、上記実施例４と同様、厚さの異なる複数種用意し、ユーザの指の大きさに対応させて選択され、装置筐体５０と内壁５２Ｆとは、例えば紙面に垂直方向に溝（図示されない）などを形成し嵌合のうえ、留め具（図示されていない）で固定される。

このような構成を採用したので、上述した実施例４と同様、内壁により案内部材の弾性で対処できない指の太さに対しても対応が可能になる。すなわち、子供のように細く小さな指と、レスラーのように太く大きな指の両者に適用可能である。

本発明の実施例６について図７を参照して説明する。

図７では、装置筐体６０、スイープセンサ６１、並びに、案内部材として対峙壁６２Ｆ、弾性体６２Ｅおよび調整ネジ６３が示されている。案内部材の対峙壁６２Ｆには弾性体６２Ｅが固着されている。

実施例６では、上記実施例４で対峙壁の厚さを変化させているのに対し、対峙壁６２Ｆの相対位置を調整し調整ネジ６３で固定している。

すなわち、装置筐体６０の溝部底面には幅方向であるスイープセンサ６１の長さ方向に対峙壁６２Ｆに対する嵌合溝６４が設けられる。嵌合溝６４は、例えば対峙壁６２Ｆを挿入する中央部を除き図示されるように上部開口部分に突起部分を有して、対峙壁６２Ｆの突起部分と嵌合する。従って、対峙壁６２Ｆは、嵌合溝６４に嵌め込まれた際には嵌合溝６４に沿って指の幅方向に移動できる。このため、対峙壁６２Ｆの位置がユーザの指の幅に適切に調節できる。また、スイープセンサ６１は、例えば、対峙壁６２Ｆが嵌合溝６４に嵌め込まれた後に取り付けられる。

また、調整ネジ６３が対峙壁６２Ｆと螺合している。このため、嵌合溝６４の突起部分と対峙壁６２Ｆの突起部分とが嵌合し、調整ネジ６３が対峙壁６２Ｆにねじ込まれ、Ａ−Ａ断面で示されるように、嵌合溝６４の底面に調整ネジ６３の先端を押接することにより、対峙壁６２Ｆの位置を固定することができる。従って、対峙壁６２Ｆの対峙面に固着される弾性体６２Ｅにより形成されるスイープセンサ上の空間間隔が適切に選択できる。

図７に、固定壁６２Ｆの形状、嵌合溝６５の形状、およびその嵌合形状が示されているが、その形状は図示されたものに限定されるものではない。また、図７では、上記実施例４の装置筐体端辺溝部分で案内部材とその装置筐体への取付け部分とが変更された状態が示されているが、例えば、装置筐体の端面に備えられたスイープセンサ上に同様な構造の案内部材が設けられてもよい。すなわち、本実施例６では案内部材を調整ネジで装置筐体に固定するので、上記実施例１〜５とは異なり、案内部材を装置筐体の外側に配備することができる。

このような構成を採用したので、案内部材の弾性で対処できない指の太さに対しても対応が可能になる。すなわち、子供のように細く小さな指と、レスラーのように太く大きな指の両者に適用可能である。

移動体を検出するセンサ位置の両側に弾性体または弾性部材を用いた案内部材を備えることによって、移動体の太さの変化を吸収し移動方向に対しての横ブレを容易に抑えることが必要かつ不可欠な用途に適用できる。

本発明の指紋読取装置を搭載する装置筐体の実施の一形態を斜視図で示した説明図である。 本発明による指紋読取装置部分における実施の一形態を斜視図で示した説明図である。（実施例１） 図２Ａの指紋読取部分を断面で示した説明図である。（実施例１） 本発明による指紋読取装置の実施の一形態を正面図で示した説明図である。（実施例２） 図３Ａの指紋読取部分を断面で示した説明図である。（実施例２） 本発明の指紋読取装置部分における実施の一形態を正面図で示した説明図である。（実施例３） 本発明の指紋読取装置部分における実施の一形態を正面図で示した説明図である。（実施例４） 本発明の指紋読取装置部分における実施の一形態を正面図で示した説明図である。（実施例５） 本発明の指紋読取装置部分における実施の一形態を断面図で示した説明図である。（実施例６） 従来の指紋読取装置における対象部分の一例を平面で示した説明図である。 従来の指紋読取装置における対象部分の図７とは別の一例を平面で示した説明図である。

符号の説明

１ 指
１０、２０、３０、４０、５０、６０ 装置筐体
１１ 対峙壁面
１２、２１、３１、４１、５１、６１ スイープセンサ
１３ 制御部
１４、２２Ｓ、２２Ｕ、３２、４２、４２Ａ 案内部材
２３、３３、５３ 貫通孔
４２Ｅ、５２Ｅ、６２Ｅ 弾性部材
４２Ｆ、４２ＡＦ、６２Ｆ 対峙壁
５２Ｆ 内壁
６３ 調整ネジ
６４ 嵌合溝

Claims (3)

1. 指紋をスイープセンサで読取るために指を移動させ指紋画像を取得する指紋読取装置であって、スイープセンサの両側位置で指の移動方向に沿って装置筐体に設けられ指幅より広い間隔を有する対峙壁面と、両側位置の前記対峙壁面それぞれに弾性体を有し、前記対峙壁面間の間隔が前記指幅より狭くかつ指が移動するだけの大きさを確保できる案内部材とを備える指紋読取装置において、
   両側位置の前記対峙壁面それぞれに固定され、それぞれが同一又は異なる複数種類の厚さを有すると共に指の移動面に前記弾性体を固着する対峙壁を更に備え、
   両側位置の前記案内部材それぞれが、前記弾性体と前記対峙壁とを対にして構成されると共に、ユーザの指の太さに適合できるように、同じ厚さまたは異なる厚さを有する前記対峙壁を対の組として選択されることを特徴とする指紋読取装置。
2. 請求項１に記載の指紋読取装置において、前記対峙壁面により形成され中央部を指が移動する空間は天井部が開口されている溝構造であることを特徴とする指紋読取装置。
3. 請求項１に記載の指紋読取装置において、前記弾性体を固着された一対の前記対峙壁のうち少なくとも一方が前記装置筐体に嵌合する構造をなし、当該対峙壁に螺合によりねじ込みしてユーザの指の太さに適合する位置に対峙壁間の距離を調節して固定する調整ネジを更に備え、前記案内部材が、前記弾性体と前記対峙壁と前記調整ネジとで構成されることを特徴とする指紋読取装置。

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