JP4501750B2 - 検出装置および認証装置 - Google Patents
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Description
また、上記の本発明に係る検出装置は、対象物の表面との距離に応じたレベルの検出信号を各々が生成する複数のセンサ回路を面状に配列してなるセンサ群と、各センサ回路を選択して当該センサ回路から検出信号を出力させる選択手段と、参照値のデジタルデータを記憶する記憶手段(例えば実施形態におけるレジスタ31)と、参照値に対応したレベルの参照信号を記憶手段に記憶されたデジタルデータから生成するD/A(Digital to Analog)変換回路と、選択手段が選択したセンサ回路から出力される検出信号とD/A変換回路が生成した参照信号とのレベルの大小に応じた検出データをセンサ回路ごとに順次に生成する生成手段(例えば実施形態における比較器35)と、生成手段が生成した複数の検出データについて所定の演算を実行する演算手段と、記憶手段に記憶されたデジタルデータを演算手段によって算定された演算値に基づいて更新する更新手段と、生成手段が生成した検出データに応じて出力処理を実行する出力手段とを具備する。
なお、第1処理に際して指定手段が指定する第1領域は固定的に選定された領域であってもよいが、指定手段が第1処理を複数回にわたって実行する構成においては、ある回の第1処理にて指定する第1領域(例えば図6に示される対象領域A1[a])と他の回の第1処理にて指定する第1領域(例えば図6に示される対象領域A1[b])とを異ならせる構成としてもよい。
なお、所定の演算の対象となる領域は予め固定的に選定された領域であってもよいが、選択手段が総てのセンサ回路の選択を複数回にわたって実行する構成(すなわち対象物の表面形状を複数回にわたって実行する構成)においては、ある回の選択に伴なって所定の演算の対象として選定する領域(例えば図6の対象領域A1[a])と他の回の選択に伴なって所定の演算の対象として選定する領域(例えば図6の対象領域A1[b])とを異ならせる構成としてもよい。
<検出装置の構成>
図1は、本実施形態に係る検出装置の構成を示すブロック図である。この検出装置100は、外部に露出する平面(以下「検出面」という)に接触または近接する対象物の表面形状を検出するための装置である。同図に示されるように、検出装置100は、複数のセンサ回路Uを略矩形の領域(以下「検出領域」という)A0内にマトリクス状に配列してなるセンサ群10と、このセンサ群10の各センサ回路Uを動作させるための選択回路20と、各センサ回路Uから出力された信号(以下「検出信号」という)Sdを処理する検出回路30と、検出装置100の各部の動作を制御する制御装置40と、この検出装置100による検出の結果を外部に出力するためのインタフェース51およびこれに接続された出力端子52とを有する。以上に説明した各部は、板材101の表面に形成されたスイッチング素子を含んで構成される。このスイッチング素子は、例えば、低温ポリシリコンからなる半導体層を備えた薄膜トランジスタである。板材101は、ガラスなどの材料からなる硬質の部材であってもよいし(SOG(System On Glass))、プラスチックなどの材料からなる可撓性の部材であってもよい(SOP(System On Plastic))。
図示しない入力装置への操作によってプログラムの起動が指示されると、CPU41は、ROM42に記憶されたプログラムをRAM43に読み込んでこれを順次に実行する。図4は、このプログラムの内容を示すフローチャートである。
第1実施形態においては以下の各態様を採用することもできる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。第1実施形態においては、参照信号Srefを調整するための予備スキャン処理が本スキャン処理(すなわち外部への出力の対象となる検出データDを抽出する処理)とは別個に実施される構成を例示した。これに対し、本実施形態においては、本スキャン処理にて抽出された検出データDに基づいて、次回の本スキャン処理にて使用される参照信号Srefのレベルが調整されるようになっている。なお、本実施形態のうち第1実施形態と同様の要素については共通の符号を付してその説明を省略する。
図7は、本実施形態においてCPU41が実行するプログラムの内容を示すフローチャートである。同図に示されるように、プログラムを開始すると、CPU41は、図4のステップSa1およびステップSa2と同様に、ROM42に格納された初期値R0をRAM43に変数Rとして格納したうえで(ステップSb1)、スキャンを開始すべきタイミングまで待機する(ステップSb2)。そして、スキャンを開始するタイミングが到来すると、CPU41は、RAM43に格納された変数Rを参照値Rとしてレジスタ31に設定する(ステップSb3)。
第2実施形態においては以下の各態様を採用することもできる。
各実施形態に対しては様々な変形を加えることができる。具体的な変形の態様を例示すれば以下の通りである。なお、以下の各態様を適宜に組み合わせてもよい。
各実施形態においては、図4のステップSa14や図7のステップSb6の出力処理にて検出データDが出力端子52から外部に出力される構成を例示したが、出力処理の内容はこれに限られない。例えば出力処理を以下の内容としてもよい。
図8に示されるように、図4のステップSa14や図7のステップSb6において出力処理を開始すると、CPU41はまず、その時点においてRAM43の記憶領域Arに格納されている検出データDに基づいて、対象物の表面の形状における特徴的な部分(以下「特徴点」という)を抽出する(ステップSc1)。この特徴点は、例えば、人間の手指における指紋の分岐点や端点である。さらに、CPU41は、ステップSc1にて抽出した特徴点の位置とその特徴点での形状とをベクトルの形式で表現するデータ(以下「プロファイルデータ」という)を生成する(ステップSc2)。そして、CPU41は、このプロファイルデータをインタフェース51および出力端子52から外部に出力する(ステップSc3)。
本態様においては、特定の対象物の表面の形状(例えば検出装置100の利用者や所有者の指紋の形状)から抽出されたプロファイルデータ(以下「登録プロファイルデータ」という)が予めROM42に格納されている。図9に示されるように、出力処理を開始すると、CPU41は、図8のステップSc1およびステップSc2と同様の手順によって、その時点で実際に検出の対象とされている対象物のプロファイルデータを生成する(ステップSd1およびステップSd2)。次いで、CPU41は、ステップSd2にて生成したプロファイルデータとROM42に記憶されている登録プロファイルデータとを比較することによって双方の相関値(類似の程度を示す数値)を算定し(ステップSd3)、この相関値をインタフェース51および出力端子52から外部に出力する(ステップSd4)。
本態様においては、相関値の閾値が予めROM42に格納されている。図9のステップSd1ないしステップSd4の手順によって相関値を算定すると、CPU41は、ここで算定した相関値とROM42に格納された相関値とを比較し、この比較の結果を表すデータ(例えば相関の有無を表すデータ)をインタフェース51および出力端子52から外部に出力する。
各実施形態においては、図4のステップSa7や図7のステップSb7で検出データDに応じた空間周波数Fが算定される構成を例示したが、ここで実行される演算の内容は適宜に変更される。例えば、対象領域A1に属する複数のセンサ回路Uに対応する検出データDのうち数値が“1”であるデータの総数(検出データDを配列してなる画像のうち黒色の画素の総数)と、数値が“0”であるデータの総数(検出データDを配列してなる画像のうち白色の画素の総数)との比率を算定してもよい。この構成によれば、各実施形態のように空間周波数Fを算定する構成と比較して、演算による負荷を低減することができる。このように、本発明において検出データDについて実行される演算は、複数の検出データDの内容に応じた数値が算定される内容であれば足りる。
各実施形態においては、図4のステップSa10や図7のステップSb10でテーブルTBLに基づいて補正値Aが特定される構成を例示したが、この補正値Aの算定の方法は任意である。例えば、検出データDに基づいて算定された空間周波数Fや差分値ΔFに所定の演算を施すことによって補正値Aが算定される構成としてもよい。すなわち、本発明においては、検出データDから算定された演算値に応じて参照値Rが更新される構成であれば足り、その更新後の数値を特定する方法の如何は不問である。
各実施形態においては、検出用容量Cdと基準容量Crefとの接続点Nの電位を検出することによって対象物の表面との距離に応じた検出信号Sdが生成される構成を例示したが、この検出信号Sdを生成するための構成は任意に変更される。例えば、対象物に向けて光線を照射する発光素子(例えばLED(Light Emitting Diode))とこの対象物の表面における反射光を受光する受光素子(例えばCCD(Charge Coupled Device)素子)とをセンサ回路Uに設け、受光量に応じたレベルの検出信号Sdを受光素子が生成する構成(すなわち対象物の表面形状を光学的に読み取る構成)としてもよい。すなわち、本発明は、対象物との距離に応じたレベルの検出信号を生成する手段(センサ回路)を備えていれば足り、その方法が電気的であるか光学的であるかは不問である。
各実施形態においては、CPU41によって実行されるプログラムやその実行に際して使用される各種のデータを記憶したROM42が検出装置100に搭載された構成を例示したが、これらのプログラムやデータが外部から検出装置100に供給される構成としてもよい。また、CPU41は、クロックに同期して処理を実行するタイプの演算装置であってもよいし、クロックに対して非同期にて処理を実行するタイプの演算装置であってもよい。
各実施形態に係る検出装置は、特定の処理を要求してきた利用者が当該処理について資格を有する者であるか否かを認証(本人認証)するための認証装置に好適に採用される。この認証装置は、例えば第1実施形態に係る検出装置100に加えて、検出装置100から出力された検出データDに基づいて認証処理(例えば図8に例示した処理)を実行する手段を備える。認証装置の典型例としては、電子商取引に先立って本人認証を実行する装置や、コンピュータの起動に先立って本人認証を実行する装置などがある。また、この種の認証をCPU41に実行させれば、ICカードやキャッシュカード、クレジットカード、身分証明書といった様々なカード型の媒体に認証装置を搭載することができる。
Claims (13)
- 対象物の表面との距離に応じたレベルの検出信号を生成するセンサ回路を複数個面状に配列してなるセンサ群と、
前記センサ回路を選択して検出信号を出力させる選択手段と、
前記検出信号のレベルを判定するための参照値のデジタルデータを記憶する第1の記憶手段と、
前記参照値に対応したレベルの参照信号を前記記憶手段に記憶されたデジタルデータから生成するD/A変換回路と、
前記選択手段が選択した前記センサ回路から出力される検出信号と前記D/A変換回路が生成した参照信号とのレベルの大小に応じた検出データを生成する生成手段と、
前記生成手段が生成した前記検出データを前記センサ回路の配列に従って配列してなるデータに基づく画像の空間周波数を算定する演算手段と、
前記記憶手段に記憶された前記デジタルデータを前記演算手段によって算定された演算値に基づいて更新する更新手段と、
前記検出データを格納する第2の記憶手段と、
前記第2の記憶手段に格納された前記検出データを出力する出力処理を実行する出力手段と、
を具備する検出装置。 - 前記センサ群のうち前記選択手段による選択の対象となる領域を当該選択手段に指定する手段であって、前記センサ群の第1領域を指定する第1処理と、前記第1領域よりも広い第2領域を指定する第2処理とを実行する指定手段を具備し、
前記選択手段は、前記指定手段によって指定された領域に属する各センサ回路を選択して当該センサ回路から検出信号を出力させ、
前記出力手段は、前記第2処理が実行されたときに前記生成手段が生成した検出データに応じて前記出力処理を実行する一方、前記第1処理が実行されたときに前記生成手段が生成した検出データについては前記出力処理を実行しない請求項1の検出装置。 - 前記演算手段は、前記第1処理が実行されたときに前記生成手段が生成した検出データについて前記空間周波数の算定を実行する一方、前記第2処理が実行されたときに前記生成手段が生成した検出データについては前記空間周波数の算定を実行しない請求項2に記載の検出装置。
- 前記指定手段は、前記第1処理を複数回にわたって実行し、ある回の第1処理にて指定する第1領域と他の回の第1処理にて指定する第1領域とを異ならせる請求項2または請求項3の検出装置。
- 前記演算手段は、前記センサ群を構成する総てのセンサ回路からの検出信号に応じて生成された複数の検出データのうち特定の領域に属する各センサ回路に対応した検出データについて前記空間周波数の算定を実行する請求項1の検出装置。
- 前記選択手段は、前記センサ群を構成する総てのセンサ回路の選択を複数回にわたって実行し、
前記演算手段は、ある回の選択に伴なって前記空間周波数の算定の対象として選定する領域と他の回の選択に伴なって前記空間周波数の算定の対象として選定する領域とを異ならせる 請求項5に記載の検出装置。 - 前記生成手段は、前記検出信号のレベルが前記参照信号のレベルよりも大であるときに第1値の検出データを生成するとともに前記検出信号のレベルが前記参照信号のレベルよりも小であるときに第2値の検出データを生成し、
前記演算手段は、各々がセンサ回路からの検出信号に応じて生成された複数の検出データのうち第1値である検出データの総数と第2値である検出データの総数との比率を算定する請求項1の検出装置。 - 前記出力手段は、前記生成手段によって生成された検出データを出力端子から出力する 請求項1に記載の検出装置。
- 前記出力手段は、前記生成手段が生成した検出データから対象物の表面における形状の特徴点の態様を示すプロファイルデータを生成する特徴抽出手段を有し、前記特徴抽出手段が生成したプロファイルデータを出力端子から出力する請求項1に記載の検出装置。
- 特定対象物の表面における形状の特徴点の態様を示す登録プロファイルデータを記憶するプロファイル記憶手段を具備し、
前記出力手段は、前記生成手段が生成した検出データから前記対象物の表面における形状の特徴点の態様を示すプロファイルデータを生成する特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段が生成したプロファイルデータと前記プロファイル記憶手段に記憶された登録プロファイルデータとの比較により、当該検出装置による検出の対象となった前記対象物の表面の形状と前記対象物の表面の形状との相関値を算定する相関算定手段とを有し、前記相関算定手段が算定した相関値を出力端子から出力する請求項1に記載の検出装置。 - 特定対象物の表面における形状の特徴点の態様を示す登録プロファイルデータを記憶するプロファイル記憶手段を具備し、
前記出力手段は、前記生成手段が生成した検出データから前記対象物の表面における形状の特徴点の態様を示すプロファイルデータを生成する特徴抽出手段と、前記特徴抽出手段が生成したプロファイルデータと前記プロファイル記憶手段に記憶された登録プロファイルデータとの比較により、当該検出装置による検出の対象となった前記対象物の表面の形状と前記特定対象物の表面の形状との相関値を算定する相関算定手段と、前記相関算定手段が算定した相関値と閾値とを比較する相関判定手段とを有し、前記相関判定手段による比較の結果を出力端子から出力する請求項1に記載の検出装置。 - 少なくとも前記D/A変換回路を含む当該検出装置の要素は、基板の表面に形成された薄膜トランジスタを含む回路によって構成される請求項1から請求項11の何れかに記載の検出装置。
- 人間の手指の指紋を検出する請求項1から請求項12の何れかに記載の検出装置と、
前記検出装置の出力手段によって出力された情報に基づいて認証処理を実行する認証手段と、
を具備する認証装置。
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