JP5711421B2 - 指データを収集するとともに指移動軌跡を表示するための電子機器、および関連する方法 - Google Patents

Description

本発明はエレクトロニクス分野に関し、特には指センサおよび関連する方法の分野に関する。

指紋感知および照合は、個人識別や個人認証のための、信頼できる、広く用いられている技術である。特に、指紋識別の一般的な手法は、指紋サンプルやその画像のスキャンと、指紋画像やその固有な特徴の少なくとも一方の保存とを伴う。照合などを目的として人物を正しく識別するため、指紋サンプルの特徴をデータベースに用意された基準指紋と比較することができる。

指紋感知における特に好適な手法が、Setlakに対して与えられ、本願譲受人に譲渡されている米国特許第5,953,441号に開示されている。指紋センサはユーザの指を電界信号によってドライブし、集積回路基板上の電界検出ピクセルアレイによって電界を検出する集積回路センサである。

マルチバイオメトリック指紋感知における特に好適な手法が、Setlakに対して与えられ、本発明の譲受人に譲渡されている米国特許第7,361,919号に開示されている。この米国特許の全体を参照によって本明細書に組み入れる。Setlakの特許は、ユーザの指の、異なるマッチング選択性を有する異なるバイオメトリック特性を感知するマルチバイオメトリック指センサを開示している。

Mainguetに対して与えられ、本願譲受人に譲渡されている米国特許第6,289,114号は、指感知集積回路(IC)を含んだ指紋センサを開示しており、その内容を参照によって本明細書に組み入れる。指感知ICは指紋の稜線と谷の画像を表す電気信号を提供するために上下電極間に配置された圧電または焦電物質層を含んでいる。比較的小さなセンサ上をユーザの指がスワイプするにつれ、複数の画像がつなぎ合わされる。

指紋センサは例えば携帯電子機器での利用において人気が高まっており、ユーザが指紋センサを操作する時間も増加している。例えば、指紋センサは、携帯電子機器へのアクセスを許可するために、すなわち、機器からのプロンプトに対してユーザの指をスワイプして機器をアンロックするために用いることができる。一般に、指紋センサでの認識には、ユーザの指スワイプが所定の条件、例えば品質およびスピードを満たす必要がある。例えば所定のスピードおよび品質条件を満たさない、不適切あるいは下手な指スワイプの場合、エラーメッセージが生成され、ユーザは再度指をスワイプしなくてはならない。これではますます時間が掛かるようになり、ユーザをいらいらさせるであろう。具体的には、ユーザは、不適切なスワイプのたびに、指の動かし方やスピードを変えてみたりすることになり、このような操作は不自然かつ直感的でない。さらに、ユーザに適切なスワイプを教育することも時間を要する。従って、携帯電子機器での指紋センサの利用が普及するにつれ、付加機能を含むことが望まれるであろう。

上述した観点から、本発明の目的は、ユーザの指データ収集を容易にする電子機器を提供することである。

本発明に係る、この目的および他の目的、特徴および利点は、指紋センサ、ディスプレイ、および指紋センサとディスプレイに接続されたコントローラを含みうる電子機器によって提供される。コントローラはユーザの指が指センサ上を指移動経路に沿ってあちこち移動するにつれて、ユーザの指の複数の部分から指データを収集するように構成されてよい。コントローラはまた、ディスプレイ上に、例えば指移動経路に対応する指移動軌跡を生成するように構成されてよい。すなわち、電子機器は、ユーザの利便性を高めるために、ゲームのようなインタフェースを通じて視覚的な指標を提供する。

コントローラは指移動軌跡を、例えばリアルタイムに生成するように構成されてよい。コントローラはこの実施形態が点接続実施形態と見なされるように、指移動軌跡によって接続するための複数の指軌跡目標点をディスプレイ上に生成するように構成されてよい。あるいはコントローラは、この実施形態が仮想スクラッチカード実施形態と見なされるように、ディスプレイ上にコーティング画像を生成するように構成されてよい。

電子機器は指データを保存するためのデータベースをさらに含むことができる。コントローラは収集された指データと例えばデータベースに保存されている指データとが合致するか判定するように構成されてよい。コントローラは合致に基づいて指移動軌跡をディスプレイから消去するように構成されてもよい。コントローラは合致するものがない場合、収集した指データをデータベースに登録するように構成されてもよい。

コントローラは例えば閾値量の指データが収集されたことに基づいて指移動軌跡をディスプレイから消去するように構成されてもよい。また、コントローラは閾値量の指データが収集されたことに基づいて通知をディスプレイ上に表示するように構成されてもよい。

コントローラは収集された指データを処理し、例えばそれに基づいて指画像を生成するように構成されてもよい。指センサはユーザの指よりも小さな感知領域を有してもよい。コントローラは、ユーザの指が指感知領域に置かれている間に少なくとも１回の指方向の変更を有する指移動経路に対応するための指移動軌跡を生成するように構成されてもよい。

方法の一見地は、指センサと、指センサに接続されたディスプレイとを含みうる電子機器で指データを収集する方法に関する。方法は、ユーザの指が指移動経路に沿って指センサの感知領域上をあちこち移動するにつれて、ユーザの指の複数の部分から指データを収集するステップを有してよい。方法はまた、ディスプレイ上に、例えば指移動経路に対応する指の移動軌跡を生成するステップを有してもよい。

本発明に係る電子機器の模式的な平面図である。 本発明の別の実施形態に係る、指センサを有する電子機器の模式的な平面図である。 本発明のさらに別の実施形態に係る、指センサを有する電子機器の模式的な平面図である。 本発明に係る指データの収集方法のブロック図である。 本発明に係る指データの収集方法の別のブロック図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を示す添付図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。しかし、本発明は他の多くの形態で実施可能であるため、本発明をここで説明する実施形態に限定して解すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が完全なものとなり、また本発明の範囲が当業者に十分に伝わるように提供されるものである。図面を通じて同様の参照数字は同様の要素を示し、ダッシュ付きの表記は代替実施形態における類似要素を示すために用いられている。

まず図１を参照すると、本発明に係る電子機器２０の実施形態が示されている。電子機器２０は例示としての携帯電話機である。もちろん、電子機器２０は他のタイプの携帯型もしくは固定型の電子機器であってもよい。

電子機器２０は筐体２１と、筐体に保持されたディスプレイ２２と、筐体に保持されるとともにディスプレイに接続されたコントローラ２３または動作回路とを有している。入力キーアレイ２４がさらに設けられており、携帯電話機の例においては、当業者が理解するように、従前の電話番号入力や他の用途に用いられる。当業者が理解するように、ディスプレイ２２はタッチディスプレイであってよい。つまり、ディスプレイ２２を通じてもユーザ入力が受信されうる。

電子機器２０は、入力キーアレイ２４に隣接した下端部に設けられた指センサ３０を有している。例示的に、指センサ領域３０はユーザの指よりも小さな感知領域を有している。指センサ３０は、例えば６．５ｍｍ×４．５ｍｍの感知アレイサイズを有する、例えば米国フロリダ州メルボルンのオーセンティック社のモジュールAES 1750であってよい。

指センサ３０は例示的にスライドタイプの指センサであり、一連の指データを生成するために、例えばユーザが感知領域３１上で指を滑らせる。当業者が理解するように、他のタイプのセンサが用いられてもよい。

さらに、指感知領域３１は電界感知電極アレイ（図示せず）を有してもよい。例えば容量および／または熱感知ピクセルがさらに用いられてもよい。

コントローラ２３は、ユーザの指が指移動経路に沿って指センサ上をあちこち移動するにつれて、ユーザの指の複数の部分から指データを収集するように構成される。より具体的には、ユーザの指４０の複数の部分の画像を収集するため、コントローラ２３は指センサ３０と協働する。指センサ３０およびコントローラ２３は好ましくはユーザの指４０の「プッシュ」スワイプと「プル」スワイプとを区別するために連携する。コントローラ２３は、ユーザの指の完全な画像もしくはその一部の完全な画像を形成するため、複数の部分画像を繋ぎ合わせたり処理したりする。ここで、画像とは、必ずしも稜線と谷の画像を意味するとは限らず、例えば稜線のフローベクトルや特徴点（マニューシャ）などを含みうる。

コントローラ２３はまた、ディスプレイ２２上に、指移動経路に対応する指移動軌跡を生成するように構成されている。描かれた軌跡は開始から終了までの動きを表すため、完全に連続している（ただし別の実施形態では完全な連続性は必要なくてもよい）。特に、コントローラ２３はディスプレイ２２と協働して「落書き」モードに入ることができる。「落書き」モードでは、指感知領域３１上でのユーザの無作為な指の動きに対応する線や形状がリアルタイムに出力される。落書きをする動きは標準的なナビゲーションデバイス（例えばトラックパッド、トラックボール、タッチスクリーンなど）で行う動きと似ているので、結果としてユーザは指センサ３０と接する皮膚の総面積、ひいては収集される指データの量を増やすことになる。このようにして、照合および／または登録を目的としたユーザの指４０からの指データの収集は、以下でより詳細に説明するように、例えばユーザが落書きをしている間に、トランスペアレントに行われる。換言すれば、「落書き」モードは例えば「ゲーム」とみなすことができる。

電子機器２０は、指データを保存する、コントローラ２３に接続されたデータベース２５をさらに有している。ユーザの指４０の「プッシュ」スワイプおよび「プル」スワイプが、データベース２５に保存されてよい。「プッシュ」スワイプと「プル」スワイプは「プッシュ」および「プル」スワイプとして保存されてよく、および／または保存された「プッシュ」および「プル」スワイプは例えば照合のために用いられてよい。

「落書き」モードによって、照合を行うのに十分な量の指データが指センサ３０から収集された後、すなわち、閾値数の、十分に異なる指画像部分が収集された後、コントローラ２３は、収集された指データが保存された指データのセットと合致するか判定することが好ましい。合致するものが見つかった場合、コントローラ２３はディスプレイ２２に、合致するものが見つかったこと並びにユーザが認証されたことを表示してよい。あるいは、またはさらに、コントローラ２３はゲーム又は落書きモードを終了、すなわち例えば指移動軌跡２６をディスプレイ２２から消去してメインメニューを表示してもよい。コントローラ２３は、照合が成功したことに基づき、例えば表示内容を変更するといった他の動作を実行するためにディスプレイ２２と連携してもよい。

さらに、当業者が理解するように、コントローラ２３はなりすまし防止処理を実施してもよい。例えば、比較的高いセキュリティインスタンスでは、例えばユーザは「プッシュ」および「プル」スワイプの両方を用いて認証されてもよい。この方法は、機械的な疑似指と異なる、自然な指の歪み特性の長所を活かすことができるであろう。コントローラ２３は他のなりすまし防止処理を実施してもよい。

当業者が理解するように、合致するものが見つからなければ、コントローラ２３は登録のためにユーザの指の複数の部分からの指データ収集を継続してもよい。つまり、データベース２５で合致するものを見つけられない場合、コントローラ２３は指のさらなる部分画像を収集し、将来の照合時等のために指データまたは画像をデータベース２５に保存してもよい。当業者が理解するように、「プッシュ」スワイプおよび「プル」スワイプは、例えば照合用のテンプレートを構築するための登録中に用いられてもよい。あるいは、コントローラ２３は、例えば収集された指データがデータベース２５に保存されていない場合には、照合無しに登録を実行してもよい。

コントローラ２３は閾値量の指データ、すなわち登録を完了するのに十分な指データを収集すると、ディスプレイ２２から指移動軌跡２６を消去してもよい。もちろん、閾値量の指データが収集されたら、コントローラ２３は指移動軌跡２６やディスプレイ２２の表示内容を変更してもよい。当業者が理解するように、指データの閾値量は照合や登録の所望レベルや他の要因に応じて調整されてよい。

ユーザの指４０の動きは例えば標準的なナビゲーションデバイスの動きに相当するため、ユーザは「落書き」操作が一本指用の操作であることを通常は理解し、それによって複数の指が用いられることによって生じうる登録エラーや、同じ指で複数回タッチする必要性が削減される。つまり、移動経路に沿ったユーザの指４０の動きは、複数の指の利用を妨げる。

好都合なことに、照合又は登録のための「ゲーム」を用いることで、照合や登録処理につきものの厳格な規則を回避できる。例えば、典型的な登録又は照合処理では、ユーザはディスプレイ２２を通じて、例えば自身の指を指センサ上に置き、指を所与のスピードで、所与の方向に、および／または複数回、スワイプするように指示される。所望される動きおよびスピードはユーザにとって不自然かもしれず、またユーザが指を離したり置いたりする複数回のスワイプは一般に時間がかかり、ユーザにとって分かりにくいかもしれない。下手な、もしくは不適切なスワイプは拒否されるとともに通知され、ユーザをいらいらさせるかもしれない。

当業者が理解するように、「良い」スワイプとなるように指をスワイプするようにユーザをトレーニングするには通常時間を要し、かつ比較的難しいであろう。本実施形態では、ユーザは「落書き」モードを通じてこれらの厳格な規則を有利に削減し、より直感的な処理を通じて全体的なユーザエクスペリエンスを向上させる。

各スワイプ間にポーズを伴う３回から１０回のスワイプを必要としていた従来の登録処理と比較して、例えば登録時間を３秒未満に削減することができる。つまり、例えばユーザの指４０の１回のタッチによって、登録用の指データを収集することができ、かつ登録が実行される。さらに、従来の登録方法よりも多くの指データまたは画像が収集されるため、データベース２５に保存される指データ、すなわちテンプレートが改善され、特には他人誤認率(FAR)／本人拒否率(FRR)が改善されるであろう。データが収集される速度（例えばデータと総時間との関係）もまた改善されるであろう。さらに、部分的なスワイプや端から遠すぎるところまで移動するスワイプへの耐性も改善される。従来技術に共通した問題であった、「プッシュ」および「プル」スワイプの両方に対する照合精度もまた改善される。

図２を参照すると、別の実施形態では、コントローラ２３’がディスプレイ２２’上に、指移動軌跡２６’によって接続するための指軌跡目標点２７を生成するように構成される。つまりコントローラ２３’は、ディスプレイ２２’と連携して「点接続」モードに入る。指軌跡目標点２７’は、点を接続する指移動経路に沿って指移動軌跡２６’がリアルタイムで生成される際に、全体の完成したイメージが、例えば動物や幾何学的な形状を表すように配置されてよい。図１に関して説明した実施形態と同様、ユーザの指が指軌跡目標点を接続するにつれてユーザの指４０’の複数の部分から指データが収集される。照合及び登録が、上述したように実施されてもよい。

図３を参照すると、さらに別の実施形態では、コントローラ２３”がコーティング画像をディスプレイ２２”に表示するとともに、指移動軌跡２６”がコーティング画像の仮想削り跡に対応する。特には、コントローラ２３”がディスプレイ２２”と連携して「スクラッチカード」モードに入る。コーティング画像２８”は典型的には例えばインスタントくじで用いられているような、銀箔状のコーティングに似たものであってよい。そしてユーザは、自分の指４０”で指センサ３０”およびコーティング画像２８”を「こする」。

こする動きは一般的なナビゲーションデバイス（例えばトラックパッド、トラックボール、タッチスクリーンなど）用の動きと似ている。コーティング画像２８”上をこするユーザの指４０”の動きに基づき、例えば下層の画像２９”が露出するように、コーティング画像はリアルタイムに「削られ」ているように見える。削る動きはユーザの指４０”の方向転換を伴うので、指センサ３０”上のユーザの指４０”のこする動きはユーザが速く「削り」すぎる確率を低減する。図１に関して説明した実施形態と同様、ユーザの指が削るにつれてユーザの指４０”の複数の部分から指データが収集されるとともに、照合及び登録が行われてもよい。

当業者が理解するように、指を使う他のゲームが含まれていてもよい。例えば、当業者が理解するように、収集された画像データの２つ以上の画像またはフレームから方向ベクトル情報を導出したり処理したりすることができ、ディスプレイ２２を通じてユーザをガイドするために方向ベクトルを用いることができる。さらに、例えばディスプレイ２２上のカーソルを移動させるナビケーション機能を実施するために指センサ３０は引き続きコントローラ２３と連携してもよい。さらに、当業者が理解するように、指移動軌跡２６がリアルタイムで生成されるとは、リアルタイムであるという印象をユーザに与えることができる、リアルタイムに近い状況であってもよい。

図４のフローチャート５０を参照して、指センサ３０と、指センサ３０に接続されたディスプレイ２２とを有する電子機器２０で指データを収集および照合する方法を説明する。ブロック５２で開始する方法は、ユーザの指４０が指の移動経路に沿って指センサの感知領域上をあちこち移動するにつれて、ユーザの指の複数の部分から指データを収集するステップを有する（ブロック５４）。ブロック５６で、ユーザの指４０が感知領域で移動されている間、指移動経路に対応する指移動軌跡２６がリアルタイムでディスプレイ２２上に生成される。

ブロック５８で、閾値量の指データが収集されたかどうかの判定がなされる。閾値量の指データが収集されていない場合、追加の指データが収集され、指移動軌跡２６がディスプレイ上に引き続き表示される（ブロック６０）。閾値量の指データが収集されていれば、ブロック６２で、収集された指データがデータベース２５に保存されている指データと合致するかどうかの判定がなされる。収集された指データが保存された指データと合致する場合、ブロック６４で指移動軌跡２６がディスプレイから消去される。方法はブロック６６で終了する。

図５のフローチャート７０を参照して、電子機器２０で指データを収集ならびに登録する方法を説明する。ブロック７２で開始する方法は、ユーザの指４０が指の移動経路に沿って指センサ３０の感知領域上を移動するにつれて、ユーザの指の複数の部分から指データを収集するステップを有する（ブロック７４）。ブロック７６で、ユーザの指４０が感知領域で移動されている間、指移動経路に対応する指移動軌跡２６がリアルタイムでディスプレイ２２上に生成される。

ブロック７８で、閾値量の指データが収集されたかどうかの判定がなされる。閾値量の指データが収集されていない場合、追加の指データが収集され、指移動軌跡２６がディスプレイ上に引き続き表示される（ブロック８０）。閾値量の指データが収集されていれば、ブロック８２で指データが登録される。つまり、指データは例えば照合に用いるためにデータベース２６に保存される。登録処理が完了した後、指移動軌跡２６はブロック８４でディスプレイ２２から消去される。方法はブロック８６で終了する。当業者が理解するように、図４および図５に関して説明した方法を組み合わせてもよいことはいうまでもない。

上述した説明および添付図面で表される教示の利益を享受する当業者は、本発明の多くの変形物や実施形態を想起するであろう。従って、本発明はここに開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、変形物や実施形態は添付した特許請求の範囲に含まれることが意図されている。

Claims (14)

1. 電子機器であって、
   指感知領域を有する指バイオメトリックセンサと、
   ディスプレイと、
   前記指バイオメトリックセンサおよび前記ディスプレイに接続されたコントローラであって、
   ユーザの指が指移動経路に沿って前記指バイオメトリックセンサ上を移動するにつれて、前記ユーザの指の複数の部分から指バイオメトリックデータを収集し、
   前記ディスプレイ上に、前記指移動経路に対応する指移動軌跡を生成する、ように構成されたコントローラと、を有し、
   前記コントローラが、前記指移動軌跡によって接続するための複数の指軌跡目標点を前記ディスプレイ上に生成するように構成されることを特徴とする電子機器。
2. 電子機器であって、
   指感知領域を有する指バイオメトリックセンサと、
   ディスプレイと、
   前記指バイオメトリックセンサおよび前記ディスプレイに接続されたコントローラであって、
   ユーザの指が指移動経路に沿って前記指バイオメトリックセンサ上を移動するにつれて、前記ユーザの指の複数の部分から指バイオメトリックデータを収集し、
   前記ディスプレイ上に、前記指移動経路に対応する指移動軌跡を生成する、ように構成されたコントローラと、を有し、
   前記コントローラが、前記ディスプレイ上にコーティング画像を生成するように構成され、前記指移動軌跡が前記コーティング画像の仮想的なけずり跡に対応することを特徴とする電子機器。
3. 前記コントローラが前記指移動軌跡をリアルタイムで生成するように構成されることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
4. 指バイオメトリックデータを保存するためのデータベースをさらに有し、前記コントローラが前記収集された指バイオメトリックデータと前記データベースに保存された指バイオメトリックデータとの合致を判定するように構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電子機器。
5. 前記コントローラが、前記合致に基づいて、前記指移動軌跡を前記ディスプレイから消去するように構成されることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
6. 前記コントローラが、合致するものがないことに基づいて、前記収集された指バイオメトリックデータを前記データベースに登録するように構成されることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
7. 前記コントローラが、閾値量の指バイオメトリックデータの収集に基づいて、前記指移動軌跡を前記ディスプレイから消去するように構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電子機器。
8. 前記コントローラが、閾値量の指バイオメトリックデータの収集に基づいて、前記ディスプレイに通知を表示するように構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電子機器。
9. 前記コントローラが、前記収集された指バイオメトリックデータを処理し、それに基づいて指画像を生成するように構成されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の電子機器。
10. 前記指感知領域が前記ユーザの指よりも小さいことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の電子機器。
11. 前記コントローラは、前記ユーザの指が連続して前記指感知領域に置かれている間に少なくとも１回の指方向の変更を有する指移動経路に対応するための前記指移動軌跡を生成するように構成されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の電子機器。
12. 指バイオメトリックセンサと、該指バイオメトリックセンサに接続されたディスプレイとを有する電子機器で指バイオメトリックデータを収集する方法であって、
    ユーザの指が指移動経路に沿って前記指バイオメトリックセンサ上を移動するにつれて、前記ユーザの指の複数の部分から指バイオメトリックデータを収集するステップと、
    指移動軌跡によって接続するための複数の指軌跡目標点を前記ディスプレイ上に生成するステップと、
    前記ディスプレイ上に、前記指移動経路に対応する前記指移動軌跡を生成するステップと、を有することを特徴とする方法。
13. 指バイオメトリックセンサと、該指バイオメトリックセンサに接続されたディスプレイとを有する電子機器で指バイオメトリックデータを収集する方法であって、
    ユーザの指が指移動経路に沿って前記指バイオメトリックセンサ上を移動するにつれて、前記ユーザの指の複数の部分から指バイオメトリックデータを収集するステップと、
    前記ディスプレイ上にコーティング画像を生成するステップと、
    前記ディスプレイ上に、前記指移動経路に対応する指移動軌跡を生成するステップと、を有し、
    前記指移動軌跡が前記コーティング画像の仮想的なけずり跡に対応することを特徴とする方法。
14. 前記指移動軌跡がリアルタイムで前記ディスプレイ上に生成されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。

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