JPH08180173A - 指紋画像入力装置 - Google Patents
指紋画像入力装置Info
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- JPH08180173A JPH08180173A JP6322657A JP32265794A JPH08180173A JP H08180173 A JPH08180173 A JP H08180173A JP 6322657 A JP6322657 A JP 6322657A JP 32265794 A JP32265794 A JP 32265794A JP H08180173 A JPH08180173 A JP H08180173A
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- G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
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- Character Discrimination (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】自動指検出機能を持ち薄型コンパクトかつ廉価
な指紋画像入力装置を実現する。 【構成】２次元イメージセンサ表面に対する指接触検出
用の指検出信号を供給する信号発生回路２４と、指接触
に応答した指検出信号の変化を検出する信号検出回路２
５とを備え、イメージセンサ２Ａが、制御信号の供給に
応答してバイアス線１５の一端および他端の各々に信号
発生回路２４および信号検出回路の各々を選択的に接続
するスイッチ回路２１，２２と、指接触検出時と指紋画
像入力時とに対応する上記制御信号を出力するスイッチ
制御回路２３とを備える。
な指紋画像入力装置を実現する。 【構成】２次元イメージセンサ表面に対する指接触検出
用の指検出信号を供給する信号発生回路２４と、指接触
に応答した指検出信号の変化を検出する信号検出回路２
５とを備え、イメージセンサ２Ａが、制御信号の供給に
応答してバイアス線１５の一端および他端の各々に信号
発生回路２４および信号検出回路の各々を選択的に接続
するスイッチ回路２１，２２と、指接触検出時と指紋画
像入力時とに対応する上記制御信号を出力するスイッチ
制御回路２３とを備える。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は指紋画像入力装置に関
し、特にインクを用いることなく指から直接指紋画像を
入力する指紋画像入力装置に関する。
し、特にインクを用いることなく指から直接指紋画像を
入力する指紋画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この種の指紋画像入力装置として
は、プリズム等の光学系とＣＣＤカメラとを用い、指の
接触による押圧力を検出して撮像を開始する特開昭５８
−２０１１７８号公報（文献１）記載の第１の指紋画像
入力装置や、プリズム等の光学系と１次元ＣＣＤセンサ
を用い透明円筒に指を乗せその光反射を上記ＣＣＤセン
サで検出する特開昭６４−１３６７７号公報（文献２）
記載の第２の指紋画像入力装置や、その発展型の上記透
明円筒内に透明電極を設け指の接触による電気的ショー
トを検出して撮像の開始を行う特開平１−１８０６８５
号公報（文献３）記載の第３の指紋画像入力装置等が知
られている。
は、プリズム等の光学系とＣＣＤカメラとを用い、指の
接触による押圧力を検出して撮像を開始する特開昭５８
−２０１１７８号公報（文献１）記載の第１の指紋画像
入力装置や、プリズム等の光学系と１次元ＣＣＤセンサ
を用い透明円筒に指を乗せその光反射を上記ＣＣＤセン
サで検出する特開昭６４−１３６７７号公報（文献２）
記載の第２の指紋画像入力装置や、その発展型の上記透
明円筒内に透明電極を設け指の接触による電気的ショー
トを検出して撮像の開始を行う特開平１−１８０６８５
号公報（文献３）記載の第３の指紋画像入力装置等が知
られている。
【０００３】また、従来、軽量、薄型の画像入力装置と
して、特開昭６０−２３５４５６号公報（文献４）記載
のイメージセンサや、ＭＲＳブレテン（ＭＲＳ Ｂｕｌ
ｌｅｔｉｎ），第１７巻，１９９２年１１月，第１１
号，第７０〜７６頁所載の論文「アモルファスシリコン
エレクトロニクス（Ａｍｏｒｏｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃ
ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）」（文献５）記載のイ
メージセンサのように、ガラス等の絶縁性基板上に形成
したアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の薄膜で構成
されるフォトダイオードと薄膜トランジスタとから成る
密着型イメージセンサを用いる画像入力装置が開発され
ており、この画像入力装置を用いた第４の指紋画像入力
装置が提案されている。
して、特開昭６０−２３５４５６号公報（文献４）記載
のイメージセンサや、ＭＲＳブレテン（ＭＲＳ Ｂｕｌ
ｌｅｔｉｎ），第１７巻，１９９２年１１月，第１１
号，第７０〜７６頁所載の論文「アモルファスシリコン
エレクトロニクス（Ａｍｏｒｏｐｈｏｕｓ ｓｉｌｉｃ
ｏｎ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）」（文献５）記載のイ
メージセンサのように、ガラス等の絶縁性基板上に形成
したアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）等の薄膜で構成
されるフォトダイオードと薄膜トランジスタとから成る
密着型イメージセンサを用いる画像入力装置が開発され
ており、この画像入力装置を用いた第４の指紋画像入力
装置が提案されている。
【０００４】従来の第４の指紋画像入力装置の構成を斜
視図で示す図４を参照すると、この図に示す従来の画像
入力装置は、平面光源１と、２次元のイメージセンサ２
と、光学部品３とから構成される。
視図で示す図４を参照すると、この図に示す従来の画像
入力装置は、平面光源１と、２次元のイメージセンサ２
と、光学部品３とから構成される。
【０００５】このイメージセンサ２の構成をブロックで
示す図５を参照すると、イメージセンサ２は、マトリク
ス配置した複数の画素１０と、画素１０の各々に走査信
号を供給する走査線１３と、画素１０の各々の出力信号
を伝送するデータ線１４と、画素１０にバイアス電圧を
供給するバイアス線１５と、走査線１３を駆動する走査
回路１６と、データ線１４のデータを検出する検出回路
１７とを備える。
示す図５を参照すると、イメージセンサ２は、マトリク
ス配置した複数の画素１０と、画素１０の各々に走査信
号を供給する走査線１３と、画素１０の各々の出力信号
を伝送するデータ線１４と、画素１０にバイアス電圧を
供給するバイアス線１５と、走査線１３を駆動する走査
回路１６と、データ線１４のデータを検出する検出回路
１７とを備える。
【０００６】さらに画素１０は、ａ−Ｓｉ等の薄膜で構
成されるフォトダイオードから成る受光素子１１と、ａ
−Ｓｉ等の薄膜で構成される薄膜トランジスタとから成
るスイッチ素子１２とから構成される。
成されるフォトダイオードから成る受光素子１１と、ａ
−Ｓｉ等の薄膜で構成される薄膜トランジスタとから成
るスイッチ素子１２とから構成される。
【０００７】次に、図４，５を参照して、従来の画像入
力装置の動作について説明すると、平面光源１から放射
された光は、イメージセンサ２の画素１０の隙間を通っ
て光学部品３に達し、図示されていない指に斜めから入
射するように光路を規定される。指からの反射光は再度
光学部品３を経由して受光素子１１に導かれる。受光素
子１１の各々は、バイアス線１５により逆方向のバイア
ス電圧が印加され充電状態となった後スイッチ素子１２
をオフ状態とすることにより光検出可能な状態になって
いる。光が入射すると受光素子１１の充電電荷が光入射
により生成された光電荷に応じて減少する。走査回路１
６により任意の一行分のスイッチ素子１２を一斉にオン
にしたときに各データ線１４から各受光素子１１に流れ
込む電荷すなわち光電流を検出回路１７で検出する。走
査回路１６により各行の画素について同様の操作を行っ
て指からの反射光分布である２次元画像を読み出す。
力装置の動作について説明すると、平面光源１から放射
された光は、イメージセンサ２の画素１０の隙間を通っ
て光学部品３に達し、図示されていない指に斜めから入
射するように光路を規定される。指からの反射光は再度
光学部品３を経由して受光素子１１に導かれる。受光素
子１１の各々は、バイアス線１５により逆方向のバイア
ス電圧が印加され充電状態となった後スイッチ素子１２
をオフ状態とすることにより光検出可能な状態になって
いる。光が入射すると受光素子１１の充電電荷が光入射
により生成された光電荷に応じて減少する。走査回路１
６により任意の一行分のスイッチ素子１２を一斉にオン
にしたときに各データ線１４から各受光素子１１に流れ
込む電荷すなわち光電流を検出回路１７で検出する。走
査回路１６により各行の画素について同様の操作を行っ
て指からの反射光分布である２次元画像を読み出す。
【０００８】ここで、指のセンサへの接触を自動的に検
出できると、安定した画像が得られる点で、また、画像
入力を自動的に開始できる点で使い勝手が向上する。従
来、指接触を検出する技術として、米国特許第４２９０
０６１号公報（文献５）記載の静電容量を利用する方法
が知られている。
出できると、安定した画像が得られる点で、また、画像
入力を自動的に開始できる点で使い勝手が向上する。従
来、指接触を検出する技術として、米国特許第４２９０
０６１号公報（文献５）記載の静電容量を利用する方法
が知られている。
【０００９】文献５記載の指接触検出技術を示す図６を
参照すると、この方法は、人体（指）１０１が接地され
ているために、導体１０３への指の接触の有無によって
導体１０４，１０５相互間の容量負荷が変化する。した
がって、発振器１０６から送られた信号波形の変化を検
出手段１０７により検出することにより、指の接触の有
無を判定する。
参照すると、この方法は、人体（指）１０１が接地され
ているために、導体１０３への指の接触の有無によって
導体１０４，１０５相互間の容量負荷が変化する。した
がって、発振器１０６から送られた信号波形の変化を検
出手段１０７により検出することにより、指の接触の有
無を判定する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の第１〜
第３の指紋画像入力装置は、撮像用のテレビジョンカメ
ラや１次元ＣＣＤセンサなどの画像センサとプリズムや
透明円筒などの光学部品とを組合せて用いるので、大型
かつ大規模な構成となるという欠点がある。
第３の指紋画像入力装置は、撮像用のテレビジョンカメ
ラや１次元ＣＣＤセンサなどの画像センサとプリズムや
透明円筒などの光学部品とを組合せて用いるので、大型
かつ大規模な構成となるという欠点がある。
【００１１】また、薄型の２次元イメージセンサを用い
る従来の第４の指紋画像入力装置は、指の検出のため、
第１〜第３の指紋画像入力装置と同様な指接触により変
化する静電容量，圧力，光反射，電気的ショート等の検
出手段を表面に取付ける必要があり、この結果２次元イ
メージセンサと指との密着性が失われて画質が劣化する
という欠点がある。
る従来の第４の指紋画像入力装置は、指の検出のため、
第１〜第３の指紋画像入力装置と同様な指接触により変
化する静電容量，圧力，光反射，電気的ショート等の検
出手段を表面に取付ける必要があり、この結果２次元イ
メージセンサと指との密着性が失われて画質が劣化する
という欠点がある。
【００１２】また、圧力検出手段を裏面に取付けてもよ
いが、この場合は薄型というコンパクト性が犠牲になる
という欠点がある。
いが、この場合は薄型というコンパクト性が犠牲になる
という欠点がある。
【００１３】さらに、上記指接触検出手段を別途設ける
ことは製造コスト増加要因となるという欠点がある。
ことは製造コスト増加要因となるという欠点がある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の指紋画像入力装
置は、平面状にほぼ均一な輝度の光を放射する平面状光
源と、前記光を透過させる開口部とマトリクス状のアレ
イに配列され前記光の入射に応答して光電信号を出力す
る光電変換素子と走査信号の供給に応答して前記光電信
号をオンオフし光電データ信号を出力するスイッチ素子
と前記光電変換素子の各々にバイアス電圧を供給するバ
イアス線と前記光電データ信号および走査信号をそれぞ
れ伝達するデータ線および走査線とを含む画素接続線と
前記走査信号を供給する走査手段と前記光電データ信号
を検出する光電データ検出手段とを有する２次元イメー
ジセンサと、前記開口部を透過した光を導いて指紋画像
入力対象の指を照射しこの指からの反射光を前記光電変
換素子に導く光学手段とを備える指紋画像入力装置にお
いて、前記２次元イメージセンサ表面に対する前記指の
接触の検出用の予め定めた指検出信号を供給する指信号
発生手段と、前記指の接触に応答した前記指検出信号の
変化を検出する指接触検出手段とを備え、前記２次元イ
メージセンサが、制御信号の供給に応答して前記画素接
続線の１つの一端および他端の各々に前記指信号発生手
段および前記指接触検出手段の各々を選択的に接続する
第１および第２のスイッチ手段と、前記指接触検出時と
指紋画像入力時とに対応する前記制御信号を出力するス
イッチ制御手段とを備えて構成されている。
置は、平面状にほぼ均一な輝度の光を放射する平面状光
源と、前記光を透過させる開口部とマトリクス状のアレ
イに配列され前記光の入射に応答して光電信号を出力す
る光電変換素子と走査信号の供給に応答して前記光電信
号をオンオフし光電データ信号を出力するスイッチ素子
と前記光電変換素子の各々にバイアス電圧を供給するバ
イアス線と前記光電データ信号および走査信号をそれぞ
れ伝達するデータ線および走査線とを含む画素接続線と
前記走査信号を供給する走査手段と前記光電データ信号
を検出する光電データ検出手段とを有する２次元イメー
ジセンサと、前記開口部を透過した光を導いて指紋画像
入力対象の指を照射しこの指からの反射光を前記光電変
換素子に導く光学手段とを備える指紋画像入力装置にお
いて、前記２次元イメージセンサ表面に対する前記指の
接触の検出用の予め定めた指検出信号を供給する指信号
発生手段と、前記指の接触に応答した前記指検出信号の
変化を検出する指接触検出手段とを備え、前記２次元イ
メージセンサが、制御信号の供給に応答して前記画素接
続線の１つの一端および他端の各々に前記指信号発生手
段および前記指接触検出手段の各々を選択的に接続する
第１および第２のスイッチ手段と、前記指接触検出時と
指紋画像入力時とに対応する前記制御信号を出力するス
イッチ制御手段とを備えて構成されている。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の第１の実施例を特徴ずけるイ
メージセンサ２Ａを図４と共通の構成要素には共通の参
照文字／数字を付して同様にブロックで示す図１を参照
すると、この図に示す本実施例の画像入力装置は、従来
のイメージセンサ２の構成要素である画素１０と、走査
線１３と、データ線１４と、バイアス線１５と、走査回
路１６と、検出回路１７とに加えて、バイアス線１５の
イメージセンサ２Ａの一端側の電源側と他端側の終端側
とにそれぞれ設けたスイッチ回路２１，２２と、これら
のスイッチ回路２１，２２のオン・オフを制御するスイ
ッチ制御回路２３と、バイアス線１５の終端側に指検出
用信号を供給する信号発生回路２４と、指接触によりバ
イアス線１５に生じた指接触信号を検出する信号検出回
路２５とを備える。
メージセンサ２Ａを図４と共通の構成要素には共通の参
照文字／数字を付して同様にブロックで示す図１を参照
すると、この図に示す本実施例の画像入力装置は、従来
のイメージセンサ２の構成要素である画素１０と、走査
線１３と、データ線１４と、バイアス線１５と、走査回
路１６と、検出回路１７とに加えて、バイアス線１５の
イメージセンサ２Ａの一端側の電源側と他端側の終端側
とにそれぞれ設けたスイッチ回路２１，２２と、これら
のスイッチ回路２１，２２のオン・オフを制御するスイ
ッチ制御回路２３と、バイアス線１５の終端側に指検出
用信号を供給する信号発生回路２４と、指接触によりバ
イアス線１５に生じた指接触信号を検出する信号検出回
路２５とを備える。
【００１６】画素１０のスイッチ素子１２を薄膜トラン
ジスタで構成する場合は、スイッチ回路２１，２２，ス
イッチ制御回路２３の各々、および信号発生回路２４，
信号検出手段２５の各々の一部を同様の薄膜トランジス
タを用いる回路で構成できる。
ジスタで構成する場合は、スイッチ回路２１，２２，ス
イッチ制御回路２３の各々、および信号発生回路２４，
信号検出手段２５の各々の一部を同様の薄膜トランジス
タを用いる回路で構成できる。
【００１７】次に、図１を参照して本実施例の動作につ
いて説明すると、指検出を行うときは、走査回路１６に
より全ての走査線１３の電位をある一定値に設定して全
画素１０のスイッチ素子１２を非導通状態にする。次
に、スイッチ回路２１，２２によりバイアス線１５の電
源側および終端側の各々に信号発生回路２４，信号検出
回路２５をそれぞれ接続する。信号発生回路２４からバ
イアス線１５の終端側に指検出用信号を供給し、検出回
路２５によりバイアス線１５の電源側で検出する。文献
５の方法と同様に、電気的に接地された指のバイアス線
１５への接近により、バイアス線１５の容量負荷が変化
するので指の接触を判定できる。指の接触を判定する
と、各スイッチ回路２１，２２を図５の従来のイメージ
センサ２と同じ構成になるように設定する。すなわち、
バイアス線１５はバイアス電源Ｂに、各データ線１４は
検出回路１７へ接続されるので、従来の技術で説明した
ようにイメージセンサの駆動により画像入力が行われ
る。
いて説明すると、指検出を行うときは、走査回路１６に
より全ての走査線１３の電位をある一定値に設定して全
画素１０のスイッチ素子１２を非導通状態にする。次
に、スイッチ回路２１，２２によりバイアス線１５の電
源側および終端側の各々に信号発生回路２４，信号検出
回路２５をそれぞれ接続する。信号発生回路２４からバ
イアス線１５の終端側に指検出用信号を供給し、検出回
路２５によりバイアス線１５の電源側で検出する。文献
５の方法と同様に、電気的に接地された指のバイアス線
１５への接近により、バイアス線１５の容量負荷が変化
するので指の接触を判定できる。指の接触を判定する
と、各スイッチ回路２１，２２を図５の従来のイメージ
センサ２と同じ構成になるように設定する。すなわち、
バイアス線１５はバイアス電源Ｂに、各データ線１４は
検出回路１７へ接続されるので、従来の技術で説明した
ようにイメージセンサの駆動により画像入力が行われ
る。
【００１８】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限られることなく種々の変形が可能で
ある。例えば、指検出と画像入力との切替用のスイッチ
回路をバイアス線に設ける代りに、その他の走査線やデ
ータ線のいずれかにスイッチ回路を設けた構成でも同じ
効果が得られる。
明は上記実施例に限られることなく種々の変形が可能で
ある。例えば、指検出と画像入力との切替用のスイッチ
回路をバイアス線に設ける代りに、その他の走査線やデ
ータ線のいずれかにスイッチ回路を設けた構成でも同じ
効果が得られる。
【００１９】本発明の第２および第３の構成をブロック
でそれぞれ示す図２および図３を参照すると、図２は走
査線に指検出と画像入力との切替用のスイッチ回路２６
〜２７を、図３はデータ線に上記スイッチ回路２９〜３
１をそれぞれ設けた場合に対応する。いずれもスイッチ
制御回路２３により、走査線、或は、データ線の両端に
信号発生回路２４と信号検出回路２５とを接続すること
により、指検出動作が実現できる。
でそれぞれ示す図２および図３を参照すると、図２は走
査線に指検出と画像入力との切替用のスイッチ回路２６
〜２７を、図３はデータ線に上記スイッチ回路２９〜３
１をそれぞれ設けた場合に対応する。いずれもスイッチ
制御回路２３により、走査線、或は、データ線の両端に
信号発生回路２４と信号検出回路２５とを接続すること
により、指検出動作が実現できる。
【００２０】また、以上の説明では便宜上、例えば第１
の実施例では検出回路１７とスイッチ回路２２とを分離
して示したが、検出回路１７にスイッチ回路２２の機能
を果たす回路部分を追加した構成も本発明の主旨を逸脱
しない限り適用できることは勿論である。
の実施例では検出回路１７とスイッチ回路２２とを分離
して示したが、検出回路１７にスイッチ回路２２の機能
を果たす回路部分を追加した構成も本発明の主旨を逸脱
しない限り適用できることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の指紋画像
入力装置は、２次元イメージセンサが、画素接続線の両
端の各々に指信号発生手段および指接触検出手段の各々
を選択的に接続する第１，第２のスイッチ手段と、スイ
ッチ制御手段とを備えるので、指接触を検出すると自動
的に指紋画像入力を開始することにより、使い勝手の良
い装置を実現できるという効果がある。
入力装置は、２次元イメージセンサが、画素接続線の両
端の各々に指信号発生手段および指接触検出手段の各々
を選択的に接続する第１，第２のスイッチ手段と、スイ
ッチ制御手段とを備えるので、指接触を検出すると自動
的に指紋画像入力を開始することにより、使い勝手の良
い装置を実現できるという効果がある。
【００２２】また、部品追加が最小限であるため、コン
パクト性を犠牲にすることなく廉価で実現できるという
効果がある。
パクト性を犠牲にすることなく廉価で実現できるという
効果がある。
【図１】本発明の指紋画像入力装置の第１の実施例の２
次元イメージセンサを示すブロック図である。
次元イメージセンサを示すブロック図である。
【図２】本発明の指紋画像入力装置の第２の実施例の２
次元イメージセンサを示すブロック図である。
次元イメージセンサを示すブロック図である。
【図３】本発明の指紋画像入力装置の第３の実施例の２
次元イメージセンサを示すブロック図である。
次元イメージセンサを示すブロック図である。
【図４】従来の指紋画像入力装置の構成の一例を示す模
式斜視図である。
式斜視図である。
【図５】従来の指紋画像入力装置の２次元イメージセン
サを示すブロック図である。
サを示すブロック図である。
【図６】従来の静電容量を利用した指検出技術の構成を
示す説明図である。
示す説明図である。
１ 平面光源 ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ イメージセンサ ３ 光学部品 １０ 画素 １１ 受光素子 １２ スイッチ素子 １３ 走査線 １４ データ線 １５ バイアス線 １６ 走査回路 １７ 検出回路 ２１，２２，２６〜３１ スイッチ回路 ２３ スイッチ制御回路 ２４ 信号発生回路 ２５ 信号検出回路 １０１ 指 １０２ 絶縁基板 １０３〜１０５ 導体 １０６ 発振器 １０７ 検出手段
Claims (5)
- 【請求項１】 平面状にほぼ均一な輝度の光を放射する
平面状光源と、前記光を透過させる開口部とマトリクス
状のアレイに配列され前記光の入射に応答して光電信号
を出力する光電変換素子と走査信号の供給に応答して前
記光電信号をオンオフし光電データ信号を出力するスイ
ッチ素子と前記光電変換素子の各々にバイアス電圧を供
給するバイアス線と前記光電データ信号および走査信号
をそれぞれ伝達するデータ線および走査線とを含む画素
接続線と前記走査信号を供給する走査手段と前記光電デ
ータ信号を検出する光電データ検出手段とを有する２次
元イメージセンサと、前記開口部を透過した光を導いて
指紋画像入力対象の指を照射しこの指からの反射光を前
記光電変換素子に導く光学手段とを備える指紋画像入力
装置において、 前記２次元イメージセンサ表面に対する前記指の接触の
検出用の予め定めた指検出信号を供給する指信号発生手
段と、 前記指の接触に応答した前記指検出信号の変化を検出す
る指接触検出手段とを備え、 前記２次元イメージセンサが、制御信号の供給に応答し
て前記画素接続線の１つの一端および他端の各々に前記
指信号発生手段および前記指接触検出手段の各々を選択
的に接続する第１および第２のスイッチ手段と、 前記指接触検出時と指紋画像入力時とに対応する前記制
御信号を出力するスイッチ制御手段とを備えることを特
徴とする指紋画像入力装置。 - 【請求項２】 前記画素接続線の１つが前記バイアス線
であることを特徴とする請求項１記載の指紋画像入力装
置。 - 【請求項３】 前記画素接続線の１つが前記データ線で
あることを特徴とする請求項１記載の指紋画像入力装
置。 - 【請求項４】 前記画素接続線の１つが前記走査線であ
ることを特徴とする請求項１記載の指紋画像入力装置。 - 【請求項５】 前記光電データ検出手段が前記第１のス
イッチ手段を含むことを特徴とする請求項１記載の指紋
画像入力装置。
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