JP2005242856A - 画像処理装置、画像照合装置、および指紋読取装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型の画像処理装置、画像照合装置、および指紋読取装置を提供する。
【解決手段】第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する第１のセンサセル１１１と、指紋に応じた部分指紋データを生成する第２のセンサセル１１２とを含む指紋読取装置１１と、指紋読取装置１１から出力された、第１の方向に沿った指紋のずれの度合いに応じて、部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成するＣＰＵとを設ける。
【選択図】図２
【解決手段】第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する第１のセンサセル１１１と、指紋に応じた部分指紋データを生成する第２のセンサセル１１２とを含む指紋読取装置１１と、指紋読取装置１１から出力された、第１の方向に沿った指紋のずれの度合いに応じて、部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成するＣＰＵとを設ける。
【選択図】図２
Description
本発明は、例えば、個人認証のために被検体の指紋を読み取り、登録データと比較して照合処理を行う画像処理装置、画像照合装置、および指紋読取装置に関する。
従来から、入退出管理や機密性の高いシステムのアクセス時等、高いセキュリティを必要とする場面で、指紋を用いて個人を識別する指紋照合システムが知られている。
この指紋照合システムを、例えば携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子商取引の本人認証機器等に用いる場合には、小型、低コスト、高信頼性の指紋読取装置が望まれている。
例えば、指の大きさと略同等の面積のセンサ部を有する指紋センサは、指をセンサ部にのせるだけで指紋画像を取得することができ、使いやすいが、指と略同等の大きさのセンサ部を有するために小型化や低コスト化が困難である。
この指紋照合システムを、例えば携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、電子商取引の本人認証機器等に用いる場合には、小型、低コスト、高信頼性の指紋読取装置が望まれている。
例えば、指の大きさと略同等の面積のセンサ部を有する指紋センサは、指をセンサ部にのせるだけで指紋画像を取得することができ、使いやすいが、指と略同等の大きさのセンサ部を有するために小型化や低コスト化が困難である。
指紋センサ部が指よりも小さく、そのセンサ部上を指をスライドさせることで指紋画像を取得する指紋読取装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−９１７６９号公報
上述した指紋読取装置のセンサ部は、数列から数十列のセンサセルが２次元状に形成されており、ある時間の２次元のフレーム画像と、次のタイミングのフレーム画像との間で画像の重なりが存在する。このフレーム画像と、次のタイミングのフレーム画像との重なりを指紋の特徴点等から計算することにより、重なっていない部分を抽出して全体の指紋画像を再構成させている。
上述した指紋読取装置では、各フレーム画像の重なりの度合いを基に全体の指紋画像を再構成しているために、数ラインから３０ライン程度の幅のセンサセルが必要であり小型化が困難である。
また、指紋読取装置では、センサセルからの信号を増幅する増幅回路や、信号に変換処理を施す変換回路や、信号を記憶する記憶回路等の信号処理回路が必要であり、これらの回路はある面積を占有するため、例えばセンサセルと信号処理回路を含むモジュールを形成した場合に小型化が困難である。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、小型の画像処理装置、画像照合装置、および指紋読取装置を提供することにある。
前記目的を達成するために、本発明の第１の観点の画像処理装置は、第１の方向に沿って形成され、前記第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、前記第１の方向と異なる第２の方向に沿って形成され、前記指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルと、前記複数の第１の検出セルが検出する前記第１の方向に沿った前記指紋のずれの度合いに応じて、前記複数の第２の検出セルが生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成する画像処理手段とを有する。
本発明の第１の観点の画像処理装置によれば、画像処理手段は、複数の第１の検出セルが検出する第１の方向に沿った指紋のずれの度合いに応じて、複数の第２の検出セルが生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成する。
さらに、前記目的を達成するために、本発明の第２の観点の画像照合装置は、登録画像データと照合を行う画像照合装置であって、第１の方向に沿って形成され、前記第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、前記第１の方向と異なる第２の方向に沿って形成され、前記指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルと、前記複数の第１の検出セルが検出する前記第１の方向に沿った前記指紋のずれの度合いに応じて、前記複数の第２の検出セルが生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成する画像処理手段と前記画像処理手段が生成した指紋データと、前記登録画像データとを照合する照合手段とを有する。
さらに、前記目的を達成するために、本発明の第３の観点の指紋読取装置は、第１の方向に沿って形成され、前記第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、前記指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルとを有する。
さらに、前記目的を達成するために、本発明の第４の観点の指紋読取装置は、第１の方向に沿って形成され、前記第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、前記第１の方向と異なる第２の方向に沿って形成され、前記指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルとを有する。
さらに、前記目的を達成するために、本発明の第４の観点の指紋読取装置は、第１の方向に沿って形成され、前記第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、前記第１の方向と異なる第２の方向に沿って形成され、前記指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルとを有する。
本発明によれば、小型の画像処理装置、画像照合装置、および指紋読取装置を提供することができる。
本発明の一実施形態に係る指紋読取装置を採用した画像照合装置（画像処理装置）は、第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出するずれ検出手段と、指紋に応じた部分指紋データを生成する部分指紋データ生成手段と、を含む指紋読取装置と、指紋読取装置から出力された、ずれ量検出手段が検出する第１の方向に沿った指紋のずれの度合いに応じて、部分指紋データ生成手段が生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成する制御手段とを有する。
第１の方向は、例えば指紋読取装置と指の相対運動の方向である。
第１の方向は、例えば指紋読取装置と指の相対運動の方向である。
また、例えば画像照合装置（画像処理装置）は、第１の方向に沿って形成され、第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、第１の方向と異なる第２の方向に沿って形成され、指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルと、複数の第１の検出セルが検出する第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを基に、複数の第２の検出セルが生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成する。
一実施形態として、指をスライドする方向に沿って検出セル（センサセルとも言う）が形成され、そのセンサセルからの信号を基に、指紋のずれ量を検出し、そのずれ量の検出結果と、指をスライドする方向と異なる方向、例えば直交する方向に１列に形成されたセンサセルからの部分指紋データを基に、画像再構成処理を行い指紋全体の指紋データを生成して、登録データと比較、照合処理を行う。
以下、図面を参照しながら詳細に説明する。
以下、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る指紋読取装置１１を採用した画像照合装置（画像処理装置）１の一実施形態の機能ブロック図である。
本実施形態に係る画像照合装置（画像処理装置とも言う）１は、例えば図１に示すように、指紋読取装置１１、インタフェース（ＩＦ）１２、メモリ１３、記憶装置１４、および制御部（ＣＰＵ：Central Processing Unit とも言う）１５を有する。
例えば、指紋読取装置１１、インタフェース（ＩＦ）１２、メモリ１３、記憶装置１４、および制御部１５は、通信路（バス）ＢＳにより接続されている。
制御部１５は、本発明に係る画像処理手段に相当する。
本実施形態に係る画像照合装置（画像処理装置とも言う）１は、例えば図１に示すように、指紋読取装置１１、インタフェース（ＩＦ）１２、メモリ１３、記憶装置１４、および制御部（ＣＰＵ：Central Processing Unit とも言う）１５を有する。
例えば、指紋読取装置１１、インタフェース（ＩＦ）１２、メモリ１３、記憶装置１４、および制御部１５は、通信路（バス）ＢＳにより接続されている。
制御部１５は、本発明に係る画像処理手段に相当する。
指紋読取装置１１は、指紋を読み取る検出センサを有し、その検出センサにより指の指紋ｆｐの一部を読み取り、部分指紋データとしてバスＢＳを介してＣＰＵ１５に出力する。また、指紋読取装置１１は、検出センサにより指紋のずれ量を検出してＣＰＵ１５に出力する。
インタフェース（ＩＦ）１２は、例えばＣＰＵ１５の制御により、他の情報処理装置とデータ通信を行うインタフェースである。
メモリ１３は、ＣＰＵ１５の制御により、例えば指紋読取装置１１から出力されたデータや、再構成処理されたデータ等を記憶、読出を行い、またＣＰＵ１５による作業エリアとして用いられる。例えばメモリ１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory ）等により構成される。
メモリ１３は、ＣＰＵ１５の制御により、例えば指紋読取装置１１から出力されたデータや、再構成処理されたデータ等を記憶、読出を行い、またＣＰＵ１５による作業エリアとして用いられる。例えばメモリ１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory ）等により構成される。
例えばメモリ１３は、プログラムＰＲＧ、指紋読取装置１１から出力された部分指紋データｄｐｆｐ、ずれ量を示すデータｄｓ、画像再構成処理用のバッファＢＦ等を有する。プログラムＰＲＧは、例えば本発明に係る処理の手順を含み、ＣＰＵ１５が実行することにより本発明に係る処理を実現する。
記憶装置１４は、例えば照合用の複数の登録指紋データｄｆｐｒを記憶し、照合処理の際にＣＰＵ１５の制御により登録指紋データｄｆｐｒを出力する。例えば記憶装置１４は、ＩＦ１２を介して接続された外部記憶装置であってもよい。
制御部（ＣＰＵ）１５は、例えば装置全体の制御を行い、本発明に係る処理を行う。ＣＰＵ１５の詳細な処理は後述する。
制御部（ＣＰＵ）１５は、例えば装置全体の制御を行い、本発明に係る処理を行う。ＣＰＵ１５の詳細な処理は後述する。
図２は、図１に示した指紋読取装置１１の一具体例の正面図である。簡単な説明のため図２においては中央部分を省略している。図３は、図２に示した指紋読取装置１１の拡大図である。
指紋読取装置１１は、第１の検出セル（センサセル）１１１、第２の検出セル（センサセル）１１２、および信号処理部１１３を主構成要素として有する。
第１の検出セル１１１は、例えば第１の方向に沿って形成され、第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出し、検出結果を示す信号Ｓ１１１として、信号処理部１１３を介して出力する。
第１の検出セル１１１は、例えば図２に示すように、指のスライドする方向ＳＬ（第１の方向に相当する）に沿って、複数の検出セル（センサセル）１１１が形成されている。詳細には、第１の検出セル１１１は、指のスライドする方向ＳＬ（第１の方向に相当する）に沿って、１行当り所定個数で１行または複数行が第１の方向と異なる第２の方向に所定の間隔で複数の検出セル（センサセル）１１１が形成されている。
第１の検出セル１１１は、例えば図２に示すように、指のスライドする方向ＳＬ（第１の方向に相当する）に沿って、複数の検出セル（センサセル）１１１が形成されている。詳細には、第１の検出セル１１１は、指のスライドする方向ＳＬ（第１の方向に相当する）に沿って、１行当り所定個数で１行または複数行が第１の方向と異なる第２の方向に所定の間隔で複数の検出セル（センサセル）１１１が形成されている。
第２の検出セル１１２は、第１の方向と異なる第２の方向に沿って形成され、指紋に応じた部分指紋データを生成し、信号Ｓ１１２として、信号処理部１１３を介して出力する。
第２の検出セル１１２は、例えば図２に示すように、指のスライドする方向ＳＬ（第１の方向に相当する）と異なる方向（第２の方向に相当する）、例えば直交する方向に沿って１列に複数のセンサセル１１２が形成されている。
第２の検出セル１１２は、例えば図２に示すように、指のスライドする方向ＳＬ（第１の方向に相当する）と異なる方向（第２の方向に相当する）、例えば直交する方向に沿って１列に複数のセンサセル１１２が形成されている。
本実施形態に係る指紋読取装置１１は、例えば図２に示すように、１列にｎ個のセンサセル１１２が形成され、そのラインと直交する方向に櫛形状に、合計ｎ個以下のｎａ個のセンサセルをｍ個（ｍ＜ｎａ）ずつ任意の間隔で、本具体例では１／Ｍ個の間隔で、センサセル１１１が形成されている。
より具体的には、例えば第２のセンサセル１１２として、例えば１２８個のセンサセル１１２を１列に形成し、８行、１行当り８個、計６４個の第１のセンサセル１１１を、図２に示すように櫛形状に形成する。
より具体的には、例えば第２のセンサセル１１２として、例えば１２８個のセンサセル１１２を１列に形成し、８行、１行当り８個、計６４個の第１のセンサセル１１１を、図２に示すように櫛形状に形成する。
信号処理部１１３は、少なくとも第１および第２のセンサセル１１１，１１２のいずれかのセンサセルから出力された信号を処理し、処理結果を例えばバスＢＳを介してＣＰＵ１５に出力する。
信号処理部１１３は、例えば第１のセンサセル１１１，１１２から出力された信号を、増幅する増幅回路や、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理を行う変換回路、信号を記憶する記憶回路等により構成されている。
信号処理部１１３は、例えば第１のセンサセル１１１，１１２から出力された信号を、増幅する増幅回路や、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換処理を行う変換回路、信号を記憶する記憶回路等により構成されている。
信号処理部１１３は、例えば図３に示すようにセンサセル１１１，１１２が形成され、そのセンサセル１１１，１１２が形成されていない領域に信号処理部１１３が形成されている。
信号処理部１１３は、例えば具体的には図３に示すように、ｎａ個の第１のセンサセル１１１の行と行の間の領域に形成されている。
このように信号処理部１１３を形成することにより、例えばセンサセル１１１とセンサセル１１２とを含むモジュールを形成した場合には、従来と比べて小型化することができる。
また、必要に応じて図３に示すように、第２のセンサセル１１２を挟んで対向する領域に、少なくとも上述した構成要素のいずれかを含む信号処理部１１３ａを形成してもよい。
信号処理部１１３は、例えば具体的には図３に示すように、ｎａ個の第１のセンサセル１１１の行と行の間の領域に形成されている。
このように信号処理部１１３を形成することにより、例えばセンサセル１１１とセンサセル１１２とを含むモジュールを形成した場合には、従来と比べて小型化することができる。
また、必要に応じて図３に示すように、第２のセンサセル１１２を挟んで対向する領域に、少なくとも上述した構成要素のいずれかを含む信号処理部１１３ａを形成してもよい。
図４は、図２に示した指紋読取装置１１の機能ブロックの一具体例を示す図である。
指紋読取装置１１は、例えば図４に示すように、検出センサ（センサセル）１１１，１１２、ならびに信号処理部１１３として、増幅回路１１３１、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１３２、カウンタ（8 bit Counter ）１１３３、コンパレータ＆ラッチ回路（Comparator & Latch）１１３４、記憶回路１１３５、インタフェース（Interface ）１１３６、タイミングロジック（Timing Logic）１１３７、および入出力回路（ＩＯ）１１３８を有する。
図４において各構成要素の配置はこの形態に限られるものではない。配線、面積、処理効率、処理速度、コスト等を考慮して各構成要素を配置する。
指紋読取装置１１は、例えば図４に示すように、検出センサ（センサセル）１１１，１１２、ならびに信号処理部１１３として、増幅回路１１３１、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１３２、カウンタ（8 bit Counter ）１１３３、コンパレータ＆ラッチ回路（Comparator & Latch）１１３４、記憶回路１１３５、インタフェース（Interface ）１１３６、タイミングロジック（Timing Logic）１１３７、および入出力回路（ＩＯ）１１３８を有する。
図４において各構成要素の配置はこの形態に限られるものではない。配線、面積、処理効率、処理速度、コスト等を考慮して各構成要素を配置する。
増幅回路１１３１は、例えば検出センサ１１１，１１２から出力された信号を増幅してコンパレータ＆ラッチ回路１１３４に出力する。
アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１３２とカウンタ回路１１３３は、例えば増幅回路１１３１から出力された信号を基に、カラムＡＤ変換を行うために使用する。
コンパレータ＆ラッチ回路１１３４は、例えばカラムＡＤ変換を行うために、カウンタ１１３３によりカウントされた信号と、所定値とを比較して処理結果をラッチして、所定のタイミングで記憶回路１１３５に出力する。
アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１１３２とカウンタ回路１１３３は、例えば増幅回路１１３１から出力された信号を基に、カラムＡＤ変換を行うために使用する。
コンパレータ＆ラッチ回路１１３４は、例えばカラムＡＤ変換を行うために、カウンタ１１３３によりカウントされた信号と、所定値とを比較して処理結果をラッチして、所定のタイミングで記憶回路１１３５に出力する。
記憶回路１１３５は、例えば増幅回路１１３１、Ａ／Ｄ変換回路１１３２、カウンタ１１３３、コンパレータ＆ラッチ回路１１３４等の構成要素を介して出力された検出センサ１１１，１１２による信号を、例えば出力ビット数に応じて記憶する。
例えば記憶回路１１３５は、第１および第２のセンサセル１１１，１１２の１個の出力ビット数が８ビットである場合には、８ビット×１２８個＝１２８バイトの記憶容量の記憶回路を設けることが好ましい。
例えば記憶回路１１３５は、第１および第２のセンサセル１１１，１１２の１個の出力ビット数が８ビットである場合には、８ビット×１２８個＝１２８バイトの記憶容量の記憶回路を設けることが好ましい。
インタフェース１１３６は、バスＢＳとのインタフェースであり、例えばＣＰＵ１５の制御により、記憶回路１１３５が記憶する検出センサ１１１，１１２による信号を、ＣＰＵ１５に出力する。
タイミングロジック１１３７は、例えば所定のタイミング信号を生成して各構成要素に出力する。各構成要素はタイミング信号に同期して各種処理を行う。
入出力回路（ＩＯ）１１３８は、例えば他の情報処理装置とデータの入出力や電源等を供給する回路である。
入出力回路（ＩＯ）１１３８は、例えば他の情報処理装置とデータの入出力や電源等を供給する回路である。
本実施形態の指紋読取装置１１は、例えば第１のセンサセル１１１および第２のセンサセル１１２から出力された信号を、共通の信号処理部１１３が処理する。
例えば、信号処理部１１３は、例えば第１のセンサセル１１１および第２のセンサセル１１２から出力された信号を、構成要素のうち、少なくとも増幅回路１１３１、Ａ／Ｄ変換回路１１３２、カウンタ１１３３、コンパレータ＆ラッチ回路１１３４、記憶回路１１３５、インタフェース１１３６、タイミングロジック１１３７、および入出力回路（ＩＯ）１１３８のいずれか一つの構成要素により、共通に処理を行う。
例えば、信号処理部１１３は、例えば第１のセンサセル１１１および第２のセンサセル１１２から出力された信号を、構成要素のうち、少なくとも増幅回路１１３１、Ａ／Ｄ変換回路１１３２、カウンタ１１３３、コンパレータ＆ラッチ回路１１３４、記憶回路１１３５、インタフェース１１３６、タイミングロジック１１３７、および入出力回路（ＩＯ）１１３８のいずれか一つの構成要素により、共通に処理を行う。
具体的には、信号処理部１１３は、第１のタイミングで第２のセンサセル１１２からの信号を処理し、次のタイミングの第２のタイミングで、第１のセンサセル１１１からの信号を処理する。
上述したように第１および第２のセンサセル１１１，１１２の信号を共通に、信号処理部１１３で処理することにより、指紋読取装置１１をより小型化することができる。
上述したように第１および第２のセンサセル１１１，１１２の信号を共通に、信号処理部１１３で処理することにより、指紋読取装置１１をより小型化することができる。
この際、例えば第１および第２のセンサセル１１１，１１２それぞれのセルの個数を同数や、略同数程度、または第１のセンサセル１１１よりも第２のセンサセル１１２のセルの個数が少ないことが好ましい。そうすることにより信号処理部１１３は、第１および第２のセンサセル１１１，１１２から出力された信号を共通の処理回路で行うことができ、効率よく処理を行うことができる。
具体的には、本実施形態では、６４個の第１のセンサセル１１１と、１２８個の第２のセンサセル１１２とを設けたので、１２８個の増幅回路１１３１を電気的に第２のセンサセル１１２と電気的に接続し、１２８個の増幅回路１１３１のうち６４個の増幅回路１１３１を第１のセンサセル１１１と電気的に接続する。
また、増幅回路１１３１より後段の構成要素も、第１および第２のセンサセル１１１，１１２の信号処理として共通に用いることで、指紋読取装置１１をより小型化することができる。
また、増幅回路１１３１より後段の構成要素も、第１および第２のセンサセル１１１，１１２の信号処理として共通に用いることで、指紋読取装置１１をより小型化することができる。
本実施実施形態では、指紋読取装置１１は、１列１２８個の第２のセンサセル１１２からの信号を増幅して、Ａ／Ｄ変換し、記憶回路１１３５に記憶するまでの一連の電気的動作を行うのに所定時間、例えば１２８μsecの時間が必要であるとする。指紋読取装置１１を動作させて、最初の１２８μsecには、第２のセンサセル１１２に配置した１２８個のセンサセルの信号が出力され、次の１２８μsecには櫛形状に形成された６４個の第１のセンサセル１１１の信号が出力されるように各回路を構成する。
また、指紋読取装置１１は、第２のセンサセル１１２のセンシングと、櫛形状の第１のセンサセル１１１のセンシングを連続的に交互に行う。
また、指紋読取装置１１は、第２のセンサセル１１２のセンシングと、櫛形状の第１のセンサセル１１１のセンシングを連続的に交互に行う。
図５は、図１に示した指紋読取装置を説明するための断面図である。
指紋読取装置１１として、本実施形態では静電容量型のセンサセルを説明する。センサセル１１１，１１２は、例えば本実施形態では静電容量型のセンサセルである。
センサセル１１１，１１２は、図５に示すように、例えば、基板１１０１、絶縁膜１１０２、検出電極１１０３、および保護膜１１０４を有する。
指紋読取装置１１として、本実施形態では静電容量型のセンサセルを説明する。センサセル１１１，１１２は、例えば本実施形態では静電容量型のセンサセルである。
センサセル１１１，１１２は、図５に示すように、例えば、基板１１０１、絶縁膜１１０２、検出電極１１０３、および保護膜１１０４を有する。
基板１１０１は、例えばシリコン（Ｓｉ）等により形成される半導体基板である。
絶縁膜１１０２は、基板１１０１上に設けられている。
検出電極１１０３は、例えば絶縁膜１１０２上に例えば図２に示すように一列および櫛形状に複数の検出電極が設けられている。
保護膜１１０４は検出電極１１０３を覆うように形成され、検出電極１１０３を保護する絶縁膜である。
絶縁膜１１０２は、基板１１０１上に設けられている。
検出電極１１０３は、例えば絶縁膜１１０２上に例えば図２に示すように一列および櫛形状に複数の検出電極が設けられている。
保護膜１１０４は検出電極１１０３を覆うように形成され、検出電極１１０３を保護する絶縁膜である。
指紋読取装置１１は、例えば保護膜１１０４上に指ｆを接触させた場合に、検出電極１１０３と指ｆの表面に形成された指紋ｆｐの凹凸パターンに応じて形成されるキャパシタＣｓのキャパシタンスを検出することにより、指紋ｆｐを検出する。
詳細には、例えば図５に示すように、検出電極１１０３と絶縁膜１１０２と指ｆとの３つでキャパシタＣｓを形成する。指紋ｆｐの隆起部および谷部の違いは検出電極１１０３までの距離の違いであり、それがキャパシタＣｓのキャパシタンスの差となって検出される。
検出電極１１０３に一定電圧を印加した場合、キャパシタンスの違いが電荷量の違いとなって検出されるので、その電荷を電圧に変換することで、指紋ｆｐの凹凸を電気信号として検出することができる。
また、キャパシタＣｓのキャパシタンスの他の検出方法としては、キャパシタＣｓに一定の電荷をチャージして、電圧変化を検出する方法である。
図６は、図１に示した指紋読取装置１１を説明するための図である。図７は図６に示した指紋読取装置１１を説明するための斜視図である。
図６，７に示すように、指紋読取装置１１の第２のセンサセル１１２は、指ｆの指紋ｆｐよりも小さい。例えば第２のセンサセル１１２の大きさは、指紋ｆｐよりの凹凸間隔よりも十分に小さい大きさ、例えば５０μｍ×５０μｍの大きさ程度である。つまり、１列に形成された第２のセンサセル１１２の幅は、指ｆの指紋ｆｐよりも小さい。
第２のセンサセル１１２は指紋ｆｐのうち、ライン形状の領域の指紋の一部を読み取り、その結果を基に部分指紋データｄｐｆｐを生成する。
図６，７に示すように、指紋読取装置１１の第２のセンサセル１１２は、指ｆの指紋ｆｐよりも小さい。例えば第２のセンサセル１１２の大きさは、指紋ｆｐよりの凹凸間隔よりも十分に小さい大きさ、例えば５０μｍ×５０μｍの大きさ程度である。つまり、１列に形成された第２のセンサセル１１２の幅は、指ｆの指紋ｆｐよりも小さい。
第２のセンサセル１１２は指紋ｆｐのうち、ライン形状の領域の指紋の一部を読み取り、その結果を基に部分指紋データｄｐｆｐを生成する。
また、指ｆと指紋読取装置１１とを相対運動させることにより、詳細には例えば指ｆを、指紋読取装置１１に対して図６，７に示すようにスライド方向ＳＬにスライドさせることにより、１列に形成された第２のセンサセル１１２それぞれは、所定のタイミングでライン形状の指紋を読み取り、複数の部分指紋データｄｐｆｐを生成する。
また、スライド方向ＳＬに沿って形成された第１のセンサセル１１１は、上述したように指ｆと指紋読取装置１１とを相対運動させることにより、詳細には例えば指ｆを、指紋読取装置１１に対して図６，７に示すようにスライド方向ＳＬに、スライドさせることにより、所定のタイミングで指紋ｆｐを読み取ることで、相対運動による指紋ｆｐのずれ量を検出する。
図８は、図１に示した画像処理装置１の機能ブロック図である。
ＣＰＵ１５は、例えばプログラムＰＲＧを実行することにより図８に示すように、画像処理部１５１、および照合部１５２の機能を実現する。
画像処理部１５１は、複数の第１の検出セル（センサセル）１１１が検出する第１の方向ＳＬに沿った指紋のずれの度合いに応じて、複数の第２の検出セル（センサセル）１１２が生成した部分指紋データｄｐｆｐを基に画像再構成処理を行い、全体の指紋データを生成し、信号Ｓ１５１として照合部１５２に出力する。
ＣＰＵ１５は、例えばプログラムＰＲＧを実行することにより図８に示すように、画像処理部１５１、および照合部１５２の機能を実現する。
画像処理部１５１は、複数の第１の検出セル（センサセル）１１１が検出する第１の方向ＳＬに沿った指紋のずれの度合いに応じて、複数の第２の検出セル（センサセル）１１２が生成した部分指紋データｄｐｆｐを基に画像再構成処理を行い、全体の指紋データを生成し、信号Ｓ１５１として照合部１５２に出力する。
照合部１５２は、被検データである、全体の指紋データとしての信号Ｓ１５１と、例えば記憶装置１４に予め記憶された登録指紋データ（登録データともいう）ｄｆｐｒと比較、照合処理を行い、処理結果を示す信号Ｓ１５２を出力する。
照合部１５２の照合処理としては、例えば、指紋の特徴点を比較することにより照合処理を行う特徴点方式や、指紋のパターンを比較することにより照合処理を行うパターンマッチング方式や周波数解析方式等の所定の照合処理により行う。
照合部１５２の照合処理としては、例えば、指紋の特徴点を比較することにより照合処理を行う特徴点方式や、指紋のパターンを比較することにより照合処理を行うパターンマッチング方式や周波数解析方式等の所定の照合処理により行う。
画像処理部１５１は、例えば図８に示すように、ずれ量演算部１５１１、部分指紋データ演算部１５１２、および画像再構成部１５１３を有する。
ずれ量演算部１５１１は、例えば図８に示すように、第１のセンサセル１１１から信号処理部１１３を介して出力された信号Ｓ１１１を基にずれの度合いを示すずれ量を検出し、ずれ量τを示す信号Ｓ１５１１を画像再構成部１５１３に出力する。
具体的には、例えばずれ量演算部１５１１は、第１のセンサセル１１１から第１のタイミングで出力された信号Ｓ１１１＿１と、次の第２のタイミングで出力された信号Ｓ１１１＿２とに基づいて指紋ｆｐのずれ量を検出する。
具体的には、例えばずれ量演算部１５１１は、第１のセンサセル１１１から第１のタイミングで出力された信号Ｓ１１１＿１と、次の第２のタイミングで出力された信号Ｓ１１１＿２とに基づいて指紋ｆｐのずれ量を検出する。
詳細には、ずれ量演算部１５１１は、信号Ｓ１１１＿１と信号Ｓ１１１＿２とをセル毎に比較して、一致しているセンサセル１１１および不一致のセンサセル１１１の位置に基づいて、ずれ量を算出するパターンマッチング法によりずれ量を検出してもよいし、後述する行列計算によりずれ量を検出してもよい。また、ずれ量演算部１５１１は他の方法によりずれ量を検出してもよい。
部分指紋データ演算部１５１２は、例えば、第２のセンサセル１１２から信号処理部１１３を介して出力された信号Ｓ１１２を基に、例えば画像データとしての部分指紋データを生成し、信号Ｓ１５１２として画像再構成部１５１３に出力する。
画像再構成部１５１３は、例えばずれ量演算部１５１１が出力した信号Ｓ１５１１が示す、複数の第１のセンサセル１１１が検出する第１の方向ＳＬに沿った指紋ｆｐのずれの度合いに応じて、部分指紋データ演算部１５１２が出力した信号Ｓ１５１２が示す、複数の第２のセンサセル１１２が生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行い、指紋全体の指紋データ（全体指紋データ）を生成し、信号Ｓ１５１として照合部１５２に出力する。
図９および図１０は、図１に示した画像処理装置１の動作を説明するための図である。
以下、ずれ量演算部１５１１によるずれ量の検出方法の一具体例である、行列計算によりずれ量を算出する方法を図面を用いて説明する。本具体例では簡単な説明のため、指紋読取装置１１に、１行当り８個、８列の第１のセンサセル１１１が図９に示すように櫛形状に形成されている場合を説明する。第１のセンサセル１１１の個数や配置はこの形態に限られるものではない。
以下、ずれ量演算部１５１１によるずれ量の検出方法の一具体例である、行列計算によりずれ量を算出する方法を図面を用いて説明する。本具体例では簡単な説明のため、指紋読取装置１１に、１行当り８個、８列の第１のセンサセル１１１が図９に示すように櫛形状に形成されている場合を説明する。第１のセンサセル１１１の個数や配置はこの形態に限られるものではない。
ずれ量演算部１５１１は、例えば図９に示すように、第１のセンサセル１１１それぞれが出力した値を、図９に示すように各行毎に順に並べて、８×８の行列を生成する。この際、ずれ量演算部１５１１は、第１のタイミングでの行列im1ds と、第１のタイミングの所定時間後のタイミングでの行列im2ds を生成する。
次に、ずれ量演算部１５１１は、前処理として、行列im1ds の各セルの値を２乗して、図９に示す横方向である行毎に、セルの値を加算して行列zim1dsを生成し、行列zim1dsの各値を（−１／２）乗して、その値を対角成分に配置する対角化処理を行い、対角行列p1を生成する。
また、同様に、ずれ量演算部１５１１は、行列im2ds の各セルの値を２乗して、図９に示す横方向である行毎に、セルの値を加算して行列zim2dsを生成し、行列zim2dsの各値を（−１／２）乗して、その値を対角成分に配置する対角化処理を行い、対角行列p2を生成する。
また、ずれ量演算部１５１１は、前処理として、行列im1ds の転置行列tim1dsを生成する。
また、同様に、ずれ量演算部１５１１は、行列im2ds の各セルの値を２乗して、図９に示す横方向である行毎に、セルの値を加算して行列zim2dsを生成し、行列zim2dsの各値を（−１／２）乗して、その値を対角成分に配置する対角化処理を行い、対角行列p2を生成する。
また、ずれ量演算部１５１１は、前処理として、行列im1ds の転置行列tim1dsを生成する。
次に、ずれ量演算部１５１１は、図１０に示すように、行列p2 × 行列im2ds × 転置行列tim1ds × 行列p1を演算して、行列m21τを生成する。ここで、「×」は行列の積演算である。
次に、ずれ量演算部１５１１は、図１０に示すように、行列m21τの対角線に沿ったそれぞれのラインＬ０〜Ｌ８毎にデータの平均値を計算し、図１０に示すようにラインＬ０〜Ｌ８を順に並べて、行列am21τを生成する。
次に、ずれ量演算部１５１１は、図１０に示すように、行列m21τの対角線に沿ったそれぞれのラインＬ０〜Ｌ８毎にデータの平均値を計算し、図１０に示すようにラインＬ０〜Ｌ８を順に並べて、行列am21τを生成する。
ずれ量演算部１５１１は、図１０に示す行列am21τの各成分のうち、最大値の行番号をずれ量τとする。
具体的には、ずれ量演算部１５１１は、図１０に示す行列am21τの各成分のうち行番号Ｌ０が最大値を示す場合には、ずれ量τを０とし、行番号Ｌ１が最大値を示す場合には、ずれ量τを１とし、…、行番号Ｌ８が最大値を示す場合には、ずれ量τを８とする。
具体的には、ずれ量演算部１５１１は、図１０に示す行列am21τの各成分のうち行番号Ｌ０が最大値を示す場合には、ずれ量τを０とし、行番号Ｌ１が最大値を示す場合には、ずれ量τを１とし、…、行番号Ｌ８が最大値を示す場合には、ずれ量τを８とする。
図１１（Ａ），（Ｂ）はずれ量演算部１５１１の動作の他の具体例を説明するための図である。
ずれ量演算部１５１１は、上述したように１行当り８個、８行の第１のセンサセル１１１が形成されている場合を説明したが、この形態に限られるものではない。
例えば、ずれ量演算部１５１１は、１行当り８個、１６行の第１のセンサセル１１１が形成されている場合、図１１（Ｂ）に模式的に示すように、図９，１０に示した処理と略同様の処理、対角化処理や転置処理等を行うことで、ずれ量τを生成する。
また、この形態に限られるものではなく、１行当り所定個数、および所定行数の第１のセンサセル１１１を設けた場合であっても、ずれ量演算部１５１１は、上述した演算を行うことによりずれ量τを生成する。
本実施形態に係るずれ量演算部１５１１は、上述した簡単な行列演算を行うことでずれ量τを検出することができる。
ずれ量演算部１５１１は、上述したように１行当り８個、８行の第１のセンサセル１１１が形成されている場合を説明したが、この形態に限られるものではない。
例えば、ずれ量演算部１５１１は、１行当り８個、１６行の第１のセンサセル１１１が形成されている場合、図１１（Ｂ）に模式的に示すように、図９，１０に示した処理と略同様の処理、対角化処理や転置処理等を行うことで、ずれ量τを生成する。
また、この形態に限られるものではなく、１行当り所定個数、および所定行数の第１のセンサセル１１１を設けた場合であっても、ずれ量演算部１５１１は、上述した演算を行うことによりずれ量τを生成する。
本実施形態に係るずれ量演算部１５１１は、上述した簡単な行列演算を行うことでずれ量τを検出することができる。
図１２は、図１に示した画像照合装置の動作の一具体例を説明するためのフローチャートである。図１２を参照しながら、画像照合装置の動作を制御部（ＣＰＵ）１５の動作を中心に説明する。
本具体例では、例えば図６，７に示すように、被検体ｈの指ｆと指紋読取装置１１とが相対運動を行う場合を説明する。具体的には指紋読取装置１１に対して指ｆがスライド方向ＳＬにスライド（スイープ）する場合を説明する。
ステップＳＴ１において、ＣＰＵ１５は、指紋読取開始時には、指紋読取装置１１の初期設定、例えば読取開始（オン：ON）を示す信号を指紋読取装置１１に出力して初期化を行わせ、メモリの変数等の初期化を行う。
ステップＳＴ２において、ＣＰＵ１５は、例えば指紋読取装置１１から正常に初期化したことを示す信号を受信すると、指紋読取装置１１に指紋を読取らせる。
ステップＳＴ２において、ＣＰＵ１５は、例えば指紋読取装置１１から正常に初期化したことを示す信号を受信すると、指紋読取装置１１に指紋を読取らせる。
ステップＳＴ３において、スライド方向ＳＬと直交する方向に沿って形成された複数の第２のセンサセル１１２は、セル上の指紋ｆｐに応じた部分指紋データを生成して信号Ｓ１１２として出力する。信号Ｓ１１２は信号処理部１１３およびバスＢＳを介してＣＰＵ１５に入力される。
ＣＰＵ１５では、部分指紋データ演算部１５１２が信号Ｓ１１２を基に、例えば画像としての部分指紋データを生成し、信号Ｓ１５１２として画像再構成部１５１３に出力する。
ＣＰＵ１５では、部分指紋データ演算部１５１２が信号Ｓ１１２を基に、例えば画像としての部分指紋データを生成し、信号Ｓ１５１２として画像再構成部１５１３に出力する。
ステップＳＴ４において、スライド方向ＳＬの方向に沿って形成された複数の第１のセンサセル１１１は、上述した相対運動による、スライド方向ＳＬに沿った指紋ｆｐのずれの度合い検出用のデータを、信号Ｓ１１１として出力する。信号Ｓ１１１は信号処理部１１３およびバスＢＳを介してＣＰＵ１５に入力される。
ＣＰＵ１５では、ずれ量演算部１５１１が、信号Ｓ１１１を基にずれの度合いを示すずれ量を検出し、ずれ量τを示す信号Ｓ１５１１を画像再構成部１５１３に出力する。
ＣＰＵ１５では、ずれ量演算部１５１１が、信号Ｓ１１１を基にずれの度合いを示すずれ量を検出し、ずれ量τを示す信号Ｓ１５１１を画像再構成部１５１３に出力する。
ステップＳＴ５において、ＣＰＵ１５では、例えば画像再構成部１５１３が、ずれ量τが所定値、例えば１セルより小さいか否かを判別し、ずれ量τが所定量（１セル）よりも小さい場合には、指紋ｆｐと指紋読取装置１１との相対運動が略ゼロであると判断して、そのタイミングで生成した部分指紋データを不採用とし（ＳＴ６）、ステップＳＴ３の処理に戻る。
一方、ステップＳＴ５の判別において、画像再構成部１５１３は、ずれ量τが所定量（１セル）よりも大きいと判別した場合には、ずれ量τが所定値、例えば８セル以上か否かを判別し（ＳＴ７）、所定量（８セル）以上の場合には、指紋ｆｐと指紋読取装置１１との単位時間の相対運動が、画像再構成を行うのに適切な量を超えていると判断して、そのタイミングで生成した部分指紋データを不採用とし（ＳＴ８）、ステップＳＴ３の処理に戻る。
一方、ステップＳＴ７において、画像再構成部１５１３は、ずれ量τが所定値量（８セル）より小さいと判別した場合には、スライド方向ＳＬに沿った指紋ｆｐのずれの度合いを示すずれ量τに応じて、複数の第２の検出セル１１２が生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行う（ＳＴ９）。
図１３は、図８に示した画像再構成部１５１３の動作の一具体例を説明するための図である。
画像再構成部１５１３は、例えば図１３に示すように、メモリ１３内の画像再構成処理用のバッファＢＦに、第２の検出セル１１２が生成した部分指紋データを示す信号Ｓ１５１２を、ずれ量τに応じた位置（アドレス）に配置して画像再構成処理を行い、例えば、指紋全体の指紋データを画像データとして生成する。
画像再構成部１５１３は、例えば図１３に示すように、メモリ１３内の画像再構成処理用のバッファＢＦに、第２の検出セル１１２が生成した部分指紋データを示す信号Ｓ１５１２を、ずれ量τに応じた位置（アドレス）に配置して画像再構成処理を行い、例えば、指紋全体の指紋データを画像データとして生成する。
ステップＳＴ１０において、画像再構成部１５１３は、上述した画像再構成処理が終了したと判別した場合、具体的には全体の指紋データが生成できたと判別した場合や、指紋照合処理に必要な大きさの指紋データを生成できたと判別した場合等には、例えばバッファＢＦに格納されている、全体の指紋データを信号Ｓ１５１として、照合部１５２に出力し、ステップＳＴ１１の処理に進む。
一方、ステップＳＴ１０の判別において、画像再構成部１５１３は、画像再構成処理が終了していないと判別した場合には、ステップＳＴ３の処理に戻る。
ステップＳＴ１１において、照合部１５２は、被検データである、全体の指紋データとしての信号Ｓ１５１と、例えば記憶装置１４に予め記憶された登録指紋データ（登録データともいう）ｄｆｐｒと比較、照合処理を行い、処理結果を示す信号Ｓ１５２を出力する。
照合処理としては、例えば特徴点方式や、パターンマッチング方式や周波数解析方式等の所定の照合処理により行う。
照合処理としては、例えば特徴点方式や、パターンマッチング方式や周波数解析方式等の所定の照合処理により行う。
図１４は、図１に示した指紋読取装置１１の動作の一具体例を説明するためのフローチャートである。図１４を参照しながら、指紋読取装置１１の動作を、第１および第２の検出セルの動作を中心に説明する。
本具体例では、例えば指紋読取装置１１は、第２のセンサセル１１２として、総数１２８個のセンサセルがスライド方向ＳＬと直交する方向に沿って１列に形成し、第１のセンサセル１１１として１行当り８個、８行のセンサセルを図２に示すように、スライド方向ＳＬに沿って櫛形状に形成した場合を説明する。
ステップＳＴ２１において、指紋読取装置１１は、例えばＣＰＵ１５から、初期化を示す信号や読取開始（オン：on）を示す信号が入力された場合には、指紋読取装置１１が電気的に動作し始める。
１列、１２８個の第２のセンサセル１１２が同時にセンシングして部分指紋データを出力し（ＳＴ２２）、その信号を増幅回路１１３１が増幅し（ＳＴ２３）、ＡＤ変換回路１１３２がＡ／Ｄ変換した後、所定の処理後に、記憶回路１１３５が例えば１２８バイトのデータを記憶する（ＳＴ２４）。
指紋読取装置１１は、記憶回路１１３５がデータを記憶すると割り込みを、例えばインタフェース１１３６を介してＣＰＵ１５に出力する（ＳＴ２５）。
ＣＰＵ１５は、割り込みを示す信号を受信すると、指紋読取装置１１からのデータを読み込み、メモリ１３に格納する。
ＣＰＵ１５は、割り込みを示す信号を受信すると、指紋読取装置１１からのデータを読み込み、メモリ１３に格納する。
次に、指紋読取装置１１において、櫛形状の第１のセンサセル１１２が同時にセンシングして、ずれ量検出用のデータを出力し（ＳＴ２６）、その信号（データ）を増幅回路１１３１が増幅し（ＳＴ２７）、ＡＤ変換回路１１３２がＡ／Ｄ変換した後、所定の処理後に、記憶回路１１３５が例えば１２８バイトのデータを記憶する（ＳＴ２８）。
指紋読取装置１１は、記憶回路１１３５がデータを記憶すると割り込みを、例えばインタフェース１１３６を介してＣＰＵ１５に出力する（ＳＴ２９）。この一連の処理が終了すると、ステップＳＴ２１の処理に戻り、第１および第２のセンサセル１１１，１１２を交互に順次読み込んで行く。
指紋読取装置１１は、記憶回路１１３５がデータを記憶すると割り込みを、例えばインタフェース１１３６を介してＣＰＵ１５に出力する（ＳＴ２９）。この一連の処理が終了すると、ステップＳＴ２１の処理に戻り、第１および第２のセンサセル１１１，１１２を交互に順次読み込んで行く。
ＣＰＵ１５は、割り込みを示す信号を受信すると、指紋読取装置１１からのデータを読み込み、メモリ１３に格納する。
また、例えば指紋読取装置１１は、ＣＰＵ１５から、読取終了を示す信号が入力されると、一連の読み取り動作を終了する（ＳＴ２１）。
また、例えば指紋読取装置１１は、ＣＰＵ１５から、読取終了を示す信号が入力されると、一連の読み取り動作を終了する（ＳＴ２１）。
図１５は、図１に示した指紋読取装置１１の動作の他の具体例を説明するためのフローチャートである。
本具体例の指紋読取装置１１は、第１のセンサセル１１１による信号を基に、ＣＰＵ１５が画像再構成処理の処理対象となるずれ量であるか否かを判別し、処理対象外の場合には、センサセル１１２からの信号を読込まない点である。
上述した図１４に示した具体例との相違点を中心に説明する。
本具体例の指紋読取装置１１は、第１のセンサセル１１１による信号を基に、ＣＰＵ１５が画像再構成処理の処理対象となるずれ量であるか否かを判別し、処理対象外の場合には、センサセル１１２からの信号を読込まない点である。
上述した図１４に示した具体例との相違点を中心に説明する。
詳細には、ステップＳＴ１２１において、指紋読取装置１１は、例えばＣＰＵ１５から、初期化を示す信号や読取開始（オン：on）を示す信号が入された場合には、指紋読取装置１１が電気的に動作し始める。
櫛形状の第１のセンサセル１１２が同時にセンシングして、ずれ量検出用のデータを出力し（ＳＴ１２２）、その信号（データ）を増幅回路１１３１が増幅し（ＳＴ１２３）、ＡＤ変換回路１１３２がＡ／Ｄ変換した後、所定の処理後に、記憶回路１１３５が例えば１２８バイトのデータを記憶する（ＳＴ１２４）。
指紋読取装置１１は、記憶回路１１３５がデータを記憶すると割り込みを、例えばインタフェース１１３６を介してＣＰＵ１５に出力する（ＳＴ１２５）。
ＣＰＵ１５は、割り込みを示す信号を受信すると、指紋読取装置１１からのデータを読み込み、メモリ１３に格納する。
指紋読取装置１１は、記憶回路１１３５がデータを記憶すると割り込みを、例えばインタフェース１１３６を介してＣＰＵ１５に出力する（ＳＴ１２５）。
ＣＰＵ１５は、割り込みを示す信号を受信すると、指紋読取装置１１からのデータを読み込み、メモリ１３に格納する。
ステップＳＴ１２６において、ＣＰＵ１５では、第１のセンサセル１１１による信号を基に、画像再構成処理の処理対象となるずれ量であるか否かを判別し、判別結果を示す信号を指紋読取装置１１に出力する。具体的には、ＣＰＵ１５は、処理対象外、具体的にはずれ量τが所定量（１セル）より小さいか、所定量（８セル）以上の場合には、センサセル１１２のセンシングを停止させる信号を出力し、ずれ量τが処理対象内であると判別した場合には、センサセル１１２のセンシングを行わせる信号を出力する。
指紋読取装置１１では、ＣＰＵ１５によるその信号を基に、例えばセンサセル１１２のセンシングを停止させる信号を受信した場合には、ステップＳＴ１２２の処理に戻り、センサセル１１２のセンシングを行わせる信号を受信した場合には、ステップＳＴ１２７の処理に進む。
指紋読取装置１１では、ＣＰＵ１５によるその信号を基に、例えばセンサセル１１２のセンシングを停止させる信号を受信した場合には、ステップＳＴ１２２の処理に戻り、センサセル１１２のセンシングを行わせる信号を受信した場合には、ステップＳＴ１２７の処理に進む。
ステップＳＴ１２７において、１列、１２８個の第２のセンサセル１１２が同時にセンシングして部分指紋データを出力し、その信号を増幅回路１１３１が増幅し（ＳＴ１２８）、ＡＤ変換回路１１３２がＡ／Ｄ変換した後、所定の処理後に、記憶回路１１３５が例えば１２８バイトのデータを記憶し（ＳＴ１２９）、記憶回路１１３５がデータを記憶すると割り込みを、例えばインタフェース１１３６を介してＣＰＵ１５に出力し（ＳＴ１２５）、ステップＳＴ１２１の処理に戻る。
ＣＰＵ１５は、割り込みを示す信号を受信すると、指紋読取装置１１からのデータを読み込み、メモリ１３に格納する。
ＣＰＵ１５は、割り込みを示す信号を受信すると、指紋読取装置１１からのデータを読み込み、メモリ１３に格納する。
以上説明したように、第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する第１のセンサセル１１１と、指紋に応じた部分指紋データを生成する第２のセンサセル１１２とを含む指紋読取装置１１と、指紋読取装置１１から出力された、第１の方向に沿った指紋のずれの度合いに応じて、部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成するＣＰＵ１５とを設けたので、従来と比べて、小型の画像処理装置を提供することができる。
また、指紋読取装置１１の第１のセンサセル１１１は、第１の方向、例えば指のスライド方向ＳＬに沿って形成され、第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出し、第１のセンサセル１１２は第１の方向ＳＬと異なる第２の方向、例えば直交する方向に沿って１列に形成され、指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルとを設けたので、従来よりも小型の指紋読取装置１１を提供することができる。
また、第２のセンサセル１１２は、従来の２次元状に形成された指紋センサと比べて、１列にセンサセル１１２が形成されているので小面積である。
また、第１のセンサセル１１１が、例えば図２に示すように、第１の方向に沿って１行当り所定個数、所定の行数が第２の方向に所定の間隔で形成され、第２のセンサセル１１２が、第１の方向と直交する方向に沿って１列に形成されている場合に、第１および第２のセンサセル１１１，１１２が形成されていない領域、具体的には第１のセンサセル１１１の行と行の間の領域に、少なくとも第１および第２のセンサセル１１１，１１２のいずれかのセンサセルの信号を処理する信号処理部１１３を設けることで、従来よりも小型の指紋読取装置１１を提供することができる。
また、信号処理部１１３は、所定のタイミングで交互に第１および第２のセンサセル１１１，１１２からの信号を処理するように、第１および第２のセンサセル１１１，１１２に共通に設けることで、より小型の指紋読取装置１１を提供することができる。
また、例えば、第１および第２のセンサセル１１１，１１２を、同数個、略同数個程度、または、第１のセンサセル１１１が第２のセンサセル１１２よりも少なくなるように形成することで、信号処理部１１３はより効率よく共通の処理を行うことができる。
図１６は、図１に示した画像照合装置の動作の他の具体例を説明するための図である。図１６を参照しながら画像照合装置１の動作を、ＣＰＵ１５の動作を中心に、上述した形態との相違点を中心に説明し、同じ点は説明を省略する。
例えば、指紋ｆｐが指紋読取装置１１に対して、所定のスピードでスライド方向ＳＬにスライドした場合、所定時間に出力された櫛形状の第１のセンサセル１１１からのデータと、所定時間経過後、例えば２５６μsec経過後、次のタイミングで第１のセンサセル１１１から出力されるデータは同じデータでなく、指紋ｆｐがスライドした分だけずれている。
具体的には、図２に示すように、１行当り８セルの第１のセンサセル１１１を櫛形状に形成した場合、２５６μsec以内に８セル以内に相当する距離を指紋ｆｐがスライドする限り、必ずこれらのデータ間でずれ量は存在する。
画像再構成部１５１３は、ずれ量τが１セルであれば１列１２８セルの第２のセンサセル１１２によるデータを画像再構成用のバッファＢＦへ格納する。
この際、ずれ量演算部１５１１は、ずれ量τの計算として、第１のセンサセル１１１から出力された、時間的に隣同士のデータ間で行うのではなく、基準のデータを設定し、その基準のデータと、所定のタイミングで第１のセンサセル１１１から出力されたデータとに基づいてずれ量τを計算してもよい。
この際、画像再構成部１５１３は、その基準データからのずれ量τを基に、上記の所定のタイミングで第２のセンサセル１１２から出力されたデータを、画像再構成処理の処理対象として採用するか不採用とするかを決定してもよい。
この際、ずれ量演算部１５１１は、ずれ量τの計算として、第１のセンサセル１１１から出力された、時間的に隣同士のデータ間で行うのではなく、基準のデータを設定し、その基準のデータと、所定のタイミングで第１のセンサセル１１１から出力されたデータとに基づいてずれ量τを計算してもよい。
この際、画像再構成部１５１３は、その基準データからのずれ量τを基に、上記の所定のタイミングで第２のセンサセル１１２から出力されたデータを、画像再構成処理の処理対象として採用するか不採用とするかを決定してもよい。
具体的には、図１６に示すように、ずれ量演算部１５１１は、０番目のデータを最初の基準に設定する、０番目のデータとそれぞれのデータのずれ量を計算する。
図１６に示した場合には、ずれ量τが１セル分に相当するデータは、４番目のデータであるので、画像再構成部１５１３は、この４番目の第２のセンサセル１１２からの信号Ｓ１１２を、画像再構成用のバッファＦＢへ格納する。
図１６に示した場合には、ずれ量τが１セル分に相当するデータは、４番目のデータであるので、画像再構成部１５１３は、この４番目の第２のセンサセル１１２からの信号Ｓ１１２を、画像再構成用のバッファＦＢへ格納する。
また、ずれ量τが２セル分に相当するデータは、８番目のデータであるので、画像再構成部１５１３は、この８番目の第２のセンサセル１１２からの信号Ｓ１１２を、画像再構成用のバッファＦＢへ格納する。
ずれ量演算部１５１１は、ずれ量が４セル以上になった場合、基準となるセルを０番目から２０番目のセルに変更し、次は２０番目のデータを基準として、それぞれの第１のセンサセル１１１からの信号Ｓ１１１を比較する。
上述したように、ずれ量演算部１５１１は、基準となるセルを、ずれ量が所定量よりも大きくなった場合に、ずれ量τを計算可能なように変更し、その基準となるセルと比較することでずれ量τを生成する。
画像再構成部１５１３は、そのずれ量τを基に画像再構成処理に必要な、第２のセンサセル１１２からのデータを取捨選択しながら画像再構成処理を行い、全体の指紋デ−タを画像データとして生成する。
画像再構成部１５１３は、そのずれ量τを基に画像再構成処理に必要な、第２のセンサセル１１２からのデータを取捨選択しながら画像再構成処理を行い、全体の指紋デ−タを画像データとして生成する。
また、ＣＰＵの演算速度が充分に高速である場合には、リアルタイムに、第１のセンサセルからの信号を基にずれ量を演算するようにしてもよい。こうすることにより、第２のセンサセルが生成する部分指紋データの必要性を高速に判別することができ、画像再構成に必要がなければ、データを読み込まないようにすることで、読込時間を短縮することができ、高速に全体の指紋データを生成することができる。
上述したように、ずれ量演算部１５１１は、基準となるセルを、ずれ量が所定量よりも大きくなった場合に、ずれ量τを計算可能なように変更し、その基準となるセルと比較することでずれ量τを生成するので、少ないメモリ容量で高精度なずれ量τを計算することができる。
なお、本発明は本実施形態に限られるものではなく、任意好適な改変が可能である。
画像再構成用のバッファＢＦに所定量のデータが記憶された場合は、ずれ量演算部１５１１は、この画像再構成用のバッファＢＦに記憶されているデータのうち、例えば第１のセンサセル１１１の各セルの位置に相当する、位置（アドレス）のデータを抽出して、その抽出したデータを基準のデータとして設定し、その基準となるデータと比較することにより、ずれ量τを計算してもよい。
こうすることで、処理負荷が軽減され、より高精度にずれ量τを生成することができる。
画像再構成用のバッファＢＦに所定量のデータが記憶された場合は、ずれ量演算部１５１１は、この画像再構成用のバッファＢＦに記憶されているデータのうち、例えば第１のセンサセル１１１の各セルの位置に相当する、位置（アドレス）のデータを抽出して、その抽出したデータを基準のデータとして設定し、その基準となるデータと比較することにより、ずれ量τを計算してもよい。
こうすることで、処理負荷が軽減され、より高精度にずれ量τを生成することができる。
例えば、ＣＰＵ１５の演算速度が所定速度よりも遅い場合には、全てのデータをメモリ１３に記憶させた後、そのメモリ１３に記憶したデータを基に画像再構成処理を行ってもよい。こうすることで、ＣＰＵ１５による処理負荷が軽減され、指紋読取装置１１の待ち時間が少なくなる。
また、例えばＣＰＵ１５の演算速度が所定速度よりも速い場合、ＣＰＵ１５は、リアルタイムで指紋読取装置１１の第１のセンサセル１１１によるずれ量を基に、第２のセンサセル１１１のデータの必要性を判断し、必要がなければデータをも取得しなくてもよい。こうすることで、指紋読取装置１１やＣＰＵ１５は、余計な処理を行うことがなくなり、処理負荷が軽減され、高速に画像再構成処理を行うことができる。
また、画像処理装置１は、上述した形態に限られるものではない。例えばＣＰＵ１５、メモリ１３、および指紋読取装置１１等をＩＣ化、つまり半導体基板上に一体形成してもよい。こうすることでより小型化することができる。
また、上述した実施形態では、指紋を検出するセンサセルとして静電容量型センサを用いたが、この形態に限られるものではない。
例えば被検体の指の圧力を基に、指紋を検出する圧力型指紋センサや、被検体の指の熱を基に指紋を検出する熱型指紋センサ等や、被検体の指に光を当て、その反射光や透過光により指紋を検出する光検出型指紋センサであってもよい。
例えば被検体の指の圧力を基に、指紋を検出する圧力型指紋センサや、被検体の指の熱を基に指紋を検出する熱型指紋センサ等や、被検体の指に光を当て、その反射光や透過光により指紋を検出する光検出型指紋センサであってもよい。
また、例えば第１の方向のずれの度合いを検出できればよく、例えば指の動きに応じて回転する回転体を設け、その指が回転体の回転の度合いに応じて、ずれ量を検出してもよい。
また、上述した実施形態では第２のセンサセル１１２は１列に形成したが、この形態に限られるものではない。例えば１列以上で複数の列により形成して２次元状のセンサとしてもよい。この際、指のスライドによるずれの度合いは、第１のセンサセル１１１により検出する。こうすることにより、より高精度に画像再構成処理を行うことができる。
また上述した実施形態では第２のセンサセル１１２は１列に形成したが、この形態に限られるものではない。例えば指のスライドにより指紋を検出できるような配置に検出セルを形成すればよい。
また第１のセンサセル１１１は、上述した形態に限られるものではない。例えば指紋のずれを検出できる任意の配置に検出セルを形成すればよい。
また、例えば図１７に示すように、第１のセンサセル１１１として、第１の方向に沿って１行当り所定個数で、複数行が第２の方向に所定の間隔で複数の検出セルを形成してもよい。こうすることにより、第１の方向に指がスイープした場合であっても、その台１の方向と異なる方向、例えば第１の方向と直交する方向である第２の方向に沿った指紋のずれを検出することができる。
この際、制御部（ＣＰＵ）１５は、例えば所定のタイミングで、複数行の第１のセンサセル１１１それぞれにより検出された信号を基に、例えばパターンマッチング方式や指紋の特徴点等から、第１の方向と異なる方向、例えば第１の方向と直交する第２の方向に沿った指紋のずれを検出し、その検出した第２の方向に沿った指紋のずれ、および上述した第１の方向に沿った指紋のずれに基づいて、第２のセンサセル１１２で生成された部分指紋データに再構成処理を施して、全体の指紋データを生成してもよい。こうすることでより高精度な全体の指紋データを生成することができる。
また、本実施形態では、櫛形状に第１のセンサセル１１１を生成したが、第１のセンサセル１１１の行の行数はこの形態に限られるものではない。例えば第１のセンサセル１１１は、１行でもよいし複数行であってもよい。指紋のずれの検出精度や制御部の処理能力に応じた行数を設ける。
また上述した実施形態では第２のセンサセル１１２は１列に形成したが、この形態に限られるものではない。例えば指のスライドにより指紋を検出できるような配置に検出セルを形成すればよい。
また第１のセンサセル１１１は、上述した形態に限られるものではない。例えば指紋のずれを検出できる任意の配置に検出セルを形成すればよい。
また、例えば図１７に示すように、第１のセンサセル１１１として、第１の方向に沿って１行当り所定個数で、複数行が第２の方向に所定の間隔で複数の検出セルを形成してもよい。こうすることにより、第１の方向に指がスイープした場合であっても、その台１の方向と異なる方向、例えば第１の方向と直交する方向である第２の方向に沿った指紋のずれを検出することができる。
この際、制御部（ＣＰＵ）１５は、例えば所定のタイミングで、複数行の第１のセンサセル１１１それぞれにより検出された信号を基に、例えばパターンマッチング方式や指紋の特徴点等から、第１の方向と異なる方向、例えば第１の方向と直交する第２の方向に沿った指紋のずれを検出し、その検出した第２の方向に沿った指紋のずれ、および上述した第１の方向に沿った指紋のずれに基づいて、第２のセンサセル１１２で生成された部分指紋データに再構成処理を施して、全体の指紋データを生成してもよい。こうすることでより高精度な全体の指紋データを生成することができる。
また、本実施形態では、櫛形状に第１のセンサセル１１１を生成したが、第１のセンサセル１１１の行の行数はこの形態に限られるものではない。例えば第１のセンサセル１１１は、１行でもよいし複数行であってもよい。指紋のずれの検出精度や制御部の処理能力に応じた行数を設ける。
本発明に係る画像処理装置、画像照合装置、および指紋読取装置は、従来と比べて小型なので、例えばセキュリティ性が要求されて小型な装置、例えば携帯型情報端末装置、携帯電話、ＩＣカード等に適用することができる。
１…画像照合装置（画像処理装置）、１１…指紋読取装置、１２…インタフェース（ＩＦ）、１３…メモリ、１４…記憶装置、１５…制御部（ＣＰＵ：Central Processing Unit ）、１１１…第１の検出セル（センサセル）、１１２…第２の検出セル（センサセル）、１１３…信号処理部、１５１…画像処理部、１５２…照合部、１１０１…基板、１１０２…絶縁膜、１１０３…検出電極、１１０４…保護膜、１１３１…増幅回路、１１３２…アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路、１１３３…カウンタ（8 bit Counter ）、１１３４…コンパレータ＆ラッチ回路（Comparator & Latch）、１１３５…記憶回路、１１３６…インタフェース（Interface ）、１１３７…タイミングロジック（Timing Logic）、１１３８…入出力回路（ＩＯ）、１５１１…ずれ量演算部、１５１２…部分指紋データ演算部、１５１３…画像再構成部。
Claims (17)
- 第１の方向に沿って形成され、前記第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に沿って形成され、前記指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルと、
前記複数の第１の検出セルが検出する前記第１の方向に沿った前記指紋のずれの度合いに応じて、前記複数の第２の検出セルが生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成する画像処理手段と
を有する画像処理装置。 - 前記画像処理手段は、前記複数の第１の検出セルが検出する前記第１の方向に沿った前記指紋のずれの度合いが、前記画像再構成処理に適合する場合に、前記複数の第２の検出セルが生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成する
請求項１に記載の画像処理装置。 - 前記第１の検出セルは、前記第１の方向に沿って複数個の検出セルが形成され、
前記第２の検出セルは、前記第１の方向と直交する方向の第２の方向に沿って形成されている
請求項１に記載の画像処理装置。 - 前記第１の検出セルは、前記第１の方向に沿って１行当り所定個数で、１行または複数行が前記第２の方向に所定の間隔で複数の検出セルが形成されている
請求項１に記載の画像処理装置。 - 前記複数の前記第２の検出セルが、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って１列に形成され、
前記第１の検出セルが形成されている行の間に、少なくとも前記第１または第２の検出セルのいずれかのセルが出力する信号を処理する信号処理回路が形成されている
請求項４に記載の画像処理装置。 - 前記信号処理回路として、少なくとも前記第１または第２の検出セルのいずれかのセルが出力する信号を増幅する増幅回路、および記憶回路のいずれかが形成されている
請求項４に記載の画像処理装置。 - 前記増幅回路、および記憶回路のいずれか一は、前記第１の検出セルおよび前記第２の検出セルで生成したデータを共通に処理する
請求項６に記載の画像処理装置。 - 前記複数の第１の検出セルと前記複数の第２の検出セルは、交互にデータを読み出され、
前記画像処理手段は、前記読み出したデータを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成する
請求項１に記載の画像処理装置。 - 前記画像処理手段は、第１のタイミングで前記第１の検出セルが検出した前記指紋に応じた第１のデータと、前記第１のタイミングよりも所定時間後に、前記第１の検出セルが検出した前記指紋に応じた第２のデータとに基づいて、前記指紋のずれの度合いを検出するずれ検出手段と、
前記ずれ検出手段によるずれの度合いに応じて、前記第２の検出セルが生成した複数の部分指紋データを採用するか否かを判別し、前記判別結果に基づいて前記部分指紋データを基に画像再構成処理を行い、指紋データを生成する画像再構成手段とを含む
請求項１に記載の画像処理装置。 - 登録画像データと照合を行う画像照合装置であって、
第１の方向に沿って形成され、前記第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に沿って形成され、前記指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルと、
前記複数の第１の検出セルが検出する前記第１の方向に沿った前記指紋のずれの度合いに応じて、前記複数の第２の検出セルが生成した部分指紋データを基に画像再構成処理を行い指紋データを生成する画像処理手段と
前記画像処理手段が生成した指紋データと、前記登録画像データとを照合する照合手段と
を有する画像照合装置。 - 第１の方向に沿って形成され、前記第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、
前記指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルと
を有する指紋読取装置。 - 第１の方向に沿って形成され、前記第１の方向に沿った指紋のずれの度合いを検出する複数の第１の検出セルと、
前記第１の方向と異なる第２の方向に沿って形成され、前記指紋に応じた部分指紋データを生成する複数の第２の検出セルと
を有する指紋読取装置。 - 前記第１の検出セルは、前記第１の方向に沿って複数個の検出セルが形成され、
前記第２の検出セルは、前記第１の方向と直交する方向の第２の方向に沿って形成されている
請求項１２に記載の指紋読取装置。 - 前記第１の検出セルは、前記第１の方向に沿って１行当り所定個数で、１行または複数行が前記第２の方向に所定の間隔で複数の検出セルが形成されている
請求項１２に記載の指紋読取装置。 - 前記複数の前記第２の検出セルが、前記第１の方向と直交する第２の方向に沿って１列に形成され、
前記第１の検出セルが形成されている行の間に、少なくとも前記第１または第２の検出セルのいずれかのセルが出力する信号を処理する信号処理回路が形成されている
請求項１４に記載の指紋読取装置。 - 前記信号処理回路として、少なくとも前記第１または第２の検出セルのいずれかのセルが出力する信号を増幅する増幅回路、および記憶回路のいずれかが形成されている
請求項１４に記載の指紋読取装置。 - 前記増幅回路、および記憶回路のいずれか一は、前記第１の検出セルおよび前記第２の検出セルで生成したデータを共通に処理する
請求項１６に記載の指紋読取装置。
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