(57)【要約】【課題】スウィープ型の指紋センサーの周囲が平坦面である構成において指の正確な位置合わせを可能にすることで、認証に適した指紋画像を取得することができる指紋入力装置を提供することである。【解決手段】指紋入力装置は、表面上でスライドさせられた指の指紋を読み取るスウィープ型の指紋センサー１８と、指紋センサー１８における指のスライド方向の上流側近傍に配設された表示部１６と、を備え、指紋を読み取る際、表示部１６における指紋センサー１８の近傍部分に、指のスライドを開始するタッチ位置を示すタッチ位置画像２０を表示する。【選択図】図４
2015022713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面上でスライドさせられた指の指紋を読み取るスウィープ型の指紋センサーと、
前記指紋センサーにおける指のスライド方向の上流側近傍に配設された表示部と、を備え、
指紋を読み取る際、前記表示部における前記指紋センサーの近傍部分に、指のスライドを開始するタッチ位置を示すタッチ位置画像を表示することを特徴とする指紋入力装置。
【請求項２】
指紋を読み取る際、前記表示部に指のスライド方向を示すスライド方向画像を表示することを特徴とする請求項１に記載の指紋入力装置。
【請求項３】
前記表示部に重畳されたタッチパネルを備え、
前記タッチパネルが前記タッチ位置画像にタッチされたことを検出した場合、前記指紋センサーが読み取りを開始することを特徴とする請求項１又は２に記載の指紋入力装置。
【請求項４】
前記タッチパネルが指のスライドの軌跡を検出し、
少なくとも指紋の読み取りに不具合があった場合に、前記表示部が前記軌跡を表示することを特徴とする請求項３に記載の指紋入力装置。
【請求項５】
ユーザーへ報知する報知部を備え、
前記タッチパネルが前記タッチ位置画像にタッチされたことを検出した場合、前記報知部が指紋の読み取りを開始することを報知することを特徴とする請求項３又は４に記載の指紋入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スウィープ型の指紋センサーを備えた指紋入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
指紋入力装置は本人認証用のバイオメトリクス入力装置として各方面に普及し、近年、スマートホン等の小型の携帯情報機器へも搭載されるようになってきた。指紋入力装置に用いられる指紋センサーの形態には一般的に指全体を押し当てる平面型と、指を滑らせるスウィープ型とがあるが、携帯情報機器では小型化が容易なスウィープ型が採用されることが多い。
【０００３】
スウィープ型では、ライン状のセンサーの上で指をスライドさせることにより、認証に必要な面積の指紋の画像データを得る。このとき本人認証率・他者排他率の良い指紋画像を取得するためには、指紋の特徴が顕著に表れる指腹部分が画像に含まれることが必要である。これにはスライド開始時に、指と指紋センサーの位置合わせが必要となる。一般的には指紋センサーの周辺に指紋センサーの位置に合わせて窪み状のガイドや突起状のガイドを設けることで、指の位置合わせを行う手法が用いられている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２３３５５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２９８１２８号公報
【特許文献３】特開２００４−２７２７４５号公報
【特許文献４】特開２００４−２５９１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、スマートホンに代表される携帯情報機器は、大画面化、狭額縁化、筐体の小型化・薄型化の商品トレンドの中、その表示面はガラスで覆われた平坦な形状が主流になっている。そのため、指紋センサーの周辺に上述した窪み状のガイドや突起状のガイドを設けるスペースを確保することが難しくなっている。これらのガイドがないと指の位置合わせが不正確になり、不正確な位置から指をスライドさせると一部の指紋画像しか取得できず、指紋の特徴不足により排他率低下の原因となる。また、登録する際の指紋画像と認証する際の指紋画像とが一致せず、認証率も低下する。
【０００６】
本発明は、スウィープ型の指紋センサーの周囲が平坦面である構成において指の正確な位置合わせを可能にすることで、認証に適した指紋画像を取得することができる指紋入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明の指紋入力装置は、表面上でスライドさせられた指の指紋を読み取るスウィープ型の指紋センサーと、前記指紋センサーにおける指のスライド方向の上流側近傍に配設された表示部と、を備え、指紋を読み取る際、前記表示部における前記指紋センサーの近傍部分に、指のスライドを開始するタッチ位置を示すタッチ位置画像を表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、表示部にタッチ位置画像を表示することにより、スウィープ型の指紋センサーの周囲が平坦面である構成において指の正確な位置合わせが可能となり、認証に適した指紋画像を取得することができる。その結果、認識率、排他率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態のスマートホンの部分斜視図である。
【図２Ａ】指紋センサー上で指をスライドさせている状態を示す指紋センサー近辺の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの部分拡大図である。
【図２Ｃ】図２Ａの指の領域Ａにおける指紋の特徴的なパターンを説明する図である。
【図３】本発明の一実施形態の指紋入力に関する動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態のタッチ位置画像及びスライド方向画像を表示したスマートホンの部分斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態のタッチ位置画像に指を正確にタッチした状態を示すスマートホンの部分斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態のユーザーへ報知している状態を示すスマートホンの部分斜視図である。
【図７】図６の状態から指をスライドさせた状態を示すスマートホンの部分斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態の指紋の読み取りに不具合があった場合の表示画像を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。以下では、指紋入力装置を搭載した機器として、スマートホンを例に説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態のスマートホンの部分斜視図である。スマートホン１０の外観は、側面及び背面を覆う筐体１１と筐体１１の前面の開口を覆う前面部１２とで構成される。筐体１１は例えば金属製の一体成型品である。前面部１２は例えばガラス製の平坦面である。
【００１２】
前面部１２の下部には操作部であるメニューキー１３、ホームキー１４、リターンキー１５が配設され、操作部の上方であって前面部１２の大部分には表示部１６が配設される。各キーは例えばタッチパネル方式を採用することができる。前面部１２の下部の操作部が配置されるスペースとして、表示部１６の下端から筐体１１の下端までの距離は、小型化のために例えば１５ｍｍ程度とする。
【００１３】
ホームキー１４の場所にはスウィープ型の指紋センサー１８が埋め込まれ、ホームキー１４と指紋読み取り部とを兼用することで省スペース化を図っている。なお、指紋センサー１８はメニューキー１３又はリターンキー１５に埋め込んでもよく、操作部とは別に設けてもよい。指紋センサー１８における指のスライド方向（図１では前面部１２の上端から下端へ向かう方向）の上流側近傍に表示部１６が配置される構成であればよい。ここでいう近傍とは、数ｍｍ程度であり、例えば、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲である。
【００１４】
図２Ａは、指紋センサー１８上で指をスライドさせている状態を示す指紋センサー１８近辺の断面図である。図２Ｂは、図２Ａの部分拡大図である。図２Ｃは、図２Ａの指の領域Ａにおける指紋の特徴的なパターンを説明する図である。
【００１５】
上述した例のように、表示部１６の下端から筐体１１の下端までの距離が１５ｍｍである場合、例えばその中央に指紋センサー１８を設ければよい。指先から第一関節までの距離はほぼ３０ｍｍであるので、指紋を読み取る際に指の第一関節を指紋センサー１８上に合わせて載せると、指腹部分が表示部１６上に位置する。
【００１６】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、指紋センサー１８は、例えば、ライン状の高周波検知式センサーを用いることができる。指紋センサー１８には表面に電波を取り込む受信電極が設けられている。そして、指紋センサー１８の近傍に指に向けてパルス化された電波を発振する送信電極が設けられている。
【００１７】
指紋を読み取る際には、送信電極１９からパルス化された電波がユーザーの指に向けて発振される。この電波は指表面（表皮指紋）のさらに下にある完全な指紋パターンが形成された真皮（真皮指紋）に達して反射する。そして、この反射した電波を受信電極で受信して電気信号に変換する。このとき、真皮の深さによって電圧が変化することを利用し、真皮指紋を画像化する。この処理を指のスライド動作に合わせて繰り返し行い、制御部で処理することにより、図２Ｃに示すような指腹部分（図２Ａの領域Ａ）の画像データを得る。
【００１８】
指紋センサー１８としては、他にも、光信号を電気信号に変換する固体撮像素子をライン状に備えてなる非接触型のイメージセンサーを用いることもできる。この場合、指紋センサー１８には、表面に光信号を取り込む受光面が設けられ、受光面に対向して撮像部が設けられる。そして、指紋センサー１８の近傍に指に向けて発光する光源が設けられる。
【００１９】
そして、指紋を読み取る際には、光源からユーザーの指に向けて光を照射し、その反射光を指紋センサー１８の受光面で受光して撮像部にて電気信号に変換する。この処理を指のスライド動作に合わせて繰り返し行い、得られた電気信号を制御部で処理することにより、指腹部分の画像データを得る。
【００２０】
指紋センサー１８としては、他にも、指の凹凸に応じた電荷を電気信号に変換する固体素子をライン状に備えてなる静電容量型のイメージセンサーを用いることもできる。この場合、指紋センサー１８には、絶縁膜を介して静電容量を検出する微小な電極が設けられる。そして、指紋センサー１８の近傍に指に一定電荷を与える固定電極が設けられる。
【００２１】
そして、指紋を読み取る際には、固定電極よりユーザーの指に微弱な電荷が与えられ、指紋の凹凸により距離に応じて発生した電荷を微小電極により検出し、電気信号に変換する。この処理を指のスライド動作に合わせて繰り返し行い、得られた電気信号を制御部で処理することにより、指腹部分の画像データを得る。
【００２２】
ここで、本人と他人との識別を確実に行うためには、指紋の特徴部分、つまり指腹部分の指紋を読み取る必要がある。指腹部分の指紋は、図２Ｃに示すように、指紋中心、端点、分岐点、三角州などに個人の特徴があるので、これを解析、比較することで識別、認証することができる。また、予め登録した指紋データとの照合により認証するためには、高い再現性が必要である。なお、指紋入力による認証処理の手法は周知の技術であるので、ここではその詳細な説明を省略することとする。
【００２３】
表示部１６にはタッチパネル１７が重畳される。タッチパネル１７は、静電容量方式、抵抗膜方式など任意のものを用いることができる。
【００２４】
また、スマートホン１０には、ユーザーへ音声で報知するスピーカー（不図示）、ユーザーへ振動で報知する振動部（不図示）、ユーザーへ光で報知するＬＥＤ（Light Emitting Diode）部、各部を制御する制御部（不図示）なども備えられる。
【００２５】
ここで、指紋入力装置は、少なくとも指紋センサー１８と表示部１６とを含み、本実施形態ではタッチパネル１７も含むものとする。また、表示部１６、スピーカー、振動部、ＬＥＤ部の何れか又はそれらを合わせて、ユーザーへ報知するための報知部と呼ぶことがある。この場合、報知部も指紋入力装置に含むものとする。
【００２６】
次に、指紋入力装置における指紋読み取りの準備から読み取りの完了までの指紋入力に関する動作について説明する。図３は、指紋入力に関する動作を示すフローチャートである。
【００２７】
スマートホン１０を用いて商取引を行う場合など、本人であることの認証が必要な場合に、スマートホン１０は図３の動作を開始する。図３の動作を開始すると、まずステップＳ１０において、表示部１６の指紋センサー１８の近傍部分に、指のスライドを開始するタッチ位置を示すタッチ位置画像を表示し、加えて、表示部１６に指のスライド方向を示すスライド方向画像を表示する。
【００２８】
図４は、タッチ位置画像及びスライド方向画像を表示したスマートホン１０の部分斜視図である。表示部１６の下部に、タッチ位置画像２０と、ガイド画像２１と、スライド方向画像２２と、読取中止キー２３とが表示されている。なお、少なくともタッチ位置画像２０が表示されればよい。
【００２９】
タッチ位置画像２０は、指腹でタッチする楕円形の領域で示す画像であり、表示部１６の下部の中央、つまり指紋センサー１８の上方に表示されている。タッチ位置画像２０の表示位置は指紋センサー１８上に指の第一関節が位置するように設計される。ユーザーはこのタッチ位置画像２０を目安に正確な指のスライド開始位置に指腹を当てることができるので、指の第一関節が指紋センサー１８上に位置し、正確な指紋の読み取りに繋がる。なお、タッチ位置画像２０は指のスライドを開始する際に最初にタッチする位置を示す画像であれば、その形状や大きさには特に限定はなく、円形や点、「タッチ」等の文字などであってもよい。
【００３０】
ガイド画像２１は、タッチ位置画像２０を囲む指先の外形を模した画像である。ユーザーはこのガイド画像２１を目安に指の位置決めができるので使い勝手が良い。スライド方向画像２２は、ガイド画像２１の左右に沿った直線状の破線で示される画像である。ユーザーはこのスライド方向画像２２を目安に指をスライドさせることができるので使い勝手が良い。また指が正確にスライドされることにより、指紋読み取り精度が向上する。読取中止キー２３は、指紋の読み取り動作を中止させるためのキーであり、ガイド画像２１の上方に選択可能に表示されている。ユーザーは読取中止キー２３を押すことにより、いつでも指紋入力の動作、つまり図３のフローチャートの動作を終了させることができる。
【００３１】
ステップＳ１０からはステップＳ１１へ進んで、制御部はタッチ位置画像２０にタッチされたか否かを判別する。ステップＳ１１においてタッチ位置画像２０にタッチされない場合は、ステップＳ１２へ進んで読取中止キー２３にタッチされたか否かを判別する。ステップＳ１２において読取中止キー２３にタッチされた場合は本フローチャートの処理を終了し、一方読取中止キー２３にタッチされない場合はステップＳ１１に戻る。
【００３２】
一方、ステップＳ１１においてタッチ位置画像２０にタッチされた場合は、ステップＳ１３へ進んでタッチ時間（タッチ位置画像２０にタッチされている時間）の計測を開始するとともに、タッチ範囲（タッチされている領域）を検出する。
【００３３】
ステップＳ１３からはステップＳ１４へ進んで、タッチ範囲が所定範囲以上（例えばタッチ位置画像２０の半分以上）であるか否かを判別する。ステップＳ１４においてタッチ範囲が所定範囲未満しかなければ、ステップＳ１５へ進んでタッチ時間が所定時間（例えば１０秒）経過したか否かを判別する。ステップＳ１５において所定時間経過していれば、指紋を正確に読み取れないと判断して本フローチャートの処理を終了し、一方所定時間経過していなければステップＳ１４に戻る。
【００３４】
一方、ステップＳ１４においてタッチ範囲が所定範囲以上であれば、指腹が表示部１６のタッチ位置画像２０上に正確に接触していると判断し、ステップＳ１６へ進む。図５に、タッチ位置画像２０に指３０を正確にタッチした状態を示すスマートホン１０の部分斜視図を示す。なお、図５において指３０は透過図としている。この状態で指３０の第一関節がほぼ指紋センサー１８上に位置している。このように、指３０がタッチ位置画像２０に正確にタッチされた場合に、ステップＳ１４からステップＳ１６へ進む。
【００３５】
ステップＳ１６では、報知部が指紋の読み取りを開始することをユーザーに報知する。報知の一例を図６に示す。図６は、ユーザーへ報知している状態を示すスマートホン１０の部分斜視図である。なお、図６において指３０は透過図としている。ガイド画像２１の両側に波紋状の報知画像２５が表示されている。このように、報知部として表示部１６を用いて報知画像２５を表示することにより、ユーザーが報知画像２５を視認することで、指紋を読み取る環境が整ったことを直感的に理解できる。
【００３６】
なおステップＳ１６では、報知部としてスピーカーを用い、音声で報知してもよい。また報知部として振動部を用い、スマートホン１０を振動させることで報知してもよい。また報知部としてＬＥＤ部を用い、点灯や点滅等によって報知してもよい。またこれらの報知部のいくつかを合わせて用いてもよい。
【００３７】
ステップＳ１６からはステップＳ１７へ進んで、指紋センサー１８による指紋の読み取りを開始するとともに、タッチパネル１７で指のスライドの軌跡を検出して表示部１６にその軌跡を表示する。図７は、図６の状態から指をスライドさせた状態を示すスマートホン１０の部分斜視図である。なお、図７において指３０は透過図としている。ここで、ユーザーが図７の矢印Ｂのように指をスライドさせると、指紋センサー１８が指紋を読み取り、タッチパネル１７が指のスライドの軌跡を検出して表示部１６にその軌跡２６を表示する。図７では、軌跡２６がスライド方向画像２２に沿った直線となっており、適正な軌跡２６であることを示している。
【００３８】
これに対して、図８は、指紋の読み取りに不具合があった場合の表示画像を示す図である。軌跡２６が蛇行しており、指紋が正確に読み取れないことを報知している。ユーザーはこの軌跡２６を視認することで、指のスライド方向が悪いために指紋の読み取りに失敗したことを知ることができ、次の読み取り時のスライド動作に生かすことができる。なお、スライド中に指が離れた場合も軌跡２６が途絶えるので不具合であったとして扱う。
【００３９】
なお、指紋の読み取りに不具合があった場合にのみ軌跡２６を表示し、不具合がなかった場合には軌跡２６を表示しないようにしてもよい。すなわち、少なくとも指紋の読み取りに不具合があった場合に、表示部１６に軌跡２６を表示するようにすればよい。
【００４０】
ステップＳ１７からはステップＳ１８へ進んで、指紋センサー１８から指が離れたか否かを検出する。そして、指が離れたことを検出すると、本フローチャートを終了する。その後の処理としては、指紋が読み取れた場合には制御部で処理することにより指腹部分の画像データを得て認証や登録を行う。一方、指紋の読み取りに不具合があった場合には再度本フローチャートの最初の処理からやり直す。なお、指紋の読み取りに不具合があった場合のやり直しは所定回数（例えば３回）までとしてもよい。
【００４１】
このように、本実施形態の指紋入力装置を搭載したスマートホン１０によれば、スウィープ型の指紋センサーの周囲が平坦面である構成において指の正確な位置合わせを可能にし、認証に適した指紋画像を取得することができる。その結果、認識率、排他率が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の指紋入力装置は、スマートホン等の携帯情報機器をはじめ、ノート型やデスクトップ型のパーソナルコンピューター等の情報機器など、各種電子機器に搭載することができる。特に、本発明の指紋入力装置はスウィープ型の指紋センサーを用いているので、小型化の要請が高い携帯型の機器に有効に利用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１０  スマートホン
１１  筐体
１２  前面部
１３  メニューキー
１４  ホームキー
１５  リターンキー
１６  表示部
１７  タッチパネル
１８  指紋センサー
１９  送信電極
２０  タッチ位置画像
２１  ガイド画像２１
２２  スライド方向画像
２３  読取中止キー
２５  報知画像
２６  軌跡
３０  指
【図１】
2015022713.tif 000003
【図２Ａ】
2015022713.tif 000004
【図２Ｂ】
2015022713.tif 000005
【図３】
2015022713.tif 000006
【図４】
2015022713.tif 000007
【図５】
2015022713.tif 000008
【図６】
2015022713.tif 000009
【図７】
2015022713.tif 000010
【図８】
2015022713.tif 000011
【図２Ｃ】
2015022713.tif 000012