(57)【要約】　　　（修正有）【解決手段】指紋センサからのアナログ形式の大量の指紋データを所定のデジタル形式に変換し、コンピュータシステムへ高速に転送できる指紋検出装置の提供。【解決手段】指紋データを取得する画素がアレイ状に多数配設された指紋センサ１００と、第一及び第二の記憶手段を有する指紋センサコントローラ部２００と、通信インタフェース部３００とを備えた指紋検出装置であって、指紋センサコントローラ部２００は、第一及び第二の記憶手段の一方から、指紋センサの画素について所定の集合単位で記憶された指紋データを読み出して通信インタフェース部３００へ送信する動作と並行して、第一及び第二の記憶手段の他方に対し、集合単位で採取中の指紋データを格納し、通信インタフェース部３００は、受信した指紋データを所定のデータ形式に変換して外部へ送出する。【選択図】　　　図２
2004110685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋データを取得する画素がアレイ状に多数配設された指紋センサと、第一及び第二の記憶手段を有する指紋センサコントローラ部と、通信インタフェース部とを備えた指紋検出装置であって、
前記指紋センサコントローラ部は、
前記第一及び第二の記憶手段の一方から、前記指紋センサの前記画素について所定の集合単位で記憶された前記指紋データを読み出して前記通信インタフェース部へ送信する動作と並行して、
前記第一及び第二の記憶手段の他方に対し、前記集合単位で採取中の前記指紋データを格納し、
前記通信インタフェース部は、受信した前記指紋データを所定のデータ形式に変換して外部へ送出する、
ことを特徴とする指紋検出装置。
【請求項２】
前記集合単位は、前記指紋センサの前記画素について行単位であることを特徴とする請求項１記載の指紋検出装置。
【請求項３】
画素が多数配設された指紋センサが取得した指紋データを指紋センサコントローラ部を介して受信する通信インタフェース用ＩＣであって、前記指紋センサコントローラ部は、前記第一及び第二の記憶手段の一方から、前記指紋センサの前記画素について所定の集合単位で記憶された前記指紋データを読み出して前記通信インタフェース部へ送信する動作と並行して、
前記第一及び第二の記憶手段の他方に対し、前記集合単位で採取中の前記指紋データを格納し、
前記通信インタフェース用ＩＣは、
受信した前記指紋データを所定のデータ形式に変換して外部へ送出する、
ことを特徴とする通信インタフェース用ＩＣ。
【請求項４】
前記集合単位は、前記指紋センサの前記画素について行単位であることを特徴とする請求項３記載の通信インタフェース用ＩＣ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、指紋検出装置、及び指紋データの通信インタフェース用ＩＣに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばコンピュータシステム等においては、正規のユーザのみに対してログオンを可能とさせるべく、指紋検出装置を接続してユーザの認証を行っている。この指紋検出装置の指紋センサとしては、指紋像を光学的に読みとる光学式の他、指紋の凹凸による圧力差を電気信号に変換する感圧式のものがある（例えば、特許文献１参照）。この感圧式の指紋センサとしては、センサ回路を有する画素をアレイ状（マトリックス状）に多数敷き詰めて構成する。これら画素の集合体に対し、指を接触させることにより指紋を電気信号として検出する。この電気信号は、アナログ信号の指紋データとして次段の指紋センサコントローラ部に送信される。この指紋データを指紋センサコントローラ部へ送信するに際し、画素を行単位で取り扱い、この行単位の指紋データを指紋センサコントローラ部へ順次送信する。
【０００３】
指紋センサコントローラ部は、Ａ／Ｄ変換器を内蔵しており、取得（サンプリング）した指紋データをデジタル信号へ変換する処理を実行する。デジタル信号化された指紋データは、次段の通信インタフェース部に送信される。
【０００４】
この指紋データの送信期間が終了した後、次の行の指紋データの取得が開始される。通信インタフェース部は、ＵＳＢ等の通信規格に則ったデータ形式に指紋データを変換し、接続先のコンピュータシステム等へ送信する。
【０００５】
コンピュータシステムは、所定のアプリケーションプログラムの動作により、受信した行単位の指紋データを順次受け取り、１フレーム分の指紋データが揃うと、指紋の照合動作が実行する。このような指紋の認証処理にあっては、その高速化の実現が要請されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２４２７７１号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の技術にあっては、指紋センサコントローラ部が通信インタフェース部へ指紋データを送信した後、次の行の指紋データの取得が開始される。
【０００８】
すなわち、指紋センサコントローラ部は、通信インタフェース部へ指紋データの送信中、行単位の指紋データの取得は行うことができない。このため、指紋センサコントローラ部から通信インタフェース部へ指紋データを送信する期間分、行単位の指紋データの取得が遅れる。言い換えると、この指紋データの取得が遅れた分だけ、指紋センサコントローラ部から通信インタフェース部への指紋データの送信タイミングも遅れることになる。したがって、通信インタフェース部では、各行の指紋データの受信に遅れが生じる。その結果、通信インタフェース部は、ＵＳＢ等の通信規格に則ったデータ形式に指紋データを変換し、接続先のコンピュータシステム等へ送信するといった動作にも遅れが生じる。各行の指紋データのサンプリング及び送信の遅れが１フレーム分累積すると、一連の指紋データの検出処理の遅れは過大となる。
【０００９】
その結果、指紋センサからのアナログ形式の大量の指紋データを所定のデジタル形式に変換し、コンピュータシステムへ高速に転送するといった要求に応えることができない。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明が提供する指紋検出装置では、指紋データを取得する画素がアレイ状に多数配設された指紋センサと、第一及び第二の記憶手段を有する指紋センサコントローラ部と、通信インタフェース部とを備え、
前記指紋センサコントローラ部は、
前記第一及び第二の記憶手段の一方から、前記指紋センサの前記画素について所定の集合単位で記憶された前記指紋データを読み出して前記通信インタフェース部へ送信する動作と並行して、
前記第一及び第二の記憶手段の他方に対し、前記集合単位で採取中の前記指紋データを格納し、
前記通信インタフェース部は、受信した前記指紋データを所定のデータ形式に変換して外部へ送出することとする。
【００１１】
本発明が提供する通信インタフェース用ＩＣでは、画素が多数配設された指紋センサが取得した指紋データを指紋センサコントローラ部を介して受信するのであって、
前記指紋センサコントローラ部は、前記第一及び第二の記憶手段の一方から、前記指紋センサの前記画素について所定の集合単位で記憶された前記指紋データを読み出して前記通信インタフェース部へ送信する動作と並行して、
前記第一及び第二の記憶手段の他方に対し、前記集合単位で採取中の前記指紋データを格納し、
前記通信インタフェース用ＩＣは、受信した前記指紋データを所定のデータ形式に変換して外部へ送出することとする。
【００１２】
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本実施の形態では、前記集合単位は、前記指紋センサの前記画素について行単位であることとできる。
【００１４】
＝＝＝＝＝実施例＝＝＝＝＝
指紋データの通信インタフェース用ＩＣを内蔵する指紋検出装置の一例について、その外観図を図１に示す。指紋検出装置１０は、指紋センサ１００を備え、ＵＳＢ（『Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ　Ｓｅｒｉａｌ　Ｂｕｓ』、以後、単にＵＳＢと記す）ケーブル２０及びＵＳＢコネクタ３０を通じ、ＵＳＢ規格の通信インタフェースをサポートしたコンピュータ等の電子機器に接続可能となっている。
【００１５】
指紋検出装置１０のブロック回路図を図２に示す。指紋検出装置１０は、指紋センサ１００、指紋センサコントローラ部２００、及び通信インタフェース部（通信インタフェース用ＩＣ，ＵＳＢマイコン）３００を主たる構成要素とする。これらの他、指紋検出装置１０は、付帯する構成要素として、レギュレータ（電源装置）４００、チャージポンプ回路５００、クロック回路６００、ウオッチドッグタイマ回路７００、及びリセット回路８００を備える。なお、レギュレータ４００は、コネクタ３０を介してコンピュータ等の外部機器から得られる５Ｖの電源電圧を３．３Ｖにドロップして出力する。また、このレギュレータ４００の３．３Ｖの出力は、チャージポンプ回路５００によって１２Ｖに昇圧される。
【００１６】
指紋センサ１００は、光学式の他、前述の従来の技術で説明した特開平２０００−２４２７７１号公報に記載されるような感圧式のセンサが採用される。この感圧式の指紋センサ１００は、図２に示すように、レギュレータ４００及びチャージポンプ回路５００から３．３Ｖ及び１２Ｖの電源電圧の供給を受ける。指紋センサ１００は、センサ回路を有する画素がアレイ状（マトリックス状）に多数敷き詰められている。指紋センサ１００は、画素の集合体に対して接触された指紋の凹凸による圧力差を電気信号として検出する。指紋センサ１００は、次段の指紋センサコントローラ部２００から受信した制御信号に応じ、検出した電気信号をアナログ信号の指紋データとして指紋センサコントローラ部２００に送信する。
【００１７】
指紋センサコントローラ部２００は、図３に示すように、指紋センサ制御部２１０、コントロールレジスタ群２２０、サンプルホールド回路２３０、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換器）２４０、二つのバッファ（第一及び第二の記憶手段）２５０Ａ，２５０Ｂ、及びシリアルパラレル通信制御回路２６０を備える。また、指紋センサコントローラ部２００は、図２に示すように、レギュレータ４００から３．３Ｖの電源電圧の供給を受けるとともに、クロック回路６００から所定のクロック周波数の供給を得る。
【００１８】
ところで、図４に示すように、指紋センサ１００が読み取る１フレームの指紋データは、アレイ状に並べられた多数の画素について、上から行単位（所定の集合単位）でもって指紋センサコントローラ部２００によりサンプリングされていく。すなわち、指紋センサ１００が指紋データの読み取りを開始した直後、指紋センサコントローラ部２００の指紋センサ制御部２１０は、制御信号を指紋センサ１００へ送信し、指紋センサ１００の１行目から指紋データのサンプリングを開始する。そして、指紋センサコントローラ部２００は、１行目のサンプリングが終了すると、２行目のサンプリングを行い、最後のＮ（Ｎは１より大きな自然数）行目まで順次サンプリングを行う。サンプリングされた行単位の指紋データは、図３に示すように、サンプルホールド回路２３０を経てＡ／Ｄコンバータ２４０でデジタル信号に変換され、二つのバッファ２５０Ａ，２５０Ｂのいずれか一方において、一時的に格納（記憶）される。
【００１９】
図４に示すように、この指紋センサコントローラ部２００は、ｎ（ｎはＮ以下の自然数）行目の指紋データをサンプリングして例えばバッファ２５０Ａに格納する動作と並行し、既にバッファ２５０Ｂに格納済みのｎ−１行目の指紋データを読み出してシリアルパラレル通信制御回路２６０（図３）を介し、後段の通信インタフェース部３００へ送信する動作を実行する。これら二つのバッファ２５０Ａ及びバッファ２５０Ｂは、指紋データが格納される処理と、格納済みの指紋データが読み出される処理が順次互いに交替して行われる。なお、これらバッファの数は二つより多くても構わない。
【００２０】
このように、少なくとも二つのバッファ２５０Ａ，２５０Ｂを用いることによって実現される、指紋データのサンプリング及び送信の並行動作について、図５のフローチャート及び図６のタイムチャートを参照にして具体的に説明する。まず、図５のフローチャートに示すように、指紋センサコントローラ部２００は、ｎ行目の指紋データのサンプリングを開始するとともに、ｎ−１行目の指紋データを通信インタフェース部３００へ送信する（Ｂ１０）。指紋センサ１００は、指紋センサコントローラ部２００から制御信号を受け、ｎ行目の指紋データの読み取りを開始し、読み取った指紋データをセンサコントローラ部２００へ送信する（Ｃ１０）。一方、通信インタフェース部３００は、ｎ−１行目の指紋データの受信を開始する（Ａ１０）。
【００２１】
他方、指紋センサコントローラ部２００がｎ−１行目の指紋データを通信インタフェース部３００へ送信した後（Ｂ２０：ＹＥＳ）、指紋センサ１００によるｎ行目の指紋データの読み取りの動作が終了する（Ｃ２０）。そして、通信インタフェース部３００は、ｎ−１行目の指紋データの受信を終了すると（Ａ２０：ＹＥＳ）、この受信したｎ−１行目の指紋データについて、ＵＳＢ規格に則ったデータ形式に指紋データを変換する（Ａ３０）。そして、指紋センサ１００、指紋センサコントローラ部２００、及び通信インタフェース部３００は、次のｎ＋１行目の指紋データについてサンプリングの待機状態となる。このように、指紋データの行番号をインクリメント（一つずつ増加）しながら、前述した処理（Ａ１０乃至Ａ３０，Ｂ１０，Ｂ２０，Ｃ１０，Ｃ２０）を実行し、１フレームの最後の行まで指紋データのサンプリング及び送信の並行動作を行う。
【００２２】
このような指紋センサコントローラ部２００による指紋データのサンプリング及び送信の並行動作の様子を図６のタイムチャートに示す。ｎ−１行目の指紋データの送信期間Ｔ１、及び、ｎ行目の指紋データのサンプリング期間Ｔ２それぞれの開始時点において、指紋センサコントローラ部２００は、ｎ行目の指紋データのサンプリング動作、並びに、ｎ−１行目の指紋データの送信動作をほぼ同時に開始する。そして、指紋センサコントローラ部２００は、期間Ｔ１の終了時点で、ｎ−１行目の指紋データの送信動作を完了する。この完了とほぼ同時に、通信インタフェース部３００は、受信したｎ−１行目の指紋データについて、ＵＳＢ規格に則ったデータ形式に指紋データを変換する処理（以後、単に『指紋データ処理』と記す）を実行する。そして、期間Ｔ２の終了時点において、ｎ行目の指紋データについてサンプリング及び指紋データ処理を完了する。この完了とほぼ同時に、ｎ行目の指紋データの送信期間Ｔ１、及び、ｎ＋１行目の指紋データのサンプリング期間Ｔ２が開始される。このように、指紋データの行番号をインクリメント（一つずつ増加）しながら、期間Ｔ１及びＴ２の処理を実行し、１フレームの最後の行まで指紋データのサンプリング及び送信の並行動作を行う。このことにより、行単位の指紋データのサンプリング動作をその送信に拘わらずほぼ連続して続行することができる。
【００２３】
指紋センサコントローラ部２００からの指紋データを受信する通信インタフェース部３００について説明する。通信インタフェース部３００には、図２に示すように、指紋センサコントローラ部２００に加えて、レギュレータ４００、チャージポンプ回路５００、クロック回路６００、ウオッチドッグタイマ回路７００、及びリセット回路８００が接続されている。また、通信インタフェース部３００は、ＵＳＢケーブル２０及びコネクタ３０を通じて、ＵＳＢ規格の通信インタフェースをサポートしたコンピュータ等の電子機器に接続可能となっている。
【００２４】
通信インタフェース部３００は、レギュレータ４００から所定の動作電源の供給を受けるとともに、クロック回路６００から所定のクロック信号が入力される。また、通信インタフェース部３００は、チャージポンプ回路５００に所定のクロック信号を出力する。なお、ウオッチドッグタイマ回路７００は、所定の時間毎に、通信インタフェース部３００に対し、指紋データの待ち受け状態を解除する信号を送出する。また、リセット回路８００は、指紋検出装置１０全体の電源投入時に、通信インタフェース部３００に対してリセット信号を送出する。そして、通信インタフェース部３００は、指紋センサコントローラ部２００に対し、リセット信号や各種の命令を送出する。
【００２５】
通信インタフェース部３００の具体的な回路の一例を図７に示す。すなわち、通信インタフェース部３００は、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃｉｒｃｕｉｔ）で構成され、図７に示すように、ＣＰＵ（図中『ＰＣ』）や、所定の機能を実現するプログラムを格納したフラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ、バスインタフェース、及びＵＳＢコントローラ等、種々の機能を実現するブロックがバス等で接続されて集積されている。
【００２６】
このような構成により、通信インタフェース部３００は、指紋センサコントローラ部２００かた受信した行単位の指紋データをＵＳＢ等の通信規格に則ったデータ形式に指紋データを変換し、接続先のコンピュータシステム等へ送信する。
【００２７】
コンピュータシステムは、所定のアプリケーションプログラムの動作により、受信した行単位の指紋データを順次受け取り、１フレーム分の指紋データが揃うと、指紋の照合動作を実行する。
【００２８】
この実施例にあっては、次の効果を奏する。
指紋検出装置は、通信インタフェース部へ指紋データの送信中でも、所定の集合単位（例えば、行単位）の指紋データをサンプリングできる。つまり、行単位の指紋データのサンプリング動作をその送信に拘わらずほぼ連続して続行することができる。
【００２９】
以上、本発明の実施の形態について、その実施例に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００３０】
【発明の効果】
指紋センサからのアナログ形式の大量の指紋データを所定のデジタル形式に変換して、高速に外部へ転送することができる。以て、指紋の認証処理の高速化に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る指紋検出装置の外観図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る指紋検出装置のブロック回路図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る指紋センサ制御部のブロック図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る指紋検出装置による指紋データの取得及び送信の様子を示す概念図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る指紋検出装置による指紋データのサンプリング及び送信の並行動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施の形態に係る指紋検出装置による指紋データのサンプリング及び送信の並行動作を示すタイムチャートである。
【図７】本発明の一実施の形態に係る通信インタフェース用ＩＣ（通信インタフェース部）の回路構成の一例を示すのブロック図である。
【符号の説明】
１０　指紋検出装置
２０　（ＵＳＢ）ケーブル
３０　（ＵＳＢ）コネクタ
１００　指紋センサ
２００　指紋センサコントローラ部
２１０　指紋センサ制御部
２２０　コントロールレジスタ群
２３０　サンプルホールド回路
２４０　Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換器）
２５０Ａ，２５０Ｂ　二つのバッファ（第一及び第二の記憶手段）
２６０　シリアルパラレル通信制御回路
３００　通信インタフェース部（通信インタフェース用ＩＣ，ＵＳＢマイコン）
４００　レギュレータ
５００　チャージポンプ回路
６００　クロック回路
７００　ウオッチドッグタイマ回路
８００　リセット回路
【図１】
2004110685.tif 000003
【図２】
2004110685.tif 000004
【図３】
2004110685.tif 000005
【図４】
2004110685.tif 000006
【図５】
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【図６】
2004110685.tif 000008
【図７】
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