(57)【要約】【課題】従来のシェーディング補正方法では、外光が支配的な環境で使用する場合には、指紋中央部が過補正になってしまう。【解決手段】周囲の外光量を検出し、この外光量と所定の基準値を比較し、比較結果に基づいてシェーディング補正のオン／オフを切り替える。これにより、照明光が支配的であるのか、外光が支配的であるのかを判断し、照明光が支配的である場合は、シェーディング補正を行い、外光が支配的である場合には、シェーディング補正を行わない。【選択図】        図１
2004206395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に光を照射する照明手段と、被写体からの光を画像信号に変換する撮像手段と、周囲の外光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段により検出された光量情報に基づいてシェーディング補正のオン／オフを切り替える切替手段とを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像読み取り装置に関し、特に、指紋等の生体パターンを読み取る画像読み取り装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、セキュリティーが問題視されてきており、これは、盗難、窃盗、ピッキング等が新聞だけの内容でなく、俄かに個人に降りかかる恐れが出てきたからである。そんな中で、指紋等の生体パターンを用いたセキュリティーは、その簡便さから多方面において注目を集めている。そのため、指紋等の生体パターン情報を採取する画像読み取り装置においては、誤認や、採取ミス等は許されないことである。
【０００３】
光学式接触式の指紋読み取り装置では、指内部を照明光が透過することにより指紋画像を採取するが、この時、照明手段であるＬＥＤは光が指中央部に行くほど光路長が長くなるため光量が減衰する。逆に、指中央部から離れるに従って光路長が短くなるため光量が増加する。このように指紋中央が暗く、周りが明るくなるようなシェーディングが生じる。
【０００４】
図１６は指紋パターンを光学的に読み取る画像入力装置を示す概略的構成図である。図１６に示す画像入力装置は、指の両側に配置されたＬＥＤ３０でそれぞれ指を光照射し、指内を散乱・反射した光がセンサ（ここでは、撮像素子）１０に入射し、指の指紋が読み取られる。また、三角プリズムの一面に指を置き、他の一面にＬＥＤを配置し、更に他の一面に撮像素子を配置してＬＥＤからの光を指に照射し、その反射光を撮像素子で検出することで指の指紋を読み取る構成もある。
【０００５】
図１７は従来装置における指紋読み取り時の光量の減少によりシェーディングが生じる現象を概念的に示す図である。縦軸はセンサからの出力を示し、横軸はセンサの走査方向を示す。上述のように中央部分で光量が低下するため、図１７のような特性になる。
【０００６】
このようなシェーディングを除去する1つの方法として、例えば、特開２０００−０８３０９１号において、画像データを複数の領域に分割し、その領域毎にＬＥＤの発光量の積算値を見積もり、それに伴い各ＬＥＤを独立に制御する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、同公報の方法では、精密に露光制御をすることが可能となるが、発光量の積算アルゴリズムやＬＥＤの独立制御等複雑な構成となる。また、外光が支配的な環境下で使用する場合には、指紋中央部が過補正になってしまい、指紋パターンで最も重要な中央部が完全に飽和してしまう恐れがあり、かえって逆効果であった。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、複雑な制御を必要とせず、しかも、外光量に関係なく適正露光を行う事が可能な画像読み取り装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、被写体に光を照射する照明手段と、被写体からの光を画像信号に変換する撮像手段と、周囲の外光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段により検出された光量情報に基づいてシェーディング補正のオン／オフを切り替える切替手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は本発明による画像読み取り装置の第１の実施形態を示すブロック図である。なお、図１は被写体として生体のパターン情報(指紋等)を想定した画像読み取り装置を示す。これは、以下のすべての実施形態において同様である。図１において、センサ１０は指紋パターンを光学的に読み取る撮像手段等の指紋読み取りセンサである。
【００１２】
センサ１０で読み取られたアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器３０の解像度の全範囲に渡ってアナログ入力信号のレベルを制御するＰＧＡ(プログラマブル・ゲイン・アンプ)２０に入力され、更に、Ａ／Ｄ変換器３０でアナログ・ディジタル変換される。
【００１３】
ＣＰＵ９０は表示装置１００、判断回路１１０、制御回路８０の制御等を行う。ＣＰＵ９０は詳しく後述するように適正露光に設定するか、外光量を検出するかの制御信号を制御回路８０と判断回路１１０に出力する。切替スイッチ１２０は制御回路８０によって制御され、指紋認証時等はａ側に接続され、後述する光量判断時等はｂ側に接続される。制御回路８０には、ＬＥＤ６０の光量を設定するレジスタ、ＰＧＡ２０のゲイン設定値、或いはシェーディング動作の動作モードを設定するレジスタが含まれている。
【００１４】
外光量の検出は、例えば、センサ１０の一部の画素を用いて行い、判断回路１１０はセンサ信号と予め設定された基準値とを比較して周囲が十分に明るいか、それとも暗いかを判断、即ち、シェーディング補正を行うか否かを判断し、判断結果を制御回路８０に出力する。制御回路８０はその結果に応じてシェーディング補正のオン／オフ信号をＴＧ７０に出力する。ＴＧ７０は制御回路８０の制御に基づいてＰＧＡ２０、センサ１０、ＬＥＤ６０の駆動制御を行う。ＬＥＤ６０は指を照明する光源である。シェーディング補正方法としては、例えば、ＬＥＤ６０を制御する方法やローリング電子シャッターを用いて制御する方法等があるが、具体的な方法は詳しく後述する。
【００１５】
認証回路４０はＡ／Ｄ変換器３０からの出力に基づいて認証に必要な特徴点(端点座標、分岐点座標、交差点座標、中心座標、隆線方向、特徴点間距離、特徴点間の隆線本数)等の抽出を行う。認証回路４０で抽出された結果はＣＰＵ９０に出力される。指紋登録の際には、認証回路４０で抽出された特徴点等の情報はメモリ５０に保存される。また、認証の際には、ＣＰＵ９０にて取得している指紋の特徴点と、保存された特徴点とを照合してマッチングを行い、その結果を表示装置１００に表示する。
【００１６】
図２はセンサ１０の構成を示すブロック図である。図２において、１１は複数の画素が二次元に配列された画素領域、１２は読み出す画素行を順次選択するシフトレジスタ等の垂直走査回路（Ｖｓ・ＳＲ）、１３は画素領域１１からのノイズ信号、センサ信号を記憶するメモリである。また、１４はメモリ１３からノイズ信号、センサ信号を出力するため、画素列毎にメモリ１３を走査する水平走査回路、１５はセンサ信号からノイズ信号を差分(減算)して出力信号Ｖｏｕｔを出力する差動アンプである。
【００１７】
図３はセンサ１０の１画素を示す回路図である。ＰＤはフォトダイオードであり、フォトダイオードＰＤのカソード側からの信号を転送用トランジスタＭｔｘをオンし、増幅用トランジスタＭｓｆから出力する。また、ＭｒｅｓはフォトダイオードＰＤのリセットを行うリセット用トランジスタ、Ｍｓｅｌは画素からの信号を選択的に出力する選択用トランジスタである。
【００１８】
また、センサ１０の１画素分は画素からの画素信号、ノイズ信号を蓄積容量Ｃｓ、Ｃｎに転送するトランジスタＭｓ１１、Ｍｎ１１、蓄積容量Ｃｓ、Ｃｎ、この蓄積容量Ｃｓ、Ｃｎからの信号をそれぞれ水平出力線に画素信号Ｓｏｕｔ、ノイズ信号Ｎｏｕｔとして出力するトランジスタＭｓ２１、Ｍｎ２１から構成されている。図２における垂直走査回路１２は、この中のＰＴＸ、ＰＲＥＳ、ＰＳＥＬを順次走査し、水平走査回路１４はＭｓ２１、Ｍｎ２１を順次オンするように走査して最終のＶｏｕｔを出力する。
【００１９】
なお、図３における１画素の蓄積容量Ｃｓ、Ｃｎはメモリ１３、トランジスタＭｓ２１、Ｍｎ２１は水平走査回路１４に含まれ、それ以外は画素領域１１に含まれている。
【００２０】
図４はセンサ１０の駆動タイミングを示すタイムチャートである。図４（ａ）は選択用トランジスタＭｓｅｌを駆動するＰＳＥＬ、図４（ｂ）はリセット用トランジスタＭｒｅｓを駆動するＰＲＥＳ、図４（ｃ）は転送用トランジスタＭｔｘを駆動するＰＴＸ、図４（ｄ）はトランジスタＭｎ１１を駆動するＰＴＮ、図４（ｅ）はトランジスタＭｓ１１を駆動するＰＴＳである。
【００２１】
まず、時刻ｔ１においてＰＲＥＳをハイレベルとし（図４（ｂ））、リセット用トランジスタＭｒｅｓがオンすることで増幅トランジスタＭｓｆのゲート部分に貯められている電荷のリセットを行う。その後、時刻ｔ２でＰＳＥＬをハイレベルとして（図４（ａ））選択用トランジスタＭｓｅｌがオンし、時刻ｔ３でＰＴＮをハイレベルとして（図４（ｄ））トランジスタＭｎ１１がオンすることで蓄積容量Ｃｎにリセット時における電荷を転送する（Ｎ読みという）。
【００２２】
また、時刻ｔ４でＰＴＸをハイレベルとして（図４（ｃ））転送用トランジスタＭｔｘがオンすると、それまでフォトダイオードＰＤに蓄積されていた信号電荷が転送され、更に、時刻ｔ５でＰＴＳをハイレベルとし（図４（ｅ））、トランジスタＭｓ１１がオンすることで信号電荷を蓄積容量Ｃｓに蓄積する（Ｓ読みという）。
【００２３】
その後、時刻ｔ６でＰＴＸとＰＲＥＳを同時にハイレベルとし（図４（ｂ）、図４（ｃ））、リセット用トランジスタＭｒｅｓ、転送用トランジスタＭｔｘを同時にオンすることでフォトダイオードＰＤのリセットを行う。また、時刻ｔ７でＰＴＸをローレベルとし（図４（ｃ））、転送用トランジスタＭｔｘをオフしたところから次に転送用トランジスタＭｔｘがオンするまでの時間がフォトダイオードＰＤに蓄積する蓄積時間となる。
【００２４】
このようなセンサ１０の構成は、水平走査回路１４と垂直走査回路１２によって、ある任意の画素だけを選択して出力Ｖｏｕｔまで得ることが可能である。そのため、本実施形態では、外光を取得するための光量検出手段として、センサ１０の一部の画素を用いている。
【００２５】
図５は光量検出手段としてセンサ１０の一部の画素を用いて外光を検出する場合の例を概念的に示す図である。図５（ａ）は任意のセンサ１０の１画素を光量検出手段として用いる場合の例を示す。これは、水平走査回路１４と垂直走査回路１２をスキップし、その選択したい画素だけを動作させることにより実現することが可能である。
【００２６】
図５（ｂ）は任意の１ラインを用いる場合の例を示す。これは、水平走査回路１４は順次走査していくが、垂直走査回路１２はある特定のラインだけを選ぶように動作させることで実現する。図５（ｃ）は任意の領域を用いる場合の例を示す。これは、水平走査回路１４と垂直走査回路１２がある特定の領域だけ走査することで実現する。
【００２７】
この他に、各走査回路を間引きながら走査することで、全画素を読み出す時間よりも短い時間で外光を取得することでも可能である。また、外光取得のための光量検出手段として、センサ１０内の画素を用いることなく、別途、光量検出専用のセンサを用意しても良い。
【００２８】
本実施形態では、このようにセンサ１０を用いて外光光量を検出し、その情報に基づいてシェーディング補正をオンするか、オフするかの判断を行う。この判断は図１の判断回路１１０で行い、制御回路８０はその判断結果に基づいてシェーディング補正を行うか、行わないかを示すシェーディング補正のオン／オフ信号をＴＧ７０に出力する。
【００２９】
図６、図７はこの場合のアルゴリズムの一例を示す。図６はシェーディング補正の有無を判断する前の適正露光量を設定するアルゴリズム、図７はその後の外光量に基づくシェーディング補正のオン／オフを判断するアルゴリズムを示す。図６、図７は判断回路１１０のアルゴリズムである。
【００３０】
まず、適正露光量を設定する場合のアルゴリズムについて説明する。図６において、始めに外光を遮断する（Ｓ１０１）。これは、センサ１０そのものを暗くする等の方法であれば何でも良い。次いで、照明手段であるＬＥＤ６０をオンする（Ｓ１０２）。このＬＥＤ６０は光量が電圧の強弱、若しくは点灯時間によって変化するものとする。
【００３１】
この時、明る過ぎず、暗過ぎない明るさでオンするものとする。これは、後に調整するためのマージンを残しておく必要があるためである。また、ＰＧＡ２０のゲインを１倍に設定にする（Ｓ１０３）。この外光が当たらない条件で装置周囲の光量を取得し、ＬＥＤ６０の光量を調整する。ここでは、その基準値を６４としている。
【００３２】
この基準値はＡ／Ｄ変換器３０の出力ビットを８ビットとした時、つまり、最大出力２５６の１／４に設定してある。この外光量がＡ／Ｄ変換器３０の出力ビットで見た時に６４と等しくなるまで光量の調整を行う。即ち、Ｓ１０４でＬＥＤ６０の出力が基準値であるかどうかを判断し、基準値と同じでなければＬＥＤ６０の出力が基準値よりも大きいかどうかを判断する（Ｓ１０５）。ここで、ＬＥＤ６０の出力が基準値より小さければＬＥＤ６０の光量を大きくし（Ｓ１０６）、大きければＬＥＤ６０の光量を小さくする（Ｓ１０７）。その後、Ｓ１０４に戻って、ＬＥＤ６０の出力が基準値と同じかどうかを確認し、同じであれば調整された設定値を制御回路８０の内部レジスタに保存して（Ｓ１０８）、処理を終了する。
【００３３】
このようにして光量を判断する前に適正露光に設定する。なお、ここではＬＥＤ６０の光量を調整することで適正露光量にしているが、後述するようにセンサ１０の駆動手段の一つである電子シャッター(ローリング電子シャッター)を用いてセンサ１０に蓄積される電荷を調整することでも可能である。また、この場合には、外光検出手段を外部に別途設けることはできず、センサ１０内部に限られることは言うまでもない。
【００３４】
次に、光量判断アルゴリズムについて説明する。図７において、まず、図６で設定された光量でＬＥＤ６０をオンする（Ｓ２０１）。この時、装置周囲は外光が当たっている状態である。この状態で、外光を取得する（Ｓ２０１）。これは、センサ１０の一部を用いて検出する。次いで、検出した外光量が基準値１２８よりも大きいか小さいかを判断し（Ｓ２０２）、その結果に基づいてシェーディング補正をオンするかオフするかを判断する。
【００３５】
即ち、外光量が基準値よりも小さければシェーディング補正をオンし（Ｓ２０３）、外光量が基準値よりも大きければシェーディング補正をオフする（Ｓ２０４）。つまり、照明光が支配的であるか、外光が支配的であるかを判断し、照明光が支配的である場合は、指紋パターンの中央部を明るくするようにシェーディング補正を行い、外光が支配的な環境下で使用する場合には、シェーディング補正を行わない。
【００３６】
ここで、図７では基準値が１２８になっているのは先ほど６４に設定されたＬＥＤ６０の光量と、同じ光量が外光から入射すると更に光量６４が加算されて１２８になるためである。図６の説明で基準値を２５６の１／４にしたのはこのためであり、図６における基準値はＬＥＤ６０が発光する光量と外光量の出力がＡ／Ｄ変換器３０の出力の半分になるように調整している。
【００３７】
また、本実施形態では、設定された光量でＬＥＤ６０をオンしてからシェーディング補正のオン／オフを判断しているが、電子シャッターで調整設定する場合には、この判断アルゴリズムの始めは設定された露光時間で電子シャッターを駆動する。
【００３８】
判断回路１１０は、このようにして外光光量に基づいてシェーディング補正のオン／オフの判断を行う。なお、ＣＰＵ９０から適正露光に設定するか、その設定に基づいて判断を行うか等の命令が判断回路１１０及び制御回路８０に出力され、制御回路８０は通常動作時や適正露光量に設定する時、外光量を判断する時等のタイミングで切替スイッチ１２０を制御する。即ち、切替スイッチ１２０は適正露光に設定する時やシェーディング補正のオン／オフを判断する時はｂ側に接続され、それ以外の指紋認証時等はａ側に接続される。制御回路８０は判断回路１１０の判断結果に基づいてシェーディング補正のオン／オフ信号をＴＧ７０に出力する。
【００３９】
次に、シェーディング補正の具体的な方法について説明する。本実施形態では、ＬＥＤ６０を制御することでシェーディング補正を行う例を説明する。図８はその駆動タイミングを示す。図８（ａ）はフレーム、図８（ｂ）はＬＥＤの点灯タイミング、図８（ｃ）は蓄積タイミングである。なお、ここでは、取り出したいフレームは２フレーム目とする。また、図８（ｃ）には蓄積タイミングを示しており、画面の始めの蓄積は１フレーム目の画面の始めから行われ、画面の中央は１フレーム目の画面の中央から蓄積が始められ、画面の終わりは１フレーム目の画面の終わりから蓄積が始められる。
【００４０】
つまり、画面のどの領域も1フレーム分の蓄積時間が生じている。その中で照明手段（ここではＬＥＤ６０）を図８（ｂ）に示すように制御することで、図９に示すように画面中央で光量が大きく、画面中央から両側に向かって光量が小さくなるような制御を行う。即ち、図８のように制御することで画面の始めと画面の終わりの蓄積時間はＬＥＤ６０がオンする時間とオフする時間で５０：５０になり、ＬＥＤ６０の常時点灯に比べて光量は半分になる。一方、画面中央は１００％オンするので、画面始め、画面終わりに比べて２倍の明るさを得ることができる。
【００４１】
このような制御でＬＥＤ６０の光量を電圧の強弱、若しくはオン期間で細かくオン／オフを行うことで変化させる。このように外光量判断で外光が弱いと判断した時には、以上のようなシェーディング補正を行う。なお、ここでは、ＬＥＤ６０を制御することでシェーディング補正を行う方法を説明したが、詳しく後述するようにローリング電子シャッターを用いてシェーディング補正を行うことも可能である。
【００４２】
（第２の実施形態）
図１０は本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。なお、図１０では図１と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図１と異なる点は、判断回路１１０がセンサ１０からのアナログ出力を用いてシェーディング補正のオン／オフの判断を行うことである。アルゴリズムは図６、図７と同様であるが、ＬＥＤ６０の露光量若しくは電子シャッター時間を決めるための基準値が、アナログ出力をそのまま用いるので電圧値となり、また、回路としては電圧値を比較するコンパレータが必要である。
【００４３】
その他の構成や動作は第１の実施形態と同様である。即ち、ＣＰＵ９０は制御回路８０や判断回路１１０を制御することで、ＬＥＤ６０の一部を用いて外光を検出し、更に、外光量と基準値を比較することでシェーディング補正のオン／オフを判断する。また、その判断結果に基づいてシェーディング補正のオン／オフ信号をＴＧ７０に出力し、前述のようなシェーディング補正或いは後述するような電子シャッターを用いてシェーディング補正を行う。
【００４４】
（第３の実施形態）
図１１は本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。図１１では図１と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。但し、センサ１０′は後述するように図２のセンサ１０とは異なっている。本実施形態では、破線で囲んで示す認証回路（認証アプリケーションソフトウェア）４０、メモリ５０、ＣＰＵ９０、表示装置１００の機能を外部のホストコンピュータ（以下、外部ホスト）に持たせている。その他の構成は図１と同様である。但し、ＣＰＵ９０は判断回路１１０の機能を持つものとする。そのため、この図１１の破線部分の機能はＰＣ（パソコン）でも実現可能である。
【００４５】
本実施形態では、Ａ／Ｄ変換器３０からの出力を外部ホストに出力し、外部ホスト内の認証アプリケーションソフトウェア４０で特徴点の抽出を行い、登録の際には外部ホスト内のメモリ５０に保存する。また、認証の時には、ＣＰＵ９０は保存された特徴点と取得した特徴点とを照合してマッチングを行い、結果を表示装置１００に表示する。
【００４６】
判断回路１１０の機能はＣＰＵ９０内に組み込まれているので、光量判断アルゴリズムはＣＰＵ９０で行い、データの切り替え及び適正露光設定のための制御も外部ホストにあるＣＰＵ９０が管理する。なお、光量判断アルゴリズムは外部ホスト内のアプリケーションソフトを用いて行う。
【００４７】
次に、シェーディング補正方法を図１２〜図１５を用いて説明する。本実施形態では、ローリング電子シャッターを用いてシェーディング補正を行う場合の例を説明する。
【００４８】
図１２はセンサ１０′を示すブロック図である。なお、図１２では図２と同一部分は同一符号を付している。センサ１０′は図２のセンサ１０の構成に垂直走査回路（Ｖｃ・ＳＲ）１６が付け加えられている。その他の構成は図２と同様であり、センサの１画素の構成も図３の場合と同様である。垂直走査回路（Ｖｃ・ＳＲ）１６はシャッター用として設けられ、垂直走査回路（Ｖｓ・ＳＲ）１２は読み出し用である。これらの垂直走査回路１２、１６の二つで電子シャッター動作を行う。
【００４９】
図１３は電子シャッター動作を説明するための図である。図１３に示すように垂直走査回路（Ｖｓ・ＳＲ）１６で選択された行から、垂直走査回路（Ｖｃ・ＳＲ）１２で選択された行までが露光する時間となり、蓄積時間となる。ここで、図３、図４で説明したセンサを駆動するパルスＰＲＥＳ、ＰＴＸ、ＰＳＥＬ、ＰＴＮ、ＰＴＳは２つの垂直走査回路１２、１６でそれぞれ独立に制御できるものとする。
【００５０】
図１４はセンサ１０′の駆動タイミングを示す。図１４のパルスＰＳＥＬ、ＰＲＥＳ、ＰＴＸ、ＰＴＮ、ＰＴＳパルスは図３、図４におけるパルスＰＳＥＬ、ＰＲＥＳ、ＰＴＸ、ＰＴＮ、ＰＴＳにそれぞれ対応する。また、垂直走査回路（Ｖｃ・ＳＲ）１６で選択されるラインをシャッターライン、垂直走査回路（Ｖｓ・ＳＲ）１２で選択されるラインを読み出しラインという。
【００５１】
まず、シャッターラインの垂直走査回路（Ｖｃ・ＳＲ）１６により選択されたラインの画素部は、図１４に示すようにシャッターラインの動作パルスＰＲＥＳ、ＰＴＸ、ＰＴＮ、ＰＴＳにより通常動作と同様にＮ読み、Ｓ読みがなされた後に画素リセットされる。但し、ＰＳＥＬはローレベルであり、図３の選択トランジスタＭｓｅｌはオフしているため、画素からのデータはメモリ１３内の蓄積容量Ｃｓ、Ｃｎには出力されない。
【００５２】
次いで、遅れて、読み出しラインの垂直装置回路（Ｖｓ・ＳＲ）１２により選択されたラインの画素部は、図１４の読み出しラインの動作パルスに示すようにＰＲＥＳ、ＰＴＸ、ＰＴＮ、ＰＴＳパルスにより通常動作でＮ読み、Ｓ読みを行う。ＰＳＥＬパルスはハイレベルであり、選択トランジスタＭｓｅｌはオンするため、画素データはそれぞれ蓄積容量Ｃｓ、Ｃｎに出力され、最終的に差動アンプ１５でセンサ信号からノイズ信号の差分（減算）を行い、Ｖｏｕｔとして出力される。このようにシャッターライン動作における画素リセットから読み出しライン動作における転送までの時間が蓄積時間となり、適正露光量を調整するための蓄積時間もこのローリングシャッターを用いれば可能となるのは言うまでもない。
【００５３】
次に、このような蓄積制御の可能なセンサ１０′を用いてシェーディング補正をオンする場合のシェーディング補正方法を図１５を用いて説明する。図１５（ａ）のＶｃＳＴはシャッターラインをスタートさせるスタートパルス、図１５（ｃ）のＶｓＳＴは読み出しラインをスタートさせるスタートパルスである。また、図１５（ｂ）のＰｖｃ、図１５（ｄ）のＰｖｓはそれぞれ読み出しライン、シャッターラインの垂直走査回路を走査する走査パルスである。
【００５４】
まず、図１５（ａ）のＶｃＳＴによりリセット動作させる垂直走査回路（Ｖｃ・ＳＲ）１６をスタートさせ、その後、図１５（ｂ）に示すように走査パルスＰｖｃを入力することにより順次画素行をリセットする。遅れて、図１５（ｃ）のＶｓＳＴにより読み出し動作させる垂直走査回路（Ｖｓ・ＳＲ）１２をスタートさせ、その後、図１５（ｄ）に示すように走査パルスＰｖｓを入力することにより画素行毎に読み出し動作を行う。
【００５５】
この時、図１５（ｄ）のＰｖｓの斜線部分はパルス間隔を空けている（間引き）様子を示す。即ち、図１５（ｄ）では垂直走査方向開始側から徐々にパルス間隔を広くし、同様に中央部から走査方向終了側へ向かっていくに従って逆にパルス間隔を徐々に狭くしている。これは、蓄積時間を制御することで行う。つまり、各行の蓄積時間はＶｃ１−Ｖｓ１、Ｖｃ２−Ｖｓ２、…、のようにリセット−読み出し間隔となる。従って、周辺部における画素行のリセット−読み出し間隔は短く、中央部における画素行のその間隔は長くなるように制御することでシェーディング補正を行う。
【００５６】
なお、ここでは第３の実施形態にローリングシャッターによるシェーディング補正を載せたが、第１、第２の実施形態においても可能であるのは言うまでもない。
【００５７】
次に、本発明の実施態様の例を説明する。
【００５８】
（実施態様１）
被写体に光を照射する照明手段と、被写体からの光を画像信号に変換する撮像手段と、周囲の外光量を検出する光量検出手段と、前記光量検出手段により検出された光量情報に基づいてシェーディング補正のオン／オフを切り替える切替手段とを備えたことを特徴とする画像読み取り装置。
【００５９】
（実施態様２）
前記光量検出手段が、前記撮像手段内の任意の1画素以上を用いて外光を検出することを特徴とする実施態様１に記載の画像読み取り装置。
【００６０】
（実施態様３）
前記切替手段が、前記撮像手段からのアナログ出力信号と予め設定された基準値とを比較し、比較結果に基づいてシェーディング補正のオン／オフを切り替えることを特徴とする実施態様１、２に記載の画像読み取り装置。
【００６１】
（実施態様４）
前記切替手段が、前記撮像手段からのアナログ信号をアナログ・ディジタル変換するＡ／Ｄ変換器からのディジタル信号と予め設定された基準値とを比較し、比較結果に基づいてシェーディング補正のオン／オフを切り替えることを特徴とする実施態様１、２に記載の画像読み取り装置。
【００６２】
（実施態様５）
前記切替手段は、前記Ａ／Ｄ変換器によりディジタル信号に変換されたデータに対し、プログラムソフト内にある設定された基準値と比較し、比較結果に基づいてシェーディング補正のオン／オフを切り替えることを特徴とする実施態様１、２に記載の画像読み取り装置。
【００６３】
（実施態様６）
前記光量検出手段で外光を検出する前に適正露光量に調整する調整手段を有し、前記調整手段により前記照明手段の光量を変化させることによって適正露光量に設定することを特徴とする実施態様１〜５に記載の画像読み取り装置。
【００６４】
（実施態様７）
前記光量検出手段で外光を検出する前に適正露光量に調整する調整手段を有し、前記調整手段により前記撮像手段を駆動することによって適正露光量に設定することを特徴とする実施態様１〜５に記載の画像読み取り装置。
【００６５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、外光光量に基づいてシェーディング補正のオン／オフを切り替えることにより、簡単な制御でありながら、適正な露光制御を行うことができる。例えば、外光が支配的である環境下で使用する場合には、指中央部が過補正になることが無く、指紋パターンで最も重要な指中央部が飽和することが無いため、指紋の誤認や採取ミスがなく、高信頼性の画像読み取りを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像読み取り装置の第１の実施形態を示すブロック図である。
【図２】図１のセンサの構成を示すブロック図である。
【図３】センサの１画素を示す回路図である。
【図４】センサの駆動タイミングを示すタイムチャートである。
【図５】センサの一部を外光量を検出する手段として用いる場合の領域を説明する図である。
【図６】図１の実施形態の適正露光量を設定するためのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図７】図１の実施形態の外光量に基づくシェーディング補正切替のアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図８】図１の実施形態のシェーディング補正を行う場合の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図９】図８の方法でシェーディング補正を行う場合の画面位置とＬＥＤの光量の関係を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態を示すブロック図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態を示すブロック図である。
【図１２】図１１の実施形態に用いるセンサを示すブロック図である。
【図１３】ローリング電子シャッターを説明する概念図である。
【図１４】ローリング電子シャッターの動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図１５】ローリング電子シャッターを用いてシェーディング補正を行う場合の動作タイミングを示すタイムチャートである。
【図１６】従来の光学式接触式指紋読み取り装置の概略構成図である。
【図１７】従来の指紋を撮像する場合のシェーディング特性図である。
【符号の説明】
１０、１０′  センサ
１１  画素領域
１２  垂直走査回路（Ｖｓ・ＳＲ）
１３  メモリ
１４  水平走査回路
１５  差動アンプ
１６  垂直走査回路（Ｖｓ・ＳＲ）
２０  ＰＧＡ（プログラマブル・ゲイン・アンプ）
３０  Ａ／Ｄ変換器
４０  認証回路
５０  メモリ
６０  ＬＥＤ
７０  ＴＧ（タイミング・ジェネレータ）
８０  制御回路
９０  ＣＰＵ
１００  表示装置
１１０  判断回路
１２０  切替スイッチ
ＰＤ  フォトダイオード
Ｍｔｘ  転送用トランジスタ
Ｍｒｅｓ  リセット用トランジスタ
Ｍｓｆ  増幅用トランジスタ
Ｍｓｅｌ  選択用トランジスタ
Ｍｓ１１  トランジスタ
Ｍｎ１１  トランジスタ
Ｍｓ２１  トランジスタ
Ｍｎ２１  トランジスタ
Ｃｓ  蓄積容量
Ｃｎ  蓄積容量
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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