(57)【要約】    【課題】  電子装置に組み込むことができる程度に小さいサイズの単一センシングエリアを利用して、指認識とフィンガ・ナビゲーションを併せて実施する光学機構を提供する。    【解決手段】  画像入力システム１０は、フィンガ・ナビゲーション・モードまたは指認識モードで動作可能である。２つ以上に区画された表面１１５上のセンシングエリアに指２０の先端が押し当てられ、上記２つ以上の区画のそれぞれは複数の光源１２０で照射される。センサ１４０は、選択された１つの区画において光源１２０のひとつによって照射された指２０の先端の一部で反射した光１２８を区画された画像として受光し、この区画された画像に対応する画像データ５０を生成する。画像処理システム２００は、選択されている画像入力システム１０の動作モードに応じて画像データ５０を処理する。    【選択図】    図１
2004318892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィンガ・ナビゲーション・モードまたは指認識モードとすることが可能な、選択動作モードで指紋（２５）を画像入力するための装置であって、
表面（１１５）に人間の指（２０）の先端部分が押し当てられる、２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）を含む、センシングエリアを備えたフィンガ・インターフェース（１１０）と、
それぞれ、前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の１つに対応し、前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の前記それぞれの区画内における人間の指（２０）の先端の一部を照射する光（１２５）を順次放出することが可能な、複数光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と、
前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）の１つによって照射される前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の選択された１つにおいて前記人間の指（２０）の先端の一部で反射した光（１２８）を区画された画像として受光して、前記区画された画像に対応する画像データ（５０）を生成するためのセンサ（１４０）とを備えており、
選択される前記区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）は、前記選択動作モードに基づいて少なくとも部分的に選択されるものであることを特徴とする、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、画像入力分野に関するものである。とりわけ、本発明は、ナビゲーション及び認識のため、指紋の画像を得て、処理を施すためのシステム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
認証のための指紋の利用は、数世紀前まで遡ることが可能である。例えば、１４世紀のペルシャでは、さまざまな政府の公文書に指紋（圧痕）が含まれており、ある政府高官は、２つの指紋が全く同じということはないという点に気づいていた。最近では、指紋は、生理的特性または行動特性に基づく個人の認証を表わす、バイオメトリクスとして既知の分野において重要な役割を果たしている。バイオメトリクスによって、犯罪捜査、施設への物理的出入り、及び、コンピュータ及び／またはコンピュータ・システムのデータへの電子的アクセスといった、いくつかの用途のための自動個人認証が可能になる。
【０００３】
指紋は、現在では、従来行われていたように、紙に押し付けた指紋を得る中間ステップを必要とすることなく、ディジタル画像の形で直接得ることが可能である。ディジタル指紋は、記憶しておいて、後で、指紋強調及び照合用途において処理することが可能である。認識に十分な特徴を備えた指紋画像を入力するには、一定の解像度及び指先面積が必要になる。例えば、連邦捜査局（ＦＢＩ）では、４００ｄｐｉの解像度で、１２×６ｍｍの指先面積（センシングエリア）を推奨している。サイズ及びコストが重要な要素になる他の用途の場合、上記と同じか、それ未満の解像度で、より狭い指先面積を利用することが可能である。例えば、多くの用途では、３００ｄｐｉの解像度で、９×１２ｍｍの指先面積が用いられてきた。しかし、より小面積及び／または低解像度の指紋画像入力用途では、指紋認証アルゴリズムの性能は、通常、入力される特徴の数が減少するために劣ることになる。
【０００４】
用途によっては、９×１２ｍｍの面積でさえ、指紋画像の入力専用にするのは望ましくない場合がある。例えば、携帯電話、ラップトップ・コンピュータ、携帯端末、電子マウス、または、他の電子装置の設計においては、装置自体を小型にし、同時に、より多くの機構を与えようとする傾向がある。従って、こうした電子装置に指認識機構を与えるためには、センシングエリアをできる限り小さくする必要がある。しかし、こうした電子装置に実装するのに十分なほど小さく、それにもかかわらず、十分な指認識アルゴリズム性能を可能にする指紋スキャナは、現在のところ得られない。
【０００５】
やはり、多くの電子装置によって得られるもう１つの機構は、スクリーン上におけるカーソルまたはポインタを制御するためのナビゲーション機構である。これまで、ＰＣ用途において最もよく知られているナビゲーション機構はマウスである。最近、一連の画像を移動の方向に相関させるトラッキング・アルゴリズムを利用して、ほぼいかなる任意の表面上においてもナビゲート可能な光学マウスが開発された。例えば、参考までに本明細書で全体が援用されている先行技術文献（例えば、特許文献１参照）には、マウス下の表面の空間的特徴を画像入力し、一連の画像を比較して、移動方向及び量を確認する光学マウスについての記載がある。さらに、参考までに本明細書で全体が援用されている先行技術文献（例えば、特許文献２参照）によれば、指の動きを検出して、その指の動きを、スクリーン上における対応するカーソルまたはポインタの動きに変換する光学フィンガ・ナビゲーション装置も開発されている。
【０００６】
同じ電子装置に指認識及びフィンガ・ナビゲーションのための独立したセンシングエリアを配置するのは、コスト及びスペースの観点から非効率的である。しかし、指認識とフィンガ・ナビゲーションの両方を実施することが可能な指紋スキャナは現在のところ得られない。
【特許文献１】米国特許第６，２８１，８８２号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０５７，５４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、電子装置に組み込むことができる程度に小さいサイズの単一センシングエリアを利用して、指認識とフィンガ・ナビゲーションを併せて実施する光学機構を提供することにある。本発明のもう１つの目的は、指認識とフィンガ・ナビゲーションの両方を実施し、同時に、小型電子装置及び／または携帯式電子装置において必要とされる電力消費及び空間を最小限に抑えることが可能な、コスト効率の良い画像入力システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のいくつかの実施態様によれば、少なくとも２つの異なる動作モードで指紋を画像入力し、指認識及びフィンガ・ナビゲーションの両方に応用できるようにするための装置が得られる。ユーザが指（または親指）を置いたフィンガ・インターフェースの対応する区画を照射するため、複数光源を順次選択することが可能である。選択動作モードに応じて、複数光源を順次選択して照射するか、または、単一光源を選択して照射する。単一センサが、全ての照射区画において指から反射された光を一連の区画画像として入力する。センサは、さらに、少なくとも２つの異なるモードの一方における処理のために、入力された区画画像に対応する画像データを出力する。
【０００９】
他の実施態様によれば、画像データを処理するための少なくとも２つの異なるモード間において選択を行うモード・スイッチを備えた画像入力システムが得られる。モード・スイッチは、さらに、少なくとも２つのモードの一方による画像処理システムの動作中に、所望の区画を照射する１つ以上の光源を選択する。さらに、光源を順次選択することによって、フィンガ・インターフェースに押し付けられた指領域の完全な画像を処理することが可能になる。選択された１つまたは複数の光源に対応する１つまたは複数の画像センサから受信する画像データは、少なくとも２つのモードの１つに対応して画像データを処理するようにプログラムされたプロセッサに供給される。
【００１０】
フィンガ・ナビゲーション・モードでは、順次画像を相関させて、指の動きの量及び方向を表わすナビゲーション情報を確認することが可能なトラッキング・アルゴリズムを用いて、画像データの処理が実施される。画像は、画像センサによって入力される指紋のそれぞれの部分における微小テクスチャ特徴（例えば、隆線及び凹線）を利用して相関させられる。
【００１１】
指認識モードでは、指紋照合に十分な数の微小テクスチャ特徴を備える、指紋の連続した１つの画像を形成するため、トラッキング・アルゴリズムと一連の画像を組み合わせるステッチング・アルゴリズムの両方を用いて、画像データの処理が実施される。ステッチング・アルゴリズムは、トラッキング・アルゴリズムによって確認されるナビゲーション情報を用いて、一連の画像間のオーバラップを決定する。
【００１２】
他の実施態様では、画像入力システムは、スタイラス・モードのような他のタイプの光学ナビゲーション用途のための追加モードで動作することが可能である。スタイラス・モードでは、指の一連の画像を表わした画像データから抽出されたナビゲーション情報を利用して、ユーザによって行われる、所望の英字、数字、または、句読記号に対応したフィンガ・ストロークが判定される。画像入力システムのもう１つの動作モードは、光源がメッセージ表示灯として用いられる、明滅モードである。
【００１３】
単一のセンシングエリアを利用して、指認識とフィンガ・ナビゲーションの両方の応用例のための画像データを提供することによって、電子装置へのこれらの応用例の導入サイズが縮小され、導入コストが低下する。さらに、センシングエリアを指認識に用いられる従来の９×１２ｍｍのセンシングエリアより小さくすることによって、携帯電話、ラップトップ・コンピュータ、携帯用端末、及び、電子マウスのような、小型電子装置及び／または携帯式電子装置において指認識応用例を実施することが可能になる。さらに、本発明によれば、上述のものに加えて、または、その代わりに、他の特徴及び利点を備えた実施態様も得られる。これらの特徴及び利点の多くについては、添付の図面に関連した下記の説明から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
開示の発明は、本発明の重要な見本となる実施態様を示す、参考までに明細書に組み込まれた、添付の図面に関連して説明されることになる。
【００１５】
本出願の数多くの新規の教示が、特定の典型的な実施態様に関連して解説される。ただし、云うまでもないが、これらの実施態様によって示されるのは、本明細書における新規の教示の数多くある有用な用途のほんの数例にすぎない。一般に、本明細書でなされる説明は、必ずしも、請求の範囲に記載されているさまざまな発明の任意のどれかについて限界を設定するものではない。さらに、説明の中には、本発明のある特徴には当てはまるが、他の特徴には当てはまらないというものもある。
【００１６】
図１には、１つがフィンガ・ナビゲーション・モードで、もう１つが指認識モードという、少なくとも２つの異なるモードで動作可能な画像入力システム１０が例示されている。画像入力システム１０の用途によっては、他のモードも可能である。例えば、画像入力システム１０は、フィンガ・ストロークを利用して、簡便かつ効率のよいやり方で、書かれた英字、数字、句読記号、及び、他の書かれた伝達形態を表わす、スタイラス・モードで動作するようにプログラムすることが可能である。画像入力システム１０には、今後はスワイプ・モジュール１００と呼ぶことにする、人間の指２０の画像を表わした画像データ５０を入力するための装置と、少なくとも２つの異なるモードの１つで画像データ５０を処理するための画像処理システム２００が含まれている。以下で用いられるように、「指」という用語には、人間の手または足の任意の指（手指、親指、または、足指）が含まれる。
【００１７】
スワイプ・モジュール１００には、ユーザがその上に指２０を押し付けて、指２０を動かす上面１１５を備えたスワイプ・インターフェース１１０が含まれている。上面１１５は、フラットにすることもできるが、わずかに湾曲させることができるのが望ましい。例えば、凸状に湾曲させると、上面１１５のセンシングエリアを拡大するのに役立つ。センシングエリアは、上面１１５に押し付けられた指２０の画像を入力するために焦点が合わせられた、上面１１５の一部である。望ましい実施態様の場合、センシングエリアには、スワイプ・インターフェース１１０の上面１１５全体が含まれる。スワイプ・インターフェース１１０は、スワイプ・インターフェース１１０の上面１１５を照射する光源１２０から放出される光に対して透明な、ガラスまたは他の耐摩耗性材料から形成することが可能である。
【００１８】
実施態様の１つでは、スワイプ・インターフェース１１０は、少なくとも１つの方向の寸法において人間の指の先端領域より小さいセンシングエリアを設けるため、細長い形状をなしている。人間の指の先端領域は、従来の９×１２ｍｍのセンシングエリアと定義される。図１に示す軸を利用すると、ある実施態様の場合、スワイプ・インターフェース１１０は、ｙ方向に細長い。一例として、スワイプ・インターフェース１１０は、ｙ方向において約７〜９ｍｍで、ｘ方向において１ｍｍである。他の実施態様の場合、スワイプ・インターフェース１１０は、領域拡大という代償を払ってでも、性能を向上させることができるように、領域によっては２ｍｍまでといったように、ｘ方向において拡大することが可能なものもある。図１に示すように、ユーザの指２０は、指先から指２０の付け根までの指２０の全長がｘ方向に向き、指２０の両側間にわたる指２０の幅がｙ方向に向くようにして、スワイプ・インターフェース上に配置される。従って、指２０の全長は、図示のように、指２０の幅にわたって指２０の先端部分の画像を入力するため、スワイプ・インターフェースの長手方向に直交している。ただし、云うまでもなく、他の実施態様には、スワイプ・インターフェース１１０の長手方向に対して、指２０の全長をスワイプ・インターフェースの軸方向（長手方向）に任意の位置まで回転させることが可能なものもある。例えば、指２０の全長は、スワイプ・インターフェース１１０の長手方向に対して平行にすることも可能である。
【００１９】
光源１２０は、任意の適合する電磁放射線（光１２５）源とすることが可能である。例えば、制限するわけではないが、光源１２０は、単一の発光ダイオード（ＬＥＤ）、スワイプ・インターフェース表面１１５の異なる部分を照射するように配置された複数のＬＥＤ、または、所望の平均強度で光１２５を放出するように設計されたＬＥＤアレイとすることが可能である。光源１２５から放出される光１２５の波長は、人間の皮膚からの光１２５の反射を最大にし、反射光１２８と望ましくない光信号とを識別できるように選択される。さらに、光１２５の波長は、ユーザまたはメーカの選好に基づいて選択することが可能である。例えば、メーカによっては、特定の用途において赤色光よりも青色光を選択する場合があり得る。光源１２０は、安定した照射量または可変照射量の連続モードで「オン」状態にするか、あるいは、光源１２０をパルス動作でオン／オフして、平均光量のサーボ制御により露光を制御する、デューティ・サイクル・モードで「オン」状態にすることが可能である。照射強度は、任意の既知技法を用いて制御することが可能である。
【００２０】
照射光学素子（不図示）を利用して、所望の入射角でスワイプ・インターフェース１１０に光１２５を向けることも可能である。例えば、照射光学素子は、ＬＥＤドーム・レンズ、または、光の損失量を最小限に抑えて、スワイプ・インターフェース１１０に光１２５を送る光パイプから構成することが可能である。当該技術において既知のように、不透明材料を照射するのに望ましい入射角は、５〜２０度の範囲内のかすめ角（グレージング角）である。この範囲の入射角であれば、画像入力される物体に固有の構造特徴を表わした画像データのＳ／Ｎ比が高くなる。しかし、皮膚の透明性のために、ユーザの指２０の画像を表わす画像データ５０を十分に入力するのに、こうした斜角は必要ではない。従って、入射角の選択は、主として、用いられるＬＥＤの数及びタイプ、ｚ方向におけるスワイプ・モジュール１００の厚さ、及び、用いられる光学素子（照射及び画像転送）といった、スワイプ・モジュール１００の設計によって決まる。
【００２１】
指２０の先端をスワイプ・インターフェース１１０の上面１１５に押し付けると、微小テクスチャ特徴と総称される、皮膚の隆線（稜線）及び凹線（谷）が、上面１１５の平面において観測できる。画像転送光学素子１３０によって、それらの微小テクスチャ特徴から反射した光１２８は、ＣＣＤ（電荷結合素子）、ＣＭＯＳ−ＡＰＳ（相補型金属酸化膜半導体  −  活性ピクセル・センサ）、または、当該技術において既知の他の任意のタイプの光センサとすることが可能な、光画像センサ１４０の一部をなす光検出器アレイに送られる。光画像センサ１４０は、拡大／縮小機構を併用することによって、シリコン領域を縮小することができるので、熱または容量性画像センサよりも望ましい。熱及び容量性画像センサは、一般に、検知領域と同等のサイズのシリコン領域を必要とする。さらに、容量性画像センサは、静電気放電に影響されやすい可能性があり、このため、Ｓ／Ｎ比が低下し、従って、画像が劣化する可能性がある。
【００２２】
光画像センサ１４０は、各光検出器において測定される反射光１２８の強度を表わした画像データ５０の形で、微小テクスチャ特徴の画像を得る。各光検出器によって、画像の画素（ピクセル）が入力され、全てのピクセルを組み合わせて、完全な画像が形成される。光検出器は、例えば、スワイプ・インターフェースの長手方向に対して平行な細長いアレイをなすように配列されたフォトダイオードまたはフォトトランジスタとすることが可能である。例えば、図１に示すように、スワイプ・インターフェース１１０及びセンサ１４０は、両方とも、ｙ方向に細長い。細長いアレイのサイズは、光学素子の倍率によって決まる。例えば、ある実施態様の場合、光学素子の倍率は、１：３の比率で１未満である。従って、センシングエリア（上面１１５）のサイズが９ｍｍ×１ｍｍの場合、センサ１４０のサイズは、３ｍｍ×０．３ｍｍしか必要ないことになる。指先２０の特徴は、人間の裸眼で検分するのに十分な大きさがあるので、センサ１４０のコストを低減し、さらに、スワイプ・モジュール１００のサイズも縮小するため、１未満の倍率を用いて、センサ１４０領域を縮小することが可能である。ただし、云うまでもないが、スワイプ・モジュール１００のサイズ制約条件及びメーカの選好に従って、１未満、ほぼ１、または、１を超える他の倍率を利用することも可能である。
【００２３】
各光検出器は、５〜６０μｍ角の感光領域を備えており、光検出器間の間隔は、センサ１４０の所望の空間解像度を実現するように設計されている。例えば、３ｍｍ×０．３ｍｍのピクセル領域上において、９ｍｍ×１ｍｍの指センシングエリアで４００ｄｐｉの解像度を実現するには、２１μｍ×２１μｍのサイズの、１１４×１６個の光検出器が必要になる。所望の解像度に制限されることなく、光検出器のサイズ、及び、光検出器間の間隔は、画像の微小テクスチャ特徴毎に少なくとも１つの（できれば、２つ以上の）光検出器を備えるように構成されており、光検出器アレイの全体サイズは、いくつかの微小テクスチャ特徴を備えた画像を入力すのに十分な大きさである。
【００２４】
画像センサ１４０は、少なくとも２つの異なるモードの少なくとも１つで、画像データ５０を処理することが可能な画像処理システム２００内のプロセッサ２１０に画像データ５０（例えば、生ピクセル値）を供給する。各モード毎に、個別プロセッサ２１０を利用することもできるし、あるいは、１つのプロセッサ２１０に、全モードで動作するようにプログラムすることも可能である。プロセッサ２１０は、任意のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または、選択されたモードで画像データ５０の処理が可能な他の処理装置とすることが可能であり、画像センサ１４０と同じチップに埋め込むことも可能である。モード・スイッチ２２０は、さらに詳細に後述するように、異なるモード間で選択を行い、センサ１４０の露光時間、フレームレート、及び、光源１２０の照射強度を制御する。モード・スイッチ２２０は、ユーザの要望する用途に基づいて、ユーザがトグルすることもできるし、あるいは、タスクが完了するとトグルするようにプリセットすることもできるし、あるいは、その両方のやり方でトグルすることも可能である。例えば、実施態様の１つにおいて、モード・スイッチ２２０は、指認識モードに初期設定し、指紋の認証がなされると、自動的にトグルして、フィンガ・ナビゲーション・モードになるようにすることが可能である。
【００２５】
上述のように、モード・スイッチ２２０によってあるモードまたは別のモードを選択すると、プロセッサ２１０による画像データ５０の処理方法が決まる。さらに、センサ１４０の露光時間は、選択されたモードによって変動する可能性がある。例えば、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合、ユーザは、スワイプ・インターフェース１１０上において、指認識モードの場合よりも素早く、不規則に指を動かす可能性があり、画像により多くの迷光を入り込ませることになる。この場合、モード・スイッチ２２０によって、センサ１４０の露光時間を短縮することによって、検出される迷光の量、従って、画像内におけるノイズ量を低減させることが可能である。
【００２６】
露光時間の制御に加えて、または、その代わりに、モード・スイッチ２２０は、選択モードに従って、光源１２０から放出される光１２５の強度を制御することも可能である。例えば、指認識モードの場合、モード・スイッチ２２０は、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合の照射強度に比べて、照射強度を増すことによって、Ｓ／Ｎ比を高め、指紋照合の正確度を向上させることが可能である。他の実施態様の場合、スワイプ・モジュール１１０は、ユーザの指がスワイプ・モジュール１１０に係合していない場合には、画像データ５０の生成を中断し、光源１２０によって放出される光の強度を弱める「一時停止」機能を実施することが可能である。スワイプ・モジュール１００は、反射光１２８が、たとえ存在したとしても、反射表面（すなわち、指２０）が遠すぎるか、または、単純に視野内にないために、同じ強度で光検出器に達しなくなると、「一時停止」機能を開始することが可能である。非常に明るい環境であっても、「一時停止」機能は、光検出器の出力がほぼ一様になるのに応答して、開始することが可能である。
【００２７】
さらに、モード・スイッチ２２０は、センサが、選択されているモードに従って、一連の画像を表わした画像データ・セットを生成するフレームレートを制御することが可能である。例えば、指認識モードの場合、ユーザは、一般に、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合よりもゆっくりと指２０を走らせる。さらに、指認識モードの場合には、一連の画像にステッチをかけて（合成して）、完全な画像が形成されるが、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合には、一連の画像を比較して、動きが確認される。従って、指認識モードにおける一連の画像間のオーバラップは、フィンガ・ナビゲーション・モードと比較して、最小になるようにしさえすればよい。一例を挙げると、指認識モードにおいて、ユーザが、幅１ｍｍのセンシングエリアで、毎秒２５ｍｍ指２５を動かすと、指紋の完全な画像を入力するのに、毎秒２６フレームのフレームレートで十分である。フィンガ・ナビゲーション・モードの場合には、毎秒５００フレームまでのフレームレートが必要になる可能性がある。
【００２８】
画像入力システム１０は、単一電子装置内または複数電子装置内に含むことが可能である。例えば、スワイプ・モジュール１００は、マウスのような遠隔電子装置に実装することが可能であり、一方、画像処理システム２００は、マウスに対するインターフェースを備えたパーソナル・コンピュータに実装することが可能である。もう１つの例として、スワイプ・モジュール１００及び画像処理システム２００は、両方とも、携帯電話、ラップトップ・コンピュータ、または、ＰＤＡのような、小型電子装置及び／または携帯式電子装置に実装することが可能である。云うまでもないが、画像入力システム１０が完全に単一電子装置内に実装される場合には、画像処理システム２００は、スワイプ・モジュール１００内に組み込むか、スワイプ・モジュール１００に接続することが可能である。
【００２９】
スワイプ・モジュール１００は、電子装置の要件に基づくｚ方向の厚さを備えている。例えば、多くの電子装置は、５ｍｍ未満の厚さを命じている。電子装置の厚さ仕様の範囲内においてスワイプ・モジュール１００を製作するため、光路を折り返すか、または、光学素子のサイズを縮小するためのさまざまな技法を利用することが可能である。
【００３０】
図２には、折り返し（屈曲）光学素子の一例が示されている。図２には、典型的なスワイプ・モジュール１００の絵画的表現による拡大略側面図が例示されている。ＬＥＤ１２０から放出される光１２５は、結合レンズ１５０によってプリズム１５５に結合され、プリズム１５５によって、所望の入射角でスワイプ・インターフェース１１０に送り込まれる。光１２５は、プリズム１５５の形状及び入射角に応じて、内面全反射（ＴＩＲ＝Ｔｏｔａｌ  Ｉｎｔｅｒｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）メカニズムを用いて送ることが可能である。他の実施態様の場合、光１２５は、反射光メカニズムを利用して送ることが可能である。図２の場合、光１２５は、プリズム１５５の第１の表面１５８を通過し、屈折によって、所望の入射角でスワイプ・インターフェース１１０の上面１１５に向かう。スワイプ・インターフェース１１０の表面１１５に押し付けられた指２０からの反射光１２８は、プリズム１５５の第１の表面１５８で内面反射して、プリズム１５５の第２の表面１５９を通過する。
【００３１】
プリズム１５５から出射する反射光１２８は、スワイプ・インターフェース１１０の長手方向に対して直交するｘ方向に進行して、拡大／縮小光学素子１３０を通過し、拡大／縮小光学素子１３０によって、もう１つのプリズム１３５に送られる。光１２８は、プリズム１３５によって、表面１３８から内反射され、センサ１４０に対してｚ方向に向け直される。ｚ方向に従来からある光学素子を利用する代わりに、ｘ方向に折り返し光学素子を利用することによって、ｚ方向におけるスワイプ・モジュール１１０の厚さを薄くすることが可能になる。もちろん、照明用の光学素子１５０及び／または画像を転送するための光学素子１３０において、アパーチャ及びレンズといった追加光学コンポーネントを利用することも可能である。さらに、図２に示す光学構成の代わりに、他の光学構成を利用して、光路を折り返すことも可能である。
【００３２】
図３Ａ及び３Ｂには、スワイプ・モジュール１００の厚さ許容差内に収まるように光学素子のサイズを縮小する例の１つが例示されている。図３Ａ及び３Ｂは、典型的なスワイプ・モジュール１００の拡大側面図である。ＬＥＤ１２０から放出された光１２５は、結合レンズ１５０によってプリズム１５５に送られる。結合レンズ１５０には、ＬＥＤ１２０から狭い角度で発散する光１２５をコリメートすることが可能な対向する凸面が含まれている。スワイプ・モジュール１００内におけるプリズム１５５の形状及び位置は、光が反射されるように、所望の入射角でスワイプ・インターフェース１１０に光を送るか、あるいは、スワイプ・インターフェース１１０内で多重の内面全反射を生じるように、スワイプ・インターフェース１１０に光１２５を送るように設計されるが、後者が例示される。
【００３３】
スワイプ・インターフェース１１０内で多重のＴＩＲを実現するため、スワイプ・インターフェース１１０の上面１１５に直交する内部側面１１２に吸光材料をコーティングして、側面で反射光を吸収するのが望ましい。他の実施態様には、内部側面１１２を鏡面仕上げにすることが可能なものもある。光１２５は、光１２５の内面全反射を生じさせるため、スワイプ・インターフェース１１０材料の臨界角を超える入射角で上面１１５に送り込まれる。上面１１５からの内面全反射光１２５は、光１２５の別の内面全反射を生じさせるため、臨界角を超える入射角で、上面１１５と平行な底面１１８に送られる。スワイプ・インターフェース１１０の厚さ１１９は、より薄いスワイプ・モジュール１００（例えば、２ｍｍ）を実現可能とするため、約０．５〜１ｍｍになる。
【００３４】
指２０からの反射光１２８は、スワイプ・インターフェース１１０の底面１１８を透過し、マイクロレンズ・アレイ１７０によって、光検出器アレイ１４５を備える画像入力センサ１４０に集束させられる。スワイプ・モジュール１００の基板１８０上には、ＬＥＤ１２０、ドーム状レンズ１５０、及び、画像入力センサ１４０が形成されている。
【００３５】
図３Ｂに示すように、マイクロレンズ・アレイ１７０内の各マイクロレンズ１７５ａ、１７５ｂ、１７５ｃは、それぞれ、光検出器の１つ１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃと１対１で結合されている。例えば、マイクロレンズ１７５ａは、指紋２５の一部（例えば、指紋の隆線２５ａまたは指紋の凹線２５ｂ）からの反射光１２８を対応する光検出器１４５ａに集束させる。各光検出器１４５のサイズは、それぞれ、各光検出器１４５ａ、１４５ｂ、１４５ｃの視野（ＦＯＶ＝Ｆｉｅｌｄ  Ｏｆ  Ｖｉｅｗ）１９０ａ、１９０ｂ、１９０ｃを制限して、視野１９０と隣接マイクロレンズ１７５が重なり合わないように選択される。
【００３６】
処理モードに応じて、光検出器アレイをなす光検出器１４５の全て、または、光検出器１４５の一部だけから画像データを得ることが可能である。例えば、指認識モードの場合、指紋２５の完全な画像を入力するには、９ｍｍ×１ｍｍのセンシングエリア全体が必要になる。しかし、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合には、動きの方向を確認するのに、ほんのわずかな指紋２５の特徴だけしか必要とされないし、多くの場合、指２０は、９ｍｍ×１ｍｍの全センシングエリアに位置しているわけではない。従って、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合、画像データは、指２０に接触しているスワイプ・インターフェース１１０領域からの光を検出する、光検出器１４５の一部から取得しさえすればよい可能性がある。
【００３７】
図４に示すように、フィンガ・ナビゲーションに必要な光検出器１４５の数を減らし、同時に、指の動きを確認するのに十分な画像データを入力するため、光検出器アレイ１４８の中心部におけるより広い検知領域をフィンガ・ナビゲーションのために提供するように、光検出器アレイ１４８を変更することが可能である。図４において、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合、スワイプ・インターフェースにおける指の位置は、主として、センシングエリアの長手方向（ｙ方向）の中心部にあるものと仮定する。また、指認識モードでは、指の一部が、センシングエリアの長手方向の中心部に位置するものと仮定するが、図１４及び１５に関連してさらに詳細に後述するように、その中心部分を利用して、フィンガ・ナビゲーション情報を取得することによって、一連の画像のステッチングが可能になる。従って、図４に示される光検出器１４５の構成において、対応するスワイプ・インターフェース（不図示）は、９ｍｍ×１ｍｍの一般的なサイズをもつ。しかし、そのスワイプ・インターフェースの中心領域はｘ方向に拡大され、２ｍｍ×２ｍｍの中心領域を供給する。その中心領域は、フィンガ・ナビゲーションに利用される。これに応じて、センサ１４０の中心領域（点線で示された）は、ｘ方向に拡大され、スワイプ・モジュールの拡大された中心領域からの光を検出する。４００ｄｐｉの解像度は、１ｍｍあたり約１６の光検出器に対応し、これは１４４×１６の指認識光検出器１４５ｅ（黒の実線内に示された）、及び光検出器アレイ１４８（点線内に示された）の中心領域における３２×３２のフィンガ・ナビゲーション光検出器１４５ｄに相当する。
【００３８】
異なる複数のモード（例えば、指認識及びフィンガ・ナビゲーション）に対応する、センサの異なる領域及びセンシングエリアの異なる部分の利用を可能にするため、選択された動作モードに応じて、複数の光源及び／または複数のセンサを用いて、必要な異なる指領域を照射し、画像を入力することが可能である。図５Ａには、選択されたモードに基づいてスワイプ・インターフェース１１０の照射を多重化することが可能なスワイプ・モジュール１００を備えた、画像入力システム１０の一例の概要が示されている。スワイプ・インターフェース１１０は、図示のように、ｙ方向において３つの区画１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに分割されている。スワイプ・インターフェース１１０は、さらに、図示のように、３つのＬＥＤ１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃによって照射される。照射は、ＬＥＤ１２０ａがスワイプ・インターフェースの第１の区画１１０ａだけを照射し、ＬＥＤ１２０ｂが第２の区画１１０ｂだけを照射し、ＬＥＤ１２０ｃが第３の区画１１０ｃだけを照射するようにアライメントがとられる。照射光学素子は、簡略化のため示されていない。しかし、云うまでもないが、各ＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｃ毎に独立した照射光学素子を利用して、各ＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｃからの光をＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｃに関連したスワイプ・インターフェース１１０のそれぞれの区画１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに導くことが可能である。
【００３９】
照射された指領域は、画像転送光学素子１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを利用して、画像入力することが可能である。画像転送光学素子１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃは、さらに、スワイプ・インターフェース１１０の個別に照射される各区画１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが、それぞれ、対応する検知領域（受光領域）１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃに画像入力されるように、ｙ方向及びｚ方向においてもアライメントがとられる。検知領域１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、１つの連続したセンサとすることもできるし、あるいは、検知領域１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃは、図５Ａに示すように、回路設計の制約条件に従って分離された３つのセンサとすることも可能である。中心検知領域１４０ｂ、及び、中心区画１１０ｂは、図４に関連して上述のように、ｘ方向に拡大することも可能である。
【００４０】
個別のセンサを利用する場合、異なるセンサ間の間隔は、光学素子の設計を単純化し、指認識モードにおいて必要十分な画像が得られるように設計される。例えば、スワイプ・インターフェース１１０の面積が９×１ｍｍで、スワイプ・インターフェース１１０の各区画１１０ａ、１１０ｂ、及び、１１０ｃが３×１ｍｍの場合、各検知領域１４０ａ、１４０ｂ、及び、１４０ｃの面積は１×０．３ｍｍとし、検知領域１４０ａ、１４０ｂ、及び、１４０ｃ間の間隔は０．２５〜１ｍｍとすることが可能である。実施態様によっては、幾何学的関係が分っている限りにおいて、検知領域１４０ａ、１４０ｂ、及び／または、１４０ｃ間の間隔に起因する入力画像のギャップを許容可能なものもある。他の実施態様では、入力画像間のオーバラップが、ステッチングを容易にするために望ましい場合もあり得る。
【００４１】
スワイプ・インターフェース１１０の３つの個別区画１１０ａ、１１０ｂ、及び、１１０ｃ、及び、３つの個別検知領域（受光領域）１４０ａ、１４０ｂ、及び、１４０ｃが示されているが、もちろん、スワイプ・インターフェース１１０は、それぞれ、単一センサ中で分割された複数の領域または複数の個別のセンサによって画像入力可能な、任意の数の区画に分割することが可能である。利用される区画１１０ａ、１１０ｂ、及び、１１０ｃの数が増すほど、区画サイズの縮小に比例して、１つの区画の照射に必要な光の強度が低下するため、必要とされる電力量が減少する。電力消費の減少は、小型電子装置及び／または携帯用電子装置において重要な設計パラメータである。例えば、蓄電池による電力供給を受ける携帯電話、ＰＤＡ、及び、ラップトップ・コンピュータの場合、電力消費の減少によって蓄電池の寿命が延びることになる。
【００４２】
しかし、区画数が増すと、センサからピクセル値を読み取り、画像データを処理する上において、照射及び画像転送光学素子の複雑性も増す可能性がある。さらに、区画数が増すにつれて、各ＬＥＤによって照射されるセンシングエリアが縮小し、ＬＥＤ数が増大するので、照射設計は、より困難になり、いっそうコストがかさむことになる。
【００４３】
さらに別の実施態様において、照射は、スワイプ・インターフェースにおける指領域全体の画像を順次入力するように設計可能である。例えば、ＬＥＤ１２０ｂ及び１２０ｃがオフ状態にある間、ＬＥＤ１２０ａを「オン」にして、検知領域１４０ａに画像入力される第１の区画１１０ａだけを照射することが可能である。検知領域１４０ａからピクセル値を読み取って、記憶することが可能である。その後、ＬＥＤ１２０ａを「オフ」にして、ＬＥＤ１２０ｂを「オン」にし、検知領域１４０ｂに画像入力される第２の区画１１０ｂだけを照射することが可能である。検知領域１４０ｂからピクセル値を読み取って、検知領域１４０ａから前回入力した画像とのステッチングを施し、結果生じるステッチのかかった画像を記憶することが可能である。最後に、ＬＥＤ１２０ｂを「オフ」にして、ＬＥＤ１２０ｃを「オン」にし、同様のやり方で画像の残りが入力される。順次区画照射のタイミングは、区画された画像間において目立った指の動きが、ほとんど乃至全く生じないように設定される。画像の順次入力では、一度に１つのＬＥＤだけしか利用しないことによって、電力消費が減少する。
【００４４】
次に、図５Ｂ及び５Ｃを参照すると、個別センサまたはセンサの個別領域への照射を多重化することによって、スワイプ・モジュール１００のサイズがさらに縮小される。図５Ｂに示すように、ｙ方向において３ｍｍの単一センサに対して、スワイプ・インターフェースのｙ方向における細長いセンシングエリア（例えば、９ｍｍ幅の検知領域として示された）からの光を集束させるため、光学素子からセンサまでの焦点距離は、ｚ方向における光学素子とセンサとの間隔が「Ｘ」ｍｍになることを必要とする。図５Ｃに示すように、９ｍｍのセンシングエリアを、それぞれの区画からの光をそれぞれの１ｍｍ幅センサに向けるための個別光学素子を備えた、３つの個別３ｍｍ幅区画に分割することによって、ｚ方向における光学素子とセンサとの間隔が１／３に短縮される。従って、図５Ｃに示すように、光学素子とセンサとの間隔はＸ／３ｍｍになる。ｚ方向における光学素子とセンサとの間隔が短縮されると、スワイプ・モジュール１００の厚さ（ｚ方向における）が２／３に減少する。このサイズの縮小は、電子マウス、携帯電話、ＰＤＡ、及び、ラップトップ・コンピュータのような、小型電子装置及び／または携帯式電子装置にフィンガ・ナビゲーション及び指認識機能を導入する上において、重要な利点である。
【００４５】
電力消費の減少及びサイズの縮小に加えて、スワイプ・インターフェース表面の時間多重化照射によって、各区画毎に個別センサまたはセンサの個別領域を設ける必要をなくすことが可能になる。例えば、図６Ａに示すように、区画の１つからの画像を入力するのに十分な、ｙ方向における光検出器アレイサイズを備える単一センサを利用し、動作モードに応じて、区画のそれぞれからの画像が順次入力されるか、または、区画の１つからの単一の画像が入力される。
【００４６】
スワイプ・インターフェースは、図示のように、ｙ方向においてセンシングエリアが３つの区画１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃに分割されている。スワイプ・インターフェース１１０は、また図示のように、３つのＬＥＤ１２０ａ、１２０ｂ、及び１２０ｃにより照射される。照射は、ＬＥＤ１２０ａがスワイプ・インターフェースの第１の区画１１０ａだけを照射し、ＬＥＤ１２０ｂが第２の区画１１０ａだけを照射し、ＬＥＤ１２０ｃが第３の区画１１０ｃだけを照射するようにアライメントがとられる。照射光学素子は、簡略化のため示されていない。しかし、云うまでもないが、各ＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｃ毎に独立した照射光学素子を利用して、各ＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｃからの光をＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｃに関連したスワイプ・インターフェース１１０のそれぞれの区画１１０ａ〜ｃに導くことが可能である。
【００４７】
照射された指領域は、画像転送光学素子１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃを利用して、画像入力される。画像転送光学素子１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃは、さらに、スワイプ・インターフェース１１０の個別に照射される各区画１１０ａ、１１０ｂ、及び、１１０ｃが、単一センサ１４０に画像入力されるように、ｙ方向及びｚ方向においてもアライメントがとられる。動作時、一度に１つの区画１１０ａ、１１０ｂ、または、１１０ｃだけしか照射されないので、異なる区画の画像が上に重ねられることはない。従って、動作モードに応じて、画像入力システム１０の動作中に、１つの区画１１０ａ、１１０ｂ、または、１１０ｃだけを照射するか、あるいは、区画１１０ａ、１１０ｂ、及び／または、１１０ｃを順次照射して、各区画の画像が個別に入力される。
【００４８】
時間多重化照射は、指紋の一部の画像だけしか入力せず、指紋の１つの連続した画像を形成するのに、指の移動を必要とするスワイプ・モジュールのみならず、指の移動を必要とせずに、指紋全体の画像を入力するエリア・モジュールにとっても実行可能なオプションである。例えば、図６Ｂには、エリア・インターフェース４５５の多重化照射を実施するエリア・モジュールが示されている。
【００４９】
エリア・インターフェース４５５のセンシングエリアは、図示のように、ｘ及びｙ方向において４つの区画４５５ａ〜４５５ｄに分割されている。４つのＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｄは、各ＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｄ毎に、それぞれ、エリア・インターフェース４５５中の区画４５５ａ〜４５５ｄの１つを照射するようにして、エリア・インターフェース４５５を照射する。照射は、ＬＥＤ１２０ａがエリア・インターフェース４５５の第１の区画４５５ａだけを照射し、ＬＥＤ１２０ｂが第２の区画４５５ｂだけを照射し、ＬＥＤ１２０ｃが第３の区画４５５ｃだけを照射し、ＬＥＤ１２０ｄが第４の区画４５５ｄだけを照射するようにアライメントがとられる。照射光学素子は、簡略化のため示されていない。しかし、云うまでもないが、各ＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｄ毎に独立した照射光学素子を利用して、各ＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｄからの光をＬＥＤ１２０ａ〜１２０ｄに関連したエリア・インターフェース４５５のそれぞれの区画４５５ａ〜４５５ｄに導くことが可能である。
【００５０】
照射された指領域は、画像転送光学素子１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、及び、１３０ｄを利用して画像入力される。画像転送光学素子１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃ、及び、１３０ｄは、さらに、エリア・インターフェース４５５の個別に照射される各区画４５５ａ、４５５ｂ、４５５ｃ、及び、４５５ｄが、単一のセンサ１４０に画像入力されるように、ｘ及びｙ方向と、ｚ方向においてもアライメントがとられる。スワイプ・モジュールに関連して上述のように、一度に１つの区画４５５ａ、４５５ｂ、４５５ｃ、または、４５５ｄだけしか照射しないので、異なる区画の画像が上に重ねられてしまうことはない。
【００５１】
図７Ａは、本発明の画像入力システム１０の典型的なハードウェア及び処理コンポーネントを例示したブロック図である。画像入力システム１０には、それに投射された画像を入力して、その画像を表わしたアナログ信号３４５を発生する光検出器アレイ１４８を備えたセンサ１４０が含まれている。行デコーダ３１０及び列デコーダ３２０は、光検出器アレイ１４８の行及び列を選択し、ピクセル値を表わしたアナログ信号３４５を読み取って、光検出器をリセットする。列増幅器３３０は、アナログ・ディジタル変換器（ＡＤＣ）３５０によってアナログ信号３４５を対応するディジタル信号３５５に変換する前に、アナログ信号３４５を増幅して、プログラマブル利得制御装置３４０に供給する。ＡＤＣ３５０は、指認識モードの場合、約２５フレーム／秒の速度で動作可能な、また、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合には、５００フレーム／秒の速度で動作可能な、６ビット、８ビット、または、１０ビットＡＤＣとすることが可能である。
【００５２】
画像入力システム１０には、さらに、ディジタル信号３５５の処理に適したプロセッサ・モードを選択するためのモード・スイッチ２２０が含まれている。上述のように、モード・スイッチ２２０は、さらに、画像タイミング制御回路要素３６０を介して、センサ１４０のフレームレート及び露光時間（シャッタ速度）を制御する。フィンガ・ナビゲーション・モードの場合、図７及び８に関連してさらに詳細に後述するように、ナビゲーション・エンジン３７０にディジタル信号３５５を加えて、以前の画像と比較した現在の画像の移動方向及び量を表わしたナビゲーション情報３７５を確認する。他の実施態様では、指の曲線移動及び回転に対する追従性を向上させるため、１つ以上の追加ナビゲーション・センサ（不図示）によってナビゲーション情報３７５が確認される。例えば、画像入力センサ１４０の両端に１対のナビゲーション・センサを配置して、指が動く画像を有効に観測し、画像入力センサ１４０に対する指の変位を表示する。
【００５３】
指認識モードの場合、図９〜１２に関連して後述するように、指紋エンジン３８０にディジタル画像３５５が供給され、現在の画像と以前の画像にステッチがかけられて、指紋の完全な１つの画像を生成され、その指紋と以前に記憶した指紋の照合が行われる。現在の画像と以前の画像のオーバラップ量を決定して、画像にステッチをかけるため、ディジタル信号３５５は、ナビゲーション・エンジン３７０にも供給され、移動量（ナビゲーション情報３７５）が求められる。指紋の完全なディジタル画像を形成するのに必要なディジタル画像数は、フレームレートと指の移動速度によって変動する。しかし、結果生じる完全なディジタル画像にステッチをかける（合成して所望の画像を形成する）ことによって、７ｍｍ×１２ｍｍまたは９ｍｍ×１２ｍｍ（スワイプ・インターフェースのサイズによって決まる）の全センシングエリアを表わしたディジタル信号セットが形成される。こうしたディジタル信号は、指紋照合に十分な数の特徴を得るのに必要とされる。
【００５４】
指紋エンジン３８０は、指紋の完全な画像または指紋照合分析結果を表わすことが可能な指紋情報３８５を出力する。
【００５５】
スタイラス・モードの場合、ディジタル信号３５５は、ナビゲーション・エンジン３７０に供給され、移動方向及び量を表わしたナビゲーション情報３７５が確定される。ナビゲーション情報は、図１３〜１４に関連して後述するように、スタイラス・エンジン３９０に供給され、ナビゲーション情報と、英字、数、句読記号、または、他の書かれた伝達形態（今後は、文字と総称する）の識別に用いられるフィンガ・ストロークとが相関させられる。ディジタル信号３５５は、スタイラス・エンジン３９０に供給することによって、ある文字の完了及び別の文字の開始を表わすための指を上げる動作を判定することも可能である。スタイラス・エンジン３９０は、スワイプ・モジュールを組み込んだ電子装置に一体化されたディスプレイ上において、ユーザに対して対応する文字を表示するためにホスト（またはプロセッサ）が利用可能な文字コード３９５を出力する。例えば、ディスプレイは、携帯電話のＬＣＤのように、電子装置に配置することが可能である。もう１つの例として、ディスプレイは、スワイプ・モジュールが組み込まれたマウスに接続された、パーソナル・コンピュータに接続されたスクリーン上に配置することも可能である。もちろん、ナビゲーション・エンジン３７０、指紋エンジン３８０、及び、スタイラス・エンジン３９０には、上述の機能を実施するために必要なハードウェア、ソフトウェア、及び／または、ファームウェアが含まれており、オブジェクト指向プログラミングを含む任意のタイプのプログラミング技法を用いてプログラミングを施すことが可能である。
【００５６】
図７Ｂは、本発明の多重化照射による画像入力システム１０の典型的なハードウェア及び処理コンポーネントを例示したブロック図である。画像入力システム１０には、それぞれ、図７Ａに関連して上述のように、スワイプ・インターフェースの照射区画のそれぞれの画像を入力して、それを表わしたアナログ信号を発生する、検知領域１４０ａ、１４０ｂ、及び、１４０ｃが含まれている。
【００５７】
画像入力システム１０には、さらに、画像処理に適したモードを選択するモード・スイッチ２２０が含まれている。選択モードに基づいて照射を多重化する（例えば、１つ以上の区画を選択して、その区画を照射または順次照射する）ため、モード・スイッチ２２０は、オン／オフ・スイッチ３６５を介して、ＬＥＤ１２０ａ、１２０ｂ、及び、１２０ｃのオン及びオフ状態を制御する。例えば、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合、中心区画だけしか照射する必要がない可能性があり、モード・スイッチ２２０は、オン／オフ・スイッチ３６５に命じて、ＬＥＤ１２０ｂを「オン」にし、ＬＥＤ１２０ａ及び１２０ｃを「オフ」にすることが可能である。上述のように、モード・スイッチ２２０は、さらに、画像タイミング制御回路要素３６０を介して、検知領域１４０ａ、１４０ｂ、及び、１４０ｃのフレームレート及び露光時間（シャッタ速度）を制御する。各検知領域１４０ａ、１４０ｂ、及び、１４０ｃは、選択モードに従って、画像タイミング制御回路要素３６０が個別に制御することが可能である。
【００５８】
次に図８を参照すると、画像入力システムが複数モードで動作する典型的なプロセスが例示されている。最初に、画像入力システムのユーザによって、または、画像入力システムに記憶された所定のデフォルトモードによって、画像解システムの動作モードが選択される（ブロック６００）。例えば、画像入力システムは、確実な指紋照合がなされるまで、指認識モードで動作するようにプログラムすることが可能である。その後、画像入力システムは、ユーザがディスプレイにおいてポインタ（カーソル）を動かして、画像入力システムまたは画像入力システムを組み込んだ電子装置によって提供される１つ以上の機能オプションを選択できるようにするため、フィンガ・ナビゲーション・モードで動作するように設定することが可能である。これらの機能オプションの１つは、ユーザが、フィンガ・ナビゲーション・モードにある間に選択可能なスタイラス・モードとすることが可能である。
【００５９】
モードの選択が済むと、画像入力システムのスワイプ・インターフェース上で移動する指の一連の画像が入力され（ブロック６１０）、トラッキング・アルゴリズムに供給されて、指の移動量及び方向を表わしたナビゲーション情報（例えば、Δｘ、Δｙ）が確認される（ブロック６２０）。画像入力システムが指認識モードにある場合（ブロック６３０）、ナビゲーション情報は、指紋照合アプリケーションに供給され、ナビゲーション情報を用いて一連の画像にステッチがかけられ、画像入力された指紋と記憶されている指紋を比較して、ユーザの認証が行われる（ブロック６４０）。しかし、画像入力システムが別の動作モードにある場合には、ナビゲーション情報は、他のモードで動作可能な他のアプリケーションに供給されることになる（ブロック６５０）。例えば、別の動作モードは、フィンガ・ナビゲーション・モードとすることが可能であり、この場合、ナビゲーション情報は、ナビゲーション情報に対応する距離だけ、ディスプレイ上においてポインタを移動させることが可能なポインティング・アプリケーションに供給することが可能である。他の実施態様では、スタイラス・モードのような、他の動作モードが可能なものもある。画像入力システムがスタイラス・モードにある場合、ナビゲーション情報は、スタイラス・アプリケーションに供給され、ナビゲーション情報を処理することによって、適正な文字が決定される。
【００６０】
図９Ａには、選択モードに従って照射を多重化するための典型的なプロセスが例示されている。選択された動作モード（ブロック６００）が、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合（ブロック６０１）の場合、トラッキングが必要な指領域を含んでいるのが、スワイプ・インターフェースのどの区画であるかについて判定される。例えば、最初に、全区画を画像入力し、トラッキングのため、最も関心のある（必要な）特徴を含んでいるのがどの区画であるかについて判定することが可能である。もう１つの例として、トラッキングのため、１つまたは複数の中心区画を選択することも可能である。所望の区画が決まると、所望の区画に対応する光源を選択して（例えば、「オン」にして）（ブロック６０２）、所望の区画だけが照射される（ブロック６０３）。照射区画内の指の画像は、図８に関連して上述のように、後続の画像処理に備えて、選択された光源／区画に対応するセンサまたはセンサ領域によって入力される（ブロック６１０）。
【００６１】
指認識モードの場合、指の全表面の画像が必要とされる。従って、光源の全てを選択して（ブロック６０４）、指の全領域が照射され（ブロック６０５）、１つ以上のセンサを用いて、指の全領域の画像が入力される（ブロック６０６）。センサの構成によっては、個別に入力された画像に多少のステッチング及び／または補正を加えて、指領域全体の連続した画像を形成することが必要になる場合もあり得る。他の実施態様には、個別の区画を順次照射して、指領域の全体画像を入力することが可能なものもある。他の動作モードには、１つ以上の区画を選択して、選択モードの動作に必要な指領域だけを照射することが可能なものもある。
【００６２】
例えば、図９Ｂにプロセスの例を示すように、指領域の時間多重化照射のため、第１の区画の照射が選択され（ブロック６７５）、センサ（例えば、全区画のための単一センサ、または、その区画に指定されたセンサまたはセンサ領域）によって、第１の区画の画像が入力される（ブロック６８０）。その後、第１の区画を照射する光源が「オフ」にされ、別の区画を照射するための別の光源が「オン」にされる（ブロック６８５）。各区画の個別画像を順次入力し（ブロック６９０及び６９５）、区画画像の全てを組み合わせて（例えば、ステッチをかけて）、指領域の連続した１つの画像が形成される（ブロック６９８）。
【００６３】
いくつかの異なる機構を利用して、フィンガ・ナビゲーション・モード、指認識モード、及び、スタイラス・モードにおいて用いられるナビゲーション情報の確認が可能である。例えば、参考までに本明細書において全体が援用されている、米国特許第６，１７２，３５４号明細書（発明の名称「ＯＰＥＲＡＴＯＲ  ＩＮＰＵＴ  ＤＥＶＩＣＥ」）に記載のように、動きは、以前の画像におけるあるパターンと現在の画像における同じパターンを相互相関させることによって検出される。円調和関数を利用して、以前の画像と比較した現在の画像の動きを確認することによって、回転不変ナビゲーション情報が得られるようにする。参考までに本明細書において全体が援用されている米国特許第６，１９５，４７５号明細書（発明の名称「ＮＡＶＩＧＡＴＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ  ＦＯＲ  ＨＡＮＤＨＥＬＤ  ＳＣＡＮＮＥＲ」）には、ナビゲーション情報を確認するためのもう１つの方法についての記載がある。米国特許第６，１９５，４７５号明細書では、サンプル・フレームと基準フレームとの関係を表わした相関データの相関面を一般的な２次元テイラー級数展開としてモデル化し、基準フレームとサンプル・フレームの両方に含まれる基準特徴の変位が確認される。
【００６４】
参考までに本明細書において全体が援用されており、図１０及び１１に概要が例示されている米国特許第５，５７８，８１３号明細書（発明の名称「ＦＲＥＥＨＡＮＤ  ＩＭＡＧＥＳ  ＳＣＡＮＮＩＮＧ  ＤＥＶＩＣＥ  ＷＨＩＣＨ  ＣＯＭＰＥＮＳＡＴＥＳ  ＦＯＲ  ＮＯＮ−ＬＩＮＥＡＲ  ＭＯＶＥＭＥＮＴ」）には、もう１つのナビゲーション・メカニズムの教示がある。米国特許第５，５７８，８１３号明細書に記載のナビゲーション・メカニズムは、一連のフレーム内における特徴の位置を比較することによって画像データの一連のフレームを相関させる。第１のステップとして、画像入力プロセスの開始時に、基準フレームが入力される（ブロック７００）。その後で、センサから画像データの現在のフレームを得ることによって、その後の時点におけるセンサ位置が確認される（ブロック７１０）。
【００６５】
その後、フレームの１つ（基準または現在のフレーム）の全内容が、１つのピクセルのオフセット試行シフトで許される８方向（例えば、「零」シフト、右へのシフト、右下方へのシフト等）のそれぞれにおいて、ピクセル１つ（１つの光検出器に対応する）分の距離だけシフトされる。各シフト毎に（ブロック７２０及び７４０）、互いに重なり合うフレーム部分が、ピクセル毎に取り去られ、結果生じる差は、自乗して、さらに合計され、オーバラップ領域内における相似の測度が得られる（ブロック７３０）。さらに、フレーム間において動きがない場合には、「零」シフトに関する相関のフィギュア・オブ・メリットも計算される。例えば、他の動作モードでは、移動方向を確認するために、より大きい試行シフトが必要とされる場合には、フレームレートを低下させることも可能である。しかし、相関のフィギュア・オブ・メリットの計算に付随する複雑性は、試行シフト量が増大するにつれて増すことになる。
【００６６】
上記シフトは、アレイの全部の行または列を出力することが可能なメモリに関するアドレス・オフセットを利用して実施される。専用演算回路要素が、シフトされるフレームを納めているメモリ・アレイ、及び、他のフレームを納めているメモリ・アレイに接続されていて、各試行シフト毎に相関のフィギュア・オブ・メリットを公式化する。シフトされるフレームと他のフレームとの間における不一致エッジに沿ったピクセル位置は、対応する相関のフィギュア・オブ・メリットに影響しない。
【００６７】
差が最小の（相関フィギュア・オブ・メリットが最低の）試行シフトは、２つのフレーム間の移動方向を表わす（ブロック７５０）。最低の相関フィギュア・オブ・メリットからナビゲーション情報（例えば、Δｘ、Δｙ）を計算して（ブロック７６０）、出力することが可能である。例えば、ナビゲーション情報は、ポインタ（またはカーソル）の現在位置を表示するため、ポインタ・アプリケーションに対して出力することもできるし、あるいは、後続の計算における利用に備えて、別モードのアプリケーションに対して出力することも可能である。現在のフレームを次に入力される画像のための基準フレームとして利用することもできるし、あるいは、初期基準フレームを順次現在フレームに再利用することも可能である。初期基準フレームを再利用するため、最新の動きに関するナビゲーション情報（方向及び変位量データ）が、後続のシフト操作及び相関フィギュア・オブ・メリットの計算操作に備えて保存される。各シフト操作によって、基準フレームの一部が実質的に処分されるので、基準フレームのサイズが縮小し、相関フィギュア・オブ・メリットの統計的な質が劣化することになる。しかし、シフトされ、縮小された初期フレームのエッジが、もとの基準フレームであったフレーの中心に接近し始めると、新たな基準フレームが採用されることになる。
【００６８】
図１１は、図１０の選択ステップの概略図である。Ｔ字形の特徴６４の画像を備えた基準フレーム６２が示されている。その後で（ｄｔ）、画像入力センサは、基準フレーム６２に対して変位しているが、ほぼ同じ特徴を含んでいる、現在のフレーム６６を入力する。期間ｄｔは、Ｔ字形特徴６４の相対変位が画像入力センサのピクセル１つ分より少なくなるように設定するのが望ましい。しかし、単純化のため、図１１では、完全なピクセル１つ分と仮定されている。
【００６９】
図１１に示す要素７０は、８つの最も近傍のピクセルへのフレーム６８のピクセル値の順次シフトを表わしている。すなわち、ステップ「０」には、シフトが含まれておらず、ステップ「１」は、左上方への対角シフトであり、ステップ「２」は、上方へのシフトであり、等々。こうして、ピクセル１つ分シフトしたフレームとサンプル・フレームを比較して、位置フレームのアレイ７２を生成することが可能である。位置「０」と表示された位置フレームには、シフトが含まれていないので、その結果は、単なるフレーム６６と６８の組合せにすぎない。位置「３」は、陰影ピクセルの数が最小となっており、従って、最も相関性の強いフレームである。相関結果に基づいて、サンプル・フレーム６６内におけるＴ字形特徴６４の位置は、前に入力した基準フレーム６２における同じ特徴の位置に対して右上方に対角シフトしたものと判定されるが、これは、期間ｄｔ中に、指が左下方に動いたことを表わしている。
【００７０】
単純化のため、図１１にはＴ字形の特徴が示されているが、図１２には、いくつかの微小テクスチャ特徴を備えた典型的な指紋２５の一部が例示されている。人の指紋２５は、独特の、１つしかない隆起パターン構造を備えている。ナビゲーション及び認識のため、人の隆起パターン構造は、個々の隆線の端部及び分岐部の位置によって特徴を表わすことが可能である。これらの微小テクスチャ特徴は、指紋技術において細部として知られている。
【００７１】
図１２に示す指紋の細部は、「ボックス」で囲まれている。例えば、ボックス３０は、分岐隆線の分岐細部３１を囲んでおり、ボックス３５は、端細部３６を囲んでいる。留意すべきは、指紋の隆線の細部は、それらに関連した方向（配向とも呼ばれる）を備えているという点である。隆線端部における細部の方向は、隆線の端部が指す方向である。分岐細部の方向は、分岐隆線が指す方向である。
【００７２】
次に、図１３を参照すると、画像入力システムが指認識モードで動作している間に、認証及び身分証明のために指紋の細部を利用する典型的なプロセスが例示されている。指紋の完全な画像が得られると（ブロック８００）（図１４及び１５に関連して後述するように）、関連細部が抽出される（ブロック８１０）。抽出される細部の全てが信頼できるというわけではない。従って、信頼できない細部の一部は、オプションにより編集されるか、削除される。その後、例えば、Ｒａｔｈａ他、「Ａ  Ｒｅａｌ−Ｔｉｍｅ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ  ｆｏｒ  Ｌａｒｇｅ  Ｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ  Ｄａｔａｂａｓｅ」、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐａｔｔｅｒｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  ａｎｄ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ、１９９６年、第１８巻、第８号、ｐ．７９９−８１３に記載の汎用ハフ変換に基づいて推定可能な、回転、平行移動、及び、スケーリング・パラメータを利用して、結果得られた信頼できる細部と以前に記憶されているテンプレート画像のアライメントがとられる（ブロック８２０）。
【００７３】
アライメントをとられた細部とテンプレート指紋特徴の細部を照合して、画像入力された指紋とテンプレート指紋とが一致するか否かの判定が行われる（ブロック８３０）。例えば、アライメントのとられた画像入力された指紋における各細部毎に、対応する整合性のある細部を求めて、テンプレート指紋に対する探索が行われる。所定の矩形近傍内におけるテンプレート指紋の対応する整合性のとれた特徴と一致する、アライメントのとられた画像入力された指紋内における細部の数は、数えることが可能であり、一致する細部数に基づいて、正規化一致評点が生成される。評点が高いほど、画像入力された指紋とテンプレート指紋が同じ指の走査結果である確率が高くなる。一致を判定するしきい値評点は、用途、完全な画像に関連したセンシングエリアの全体サイズ、センサの解像度に基づいて設定することが可能である。照合プロセスの結果は、電子装置へのアクセス実施に利用するために出力可能である（ブロック８４０）。
【００７４】
上述のように、指紋の完全で連続した画像を得るため、画像入力センサから得られた一連の画像にはステッチがかけられる。例えば、図１４に示すように、時点Ｔにおいて、第１の画像４００（画像Ａ）が撮られる。時点Ｔ＋１において、画像Ａに含まれている、オーバラップする領域４１０を備えた第２の画像４００（画像Ｂ）が撮られる。時点Ｔ＋２において、画像Ｂに含まれている、オーバラップする領域４１０を備えた第３の画像（画像Ｃ）が撮られる。完全な画像を形成するため、各画像４００は、順次メモリに記憶され、オーバラップする領域４１０は、次の画像から上書きされる。
【００７５】
例えば、図１５は、一連の画像にステッチをかけて、１つの連続した指紋画像を形成するための典型的なプロセスが例示されている。スワイプ・インターフェースに押し付けられた指紋の一部が入力され（ブロック８５０）、バッファに記憶される（ブロック８５５）。その後続画像が入力されると（ブロック８６０）、最初の画像と後続画像とのオーバラップが確認される（ブロック８６５）。オーバラップ領域は、例えば、最初の画像と後続画像との間における移動方向及び量を表したナビゲーション情報から確認することが可能である。
【００７６】
最初の画像とオーバラップするその後続画像の一部が、最初の画像に上書きされ、後続画像の残りの部分はバッファに記憶される（ブロック８７０）。画像は、バッファから、連続指紋画像を記憶するためのメモリ・アレイに順次出力することが可能である。このプロセスは、ユーザがスワイプ・インターフェースを横切って指を走らす間に撮られる各画像毎に繰り返される（ブロック８７５）。ステッチをかけられた最終的な指紋画像は、図１３に関連して上述のように、ユーザの身元確認のため、指紋照合アプリケーションに供給される（ブロック８８０）。
【００７７】
上述のように、用途に応じて、画像入力システムの他の動作モードも可能である。こうしたモードの１つがスタイラス・モードであり、スワイプ・インターフェースを横切るユーザのフィンガ・ストロークを利用して、画像入力システムの少なくとも一部を収容する電子装置において表示される文字が指示される。次に、図１６Ａ及び１６Ｂを参照すると、典型的なフィンガ・ストロークとそれに対応する表示文字が例示されている。
【００７８】
図１６Ａに示すように、第１の基準（時間基準Ａ）において、ユーザは、スワイプ・インターフェースの幅を横切って、ｘ方向に指を走らせて、第１のフィンガ・ストローク９０ａを完了する。指を持ち上げずに、第２の時間基準（時間基準Ｂ）において、ユーザは、スワイプ・インターフェース１１０の全長に沿ってｙ方向に指を走らせ、第２のフィンガ・ストローク９０ｂを完了する。第１のフィンガ・ストロークａ及び第２のフィンガ・ストロークｂを組み合わせた結果として生じるナビゲーション情報は、画像入力システムによって解釈されて、英字「Ｌ」の文字５２０が形成され、図１６Ｂに示すように、英字「Ｌ」が画像入力システムを導入した携帯電話５００のディスプレイ５１０に表示される。
【００７９】
ただし、云うまでもないが、図１６Ａ及び１６Ｂにおけるフィンガ・ストローク９０ａ及び９０ｂ、及び、対応する英字は、例証だけを目的として示されたものであり、フィンガ・ストローク９０ａ及び９０ｂから生じるナビゲーション情報の特定の組み合わせは、スタイラス・アプリケーションによって決まる、任意のタイプの文字５２０と解釈することが可能である。さらに、云うまでもなく、任意の数の異なるフィンガ・ストローク９０ａ及び９０ｂを利用して、任意の電子装置５００の任意のタイプのディスプレイ５１０上に対応する文字５２０を表示することが可能である。さらに、云うまでもないが、画像入力システムは、文字５２０を表示する電子装置内に少なくとも部分的に収容することもできるし、あるいは、それに接続することも可能である。
【００８０】
次に図１７を参照すると、画像入力システムがスタイラス・モードで動作している間に、ナビゲーション情報を利用して、フィンガ・ストロークによって表わされる文字を判定するための典型的なプロセスが例示されている。ユーザの指をスワイプ・インターフェースを横切って走らせると（ブロック９００）、最初の時点において、基準フレームが画像入力システムによって入力され（ブロック９１０）、それに後続する時点において、後続の現在フレームが入力される（ブロック９２０）。基準フレーム及び現在フレームは、図１０に関連して上述のように、相互相関されて、基準フレームと現在フレームとの間における指の移動方向及び量を表わしたナビゲーション情報が確認される（ブロック９３０）。画像入力システムによって一連のフレームが入力され（ブロック９４０）、計算されたナビゲーション情報の全てを用いて、特定文字を表わした、ユーザによって実施されるフィンガ・ストロークまたはフィンガ・ストロークの組み合わせが識別される。基準フレームは、ナビゲーション情報収集プロセスの間中同じままとすることもできるし、あるいは、新しい各現在フレーム毎に、または、現在フレームの位置に対して劣化すると、変化させることも可能である。ユーザが指を持ち上げて、スワイプ・インターフェースから離し、これがセンサの出力によって確認されると、特定文字を表わしたフィンガ・ストロークの終端であると判定される。
【００８１】
ナビゲーション情報を利用して、フィンガ・ストロークによって表わされる文字を識別する文字コードが判定されると（ブロック９５０）、その文字が、スワイプ・モジュールを組み込んだ電子装置に一体化されたディスプレイによってユーザに表示される（ブロック９６０）。例えば、ディスプレイは、携帯電話のＬＣＤのように、電子装置上に配置することが可能である。もう１つの例では、ディスプレイは、もう１つの例として、ディスプレイは、スワイプ・モジュールが組み込まれたマウスに接続された、パーソナル・コンピュータに接続されたスクリーン上に配置することも可能である。
【００８２】
図１８には、画像入力システム１０がそのモードにある間、ＬＥＤ１２０がメッセージ表示灯として用いられる、画像入力システムのもう１つの動作モードである、明滅モードが示されている。例えば、画像入力システムが、音声メール・メッセージ、ｅメール・メッセージ、ショート・メッセージ・サービス（ＳＭＳ）・メッセージ、または、他のタイプのメッセージといった、メッセージの受信が可能な電子装置に少なくとも部分的に導入されている場合、画像入力システム１０のスワイプ・モジュール（図１に示す）内に含まれるＬＥＤ１２０が、繰り返し間隔をおいて発光し、ユーザにメッセージを受信したことを知らせることが可能である。
【００８３】
図１８に示すように、パーソナル・コンピュータ、ラップトップ・コンピュータ、携帯電話、または、ＰＤＡのような電子装置内に含まれるメッセージ・インジケータ論理回路２４０は、メッセージ受信の通告２４５を受信すると、ＬＥＤ１２０に接続されたオン／オフ・スイッチ２３０に命じて、ＬＥＤ１２０から明滅光が発せられるように、ＬＥＤ１２０を順次オン／オフさせる。オン／オフ状態は、異なるＬＥＤ発光強度とすることもできるし、あるいは、オフ状態をＬＥＤ１２０が発光しない時間期間とすることも可能である。明滅モードにある間、画像センサによって入力されるデータはない。ユーザが、画像データを必要とする別の動作モードにスイッチすると、明滅モードは、指の十分な照射を確保するために中断される。
【００８４】
図１９Ａ及び１９Ｂには、スワイプ・モジュール１００に関するパッケージ設計の例が２つ示されている。スワイプ・モジュール１００は、簡略化のため、矩形のハウジング５５０内に組み込まれたものとして示されている。しかし、云うまでもなく、他の形状及び設計も可能である。さらに、ハウジング５５０の上面５６０は、スイッチ・モジュール１００を導入した電子装置の表面の一部を形成することが可能である。スワイプ・インターフェース１１０は、ハウジング５５０の上面５６０から上方に突き出して、ユーザが位置を確認したり、探ったりしやすいスワイプ表面を形成している。さらに、スワイプ・インターフェース１１０は、スワイプ・インターフェース１１０と接触する指領域を拡大するため、凸状表面１１５も備えている。
【００８５】
図１９Ｂには、さらに、ハウジング５５０の上面５６０にある、スワイプ・インターフェースを横切る指を導いて、回転しないように走らせる機械的設計を施されたグルーブ（溝）５６５が例示されている。フィンガ・ナビゲーション及び指認識中に指の回転を減少させると、処理の複雑性が低下し、回転運動及び他の曲線運動を検出するための追加ナビゲーション・センサが不要になる可能性がある。
【００８６】
本出願において明らかにされる新規の概念は、多種多様な用途において修正及び変更を加えることが可能である。従って、特許対象の範囲は、論考された特定の典型的な教示のいずれかに限定されるべきではなく、代わりに、付属の請求項によって定義されている。
【００８７】
なお、本発明は例として次の態様を含む。（  ）内の数字は添付図面の参照符号に対応する。
［１］  フィンガ・ナビゲーション・モードまたは指認識モードとすることが可能な、選択動作モードで指紋（２５）を画像入力するための装置であって、
表面（１１５）に人間の指（２０）の先端部分が押し当てられる、２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）を含む、センシングエリアを備えたフィンガ・インターフェース（１１０）と、
それぞれ、前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の１つに対応し、前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の前記それぞれの区画内における人間の指（２０）の先端の一部を照射する光（１２５）を順次放出することが可能な、複数光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と、
前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）の１つによって照射される前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の選択された１つにおいて前記人間の指（２０）の先端の一部で反射した光（１２８）を区画された画像として受光して、前記区画された画像に対応する画像データ（５０）を生成するためのセンサ（１４０）とを備えており、
選択される前記区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）は、前記選択動作モードに基づいて少なくとも部分的に選択されるものであることを特徴とする、装置。
［２］  前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）には、それぞれの前記光源に関連したオン状態とオフ状態があることと、
フィンガ・ナビゲーション・モードの場合、選択された前記区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）に対応する前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）の１つがオン状態で動作し、前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）の残りが同時にオフ状態で動作することと、
を特徴とする上記［１］に記載の装置。
［３］  前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）のそれぞれには、それぞれの前記光源に関連したオン状態とオフ状態があることと、
指認識モードの場合、前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）が、前記オン状態と前記オフ状態の間で順次動作することにより、前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）中の順次選択される区画内における前記画像を順次入力することが可能に構成されることと、
を特徴とする上記［１］に記載の装置。
［４］  フィンガ・ナビゲーション・モードまたは指認識モードとすることが可能な、選択モードで動作する画像入力システムであって、
それぞれ、人間の指（２０）の先端の一部が押し付けられるセンシングエリアの２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の１つに対応し、前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の前記それぞれの区画内における前記人間の指（２０）の先端の一部を照射する光（１２５）を順次放出することが可能な、複数の光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）と、
前記複数の光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）の１つによって照射される前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の選択された１つにおいて、前記人間の指（２０）の先端の一部で反射した光（１２８）を区画された画像として受光し、前記区画された画像に対応する画像データ（５０）を生成するためのセンサ（１４０）と、
前記画像データ（５０）を受信して、前記画像データ（５０）を前記選択モードに対応して処理するように接続されたプロセッサ（２１０）と、
前記プロセッサ（２１０）に接続されて、前記選択モードを選択し、前記選択モードに基づいて、前記選択区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の選択を行うためのモード・スイッチ（２２０）と、
を具備することを特徴とする画像入力システム。
［５］  さらに、前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）のそれぞれに接続されて、フィンガ・ナビゲーション・モードの場合に、前記区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）の中から選択された区画に対応した前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）の１つをオンにし、同時に、前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）の残りをオフにするスイッチ（３６５）を具備することを特徴とする、上記［４］に記載の画像入力システム。
［６］  さらに、前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）のそれぞれ及び前記モード・スイッチ（２２０）に接続されて、指認識モードの場合に、前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）中で順次選択される区画に対応した前記光源（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）のそれぞれを順次オンにするスイッチ（３６５）を具備することを特徴とする、上記［４］に記載の画像入力システム。
［７］  前記選択動作モードがスタイラス・モードであることと、
前記プロセッサ（２１０）が、さらに、前記センシングエリアを横切る前記人間の指（２０）の動きに対応した１つ以上のフィンガ・ストローク（９０）を確認して、前記１つ以上のフィンガ・ストローク（９０）に対応した文字（５２０）を識別することと、
を特徴とする、上記［４］に記載の画像入力システム。
［８］  フィンガ・ナビゲーション・モードまたは指認識モードとすることが可能な、選択モードで画像入力システムを動作させるための方法であって、
センシングエリアの２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）のうちの選択区画内に押し付けられた人間の指（２０）の先端の一部を照射することと、
前記選択区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）内における前記人間の指（２０）の先端の一部で反射した光（１２８）をその区画画像として受光することと、
前記区画画像に対応する画像データ（５０）を生成することと、
を有することを特徴とする、
方法。
［９］  さらに、
前記選択モードに基づき、前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）から少なくとも部分的に前記選択区画を選択することと、
前記選択モードに対応して前記画像データ（５０）を処理することと、
を有することを特徴とする上記［８］に記載の方法。
［１０］  前記照射することが、さらに、指認識モードにおいて、前記２つ以上の区画（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）のうち順次選択される区画を順次照射することを有することを特徴とする、上記［８］に記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】少なくとも２つの異なるモードで動作して、フィンガ・ナビゲーションと指認識の両方を行えるようにすることが可能な、スワイプ・モジュール及び画像処理システムを備える画像入力システムを例示したブロック図である。
【図２】本発明の実施態様の１つによるスワイプ・モジュールの主要コンポーネントに関する絵画的表現による拡大略側面図である。
【図３Ａ】本発明のもう１つの実施態様によるスワイプ・モジュールの主要コンポーネントに関する拡大断面図である。
【図３Ｂ】本発明のもう１つの実施態様によるスワイプ・モジュールの主要コンポーネントに関する拡大断面図である。
【図４】本発明の画像センサの典型的なピクセル・アレイを例示した図である。
【図５Ａ】スワイプ・インターフェースのモード多重化照射を行うスワイプ・モジュールの絵画的表現による略側面図である。
【図５Ｂ】スワイプ・インターフェースの多重化照射を利用した、画像入力システムのサイズ縮小を例示した概略図である。
【図５Ｃ】スワイプ・インターフェースの多重化照射を利用した、画像入力システムのサイズ縮小を例示した概略図である。
【図６Ａ】スワイプ・インターフェースの時間多重化照射を行うスワイプ・モジュールの絵画的表現による略側面図である。
【図６Ｂ】エリア・モジュールの時間多重化照射を例示した概略図である。
【図７Ａ】本発明の画像入力システムの典型的なハードウェア及び処理コンポーネントを例示したブロック図である。
【図７Ｂ】本発明の多重化照射による画像入力システムの典型的なハードウェア及び処理コンポーネントを例示したブロック図である。
【図８】複数モードで動作するための典型的なプロセスを例示したフローチャートである。
【図９Ａ】複数モードでモード多重化照射するための典型的なプロセスを例示したフローチャートである。
【図９Ｂ】時間多重化照射するための典型的なプロセスを例示したフローチャートである。
【図１０】フィンガ・ナビゲーション・モードで動作するための典型的なプロセスを例示したフローチャートである。
【図１１】図１０の選択されたステップに関する概略図である。
【図１２】典型的な指紋の一部を例示した図である。
【図１３】指認識モードで動作するための典型的なプロセスを例示したフローチャートである。
【図１４】オーバラップした一連の画像を例示した図である。
【図１５】一連の画像にステッチをかけて、１つの連続した指紋画像を形成するための典型的なプロセスを例示したフローチャートである。
【図１６Ａ】スタイラス・モードにおいて、ユーザがスワイプ・モジュール上で行うフィンガ・ストロークの絵画的表現図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａにおいて行われたフィンガ・ストロークに対応する英字を表示するディスプレイを備えた携帯電話の正面図である。
【図１７】スタイラス・モードで動作するための典型的なプロセスを例示したフローチャートである。
【図１８】明滅モードで動作している画像入力システムを例示したブロック図である。
【図１９Ａ】スワイプ・モジュール・パッケージの透視図である。
【図１９Ｂ】スワイプ・モジュール・パッケージの透視図である。
【符号の説明】
【００８９】
２０  指
２５  指紋
５０  画像データ
９０  フィンガ・ストローク
１１０  スワイプ・インターフェース
１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ  スワイプ・インターフェースの区画
１１５  スワイプ・インターフェースの表面
１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ  光源
１２５  光
１４０  センサ
２１０  プロセッサ
２２０  モード・スイッチ
３６５  スイッチ
【図１】
2004318892.tif 000003
【図２】
2004318892.tif 000004
【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2004318892.tif 000006
【図４】
2004318892.tif 000007
【図５Ａ】
2004318892.tif 000008
【図５Ｂ】
2004318892.tif 000009
【図５Ｃ】
2004318892.tif 000010
【図６Ａ】
2004318892.tif 000011
【図６Ｂ】
2004318892.tif 000012
【図７Ａ】
2004318892.tif 000013
【図７Ｂ】
2004318892.tif 000014
【図８】
2004318892.tif 000015
【図９Ａ】
2004318892.tif 000016
【図９Ｂ】
2004318892.tif 000017
【図１０】
2004318892.tif 000018
【図１１】
2004318892.tif 000019
【図１２】
2004318892.tif 000020
【図１３】
2004318892.tif 000021
【図１４】
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【図１５】
2004318892.tif 000023
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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