(57)【要約】【課題】小型で低消費電力の指紋入力装置を提供する。【解決手段】指紋入力装置（１０１）は、スライド動作する指（１０）の内部に向けて光（２ａ）を照射する光源部（２）と、読み取る指紋画像の面積よりも狭い受光領域（３ａ）を有し、前記指内部から指紋面（１０ａ）に向けて散乱した光線（２ｂ）を前記受光領域において受光する撮像部（１ａ）とを備え、前記光源部が、前記撮像部の受光領域に指紋面を接触させた指に対し光を照射するように、当該光源部を前記撮像部近傍における指のスライド経路上に配置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指の内部に向けて光を照射する光源部と、
読み取る指紋画像の面積よりも狭い受光領域を有し、前記指内部から指紋面に向けて散乱した光線を前記受光領域において受光する撮像部とを備え、
前記光源部は、前記撮像部の受光領域に指紋面を接触させた指に対し光を照射するよう配置されていることを特徴とする指紋入力装置。
【請求項２】
前記光源部を、前記撮像部近傍において、指の指紋面と当該指の付け根との間に対応する部分に配置したことを特徴とする請求項１記載の指紋入力装置。
【請求項３】
前記光源部を、前記撮像部近傍における指のスライド経路上に配置したことを特徴とする請求項１記載の指紋入力装置。
【請求項４】
前記光源部を、前記スライド経路上における前記撮像部の両端近傍に配置したことを特徴とする請求項３記載の指紋入力装置。
【請求項５】
前記光源部は、ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の指紋入力装置。
【請求項６】
前記光源部は、ＬＥＤチップに密着固定された導光体の光射出部であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の指紋入力装置。
【請求項７】
前記光源部は、ＬＥＤチップに密着固定され二ヶ所以上の光射出部を持つ導光体からなることを特徴とする請求項４記載の指紋入力装置。
【請求項８】
前記撮像部は、シリコンチップ上に形成された一次元乃至二次元撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の指紋入力装置。
【請求項９】
前記光源部は、赤外光線、近赤外光線および赤色光線の内のいずれかを照射すること特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の指紋入力装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の指紋入力装置を備え、当該装置の前記撮像部の受光領域および前記光源部を筐体の操作面に露出させたことを特徴とする携帯電話端末。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の指紋入力装置を備え、当該装置の前記撮像部の受光領域および前記光源部を筐体の側面に露出させたことを特徴とする携帯電話端末。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の指紋入力装置を含み、該装置から入力される指紋画像を用いて個人認証を行うことを特徴とする個人認証システム。
【請求項１３】
前記指紋入力装置からの指紋画像を被検体の個人認証情報として予め登録する指紋登録手段と、
前記指紋登録手段により予め登録された個人認証情報の指紋画像と、前記指紋入力装置からの指紋画像とが一致するか否かを照合し、該照合の結果を個人認証信号として出力する指紋照合手段とを備えることを特徴とする請求項１２記載の個人認証システム。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載の個人認証システムを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像した指紋の指紋画像を入力するための装置に関し、特に、携帯電話機のような小型機器への搭載に好適な指紋入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報技術の著しい進歩によって電子商取引などの経済活動が普及するのに伴い、情報の不正使用を防止する目的から個人認証を電子化する必要性もまた増大している。個人認証電子化の手段には古くから指紋を画像入力する方法が多く用いられている。例えば後述の特許文献１に述べられるように、指の内部に向けて近赤外光線を照射し、二次元撮像素子の表面近傍に指を接触させ、指内部からの散乱光を受光する方法が開示されている。これによれば全反射プリズムなどが不要で、小型の指紋入力装置が構成できる。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３１５０１２６号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術のように、指紋全体を包括する指紋画像を一括して入力するには、通常、撮像部の寸法が１０乃至２０ミリメートル平方程度必要であり、たとえば携帯機器などに搭載する目的においては、更なる小型化が求められてきた。また、同目的には消費電力の極小化もまた重要である。
【０００５】
本発明は、かかる要請に対応すべく行われたもので、より小型で低消費電力の指紋入力装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る指紋入力装置は、指の内部に向けて光を照射する光源部と、  読み取る指紋画像の面積よりも狭い受光領域を有し、前記指内部から指紋面に向けて散乱した光線を前記受光領域において受光する撮像部とを備え、前記光源部は、前記撮像部の受光領域に指紋面を接触させた指に対し光を照射するよう配置されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る個人認証装置は、本発明の指紋入力装置を含み、該装置から入力される指紋画像を用いて個人認証を行うことを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
〈実施形態１〉
図１は、本発明に係る指紋入力装置の実施形態１の斜視図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ´線に沿った断面図である。指紋入力装置１０１において、１はシリコンチップ、１ａはシリコンチップ１上に形成されたＣＣＤおよびＣＭＯＳなどの個体撮像素子を一乃至二次元に配列した撮像部である。一般的に、指紋画像の入力には５００ｄｐｉ（１インチあたりの解像数）以上の解像度が必要とされており、撮像部１ａを形成する個体撮像素子の配列ピッチは概ね５０マイクロメートル以下である。また、撮像部１ａの平面寸法は、該撮像部１ａ上をスライド動作する指の指紋を順次読み取るために必要な最低限度に設定し、例えば、長辺が１０から２０ミリメートル、短辺が数ミリメートル以下の長方形に設計することができる。
【０００９】
２は光源部であり、具体的には、主に化合物半導体で作成されるＬＥＤチップである。
【００１０】
３は撮像部１ａを指などの接触から保護し、かつ指紋画像を得るための後述する拡散光２ａを撮像部１ａへ伝達する光学カバーであり、光ファイバプレート（Ｆｉｂｅｒ  Ｏｐｔｉｃｓ  Ｐｌａｔｅ：ＦＯＰ）または他の透光部材を用いることができる。この光学カバー３は、撮像部１ａが形成されたシリコンチップ１上に接着固定される。
【００１１】
シリコンチップ１とＬＥＤチップ２とは共通の配線基板４に接着固定されており、シリコンチップ１の電極およびＬＥＤチップ２の電極は、配線基板４の電極（いずれも図示省略）に、金属ワイヤ５を介して公知のワイヤボンディング技術により接続されている。金属ワイヤ５は脆弱であり、指などが直接触れると破損することから、シリコンチップ１を封止樹脂６、ＬＥＤチップ２を封止樹脂７でそれぞれ保護する。
【００１２】
装置を小型に構成する目的で、撮像部１ａの受光面３ａ、すなわち光学カバー３の上面は、指紋１０ａ全体を包括しない面積とする。また、その長手方向の寸法は、指１０の指紋１０ａの幅を包括する程度に設計する。このように設計された撮像部１ａにより指紋画像を読み取る際は、図示のように、指１０の指紋１０ａ側を光学カバー３の受光面３ａに接触させつつ、１００Ａの方向、即ち撮像部１ａおよびＬＥＤチップ２を含む平面上において指１０の伸張方向に沿う方向に指１０を滑らせて、順次指紋画像を読み取る。
【００１３】
その際、指紋入力装置１０１では、ＬＥＤチップ２から照射する赤外、近赤外、または赤色光線である照射光２ａが、受光面３ａへ進入する指１０の指紋１０ａ側から指１０の内部に入り、拡散光２ｂとなって指紋１０ａ部分から射出する。この拡散光２ｂを光学カバー３を経由して撮像部１ａに導き、撮像部１ａが拡散光２ｂを受光する。
【００１４】
このように、本実施形態では、撮像部１ａの受光面３ａに指紋１０ａを接触させた指１０に対して照射光２ａを照射するように、ＬＥＤチップ２を配置している。具体的には、図１に示すように、撮像部１ａの受光面３ａ近傍における指１０のスライド経路上にＬＥＤチップ２を配置する。撮像部１ａおよびＬＥＤチップ２間の間隔は、概ね数ミリメートルとすることが望ましい。ＬＥＤチップ２を上述の配置に設定することにより、図２（ｂ）に示すように、指先１０ｂが撮像部１ｂの直上にある場合でも、その指の腹１０ｄに照射光２ａが照射されることから、撮像部１ｂにて指先１０ｂからの拡散光２ｂを良好に受光することができる。従って、指紋入力装置１０１によれば、受光面の面積が指紋部１０ａの面積よりも小さい撮像部１ａにより、少なくとも１個のＬＥＤチップを用いて指紋１０ａ全体の画像を読み取ることが可能となる。
【００１５】
〈適用例〉
図７は、上記の指紋入力装置１０１を携帯電話器に搭載した一例である。電話器筐体２００Ａの表面には、光学カバー３とＬＥＤ２の封止樹脂７のみが露出しており、ここに指１０を接触しながら１００Ａの方向に移動することで指紋画像を入力できる。このような携帯電話器では個人認証による使用者の特定が可能であり、電子商取引などの端末としての応用が可能である。
【００１６】
〈実施形態２〉
図３は、本発明に係る指紋入力装置の実施形態２の斜視図であり、図４は、図３におけるＢ−Ｂ´線に沿った断面図である。実施形態２の指紋入力装置１０２は、指１０の伸張方向における指紋１０ａの長さを包括し且つ当該指紋１０ａよりも小さい面積を持つ受光面３ａを有し、指１０を１００Ｂの方向、すなわち撮像部１ａの長手方向に直角に滑らせることで、実施形態１と同様に指紋画像を読み取ることが出来る。
【００１７】
また、指紋入力装置１０２には、スライド動作する指１０の指紋１０ａと付け根１０ｃとの間に対応する、受光面３ａ近傍に、ＬＥＤチップ２が設けられている。このようなＬＥＤの配置により、指紋画像を読み取るべき指１０の指紋１０ａと付け根１０ｃとの間に、常に照射光２ａが照射される。従って、指紋入力装置１０２によれば、撮像部１ａにより指１０内部からの拡散光２ｂを良好に受光することができ、少なくとも１個のＬＥＤを用いて指紋部１０ａ全体の指紋画像を読み取ることができる。
【００１８】
〈適用例〉
図８は、上記の指紋入力装置１０２を搭載した携帯電話器の例を示す。図示の例のように、指紋入力装置１０２における撮像部１ｂの光学カバー３と、ＬＥＤチップ２の封止樹脂７とを電話器筐体２００Ｂの側面に露出させることで、電話器の一層の小型化が計れる。
【００１９】
〈実施形態３〉
図５は、本発明に係る指紋入力装置の実施形態３の斜視図であり、図６は、図５におけるＣ−Ｃ´線およびＤ−Ｄ´線に沿った断面図である。実施形態３の指紋入力装置１０３は、撮像部１ａの受光面３ａ近傍にＬＥＤチップ７からの照射光を導く導光体８を備える。この導光体８は、例えば、アクリル、ポリカーボネート、あるいはエポキシように、照射光２ａを透過する樹脂で形成することができる。また、導光体８における指１０のスライド経路に対応する部分に、ＬＥＤチップ７からの照射光２ａを射出する射出部８ａとなる光反射格子が形成されている。
【００２０】
本実施形態では、単一のＬＥＤチップ７からの照射光を、受光面３ａの二つの長辺の各近傍に導くように導光体８が形成されている。具体的には、図５に示すように、ＬＥＤチップ７に密着固定された導光体８は、該チップ７から、受光面３ａの外周を部分的に取り巻くように、前記二つの長辺のそれぞれに沿って二股に分岐する。そして、受光面３ａを挟み且つ指１０のスライド経路に対応する各部分に、射出部８ａが形成される。このように形成された指紋入力装置１０３では、図６（ａ）に示すように、ＬＥＤチップ７から照射した照射光２ａが、導光体８の内部を折返し反射しながら伝播する。そして、図６（ｂ）に示すように、指１０が接する位置に設けられた射出部８ａから照射光２ａが指１０に向かって照射される。
【００２１】
よって、指紋入力装置１０３によれば、指１０の進入方向が、図５（ａ）および（ｂ）のいずれであっても、１個のＬＥＤチップ７で良好な指紋画像を読み取ることが出来る。
【００２２】
次に、上記各実施形態の指紋入力装置を適用した個人認証システムの一例を図９を参照して説明する。図９に示す個人認証システム３００は、前述の撮像部１ａ、周辺回路部１ｂおよびＬＥＤ２を有する指紋入力装置１０５と、この指紋入力装置１０５に接続される指紋照合装置１１０とを備える。指紋照合装置１１０は、周辺回路部１ｂの図示しない通信制御部から出力される通信データを入力する入力インターフェース１１１と、この入力インターフェース１１１に接続される指紋照合手段である画像処理部１１２と、この画像処理部１１２に接続される指紋登録手段である指紋画像データベース１１３及び出力インターフェース１１４とを備える。出力インターフェース１１４は、使用やログイン等に際しセキュリティ確保等のため個人認証が必要とされる電子機器（ソフトウエアも含む）に接続される。
【００２３】
ここで、指紋画像データベース１１３には、予め、個人認証すべき対象者の指、すなわち被検体の指紋画像が登録されている。ここでの対象者は、一人でも複数人でも構わない。対象者の指紋画像は、対象者の個人認証情報として、初期設定時や対象者追加時などに、予め指紋入力装置１００から入力インターフェース１１１を介し指紋入力装置１０５から入力される。
【００２４】
画像処理部１１２は、指紋入力装置１０５により読み取られた指紋画像を入力インターフェース１１０を介し入力し、指紋画像データベース１１３の登録画像と一致するか否かを、既知の指紋照合用画像処理アルゴリズムを基に照合し、その照合結果、すなわち指紋の一致又は不一致を、個人認証信号として出力インターフェース１１４を介し出力する。
【００２５】
なお、図示の例では、指紋入力装置１０５と指紋照合装置１１０を別デバイスで構成しているが、本発明はこれに限らず、必要に応じ指紋照合装置１１０の少なくとも一部の機能を指紋入力装置１０５の周辺回路部１ｂ内に一体に構成してもよい。また、この例の個人認証システム３００は、個人認証が必要とされる電子機器内に一体に組み込んで構成しても、あるいは、電子機器と別体で構成しても構わない。
【００２６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る指紋入力装置によれば、読み取る指紋画像の面積よりも狭い受光領域に指紋面を接触させ、スライド動作する指に対し、光を照射するよう構成されていることから、比較的小型の撮像部と少数の光源部とにより、指紋画像を良好に読み取ることができる。これにより、小型で安価な指紋入力装置を構成することができ、また、装置の小型化により、消費電力の抑制を図ることができる。
【００２７】
また、本発明に係る個人認証システムによれば、上記指紋入力装置を用いて個人認証を行うように構成されていることから、システムの小型化および低消費電力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る指紋入力装置の実施形態１の斜視図である。
【図２】本発明による実施形態１の指紋入力装置の断面図である。
【図３】本発明に係る指紋入力装置の実施形態２の斜視図である。
【図４】本発明による実施形態２の指紋入力装置の断面図である。
【図５】本発明に係る指紋入力装置の実施形態３の斜視図である。
【図６】本発明による実施形態３の指紋入力装置の断面図である。
【図７】本発明による実施形態１の適用例を説明するための説明図である。
【図８】本発明による実施形態２の適用例を説明するための説明図である。
【図９】本発明に係る個人認証システムの実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０１  指紋入力装置
１００Ａ  指移動方向
１  シリコンチップ
１ａ  撮像部
２  ＬＥＤチップ
２ａ  照射光
２ｂ  拡散光
３  光学カバー
３ａ  受光面
４  基板
５  ワイヤ
６、７  封止樹脂
１０  指
１０ａ  指紋
１０ｂ  指先
１０ｃ  指付け根
１０ｄ  指の腹
【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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