(57)【要約】【課題】精度良くローラに付された回転検知用のパターンを利用して、安定した品質の良い画像の読み取りを実現する。【解決手段】指紋読み取り部２０に設けられた透明回転ローラ２９には、少なくとも一方が軸に対して一定の角度をもつ直線部の繰り返しからなる複数のパターン（回転検知用パターン３０）が外周面の１周渡って付されている。複数の撮像素子からなる１次元撮像素子２４により、回転検知用パターン３０と共に透明回転ローラ２９に接触された被検体の画像が読み取られる。ＣＰＵ１０は、回転検知用パターン３０に該当する回転検知用画像の間隔が予め決められた長さ分変化したタイミングで被検体の画像を記録する。【選択図】図１
2005107577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の表面の画像を読み取る画像読み取り装置において、
少なくとも１つが軸に対して一定の角度をもつ直線部の繰り返しからなる複数のパターンが外周面の１周渡って付されたローラと、
前記ローラに付された前記複数のパターンと共に前記ローラに接触された被検体の画像を前記ローラの軸方向に平行なラインごとに読み取る撮像手段と、
前記撮像手段によって読み取られた前記複数のパターンに該当する回転検出用画像の間隔が予め決められた長さ分変化したタイミングで前記被検体の画像を記録する画像記録手段と、
を具備したことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
前記複数のパターンは、それぞれが軸に対して一定の角度を持つ直線部が交互に連続することで三角波パターンが形成され、２つのパターンが線対称となるように配置されたことを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項３】
前記撮像手段によって読み取られた２つのパターンに該当する回転検知用画像の中心位置を検出する中心位置検出手段と、
前記中心位置検出手段によって検出される中心位置をもとに、前記撮像手段により読み取られた前記被検体の画像位置を補正する位置補正手段を具備し、
前記画像記録手段は、前記位置補正手段よって位置が補正された前記被検体の画像を記録することを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項４】
前記パターンの直線部の軸に対する角度を４５°とすることを特徴とする請求項２記載の画像読み取り装置。
【請求項５】
前記パターンの直線部の軸に対する角度を６３．４°とすることを特徴とする請求項２記載の画像読み取り装置。
【請求項６】
前記撮像手段によって読み取られた前記パターンに該当する回転検出用画像の変化に基づいて、予め決められた所定の読み取り範囲の切り替わりを判別する判別手段をさらに具備し、
前記画像記録手段は、前記判別手段によって読み取り範囲の切り替わりが判別される毎に、前記読み取り範囲に対して決められたライン数分の画像を記録することを特徴とする請求項１記載の画像読み取り装置。
【請求項７】
前記パターンに前記ローラの軸に対して平行な線パターンが付加されており、
前記判別手段は、前記線パターンに該当する回転画像検出用画像をもとに、前記読み取り範囲の切り替わりを判別することを特徴とする請求項６記載の画像読み取り装置。
【請求項８】
前記画像記録手段は、前記タイミングで記録された画像のライン数が前記読み取り範囲に対して決められたライン数に到達していない場合に、次の前記読み取り範囲において前記撮像手段により読み取られた画像で補うことを特徴とする請求項６記載の画像読み取り装置。
【請求項９】
前記画像記録手段は、前記タイミングではない時に前記撮像手段によって読み取られた画像を用いて補うことを特徴とする請求項８記載の画像読み取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋パターンなどの画像データを読み込むための画像読み取り装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、人物を識別するための装置として、人の指紋パターンを画像データとして読み取り、この指紋パターンに対して照合処理を実行することにより人物を特定するパターン照合装置（画像読み取り装置）が用いられるようになってきている。
【０００３】
従来の１次元撮像素子を用いて指紋パターンを読み取るための機構としては、指紋パターンの読み取り位置であるセンシング部に透明平板を設け、その下部に照明用の光源とロッドレンズ群（セルフォックレンズ）と１次元撮像素子を配置する構造が考えられていた。
【０００４】
これに対して、指紋パターンを読み取るための機構に透明回転ローラを用いた画像データ読み取り装置が考えられている（例えば、特許文献１参照）。透明回転ローラを用いた読み取り装置では、透明回転ローラに指先を圧接させて移動されることで、圧接された部分の指紋画像を撮像素子によって読み取る。
【０００５】
さらに、特許文献１の画像読み取り装置では、透明回転ローラの所定位置に回転検出用の印刷パターンを設け、この印刷パターンの画像パターンを指紋パターンの画像データと共に撮像素子により読み取って、この回転検出用パターンの変化に応じて、照合対象とする指紋パターンの画像パターンを生成する。これにより、画像データの読み取りタイミングを検出するための回転検出センサを不要にしている。
【特許文献１】特開２００２−１３３４０２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように従来の画像読み取り装置（特許文献１）では、透明回転ローラの一部に印刷パターンを付加しておき、この印刷パターンを撮像素子により読み込んでローラの回転を検出することで、回転検出センサを不要とすることができるが、次のような問題点がある。
【０００７】
特許文献１では、回転検出用パターンとして、ローラの回転軸と平行に付された等ピッチパターンが用いられているが、この等ピッチパターンでは回転検出用パターン間の空白区間においては位置を判断できず、回転検出用パターン間のデータを全て保持し、次の回転検出用パターン検出時にはじめて回転検出用パターン空白区間に取ったデータの読み取りタイミングを把握することができる。このため、実現にはローラの最低回転速度を保証しなければならず、また空白区間に取ったデータを保存する十分な記憶エリアを必要としていた。
【０００８】
本発明は、前記のような問題に鑑みなされたもので、精度良くローラに付された回転検知用のパターンを利用して、安定した品質の良い画像の読み取りを実現することが可な画像読み取り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】
【０００９】
請求項１の発明は、被検体の表面の画像を読み取る画像読み取り装置において、少なくとも１つが軸に対して一定の角度をもつ直線部の繰り返しからなる複数のパターンが外周面の１周渡って付されたローラと、前記ローラに付された前記複数のパターンと共に前記ローラに接触された被検体の画像を前記ローラの軸方向に平行なラインごとに読み取る撮像手段と、前記撮像手段によって読み取られた前記複数のパターンに該当する回転検出用画像の間隔が予め決められた長さ分変化したタイミングで前記被検体の画像を記録する画像記録手段と具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数のパターンは、それぞれが軸に対して一定の角度を持つ直線部が交互に連続することで三角波パターンが形成され、２つのパターンが線対称となるように配置されたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１記載の発明において、前記撮像手段によって読み取られた２つのパターンに該当する回転検知用画像の中心位置を検出する中心位置検出手段と、前記中心位置検出手段によって検出される中心位置をもとに、前記撮像手段により読み取られた前記被検体の画像位置を補正する位置補正手段を具備し、前記画像記録手段は、前記位置補正手段よって位置が補正された前記被検体の画像を記録することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項２記載の発明において、前記パターンの直線部の軸に対する角度を４５°とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項２記載の発明において、前記パターンの直線部の軸に対する角度を６３．４°とすることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１記載の発明において、前記撮像手段によって読み取られた前記パターンに該当する回転検出用画像の変化に基づいて、予め決められた所定の読み取り範囲の切り替わりを判別する判別手段をさらに具備し、前記画像記録手段は、前記判別手段によって読み取り範囲の切り替わりが判別される毎に、前記読み取り範囲に対して決められたライン数分の画像を記録することを特徴とする。
【００１５】
請求項７の発明は、請求項６記載の発明において、前記パターンに前記ローラの軸に対して平行な線パターンが付加されており、前記判別手段は、前記線パターンに該当する回転画像検出用画像をもとに、前記読み取り範囲の切り替わりを判別することを特徴とする。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項６記載の発明において、前記画像記録手段は、前記タイミングで記録された画像のライン数が前記読み取り範囲に対して決められたライン数に到達していない場合に、次の前記読み取り範囲において前記撮像手段により読み取られた画像で補うことを特徴とする。
【００１７】
請求項９の発明は、請求項８記載の発明において、前記画像記録手段は、前記タイミングではない時に前記撮像手段によって読み取られた画像を用いて補うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の本発明によれば、少なくとも１つが軸に対して一定の角度をもつ直線部の繰り返しからなる複数のパターンが外周面の１周渡って付されたローラを用いて被検体の表面の画像を読み取り、パターンに該当する回転検出用画像の間隔が予め決められた長さ分変化したタイミングで画像を記録するので、単に回転検知用画像の位置変化によってタイミングを決定するよりも精度良く画像を記録するタイミングを決定し、被検体に対する画像を生成することができる。
【００１９】
請求項２の本発明によれば、請求項１の効果に加えて、２つの三角波パターンを線対称に配置することで、ローラの回転に伴う回転検知用画像の間隔の変化を大きくすることができるので、より精度良く画像を記録するタイミングを決定することができる。
【００２０】
請求項３の本発明によれば、請求項１の効果に加えて、２つのパターンに該当する回転検知用画像の中心位置をもとに被検体の画像位置を補正することで、被検体に対する品質の良い画像を生成することができる。
【００２１】
請求項４の本発明によれば、請求項２の効果に加えて、パターンの直線部（斜線）の角度を４５°とすることで、撮像手段により読み取られるライン（１ドット分）の変化とローラの回転量との対応付けを容易にすることができ、また１つのパターン（斜線）を用いた場合と比較して、同じローラの回転量に対して回転検知用画像の間隔の変化を２倍とすることができる。
【００２２】
請求項５の本発明によれば、請求項２の効果に加えて、撮像手段により読み取られるライン（１ドット分）の変化とローラの回転量との対応付けを容易にする（請求項４の場合の半分）と共に、角度を大きくすることでパターンをローラに付与するために必要とする範囲を狭くすることができる。
【００２３】
請求項６の本発明によれば、請求項１の効果に加えて、予め決められた読み取り範囲、例えばローラに付された繰り返しパターンの半分に相当する半周期毎に決められたライン数分の画像を記録すること、画像全体の縦方向の拡大縮小を低減することができる。
【００２４】
請求項７の本発明によれば、請求項６の効果に加えて、ローラに付されるパターンに対して、ローラの軸に対して平行な線パターンを付加することで、この線パターンの検出により予め決められた読み取り範囲を容易に判別することができる。
【００２５】
請求項８の本発明によれば、請求項６の効果に加えて、読み取り範囲に対して決められたライン数の画像が記録されなかった場合であっても、次の読み取り範囲において撮像手段により読み取られた画像で補われるので、画像全体の縦方向の拡大縮小を確実に低減することができる。
【００２６】
請求項９の本発明によれば、請求項８の効果に加えて、画像を記録するタイミングではない時に撮像手段によって読み取られた画像、すなわち前の読み取り範囲においては不要とした画像を用いて補うことで、他の読み取り範囲における処理に何ら影響を及ぼすことなく、画像を補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。  
図１は本発明の実施の形態に係わる画像読み取り装置を搭載した携帯電話の電子回路の構成を示すブロック図である。携帯電話は、記録媒体に記録されたプログラムを読み込み、この読み込んだプログラムによって動作が制御されるコンピュータによって構成される。
【００２８】
図１に示す携帯電話は、ＣＰＵ１０が記憶装置１２、ＲＡＭ１４、通話ユニット１６、表示部１８、キー部１９、指紋読み取り部２０などの各種デバイスとバスを介して接続されることで構成されている。指紋読み取り部２０は、被検体を人の指先として、指先上の指紋パターンの画像を読み取る。
【００２９】
ＣＰＵ１０は、ＲＡＭ１４のプログラムエリアに格納されたプログラムを実行することにより各種の機能を実現する。ＣＰＵ１０は、携帯電話としての機能を制御する他、指紋読み取り部２０による指紋パターンの画像データの読み取り制御と、この画像パターンに対する各種処理を実行する。  
記憶装置１２は、プログラムやデータ等が記憶されるもので必要に応じて読み出されてＲＡＭ１４に格納される。
【００３０】
ＲＡＭ１４は、プログラムや各種データが格納されてＣＰＵ１０によってアクセスされるもので、携帯電話を制御する各種プログラムの他、指紋読み取り部２０によって読み取られた指紋パターンの画像データに対する処理を実行する処理プログラムなどが格納される。指紋読み取り部２０よる指紋パターンの画像データの読み取り時には、読み取られた画像データが格納される。
【００３１】
通話ユニット１６は、携帯電話としての無線通信を行うためのユニットである。  
表示部１８は、ＣＰＵ１０により実現される各種機能を実行する際に様々なデータ等を表示する。  
キー部１９は、電話番号入力用の数字キーや各種の機能キーからなる複数のキーにより構成されている。  
指紋読み取り部２０は、指紋パターンを表す画像データを読み取るもので、例えば図２の携帯電話の外観例に示すように前面上部など、指紋読み取り操作が容易となる位置に設けられる。本実施形態における指紋読み取り部２０には、光源２１、レンズ光学系（セルフォックレンズ２２）、１次元撮像素子２４、撮像制御回路２６、Ａ／Ｄ変換回路２８、透明回転ローラ２９が含まれており、透明回転ローラ２９の外周面の一部が携帯電話の筐体に設けられたスリットから外部に露出されている。この露出された透明回転ローラ２９の部分が指紋パターンの読み取り部となる。指紋パターンの読み取りを行う場合には、読み取り部に被検体である指先が圧接されて、その状態で所定の方向（透明回転ローラ２９の回転軸と垂直な方向）で透明回転ローラ２９を回転させながら移動されることで行われる。筐体表面に設けられるスリットは、利用者が透明回転ローラ２９に対して指先を圧接させて、透明回転ローラ２９を回転させることができる程度の幅が確保されていれば良い。従って、指紋パターンの画像を読み取るために、指紋全体が収まる読み取り面を確保する必要がなく、筐体表面における指紋読み取り部２０（透明回転ローラ２９）の実装面積が少なくて良い。
【００３２】
指紋読み取り部２０では、光源２１から照射され読み取り部に圧接（接触）される被検体である指先において反射した光が、透明回転ローラ２９を透過してセルフォックレンズ２２により１次元撮像素子２４に集光される。撮像制御回路２６の制御により、セルフォックレンズ２２を介して集光された光が１次元撮像素子２４により光電変換され、さらにＡ／Ｄ変換回路２８により指紋パターンを表す画像データとして変換される。１次元撮像素子２４からは、例えば２００００回／秒のタイミングで定期的にデータが読み取られて、そのデータがＲＡＭ１４にバッファリングされる。ＣＰＵ１０は、１次元撮像素子２４により読み取られたデータに対して、透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３０の部分を読み取って得られた回転検出用画像の変化（線の部分の所定のずれ）が生じた場合に、画像データとして取り込んで指紋パターンの画像としてＲＡＭ１４に記録する。
【００３３】
図３には、指紋読み取り部２０の機構部分の概略構成（側面断面図）を示している。  
図３に示すように、携帯電話の筐体には透明回転ローラ２９の回転軸に沿って、透明回転ローラ２９の外周面の一部が指紋パターンの読み取り部として露出するようなスリットが設けられている。透明回転ローラ２９は、光が透過するように透明な材料、例えばアクリルやガラスなどにより構成され、筐体に設けられたスリットから外周面の一部を露出させて回転するように実装されている。また、透明回転ローラ２９は、ローラ内部が中空になっており、この中空内に光源２１（例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）など）、レンズ光学系（セルフォックレンズ２２）、１次元撮像素子２４を含む撮像機能部が実装されている。これら撮像機能部は、透明回転ローラ２９の回転と連動しないように実装されている。
【００３４】
セルフォックレンズ２２は、透明回転ローラ２９における被検体が圧接される部分（読み取り部）を１次元撮像素子２４に結像させる。なお、セルフォックレンズに限るものではなく、ロッドレンズ群によって構成される結像光学系を用いること可能である。
【００３５】
なお、図示していないが、透明回転ローラ２９とセルフォックレンズ２２との間に光学補正素子を実装することもできる。光学補正素子は、被検体である指先が圧接された部分の透明回転ローラ２９の曲率による光学影響、すなわち歪んだ像を補正するためのもので、例えば凸レンズ、具体的には片面が平面で反対面が凸曲面であるシリンドリカルレンズによって構成され、透明回転ローラ２９の内径と同等、あるいは近傍の曲率を持つものとする。
【００３６】
１次元撮像素子２４は、ＣＣＤラインセンサまたはＣＭＯＳラインセンサなどによって構成されるもので、各撮像素子の配列が透明回転ローラ２９の回転軸と平行となるように実装されている。１次元撮像素子２４は、例えば透明回転ローラ２９の長さ分を撮像範囲としており、後述する透明回転ローラ２９の端部（あるいは端部近傍）に付加された回転検知用パターン３０を含む画像を読み取ることができる。透明回転ローラ２９を中空にしてその内部に撮像機能部を実装することで、指紋読み取り部２０の筐体表面における実装面積及び筐体内の実装体積を小さくしている。
【００３７】
透明回転ローラ２９には、例えば、外周面の表面形状を不均一とすることで形成されたパターンが付されている。図４は、回転検知用パターン３０が付された透明回転ローラ２９の外観を示す斜視図、図５は回転検知用パターン３０に相当する部分を平面状に展開した図を示している。図４及び図５に示す透明回転ローラ２９には、透明回転ローラ２９の軸における断面形状が段階的に外径が変化する階段状であり、同形の２つのパターンからなる回転検知用パターン３０が外周面の１周に渡って付されている。
【００３８】
回転検知用パターン３０は、例えば透明回転ローラ２９の外周面を滑らかな鏡面仕上げとしており、この外周面部分が１次元撮像素子２４によって暗い部分（すなわち黒）として検出され、境界部分、つまり段差部分が光源２１からの光が乱反射することにより明るい部分（すなわち白）として検出される。
【００３９】
回転検知用パターン３０を形成する２つのパターンは、透明回転ローラ２９の軸方向に対して所定の角度をもって対称となる直線部（それぞれが軸に対して一定の角度を持つ直線部）が交互に連続するように、つまり山と谷のそれぞれの頂点の角度が同一となる三角波形状となるように形成されている。所定の角度としては、例えば図４及び図５に示す回転検知用パターン３０では、透明回転ローラ２９の軸方向に対する角度θ（−θ）を好ましくは４５°（ｔａｎθ＝１）、あるいは４５°の近傍としている（頂点の角度は９０°）。また、２つのパターンは、一方のパターンの山の部分と他方のパターンの谷の部分とが、透明回転ローラ２９の回転軸方向で一致するように配置され、２つのパターンの中間の線に対して線対称となっている。これにより、２つのパターンを読み取ることで得られる２つの回転検出用画像の位置の差分の変化をもとに、透明回転ローラ２９の回転、すなわち指紋パターンの画像データデータとして出力するタイミングを判定することで（後述する図７）、１つのパターンを用いた場合の画像の位置変化をもとに出力タイミングを判定する場合と比較して、変化量を２倍とすることができる。
【００４０】
なお、図４及び図５に示す透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３０は一例であって、その他の形状の回転検知用パターン３０については後述する（図１０、図１１、図１３〜図１６、図１８〜図２１）。
【００４１】
また、図３において、光源２１が透明回転ローラ２９の中空内に設けられているが、透明回転ローラ２９の例えば端面近傍の回転軸位置に配置された構成としても良い。光源２１を透明回転ローラ２９の端面近傍に配置することで、透明回転ローラ２９を導光体として光源２１からの光束を取り込んで、読み取り部に接触された指先（被検体）に照射し、その反射光が１次元撮像素子２４によって読み取られるようにすることもできる。光源２１は、例えばＬＥＤ、蛍光管、ハロゲンランプなどにより構成することができる。
【００４２】
また、回転検知用パターン３０は、透明回転ローラ２９の軸における断面形状が段階的に外径が変化する階段状とすることで形成されるものとしているが、印刷するなど、他の方法を用いて付されるものであっても良い。
【００４３】
図６には、透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３０と１次元撮像素子２４の撮像素子との対応関係を示している。図６に示すように、１次元撮像素子２４は、透明回転ローラ２９の長さ全体を撮影範囲としており、回転検知用パターン３０に対応する撮像素子の個数（Ｎ個）が既知となっており、後述する各種処理において使用されるものとする。
【００４４】
（第１実施形態）
次に、第１実施形態における画像読み取り装置の動作について説明する。  
第１実施形態における画像読み取り装置では、透明回転ローラ２９の回転を検出するためのセンサが設けられていないため、透明回転ローラ２９の回転の有無にかかわらず、例えば、２００００回／秒の周期で継続的に画像データを取り込む。
【００４５】
１次元撮像素子２４によって読み取られる画像データ中には、透明回転ローラ２９に付加された回転検知用パターン３０に該当する回転検出用画像が含まれている。
【００４６】
ＣＰＵ１０は、後述するタイミング判断処理によって、１次元撮像素子２４によって読み取られた画像データをもとに透明回転ローラ２９の回転を検出し、透明回転ローラ２９の回転に伴って必要となる被検体の画像データが入力されたと判断された時のみその画像データを被検体の指紋画像データとして記憶する。
【００４７】
次に、第１実施形態における半周期画像データ取得処理について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。第１実施形態における指紋読み取り部２０は、透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３０が、透明回転ローラ２９に付された繰り返しパターンの半分に相当する範囲、すなわち１次元撮像素子２４によって山の部分から谷の部分まで読み取られる範囲を半周期（読み取り範囲）とし、この半周期で取り込まれる画像のライン数が決められているものとする。指紋読み取り部２０は、図７に示すフローチャートに従う処理により半周期分の画像データを取得（記録）する。
【００４８】
まず、ＣＰＵ１０は、半周期画像データ取得処理の初期化処理として、半周期取得画像基準数Ｎを設定すると共に（ステップＡ１）、半周期取得画像データ数Ｍを「０」に設定する（ステップＡ２）。
【００４９】
ＣＰＵ１０は、指紋読み取り部２０のＡ／Ｄ変換回路２８を介して出力される画像データから回転検知用パターン３０を形成する線分に該当する部分、すなわち２つの回転検出用画像を抽出する（ステップＡ３）。ここでは、１次元撮像素子２４が読み込んだデータが白なのか黒なのかを判断する。単純には、１次元撮像素子２４により読み取られたデータの画素値の最大値と最小値の平均値を閾値として用い、この閾値よりも大きな画素値を持つデータを白、そうでなければ黒と判断することができる。
【００５０】
図８には、透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３０をわかりやすくするために平面状に展開して示す図である。１次元撮像素子２４は、透明回転ローラ２９に対して回転軸方向と平行、すなわち図８においては水平方向に画像の読み取りを行なう。従って、回転検知用パターン３０を形成する２つの回転検出用画像のそれぞれの斜線部分が、１次元撮像素子２４による１回の読み込みで検出することができる。
【００５１】
ここで、ＣＰＵ１０は、２つの回転検出用画像の中心位置を算出し（ステップＡ４）、予め決められ基準位置（例えば、理想とする中心位置、あるいは基準とするラインから回転検出用画像を元に算出された中心位置など）と、２つの回転検出用画像の位置の中心位置との差（ズレ）を算出する（ステップＡ５）。そして、算出したズレ量に応じて画像の横位置を補正、すなわち１ライン分の画像データに対して右あるいは左方向にズレ量分シフトする（ステップＡ６）。
【００５２】
透明回転ローラ２９は、ローラが回転する構造上、指紋パターンの読み取り時、すなわち被検体である指先が圧接された状態で移動され、回転することにより、左右方向に横ずれを起こす可能性がある。また、透明回転ローラ２９を製造する際に、製造精度にばらつきがある場合も考えられる。そこで透明回転ローラ２９に付した位置補正用パターン３２をもとにして、読み取られた画像に対して透明回転ローラ２９の横ずれに応じた補正を施す。
【００５３】
図９には、複数分のラインについての回転検出用画像の一例を示している。  
図９（ａ１）〜（ａ４）に示す画像データの場合、それぞれから抽出される２つの回転検出用画像の中心位置は、基準位置と一致しているためにズレ補正が必要ない。
【００５４】
これに対し、図９（ｂ１）〜（ｂ４）に示す画像データの場合、図９（ｂ３）の画像データについては、２つの回転検出用画像の中心位置が他のラインの画像データと異なっている。図９（ｂ３）では、２つの回転検出用画像から算出した中心位置が基準位置より右側にあるので左側にシフトとすることで位置ズレを補正する。
【００５５】
次に、ＣＰＵ１０は、２つの回転検出用画像の位置の差分（画像間の距離）を算出する（ステップＡ７）。ここで、２つの回転検出用画像の位置の差分が、これまでに処理対象とした画像データについての差分の変化傾向、すなわち増加あるいは減少していた状況から反転（減少あるいは増加）した場合には、半周期分の画像データに対する処理が終了したものとして処理を終了する（ステップＡ８、Ｙｅｓ）。三角波パターンの頂点近傍では、回転検知用画像の間の距離の増減の反転が起きるが、距離（差分）の最大値と最小値との比較を随時行っていれば頂点での反転を検出できる。
【００５６】
これに対し、２つの回転検出用画像について差分の増減反転がなかった場合（ステップＡ８、Ｎｏ）、ＣＰＵ１０は、２つの回転検出用画像の位置の差分が、前回の画像出力時に対象としていた画像データから算出された差分より、例えば２画素以上多くあるいは少なくなっているかを判別する（ステップＡ９）。
【００５７】
すなわち、透明回転ローラ２９が被検体が圧接された状態で回転され、１次元撮像素子２４による読み取り位置に被検体の新たな部分が移動したと判断される場合に（ステップＡ９、Ｙｅｓ）、画像取り込みタイミングであると決定する。
【００５８】
ここで、これまでの取得画像データ数（ライン数）が半周期取得画像基準数Ｎに達しているか（Ｍ＝Ｎ）、つまり半周期に対して取得すべき画像データが既に確保されているかを判別する（ステップＡ１０）。
【００５９】
ここで、半周期取得画像データ数Ｍが半周期取得画像基準数Ｎに到達していない場合には（ステップＡ１０、Ｍ＜Ｎ）、ＣＰＵ１０は、画像出力回数をカウントアップ、つまりＭ＝Ｍ＋１として半周期取得画像データ数Ｍを更新する（ステップＡ１１）。
【００６０】
そして、１次元撮像素子２４によって読み取られた画像データを指紋パターンを表す画像として出力（記録）する（ステップＡ１２）。
【００６１】
これに対して、これまでの半周期取得画像データ数Ｍ（ライン数）が半周期取得画像基準数Ｎに達している場合には（ステップＡ１０、Ｍ＝Ｎ）、読み取られた画像データを破棄して、ステップＡ３の処理に戻る。差分の増減反転が検出されるまで（ステップＡ８、Ｙｅｓ）、読み取られた画像データを継続して破棄する（ステップＡ３〜Ａ１０）。
【００６２】
こうして、回転検出用画像の回転検知用パターン３０の線分に該当する部分の位置の移動、すなわち２つの回転検知用画像の位置の差分が前回画像出力時より２画素以上となったことで画像取り込みのタイミングであると判定し、半周期取得画像基準数Ｎに相当するライン数の画像データからなる指紋パターンの画像を生成することができる。
【００６３】
このようにして、第１実施形態では、回転検知用パターン３０を読み取ることで検出された２つの回転検出用画像の位置の差分の変化を、透明回転ローラ２９の回転の変化として判別しているので、回転検知用パターン３０の斜線角度の同じ線対称な回転検出用画像とすることにより、１つのパターンから読み取った画像の位置変化と比較して２倍の変化量を得ることができる。従って、精度良く、画像データを出力（記録）するタイミングを決定することができ、品質良く指紋パターンを表す画像を生成することができる。また、１つのパターンを用いた場合と比較して変化量を同じとすると、回転検知用パターン３０を付加するために必要な範囲の幅を狭くすることができる。すなわち、透明回転ローラ２９の回転検出用画像を付加するために必要な範囲を狭くして、指紋パターンの読み取り範囲を広くすることができる。
【００６４】
さらには、透明回転ローラ２９の回転軸方向のガタ（位置の変動）が発生しても、回転検出用画像間の距離（差分）は影響を受けないので、ガタ補正用の他のパターンなどを付加する必要もなく、処理も簡易にすることができる。
【００６５】
また、検出された２つのの回転検出用画像の位置の中心線を仮想の縦線として補正出力するようにしたことにより、ライン毎の横ずれのない良好な指紋パターンを表す画像を生成することができる。
【００６６】
なお、ライン毎の横ずれの補正は、指紋パターンを表す画像を生成した後、この画像に対して、ステップＡ４，Ａ５により算出された、各ラインについてのずれに関する情報（ずれ量、ずれ方向など）もとに一括して補正をする横位置補正処理を実行するようにしても良い。
【００６７】
また、前述した半周期画像データ取得処理の説明では、ステップＡ３において抽出された２つの回転検出用画像に対して位置補正を実行した後に（ステップＡ４〜Ａ６）、２つの回転検出用画像の差分を算出して差分の増減反転（切り替わり）を検出しているが（ステップＡ７，Ａ８）、画像データを出力する前に位置補正を実行するようにしても良い。つまり、ライン毎の２つの回転検知用画像の差分をもとにして処理を行うので、予めライン毎に位置の補正をしなくても同じ処理結果を得られる。これにより、指紋パターンの画像として用いるラインの画像データについてのみ補正処理を実行することで処理負担を軽減することができる。
【００６８】
次に、透明回転ローラ２９に付される回転検知用パターン３０の別形状の一例について示す。  
図１０は、透明回転ローラ２９の外観構成を示す斜視図、図１１は回転検知用パターン３０に相当する部分を平面状に展開して示す図である。
【００６９】
図１０及び図１１に示す回転検知用パターン３０を形成する２つのパターンは、透明回転ローラ２９の軸方向に対する角度θを好ましくは６３．５°（ｔａｎθ＝２）、あるいはその近傍とした線対称となる直線部（斜線）が交互に連続するように、つまり山と谷のそれぞれの頂点の角度が１２６．８°となる三角波形状となるように形成されている。また、図４及び図５に示した回転検知用パターン３０と同様に、２つのパターンは、一方のパターンの山の部分と他方のパターン谷の部分とが、透明回転ローラ２９の回転軸方向で一致するように配置され、２つのパターンの中間の線に対して線対称となっている。
【００７０】
このように、透明回転ローラ２９の軸方向に対する角度θを大きくすることで、透明回転ローラ２９に対して回転検知用パターン３０を付加するために必要な軸方向に対する幅をより狭くすることができ、その分、透明回転ローラ２９における指紋パターンの読み取り範囲を広くすることができる。
【００７１】
また、前述した図４、図５、図１０、図１１に示す回転検知用パターン３０は、２つの線対象となる連続する斜線からなるパターンとしたが、三角波の各頂点部分に軸方向に沿った横線のパターンを追加してもよい。この横線パターンの画像を抽出することで、画像データの取得範囲とする半周期、すなわち三角波のパターンに対応する２つの回転検知用画像の差分の増減方向の反転を検出することができる。
【００７２】
図１２には、回転検知用パターン３０に横線パターンを付加した場合の半周期画像データ取得処理のフローチャート（一部）を示している。図１２に示すフローチャートは、図７中に示すステップＡ７，Ａ８，Ａ９に代えて実行される処理を示しており、その他の処理については図７に示すフローチャートの各ステップの処理を実行するものとして詳細な説明を省略する。
【００７３】
図１３は、回転検知用パターン３２が付された透明回転ローラ２９の外観を示す斜視図、図１４は回転検知用パターン３２に相当する部分を平面状に展開した図を示している。
【００７４】
図１３及び図１４に示す回転検知用パターン３２は、図４及び図５に示す回転検知用パターン３０に対して、一方のパターンの山の部分の頂点と他方のパターンの谷の部分の頂点とを通過する線、すなわち透明回転ローラ２９の軸と平行な横線パターンが付されている。なお、図１４に示す例では、２つの三角波のパターンに付される横線パターンを全て同じ長さとしているが、頂点の部分に線パターンが存在していれば異なる長さの横線パターンが混在していても良い。
【００７５】
図１５は、別の形状をもつ回転検知用パターン３２が付された透明回転ローラ２９の外観を示す斜視図、図１６は図１５に対応する回転検知用パターン３２に相当する部分を平面状に展開した図を示している。
【００７６】
図１５及び図１６に示す回転検知用パターン３２は、図４及び図５に示す回転検知用パターン３０に対して、２つのパターンのそれぞれの頂点に対して、短い横線パターンが付されている。  
なお、図１３〜図１６に示す回転検知用パターン３２は、図１０及び図１１に示す回転検知用パターン３０に適用することもできる。
【００７７】
図１３〜図１６に示す回転検知用パターン３２が付された透明回転ローラ２９を用いた場合、１次元撮像素子２４により読み取られた画像データから回転検知用画像が抽出されると、ＣＰＵ１０は、抽出された回転検知用画像の種別が横線パターンに相当する部分か、あるいは斜線に相当する部分であるかを判定する（ステップＡ１３）。横線パターンに相当する部分の場合、横線パターンが付される方向と１次元撮像素子２４による読み取り方向とが一致しているので、パターンに相当する画素が連続した状態で読み取られる。従って、抽出された回転検知用画像が連続しているか、あるいは点であるかにより判定することができる。
【００７８】
ここで、回転検知用パターン３２の斜線に相当する部分である場合、ＣＰＵ１０は、図７に示すステップＡ７と同様にして、２つの回転検出用画像の位置の差分（画像間の距離）を算出する（ステップＡ１４）。
【００７９】
そして、差分増減方向の移動量で画像データを出力するタイミングであるか否かを判定する（ステップＡ１５）。すなわち、図７に示すステップＡ９と同様にして、２つの回転検出用画像の位置の差分が、前回の画像出力時に対象としていた画像データから算出された差分より、例えば増加方向にあれば２画素以上多くなっているかを判別する。
【００８０】
ここで、画像データの出力タイミングであると判断した場合には、取得画像データ数（ライン数）が半周期取得画像基準数Ｎに達していなければ、この画像データを指紋パターンを表す画像として出力（記録）する。画像データの出力タイミングでないと判断した場合には、ステップＡ３の処理に戻る。
【００８１】
一方、ステップＡ１３において、抽出された回転検知用画像の種別が横線パターンに相当する部分であると判定した場合、ＣＰＵ１０は、差分増減方向を反転させる、すなわち半周期分の画像データ取得処理を終了し、次の半周期の画像データ取得処理に移行する。
【００８２】
このようにして、横線パターンを含む回転検知用パターン３２とすることで、回転検知用画像をもとにして半周期の切り替わりを安定して判定することができるので、半周期取得画像基準数Ｎに相当する画像データからなる指紋パターンを確実に生成することができる。
【００８３】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態における画像読み取り装置の動作について説明する。  
第２実施形態では、第１実施形態における半周期画像データ取得処理に加えて、半周期に取得された画像データ（ライン）が半周期取得画像基準数Ｎに到達していない場合に、次の半周期において読み取られる画像データを用いて不足を補うようにするものである。
【００８４】
図１７は、第２実施形態における半周期画像データ取得処理について示すフローチャートである。
【００８５】
なお、図１７に示すフローチャートにおいて、ステップＢ１〜Ｂ７には、第１実施形態における図７に示すフローチャートにおけるステップＡ１〜Ａ７と同様の処理を実行するものとして詳細な説明を省略する。
【００８６】
ステップＢ８において、２つの回転検出用画像について差分の増減反転がないと判定された場合、ＣＰＵ１０は、２つの回転検出用画像の位置の差分が、前回の画像出力時に対象としていた画像データから算出された差分より、例えば２画素以上多くあるいは少なくなっているかを判別する（ステップＢ９）。
【００８７】
ここで、差分が２画像以上であると判定された場合、ＣＰＵ１０は、画像取り込みタイミングであると決定する（ステップＢ９、Ｙｅｓ）。
【００８８】
ここで、これまでの半周期取得画像データ数Ｍ（ライン数）が半周期取得画像基準数Ｎに達しているか（Ｍ＝Ｎ）、つまり半周期に対して取得すべき画像データが既に確保されているかを判別する（ステップＢ１３）。
【００８９】
ここで、半周期取得画像データ数Ｍが半周期取得画像基準数Ｎに到達していない場合には（ステップＢ１３、Ｍ＜Ｎ）、ＣＰＵ１０は、画像出力回数をカウントアップ、つまりＭ＝Ｍ＋１として半周期取得画像データ数Ｍを更新する（ステップＢ１４）。
【００９０】
そして、１次元撮像素子２４によって読み取られた画像データを指紋パターンを表す画像として出力（記録）する（ステップＢ１２）。
【００９１】
これに対して、これまでの取得画像データ数（ライン数）が半周期取得画像基準数Ｎに達している場合には（ステップＢ１３、Ｍ＝Ｎ）、読み取られた画像データを破棄して、ステップＢ３の処理に戻る。
【００９２】
これに対し、２つの回転検出用画像について差分の増減反転がなかった場合（ステップＢ９、Ｎｏ）、ＣＰＵ１０は、前回の半周期に対する半周期画像データ取得処理の際に読み取りが不足している画像データ（ライン）数を示すＰ（以下、不足データ数Ｐとする）の値がＰ＞０となっているか、すなわち前回の半周期に対する半周期画像データ取得処理において出力（記録）された画像データが半周期取得画像データ数Ｍに足りなかったかを確認する（ステップＢ１０）。なお、不足データ数Ｐは、後述するステップＢ１５において設定される。
【００９３】
ここで、Ｐ＞０であった場合、すなわち前回の半周期で不足があった場合には、ＣＰＵ１０は、不足データ数Ｐをカウントダウン、つまりＰ＝Ｐ−１として不足データ数Ｐを更新し（ステップＢ１１）、１次元撮像素子２４によって読み取られた画像データを指紋パターンを表す画像として出力（記録）する（ステップＢ１２）。
【００９４】
以下、不足データ数Ｐの値が０となるまで（ステップＢ１０、Ｎｏ）、前述と同様にして、２つの回転検出用画像の位置の差分が２画素以上となっていない、通常では破棄される画像データによって、前回の半周期おける処理で不足した分を補充することができる。
【００９５】
ＣＰＵ１０は、２つの回転検出用画像の位置の差分が、これまでに処理対象とした画像データについての差分の変化傾向、すなわち増加あるいは減少していた状況から反転（減少あるいは増加）した場合には（ステップＢ８、Ｙｅｓ）、不足データ数ＰをＰ＝Ｎ−Ｍとして算出して設定し（ステップＢ１５）、半周期分の画像データに対する処理を終了する。
【００９６】
このようにして、第２実施形態では、三角波パターンの半周期ごとに取得画像データ数（取得画像基準数Ｎ）を管理し、取得画像データ数Ｎの画像データが出力（記録）されなかった場合には、次の半周期の半周期画像データ取得処理において補われるので、指紋パターンを表す画像全体の画像の縦方向の拡大縮小を低減し、品質の良い画像を生成することができる。
【００９７】
なお、第２実施形態では、半周期における取得画像データ数が半周期取得画像基準数Ｎに不足する場合もあるものとして説明しているが、取得判断の誤差を含めた半周期取得画像基準数Ｎ＋αの画像データが確実に出力されるように、三角波パターンの斜線部分の角度と三角波パターン幅を大きくした回転検知用パターン３０を用いるようにしても良い。これにより、必ず半周期内で半周期取得画像データ数Ｍが半周期取得画像基準数Ｎに到達するようになる。なお、半周期取得画像基準数Ｎに半周期取得画像データ数Ｍが到達した以降は、半周期が終了（パターンの反転）するまで画像データを取得しないようにすれば良い。
【００９８】
なお、前述した第１及び第２実施形態では、透明回転ローラ２９に付される回転検知用パターン３０，３２は、連続する斜線の繰り返しからなる２つのパターンにより形成されるものとしているが、一方のパターンを縦線（透明回転ローラ２９の軸方向に対して垂直な線）としても良い。
【００９９】
例えば、図１８には一方のパターンを縦線とした回転検知用パターン３４を付した透明回転ローラ２９の外観構成を示す斜視図、図１９は、図１８に示す透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３４に相当する部分を平面状に展開して示す図である。なお、図１８及び図１９に示すように、三角波パターンの頂点と縦線パターンとを接触するように配置しているが、２つのパターンを離しても良い。
【０１００】
さらには、縦線パターンを２本とし、その中に連続する斜線から形成される三角波パターンを配置した回転検知用パターン３４としても良い。
【０１０１】
例えば、図２０には２本の縦線パターンを含む回転検知用パターン３４を付した透明回転ローラ２９の外観構成を示す斜視図、図２１は、図２０に示す透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３４に相当する部分を平面状に展開して示す図である。
【０１０２】
このようにして、図１８〜図２１に示す回転検知用パターン３４を透明回転ローラ２９に付した場合も、前述した第１及び第２実施形態における半周期画像データ取得処理と同様にして、指紋パターンを表す画像を生成することができる。
【０１０３】
なお、前述した第１及び第２実施形態では、回転検知用パターン３０，３２，３４の三角波パターンの山の部分から谷の部分（１本の斜線）が読み取られる範囲を半周期とし、この半周期に対して半周期取得画像基準数Ｎとして決められた画像データを出力（記録）するとしているが、半周期とは異なる単位で画像データを出力（記録）するようにしても良い。例えば、半周期に対する倍周期の何れかを単位として、前述と同様の画像データ取得処理を実行するようにしても良い。
【０１０４】
また、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、前述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られるので有れば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施の形態に係わる画像読み取り装置を搭載した携帯電話の電子回路の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施の形態に係わる画像読み取り装置を搭載した携帯電話の外観を示す図。
【図３】本発明の実施の形態に係わる指紋読み取り部２０の機構部分の概略構成図（側面断面図）。
【図４】本発明の実施の形態における回転検知用パターン３０が付された透明回転ローラ２９の外観を示す斜視図。
【図５】本発明の実施の形態における回転検知用パターン３０に相当する部分を平面状に展開した図。
【図６】本発明の実施の形態における透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３０と１次元撮像素子２４の撮像素子との対応関係を示す図。
【図７】本発明の第１実施形態における半周期画像データ取得処理について説明するためのフローチャート。
【図８】本発明の第１実施形態における透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３０を平面状に展開して示す図。
【図９】第１実施形態における複数分のラインについての回転検出用画像の一例を示す図。
【図１０】第１実施形態における透明回転ローラ２９の外観構成を示す斜視図。
【図１１】第１実施形態における回転検知用パターン３０に相当する部分を平面状に展開して示す図。
【図１２】第１実施形態における回転検知用パターン３２を付加した場合の半周期画像データ取得処理のフローチャート。
【図１３】第１実施形態における回転検知用パターン３２が付された透明回転ローラ２９の外観を示す斜視図。
【図１４】第１実施形態における回転検知用パターン３２に相当する部分を平面状に展開した図。
【図１５】第１実施形態における別の形状をもつ回転検知用パターン３２が付された透明回転ローラ２９の外観を示す斜視図。
【図１６】図１５に対応する回転検知用パターン３２に相当する部分を平面状に展開した図。
【図１７】第２実施形態における半周期画像データ取得処理について示すフローチャート。
【図１８】本発明の実施の形態に係わる透明回転ローラ２９の外観構成を示す斜視図。
【図１９】図１８に示す透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３４に相当する部分を平面状に展開して示す図。
【図２０】本発明の実施の形態に係わる透明回転ローラ２９の外観構成を示す斜視図。
【図２１】図２０に示す透明回転ローラ２９に付された回転検知用パターン３４に相当する部分を平面状に展開して示す図。
【符号の説明】
【０１０６】
１０…ＣＰＵ、１２…記憶装置、１４…ＲＡＭ、１６…通話ユニット、１８…表示部、１９…キー部、２０…指紋読み取り部、２１…光源、２２…セルフォックレンズ（レンズ光学系）、２４…１次元撮像素子、２６…撮像制御回路、２７…Ａ／Ｄ変換回路、２８…回転検出センサ、２９…透明回転ローラ、３０，３２，３４…回転検出用パターン。
【図１】
2005107577.tif 000003
【図２】
2005107577.tif 000004
【図３】
2005107577.tif 000005
【図４】
2005107577.tif 000006
【図５】
2005107577.tif 000007
【図６】
2005107577.tif 000008
【図７】
2005107577.tif 000009
【図８】
2005107577.tif 000010
【図９】
2005107577.tif 000011
【図１０】
2005107577.tif 000012
【図１１】
2005107577.tif 000013
【図１２】
2005107577.tif 000014
【図１３】
2005107577.tif 000015
【図１４】
2005107577.tif 000016
【図１５】
2005107577.tif 000017
【図１６】
2005107577.tif 000018
【図１７】
2005107577.tif 000019
【図１８】
2005107577.tif 000020
【図１９】
2005107577.tif 000021
【図２０】
2005107577.tif 000022
【図２１】
2005107577.tif 000023