(57)【要約】【課題】１次元撮像素子を用いた読取部の構成において、より小型化を図り、対象物の画像を安定して読み取ることを可能にする。【解決手段】読取透明板３０に光源２１から照射される光の照射光軸と、光源２１から照射されて読取透明板３０で反射した光を入射する１次元撮像素子２４の撮像光軸とが、読み取り面の法線に対して、読み取り面での全反射角より小さい角度となるように光源２１と１次元撮像素子２４とを線対称となる位置に配置する。【選択図】      図２
2005196470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読み取り面に接触された物体の画像を読み取る画像読み取り装置において、
前記読み取り面に光源から照射される光の照射光軸と、前記光源から照射されて前記読み取り面で反射した光を入射する撮像素子の撮像光軸とが、前記読み取り面の法線に対して、前記読み取り面での全反射角より小さい角度となるように前記光源と前記撮像素子とを線対称となる位置に配置したことを特徴とする画像読み取り装置。
【請求項２】
前記読み取り面に接触しながら移動された物体について前記撮像素子により読み取った画像をもとに生成される２次元画像を、前記読み取り面に対する前記物体の異なる移動方向でそれぞれ読み取られる複数の２次元画像をもとに補正する補正手段を具備し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】
前記補正手段は、前記２次元画像に含まれる基準とするパターンをもとに補正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４】
前記２次元画像は指の第１関節部分の皺を含む指紋画像であり、前記補正手段は、前記第１関節部分の皺に相当するパターンをもとに補正することを特徴とする請求項３記載の画像読み取り装置。
【請求項５】
前記読み取り面に接触しながら移動された物体について前記撮像素子により読み取った画像をもとに生成される２次元画像を、前記物体の静止状態において読み取られた第１の画像と、前記物体の動き始めに読み取られた第２の画像とをもとに補正する補正手段を具備し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６】
光源から照射され物体において反射した光を撮像素子により読み取る画像読み取り装置において、
物体が圧接した状態で移動されることで回転する中空の透明回転ローラを設け、
前記透明回転ローラの中空内にローラの回転と連動しないように、前記光源から照射される光の照射光軸と、前記光源から照射されて前記透明回転ローラの前記物体が圧接される読み取り面で反射した光を入射する前記撮像素子の撮像光軸とが、前記読み取り面の法線に対して、前記読み取り面での全反射角より小さい角度となるように前記光源と前記撮像素子とを線対称となる位置に配置することを特徴する画像読み取り装置。
【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が用いられるようになってきている。
【０００３】
従来、指紋パターンの画像データを読み取る画像読み取り装置では、例えば１次元撮像素子（光電変換素子）が用いられている（例えば特許文献１）。特許文献１に記載された指紋検知装置は、筐体の内部に、光学手段、光学的結像手段、及び１次元イメージセンサが配置されており、光学的指台がスライダーに保持されるように構成されている。光学的指台は、多数のマイクロプリズムが裏面に形成されたマイクロプリズムプレートで構成されている。
【０００４】
マイクロプリズムの入射面には、照明用の光源手段からの照射光を入射する。マイクロプリズムの出射面からは、表面で全反射した光源手段からの照射光が出射される。出射面から出た光は、光学的結像手段を通して、結像面に結像される。この結像面には１次元イメージセンサの光電変換素子が配置されており、結像された光は、その強弱に応じて電気信号に変換される。１次元イメージセンサからは、表面に置ける光学パターンに対応して１次元画像信号が出力される。
【特許文献１】特許第２９８００５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、特許文献１に記載された指紋検知装置では、指をマイクロプリズム（マイクロプレート）に押し当てて指紋の画像を読み取る構成であり、撮像光学系が読取面での全反射を利用している。従って、光源手段からの照射光と光学的結像手段に結像される光の光軸がなす角度が全反射角以上となるように光源手段と１次元イメージセンサが配置されている。従って、光源手段と１次元イメージセンサの配置位置が制約され、また光学系が複雑となるために、読取部を小型化するには限界があった。
【０００６】
また、従来の指紋検知装置では、読取面に接触された指の指紋凸部に照射された光が表面乱反射、内部吸収、内部拡散して減光することで指紋の濃淡画像を読み取っている。このため、例えば指（指紋）以外の対象物、例えば紙などに記載された文字や絵を読み取ろうとした場合に、光学的に完全な接触が得られないために、全反射を利用した構成では画像（文字や絵）を読み取ることができなかった。
【０００７】
本発明の課題は、１次元撮像素子を用いた読取部の構成において、より小型化を図り、対象物の画像を安定して読み取ることが可能な画像読み取り装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、読み取り面に接触された物体の画像を読み取る画像読み取り装置において、前記読み取り面に光源から照射される光の照射光軸と、前記光源から照射されて前記読み取り面で反射した光を入射する撮像素子の撮像光軸とが、前記読み取り面の法線に対して、前記読み取り面での全反射角より小さい角度となるように前記光源と前記撮像素子とを線対称となる位置に配置したことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記読み取り面に接触しながら移動された物体について前記撮像素子により読み取った画像をもとに生成される２次元画像を、前記読み取り面に対する前記物体の異なる移動方向でそれぞれ読み取られる複数の２次元画像をもとに補正する補正手段を具備したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記補正手段は、前記２次元画像に含まれる基準とするパターンをもとに補正することを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記２次元画像は指の第１関節部分の皺を含む指紋画像であり、前記補正手段は、前記第１関節部分の皺に相当するパターンをもとに補正することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記読み取り面に接触しながら移動された物体について前記撮像素子により読み取った画像をもとに生成される２次元画像を、前記物体の静止状態において読み取られた第１の画像と、前記物体の動き始めに読み取られた第２の画像とをもとに補正する補正手段を具備したことを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、光源から照射され物体において反射した光を撮像素子により読み取る画像読み取り装置において、物体が圧接した状態で移動されることで回転する中空の透明回転ローラを設け、前記透明回転ローラの中空内にローラの回転と連動しないように、前記光源から照射される光の照射光軸と、前記光源から照射されて前記透明回転ローラの前記物体が圧接される読み取り面で反射した光を入射する前記撮像素子の撮像光軸とが、前記読み取り面の法線に対して、前記読み取り面での全反射角より小さい角度となるように前記光源と前記撮像素子とを線対称となる位置に配置することを特徴する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、読み取り面に光源から照射される光の照射光軸と、光源から照射されて読み取り面で反射した光を入射する撮像素子の撮像光軸とが、読み取り面の法線に対して、読み取り面での全反射角より小さい角度となるように光源と撮像素子とを線対称となる位置に配置することで、光源と撮像素子の配置位置についての制限が緩和され装置全体の小型化を図ることができる。また、光源と撮像素子の配置位置を線対称とすることで、読み取り面での表面反射光を利用して、例えば指紋の凹凸を画像の明暗情報として効果的に変換することができ、また全反射を利用していないため、紙などの光学的には密着していない物体に記録された文字や絵などの画像情報を読み取ることができため、対象物の画像についての安定した読み取りを実現することができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、読み取り面に接触しながら移動された物体について撮像素子により読み取った画像をもとに生成される２次元画像を、物体の異なる移動方向でそれぞれ読み取られる複数の２次元画像をもとに補正するので、例えば物体が読み取り面に対して接触圧が不均一な状態で移動されることにより発生する、移動方向の違いによる異なる画像の歪みなどを補正することができる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、請求項２の発明の効果に加えて、２次元画像に含まれる基準とするパターンをもとに補正することで、物体の異なる移動方向でそれぞれ読み取られる複数の２次元画像を用いた補正を安定して行うことができる。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、請求項３の発明の効果に加えて、指紋画像の第１関節部分の皺に相当するパターンをもとに補正することで、このパターンについては個人差が少ないことから、複数の２次元画像を用いた補正を安定して行うことができる。
【００１８】
請求項５記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、物体の静止状態において読み取られた第１の画像と、物体の動き始めに読み取られた第２の画像とをもとに２次元画像を補正することで、例えば物体が読み取り面に対して接触圧が不均一な状態で移動されることにより発生する歪みが、物体の動き始めに大きく現れやすいことから、画像の歪みなどを効果的に補正することができる。
【００１９】
請求項６記載の発明によれば、透明回転ローラの中空内にローラの回転と連動しないように、光源から照射される光の照射光軸と、光源から照射されて透明回転ローラの読み取り面で反射した光を入射する撮像素子の撮像光軸とが、読み取り面の法線に対して、読み取り面での全反射角より小さい角度となるように光源と撮像素子とを線対称となる位置に配置することで、光源と撮像素子の配置位置についての制限が緩和され装置全体の小型化を図ることができる。また、光源と撮像素子の配置位置を線対称とすることで、読み取り面での表面反射光を利用して、例えば指紋の凹凸を画像の明暗情報として効果的に変換することができ、また全反射を利用していないため、紙などの光学的には密着していない物体に記録された文字や絵などの画像情報を読み取ることができため、対象物の画像についての安定した読み取りを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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。  
（第１実施形態）  
図１は本発明の第１実施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。
【００２１】
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。
【００２２】
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（指紋画像）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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、例えば携帯電話の筐体表面に読み取り面が設けられる。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、移動量検出装置２９、読取透明板３０が含まれている。
【００２６】
指紋読み取り部２０における指紋パターンの読み取りは、読み取り面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で移動されることで行われる。指紋読み取り部２０では、光源２１から照射され読み取り面に圧接（接触）される被検体である指先において反射した光が、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、所定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、移動量検出装置２９により被検体（指）が所定量分移動したことが検知された場合に、指紋パターンを表す画像データとして取り込みＲＡＭ１４に記録することで２次元画像（指紋画像）を生成する。
【００２７】
図２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２に示すように、携帯電話の筐体には指紋画像の読み取り面となる読取透明板３０が設けられている。読取透明板３０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例えば矩形板状に形成される。読取透明板３０の長手方向の長さは、例えば被検体である指の幅程度の長さ（指の移動方向に対して垂直方向の長さ）が確保される。また、読取透明板３０の短手方向（矩形板の短い幅方向）は、図２に示すように、光源２１から照射された光が読取透明板３０に接触された被検体（指）により反射し、セルフォックレンズ２２により集光可能な幅が確保されていれば良い。
【００２８】
読取透明板３０の近傍には、指の移動量を検知すると共に移動を安定化させるための移動量検出装置２９が設けられている。移動量検出装置２９はローラ状に形成された回転部材を有し、この回転部材が筐体表面に設けられたスリットから露出するように設けられている。移動量検出装置２９の回転部材には、読取透明板３０に対して被検体が接触されて移動された場合に、同時に被検体が接触されて回転される。移動量検出装置２９は、回転部材の回転を検出してＣＰＵ１０に通知して、１次元撮像素子２４による読み取られる画像データの取り込みタイミングの制御に用いられる。
【００２９】
図２に示すように、光源２１（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode））、セルフォックレンズ２２、及び１次元撮像素子２４は、筐体内で支持部材３２によって固定保持される。第１実施形態においては、読取透明板３０（読み取り面）に光源２１から照射される光の照射光軸と、光源２１から照射されて読取透明板３０の表面（被検体）で反射した光を入射する１次元撮像素子２４（及びセルフォックレンズ２２とを含む撮像光学系）の撮像光軸とが、読取透明板３０の法線（読取透明板３０の表面に対して垂直方向を示す線）に対して、読み取り面での全反射角より小さい角度となるように、光源２１と１次元撮像素子２４とを線対称となる位置に配置している。例えば、照射光軸と撮像光軸とがなす読み取り面における屈折角度が９０°より小さくなるようにすると共に、読み取り面に対する法線に対して線対称となるように光源２１と１次元撮像素子２４とを配置している。
【００３０】
第１実施形態に示す構成では、光源２１から照射される光の全反射を利用していないため照射光軸（照射光の入射角）を小さくでき、光源２１と１次元撮像素子２４（及びセルフォックレンズ２２）の配置位置についての制限が少ない。例えば、光源２１と１次元撮像素子２４の配置位置を、図２に示すように近づけることができ、またプリズムなどの光学部材を省略することができ、さらには光学距離を短くすることができることから、指紋読み取り部２０の小型化を図ることができる。
【００３１】
セルフォックレンズ２２は、読取透明板３０における被検体が圧接される部分（読み取り面）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。
【００３２】
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短冊状に構成されるもので、各撮像素子の配列が被検体の移動方向とほぼ垂直、すなわち読取透明板３０の長手方向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、例えば読取透明板３０の長さ分を撮像範囲としている。
【００３３】
なお、読み取り面の表面反射光を強調するために、光源２１（照明系）と１次元撮像素子２４（撮像光学系）との間の光軸経路中に偏光素子を配置する構成としても良い。
【００３４】
図３には、第１実施形態における被検体（指）に対する画像読み取りの状況を示す図である。図３中の矢印の太さは光量を表しており、太いほど光量が多いことを表している。指紋画像の指紋を表す濃淡は次のようにして検出される。
【００３５】
すなわち、図３（ａ）に示すように、指先の指紋凸部では、読取透明板３０に密着するために光源２１から照射された光が吸収され、反射光の光量が少なくなるために暗くなる。一方、図３（ｂ）に示すように、指紋凹部では、読取透明板３０に密着していないので指による光の吸収量が少なく、反射光の光量が多くなるために明るくなる。
【００３６】
こうして、指の読取透明板３０上での移動に伴って指紋の凹凸に応じた画像データが１次元撮像素子２４によって読み取られる。ＣＰＵ１０は、移動量検出装置２９によって検出される被検体の移動量に応じて、複数の画像データを順次取り込むことで、指紋パターンを表す２次元画像を生成（合成）する。
【００３７】
なお、前述した説明では、被検体を指として、指紋パターンを表す画像データ（指紋画像）を読み取るものとして説明したが、紙等を被検体として、紙に記録された文字や絵の画像を読み取るようにしても良い。
【００３８】
紙等の物体では、指紋のように凹凸がなく読取透明板３０に対して光学的に密着しないが、紙に記録された文字や絵などの有無による濃淡に、表面反射光がオフセットされた濃淡を取得することができる。
【００３９】
このようにして、第１実施形態の画像読み取り装置では、読取透明板３０の読み取り面に光源２１から照射される光の照射光軸と、光源２１から照射されて読み取り面で反射した光を入射する１次元撮像素子２４（セルフォックレンズ２２）の撮像光軸とが、読み取り面の法線に対して、読み取り面での全反射角より小さい角度となるように光源２１と１次元撮像素子２４とを線対称となる位置に配置することで、光源２１と１次元撮像素子２４の配置位置についての制限が緩和され装置全体の小型化を図ることができる。また、光源２１と１次元撮像素子２４の配置位置を線対称とすることで、読み取り面での表面反射光を利用して、例えば指紋の凹凸を画像の明暗情報として効果的に変換することができ、また全反射を利用していないため、紙などの光学的には密着していない物体に記録された文字や絵などの画像情報を読み取ることができため、対象物の画像についての安定した読み取りを実現することができる。
【００４０】
（第２実施形態）  
次に、本発明の第２実施形態について説明する。  
第１実施形態では、指紋読み取り部２０の読み取り面に読取透明板３０を設け、被検体である指の移動量を移動量検出装置２９によって検出しているが、第２実施形態では、被検体が圧接した状態で移動されることで回転する中空の回転透明ローラ３５を設け、回転透明ローラ３５の外周面に設けられた移動量読取パターン３６を用いて指の移動量を検出する構成とする。従って、第２実施形態の指紋読み取り部２０では、図１に示す移動量検出装置２９の構成が不要となる。その他の構成については、第１実施形態と同じものとして詳細な説明を省略する。
【００４１】
図４には、第２実施形態で用いる回転透明ローラ３５の構成を示している。回転透明ローラ３５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る。
【００４２】
また、回転透明ローラ３５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））、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。図５には、撮像機能部が回転透明ローラ３５の中空内に実装された状態を断面によって示す図である。光源２１、セルフォックレンズ２２、及び１次元撮像素子２４は、回転透明ローラ３５の内部において回転透明ローラ３５の回転と連動しないように支持部材３２によって保持されている。
【００４３】
回転透明ローラ３５には、図４に示すように、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、あるいは印刷されたパターンが付されている。
【００４４】
表面形状を不均一とすることで形成されたパターンは、回転透明ローラ３５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に形成され、同形のパターンからなる移動量読取パターン３６が外周面の１周に渡って付されている。
【００４５】
また、印刷パターンの場合も同様に、同形のパターンが外周面の１周に渡って付される。
【００４６】
回転透明ローラ３５に付されるパターンは、例えば回転透明ローラ３５の軸方向に対して所定の角度をもった直線部（それぞれが軸に対して一定の角度を持つ直線部）が連続するように形成されている。なお、図４に示すパターンは一例であって、他の形状パターンを用いることも可能である。
【００４７】
回転透明ローラ３５の表面に付されたパターンは、被検体（指）の画像と同時に読み取られ、順次読み取られるライン状の画像データ中の位置が変化することにより指の移動、すなわち指紋画像として取り込むタイミングが判定される。
【００４８】
ＣＰＵ１０は、取り込みタイミングの判定に応じて、１次元撮像素子２４によって読み取られる画像データを指紋パターンを表す画像データとして合成することで２次元画像を生成することができる。
【００４９】
図５に示すように、光源２１（例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode））、セルフォックレンズ２２、及び１次元撮像素子２４は、回転透明ローラ３５の中空内で支持部材３２によって固定保持される。第２実施形態においては、読取透明板３０（読み取り面）に光源２１から照射される光の照射光軸と、光源２１から照射されて読取透明板３０の表面（被検体）で反射した光を入射する１次元撮像素子２４（及びセルフォックレンズ２２とを含む撮像光学系）の撮像光軸とが、読取透明板３０の法線（回転透明ローラ３５の表面に対して垂直方向を示す線）に対して、読み取り面での全反射角より小さい角度となるように、光源２１と１次元撮像素子２４とを線対称となる位置に配置している。例えば、照射光軸と撮像光軸とがなす読み取り面における屈折角度が９０°より小さくなるようにすると共に、読み取り面に対する法線に対して線対称となるように光源２１と１次元撮像素子２４とを配置している。
【００５０】
第１実施形態に示す構成では、光源２１から照射される光の全反射を利用していないため照射光軸（照射光の入射角）を小さくでき、光源２１と１次元撮像素子２４（及びセルフォックレンズ２２）の配置位置についての制限が少ない。例えば、光源２１と１次元撮像素子２４の配置位置を、図５に示すように近づけることができ、またプリズムなどの光学部材を省略することができ、さらには光学距離を短くすることができることから、回転透明ローラ３５に実装する必要がある光学撮像系の小型化を図ることができる。
【００５１】
このようにして、第２実施形態の指紋読み取り部２０では、回転透明ローラ３５の中空内にローラの回転と連動しないように、光源２１から照射される光の照射光軸と、光源２１から照射されて透明回転ローラ３５の読み取り面で反射した光を入射する撮像素子２４の撮像光軸とが、読み取り面の法線に対して、読み取り面での全反射角より小さい角度となるように光源２１と撮像素子２４とを線対称となる位置に配置することで、光源２１と撮像素子２４の配置位置についての制限が緩和され装置全体の小型化を図ることができる。また、光源２１と撮像素子２４の配置位置を線対称とすることで、読み取り面での表面反射光を利用して、例えば指紋の凹凸を画像の明暗情報として効果的に変換することができ、また全反射を利用していないため、紙などの光学的には密着していない物体に記録された文字や絵などの画像情報を読み取ることができため、対象物の画像についての安定した読み取りを実現することができる。
【００５２】
次に、前述した第１実施形態及び第２実施形態において読み取られた画像に対する補正処理について説明する。
【００５３】
第１実施形態及び第２実施形態に示す指紋読み取り部２０の構成では、例えば被検体（指）を撮像素子の結像面上で接触させて移動させるので、指の腹の中心部の接触圧が強くなるなど、読み取り面に対する接触圧が不均一な状態で移動された場合、読み取られた画像に歪みが発生することがある。また、移動方向の違い（順方向または逆方向）による異なる画像の歪みなどが発生することがある。こうした画像の歪みに対して補正を施す。
【００５４】
図６は、補正処理における第１の方法を説明するための指紋画像の一例を示す図である。図６（ａ）は、歪みが発生していない正常指紋画像を示している。
【００５５】
読み取り面上で移動される指に対して時間的に連続して読み取られる複数の画像データ（部分指紋画像）から１枚の指紋画像（２次元画像）が生成される。この場合、指の読み取り面に対する接触圧は、指先の周辺部に比べて中央部の方が高くなる傾向がある。そのため、摩擦抵抗が大きくなり、合成された指紋画像では、周辺部に対して中心部が移動方向と反対の方向にずれが生じ歪んでしまう。
【００５６】
図６（ｂ）には、指を手前方向に移動させながら読み取られた指紋画像の一例を示している。また、図６（ｃ）には、指を手前方向に移動させながら読み取られた指紋画像の一例を示している。図６（ｂ）（ｃ）に示すように、指の移動方向の違いにより異なった歪みが発生した指紋画像が読み取られる。
【００５７】
ＣＰＵ１０は、指紋読み取り部２０によって、読み取り面に対する異なる移動方向（順方向と逆方向）でそれぞれ読み取られる２つの指紋画像を読み取る。ＣＰＵ１０は、何れか一方の指紋画像を基準とする基準指紋画像とし、他方の指紋画像を歪ませて基準指紋画像との画像マッチングの評価値が最大（類似している状態）となるようにする。そして、ＣＰＵ１０は、歪ませた変形量の半分を補正値として、指の移動方向と逆方向に指紋画像を補正することで補正指紋画像を生成する。これにより、図６（ｄ）に示すように、正常指紋画像に近い補正指紋画像を得ることができる。
【００５８】
なお、前述した説明では、画像全体を対象とした画像マッチングを用いているが、指紋画像中の特徴点を利用するようにしても良い。例えば、２つの指紋画像の特徴点抽出をそれぞれ行ない、対応する特徴点の位置の変化量を算出し、その中間値を補正値として指紋画像に対して補正を施すようにしても良い。
【００５９】
なお、前述した説明では、順方向と逆方向で移動された指についてそれぞれ読み取られた２つの指紋画像を用いて指紋画像の補正をしているが、３つ以上の指紋画像を用いて補正をするようにしても良い。この場合、異なる読み取り状況に応じてそれぞれ読み取られた複数の指紋画像について、それぞれの読み取り状況を反映させるようにして補正を施すことで、正常指紋画像と近くなるように補正指紋画像を生成する。
【００６０】
図７は、補正処理における第２の方法を説明するための指紋画像の一例を示す図である。図７（ａ）は、歪みが発生していない正常指紋画像を示している。
【００６１】
第２の方法では、画像中に含まれる基準パターンをもとにして指紋画像に対する補正を行う。ここでは、基準パターンとして、指の第１関節に現れる皺に相当するパターンを用いる。従って、第２の方法を用いる場合には、指紋読み取り部２０によって指紋部分だけでなく、図７（ａ）に示すように、第１関節の皺のパターンを含めて読み取るようにする。
【００６２】
図７（ｂ）には、指を手前方向に移動させながら読み取られた指紋画像の一例を示している。図７（ｂ）に示すように、指の移動方向に応じた歪みが発生している。
【００６３】
ＣＰＵ１０は、第１関節の皺に相当するパターンが、ほぼ直線状となっていることを利用して、このパターンが直線に最も近似するように指紋画像の全体に対して補正処理を施す。図７（ｂ）に示す指紋画像の例では、指周辺よりも中央付近の方が歪みが大きい。
【００６４】
ＣＰＵ１０は、指の移動方向と逆方向に、第１関節の皺のパターンの歪み具合に応じて指紋画像を補正することで補正指紋画像を生成する。これにより、図７（ｃ）に示すように、正常指紋画像に近い補正指紋画像を得ることができる。
【００６５】
図８は、補正処理における第３の方法を説明するための指紋画像の一例を示す図である。図７（ａ）は、別の２次元センサによって読み取られた歪みが発生していない２次元指紋画像を示している。
【００６６】
第３の方法では、別の２次元センサによって読み取られた２次元指紋画像を予め用意しておき、この２次元指紋画像を基準として指紋読み取り部２０により読み取られた指紋画像に対して補正を施す。２次元指紋画像については、例えば認証処理の対象とする指紋画像を、別途、他の２次元センサが搭載された読み取り装置などによって読み取って自装置に蓄積しておく。２次元センサでは、指を移動させながら読み取りを行わないため指の移動に伴う歪みが発生せず、後述する基準指紋画像として用いることができる。
【００６７】
図８（ｂ）には、指を手前方向に移動させながら読み取られた指紋画像の一例を示している。また、図８（ｃ）には、指を手前方向に移動させながら読み取られた指紋画像の一例を示している。図８（ｂ）（ｃ）に示すように、指の移動方向の違いにより異なった歪みが発生した指紋画像が読み取られる。
【００６８】
ＣＰＵ１０は、２次元指紋画像を基準とする基準指紋画像とし、指紋読み取り部２０により読み取られた指紋画像を歪ませて基準指紋画像との画像マッチングの評価値が最大（類似している状態）となるようにする。
【００６９】
そして、ＣＰＵ１０は、歪ませた変形量を補正値として、指の移動方向と逆方向に指紋画像を補正することで補正指紋画像を生成する。これにより、何れの移動方向で読み取られた指紋画像についても、図８（ｄ）に示すように、正常指紋画像に近い補正指紋画像を得ることができる。
【００７０】
なお、前述した第３の方法についての説明では、画像全体を対象とした画像マッチングを用いているが、指紋画像中の特徴点を利用するようにしても良い。例えば、２つの指紋画像の特徴点抽出をそれぞれ行ない、対応する特徴点の位置の変化量を算出し、その変化量を補正値として指紋読み取り部２０により読み取られた指紋画像に対して補正を施すようにしても良い。
【００７１】
図９は、補正処理における第４の方法を説明するための指紋画像の一例を示す図である。  
第４の方法では、指を静止させた状態で読み取った部分的な指紋画像（第１の画像）と、指の動き始めに読み取られた部分的な指紋画像（第２の画像）とを用いて、指紋読み取り部２０により読み取られた指紋画像全体に対して補正を施す。
【００７２】
第４の方法を用いる場合、指が読み取り面に静止した状態で接触されている場合に、指紋画像の一部が読み取り可能に構成されるものとする。
【００７３】
図９（ａ）には、指が静止状態にある時に読み取った部分的な指紋画像（静止画像）の一例を示している。また、図９（ｂ）には、指を手前方向に移動開始された時に読み取られた部分的な指紋画像（動き始め画像）の一例を示している。図９（ｃ）は、指を手前方向に移動させながら読み取られた指紋画像全体の一例を示している。図９（ｃ）に示すように、指の移動方向に応じた歪みが発生している。
【００７４】
ＣＰＵ１０は、例えば静止状態で読み取った静止画像を基準指紋画像とし、動き始め画像を歪ませて基準指紋画像との画像マッチングの評価値が最大（類似している状態）となるようにする。
【００７５】
そして、ＣＰＵ１０は、歪ませた変形量を補正値として、指の移動方向と逆方向に指紋画像全体に対して補正することで補正指紋画像を生成する。これにより、図９（ｄ）に示すように、正常指紋画像に近い補正指紋画像を得ることができる。
【００７６】
なお、前述した説明では、読み取り開始前の静止状態で読み取った静止画像（図９（ａ））と、動き始めに読み取った動き始め画像を用いて補正処理を実行しているが、読み取り終了近くで読み取った動き終わり画像と、指紋画像全体の読み取りが完了して指の移動が停止された時に読み取った静止画像を用いて、前述と同様にして補正処理を実行することもできる。
【００７７】
このようにして、指が読み取り面に対して接触圧が不均一な状態で移動されることにより発生する、移動方向の違いによる異なる画像の歪みなどを補正することができる。従って、指紋画像に対する照合処理を実行する場合に、正確な照合結果を得やすくすることができる。また、歪みの少ない指紋画像に補正するので、指紋読み取り部２０の構成の違いに依存せず、他の方式の指紋読み取り装置で得られた指紋画像とも照合することもできる。
【００７８】
また、読み取り時に得られる画像をもとに指紋画像に対する歪みを補正することができるので（第３の方法以外）、指の状態や環境の変化に応じた歪みの少ない補正された指紋画像を得ることができる。
【００７９】
なお、上記実施の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、実施の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、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題の少なくとも１つが解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、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】
【００８０】
【図１】本発明の第１実施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】第１実施形態における指紋読み取り部２０の機構部分の概略構成（側面断面図）。
【図３】第１実施形態における被検体（指）に対する画像読み取りの状況を示す図。
【図４】第２実施形態で用いる回転透明ローラ３５の構成を示す図。
【図５】第２実施形態における撮像機能部が回転透明ローラ３５の中空内に実装された状態を断面によって示す図。
【図６】補正処理における第１の方法を説明するための指紋画像の一例を示す図。
【図７】補正処理における第２の方法を説明するための指紋画像の一例を示す図。
【図８】補正処理における第３の方法を説明するための指紋画像の一例を示す図。
【図９】補正処理における第４の方法を説明するための指紋画像の一例を示す図。
【符号の説明】
【００８１】
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、２８…Ａ／Ｄ変換回路、２９…移動量検出回路、３０…読取透明板、３２…支持部材、３５…回転透明ローラ、３６…移動量読取パターン。
【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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