(57)【要約】【課題】  本発明は被検出体からの光が透過するセンサ面の異常を検出することを課題とする。【解決手段】  電話機１２０は、制御回路１２２と、通信回路１２４と、液晶モニタ１２６と、入力装置１２８と、アラーム１２９と、各データを格納する記憶部１３０と、指紋センサ２０に電源供給する発光回路１３２と、指紋センサ２０の光センサチップ４０から出力された検出信号を受信して画像データに変換する受光回路１３４と、受光回路１３４からの画像信号を合成してライン毎の指紋画像を生成する指紋画像生成部１３６とを有する。制御回路１２２は、受光素子４２からの検出信号を読み込み、検出信号の波形パターンを記憶部１３０に記憶させ、記憶された検出信号の波形パターンと検出信号の基準パターンとを比較し、検出信号の波形パターンと検出信号の基準パターンとの差異に基づいて指紋センサ２０のセンサ面６１の異常の有無を判別する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体が接触するセンサ面を有する透明部材と、前記被検出体に検出光を照射する光照射部と、前記被検出体からの光を前記透明部材を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された検出光による画像を検出する画像検出装置において、
前記受光素子からの検出信号を読み込み、前記検出信号の出力変化に基づいて前記センサ面の異常の有無を検出する異常検出手段を備えたことを特徴とする画像検出装置。
【請求項２】
前記異常検出手段は、
前記被検出体が前記センサ面に接触しないときの受光素子からの検出信号の基準値を記憶する記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された前記検出信号の基準値と前記検出信号とを比較し、前記センサ面の異常の有無を判別する判別手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像検出装置。
【請求項３】
前記異常検出手段は、前記被検出体の画像を検出しない非検出状態のとき、前記センサ面の異常の有無を検出することを特徴とする請求項１または２に記載の画像検出装置。
【請求項４】
前記異常検出手段は、前記センサ面に異常があるものと判別した場合、異常を報知する報知手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３何れかに記載の画像検出装置。
【請求項５】
前記透明部材は、複数の光ファイバが前記センサ面に対して所定角度傾斜させた状態で保持されており、前記被検出体が前記センサ面に接触したときに入射された光を前記受光素子に導くように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の画像検出装置。
【請求項６】
被検出体が接触するセンサ面を有する透明部材と、前記被検出体に検出光を照射する光照射部と、前記被検出体からの光を前記透明部材を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された検出光による画像を検出する画像検出装置の異常検出方法において、
前記受光素子からの検出信号を読み込む第１のステップと、
前記検出信号の基準値を読み込む第２のステップと、
前記第２のステップで読み込まれた基準値と前記検出信号とを比較する第３のステップと、
前記検出信号が前記基準値以上である場合に前記センサ面の異常発生を判別する第４のステップと、
を有することを特徴とする画像検出装置の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像検出装置に係り、特にセンサ面に接触された被検出体の画像を光学的に検出するように構成された画像検出装置及び画像検出装置の異常検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、セキュリティの観点から、コンピュータ等の電子機器、携帯電話等の携帯通信機器において、個人認証のために操作者の指紋（被検出体）を検出し、本人か否かを識別する指紋センサを備えることが研究されている。例えば、指紋センサとしては、光が照射された指先の内部で光が散乱して指先の表面から出る指内散乱光を検出して指紋の画像を検出する方式のものと、受光素子が一列に並んでいるライン型光センサのセンサ面に指先をスライドさせて指紋の画像を検出する方式のものとがある。
【０００３】
従来の光学式の指紋センサとしては、図１１（Ａ）に示されるように、指の表面で反射した光を利用する方式と、図１１（Ｂ）に示されるように、指の内部で散乱して指の表面から出る指内散乱光を利用する方式とに大別される。図１１（Ａ）（Ｂ）において、１は指先、２はガラス板、３は照射光源となる発光ダイオード、４は光センサであり、１０は投射光である。１１は指の表面で反射した反射光、１２は指内で散乱した光、１３は指の表面から出た指内散乱光である。
【０００４】
図１１（Ａ）に示すように、指先１で反射し光を利用する方式は、指先１が湿った状態か乾燥した状態かによって、取得する指紋の画像のばらつきが大きく、指紋認証が可能となる質の画像を得るために、複雑な画像処理が必要となり、特殊なプロセッサが必要となり、製造コストを低く抑えることが困難であった。
【０００５】
図１１（Ｂ）に示すように、指内散乱光を利用する方式は、指先１が湿った状態でも乾燥した状態でも、これによる影響を受けにくく良質の指紋の画像を取得することが可能であり、よって、画像処理が簡単であり、通常のプロセッサで足り、製造コストを低く抑えることが可能である。なお、指の屈折率はおおよそ１．５〜１．７である。
【０００６】
また、上記指内散乱光を利用する方式のものには、指先の内部で散乱して指先の表面から出る指内散乱光をセンサ面に対して所定角度傾斜させた光ファイバを利用して検出するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平６−３００９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように指先をセンサ面に接触させることで指紋を光学的に検出する光学式の指紋センサを用いた画像検出装置においては、センサ面が損傷したり、あるいはセンサ面に水滴などが付着したりすると、指紋を正確に検出することができず、指紋検出精度が低下するという問題が生じる。
【０００８】
特に、前述したような指先の内部で散乱して指先の表面から出る指内散乱光をセンサ面に対して所定角度傾斜させた光ファイバを介して指先の画像を検出する場合は、センサ面に傷や水滴などの光の入射角を変更させるような要素が形成されてしまうと、検出すべき光を受光できなくなるおそれがあり、逆に指紋の検出を行わない非検出状態のときに光が受光されてしまうおそれがあり、この点からも指紋検出精度が低下するという問題が生じる。
【０００９】
そこで、本発明は上記課題を解決した画像検出装置及び画像検出装置の異常検出方法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】
【００１０】
請求項１記載の発明は、被検出体が接触するセンサ面を有する透明部材と、前記被検出体に検出光を照射する光照射部と、前記被検出体からの光を前記透明部材を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された検出光による画像を検出する画像検出装置において、
前記受光素子からの検出信号を読み込み、前記検出信号の出力変化に基づいて前記センサ面の異常の有無を検出する異常検出手段を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明の前記異常検出手段は、前記被検出体が前記センサ面に接触しないときの受光素子からの検出信号の基準値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記憶された前記検出信号の基準値と前記検出信号とを比較し、前記センサ面の異常の有無を判別する判別手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明の前記異常検出手段は、前記被検出体の画像を検出しない非検出状態のとき、前記センサ面の異常の有無を検出することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記異常検出手段が、前記センサ面に異常があるものと判別した場合、異常を報知する報知手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明の前記透明部材は、複数の光ファイバが前記センサ面に対して所定角度傾斜させた状態で保持されており、前記被検出体が前記センサ面に接触したときに入射された光を前記受光素子に導くように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明は、被検出体が接触するセンサ面を有する透明部材と、前記被検出体に検出光を照射する光照射部と、前記被検出体からの光を前記透明部材を介して受光する受光素子と、該受光素子で受光された検出光による画像を検出する画像検出装置の異常検出方法において、前記受光素子からの検出信号を読み込む第１のステップと、前記検出信号の基準値を読み込む第２のステップと、前記第２のステップで読み込まれた基準値と前記検出信号とを比較する第３のステップと、前記検出信号が前記基準値以上である場合に前記センサ面の異常発生を判別する第４のステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、透明部材を介して被検出体からの光を受光した受光素子からの検出信号を読み込み、検出信号の出力変化に基づいて透明部材のセンサ面の異常の有無を検出することにより、センサ面に形成された傷や水滴付着などの異常発生を自動的に検出することが可能になり、これに基づいてセンサ面の異常個所による検出精度の低下を解消することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面と共に本発明の一実施例について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１（Ａ）〜（Ｃ）、図２（Ａ）（Ｂ）、図３は本発明になる画像検出装置の実施例１を示す。図１（Ａ）は斜視図、図２（Ａ）は平面図、図３は図２（Ａ）中、III−IIIに沿う断面図である。尚、図１（Ａ）は、指紋センサ２０の内部の構造が分かり易いように内部を透視して示してある。また、各図中、Ｘ１−Ｘ２は長手方向、Ｙ１−Ｙ２は幅方向、Ｚ１−Ｚ２は厚さ方向を示している。
【００１９】
図１乃至図３に示されるように、指紋センサ２０は、指内散乱光を利用する方式であって且つ指をスライドさせて被検出体としての指紋を採取する画像検出装置である。また、指紋センサ２０のインターポーザ（プリント配線板）２１上には、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３、光センサチップ４０、コンデンサチップ５０、抵抗素子、トランジスタ等が実装されている。
【００２０】
さらに、光センサチップ４０上には、導光イメージガイド部材（透明部材）６０が実装されており、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３上には照明ガイド部材８０が実装されている。また、発光ダイオード３０−１〜３０−３、光センサチップ４０、コンデンサチップ５０、抵抗素子、トランジスタ、導光イメージガイド部材６０、照明ガイド部材８０は、合成樹脂モールド部９０によって覆われ、且つ囲まれて一体化されているモールド構造を有する。指紋センサ２０は、長さＬ１が約１７ｍｍ、幅Ｗ１が約５ｍｍ、高さＨ１が約３ｍｍの寸法を有し、小型である。
【００２１】
図１乃至図３を参照するに、インターポーザ２１は、Ｘ１−Ｘ２方向に延在された長方形のプリント基板である。
【００２２】
光センサチップ４０は、細長い例えばシリコン材料からなる基板４１上に、多数の２５６個の受光素子４２が基板４１の長手方向に沿って一列に並んで形成してある構成である。受光素子４２は例えば約４０μｍ角のサイズであり、例えば４３μｍのピッチで並んでおり、例えば６００ｄｏｔ／ｉｎｃｈであり、個数は例えば２５６個である。光センサチップ４０は、インターポーザ２１のうちＹ１側に実装してあり、受光素子４２はＸ１−Ｘ２方向に一列に並んでいる。
【００２３】
図３に示されるように、光センサーチップ４０上には、導光イメージガイド部材６０が光学用接着剤の接着層１００によって接着されている。
【００２４】
ここで、説明の便宜上、受光素子４２の並び方向を基準にして、互いに直交する三つの面を規定する。図１（Ｂ）において、２００はＸ―Ｚ面であり、受光素子並び方向の垂直面であり、「受光素子並び方向垂直面」という。２０１はＸ―Ｙ面であり、水平面である。２０２はＹ―Ｚ面であり、受光素子並び方向に対して直角の方向の垂直面であり、「受光素子並び直角方向垂直面」という。
【００２５】
また、基板４１上の端子とインターポーザ２１上の端子との間がワイヤボンディングされたワイヤ４３でもって接続してある。
【００２６】
３つの発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３は、インターポーザ２１のうちＹ２側に実装してあり、Ｘ１−Ｘ２方向に並んでいる。受光素子４２と発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３とは、Ｙ１−Ｙ２方向上隣り合って、Ｘ１−Ｘ２方向に並んでいる。発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３は、波長が例えば９００〜１０００ｎｍの赤外光を発する。なお、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３が発する光は、波長６００ｎｍ以上の赤色光でもよい。また、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３に代えて、モールド部品の発光ダイオードでもよい。
【００２７】
照明ガイド部材８０は、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３が発した赤外光を指紋センサ２０の上面まで導く役割を有する。この照明ガイド部材８０は、例えばアクリル、ポリカーボネイト、或いはメタクリル樹脂製等の樹脂成形部品であり、Ｘ１−Ｘ２方向に長く、両端に脚部８１、８２を有する形状を有する。
【００２８】
照明ガイド部材８０は、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３の上側を跨ぐように配置され、脚部８１，８２がインターポーザ２１上に当接して高さの位置を決められており、透明な接着層１０１によって、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３の上面に接着してある。
【００２９】
合成樹脂モールド部９０は、エポキシ樹脂製であり、インターポーザ２１と一体とされて、且つ、発光ダイオード３０−１〜３０−３、光センサチップ４０、コンデンサチップ５０、抵抗素子、トランジスタを覆い、且つ、導光イメージガイド部材６０を囲み、照明ガイド部材８０を囲んでいる。よって、合成樹脂モールド部９０によって、インターポーザ２１、発光ダイオード３０−１〜３０−３、光センサチップ４０、コンデンサチップ５０、抵抗素子、トランジスタ、導光イメージガイド部材６０、照明ガイド部材８０は、一体化されている。
【００３０】
導光イメージガイド部材６０の上面に形成されたセンサ面６１、及び照明ガイド部材８０の上面８３が、指紋センサ２０の上面２１に露出している。
【００３１】
合成樹脂モールド部９０の上面の周囲部は、テーパ状の傾斜面９１を有している。スライドされる指に対する当りをやさしくするためである。
【００３２】
また、指紋センサ２０の下面側の周囲には、フランジ部２２が形成してある。機器に精度良く取り付けられるようにするためである。また、フランジ部２０ｂの上面から指紋センサ２０の上面２０ａまでの高さ寸法Ｈ３（図３参照）は樹脂成形金型（図示せず）の押圧力によって決定され、精度良く決まる。
【００３３】
ここで、指紋を光学的に検出する方式の原理について説明する。図４に示されるように、導光イメージガイド部材６０のセンサ面６１は、指先を接触させてセンシングするための検出面であり、下面６２は光センサチップ４０の受光素子４２に対向している。尚、導光イメージガイド部材６０のセンサ面６１に透明な保護シートあるいは透明なガラス板等の保護部材が形成されている場合には、保護部材の上面がセンサ面となる。
【００３４】
本実施例の指紋センサ２０においては、指先１を導光イメージガイド部材６０のセンサ面６１に接触させたときに、指の指紋を形成する表面の凹凸のうち、凸の部分１ａは導光イメージガイド部材６０のセンサ面６１に密着し、凹の部分１ｂについては導光イメージガイド部材６０の上面に密着しない。そして、凹の部分１ｂと導光イメージガイド部材６０のセンサ面６１との間には、空気層１５が形成される。
【００３５】
そのため、指内散乱光１２のうち凹の部分１ｂから出た光１３ｂは、導光イメージガイド部材６０内で全反射されずに吸収されて光センサチップ４０の受光素子４２には届かず、凸の部分１ａから出た光１３ａは、導光イメージガイド部材６０内で全反射されて光センサチップ４０の受光素子４２に受光される。
【００３６】
従って、指紋センサ２０では、導光イメージガイド部材６０の出射面側から見た場合に、指の表面のうち凸の部分１ａだけが明るく見え、凹の部分１ｂは暗く見えるようになり、指先１をＹ２方向にスライドさせたときに光センサチップ４０から出力された検出信号を処理することによって指の指紋の画像が作成され、指紋のパターン認識が行われる。
【００３７】
また、導光イメージガイド部材６０は、図１（Ｂ）に示すように、多数の光ファイバ片７０が密集して整列している光ファイバ片の束であり、全体としては、Ｘ１−Ｘ２方向に長い直方体形状を有しており、長さＬ２が約１５ｍｍ）、幅Ｗ２が約１ｍｍ、高さＨ２が約２ｍｍの寸法を有する。
【００３８】
このように、導光イメージガイド部材６０は、多数の光ファイバ片７０を所定角度傾斜させてあるため、後述するように空気中から入射した指内散乱光以外の光を吸収し、及び指内散乱光ではあるけれども空気層１５を経て入射した指内散乱光も吸収して受光素子４２へ伝搬しないように作用すると共に、指先の表面の凸の部分１ａから空気層１５を経ないで直接に入射した指内散乱光の一部を、受光素子４２にまで導くものである。
【００３９】
尚、導光イメージガイド部材６０において、周囲の空気中から入射した光、及び指内散乱光ではあるけれども空気層１５を経て入射した指内散乱光が受光素子４２に届かないようにするのは、これらの光はノイズとなるからである。
【００４０】
ここで、光ファイバ片７０の光の吸収、伝搬作用について説明する。
図１（Ｂ）に示されるように、多数の光ファイバ片７０は、下面６２が受光素子４２に対向するように方向垂直面２００内に平行に配置されており、Ｚ軸に対してＸ１若しくはＸ２方向に角度θ１傾斜しており、Ｘ１−Ｘ２方向及びＹ１−Ｙ２方向に密に並んでいる。
【００４１】
図５（Ａ）に併せて示すように、各光ファイバ片７０は、中心に円柱状に延在形成されたコア７１を有し、コア７１の周囲に円筒形状のクラッド７２を有し、更にクラッド７２の外周に光を吸収する光吸収層７３を有する構造であり、指が接触し光が入射する入射面７５と、光が出射する出射面７６とを有する。
【００４２】
コア７１の屈折率ｎ１は例えば１．６２であり、クラッド７２の屈折率ｎ２は例えば１．５２である。また、コア７１とクラッド７２との間には、境界面７４が形成されている。また、入射面７５及び出射面７６は、Ｘ１−Ｘ２方向が長軸である楕円形状である。
【００４３】
入射面７５及び出射面７６は共に水平面である。各光ファイバ片７０の入射面７５が集まって導光イメージガイド部材６０のセンサ面６１を形成しており、各光ファイバ片７０の出射面７６が集まって導光イメージガイド部材６０の下面６２を形成している。
【００４４】
ここで、光ファイバ片７０の傾斜角度の設定について説明する。
光ファイバ片７０の入射面７５の光ファイバ片７０の光軸７７に対する角度（上記の角度θ１と等しい）は、以下のように定めてある。即ち、第１には、図５（Ｂ）に示すように、空気中から入射面７５を通ってコア７１内に入射した光は、境界面７４で全反射されないように定めてある。
【００４５】
即ち、入射面７５に対して垂直に近い方向から入射面７５で屈折してコア７１内に入射した光９０は勿論、入射面７５と略平行の方向から入射面７５に入射しここで屈折してコア７１内に入射した光９１についても、境界面７４で全反射せず屈折してクラッド７２内に入って、光吸収層７３に到ってここで吸収されるように定めてある。
【００４６】
第２には、指の光学的屈折率ｎが１．５〜１．７程度であるので、図５（Ｃ）に示すように、指先１の内部から出て空気層１５は経ないで入射面７５を通ってコア７１内に入射した指内散乱光のうちの一部の光９５は、境界面７４に後述する臨界角θ２より大きい角度θ６で入射して全反射されるように定めてある。境界面７４で全反射された光は、出射面７６に到ってここから受光素子４２に出射される。
【００４７】
ここで、コア７１の屈折率ｎ１が１．６２であり、クラッド７２の屈折率ｎ２が１．５２である場合に、上記の角度θ１を光学的に計算する。図５（Ａ）において、θ２はコア７１とクラッド７２との境界面における臨界角である。
角度θ４は、図５（Ａ）中、右側から空気中を入射面７５に略水平に進んできた光が入射面７５で屈折してコア７１内に入射した光の屈折角度である。
また、角度θ３、θ４、θ５、θ１は、θ３＝９０−θ２、θ５＝θ３＋θ４、θ１＝９０−θ５の関係にある。
【００４８】
臨界角θ２は、θ２＝ｓｉｎ−１（１．５２／１．６２）≒７０であり、角度θ４はθ４＝ｓｉｎ−１（１／１．６２）≒３８となる。θ３は２０度、θ５は５８度となり、θ１は約３２度となる。
【００４９】
よって、理論上は、角度θ１は３２度よりも小さいことが必要である。しかし、本実施例では、角度θ１は、約４０度である。上記角度θ１が３２度より大きい角度、例えば約４０度であっても、コントラストの良い指の指紋の画像が表示されたことが実験によって確かめられたためである。
【００５０】
この理由は、コア７１とクラッド７２との境界７４がグラデーション（不均一性）の状態となっており、この部分で乱反射が起きているためと考えられる。なお、本発明者は、角度θ１が、４０度に限らず、４８度程度でも実用上問題がないことを実験で確かめた。上記角度θ１は、例えば３８〜４８度の範囲であればよいことが分かった。
【００５１】
なお、光ファイバ片７０の角度θ１が鋭角になればなるほど導光イメージガイド部材６０の実装が困難となる。しかし、上記角度θ１は約４０度であり、導光イメージガイド部材６０の実装は困難ではない。また、光ファイバ片７０の角度θ１と導光イメージガイド部材６０の長さＬ２とは、角度θ１が大きくなると長さＬ２が短くなる関係にあり、角度θ１を３２度より大きい４０度に定めることは、導光イメージガイド部材６０の長さＬ２を短くして、最終的には指紋センサ２０の長さＬ１を短くすることになる。
【００５２】
また、各光ファイバ片７０が上記のように受光素子４２並び方向垂直面２００内に位置してＺ軸に対してＸ１若しくはＸ２方向に傾斜しているため、導光イメージガイド部材６０は幅Ｗ２が約１ｍｍと短くなっており、これによって最終的には指紋センサ２０の幅Ｗ１が短くなっている。
【００５３】
また、光ファイバ片７０と受光素子４２との大きさの関係は、図２（Ｂ）に示すように、Ｙ１−Ｙ２方向上隣りあう２本の光ファイバ片７０の出射面７６が一つの受光素子４２に対向する関係である。
【００５４】
次に、上記指紋センサ２０を携帯電話機の認証装置として用いる場合の取り付け状態及び使用状態について説明する。
【００５５】
図６に示されるように、指紋センサ２０は、携帯電話機の筐体１２０のスリット１２１の部分に、フランジ部２０ｂを利用して位置を決められて、上面２０ａが筐体１２０の表面に露出した状態で、且つ、シール部材１３０によって防滴性を保証されて組み込まれる。指紋センサ２０は、フランジ部２０ｂが筐体１２０に当接することで位置が決められ、且つ高さ寸法Ｈ３の精度が良いため、指紋センサ２０の上面２０ａの携帯電話機の筐体１２０の外面１２２に対する位置の精度は高い。
【００５６】
指紋を採取する場合には、同じく図６に示すように、指先１を指紋センサ２０の上面（センサ面）２０ａに押し当てて、Ｙ２方向にスライドさせる。これにより、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３が発光し、光１０は接着層１０１、照明ガイド部材８０を透過して、照明ガイド部材８０の上面より出て、指先１内に入り、指先１内の組織によって散乱され、指先１が明るくなる。
【００５７】
図４に拡大して示すように、指先１のうちイメージガイド部材６０のセンサ面６１に接触している部分の表面から出た指内散乱光のうち、指先１の凹の部分１ｂから出た光１３ｂは導光イメージガイド部材６０内で吸収されて光センサチップ４０に受光されない。また、指先１の凸の部分１ａから出た光１３ａは、導光イメージガイド部材６０内で全反射されて光センサチップ４０の受光素子４２に届き、光センサチップ４０からの情報を処理して、指先１のうち導光イメージガイド部材６０に接触している部分の線状指紋情報が得られる。
【００５８】
そして、指先１をスライドさせることによって、指先１のうち導光イメージガイド部材６０のセンサ面６１に接触している部分が指の先側に移ってゆき、その時々で得られた線状指紋情報が合わさって指先１の面状の指紋情報が得られる。
【００５９】
指紋センサ２０の上面の周囲部はテーパ状の傾斜面９１であるため、指先が指紋センサ２０の上面縁部に引っ掛る感触はなく、指先のスライドは円滑になされる。
【００６０】
図７は携帯電話機１２０の構成例を示すブロック図である。
図７に示されるように、携帯電話機１２０は、制御回路１２２と、通信回路１２４と、液晶モニタ１２６と、テンキー及び各種キーからなる入力装置１２８と、異常検出時に警報を発するアラーム（報知手段）１２９と、各データを格納する記憶部１３０と、指紋センサ２０の発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３に電源供給する発光回路１３２と、指紋センサ２０の光センサチップ４０から出力された検出信号を受信して画像データに変換する受光回路１３４と、受光回路１３４からの画像信号を合成してライン毎の指紋画像を生成する指紋画像生成部１３６とを有する。
【００６１】
また、記憶部１３０には、異常検出手段として、受光素子４２からの検出信号を読み込み、検出信号の波形パターンを記憶部１３０に記憶させる制御プログラムと、記憶された検出信号の波形パターンと検出信号の基準パターンとを比較し、検出信号の波形パターンと検出信号の基準パターンとの差異に基づいて指紋センサ２０のセンサ面６１の異常の有無を判別する制御プログラム（判別手段）と、が格納されている。
【００６２】
ここで、制御回路１２２が実行する制御処理について図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６３】
図８に示されるように、制御回路１２２は、Ｓ１１で入力装置１２８により動作モード選択が行われると、Ｓ１２に進み、選択された動作モードが認証モードかどうかを確認する。Ｓ１２において、認証モード以外の動作モードが選択された場合には、Ｓ１３に進み、他の動作モード（例えば、通話モード、メールモード等）に移行する。
【００６４】
また、上記Ｓ１２において、認証モードが選択された場合には、Ｓ１４に進み、発光回路１３２に対して発光指令信号を出力し、指紋センサ２０の発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３を発光させる。
【００６５】
これにより、指紋センサ２０では、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３が発光し、この光が照明ガイド部材８０を介してセンサ面６１に照射される。尚、センサ面６１に指先が接触されていない状態では、理想的には指先からの指内散乱光が受光素子４２で受光されず、検出信号も出力されないが、後述する図９（Ａ）（Ｂ）においては、センサ面６１に指先が接触されていない状態で受光素子４２に若干の光が入射されてしまい若干の検出信号（基準値Ａ）が出力される場合を想定するものであり、基準値Ａは限りなくゼロに近い値である。
【００６６】
次のＳ１５では、指先が接触するセンサ面６１の表面を監視する接触面監視モードに切り換える。そして、Ｓ１６では、センサ面６１に指先が接触していない非接触状態での検出を開始する。続いて、Ｓ１７では、１列に並べられた多数の受光素子４２から出力される検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Ａより大きい値かどうかを確認する。検出信号の検出レベルが基準値Ａと同等（殆どゼロ）であるときは、センサ面に異常がないものと判別することができ、検出信号の一部で基準値Ａより大きい値になったときは、センサ面６１に何らかの異常が発生した可能性が高いと判断することができる。
【００６７】
上記Ｓ１７において、各受光素子４２から出力される各検出信号の検出レベルが基準値Ａと同等（殆どゼロ）であるときは、正常状態での波形パターンＩ（図９（Ａ）参照）であるため、センサ面６１に異常が無いものと判断してＳ１８に進む。Ｓ１８では、指紋検出による認証開始を液晶モニタ１２６に表示して報知する。続いて、Ｓ１９に進み、センサ面６１に接触された指紋に応じた各受光素子４２からの検出信号の読み取りを開始する。
【００６８】
次のＳ２０では、発光回路１３２への発光指令信号を停止し、発光ダイオードチップ３０−１〜３０−３への電圧印加を停止させる。
【００６９】
次のＳ２１では、指紋画像生成部１３６により受光回路１３４からの画像信号を合成して得られたライン毎の指紋画像を生成する。続いて、Ｓ２２に進み、作成された指紋画像を登録するかどうかを確認する。Ｓ２２において、作成された指紋画像を登録することが入力装置１２８の操作により選択された場合は、Ｓ２３に進み、上記指紋画像データを認証データ（基準データ）として記憶部１３０に登録する。そして、Ｓ２４において、認証処理を続ける場合には、上記Ｓ１４に戻り、認証処理を継続する。また、Ｓ２４において、認証処理を終了することが入力装置１２８の操作により選択された場合は、今回の処理を終了させる。
【００７０】
また、上記Ｓ１７において、波形パターンII（図９（Ｂ）参照）に示すように、各受光素子４２から出力される各検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Ａより大きい値の箇所がある場合は、例えば、携帯電話機１２０を誤って落下させてしまい、指紋センサ２０のセンサ面６１に傷が付いたか、あるいは雨により水滴が付着しているなどの何らかの異常が有るものと判断してＳ２５に進み、センサ面６１に異常が発生したことを液晶モニタ１２６に表示して報知する。
【００７１】
そして、Ｓ２６では、アラーム１２９より警報を発生させる。これにより、操作者は、指紋センサ２０のセンサ面６１に何らかの異常があると認識し、センサ面６１を清掃（例えば、ふき取り動作）するか、あるいは修理の必要があるか否かを目視で判断することが可能になる。
【００７２】
これにより、制御回路１２２は、各受光素子４２から出力される各検出信号の出力変化に基づいてセンサ面６１の異常の有無を検出することにより、センサ面６１に形成された傷や水滴付着などの異常発生を自動的に検出することが可能になり、これに基づいてセンサ面６１の異常個所による検出精度の低下を解消することが可能になる。
【００７３】
更にＳ２７では、センサ面６１が清掃されて異常が除去されたかどうかを確認する。Ｓ２７において、センサ面６１が清掃されないときは、上記Ｓ１１に戻り、Ｓ１１以降の処理を繰り返す。また、Ｓ２７において、センサ面６１が清掃されたときは、Ｓ２８に進み、センサ面６１に指先が接触していない非接触状態での再検出を開始する。
【００７４】
Ｓ２９では、各受光素子４２から出力される検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Ａより大きいかどうかを確認する。Ｓ２９において、各受光素子４２から出力される検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Ａと同等（殆どゼロ）であるときは、センサ面６１に付着した水滴や異物が除去されたものと判断して上記Ｓ１８に移行し、Ｓ１８以降の処理を実行する。
【００７５】
また、Ｓ２９において、各受光素子４２から出力される検出信号の検出レベルが予め設定された基準値Ａより大きいときは、センサ面６１に傷があり、清掃しても除去することができないものと判断してＳ３０に進む。
【００７６】
Ｓ３０では、各受光素子４２のうち基準値Ａより大きいを検出した当該ピクセル番号Pn〜Pn+xの受光素子４２の出力に関しては、指紋合致の計算対象より外すことを記憶部１３０に記憶し、当該ピクセル番号を非検出部として認識することにより、以後の認証処理を行う際の誤りを防止する。その後は、前述したＳ１８に移行し、Ｓ１８以降の処理を実行する。
【００７７】
そして、Ｓ３０で非検出部として認識された当該ピクセル番号の検出を無視することにより、センサ面６１に傷があっても認証処理を行う際の誤検出を防止することができる。
【００７８】
また、上記Ｓ２２で指紋画像が認証データ（基準データ）として既に登録されていた場合は、Ｓ３１に進み、認証を行うかどうかを確認する。Ｓ３１において、認証を行うことが入力装置１２８の操作により選択された場合は、Ｓ３２に進み、予め登録された指紋画像（登録認証データ）と上記Ｓ２７で作成された指紋画像とを照合する。
【００７９】
Ｓ３３において、照合結果が指紋画像一致の場合は、Ｓ３４に進み、認証ＯＫを液晶モニタ１２６に表示して報知する。また、Ｓ３３において、照合結果が指紋画像不一致の場合は、Ｓ３５に進み、認証ＮＧを液晶モニタ１２６に表示して報知すると共に、音声によって本人確認ができないことを知らせる。尚、認証結果は、通信回路１２４を介して電子決済を行うホストコンピュータ（図示せず）に転送することも可能である。
【００８０】
また、Ｓ３１において、認証を行わないことが入力装置１２８の操作により選択された場合は、Ｓ３６に進み、認証モードをキャンセルし、今回の処理を終了する。
【実施例２】
【００８１】
図１０（Ａ）（Ｂ）は本発明の実施例２になる指紋センサ２０Ａを示す。尚、図１０（Ａ）（Ｂ）において、上記実施例１と共通部分には、同一符号を付してその説明を省略する。
図１０（Ａ）（Ｂ）に示されるように、指紋センサ２０Ａは、導光イメージガイド部材６０の多数の光ファイバ片７０及び受光素子４２がマトリクス状に並んでいるエリア型光センサチップである。従って、指紋センサ２０Ａでは、上記実施例１のように指先をスライドさせる必要がなく、センサ面６１に指先を押し付けることにより、光源１４０から照射された光が光ファイバ片７０を介して指先１に照射され、指先１で反射した光が光ファイバ片７０を伝搬してマトリクス状に並んでいる受光素子４２に受光される。
【００８２】
よって、上記実施例１のように指先をスライドさせる必要がなく、センサ面６１に指先１を押し付けることにより、指先の画像を検出することが可能になる。このようにエリア型光センサチップを用いて認証処理を行う装置にも、上記図８に示すフローチャートの制御処理を適用することにより、センサ面６１の全面の異常の有無を監視することが可能になる。
【００８３】
また、前述した図１１（Ａ）に示されるように、指先１で反射し光を利用する検出方式及び、図１１（Ｂ）に示すように、指内散乱光を利用する検出方式にも上記図８に示すフローチャートの制御処理を適用することにより、センサ面の全面の異常の有無を監視することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
尚、上記実施例では、指紋センサを携帯電話機に用いた場合を例に挙げて説明したが、これに限らず、携帯電話機以外の装置、例えば、銀行などで現金を引き出すＡＴＭ機や、インターネットを介したネットショッピングを行うパーソナルコンピュータやそれ以外の端末装置などにも適用できるのは勿論である。
【００８５】
また、上記実施例では、指紋を検出する指紋センサを例に挙げて説明したが、これに限らず、指紋センサ以外のセンサ面の異常の有無を監視するように他の方式の画像検出装置にも適用できるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施例１になる指紋センサの斜視図である。
【図２】図１の指紋センサの平面図である。
【図３】図２（Ａ）中、III−IIIに沿う断面図である。
【図４】指紋採取状態における指先から導光イメージガイド部材に入射した光の全反射及び屈折の状態を示す図である。
【図５】導光イメージガイド部材を構成する光ファイバ片を拡大して示すと共に光ファイバ片内の光の反射、屈折を示す図である。
【図６】図１の指紋センサの機器への取り付け状態及び指紋採取状態を示す図である。
【図７】携帯電話機１２０の構成例を示すブロック図である。
【図８】制御回路１２２が実行する制御処理を説明するためのフローチャートである。
【図９】複数の受光素子から検出された検出信号の波形図である。
【図１０】本発明の実施例２になる指紋センサを示す図である。
【図１１】指紋センサの方式を説明する図である。
【符号の説明】
【００８７】
２０，２０Ａ  指紋センサ
２１  インターポーザ
３０−１〜３０−３  発光ダイオードチップ
４０  光センサチップ
４２  受光素子
６０  導光イメージガイド部材
６１  センサ面
７０  光ファイバ片
８０  照明ガイド部材
９０  合成樹脂モールド部
１２０  携帯電話機
１２２  制御回路
１２４  通信回路
１２６  液晶モニタ
１２８  入力装置
１２９  アラーム
１３０  記憶部
１３２  発光回路
１３４  受光回路
１３６  指紋画像生成部
【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１】
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