(57)【要約】【課題】  指紋画像における光照射手段の光量分布による影響を低減させて、コントラストの改善された良質な指紋画像を取得することができるようにする。【解決手段】  所定領域に配置された指に光を照射する光照射手段１０と、この光照射手段１０から照射された光により指内部から散乱した散乱光を受光し、指の指紋画像を撮像する固体撮像素子１ａとを設け、光照射手段１０を固体撮像素子１ａの少なくとも読み取り有効長（Ｌ）以上の長さ配置するようにする。【選択図】  図２
2005173700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定領域に配置された指に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射された光により指内部から散乱した散乱光を受光し、指の指紋画像を撮像する撮像手段と
を有し、前記光照射手段と前記撮像手段が並置している指紋読み取り装置であって、
前記光照射手段は、前記撮像手段の撮像領域の少なくとも主走査方向に沿って形成された複数の光源からなり、前記撮像手段の主走査方向の読み取り有効長以上の長さに渡って配置されていることを特徴とする指紋読み取り装置。
【請求項２】
指と前記撮像手段との位置を相対的に移動させて前記指紋画像を読み取ることを特徴とする請求項１に記載の指紋読み取り装置。
【請求項３】
前記光照射手段は、赤外光及び近赤外光のうち、少なくともいずれか一方を照射することを特徴とする請求項１又は２に記載の指紋読み取り装置。
【請求項４】
前記光照射手段における前記各光源の光出力のバラツキが２０％以内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の指紋読み取り装置。
【請求項５】
前記複数の光源は、略等間隔で設置されていることを特徴とする請求項４に記載の指紋読み取り装置。
【請求項６】
前記光照射手段は、前記撮像手段に対して指を走査する方向の前記撮像手段の一方又は両方に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の指紋読み取り装置。
【請求項７】
前記撮像手段を構成する複数の固体撮像素子が配置された固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板及び前記光照射手段が配置された配線基板とを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の指紋読み取り装置。
【請求項８】
前記固体撮像素子基板における指先が接する面に保護部材としてシリコン基板が配置されていることを特徴とする請求項７に記載の指紋読み取り装置。
【請求項９】
前記シリコン基板は、厚さが３０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の指紋読み取り装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の指紋読み取り装置と、
予め個人認証すべき対象者の指紋画像を登録する指紋登録手段と、
前記指紋読み取り装置により読み取られた指紋画像と前記指紋登録手段に登録されている指紋画像とが一致するか否かを照合し、その照合結果を個人認証信号として出力する指紋照合手段と
を含むことを特徴とする個人認証システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指に光を照射して指の指紋画像を撮像する指紋読み取り装置及びこれを含む個人認証システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
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が増大している。この個人認証の電子化の手法として、従来から指紋を画像入力する方法が多く用いられているが、例えば特許文献１に記載されている全反射プリズムを利用したものは形状が大きくなり、また、樹脂等で型取りした偽造指紋を判別することができないなどの難点があった。
【０００３】
かかる点を改善した小型でかつ信頼性の高い指紋読み取り装置として、特許文献２、３に記載されている指紋読み取り装置がある。特許文献２には、２次元状に配置された固体撮像素子の表面近傍に指を接触させておき、当該指に近赤外光線を照射して、指先内部からの散乱光を受光する方法が提案されている。特許文献３には、２次元状に配置された固体撮像素子と指の間にＬＥＤと導光板からなる光照射手段を設けた構成が開示されている。しかしながら、この方式ではＬＥＤからの光を効率よく利用することができない。
【０００４】
特許文献２に開示された方法を図１２に沿って説明する。
図１２に示す指紋読み取り装置において、固体撮像素子基板１の表面には所定間隔ｐで２次元状に配置された固体撮像素子１ａが形成され、その上にカバーガラス５０が透明な封止材４１で接着固定されている。この固体撮像素子基板１は、配線基板３上に固定され、かつ、ワイヤ２１によって配線基板３上の配線３ａと電気的に接続されている。また、照明用の赤外線又は近赤外線を発光するＬＥＤチップ１０も配線基板３上に固定され、かつ、ワイヤ１２によって配線基板３上の配線３ａに接続され、封止樹脂１１で保護されている。
【０００５】
このＬＥＤチップ１０から照射される光線１０ａは指２０に入射し、その内部で拡散されて指２０の指紋２０ａを介してカバーガラス５０に散乱光１０ｂとなって入射する。この入射光は、カバーガラス５０を介し固体撮像素子１ａに到達し、ここで光電変換され、これにより指紋画像の電気信号が得られる。
【０００６】
カバーガラス５０は、固体撮像素子１ａに指２０などが触れて電気的、機械的にこれを破壊することから保護することを目的とすると同時に、指紋画像以外の外乱光を除去するための光学フィルタ機能を有していることも必要である。しかし、鮮明な指紋画像を得るために、カバーガラス５０の厚さｔは極めて薄いことが求められ、これを避けるためにファイバー・オプティクス・プレート（ＦＯＰ）などの高価な材料を使わなければならなかった。
【０００７】
他方で低コスト・小型化を実現する技術として、指先と固体撮像素子との位置を相対的に移動させ、その移動する指先の連続した部分画像を画像合成によって、指先全体の画像を得るスイープ型が提案されている（例えば、特許文献４、５、６など）。特許文献６の図２には、リニアイメージセンサとリニアイメージセンサとほぼ同じ幅の線状光源と光ファイバが上下に重ねられた構成が開示されているが、この構成では厚さ方向に大きくなってしまうため装置全体を小型化するのは難しい。しかしながらこの技術によれば、これまでの指の大きさ程度の面積が必要だった２次元配列の固体撮像素子が指の幅だけで済むため、固体撮像素子及びファイバ・オプティクス・プレートなどが安価となる。また、指先を移動する方向の小型化を実現することができるなどの利点を有する。上記の光学方式のほかにこのスイープ型では、静電容量方式、熱感知方式などの方法も知られている。
【０００８】
図１２に示した構成の指紋読み取り装置においては、固体撮像素子部に指が密着した状態においても、光照射手段（ＬＥＤチップ１０）は指とは密着しておらず空間が存在する。そのため、光照射手段（ＬＥＤチップ１０）から照明された光線は、指に入射するまでの空間において、各ＬＥＤチップ１０から発せられる照明光線が指内部に入射する以前に広がり、それぞれの強度分布のばらつきが低減される。さらに、指内部においても散乱されるため、固体撮像素子１ａの近傍では光量分布が改善されやすい。
【０００９】
一方、光学方式のスイープ型指紋読み取り装置においては、スイープ型の特徴である小型化を実現するため、固体撮像素子１ａと光照射手段（ＬＥＤチップ１０）とを近接して並べることにより、指紋読み取り装置全体の形状を小型化している。さらに、この小型化は指紋読み取り装置の入力面の面積を小さくすることに限らず、指紋読み取り装置全体の厚さにも求められている。そのため、指と固体撮像素子が密着した状態では、同時に光照射手段も指に近接するような構成となる。ここでは、このような指紋読み取り装置を近接光学式スイープ型指紋読み取り装置と称する。このように、近接光学式スイープ型指紋読み取り装置は小型化を実現するため、光照射手段を固体撮像素子に近接して配置し、さらに、指に対しても近接した状態となる。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−１１１４２号公報
【特許文献２】特開２０００−２１７８０３号公報
【特許文献３】特開平１０−２８９３０４号公報
【特許文献４】特開２００２−２１６１１６号公報
【特許文献５】特開２００２−１３３４０２号公報
【特許文献６】特開平１０−２２２６４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上述した従来例の２次元の固体撮像素子を用いた指紋読み取り装置では、光照射手段（ＬＥＤチップ１０）を固体撮像素子１ａから距離を置いて配置することにより、各ＬＥＤチップ１０からの照明光を加算してほぼ均一な照明を得るようにしていたが、スイープ型のように小型、低コストを実現した指紋読み取り装置においては、光照射手段が固体撮像素子の近傍に配置されているため、各ＬＥＤチップ１０からの照明光が固体撮像素子に直接到達する割合が増加してしまう。そのため、指紋読み取り装置において取得した指紋画像が照明光の光量分布による影響を強く受けてしまう。
【００１２】
ここで、近接光学式スイープ型指紋読み取り装置における入力指紋画像と照明光の光量分布との関係について説明する。
近接光学式のスイープ型指紋読み取り装置において、主走査方向に配置された光照射手段による光量の分布は、固体撮像素子１ａの主走査方向における指紋画像に影響を与える。図１３に示したように、主走査方向の指紋画像を固体撮像素子の出力で見た場合、光照射手段の光量に分布がなく、また、指紋画像の指紋稜線部と指紋くぼみ部の入力信号の信号比（コントラスト比）が大きく取れる場合には、指紋読み取り装置からの入力信号から鮮明な指紋画像を構成できる。
【００１３】
また、図１４に示したように固体撮像素子の出力に、十分コントラストがある場合は、光照射手段による光量分布がある場合でも、固体撮像素子のダイナミックレンジの範囲内でオフセット調節やゲイン調節により良好な指紋画像を入力できる。
【００１４】
一方、実際の指紋は、指先の状態の個人差が大きく、指紋の文様自体が薄く、指紋稜線部と指紋くぼみ部の高低差のない平坦な指紋や、乾燥指などの指紋稜線部と指紋くぼみ部分の光学的な反射率等の差が減少して光量差が発生しにくい指紋の被験者も多数存在する。
そのため、図１５に示すように、固体撮像素子への光学的コントラスト比が図１３などに比べて小さくなってしまう。さらに、保護層３０として薄膜フィルタ層のみの場合には、照明光線の固体撮像素子１ａへの入射が増加するため、指紋の文様による陰影差が小さくなってしまう場合もある。
【００１５】
このような場合、光照射手段による光量分布が固体撮像素子の主走査方向において変化してしまうと、図１５に示すような固体撮像素子の出力となってしまう。図１５に示したように入力画像にコントラストが少なく、さらに、入力信号全体に光照射手段による光量変化が合成されていると、入力信号からコントラストの改善がされて鮮明な指紋画像を入手することが困難となる。
【００１６】
さらに、近接光学式のスイープ型指紋読み取り装置においては、指先を固体撮像素子に対して移動させることで指先の指紋画像全体を読み取る装置であるため、撮像した指先の部分的な指紋画像をそれぞれ繋ぎ合わせて、１枚の指先全体の指紋画像を形成する。そして、部分的な指紋画像を繋ぎ合わせるためには、それぞれの部分画像が鮮明な画像情報であることが必要であり、部分画像に欠落が生じると全体画像が構成できなくなってしまう。
【００１７】
本発明は上述の問題点を解決するためになされたものであり、指紋画像における光照射手段の光量分布による影響を低減させて、コントラストの改善された良質な指紋画像を取得することができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の指紋読み取り装置は、所定領域に配置された指に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射された光により指内部から散乱した散乱光を受光し、指の指紋画像を撮像する撮像手段とを有し、前記光照射手段と前記撮像手段が並置している指紋読み取り装置であって、前記光照射手段は、前記撮像手段の撮像領域の少なくとも主走査方向に沿って形成された複数の光源からなり、前記撮像手段の主走査方向の読み取り有効長以上の長さに渡って配置されている。
【００１９】
本発明の指紋読み取り装置の他の態様は、指と前記撮像手段との位置を相対的に移動させて前記指紋画像を読み取る。
【００２０】
また、本発明の指紋読み取り装置のその他の態様は、前記光照射手段は、赤外光及び近赤外光のうち、少なくともいずれか一方を照射する。
【００２１】
また、本発明の指紋読み取り装置のその他の態様は、前記光照射手段における前記各光源の光出力のバラツキが２０％以内である。
【００２２】
また、本発明の指紋読み取り装置のその他の態様は、前記複数の光源は、略等間隔で設置されている。
【００２３】
また、本発明の指紋読み取り装置のその他の態様は、前記光照射手段は、前記撮像手段に対して指を走査する方向の前記撮像手段の一方又は両方に設けられている。
【００２４】
また、本発明の指紋読み取り装置のその他の態様は、前記撮像手段を構成する複数の固体撮像素子が配置された固体撮像素子基板と、前記固体撮像素子基板及び前記光照射手段が配置された配線基板とを備える。
【００２５】
また、本発明の指紋読み取り装置のその他の態様は、前記固体撮像素子基板における指先が接する面に保護部材としてシリコン基板が配置されている。
【００２６】
また、本発明の指紋読み取り装置のその他の態様は、前記シリコン基板は、厚さが３０μｍ以上２００μｍ以下である。
【００２７】
本発明の個人認証システムは、上記記載の指紋読み取り装置と、予め個人認証すべき対象者の指紋画像を登録する指紋登録手段と、前記指紋読み取り装置により読み取られた指紋画像と前記指紋登録手段に登録されている指紋画像とが一致するか否かを照合し、その照合結果を個人認証信号として出力する指紋照合手段とを含む。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、複数のＬＥＤ等で構成される光照射手段を撮像手段と並置し、当該光照射手段を撮像手段の撮像領域の少なくとも主走査方向に沿って、主走査方向における読み取り有効長以上の長さに渡って配置することにより、指紋読み取り装置全体の小型化と指紋画像における光照射手段の光量分布による影響を低減することとを両立することができる。これにより、コントラストの改善された良質な指紋画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る指紋読み取り装置及び個人認証システムの実施形態について図面を参照しながら説明を行う。
【００３０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における指紋読み取り装置の概略断面図である。また、図２は、本発明の第１の実施形態における指紋読み取り装置の斜視図である。
図１，図２に示す指紋読み取り装置において、配線基板３上に固体撮像素子基板１及びＬＥＤチップ１０が配置されている。固体撮像素子基板１には、ライン状に配置される固体撮像素子１ａが複数個搭載される。ＬＥＤチップ１０は、赤外光及び近赤外光のうち、少なくとも一方を発光する光照射手段であるＬＥＤを有する。
【００３１】
固体撮像素子基板１は、図２に示すように、その長手方向の端部に配置された電極部がワイヤ２１によって配線基板３上の配線３ａに電気的に接続されている。同様に、ＬＥＤチップ１０も、その電極部がワイヤ１２によって配線基板３上の配線部３ａと電気的に接続されている。固体撮像素子基板１には、指２０が接触する読み取り面に保護層３０が配置されている。保護層３０の材料としては、ガラス、ＳｉＯ2薄膜、ＳｉＯＮ薄膜、ファイバーオプティカルプレートなどが使用可能である。これらを赤外／近赤外を透過する接着剤にて、固体撮像素子基板１の固体撮像素子１ａ上に接着する。
【００３２】
保護層３０は、さらなる低価格と精細な画像を読み取るためには、以下の各項目を充足する必要がある。
１．隣合う固体撮像素子への光の漏れ込み（クロストーク）を考えた場合、入射から出射間の光の広がりを抑えるため屈折率が大きいこと、
２．鮮明な画像を得るために照明光以外の不要光が入らないこと、
３．耐擦傷性や、耐候性があること、
４．低価格であること、
５．加工性が容易であること、
６．そり・変形を考えた場合、固体撮像素子基板１と線膨張係数が近いこと
【００３３】
これらを充足するものとして、シリコン基板が特に好適である。シリコン基板は、バックグラインドもしくはバックラッピングによって、所望の厚みに加工可能である。また、赤外・近赤外光を透過させ、可視光をカットするため、外光などの不要光をカットできる。屈折率も３．４程度であるため、ガラスと比較して１．５〜２倍の厚みでも、同等の解像力を得ることができる。シリコン基板を保護層３０として使用する場合、３０μｍ〜２００μｍの厚みのものが使用可能であり、特に、７０〜１５０μｍの厚みが好適である。
【００３４】
さらに  図２に示すように、固体撮像素子１ａは、主走査方向（水平方向）の読取有効長さＬが１５ｍｍで形成されている。また、光照射手段であるＬＥＤ列は、５個のＬＥＤチップ１０によって構成されており、当該ＬＥＤ列は固体撮像素子の読取有効長Ｌと同等以上の範囲で配置されている。
【００３５】
ここで、本実施形態の指紋読み取り装置において、固体撮像素子１ａにおける主走査方向（水平方向）での光照射手段による光量分布を検討した。図３は、固体撮像素子１ａにおける水平方向位置における光強度を示した特性図である。図３において、実線６０は、光照射手段であるＬＥＤ列が指に近接した状態での光強度である。また、参考として、光照射手段を指から１ｍｍ離して設置した場合の光強度を破線６１に示す。さらに、固体撮像素子１ａの読み取り有効長は、６３に示す長さである。仮に、固体撮像素子１ａが、その最も外側にＯＢ画素や画像を読出さないダミー画素などを有する場合には、それらは、前記読み取り有効長に考慮しないことは言うまでもない。光照射手段として用いたＬＥＤチップ１０の設置位置は、グラフの下部に四角形６２で示している。
【００３６】
図３に示した特性図は、固体撮像素子１ａと光照射手段との副走査方向（垂直方向）距離が約１.５ｍｍの場合の光強度を示した。実線６０で示した特性は、指を光照射手段に密着させているため、固体撮像素子１ａと光照射手段の各光源６２間の光線拡散が十分に進まずに固体撮像素子１ａにおける光強度の分布が大きなままである。また、光照射手段を指との間が密着する状態から離して設置することにより、光強度の変化を改善することができる。しかしながら、その光強度は、光照射手段を指に密着させたときに対して約３分の１にまで低下してしまう。
【００３７】
一方、図４は、光照射手段を固体撮像素子１ａから副走査方向（垂直方向）に約２.５ｍｍ離した場合における光強度を示した特性図である。この場合には、光照射手段を指に密着させた状態のままでも、固体撮像素子１ａの読み取り有効長６３において十分均一化された光強度が得られていることがわかる。
【００３８】
さらに、図５は、光照射手段の範囲を固体撮像素子１ａの読み取り有効長６３よりも短く設置した場合における光強度を示した特性図である。図５からわかるように、固体撮像素子１ａの読み取り有効長６３内の光強度は、読み取り有効長６３の両端部で減衰が見られ、十分な光強度の均一性が得られていない。また、図６は、光照射手段を固体撮像素子１ａから副走査方向（垂直方向）に約２.５ｍｍ離し、光照射手段の配置する長さを固体撮像素子１ａの読み取り有効長６３よりも長く設置した場合における光強度を示した特性図である。図６からもわかるように、この場合には、固体撮像素子１ａの読み取り有効長６３内において十分な光強度の均一性を得ることができる。
【００３９】
スイープ型の近接光学式指紋読み取り装置においては、本実施形態の場合には、固体撮像素子１ａと光照射手段のＬＥＤ列との副走査方向（垂直方向）の距離は、小型化を考慮して約２．０から２．５ｍｍに設定すると、ＬＥＤ光源における固体撮像素子１ａの光強度の分布への影響が低減できる。
【００４０】
光照射手段であるＬＥＤ列に使用された各々のＬＥＤチップ１０は、その光出力がそろっていることが好ましいが、実際のＬＥＤチップ１０においては同一の入力電流においても光出力がばらつきを持つ。本実施形態における照明光の均一性は、一般的にその出力画像が要求する指紋読み取り装置の認識率への影響を考慮すると光量分布として２０％程度が好ましく、さらに、精度が要求される場合は１５％以内が求められる。このような照明光の均一性を維持するために、各ＬＥＤチップ１０の光出力のバラツキも約２０％以内が好ましい。さらに、固体撮像素子１の読み取り有効長Ｌに対してＬＥＤチップ１０を等間隔で並べることが好ましいが、略同一であればよい。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば、ＬＥＤチップ１０におけるＬＥＤ列を固体撮像素子１ａの読み取り有効長Ｌと同等以上の範囲に配置することにより、指紋読み取り装置の入力指紋画像における光照射手段の光量分布による影響を低減することができる。また、薄膜フィルタとしてシリコン基板を用いることにより、低コストで且つコントラストの改善された良質な指紋画像を得ることができる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態における指紋読み取り装置の概略断面図である。また、図８は、本発明の第２の実施形態における指紋読み取り装置の斜視図である。
図７，図８に示す第２の実施形態における指紋読み取り装置は、第１の実施形態の指紋読み取り装置（図１及び図２参照）と同様の全体構成を有するが、さらに、光照射手段を構成するＬＥＤ列を固体撮像素子１ａにおける副走査方向（垂直方向）の上下両方に形成したものである。すなわち、本実施形態のＬＥＤ列は、図８に示すように、第１の実施形態と同様にＬＥＤチップ１０を配線基板３に配置し、その電極部をワイヤ１２によって配線基板３の配線部と電気的に接続されて形成されているとともに、さらに、固体撮像素子１ａにおける副走査方向に対してその上方にＬＥＤチップ１３で構成される第２のＬＥＤ列が形成されている。この第２のＬＥＤ列を構成するＬＥＤチップ１３は、第１のＬＥＤ列と同様のＬＥＤ個数、チップ間隔で配線基板３に設けられている。
【００４３】
したがって、本実施形態によれば、第１の実施形態における効果に加え、固体撮像素子１ａにおける副走査方向の光量変化をさらに小さくすることができる。
【００４４】
スイープ型指紋読み取り装置においては、指全体の画像入力をするのではなく、走査される指の部分画像を取り込み、各画像の特徴点から指紋画像の再構成を行わなければならない。そのため、画像再構成に使用する部分画像の連続性が重要となる。実際には、固体撮像素子１ａの副走査方向の光量変化が重要となる。画像再構成に使用される部分画像において、副走査方向の光量変化は、取得した部分画像の連続性を損なうことになる。そのため、第２の実施形態の指紋読み取り装置では、固体撮像素子１ａから入力された指紋画像の部分画像に連続性が確保しやすくなっているため、指紋全体像を再構成する際の画像の欠落が発生せずにさらに得られた再構成画像の精度が高いことから、本実施形態の指紋読み取り装置を使用した指紋認証システムにおいて認識率を向上させることができる。
【００４５】
（第３の実施形態）
次に、上述した指紋読み取り装置を含む個人認証システムの実施形態を図９及び図１０を参照して説明する。
【００４６】
図９は、本発明の第３の実施形態における個人認証システムの概略構成図である。また、図１０は、第３の実施形態における個人認証システムを構成する指紋読み取り装置１００の概略構成図である。
図９に示す個人認証システムは、固体撮像素子１ａから構成される撮像部１０１と、その周辺回路部１０２と、ＬＥＤチップ１０に搭載されるＬＥＤ１０３とを有する指紋読み取り装置１００と、この指紋読み取り装置１００に接続され、指紋の照合を行う指紋照合装置２００とを備える。
【００４７】
周辺回路部１０２は、例えば固体撮像素子基板１上に形成され、図１０に示すように、固体撮像素子１０１の動作を制御する制御回路（駆動回路）１０２１と、撮像部１０１から出力される指の指紋に関する画像に応じたアナログ撮像信号をクランプ回路１０２２を介しアナログ信号からデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータ１０２３と、Ａ／Ｄコンバータ１０２３にて変換されたデジタル信号を指紋の画像信号として外部の装置（インターフェースなど）にデータ通信するための通信制御回路１０２４及びそれに接続されるレジスタ１０２５と、ＬＥＤ１０３のＬＥＤの発光を制御するＬＥＤ制御回路１０２６と、外部の発振子１０２７から供給される基準パルスに基づき上述の回路１０２１〜１０２６の動作タイミングを制御する制御パルスを発生するタイミング発生器１０２８とを含み構成されている。この周辺回路部１０２を含む回路は、上述したものに限らず、別種の回路を含めてもよい。また、上述した回路の１部を別チップとして構成してもよい。
【００４８】
指紋照合装置２００は、周辺回路部１０２の通信制御部１０２４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に接続される画像処理部（指紋照合手段）１１２と、この画像処理部１１２に接続される指紋画像データベース（指紋登録手段）１１３及び出力インターフェース１１４とを備えている。出力インターフェース１１４は、使用やログイン等に際して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。
【００４９】
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の指紋画像が登録されている。ここでの対象者は、１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読み取り装置１００から入力インターフェース１１１を介して入力される。
【００５０】
画像処理部１１２は、指紋読み取り装置１００により読み取られた指紋画像を入力インターフェース１１１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づいて照合し、その照合結果（指紋一致又は不一致）を個人認証信号として出力インターフェース１１４を介して出力する。
【００５１】
なお、本実施形態では、指紋読み取り装置１００と指紋照合装置２００を別デバイスで構成しているが、本発明はこれに限らず、必要に応じて指紋照合装置２００の少なくとも一部の機能を指紋読み取り装置１００の周辺回路部１０２内に一体に構成してもよい。また、本実施形態の個人認証システムは、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、電子機器と別体で構成しても構わない。
【００５２】
本発明の本実施形態によれば、固体撮像素子１ａの有効読み取り長に対して光照射手段をその読み取り長の両端と同じ位置か又はその外側の位置まで配置することにより、固体撮像素子１ａの照明光量分布を改善することが容易となり、図１１に示すように光照射手段による均一な光量を得ることができる。そのため、固体撮像素子１ａの出力から指紋文様による出力の変化部分だけを拡大することにより、コントラストを改善して良好な指紋画像を入力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態における指紋読み取り装置の概略断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における指紋読み取り装置の斜視図である。
【図３】固体撮像素子における水平方向位置における光強度を示した特性図である。
【図４】光照射手段を固体撮像素子から副走査方向（垂直方向）に約２.５ｍｍ離した場合における光強度を示した特性図である。
【図５】光照射手段の長さを固体撮像素子の読み取り有効長よりも短く設置した場合における光強度を示した特性図である。
【図６】光照射手段の長さを固体撮像素子の読み取り有効長よりも長く設置した場合における光強度を示した特性図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における指紋読み取り装置の概略断面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における指紋読み取り装置の斜視図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における個人認証システムの概略構成図である。
【図１０】第３の実施形態における個人認証システムを構成する指紋読み取り装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の指紋読み取り装置における指紋画像の固体撮像素子出力を模式的に示した図である。
【図１２】従来例を示し、指紋読み取り装置の概略構成図である。
【図１３】指紋読み取り装置における指紋画像の固体撮像素子出力を模式的に示した図である。
【図１４】指紋読み取り装置における指紋画像の固体撮像素子出力を模式的に示した図である。
【図１５】指紋読み取り装置における指紋画像の固体撮像素子出力を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  固体撮像素子基板
１ａ  固体撮像素子
３  配線基板
３ａ  配線
４  封止樹脂
１０  ＬＥＤ
１０ａ  入射光
１０ｂ  拡散光
１１  封止樹脂
１２  ワイヤ
１３  第２のＬＥＤ
２０  指
２０ａ  指紋
２１  ワイヤ
２２  封止樹脂
２３  樹脂
３０  保護層
４１  封止樹脂
５０  カバーガラス
６０  ＬＥＤが指に密着した状態の光強度
６１  ＬＥＤが指から１ｍｍ離れた状態の光強度
６２  ＬＥＤチップの位置
６３、Ｌ  固体撮像素子の読み取り有効長
【図１】
2005173700.tif 000003
【図２】
2005173700.tif 000004
【図３】
2005173700.tif 000005
【図４】
2005173700.tif 000006
【図５】
2005173700.tif 000007
【図６】
2005173700.tif 000008
【図７】
2005173700.tif 000009
【図８】
2005173700.tif 000010
【図９】
2005173700.tif 000011
【図１０】
2005173700.tif 000012
【図１１】
2005173700.tif 000013
【図１２】
2005173700.tif 000014
【図１３】
2005173700.tif 000015
【図１４】
2005173700.tif 000016
【図１５】
2005173700.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成16年9月14日(2004.9.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
所定領域に配置された指に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射された光により指内部から散乱した散乱光を受光し、指の指紋画像を撮像する複数の撮像素子を有する撮像手段と
を有し、当該指と前記撮像手段との位置を相対的に移動させて前記指紋画像を読み取る指紋読み取り装置であって、
前記光照射手段と前記撮像手段とが並置されており、
前記光照射手段は、前記撮像手段の撮像領域の少なくとも主走査方向に沿って形成された複数の光源からなり、前記撮像手段の主走査方向の読み取り有効長以上の長さに渡って配置されていることを特徴とする指紋読み取り装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記撮像手段の主走査方向の読み取り有効長に対して、前記撮像素子と前記光照射手段の副走査方向の距離は、１１パーセントから２０パーセントの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の指紋読み取り装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
他方で低コスト・小型化を実現する技術として、指先と固体撮像素子との位置を相対的に移動させ、その移動する指先の連続した部分画像を画像合成によって、指先全体の画像を得るスイープ型が提案されている（例えば、特許文献４、５、６など）。特許文献６の図２には、リニアイメージセンサとリニアイメージセンサとほぼ同じ幅の線状光源と光ファイバが上下に重ねられた構成が開示されているが、この構成では厚さ方向に大きくなってしまうため装置全体を小型化するのは難しい。しかしながらこの技術によれば、これまでの指の大きさ程度の面積が必要だった２次元配列の固体撮像素子が指の幅だけで済むため、固体撮像素子及びファイバー・オプティクス・プレートなどが安価となる。また、指先を移動する方向の小型化を実現することができるなどの利点を有する。上記の光学方式のほかにこのスイープ型では、静電容量方式、熱感知方式などの方法も知られている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
図１２に示した構成の指紋読み取り装置においては、固体撮像素子部に指が密着した状態においても、光照射手段（ＬＥＤチップ１０）は指と密着しておらず空間が存在する。そのため、光照射手段（ＬＥＤチップ１０）から照明された光線は、指に入射するまでの空間において、各ＬＥＤチップ１０から発せられる照明光線が指内部に入射する以前に広がり、それぞれの強度分布のばらつきが低減される。さらに、指内部においても散乱されるため、固体撮像素子１ａの近傍では光量分布が改善されやすい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明の指紋読み取り装置は、所定領域に配置された指に光を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射された光により指内部から散乱した散乱光を受光し、指の指紋画像を撮像する複数の撮像素子を有する撮像手段とを有し、当該指と前記撮像手段との位置を相対的に移動させて前記指紋画像を読み取る指紋読み取り装置であって、前記光照射手段と前記撮像手段とが並置されており、前記光照射手段は、前記撮像手段の撮像領域の少なくとも主走査方向に沿って形成された複数の光源からなり、前記撮像手段の主走査方向の読み取り有効長以上の長さに渡って配置されている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本発明の指紋読み取り装置の他の態様は、前記撮像手段の主走査方向の読み取り有効長に対して、前記撮像素子と前記光照射手段の副走査方向の距離は、１１パーセントから２０パーセントの範囲である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
スイープ型の近接光学式指紋読み取り装置においては、本実施形態の場合には、固体撮像素子１ａと光照射手段のＬＥＤ列との副走査方向（垂直方向）の距離は、小型化を考慮して、１．６ｍｍから３．０ｍｍの範囲、更に好ましくは約２．０ｍｍから２．５ｍｍの範囲に設定すると、ＬＥＤ光源における固体撮像素子１ａの光強度の分布への影響が低減できる。