(57)【要約】【課題】被検出体が検出部に接触した状態と、被検出体が該検出部に接触していない状態とで検出信号のレベルが変化する画像検出装置に関し、検出信号から被検出体の検出部への接触、被接触を検出できる画像検出装置を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明は、被検出体が検出部（１４）に接触した状態と、被検出体が検出部（１４）に接触していない状態とで検出信号のレベルが変化する画像検出装置（１）において、検出信号に応じて被検出物が検出部（１４）に接触しているか否かを判定する判定手段（２１）を有することを特徴とする。【選択図】図１
2005202694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体が検出部に接触した状態と、該被検出体が該検出部に接触していない状態とで検出信号のレベルが変化する検出装置において、
前記検出信号に応じて前記被検出物が前記検出部に接触しているか否かを判定する判定手段を有することを特徴とする検出装置。
【請求項２】
前記判定手段は、前記検出信号のレベルと基準レベルとを比較し、その大小関係に応じて前記被検出物が前記検出部に接触しているか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の検出装置。
【請求項３】
前記基準レベルは、前記被検出体が前記検出部に接触していないときの前記検出信号のレベルより大きく、かつ、前記被検出体が前記検出部に接触しているときの前記検出信号のレベルより小さいレベルに設定されたことを特徴とする請求項２記載の検出装置。
【請求項４】
前記判定手段は、前記検出信号のレベルが前記基準レベルより大きいときに、前記被検出体が前記検出部に接触していると判定し、前記検出信号のレベルが前記基準レベルより小さいときに、前記被検出体が前記検出部に接触していないと判定することを特徴とする請求項３記載の検出装置。
【請求項５】
前記判定手段は、前記検出信号の振幅に応じて前記被検出体が前記検出部に接触しているか否かを判定することを特徴とする請求項１記載の検出装置。
【請求項６】
前記判定手段は、前記振幅が規定値より大きいときに前記被検出体が前記検出部に接触していると判定し、前記振幅が規定値より小さいときに前記被検出体が前記検出部に接触していないと判定することを特徴とする請求項５記載の検出装置。
【請求項７】
前記判定手段は、前記検出信号の変位に応じて前記被検出物が前記検出部に接触しているか否かを判定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の記載の検出装置。
【請求項８】
前記判定手段は、前記検出信号のピークとボトムが複数組存在するときに前記被検出物が前記検出部に接触していると判定することを特徴とする請求項７記載の記載の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検出装置に係り、特に、被検出体が検出部に接触した状態と、被検出体が該検出部に接触していない状態とで出力検出信号のレベルが変化する検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報処理の分野では、セキュリティの向上に伴って、指紋などを個人の識別情報として用いる傾向にある。これに伴って、各種指紋センサが開発されている。
【０００３】
指紋センサでは、検出部に指が接触したことを検出して指紋の読み取りを開始していた。このとき、指の検出部への接触は、指紋検出用イメージセンサの他に、その読み取り窓の周囲に配置された光学センサにより行われているのが現状である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、従来の指紋センサは、指が指紋検出部分に接触した否かを判定するために指が指紋検出部分に接触したか否かを判定するためのセンサを設ける必要があったため、センサが大型化するとともに、コストの上昇を招いていた。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、専用のセンサなどを用いることなく、検出信号のみから被検出体の検出部への接触、非接触を検出できる検出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】
【０００６】
本発明は、被検出体が検出部（１４）に接触した状態と、被検出体が検出部（１４）に接触していない状態とで検出信号のレベルが変化する画像検出装置（１）において、検出信号に応じて被検出物が検出部（１４）に接触しているか否かを判定する判定手段（２１）を有することを特徴とする。
【０００７】
また、判定手段（２１）は検出信号のレベルと基準レベルとを比較し、その大小関係に応じて被検出物が検出部（１４）に接触しているか否かを判定することを特徴とする。なお、基準レベルは、被検出体が検出部（１４）に接触していないときの検出信号のレベルより大きく、かつ、被検出体が検出部（１４）に接触しているときの検出信号のレベルより小さいレベルに設定されたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、判定手段（２１）は、検出信号のレベルが基準レベルより大きいときに、被検出体が検出部（１４）に接触していると判定し、検出信号のレベルが基準レベルより小さいときに、被検出体が検出部（１４）に接触していないと判定することを特徴とする。
【０００９】
判定手段（２１）は、検出信号の振幅に応じて被検出体が検出部（１４）に接触しているか否かを判定することを特徴とする。
【００１０】
判定手段（２１）は、振幅が規定値より大きいときに被検出体が検出部（１４）に接触していると判定し、振幅が規定値より小さいときに被検出体が検出部（１４）に接触していないと判定することを特徴とする。
【００１１】
判定手段（２１）は、検出信号の変位に応じて被検出物が検出部（１４）に接触しているか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
判定手段（２１）は、検出信号のピークとボトムが複数組存在するときに被検出物が検出部（１４）に接触していると判定することを特徴とする。
【００１３】
なお、上記括弧内の参照符号は理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、これによって請求の範囲が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、検出信号に応じて被検出物が検出部に接触しているか否かを判定することにより、被検出物が検出部に接触しているか否かを判定するための専用のセンサなども設けることなく、被検出物が検出部に接触しているか否かを判定できるため、構造を簡略化でき、装置を安価に構成できる等の特長を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
〔第１実施例〕
図１は本発明の第１実施例のブロック構成図、図２は本発明の第１実施例の斜視図を示す。
【００１６】
本実施例の画像検出装置１は、ラインセンサを用いた指紋検出装置であり、ラインセンサに対して指を直交する方向に移動させることにより、指紋を検出する装置であり、回路基板１１上に発光素子１２−１、１２−２、１２−３、導光ガイド１３、イメージガイド１４、受光装置１５、電子部品１６を搭載し、モールド樹脂１７により封止した構成とされている。なお、モールド樹脂１７は、カーボンなどが混入されており、光を通さない構成とされている。これによって、イメージガイド１４を伝搬しない不要な光が受光装置１５に入射することを防止している。
【００１７】
発光素子１２−１、１２−２、１２−３は、例えば、近赤外光又は赤色光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ；light emitting diode）から構成されており、その発光部分が回路基板１１上に、矢印Ｘ方向に略等間隔となるように搭載されている。発光素子１２−１、１２−２、１２−３には、回路基板１１上に搭載された電子部品１６から構成される制御装置２１から駆動パルス信号が供給される。駆動パルス信号は、受光装置１５で検出された検出信号に応じてＰＷＭ（pulse
width modulation）制御される。
【００１８】
発光素子１２−１、１２−２、１２−３から出射された光は、導光ガイド１３に供給される。導光ガイド１３は、発光素子１２−１、１２−２、１２−３から出射された光の中心波長成分を透過させる。導光ガイド１３により導かれた光は、掌側から指側に向かって指の内部に入射する。指に入射した光は、指内部の組織により乱反射される。これによって、光が入射された近傍の指の指紋側が発光しているように見える。指紋側からの光は、イメージガイド１４の一端面に供給される。
【００１９】
イメージガイド１４は、矢印Ｘ方向に配列された光ファイバ束から構成されており、導光ガイド１３に隣接して、導光ガイド１３に平行に配置されている。イメージガイド１４を構成する光ファイバは、コアの周囲にクラッドが形成され、さらに、クラッドの周囲に光吸収体が形成された構成とされており、指紋の溝部分と山部分とを識別するためのイメージガイドとして作用する。
【００２０】
イメージガイド１４は、光ファイバが矢印Ｘ方向に配列され、固着された構成とされており、その一方の端面が、その中心軸に対して、角度を持って形成されている。イメージガイド１４の一方の端面の角度は、空気層（屈折率１．０）からの光がファイバを通して他端面に伝搬できず、かつ、指（屈折率１．５〜１．７）からの光がファイバを通して他端面に伝搬できる角度に設定されている。その角度は、例えば、ファイバのコアの屈折率１．６２、クラッドの屈折率を１，５２としたとき、９．９７°〜３１．６４°程度に設定されるのが理想的である。
【００２１】
このとき、端面の傾斜角は、光ファイバのコアとクラッドとの界面の不均一性などにより、これより大きい角度であっても指紋の溝部分と山部分との識別は可能である。例えば、イメージガイド１４の一端面の角度は、３０°〜６０°で検出が可能となる。なお、イメージガイド１４の一端面の傾斜角が大きい程、装置の小型化が可能となる。本実施例では、イメージガイド１４の一端面の傾斜角度を４０°程度に設定し、小型化を図っている。このため、漏光が生じる。このため、本実施例では、漏光の影響を考慮して検出を行っている。
【００２２】
上記構造のイメージガイド１４によれば、指紋の溝の部分では、イメージガイド１４の端面との間に間隙が生じ、光が空気からイメージガイド１４の端面に入射するため、光はイメージガイド１４の他方の端面には伝搬されない。また、指紋の山の部分では、イメージガイド２３の端面に密着しており、指の内部を通る光はイメージガイド１４を通りイメージガイド１４の他端面に伝搬されることになる。
【００２３】
したがって、イメージガイド１４の他方の端面から出射される光を検出することにより、指紋の溝の部分か、山の部分かを識別できる。イメージガイド１４の他端面には、イメージガイド１４を光が伝搬されたか否かを検出するための受光装置１５が配置されている。
【００２４】
受光装置１５は、複数の受光素子１５−１〜１５−ｎを矢印Ｘ方向にライン状に配列した構成とされている。受光素子１５−１〜１５−ｎは、例えば、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）型光電センサやＣＣＤ（charge coupled
device）センサなどの一定周期毎に電荷を蓄積するタイプの受光素子から構成されている。また、受光素子１１−１〜１１−ｎは、イメージガイド１４を構成する光ファイバのピッチに比べて略同等又は大きく設定されている。
【００２５】
受光装置１５は、受光素子１５−１〜１５−ｎでイメージガイド１４の他端から出射された光を受光し、受光した光の光量に応じて電荷を蓄積する。受光素子１５−１〜１５−ｎに蓄積された電荷は、一定期間毎に検出信号として出力される。受光装置１５から出力された検出信号は、制御装置２１に供給される。
【００２６】
制御装置２１は、検出部３１及び制御部３２から構成される。
【００２７】
図３は検出部３１のブロック構成図を示す。
【００２８】
検出部３１は、アンプ４１、５１、スライスレベル生成回路４２、コンパレータ４３、５２、基準電圧源５３から構成される。
【００２９】
検出部３１には、受光装置１５の受光素子１５−１〜１５−ｎで検出された検出信号が順次に供給される。受光装置１５からの検出信号は、アンプ４１、５１及びスライスレベル生成回路４２に供給される。アンプ４１、５１は、受光装置１５からの検出信号を増幅して出力する。スライスレベル生成回路４２は、例えば、受光素子１５−１〜１５−ｎからの検出信号の平均値の信号を生成する。
【００３０】
アンプ４１で増幅された信号は、コンパレータ４３の非反転入力端子に供給される。また、スライスレベル生成回路４２で生成された信号は、スライスレベルとしてコンパレータ４３の反転入力端子に供給される。
【００３１】
コンパレータ４３は、アンプ４１の出力信号とスライスレベル生成回路４２からスライスレベルとを比較して、アンプ４１の出力信号がスライスレベル生成回路４２からのスライスレベルより大きいときには、出力をハイレベルとし、小さいときには、出力をローレベルとする。これによって、指紋の溝部分に対応する受光素子の検出信号はローレベル、指紋の山部分に対応する受光素子の検出信号はハイレベルとされ、指紋の画像が二値化される。コンパレータ４３の出力は、制御部３２に供給される。
【００３２】
一方、アンプ５１で増幅された信号は、コンパレータ５２の非反転入力端子に供給される。基準電圧源５３は、基準電圧を生成する。基準電圧は、受光装置１５上に指を接触させたときに、受光素子１５−１〜１５−ｎから出力される検出信号レベルより低く、かつ、指を接触しないとき、受光素子１５−１〜１５−ｎから出力される検出信号レベルより高い電圧に設定されている。基準電圧源５３で生成された基準電圧は、コンパレータ５２の反転入力端子に供給される。
【００３３】
コンパレータ５２は、アンプ５１の出力信号と基準電源５３からの基準電圧とを比較して、アンプ５１の出力信号が基準電圧より大きいときには、出力をハイレベルとし、小さいときには、出力をローレベルとする。コンパレータ５２の出力がハイレベルのときは、受光装置１５上に指が接触していると判断でき、また、コンパレータ５２がローレベルのときは、受光装置１５上に指が接触されていないと判断できる。
【００３４】
コンパレータ５２の出力は、指接触検出信号として制御部３２に供給される。
【００３５】
制御部３２は、例えば、ＡＳＩＣ（application specific
integrated circuit）や１チップＣＰＵ（central processing unit）などにより構成されており、受光装置１５にその読み出しタイミングを制御するためのクロックなどを供給する。また、制御部３２は、検出装置３１のコンパレータ４３の出力に基づいて指紋の画像を再生する。再生された画像は、インタフェースを介してホスト装置に供給される。
【００３６】
図４は制御部３２の接触検出動作のフローチャートを示す。
【００３７】
制御部３２は、ステップＳ１−１でコンパレータ５２から出力される接触検出パルスがハイレベルか否かを検出する。制御部３２は、ステップＳ１−１で接触パルスがハイレベルである場合には、イメージガイド１４に指が接触したと判断して、ステップＳ１−２で指紋検出処理を起動し、ステップＳ１−３でコンパレータ４３からの出力パルスに基づいて指紋検出処理を実行する。
【００３８】
制御部３２は、ステップＳ１−４で接触検出パルスがローレベルになったことを検出すると、指が受光装置１５から離れたと判断して、ステップＳ１−５で指紋検出処理を終了するとともに、動作状態を待機状態とする。
【００３９】
本実施例によれば、指が受光装置１５に接触したか否かを専用のセンサなどを設けることなく、受光装置１５からの出力によって、判断できるため、装置の構成を簡略化できる。よって、小型で、かつ、安価に製造できる。
【００４０】
〔第２実施例〕
図５は本発明の第２実施例のブロック構成図を示す。同図中、図１と同一構成部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４１】
本実施例の画像検出装置１００は、制御装置１１１の構成及び動作が第１実施例とは相違する。
【００４２】
本実施例の制御装置１１１は、ＡＤＣ（analog digital converter）１２１、制御部１２２から構成される。
【００４３】
ＡＤＣ１２１は、受信装置１５からのアナログ検出信号をディジタルデータに変換する。ＡＤＣ１２１で変換されたディジタルデータは、制御部１２２に供給される。制御部１２２は、ＡＤＣ１２１からのディジタルデータに基づいて指の受光装置１５への接触を検出し、指紋検出処理の起動を行う。
【００４４】
図６は制御部１２２の動作フローチャートを示す。
【００４５】
制御部１２２は、ステップＳ２−１でＡＤＣ１２１からデータを取り込み、ステップＳ２−２で取り込んだデータからノイズ成分などをディジタルフィルタなどにより除去した後のデータからピーク値を検出し、保存するとともに、ステップＳ２−３でボトム値を検出し保存する。ここで、ピーク値は、データがその前後のデータより大きいデータとなっているデータとする。また、ボトム値は、データがその前後のデータより小さいデータとなっているデータとする。
【００４６】
次に制御部１２２は、ステップＳ２−４で保存したピーク値とボトム値との組が複数組存在するか否かを判定する。制御部１２２は、ステップ２−４でピーク値とボトム値との組が複数組存在する場合には、指紋の画像が検出されていると仮に判定する。すなわち、ステップＳ２−４で指紋のパターンを検出することにより、指が接触されている可能性を判断している。
【００４７】
制御部１２２は、次に、ステップＳ２−５で、ピーク値及びボトム値が規定値以上か否かを判定する。規定値は、指を接触しないとき、受光素子１５−１〜１５−ｎから出力される検出信号レベルより高いレベルに設定されている。
【００４８】
また、制御部１２２は、ステップＳ２−４でピーク値とボトム値との組が複数組存在し、かつ、ステップＳ２−５でピーク値及びボトム値が規定値以上である場合に、指がイメージガイド１４に接触していると判定して、ステップＳ２−６で指の接触を指紋検出処理プログラムなどに通知する。
【００４９】
本実施例によれば、ディジタル処理により、検出信号のピーク値及びボトム値が規定値以上か否かを検出し、その検出結果により指がイメージガイド１４に接触しているか否かを検出しているので、指がイメージガイド１４に接触したか否かを検出するためのセンサなどが不要となる。
【００５０】
また、本実施例では、ピーク値とボトム値との組が複数存在するか否かを判定することにより、指のイメージガイド１４への接触を確実に検出できるようにしている。
【００５１】
なお、本実施例では、ピーク値及びボトム値が規定値以上か否かを検出することにより指のイメージガイド１４への接触を検出しているため、屋外などで使用した場合、イメージガイド１４の漏光などにより検出信号レベルが上昇すると、指をイメージガイド１４に接触させていないにもかかわらず、指がイメージガイド１４に接触していると判断する恐れがある。
【００５２】
このため、ステップＳ２−４でピーク値とボトム値との組、すなわち、指紋のパターンであるか否かを検出し、指のイメージガイド１４への接触を確実に検出できるようにしている。
【００５３】
〔変形例〕
図７は制御部３２の変形例の動作フローチャートを示す。同図中、図６と同一処理部分には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５４】
本変形例では、制御部３２はステップＳ２−４でピーク値とボトム値との組が複数存在する場合に、ステップＳ３−１でピーク値とボトム値との差を算出する。次に制御部３２は、ステップＳ３−２でピーク値とボトム値との差が規定値以上か否かを判定する。
【００５５】
制御部３２は、ステップＳ３−２でピーク値とボトム値との差が規定値以上の場合には、指がイメージガイド１４に接触したと判断して、ステップＳ２−６で指の接触を指紋検出処理プログラムなどに通知する。
【００５６】
本変形例では、指のイメージガイド１４への接触をピーク値とボトム値との差分により検出することにより、例えば、屋外と屋内のように外部の明るさが異なる場合でも指のイメージガイド１４への接触を確実に検出できる。
【００５７】
〔その他〕
【００５８】
なお、本実施例を指紋検出装置に適用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、ライン型受光装置を有する画像検出装置、一般に適用できることは言うまでもない。
また、本実施例では、イメージガイド１４を用いた指紋検出装置においてイメージガイド１４への指の接触を検出するために用いたが、例えば、キーボードのような指の接触を検出するものに適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１実施例のブロック構成図である。
【図２】本発明の第１実施例の斜視図である。
【図３】検出部３１のブロック構成図である。
【図４】制御部３２の動作フローチャートである。
【図５】本発明の第２実施例のブロック構成図である。
【図６】制御部１２２の動作フローチャートである。
【図７】制御部１２２の変形例の動作フローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１、１００  画像検出装置
１１  回路基板、１２−１〜１２−３  発光素子、１３  導光ガイド
１４  イメージガイド
１５  受光装置、１５−１〜１５−ｎ  受光素子、１６  モールド樹脂
２１、１１１  制御装置
３１  検出部、３２  制御部
１２１  ＡＣＤ、１２２  制御部
【図１】
2005202694.tif 000003
【図３】
2005202694.tif 000004
【図４】
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【図５】
2005202694.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図２】
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