(57)【要約】【課題】  本発明は、指紋認証機能を備えたポインティング装置と、その指紋認証及びポインティング方法、そしてその指紋認証を利用した携帯用端末機のサービス提供方法を開示する。【解決手段】  本発明に係る指紋認証機能を備えたポインティング装置及びその指紋認証方法は、小さい大きさの指紋イメージ等をマッピングさせて大きい大きさの指紋イメージを生成するか、大きい大きさの指紋イメージで小さい大きさの指紋イメージを抽出して使用者認証とポインター調整を行なうことにより、使用者認証のためのセンサーと、ポインター調整のためのセンサーを別途備えず、一種類のセンサーだけを利用して使用者認証とポインター調整を同時に行なうことができる。このように、本発明に係るポインティング装置は、小さい大きさの指紋イメージだけを利用して大きい大きさの指紋イメージを必要とする使用者認証を行なうことができるので、携帯端末機の小型化を容易に具現することができ、これに伴う製作費用の節減をもたらすことができる。  さらに、使用者認証の可否に従い本発明に係るポインティング装置が備えられた携帯端末機において利用可能なサービス（メニュー）の種類を選択的に制限することにより、端末機に内蔵された重要な情報を保護することができる。
2006517311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された周期に従い指の表面の指紋イメージを獲得する少なくとも１つの指紋獲得手段と、
前記獲得された指紋イメージから少なくとも１つの特徴点等を抽出する特徴点抽出手段と、
前記抽出された各指紋イメージの特徴点等の間の変位データを計算して前記各指紋イメージの動作情報を検出する動作検出手段と、
前記動作情報に従い前記各指紋イメージを内部の仮想イメージ空間にマッピングするマッピング手段と、
前記マッピングされた指紋イメージの全体大きさが既に設定された大きさに至ると、前記マッピングされた全体指紋イメージと既に登録された指紋イメージを比べ前記指紋に対する認証可否を決める認証手段と、
前記動作検出手段から前記変位データを受信し、前記変位データを利用してポインターが移動する方向及び距離を計算する演算手段とを備えることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２】
第１項において、前記指紋獲得手段、特徴点抽出手段、動作検出手段、マッピング手段、認証手段及び演算手段を収め、前記指紋獲得手段との一定距離に前記指の表面が接触する平面でなる透明部材を備えたハウジングをさらに備えることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項３】
第１項または第２項において、前記指紋獲得手段はＣＭＯＳイメージセンサーであることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項４】
第１項または第２項のうちいずれか１項において、前記獲得された指紋イメージ及び仮想イメージ空間の大きさはそれぞれｍ×ｎピクセル及びＭ×Ｎピクセルであり、前記ｍ及びｎはそれぞれ前記Ｍ及びＮより小さいことを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項５】
第１項または第２項において、前記動作検出手段は以前の周期に獲得された指紋イメージの特徴点等から現在の周期に獲得された指紋イメージの特徴点等までの移動距離及び方向を計算することを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項６】
第１項または第２項において、前記マッピング手段は第ｎ−１番目の指紋イメージの特徴点等と第ｎ番目の指紋イメージの特徴点等のうち同一の特徴点がある場合、同一の特徴点等が重畳するよう前記仮想イメージ空間に指紋イメージをマッピングさせることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項７】
第１項または第２項において、前記認証手段は前記マッピングされた全体指紋イメージの特徴点等と既に登録された指紋イメージの特徴点を整合して同一の可否を判断し、その判断結果に従い指紋の認証の可否を決めることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項８】
第１項または第２項に記載のポインティング装置が搭載され、使用者の指紋認証及び前記ポインター調節が同時に行なわれる携帯端末機。
【請求項９】
所定の指紋獲得センサーを利用し、設定された周期に従って少なくとも１つの指紋イメージを獲得する指紋イメージ獲得段階と、
前記獲得された各指紋イメージから少なくとも１つの特徴点をそれぞれ抽出する特徴点抽出段階と、
第１の指紋イメージを仮想イメージ空間の特定位置にマッピングする第１のマッピング段階と、
前記第１の指紋イメージの特徴点と、前記第１の指紋イメージが獲得された周期の次の周期に獲得された第２の指紋イメージの特徴点との間の変位データを計算する変位データ計算段階と、
前記変位データを利用して前記第２の指紋イメージを前記仮想イメージ空間にマッピングする第２のマッピング段階と、
前記仮想イメージ空間にマッピングされた指紋イメージ等の全体大きさが既に設定された大きさに至ると、前記マッピングされた全体指紋イメージの特徴点と既に登録された指紋イメージの特徴点を比べ、指紋の認証の可否を決める指紋認証段階を含む使用者認証のための指紋認証方法。
【請求項１０】
第９項において、前記獲得された指紋イメージ及び仮想イメージ空間の大きさはそれぞれｍ×ｎピクセル及びＭ×Ｎピクセルであり、前記ｍ及びｎはそれぞれ前記Ｍ及びＮより小さいことを特徴とする使用者認証のための指紋認証方法。
【請求項１１】
第９項において、前記変位データ計算段階は、前記第１の指紋イメージの特徴点から前記第２の指紋イメージの特徴点までの移動距離及び方向を計算することを特徴とする使用者認証のための指紋認証方法。
【請求項１２】
第９項において、前記第２のマッピング段階は、前記仮想イメージ空間にマッピングされた第１の指紋イメージから前記計算された変位データに該当する位置に前記第２の指紋イメージをマッピングすることを特徴とする使用者認証のための指紋認証方法。
【請求項１３】
第９項または第１２項において、前記第２のマッピング段階は、前記第１の指紋イメージの特徴点と第２の指紋イメージの特徴点のうち同一の特徴点がある場合、同一の特徴点が重畳するよう前記第２の指紋イメージが前記仮想イメージ空間にマッピングされることを特徴とする使用者認証のための指紋認証方法。
【請求項１４】
第９項において、前記指紋イメージ獲得段階は、複数個の指紋獲得センサーを利用して毎回多数個の指紋イメージを獲得することを特徴とする使用者認証のための指紋認証方法。
【請求項１５】
第１４項において、前記獲得された多数個の指紋イメージは相互隣接する指紋のイメージであることを特徴とする使用者認証のための指紋認証方法。
【請求項１６】
第９項において、前記指紋認証段階は、前記仮想イメージ空間にマッピングされた全体指紋イメージの大きさが前記既に設定された大きさに至ったのかを判断する第１の段階と、
前記判断結果、全体指紋イメージが前記既に設定された大きさに至ると、前記全体指紋イメージから少なくとも１つの特徴点等を抽出する第２の段階と、
前記抽出された特徴点等と既に登録された指紋イメージの特徴点等を比べる第３の段階と、
前記比較結果に従い、前記指紋の認証の可否を決める第４の段階とを含むことを特徴とする使用者認証のための指紋認証方法。
【請求項１７】
ポインターを制御する指の表面に対し、必要な指紋イメージをただ１回の２次元映像獲得を介し獲得する指紋獲得手段（第１の動作周期）と、
獲得された指紋イメージの特徴点を抽出し、抽出された特徴点と既に登録された指紋イメージの特徴点を比べて前記獲得された指紋イメージの使用者を認証する指紋認証部（第２の動作周期）と、
第１の動作周期で獲得された映像の一部のデータを取って動作情報を検出し、前記動作情報に従って前記指紋イメージの変位データを計算し、前記ポインターの移動方向及び距離を計算するポインティング制御部（第３の動作周期）を備える指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項１８】
第１７項において、前記指紋認証部は、前記指紋獲得手段により獲得された指紋イメージから少なくとも１つの特徴点を抽出する特徴点抽出手段と、
前記特徴点抽出手段で抽出された特徴点と既に登録された指紋イメージの特徴点を比べ、前記指紋イメージの使用者に対する認証の可否を決める認証手段とを備えることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項１９】
第１８項において、前記認証手段は、前記抽出された特徴点と既に登録された指紋イメージの特徴点を整合して同一の可否を判断し、その判断結果に従い前記使用者に対する認証を行なうことを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２０】
第１７項において、前記ポインティング制御部は、前記指紋獲得手段により獲得されたＭ×Ｎピクセル大きさ（ここで、ＭとＮは自然数である）の指紋イメージからｍ×ｎピクセル大きさ（ここで、ｍとｎは自然数であり、ｍ＜Ｍ、ｎ＜Ｎ）の指紋イメージを抽出する指紋イメージ抽出手段と、
前記抽出されたｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージの変位データを計算して前記各指紋イメージの動作情報を検出する動作検出手段と、
前記動作検出手段から変位データを提供され、提供された前記変位データを利用して前記ポインターの移動方向及び距離を計算する演算手段とを備えることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２１】
第２０項において、前記動作検出手段は、以前の周期に獲得された指紋イメージの特徴点から現在の周期に獲得された指紋イメージの特徴点までの移動距離及び方向を計算し、前記指紋イメージの変位データを計算することを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２２】
第２０項において、前記Ｍ、Ｎは９０〜４００であり、前記ｍ、ｎは１５〜８０であることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２３】
第１７項において、前記指紋獲得手段はＣＭＯＳイメージセンサーであることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２４】
第１７項において、前記指紋獲得手段は半導体センサーであることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２５】
第１７項において、前記第２の動作周期は１〜３回／秒であることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２６】
第１７項において、前記第３の動作周期は８００〜１２００回／秒であることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２７】
第１７項において、前記指紋認証部及び前記ポインティング制御部は、それぞれ前記第２の動作周期及び前記第３の動作周期で相互独立的に同時に動作されることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２８】
第１７項において、前記ポインターを制御する指の表面に光を発散する発光手段と、
前記指の表面から反射して生成された指紋イメージを集光する集光手段とをさらに備え、
前記集光手段により集光された指紋イメージを前記指紋獲得手段で獲得することを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項２９】
第２８項において、前記集光手段は、前記発光手段と前記指紋獲得手段との間に位置し、前記発光手段と前記集光手段との距離、及び前記集光手段と前記指紋獲得手段との距離の比はｎ：１であり、
ここで、ｎは１〜５の実数であることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項３０】
第２８項において、前記集光手段は、非球面レンズであることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項３１】
第１７項に記載のポインティング装置が搭載され使用者指紋認証及びポインター調節が同時に可能な携帯端末機器。
【請求項３２】
第３１項において、既に格納された情報をディスプレイする表示手段をさらに備え、
前記表示手段は前記指紋認証部で使用者認証がなされると、前記使用者に許された全体情報または遂行機能をディスプレイし、使用者認証がなされなければ予め設定された制限された範囲内で情報及び使用可能な機能だけをディスプレイすることを特徴とする携帯端末機器。
【請求項３３】
指紋認証に必要な所定の映像イメージより小さい大きさのイメージを用いるポインター制御装置のポインティング方法において、
移動しようとするポインターを制御する指の表面に対し所定の指紋獲得センサーを利用し、第１の動作周期に従い少なくとも１つのＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージを獲得する指紋イメージ獲得段階と、
第２の動作周期に従い前記獲得された指紋イメージから特徴点を抽出し、これを既に登録された指紋イメージの特徴点と比べ前記指紋イメージの使用者に対する認証の可否を決める認証段階と、
第３の動作周期に従い前記獲得された指紋イメージからｍ×ｎピクセル大きさ（Ｍ、Ｎ＞ｍ、ｎ）の指紋イメージを抽出する指紋イメージ抽出段階と、
前記抽出されたｍ×ｎピクセル大きさの各指紋イメージの変位データを計算して前記各指紋イメージの動作情報を検出する動作検出段階と、
前記変位データを利用して前記ポインターが移動する方向及び距離を計算して出力する演算段階を含む指紋認証機能を備えたポインティング方法。
【請求項３４】
第３３項において、前記認証段階は、使用者認証がなされると予め設定された全体情報を利用可能であるとの信号を出力する段階と、
使用者認証がなされなければ予め設定された制限された情報だけが利用可能であるとの信号を出力する段階を含むことを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング方法。
【請求項３５】
第３３項において、前記Ｍ、Ｎは９０〜４００であり、前記ｍ、ｎは１５〜８０であることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング方法。
【請求項３６】
第３３項において、前記第３の動作周期は８００〜１２００回／秒であることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング方法。
【請求項３７】
第３３項において、前記動作検出段階は、第ｋ−１番目の指紋イメージの特徴点から第ｋ番目の指紋イメージの特徴点までの移動距離及び方向を計算し、各指紋イメージの変位データを計算することを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング方法。
【請求項３８】
第３３項において、前記イメージ抽出段階、前記動作検出段階及び前記演算段階は前記第３の動作周期に従い前記認証段階とは独立的に行なわれることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング方法。
【請求項３９】
第３３項において、前記ポインターを制御する指の表面に光を発散する発光段階と、
非球面レンズを利用して前記指の表面により生成された指紋イメージを集光する集光手段とをさらに含み、
前記指紋獲得段階は前記集光段階により集光された指紋イメージを獲得することを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング方法。
【請求項４０】
第３９項において、集光段階は、前記非球面レンズを調整して前記指の表面の指紋の大きさを１／ｎに縮小させて集光することを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング方法。
【請求項４１】
第４０項において、前記ｎは１〜５の実数であることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング方法。
【請求項４２】
設定された周期または随時の要求に応じて指の表面のイメージを獲得する少なくとも１つの指紋獲得手段と、
前記獲得されたイメージから変位データを計算し、前記変位データを利用してポインターが移動する方向及び距離を計算する演算手段と、
前記指紋獲得手段から得た指紋イメージを前記演算手段から受信した変位データの移動量に対応するようマッピングする格納手段と、
前記演算手段のデータと格納手段のデータを分析、実行するＣＰＵを備えることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項４３】
第４２項において、前記ＣＰＵは前記演算手段及び前記格納手段と１つのパッケージに形成されることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項４４】
第４２項において、前記ＣＰＵは前記演算手段及び前記格納手段と別の構造物に形成されることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項４５】
第４２〜４４項のうちいずれか１項において、指の表面に光を発散する発光手段と、
前記指の表面から反射して生成された指紋イメージを集光する集光手段とをさらに備え、
前記集光手段により集光された指紋イメージを前記指紋獲得手段で獲得することを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項４６】
第４５項において、前記集光手段は、前記発光手段と前記指紋獲得手段との間に位置し、前記発光手段と前記集光手段との距離、及び前記集光手段と前記指紋獲得手段との距離の比はｎ：１であり、
ここで、ｎは１〜５の実数であることを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項４７】
第４２〜４４項のうちいずれか１項において、前記ＣＰＵは前記指紋獲得手段から受信した指紋イメージと前記格納手段に格納された指紋イメージを比べる指紋認証過程をソフトウェア的に処理する機能をさらに含むことを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項４８】
第４２項において、前記格納手段は一定の周期に従い指紋イメージを定期的に格納するか、或いは前記ＣＰＵの要請がある場合にのみ指紋イメージを格納することを特徴とする指紋認証機能を備えたポインティング装置。
【請求項４９】
指紋認識機能を有するポインティング装置を利用した端末機のサービス提供方法において、
前記指紋認識機能を備えたポインティング装置が使用者の指紋イメージを獲得した後、獲得された指紋イメージと既に登録された指紋イメージを比べ前記使用者に対する認証の可否を判断する第１の段階と、
前記第１の段階の認証の可否の判断結果に従い使用者の使用権限を区分した後、当該権限に適するメニューをディスプレイする第２の段階を含む指紋認証機能を利用した携帯端末機のサービス提供方法。
【請求項５０】
第４９項において、前記第２段階でディスプレイされたメニューのうち使用者が望む機能を使用可能にする第３の段階をさらに含むことを特徴とする指紋認証機能を利用した携帯端末機のサービス提供方法。
【請求項５１】
第５０項において、前記第２の段階は、前記使用者に対する認証がなされると全体メニューがディスプレイされ、前記使用者に対する認証がなされなければ使用が許された特定メニューだけがディスプレイされることを特徴とする指紋認証機能を利用した携帯端末機のサービス提供方法。
【請求項５２】
第５１項において、前記認証がなされない使用者が使用が許されたメニュー以外の他の機能を使用しようとする場合、使用が不可であるとの内容をディスプレイし、使用が許されたメニューを再びディスプレイすることを特徴とする指紋認証機能を利用した携帯端末機のサービス提供方法。
【請求項５３】
第４９項において、前記第１の段階は、使用者の指紋獲得のための別の過程を介さず、使用者が前記ポインティング装置を利用して指でナビゲーションするあいだ自動的に指紋イメージを獲得するバックグラウンドプロセスで処理されることを特徴とする指紋認証機能を利用した携帯端末機のサービス提供方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋認証機能を備えたポインティング装置及びその指紋認証方法に関し、より詳しくは使用者認証用センサーとポイント調節用センサーを別に備えず、一種類のセンサーだけを利用して使用者認証とポイント調節を同時に行なうことができるポインティング装置とその指紋認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ポインター、即ちポインティング装置（Ｐｏｉｎｔｉｎｇ  ｄｅｖｉｃｅ）はデスクトップコンピューター等で主に用いられるエクス・ワイタブレット、トラックボール、マウス等と、ノートブック等の携帯型端末機器等に主に用いられるタッチスクリーンパネル、タッチパッド等を意味する。最近は、光を利用した光マウス装置が開発され用いられている。
【０００３】
最近、電子通信機器及びその周辺装置に生体認識を接ぎ合わせる試みが増加する傾向である。このような生体認識で最も大きい特性は如何なる場合も外部要因による紛失、盗難、忘却、複製のおそれがないとのことであり、これを最も特徴的な長所として見ている。さらに、このような技法を用いる場合、誰が保安侵害をしたのか追跡が可能となるなど、監査（ａｕｄｉｔ）機能が完璧に構築できるとの長所がある。特に、指紋を利用した使用者認証技術は最近最も活発に商用化がなされており、このように指紋を利用した使用者認証は人間が有する固有な特徴を利用して使用者を認証することにより、接近及び携帯が容易であるとの長所を有しており、これに伴い実際に多様な研究が進められており、さらに多くの発展を重ねている。
【０００４】
最近は、ポインティング装置に指紋を利用した使用者認証が導入された技術が開発されている。このようなポインティング装置における指紋認証は、ポインティング機能とは別に内部の指紋認識装置が所定の窓を介し指の表面から指紋を認識し、前記認識された指紋と既に登録された登録指紋を比べ一致する場合に前記指紋を認証する。その一例として、図１には指紋認識光マウスが示されている。図１に示されているように、指紋認識光マウス１は一般的なマウスとその形態及び機能が類似するが、右手の親指が触れる部分に指紋認識窓２が設けられる。右手の親指が前記指紋認識窓２に触れると内部の指紋認識センサー（図示省略）が前記親指の指紋を認識し、前記認識された指紋と既に登録された指紋を比べ使用者認証の可否を決めることになる。
【０００５】
このような従来の指紋認証の場合、使用者認証に必要な最小限の大きさの指紋を獲得しなければならない。すなわち、図１の指紋認識光マウスの場合、指紋認証のためには約１００×１００ピクセル以上の指紋を獲得しなければならない。現在市中には実際に一回に９６×９６ピクセルの指紋イメージを検出する光マウスが製品化されて市場に出荷されている。
【０００６】
さらに、指の指紋を利用したポインティング装置においてもこのような指紋認証を導入することができる。すなわち、現在ポインティング装置において指紋を利用してポインターを調節するとともに、前記指紋を利用して使用者を認証する技術が提供されている。しかし、従来は使用者認証のための大きい指紋イメージを獲得する指紋認識用指紋獲得センサーと、ポインター調節のための小さい指紋イメージを獲得するポインター調節用指紋獲得センサーをそれぞれ備えた。
【０００７】
その一例として、図２には２つの指紋獲得センサーが備えられた携帯型端末機器が示されている。すなわち、図２（ａ）は携帯型コンピューター（ノートブック）の一部分を示し、図２（ｂ）はＰＤＡの一部分を示したものである。図２（ａ）の場合、使用者の指紋を認証するため使用者の指紋を認識する指紋認証用指紋獲得センサー３と、指を利用してノートブックのモニター上に表われたポインターを調節するためのポインター調節用センサー４がそれぞれ備えられている。しかし、ノートブックにおけるポインター調節は指紋認識でなく、指またはスタイラスの圧力によるキャパシタンスの変化を利用するものである。さらに、図２（ｂ）の場合も同様に、使用者認証用指紋獲得センサー５及びポインター調節用センサー６がそれぞれ備えられている。一般に、指の動作情報を利用してモニター上のカーソルの移動を制御するノートブックの場合、ポインター調節のための指紋の動作情報を得るためには指紋イメージの大きさが大凡２０×２０ピクセルであれば十分であるが、使用者確認のためには約１００×１００ピクセル以上の指紋イメージを獲得しなければならない。実際ノートブックの場合、約５×５ｍｍ大きさの指紋獲得センサーで約１００×１００ピクセル程度のイメージデータを獲得している製品が市場に出荷されている。
【０００８】
このように、従来はポインター調節のためには約２０×２０ピクセルの小さい大きさのデータだけを用いることにより低電力高速装置を具現するが、指紋認証のためには約１００×１００ピクセル以上の大きい大きさの指紋イメージを獲得し、これを分析する必要があるため、使用者認証用指紋獲得センサー３、５及びポインター調節用センサー４、６がそれぞれ備えられなければならないという問題点があった。さらに、このように２つの指紋獲得センサーを備えなければならないため外観上見映えせず、２つの指紋獲得センサーを駆動しなければならないという技術的な複雑性を解消することができなかった。さらには、従来の場合２つの指紋獲得センサーを取り付けなければならないため、最近電子素子及び機器の軽薄短小化されている実情で部品の小型化に悪影響を及ぼすことになる。
【０００９】
これに伴い、当技術分野ではこのように携帯型端末機器で使用者認証のための指紋獲得センサーを利用して使用者認証を行なうとともに、小さい大きさの指紋イメージを多数個獲得してポインター調節を行なう方法の必要性が持ち上がっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、指紋認識方法を改善し使用者認証とポインター調整のための指紋認識センサーを別に備えずに１つのセンサーだけを利用して使用者認証とポインター調整が同時に可能となるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記のような目的を達成するための本発明に係る指紋認証機能を備えたポインティング装置は、設定された周期に従い指の表面の指紋イメージを獲得する少なくとも１つの指紋獲得手段と、前記獲得された指紋イメージから少なくとも１つの特徴点等を抽出する特徴点抽出手段と、前記抽出された各指紋イメージの特徴点等の間の変位データを計算して前記各指紋イメージの動作情報を検出する動作検出手段と、前記動作情報に従い前記各指紋イメージを内部の仮想イメージ空間にマッピングするマッピング手段と、前記マッピングされた指紋イメージの全体大きさが既に設定された大きさに至ると、前記マッピングされた全体指紋イメージと既に登録された指紋イメージを比べ前記指紋に対する認証可否を決める認証手段と、前記動作検出手段から前記変位データを受信し、前記変位データを利用してポインターが移動する方向及び距離を計算する演算手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係る指紋認証機能を備えたポインティング装置は、ポインターを制御する指の表面に対し、必要な指紋イメージをただ１回の２次元映像獲得を介し獲得する指紋獲得手段（第１の動作周期）と、獲得された指紋イメージの特徴点を抽出し、抽出された特徴点と既に登録された指紋イメージの特徴点を比べて前記獲得された指紋イメージの使用者を認証する指紋認証部（第２の動作周期）と、第１の動作周期で獲得された映像の一部のデータを取って動作情報を抽出し、前記動作情報に従って前記指紋イメージの変位データを計算し、前記ポインターの移動方向及び距離を計算するポインティング制御部（第３の動作周期）を備えることを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る指紋認証方法は、所定の指紋獲得センサーを利用して設定された周期に従って少なくとも１つの指紋イメージを獲得する指紋イメージ獲得段階と、前記獲得された各指紋イメージから少なくとも１つの特徴点をそれぞれ抽出する特徴点抽出段階と、第１の指紋イメージを仮想イメージ空間の特定位置にマッピングする第１のマッピング段階と、前記第１の指紋イメージの特徴点と、前記第１の指紋イメージが獲得された周期の次の周期に獲得された第２の指紋イメージの特徴点との間の変位データを計算する変位データ計算段階と、前記変位データを利用して前記第２の指紋イメージを前記仮想イメージ空間にマッピングする第２のマッピング段階と、前記仮想イメージ空間にマッピングされた指紋イメージ等の全体大きさが既に設定された大きさに至ると、前記マッピングされた全体指紋イメージの特徴点と既に登録された指紋イメージの特徴点を比べ、指紋の認証可否を決める指紋認証段階を含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係る指紋認証方法は、移動しようとするポインターを制御する指の表面に対し所定の指紋獲得センサーを利用して第１の動作周期に従い少なくとも１つのＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージを獲得する指紋イメージ獲得段階と、第２の動作周期に従い前記獲得された指紋イメージから特徴点を抽出し、これを既に登録された指紋イメージの特徴点と比べ前記指紋イメージの使用者に対する認証可否を決める認証段階と、第３の動作周期に従い前記獲得された指紋イメージからｍ×ｎピクセル大きさ（Ｍ、Ｎ＞ｍ、ｎ）の指紋イメージを抽出する指紋イメージ抽出段階と、前記抽出されたｍ×ｎピクセル大きさの各指紋イメージの変位データを計算して前記各指紋イメージの動作情報を検出する動作検出段階と、前記変位データを利用して前記ポインターが移動する方向及び距離を計算して出力する演算段階を含むことを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係る指紋認証機能を備えたポインティング装置は、設定された周期または随時の要求に応じて指の表面の指紋イメージを獲得する少なくとも１つの指紋獲得手段と、前記獲得された指紋イメージから変位データを計算し、前記各指紋イメージの動作情報を検出する動作検出手段と、前記動作検出手段から前記変位データを受信し、前記変位データを利用してポインターが移動する方向及び距離を計算する演算手段と、前記指紋獲得手段と演算手段から指紋イメージと、その指紋イメージの変位データを受信してマッピングする格納手段及び前記演算手段のデータとイメージ格納空間のデータを分析、実施するＣＰＵを備える指紋認証機能を備えることを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付の図面等を参照して本発明に係る好ましい実施の形態等をより詳しく説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る指紋認証機能を備えたポインティング装置の構成を示す図である。
図３に示すポインティング装置は、発光手段２２、集光手段２３、指紋獲得手段２４、特徴点抽出手段２５、メモリ手段２６、動作検出手段２７、マッピング手段２８、仮想イメージ空間２９、認証手段３０及び演算手段３１を備える。
【００１８】
図３に示されているように、指紋イメージを獲得しようとする指２０が所定の透明部材２１に接触すると、発光手段２２は接触対象である指２０の表面に光を発散する。このような発光手段２２は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。
【００１９】
集光手段２３は、発光手段２２から接触対象に発散された光により生成された指紋イメージを集光する。このような集光手段２３には凸光学レンズを用いることができる。
【００２０】
指紋獲得手段２４は、前記集光手段２３により集光されたアナログ指紋イメージを感知してデジタル指紋イメージに変換する。このような指紋獲得手段２４は、複数のＣＭＯＳイメージセンサー（ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ：ＣＩＳ）が２次元的に配置された光センサーアレイを含む。このとき、前記指紋獲得手段２４は既に設定された一定周期で複数個の指紋イメージを獲得する。そして、指紋獲得手段２４は小型携帯用端末機に適するよう小さい大きさに製作され、小さい大きさの指紋イメージを獲得する。例えば、指紋獲得手段２４はポインティング調節に適した約２０×２０ピクセル以下の指紋イメージを獲得することができる超小型センサーが用いられる。ここで、発光手段２２、透明部材２１、集光手段２３及び指紋獲得手段２４は当業者等に周知の素子または装置等を用いることができる。
【００２１】
発光手段２２から発散された光は、指２０の表面に照らされたあと指２０の表面のパターンに従って反射される。指２０の腹の表面から反射された光は集光手段２３を介し指紋獲得手段２４に像を形成する。指紋獲得手段２４に形成された像は、指紋獲得手段２４によりデジタル指紋イメージに変換される。このような指紋イメージの獲得は、時間軸上で非常に速やかな速度で連続的に行なわれる。
【００２２】
特徴点抽出手段２５は、指紋獲得手段２４で一定周期で獲得された各指紋イメージ等から少なくとも１つの特徴点を抽出する。このような特徴点は、主に指紋の隆線の長さ、方向、隆線が分岐するか終る地点の位置データで構成される。
【００２３】
メモリ手段２６は、指紋獲得手段２４で獲得された指紋イメージ及び特徴点抽出手段２５で抽出された特徴点情報を格納する。
【００２４】
動作検出手段２７は、メモリ手段２６に格納された指紋イメージの特徴点等から各指紋イメージの動作程度を把握する。このとき、動作検出手段２７は運動追跡（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）方式を利用して指紋の移動に伴う特徴点等の変位データ（方向及び距離）を計算することにより、指紋の動作程度を把握する。このように動作検出手段２７は、既に設定された周期で獲得された指紋イメージの特徴点等を比べることにより指紋イメージの動作程度を検出する。指紋の獲得だけでなく、指紋の動作情報及び指紋認証において特徴点の抽出は非常に重要な要素である。指紋から特徴点をどれほど信頼性良く抽出できるのかに従い、指紋の動き及び指紋認証の信頼性が異なることになるためである。
【００２５】
マッピング手段２８は、動作検出手段２７から指紋の動きに伴う動作情報、すなわち、前記指紋イメージの特徴点の変位データ（方向及び距離）を受信し、その変位データを利用して移動した指紋が仮想イメージ空間２９にマッピングされる位置を決める。次に、マッピング手段２８は決められた位置に従い各指紋イメージをマッピングする。マッピング手段２８における指紋イメージのマッピング時、好ましくは以前の周期に獲得された指紋イメージの特徴点と、現在の周期に獲得された指紋イメージの特徴点の中で同じ特徴点は重畳してマッピングされる。このように、マッピング手段２８は毎回獲得された指紋イメージを仮想イメージ空間に２次元に配置する。このとき、仮想イメージ空間２９は使用者認証に必要な指紋イメージの大きさを有する。すなわち、仮想イメージ空間２９は好ましくは使用者認証に必要な指紋イメージを合成するため設けられたメモリ装置であり、その大きさは使用者認証に必要な指紋イメージの大きさを有する。例えば、仮想イメージ空間２９は約１００×１００ピクセルまたはそれ以下の大きさを有する。
【００２６】
認証手段３０は、仮想イメージ空間２９でマッピングされた全体指紋イメージの大きさが仮想イメージ空間２９の大きさと一致するかを判断した後、大きさが一致すればマッピングされた全体指紋イメージと既に登録された指紋イメージを比べて使用者を認証する。
【００２７】
演算手段３１は動作検出手段２７から変位データを受信し、その変位データを利用してポインターが移動する方向、距離及び移動量を計算する。演算手段３０は、通常ポインティング装置やポインティング装置が搭載された機器のプロセッサーと結合される。したがって、プロセッサーはディスプレイ装置の画面でポインターが望む方向及び距離に動くことができるよう制御可能である。
【００２８】
本発明において指紋獲得手段２４は多様な方式で具現することができる。すなわち、半導体素子を利用して指紋獲得手段２４を具現することもでき、前記のように光学方式を利用して指紋獲得手段２４を具現することもできる。このとき、光学方式を利用する場合は長期間検証機関を経て商用化されており、スクラッチ及び温度等耐久性が良好で堅固であるとの特徴がある。しかし、光学方式は光学センサーの大きさの問題により、小型携帯用端末機に適用して用いられるにはある程度の限界を有しており、情報保安及び認証採択が不可能であるとの問題が発生し得る。一方、半導体素子を利用する場合、画像イメージが鮮明で、指紋イメージの獲得時に応答速度が速いという長所がある。さらに、センサーの小型化が可能であるので応用分野が多様で、価格的にも大きい競争力がある。
【００２９】
本発明に係る指紋イメージの獲得は、光学方式や半導体方式のうちいずれでも具現することができる。もし、半導体方式で指紋イメージを獲得する場合、前記の発光手段２２及び集光手段２３は不要となる。したがって、図３の構成は光学方式を利用して指紋を獲得するポインティング装置であり、これは本発明の１つの実施の形態に過ぎず、半導体方式でも指紋イメージの獲得が可能であるのは当然である。本発明は指紋を獲得すること自体に特徴があるのではないので、獲得された指紋を処理する方法に特徴があるものであり、指紋獲得方法は如何なる方式を利用しても良い。
【００３０】
以下、本発明に係る指紋認証機能を備えたポインティング装置の動作をより具体的に説明する。本発明に係るポインティング装置では指紋認証機能とポインティング機能が同時に行なわれるので、指紋認証機能を先に説明し、次いでポインティング機能を説明する。
【００３１】
図４は、本発明の１つの実施の形態に係る特徴点の変位データの計算過程を説明するための図である。図４ａは第１周期に獲得された指紋イメージ及び特徴点を示しており、図４ｂはその次の周期である第２周期に獲得された指紋イメージ及び特徴点を示している。図４ａ及び図４ｂに示す指紋イメージは、指紋獲得手段２４に結ばれたイメージである。本実施の形態では一例として５つの特徴点（Ｍで表示）が抽出された指紋イメージが図示されている。
【００３２】
図４ｂに示す指紋イメージは、設定された周期のあいだ図４ａに示す指紋イメージが右側に３ピクセル（△Ｘ＝３）、下側に３ピクセル（△Ｙ＝−３）ほど移動したものである。動作検出手段２７は、このように抽出された特徴点の変位データ（方向及び距離）を計算することにより指紋イメージの動きを把握する。
【００３３】
マッピング手段２８は、動作検出手段２７により計算された特徴点等の変位データを利用し、毎回獲得された指紋イメージを仮想イメージ空間２９の当該位置にマッピングさせる。これを図５を参照してより具体的に説明する。
【００３４】
図５は、本発明に係る指紋イメージのマッピング過程を説明するための図である。
本実施の形態では２０×２０ピクセル以下の大きさの指紋イメージを獲得することができる超小型指紋獲得手段２４を利用し、使用者認証に必要な大きさ（例えば、約１００×１００ピクセル以下）の指紋イメージを獲得する過程を説明する。
【００３５】
図５ａは２０×２０ピクセル以下の超小型指紋獲得手段２４を利用して既に設定された周期に従い獲得した指紋イメージを示し、図５ｂは図５ａに示す指紋イメージ等がマッピングされた１００×１００ピクセル以下の仮想イメージ空間２９を示す図である。図５では、説明の便宜上指紋の形状でなく所定の図形を指紋に仮定して説明する。
【００３６】
指紋獲得手段２４がＴ０時間に２０×２０ピクセルの第１の指紋イメージ４１を獲得すると、特徴点抽出手段２５は獲得された第１の指紋イメージ４１から少なくとも１つの特徴点を抽出してメモリ手段２６に格納する。図５ａでは、第１の指紋イメージ４１に対し６つ（黒点で表記）の特徴点等が抽出された。マッピング手段２８は、獲得された第１の指紋イメージ４１を仮想イメージ空間２９の特定位置にマッピングさせる。このとき、好ましくはマッピング手段２８は獲得された指紋イメージ等を仮想イメージ空間２９の中央にマッピングする。次に、次の周期Ｔ１時間に指紋獲得手段２４が第２の指紋イメージ４２を獲得すると、特徴点抽出手段２５は再び獲得された第２の指紋イメージ４２から少なくとも１つの特徴点等（８つ）を抽出してメモリ手段２６に格納する。
【００３７】
動作検出手段２７では、第１の指紋イメージ４１及び第２の指紋イメージ４２の動作情報を利用して変位データ（方向及び距離）を計算する。このような変位データは、図４で説明した方法で計算される。マッピング手段２８は、動作検出手段２７で計算された変位データに相応する位置の仮想イメージ空間２９に第２の指紋イメージ４２をマッピングする。引続き、次の周期Ｔ２時間に指紋獲得手段２４で第３の指紋イメージ４３を獲得すると、特徴点抽出手段２５で第３の指紋イメージ４３から特徴点等（９つ）を抽出する。抽出された特徴点等はメモリ手段２６に格納され、動作検出手段２７は抽出された特徴点を利用して第２の指紋イメージ４２及び第３の指紋イメージ４３に対する変位データを計算する。マッピング手段２８は、計算された変位データに相応する位置の仮想イメージ空間２９に第３の指紋イメージ４３をマッピングする。このような指紋イメージの獲得、特徴点の抽出、変位データの計算及びマッピング動作はマッピングされた指紋イメージ等４１、４２、４３、．．．、ｎの全体大きさが使用者認証に必要な大きさ、すなわち仮想イメージ空間２９の大きさになるまで設定された周期に従い反復的に行なわれる。このような方法で、複数個の小さい大きさの指紋イメージを利用して使用者認証に必要な大きい大きさの指紋イメージを獲得することができる。
【００３８】
このようなマッピング動作の際、現在の周期に獲得された指紋イメージを仮想イメージ空間２９にマッピングするとき、現在の周期に獲得された指紋イメージの特徴点等と以前の周期に獲得された指紋イメージの特徴点等の少なくとも一部が重畳するようマッピングするのが好ましい。例えば、図５ｂにおいて前記第２の指紋イメージ４２を仮想イメージ空間２９にマッピングするとき、第２の指紋イメージ４２の特徴点等のうち少なくとも一部が第１の指紋イメージ４１の特徴点等のうち一部と重畳するようマッピングする。同様に、第３の指紋イメージ４３を仮想イメージ空間２９にマッピングするときも、第３の指紋イメージ４３の特徴点等のうち少なくとも一部が第２の指紋イメージ４２の特徴点等のうち一部と重畳するようマッピングする。図４ｂで、図面符号４８は第１の指紋イメージ４１と第２の指紋イメージ４２が重畳する部分であり、図面符号４９は第２の指紋イメージ４２と第３の指紋イメージ４３が重畳する部分である。
【００３９】
一方、第２の指紋イメージ４２は第１の指紋イメージ４１を獲得した以後、所定の時間（Ｔ１〜Ｔ０）のあいだ指２０が移動することにより獲得された指紋イメージである。図３で、指２０が透明部材２１に接触した状態で任意の距離及び方向に移動することになると設定された周期に従い指紋イメージを獲得することになるが、この場合、指２０の移動方向と獲得される指紋イメージの方向は互いに逆であるのでこれを考慮しなければならない。
【００４０】
前記のように、設定された周期に従い毎回獲得された指紋イメージが仮想イメージ空間２９にマッピングされ、マッピングされた指紋イメージ等の大きさが仮想イメージ空間２９の大きさと同一になると、認証手段３０は仮想イメージ空間２９にマッピングされた全体の指紋イメージと既に登録された指紋イメージを比べて同一の可否を判断する。このとき、好ましくは２つの指紋イメージの特徴点整合を介し同一の可否を判断する。認証手段３０は同一の可否の判断結果、２つの指紋イメージが同一であれば使用者を認証し、そうでなければ使用者認証を拒否する。これにより、使用者は自分だけが用いることができるよう端末機器の使用を制限するか、保護を望む機器内の情報の流出を防止することができるようになる。
【００４１】
（第２の実施の形態）
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る指紋認証機能を備えたポインティング装置の構成を示す図である。
図６に示したポインティング装置は、図３に示したポインティング装置に比べて集光手段及び指紋獲得手段が多数個備えられたものである。図６において、多数個の指紋獲得手段２４−１、２、３は設定された周期に従い毎回多数個の指紋イメージを獲得する。これを図３と比較すれば、図３に示すポインティング装置では指紋獲得手段２４が周期毎に１つの指紋イメージを獲得するが、図６に示すポインティング装置では多数の指紋獲得手段２４−１、２、３がそれぞれ指紋イメージを獲得するため、周期毎に多数個の指紋イメージが獲得される。図６には、３つの集光手段２３−１、２、３及び指紋獲得手段２４−１、２、３が備えられたポインティング装置が示されている。
【００４２】
図７は、図６に示した多数の指紋獲得手段２４−１、２、３で獲得した指紋イメージのマッピング過程を説明するための図である。
図７には、超小型指紋獲得手段３つを利用してそれぞれ約２０×２０ピクセル大きさの指紋イメージを獲得した後、これを利用して使用者認証に必要な大きさ（約１００×１００ピクセル）の指紋イメージを獲得する過程が示されている。図７ａは、指紋獲得手段２４−１、２、３で既に設定された周期に従い獲得した２０×２０ピクセルの指紋イメージを示す図である。そして、図７ｂは図７ａの指紋イメージを１００×１００ピクセルの仮想イメージ空間２９の当該位置にマッピングする形状を示す図である。
【００４３】
図７に示したマッピング過程を図５に示したマッピング過程と比較すれば、図５のマッピング過程は設定された周期に従い毎回獲得された１つの指紋イメージを仮想イメージ空間２９にマッピングさせる反面、図７のマッピング過程は設定された周期に従い毎回獲得された３つの指紋イメージを仮想イメージ空間２９にマッピングさせる。
【００４４】
図７ａ及び図７ｂに示されているように、Ｔ０時間に指紋獲得手段２４−１、２、３は同時に２０×２０ピクセル大きさの３つの指紋イメージ等（第１の指紋イメージセット６１）を獲得する。次に、特徴点抽出手段２５は第１の指紋イメージセット６１から少なくとも１つの特徴点等を抽出してメモリ手段２６に格納する。図７ａにおいて、第１の指紋イメージセット６１の特徴点等は全て１２個（黒点で表記）が抽出された。マッピング手段２８は、獲得された第１の指紋イメージセット６１を仮想イメージ空間２９の特定位置にマッピングさせる。このとき、第１の指紋イメージセット６１は、好ましくは仮想イメージ空間２９の中央にマッピングされる。次いで、次の周期Ｔ１時間に指紋獲得手段２４−１、２、３は他の３つの指紋イメージ等（第２の指紋イメージセット６２）を獲得する。特徴点抽出手段２５は、第２の指紋イメージセット６２から少なくとも１つの特徴点等（９つ）を抽出してメモリ手段２６に格納する。動作検出手段２７は、第１の指紋イメージセット６１及び第２の指紋イメージセット６２の動作情報を利用して変位データ（方向及び距離）を計算する。このような変位データは、図４で説明した方法と同一の方法で計算される。マッピング手段２８は、仮想イメージ空間２９で動作検出手段２７により計算された変位データに相応する位置に第２の指紋イメージセット６２をマッピングする。このようなマッピング動作は、マッピングされた指紋イメージセット等６１、６２、．．．、ｎの全体の大きさが使用者認証に必要な大きさ、すなわち仮想イメージ空間２９の大きさになるまで反復的に行なわれる。これにより、本発明は小さい大きさの複数個の指紋イメージを利用して使用者認証に必要な大きい大きさの指紋イメージを獲得することができる。このとき、第２の指紋イメージセット６２は第１の指紋イメージセット６１が獲得された以後、所定の時間Ｔ１−Ｔ０のあいだ指が移動することにより３つの指紋獲得手段２４−１、２、３で獲得された指紋イメージ等である。
【００４５】
このとき、図５と同様に、現在の周期に獲得された指紋イメージセット等を仮想イメージ空間２９にマッピングするとき、現在の周期に獲得された指紋イメージセットの特徴点等と以前の周期に獲得された指紋イメージセットの特徴点等の少なくとも一部が重畳するようマッピングするのが好ましい。
【００４６】
認証手段３０は、指紋イメージセット等が仮想イメージ空間２９の全体にマッピングされると、仮想イメージ空間２９にマッピングされた全体の指紋イメージと既に登録された指紋イメージを比べて同一の可否を判断する。認証手段３０は同一の可否の判断結果、２つの指紋イメージが同一であれば使用者を認証し、そうでなければ使用者認証を拒否する。
【００４７】
一方、本発明に係るポインティング装置は指の表面から獲得される指紋イメージの動きを利用してポインターを制御する。本発明に係るポインティング装置におけるポインティング過程を説明すれば次の通りである。発光手段２２、集光手段２３、指紋獲得手段２４、特徴点抽出手段２５、メモリ手段２６及び動作検出手段２７の動作は前述と同一である。ただ、ポインティング機能を行なうとき、演算手段３１は動作検出手段２７で計算された指紋イメージ等または指紋イメージセット等の特徴点に対する変位データを受信し、その変位データを利用してモニター上でポインターが移動する方向と距離を計算する。すなわち、図４に示されているように、使用者が移動しようとするポインターの動作方向及び距離を計算するのである。ここで、動作検出手段２７は獲得された指紋イメージの特徴点等を利用して変位データを計算することもできるが、指紋獲得手段２４で獲得されたデジタル指紋イメージデータを直接利用して変位データを計算することもできる。
【００４８】
図８は、本発明の第１及び第２の実施の形態に係るポインティング装置における指紋認証過程を示すフローチャートである。
ポインティング装置が初期化された状態（Ｓ８０１）でｎが１に設定されると（Ｓ８０２）、指紋獲得手段２４、２４−１、２、３は２０×２０ピクセル大きさを有するｎ（ｎ＝１）番目の指紋イメージを獲得する（Ｓ８０３）。このとき、図６に示されているように多数個の指紋獲得手段２４−１、２、３を利用する場合、ポインティング装置は同時に多数個の指紋イメージ等（指紋イメージセット）を獲得することができる。したがって、指紋獲得手段で毎回獲得される指紋イメージの大きさは約２０×２０ピクセルの大きさを有するが、指紋獲得手段の数を調節することにより毎回獲得される指紋イメージの大きさを調節することができる。
【００４９】
特徴点抽出手段２５は指紋獲得手段２４、２４−１、２、３により獲得された第ｎの指紋イメージから少なくとも１つの特徴点等を抽出してメモリ手段２６に格納する（Ｓ８０４）。
【００５０】
次に、マッピング手段２８は抽出された特徴点等を利用して第ｎの指紋イメージを仮想イメージ空間２９にマッピングする（Ｓ８０５）。
【００５１】
認証手段３０は、仮想イメージ空間２９にマッピングされた全体指紋イメージの大きさが既に設定された大きさになったかの可否を判断する（Ｓ８０６）。このとき、設定された大きさは使用者認証に必要な最小限の大きさを表す。すなわち、指紋獲得手段２４、２４−１、２、３で獲得された各指紋イメージは約２０×２０ピクセルの大きさを有するが、このような指紋イメージの大きさは指紋の動作情報を得るには十分であるが、使用者認証のための情報を得るには不充分である。すなわち、指紋の動作情報を得ようとする場合は２０×２０ピクセル大きさの指紋イメージだけでも十分であるが、指紋を介した使用者認証のためには約１００×１００ピクセル大きさの指紋イメージが必要である。したがって、設定された指紋イメージの大きさは約１００×１００ピクセルの大きさであり、これは仮想イメージ空間２９の大きさとなる。
【００５２】
段階Ｓ８０６で、仮想イメージ空間２９にマッピングされた全体の指紋イメージの大きさが既に設定された大きさ、すなわち仮想イメージ空間２９の大きさより小さいと、変数ｎを１増加させた後（Ｓ８０７）、引続き指紋イメージを獲得する（Ｓ８０３〜Ｓ８０６）。このような指紋イメージ獲得の過程は、仮想イメージ空間２９にマッピングされた全体指紋イメージの大きさが既に設定された大きさに至るまで引続く。
【００５３】
段階Ｓ８０６で、仮想イメージ空間２９にマッピングされた全体指紋イメージの大きさが既に設定された大きさに至ると、認証手段３０は仮想イメージ空間２９にマッピングされた全体の指紋イメージから少なくとも１つの特徴点等を抽出する（Ｓ８０８）。
【００５４】
認証手段３０は、段階Ｓ８０８で抽出された全体指紋イメージの特徴点と既に登録された指紋イメージの特徴点を比べる（Ｓ８０９）。
【００５５】
認証手段３０は、２つの特徴点が同一であるかを判断し（Ｓ８１０）、２つの特徴点が同一であれば使用者を認証し（Ｓ８１１）、同一でなければ使用者認証を拒絶する（Ｓ８１２）。
【００５６】
図９は、図８で指紋イメージを仮想イメージ空間にマッピングする過程（Ｓ８０５）をより詳しく説明するフローチャートである。
先ず、第１の指紋イメージを仮想イメージ空間２９の特定位置にマッピングする（Ｓ９０１）。このとき、好ましくは第１の指紋イメージ（または指紋イメージセット）は仮想イメージ空間２９の中央にマッピングされる。
【００５７】
次の周期に指紋獲得手段２４、２４−１、２、３により第２の指紋イメージが獲得されると、動作検出手段２７は獲得された第２の指紋イメージを受信し（Ｓ９０２）、第１の指紋イメージから第２の指紋イメージの変位データ（距離及び方向）を計算する（Ｓ９０３）。このとき、第２の指紋イメージは指紋の動きに従い所定の時間間隔を置いて獲得された指紋イメージである。段階Ｓ９０３における変位データは、第１の指紋イメージの特徴点と第２の指紋イメージの特徴点の動作情報を利用して計算される。次いで、動作検出手段２７により計算された変位データに従い、マッピング手段２８は第２の指紋イメージを仮想イメージ空間２９の当該位置にマッピングする（Ｓ９０４）。
【００５８】
このような指紋獲得、変位データの計算及びマッピング動作は、マッピングされた全体指紋イメージの大きさが既に設定された大きさ、すなわち仮想イメージ空間２９の全体大きさに至るまでｎ回続く（Ｓ９０５〜Ｓ９０８）。
【００５９】
図８及び図９に示されているように、設定された周期に従いｎ回獲得された約２０×２０ピクセル大きさの指紋イメージ等は使用者認証に必要な大きさ、例えば約１００×１００ピクセル大きさの大きい指紋イメージに合成される。使用者認証のため必要な大きさのイメージは、各位置で得られる指紋イメージとその相対的な動作情報を活用して合成することにより得ることができるようになる。
【００６０】
図１０は、本発明に係るポインティング装置においてポインターを調節する過程を示すフローチャートである。
指２０が透明部材２１に接触すると（Ｓ１００１）、指紋獲得手段２４、２４−１、２、３により第ｎの指紋イメージが獲得される（Ｓ１００２）。次に、既に設定された周期に従い指紋獲得手段２４、２４−１、２、３により第ｎ＋１の指紋イメージが獲得される（Ｓ１００３）。前記動作検出手段２７は、第ｎの指紋イメージから第ｎ＋１の指紋イメージの動作程度、すなわち変位データを計算する（Ｓ１００４）。演算手段３１は、変位データを利用してポインターの座標値、すなわち移動方向及び距離を演算する（Ｓ１００５）。次に、演算手段３１と結合されたプロセッサー（図示省略）は演算手段３１により計算されたポインターの座標値に対応するようポインターを移動させる（Ｓ１００６）。
【００６１】
このように、図３及び図６に示すポインティング装置では、指紋獲得手段２４、２４−１、２、３で獲得されたポインター調節に適した大きさの複数個の指紋イメージ等をマッピングさせて使用者認証に適した大きさに拡張させることにより、一種類の指紋認識センサーだけを利用して使用者認証とポインター調節を全て行なうことができる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
図１１は、本発明の第３の実施の形態に係る指紋認識機能を備えたポインティング装置の構成を示す図である。
図１１に示すポインティング装置は発光手段２２、集光手段２３、指紋獲得手段３４、指紋認証部１００及びポインティング制御部２００を備える。
【００６３】
指紋認証部１００は特徴点抽出手段３５及び認証手段３６を備え、ポインティング制御部２００は指紋イメージ抽出手段３７、動作検出手段３８及び演算手段３９を備える。このとき、本実施の形態に係るポインティング装置は発光手段２２、集光手段２３、指紋獲得手段３４、特徴点抽出手段３５、動作検出手段３８及び演算手段３９を収め、指紋獲得手段３４と一定距離離れた所に指の表面が接触する透明部材２１を備えたハウジング（図示省略）を追加して含むことができる。より好ましくは、図１１に示すポインティング装置は携帯型端末機器の内部に適切に搭載される。
【００６４】
図１１に示すポインティング装置で、指紋イメージを獲得しようとする指２０が透明部材２１に接触すると、発光手段２２が指２０の表面に光を発散する。このような発光手段２２は、少なくとも１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）を含む。
【００６５】
集光手段２３は、発光手段２２から指２０に発散された後、指２０の表面から反射された光を集光する。このような集光手段２３には、通常の凸光学レンズを用いることができる。
【００６６】
指紋獲得手段３４は、集光手段２３を介し集光された光を利用してポインターを制御する指の表面の指紋イメージを獲得する。指紋獲得手段３４は、集光手段２３により集光されたアナログ指紋イメージをデジタル指紋イメージに変換してＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージを獲得する。このとき、指紋獲得手段３４により獲得されたＭ×Ｎピクセルの大きさは使用者認証に用いることができる大きさを表す。すなわち、Ｍ×Ｎピクセルの大きさは１回で獲得された指紋イメージを利用してその指紋の使用者に対する認証を行なうことができる程度の大きさを表す。このような指紋獲得手段３４は、複数のＣＭＯＳイメージセンサー（ＣＭＯＳ  Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ：ＣＩＳ）が２次元的に配置される光センサーアレイを含む。このとき、指紋獲得手段３４は既に設定された周期で指紋イメージを獲得する。指紋獲得手段３４は小型携帯用機器に適するよう製作され、約１００×１００ピクセル以上の大きい指紋イメージを獲得することができるＣＭＯＳイメージセンサー（ＣＩＳ）が用いられる。このように、使用者認証のための指紋獲得手段３４は通常９０×９０ピクセルから４００×４００ピクセルまで多様な大きさの指紋イメージを獲得できるＣＩＳを用いることができる。このように、本実施の形態の指紋獲得手段３４と、前述の第１及び第２の実施の形態で用いられた指紋獲得手段２４は獲得される指紋イメージの大きさが互いに異なる。
【００６７】
発光手段２２から発生した光は指３０の表面に照らされることになり、この光は指２０の表面のパターンに従い反射される。指の裏の表面から反射された光は集光手段２３を介し指紋獲得手段３４に像を形成する。指紋獲得手段３４に形成された像は、指紋獲得手段３４によりデジタル指紋イメージに変換される。このような指紋イメージの獲得は、時間軸上で非常に速やかな速度で連続的に行なわれる。
【００６８】
指紋認証部１００は、指紋獲得手段３４と別の動作周期で指紋獲得手段３４で獲得された指紋イメージから特徴点等を抽出した後、これを既に登録された指紋イメージの特徴点等と比べて使用者認証を行なう。指紋認証部１００では、通常１秒当り１〜３回ずつ獲得された指紋イメージの特徴点等と既に登録された指紋イメージの特徴点等を比べる。すなわち、使用者認証のための指紋認識は通常１秒当り１〜３つの指紋イメージを提供されて特徴点等を抽出し、これを既に登録された指紋イメージの特徴点等と比べることによりなされる。より好ましくは、指紋認識処理は１秒単位で行なう。このような指紋認証部１００は、獲得された指紋イメージから特徴点等を抽出する特徴点抽出手段３５、及び特徴点抽出手段３５で抽出された特徴点等と、既に登録された指紋イメージの特徴点等を比べて使用者認証を行なう認証手段３６を備える。
【００６９】
ポインティング制御部２００は、指紋認証部１００と別の動作周期で指紋獲得手段３４で獲得された指紋イメージからｍ×ｎピクセル大きさ（Ｍ、Ｎ＞ｍ、ｎ）の指紋イメージを抽出して指紋イメージの動作情報を検出する。そして、ポインティング制御部２００は検出された動作情報を利用して変位データを計算した後、計算された変位データを利用してポインターの移動方向及び距離を計算して出力する。好ましくは、ポインティング制御部２００は指紋イメージの特徴点等の動作情報を検出し、その動作情報に従い特徴点等の変位データを計算する。さらに、ポインティング制御部２００は特徴点等の変位データに対応するポインターの移動方向及び距離を計算して出力する。
【００７０】
ポインティング制御部２００は、既に設定された周期で獲得される指紋イメージから約２０×２０ピクセル大きさの指紋イメージを抽出した後、抽出された各指紋イメージの変位データを計算し、変位データを利用してポインターが移動する２次元座標値（△Ｘ、△Ｙ）、すなわち、ポインターが移動する２次元的な方向及び距離を計算して出力する。ポインティング制御部２００は、約１秒当り８００〜１２００回程度指紋イメージを抽出し、当該周期に従い抽出された各指紋イメージの変位データを計算する。
【００７１】
指紋認証部１００及びポインティング制御部２００は、それぞれの互いに異なる動作周期に従い相互独立的に動作し、使用者認証及びポインター調節動作を行なう。すなわち、ポインティング装置の使用者が指紋を利用してポインターを調節するあいだ、指紋認証部１００はポインティング調節過程とは独立的に使用者に対する指紋認証を行なう。したがって、別途の指紋認証過程の必要なくポインター調節のためのナビゲーション途中に周期的に指紋認証が行なわれる。
【００７２】
指紋認証部１００及びポインティング制御部２００の動作をより具体的に説明する。
特徴点抽出手段３５は、既に設定された周期に従い毎回獲得された指紋イメージ等からそれぞれ少なくとも１つの特徴点等を抽出する。このような特徴点等は主に指紋の隆線の長さ、方向、隆線が分岐するか終る地点の位置データで構成される。
【００７３】
認証手段３６は、特徴点抽出手段３５で抽出された特徴点等と既に登録された指紋イメージの特徴点等を比べ、２つの指紋イメージが同一であるかの可否に従い使用者に対する認証を行なう。このとき、認証手段３６は獲得された指紋イメージと既に登録された指紋イメージの全域的情報及び地域的特性情報を組み合わせるか、２つの指紋イメージに対する特徴点整合を利用して２つの指紋イメージを比べる比較手段（図示省略）を別途含むこともできる。認証手段３６は、このような比較手段を利用して２つの指紋イメージの同一性を判断することができる。
【００７４】
認証手段３６は、特徴点抽出手段３５で抽出された特徴点等と既に登録された指紋イメージの特徴点等が同一であれば使用者に対する認証を行ない、そうでなければ使用者に対する認証を拒否する。
【００７５】
指紋イメージ抽出手段３７は、指紋獲得手段３４で獲得されたＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージからｍ×ｎピクセル大きさ（ここで、Ｍ、Ｎ＞ｍ、ｎ）の指紋イメージを抽出する。抽出されたｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージは、ポインター調節に利用できる大きさを表す。すなわち、ポインティング装置においてポインター調節のための指紋イメージは２０×２０ピクセル程度の大きさであれば十分であるため、通常小さい大きさの指紋イメージを抽出する。指紋イメージ抽出手段３７は、約１５×１５ピクセル大きさから約８０×８０ピクセル大きさの指紋イメージを抽出する。したがって、指紋イメージ抽出手段３７は指紋獲得手段３４で使用者認証のため獲得した約１００×１００ピクセル大きさの指紋イメージから、ポインター調節のため約２０×２０ピクセル大きさの指紋イメージを抽出するものである。このとき、用いられる指紋イメージの大きさは本発明の１つの実施の形態に過ぎない。すなわち、獲得されたＭ×Ｎピクセルの大きさは使用者認証に適した大きさであればよく、抽出されたｍ×ｎピクセルの大きさはポインター調節に適した大きさであればよい。
【００７６】
動作検出手段３８は、設定された周期に従い毎回獲得される各指紋イメージの動作程度を把握する。このとき、動作検出手段３８は好ましくは運動追跡（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）方式を利用して指の移動に伴う指紋イメージの変位データ（方向及び距離）を計算することにより、指紋の動作程度を把握する。好ましくは、動作検出手段３８は設定された周期で獲得された指紋イメージ等の特徴点等に対する変位データを計算することにより、指紋イメージの動作程度を検出する。このとき、以前の周期に獲得された指紋イメージの特徴点から現在の周期に獲得された指紋イメージの特徴点に対する移動距離及び方向を計算することにより、指紋イメージの変位データを計算する。指紋の獲得だけでなく、指紋の動作情報及び指紋認証における特徴点の抽出は非常に重要な要素である。指紋から特徴点を如何に信頼性よく抽出するのかに従い、指紋の動き及び指紋認証の信頼性が異なり得る。
【００７７】
演算手段３９は、動作検出手段３８から指紋の動作程度、すなわち変位データを受信し、受信された変位データを利用してポインターが移動する２次元座標値（△Ｘ、△Ｙ）、すなわちポインターが移動する方向と距離／移動量を計算する。
【００７８】
演算手段３９は、通常ポインティング装置やポインティング装置が搭載された機器のプロセッサーに結合される。したがって、プロセッサーは演算手段３９で計算された座標値に従いディスプレイ装置の画面でポインターが動くよう制御することができる。
【００７９】
本発明に係るポインティング装置は、既に格納された情報をディスプレイする表示手段（図示省略）を追加的に含むこともできる。このように、本発明に係るポインティング装置が表示手段を追加的に含む場合、表示手段は指紋認証部１００の指紋認証可否に伴う信号を受信し、その認証結果をディスプレイすることができる。指紋認証部１００で使用者に対する認証が成功的に行なわれると、表示手段には当該端末機の全ての機能を行なうことができる情報等がディスプレイされるが、使用者認証が拒絶されると端末機の特定機能だけを行なうことができる制限的な情報だけがディスプレイされる。
このような使用者認証を介し、当該端末機器の使用を制限的に許す技術に対しては後述する。
【００８０】
本実施の形態における指紋獲得手段３４は、前述の第１及び第２の実施の形態でのように、半導体素子を利用して具現することができる。
【００８１】
一方、本実施の形態において光学方式を利用して指紋獲得手段３４を具現する場合、「縮小光学系」を利用して使用者認証のための大きい大きさの指紋イメージを小型の指紋獲得手段を利用して獲得することができる。すなわち、実際指紋の大きさを１／２〜１／４の大きさに縮小して獲得することにより、指紋獲得手段３４の大きさを小型化させることができる。
【００８２】
縮小光学を利用した指紋イメージ獲得の原理及び過程をより具体的に説明する。
図１２は、本発明に係る微細空間に実装可能な３：１縮小光学の設計例を示す図である。本実施の形態では図１２に示されているように、微細空間に光学を実装するため非球面レンズ４２が用いられる。光学系が図１２のように構成されると、左側矢印４１で表された実物の大きさは右側矢印４３のように約１／３の大きさに縮小される。これは左側の矢印４１で表された物体の像が非球面レンズ４２を通過すると、右側に置かれる指紋獲得手段３４には約１／３の大きさで逆像が形成される。このような原理を適用して縮小光学を具現することにより、実際指紋の大きさは１／ｎ（ここで、ｎは１〜５の実数）の大きさに縮小されて得られる。
【００８３】
図１３は、図１２に示す縮小光学系を利用して獲得した指紋イメージの一例を示す図である。図１３ａは１：１光学の際に指紋獲得手段３４で獲得される指紋イメージを示し、図１３ｂは４：１縮小光学の際に指紋獲得手段３４で獲得される指紋イメージを示す図である。
【００８４】
一般に、人の指紋間隔は１ｍｍに約２つの狭間が形成される。したがって、指紋獲得手段３４の認識ピクセルは０．５ｍｍであり、２０×２０ピクセルの指紋獲得手段３４が用いられる場合、指紋獲得手段３４で獲得して処理することができる指紋の個数は、図１３ａに示されているように、ただ２つに過ぎない。このように、獲得される指紋イメージの溝の個数が少なくなると、使用者認証の際に正確性が落ちることがあり、ポインター調節の際にも性能低下の可能性が存在する。したがって、十分なデータの収集のためにはセンサーの大きさを大きくする等の措置が必要である場合もある。
【００８５】
このような問題を改善するため、本発明では縮小光学系を指紋獲得手段３４に適用してセンサーの大きさを大きくしなくとも、より多いデータを得ることができる。すなわち、本発明では間隔が０．５ｍｍである指紋の大きさを１／ｎ（ここで、ｎは１〜５の実数）の大きさに縮小して獲得する。より好ましくは、指紋の大きさを１／２〜１／４に縮小して獲得する。これにより、図１３ａと同一の大きさの指紋獲得手段３４で図１３ａより一層多いデータを得ることができる。図１３ｂに示されているように、縮小光学を利用して指紋の大きさを１／４に縮小した場合は、０．５ｍｍの指紋間隔を約０．１２５ｍｍに縮小することができる。これに伴い、図１３ａと比べ同一の大きさの指紋獲得手段３４を利用して４倍〜１６倍の指紋情報を得ることができるようになる。換言すれば、平均間隔が０．５ｍｍの指紋を１／２〜１／４に縮小して指紋イメージを獲得するとすれば、指紋獲得手段３４の大きさを１／４〜１／１６に小型化することができる。これにより小型、低電力、廉価の指紋獲得手段３４でポインター調節及び使用者認証のための指紋イメージの獲得が可能であり、特に小型の携帯端末機器に適用する際に非常に有利である。
【００８６】
（第４の実施の形態）
図１４は、本発明の第４の実施の形態に係る指紋認証機能を備えたポインティング装置の構成を示す図である。
図１４に示すポインティング装置は、図１１に示すポインティング装置と比べ格納手段６０をさらに備える。このような格納手段６０は、指紋獲得手段３４で獲得された指紋イメージ等を格納する。図１４に示すポインティング装置では、指紋獲得手段３４が既に設定された周期に従い毎回獲得した指紋イメージを格納手段６０に格納すれば、指紋認証部１００及びポインティング制御部２００はそれぞれ格納手段６０に格納された指紋イメージ等を利用して使用者認証及びポインター調節を行なう。すなわち、図１１に示すポインティング装置では、指紋獲得手段３４の動作周期に従い獲得された指紋イメージを直ちに印加され、指紋認証部１００及びポインティング制御部２００で使用者認証及びポインター調節を行なったが、図１４に示すポインティング装置では、指紋獲得手段３４で獲得された指紋イメージを格納手段６０に先ず格納させた後、格納された指紋イメージでポインター調節に必要な大きさの指紋イメージだけを取ってポインター調節を行なうようにすることにより廉価、低電力及び高速のナビゲーション情報の生産が可能なポインターを具現することができる。このとき、格納手段６０に格納された指紋イメージを利用してポインター調節と共に使用者認証を同時に行なうことができるのは当然である。
【００８７】
このように、図１１及び図１４に示すポインティング装置では、使用者認証のため指紋獲得手段３４で獲得された全体の指紋イメージからポインター調節に必要な大きさの指紋イメージを抽出することにより、一種類の指紋認識センサーだけを利用して使用者認証とポインター調節を同時に行なうことができるようになる。
【００８８】
図１５は、Ｍ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージでｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージを抽出する形状を示す図である。
指紋獲得手段３４は、設定された周期に従いＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージ７１を獲得する。獲得されたＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージ７１は、使用者認証のための十分な大きさを有する。好ましくは、指紋イメージ７１は９０×９０ピクセル大きさ〜４００×４００ピクセル大きさを有する。さらに、指紋イメージ抽出手段３７は設定された周期に従いＭ×Ｎ指紋イメージ７１からｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージ７２を抽出する。このとき、指紋イメージ抽出手段３７はＭ×Ｎ指紋イメージ７１の中央部分を抽出する。抽出されたｍ×ｎピクセルの大きさはポインター調節が可能な指紋イメージ７２の大きさを表す。このような指紋イメージ７２は、１５×１５ピクセル大きさ〜８０×８０ピクセル大きさを有する。
【００８９】
図１４に示すポインティング装置では、Ｍ×Ｎ指紋イメージ７１は格納手段６０に格納され、格納されたＭ×Ｎ指紋イメージ７１を利用して使用者認証が行なわれると同時に、格納されたＭ×Ｎ指紋イメージ７１からｍ×ｎ指紋イメージ７２が抽出されポインター調節が行なわれる。
【００９０】
抽出されたｍ×ｎ指紋イメージ７２を利用してポインターを調節する場合、指２０の表面の位置が第１の位置から第２の位置に△ｘ、△ｙほど移動する際、指紋イメージ抽出手段３７で抽出されたｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージデータは動作検出手段３８に伝送される。このとき、指紋イメージは秒当り約８００〜１２００回水準の速度で伝送される。したがって、指２０の移動に伴う指紋イメージの変位データは速度で計算され、ポインターの移動方向及び距離も速度で計算される。このとき、本発明に係るポインティング装置で安定的なポインティング動作のためには前記のような処理速度が求められるため、処理及び計算量を低減させるため最小限のイメージの大きさを選択するのが好ましい。
【００９１】
一方、使用者認証のため必要なＭ×Ｎピクセル大きさの全体の指紋イメージ７１は指紋認証部１００に伝送される。このとき、指紋イメージ７１は通常の認識処理が可能な秒当り１〜３回の速度で伝送される。このような指紋認証部１００は、携帯型端末機器の本体の処理装置に含ませてその機能を行なうようにすることもできる。
【００９２】
抽出された指紋イメージ７２の特徴点を利用して指紋イメージ７２の変位データを計算する過程は、図４と同一である。
【００９３】
図１６は、本発明に係る第３及び第４の実施の形態で使用者認証及びポインティング方法を同時に行なう過程を説明するためのフローチャートである。
初期化状態（Ｓ１６０１）で、指２０の表面が透明部材２１に接触すると（Ｓ１６０２）、第１の動作周期に従い指紋獲得手段３４によりＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージが獲得される（Ｓ１６０３）。
【００９４】
指紋認証部１００及びポインティング制御部２００は、指紋獲得手段３４により獲得された指紋イメージ７１を利用して使用者認証（Ｓ１６２０）及びポインター調節（Ｓ１６３０）を同時に行なうことになる。図１４のポインティング装置の場合は、獲得された指紋イメージ７１が先ず格納手段６０に格納された後、格納手段６０に格納された指紋イメージ７１を利用することのみ異なるだけで、使用者認証（Ｓ１６２０）とポインター調節（Ｓ１６３０）過程は図１１に示すポインティング装置と同一である。
【００９５】
先ず、使用者認証過程（Ｓ１６２０）を説明すると、特徴点抽出手段３５は獲得されたＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージから第２の動作周期に従い少なくとも１つの特徴点等を抽出して認証手段３６に伝送する（Ｓ１６０４）。認証手段３６は、Ｍ×Ｎピクセル指紋イメージから抽出された特徴点等と既に登録された指紋イメージの特徴点等を比べる（Ｓ１６０５）。認証手段３６は、比較結果を利用して２つの指紋イメージ等の特徴点等の同一の可否を判断する（Ｓ１６０６）。認証手段３６は、２つの指紋イメージ等の特徴点等が同一であれば使用者を認証し（Ｓ１６０７）、同一でなければ使用者認証を拒絶する（Ｓ９０８）。
【００９６】
次に、ポインター調節過程（Ｓ１６３０）を説明すると、指紋イメージ抽出手段３７は獲得されたＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージから第３の設定周期に従い、ｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージ７２を抽出して動作検出手段３８に伝送する（Ｓ１６０９）。本実施の形態でｍ、ｎは抽出された指紋イメージ７２がポインター調節に適した大きさを有する１５〜８０程度の値を有する。動作検出手段３８は、抽出された各ｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージ７２等の変位データを計算して演算手段３９に伝送する（Ｓ１６１０）。このとき、動作検出手段３８は以前の周期に獲得された指紋イメージから現在の周期に獲得された指紋イメージの動作程度、すなわち距離及び方向を計算することにより変位データを計算する。好ましくは、抽出された指紋イメージ７２等の特徴点等の動作程度に従う変位データを計算する。演算手段３９は、動作抽出手段３８で計算された変位データを利用してポインターが移動する座標値を演算する（Ｓ１６１１）。端末機のプロセッサー（図示省略）は、演算手段３９で計算されたポインターの座標値に対応するようポインターを移動させる（Ｓ１６１２）。
【００９７】
図１６で説明したように、本発明に係るポインティング装置は１つの指紋獲得センサー３４で獲得された指紋イメージ７１を利用して使用者認証とポインター調節を同時に行なうことができるようになる。このような使用者認証過程（Ｓ１６２０）及びポインター調節過程（Ｓ１６３０）は、それぞれの予め設定された互いに異なる動作周期に従って行なわれ、特に２つの過程（Ｓ１６２０）（Ｓ１６３０）は相互独立的に行なわれる。すなわち、使用者が指紋を利用してポインターを調節するあいだ（Ｓ１６３０）使用者認証過程（Ｓ１６２０）が自然に行なわれる。したがって、使用者に指紋認証過程を求めず、ポインター調節の途中に自動に指紋を認証し、その指紋認証結果に従って当該装置に対し使用者別に利用可能なサービスの範囲を調節することができる。
【００９８】
（第５の実施の形態）
図１７は、本発明の第５の実施の形態に係る指紋認証機能を備えるポインティング装置の構成を示す図である。
本発明の前述した実施の形態等に比べ、本発明の第５の実施の形態が有する最も大きい特徴は指紋認証機能を行なうとき、獲得された指紋イメージから特徴点を抽出する過程を備えていないとの点にある。すなわち、特徴点を抽出し、これに伴い獲得された指紋イメージを格納手段に格納する位置を決めるのではなく、移動距離、すなわち変位データの値に従い指紋イメージのマッピング位置を決めて格納手段に格納する。
【００９９】
以下、図１７を参照して具体的に説明することにする。
先ず、透明材部２１、発光手段２２、集光手段２３及び指紋獲得手段３４が備えられるが、これらの構成は本発明の第３の実施の形態または第４の実施の形態に記載されたものと同一であるため、その説明は省略する。
【０１００】
さらに、指紋獲得手段３４で得られた指紋イメージは、指紋イメージ抽出手段３７、動作検出手段３８及び演算手段３９を含むポインティング制御部２００に直ちに入力されるが、このようなポインティング制御部２００内の細部構成要素等の動作も本発明の第３の実施の形態または第４の実施の形態に記載されたものと同一であるため、具体的な説明を省略する。
【０１０１】
ただ、本発明の第５の実施の形態が第３の実施の形態または第４の実施の形態と比べ動作上の差を説明すると、指紋イメージ抽出手段３７が抽出したｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージが格納手段４０に格納されるが、その格納位置は演算手段３９により計算された変位値データによってマッピングされる。具体的に、指紋イメージ抽出手段３７で抽出したｉ番目の指紋イメージが格納手段４０の特定の位置に格納されたと仮定し、ｉ＋１番目の指紋イメージが指紋イメージ抽出手段３７で抽出されると、動作検出手段３８と演算手段３９を経て得られた変位データ△ｘ、△ｙ値を受信し、ｉ＋１番目の指紋データはｉ番目の指紋データが格納された特定の位置で変位値データほど移動した位置に格納されることになる。
【０１０２】
このような格納手段４０に指紋データを格納する動作は、一定の時間間隔に従い周期的に格納される方式を取ることもでき、特別な命令語を受信したときにのみ格納動作を行うこともできる。
【０１０３】
さらに、本発明の第５の実施の形態は前述の格納手段４０に指紋データを格納する動作を制御し、さらに演算手段３９から変位データ△ｘ、△ｙ値を受信してポインティング装置の動きを制御し、さらに図１８と関連し後述する指紋認証動作を行なうＣＰＵ５０を含んでいる。
【０１０４】
図１８は、本発明の第５の実施の形態に係るポインティング装置の動作を説明している。
先ず、システムが初期化され、指２０の表面が透明部材２１に接続すると（Ｓ１８１０）、指紋獲得手段３４と指紋イメージ抽出手段３７によりｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージを獲得する（Ｓ１８２０）。
【０１０５】
このように獲得された指紋イメージは格納手段４０に格納され（Ｓ１８３０）、さらに指紋イメージに対する変位データ及びポインター座標値を計算し（Ｓ１８４０、Ｓ１８５０）、その計算結果を格納手段４０に提供して指紋イメージをマッピングするのに用いるようにする。
【０１０６】
さらに、前記の計算結果はＣＰＵ５０に提供されてポインティング装置の動作を制御するのに用いられる（Ｓ１８６０、Ｓ１８７０）。
【０１０７】
一方、ＣＰＵ５０は格納手段４０から指紋イメージを受信し、もし受信された指紋イメージがＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージでなければ再び格納手段４０から指紋イメージを受信するようにし（Ｓ１８８０）、もし受信された指紋イメージがＭ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージに比べて大きいか同じであれば、既に格納された指紋イメージと比べて（Ｓ１８９０）両指紋イメージの一致の可否を判断した後（Ｓ１８９９）、その結果に従って使用者認証また認証拒否の動作を行なうことになる。
【０１０８】
図１９は、前述の第１〜第５の実施の形態における使用者認証を利用して使用者別に携帯用通信端末機に対するサービス利用範囲を制限する方法を示すフローチャートである。
本発明に係る指紋認証機能を備えた携帯端末機が使用者の指紋を確認して使用者に対する指紋認証を行なう（Ｓ１９００）。携帯端末機は、指紋認証を介し端末機を用いようとする人の本人可否を確認する（Ｓ１９１０）。使用者が本人の場合は、端末機は自分が提供可能な全体メニューをディスプレイ（Ｓ１９２０）して使用者が全ての機能（サービス）を利用することができるようにする（Ｓ１９３０）。しかし、使用者が本人でない場合は、端末機は本人により使用許可された特定のメニューだけをディスプレイする（Ｓ１９４０）。このように、認証されない人には端末機の使用を制限することにより、信用情報のような重要な情報を保護することができるようになる。
【０１０９】
もし、本人でない使用者が許されなかった機能を用いようとする場合（Ｓ１９５０）、端末機は当該機能を用いることができないとのメッセージを画面にディスプレイ（Ｓ１９６０）した後、何秒後に本人により使用が許されたメニューだけを再びディスプレイ（Ｓ１９４０）する。したがって、予め登録された使用者でない場合は使用者の個人情報、システムの制御情報、電子商取引等の有料サービス等は個人情報保護の次元で他の使用者のアクセスを制限することができる。
【０１１０】
携帯型通信端末機使用時の煩雑さを無くすため、指紋確認過程をバックグラウンドプロセスに作動させることができる。このとき、バックグラウンドプロセスというのは使用者が指で２次元ポインターを用いる間に指紋確認に必要なデータを収集、分析及び確認する手続きを使用者に別に知らせず自動に行なうことを意味する。使用者がシステムに予め保護が必要であると指定したプロセスを用いるか、決済取引等の実施がなされる場合はバックグラウンドプロセスで得たデータを用い、本人の場合は求められたプロセスを行なうが、本人でない場合はこれを拒むことにより所有者の情報や財産を保護することができる。
【０１１１】
すなわち、本人確認の手続きがバックグラウンドプロセスで並行して処理され、その結果に従い本人の場合は次の段階を引続き進めるが、本人でない場合は後続使用を拒むことにより、正当な使用者の便宜を阻害せずとも必要な安全性を確保することができる。これは２次元ポインティング装置と指紋登録、確認に同じパッケージのセンサーを用い、データの収集及びソフトウェアプロセスを並行処理することができるよう設計することにより可能である。
【０１１２】
前述の実施の形態において本人が自分の指紋を登録すると、登録されたデータは本人が再び変更するまで非揮発性メモリに保存されて反復的に用いられる。
【０１１３】
本発明の他の実施の形態として、指紋確認のための指紋確認センサーを別に設けず、指紋確認センサーの機能が内蔵されたポインティング装置を設けて携帯端末機の使用者が携帯型通信端末機を用いている途中に使用者の指紋確認を介し本人の可否を判断することができる。これのため、携帯端末機は使用者が指を動かすあいだ２次元動作情報を収集し、収集された動作情報と当該位置での指紋イメージを合成して本人確認に必要な大きさの２次元イメージを生成し、当該指紋イメージから特徴点等を抽出してこれを登録するか、登録された資料と比べ本人確認に用いる。
【０１１４】
図２０は、本発明に係るポインティング装置が備えられた携帯端末機の一例を示す図である。このような携帯端末機は携帯電話、ＰＤＡ、スマートフォン等を含む。
携帯端末機は透明部材２３０の外部面のみ露出され、使用者が透明部材２３０の外部面に指を載せておくと、指紋獲得を介し使用者認証に必要な大きさの指紋イメージを獲得する。指紋イメージが獲得されると、既存のメニュー窓が図２０に示されているようにサービス画面２４０となる。携帯端末機は一般のコンピューターのマウスのように移動キーでないポインター２５０を利用し、サービス画面２４０上でメニューを選択及びクリックしてサービスを利用することができる。さらに、携帯端末機は携帯端末機の他の機能を実行させるか、実行命令を入力するための少なくとも１つの機能ボタン２２０を備える。
【０１１５】
前述の内容等は本発明の好ましい実施の形態等に過ぎず、本発明はこのような実施の形態等に限定されず、本発明の精神を外れない範囲内で当該発明の属する技術分野において通常の知識を有する者により多様な変更と修正が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明に係る指紋認証機能を備えたポインティング装置及びその指紋認証方法は、小さい大きさの指紋イメージ等をマッピングさせて大きい大きさの指紋イメージを生成するか、大きい大きさの指紋イメージで小さい大きさの指紋イメージを抽出して使用者認証とポインター調整を行なうことにより、使用者認証のためのセンサーと、ポインター調整のためのセンサーを別途備えず、一種類のセンサーだけを利用して使用者認証とポインター調整を同時に行なうことができる。本発明は、小さい大きさの指紋イメージだけを利用して大きい大きさの指紋イメージを必要とする使用者認証を行なうことができるので、携帯端末機の小型化を容易に具現することができ、これに伴う製作費用の節減をもたらすことができる。
さらに、使用者認証の可否に従い利用可能なサービスの種類を制限することにより、端末機に内蔵された重要な情報を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】従来の指紋認識型光マウスの斜視図
【図２】従来の指紋認証用指紋センサー及びポインター調整用ナビゲーションパッドを備えた携帯端末機器の一例を示す図
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るポインティング装置の構成を示す図
【図４】本発明に係る変位データ計算過程を説明するための図
【図５】本発明に係る指紋イメージのマッピング過程を説明するための図
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るポインティング装置の構成を示す図
【図７】図６に示した多数の指紋獲得手段から獲得した指紋イメージのマッピング過程を説明するための図
【図８】本発明の第１及び第２の実施の形態に係るポインティング装置における指紋認証過程を示すフローチャート
【図９】図８で指紋イメージを仮想イメージ空間にマッピングする過程をより詳しく示すフローチャート
【図１０】本発明に係るポインティング装置でポインターを調節する過程を示すフローチャート
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るポインティング装置の構成を示す図
【図１２】本発明に係る微細空間に実装可能な３：１縮小光学の設計例を示す図
【図１３】本発明に係る指紋獲得手段に縮小光学系を適用して獲得した指紋イメージの一例を示す図
【図１４】本発明の第４の実施の形態に係るポインティング装置の構成を示す図
【図１５】Ｍ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージでｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージを抽出する形状を示すための概略図
【図１６】本発明の第３及び第４の実施の形態で、使用者認証及びポインティング方法を同時に行なう方法を説明するためのフローチャート
【図１７】本発明の第５の実施の形態に係るポインティング装置の構成を示す図
【図１８】本発明の第５の実施の形態に係るポインティング装置の動作を説明するフローチャート
【図１９】本発明に係る指紋認証機能を利用して携帯用通信端末機の利用を使用者別に制限することができる方法を説明するためのフローチャート
【図２０】本発明に係るポインティング装置が備えられた携帯端末機の一例を示す図
【符号の説明】
【０１１８】
２０  指
２１  透明部材
２２  発光手段
２３  集光手段
２４、３４  指紋獲得手段
２５、３５  特徴点抽出手段
２６  メモリ手段
２７、３８  動作検出手段
２８  マッピング手段
２９  仮想イメージ空間
３０、３６  認証手段
３１、３９  演算手段
３７  指紋イメージ抽出手段
４０、６０  格納手段
４１  第１の指紋イメージ
４２  第２の指紋イメージ
４３  第３の指紋イメージ
５０  ＣＰＵ
５１  左側矢印
５２  非球面レンズ
５３  右側矢印
６１  第１の指紋イメージセット
６２  第２の指紋イメージセット
６３  第３の指紋イメージセット
７１  Ｍ×Ｎピクセル大きさの指紋イメージ
７２  ｍ×ｎピクセル大きさの指紋イメージ
１００  指紋認証部
２００  ポインティング制御部
【図１】
2006517311.tif 000003
【図２】
2006517311.tif 000004
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年1月20日(2005.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
縮小光学を利用した指紋イメージ獲得の原理及び過程をより具体的に説明する。
図１２は、本発明に係る微細空間に実装可能な３：１縮小光学の設計例を示す図である。本実施の形態では図１２に示されているように、微細空間に光学を実装するため非球面レンズ５２が用いられる。光学系が図１２のように構成されると、左側矢印５１で表された実物の大きさは右側矢印５３のように約１／３の大きさに縮小される。これは左側の矢印５１で表された物体の像が非球面レンズ５２を通過すると、右側に置かれる指紋獲得手段３４には約１／３の大きさで逆像が形成される。このような原理を適用して縮小光学を具現することにより、実際指紋の大きさは１／ｎ（ここで、ｎは１〜５の実数）の大きさに縮小されて得られる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
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【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１１】
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【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
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【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
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【国際調査報告】
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