(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストで、かつ小型で携帯電子装置に適用して最適な一次元皮膚紋検知モジュール及びそれによる一次元情報の二次元情報への復元演算方法を提供する。【解決手段】特定のリニア配列した検知素子アレイよりなる一次元皮膚紋検知モジュールが、連続的に読み取った被測定の皮膚紋の一次元近場画像情報を、連続の一次元情報間の相対的な動き速度を検出する演算方法に合せて、前記連続の一次元情報間の相対速度情報を得て、前記被測定の皮膚紋の二次元情報を復元する一次元情報の二次元情報への復元演算方法。【選択図】図３
2007029706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一次元皮膚紋検知モジュールが得た一次元情報を二次元情報に復元する演算方法において、
リニア配列された複数の光学検知素子よりなる一次元皮膚紋検知モジュールを供給する工程と、
前記一次元皮膚紋検知モジュールが得た一次元情報を、二次元情報に復元する演算ユニットを供給する工程と、を含み、
前記一次元皮膚紋検知モジュールは、
複数の連続且つリニア配列した検知素子ｐ１、ｐ２、ｐ３、…、ｐＮより構成され、前記一次元情報としての一次元皮膚紋情報を検知して獲得する第一の一次元検知素子アレイと、
一或いは一以上の複数の検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭより構成される第二の検知素子組とからなり、
前記検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭは、共に第一の一次元検知素子アレイの長軸と共線せず、
該組の検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭは、該第一の一次元検知素子アレイ中のｐ１、ｐ２、ｐ３、…、ｐＮに含まれる検知素子ｐｓ１、ｐｓ２、…、ｐｓＭと対向するように、第一の一次元検知素子アレイから垂直な方向におけるそれぞれ予め定められた距離ｄ１、ｄ２、…、ｄＭの所に整列され、
ここで、前記第一の一次元検知素子アレイの長軸方向と被測定の皮膚紋との間に相対的な垂直の動きが発生し、
前記演算ユニットは、
ステップ（i）で、前記皮膚紋の相対的な垂直の動きの期間の間に、前記一次元皮膚紋検知モジュールの連続的なサンプリングのタイミングを基に、前記第一の一次元検知素子アレイの検知素子によって獲得された情報ｐ１（ｋ）、ｐ２（ｋ）、…、ｐＮ（ｋ）を格納し、そして、前記第二の検知素子組の検知素子によって獲得された情報ｓ１（ｋ）、ｓ２（ｋ）、…、ｓＭ（ｋ）を格納し、ここで、ｋ＝１、２、３、…であり、
ステップ（ii）で、前記獲得した情報からＬの長さのデータの部分を選択して、タイミングに応じて、ｓ１（ｌ）、ｓ２（ｌ）、…、ｓＭ（ｌ）のうち少なくとも一つの情報ｓｉ（ｌ）或いは複数の情報ｓｉ（ｌ）、ｓｊ（ｌ）、…の組と、ｐｓ１（ｌ）、ｐｓ２（ｌ）、…、ｐｓＭ（ｌ）のうちｓｉ（ｌ）或いはｓｉ（ｌ）、ｓｊ（ｌ）、…とそれぞれ垂直に整列されるｐｉ（ｌ）或いはｐｓｉ（ｌ）、ｐｓｊ（ｌ）、…の組とを移動し、続いて、各移動における前記２つの組のデータ間の相似度を比較し、ここで、ｌ＝ｔ＋１、ｔ＋２、…、ｔ＋Ｌであり、ｔは何れか一回の比較時のタイミング序数であり、
ステップ（iii）で、該相似度が最も高い移動回数、即ち、対応するタイミング間隔と、対比をする該第二の検知素子組と該第一の一次元検知素子アレイの間の既知距離とに基づいて、タイミングｔの時の、一次元皮膚紋検知モジュールと被測定の皮膚紋との間の相対移動速度を獲得し、
ステップ（iv）で、タイミング序数ｔを一回ずつ等距離逓増し、また、（i）〜（iii）のステップを繰り返し行うことにより、各判断時間間隔における一次元皮膚紋検知モジュールと被測定の皮膚紋との間の相対移動速度を取得し、この速度情報及び該第一の一次元検知素子アレイの各検知素子が得た一次元情報ｐ１（ｋ）、ｐ２（ｋ）、…、ｐＮ（ｋ）によって、該被測定の皮膚紋の二次元情報に復元する
ことを特徴とする一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項２】
前記演算ユニットは、少なくとも、
前記第一の一次元検知素子アレイ及び第二の検知素子組の検知素子が得た情報を一時的に記憶するバッファレジスタユニットと、
前記第一の一次元検知素子アレイ及び第二の検知素子組の検知素子が得た一次元情報を二次元情報に復元する演算方法を実行するデータ処理ユニットと、
復元された二次元情報を出力する出力ユニットと
を備えることを特徴とする請求項１記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項３】
前記バッファレジスタユニットと、データ処理ユニットと、出力ユニットとが、同一の半導体集積回路内に設計されることを特徴とする請求項２記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項４】
前記バッファレジスタユニットは、外部の基板上に設置され、前記データ処理ユニット及び出力ユニットに電気的に接続されることを特徴とする請求項２記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項５】
前記演算ユニットと、前記一次元皮膚紋検知モジュールの複数の検知素子とが、同一の半導体集積回路内に設計されることを特徴とする請求項１記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項６】
前記演算ユニット及び前記一次元皮膚紋検知モジュールの複数の検知素子は、基板上で電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項７】
前記データ処理ユニットは、手続き言語により実現されることを特徴とする請求項２記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項８】
前記一次元皮膚紋検知モジュールは、
基板と、
前記基板上に設置され、リニア配列された複数の光学検知素子よりなる一次元皮膚紋検知アレイ組と、
前記一次元皮膚紋検知アレイ組を覆う透明フィルムと、
光学検知素子に光を供給する光源とを含むことを特徴とする請求項１記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項９】
前記光源は、外部環境の光源を、該被測定の皮膚紋の照明用の光源とすることを特徴とする請求項８記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項１０】
前記光源は、前記基板上に設置され、予め定められた高さと角度で該被測定の皮膚紋に光を投射することを特徴とする請求項８記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項１１】
前記光源は、ナローバンド光源又はナローバンドフィルタ膜を加えたワイドバンド光源を用いることを特徴とする請求項８記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項１２】
更に、前記光源と被測定の皮膚紋との間に、偏光膜、波板、拡散膜、反射膜などの光学部材或いは前記部材の予め定められた組合せを含むことを特徴とする請求項８記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項１３】
前記検知素子上の透明フィルムは、フィルタ膜、抗反射膜、検光子フィルム、及び／又はマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項８記載の一次元情報の二次元情報への復元演算方法。
【請求項１４】
請求項１記載の演算方法を組合せ、被測定の皮膚紋と相対的な動きをし前記被測定の皮膚紋の一次元情報を供給でき、前記被測定の皮膚紋の二次元情報を復元する一次元皮膚紋検知モジュールであって、
基板と、
前記基板上に設置され、リニア配列された複数の光学検知素子よりなる一次元皮膚紋検知アレイ組と、
前記一次元皮膚紋検知アレイ組を覆う透明フィルムと、
光学検知素子に光を供給する光源とを含むことを特徴とする一次元皮膚紋検知モジュール。
【請求項１５】
前記一次元皮膚紋検知アレイ組は、
複数の連続且つリニア配列した検知素子ｐ１、ｐ２、ｐ３、…、ｐＮより構成され、一次元皮膚紋情報を検知して獲得する第一の一次元検知素子アレイと、
一或いは一以上の複数の検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭより構成される第二の検知素子組とを含み、
前記検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭは、共に第一の一次元検知素子アレイの長軸と共線せず、
前記検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭは、該第一の一次元検知素子アレイ中のｐ１、ｐ２、ｐ３、…、ｐＮに含まる検知素子ｐｓ１、ｐｓ２、…、ｐｓＭと対向するように、該第一の一次元検知素子アレイから垂直な方向におけるそれぞれ予め定められた距離ｄ１、ｄ２、…、ｄＭの所に整列される
ことを特徴とする請求項１４記載の一次元皮膚紋検知モジュール。
【請求項１６】
前記光源は、外部環境の光源を、該被測定の皮膚紋の照明用の光源とすることを特徴とする請求項１４記載の一次元皮膚紋検知モジュール。
【請求項１７】
前記光源は、前記基板上に設置され、予め定められた高さと角度で該被測定の皮膚紋に光を投射することを特徴とする請求項１４記載の一次元皮膚紋検知モジュール。
【請求項１８】
前記光源は、ナローバンド光源又はナローバンドフィルタ膜を加えたワイドバンド光源を用いることを特徴とする請求項１４記載の一次元皮膚紋検知モジュール。
【請求項１９】
更に、前記光源と被測定の皮膚紋との間に、偏光膜、波板、拡散膜、反射膜などの光学部材或いは前記部材の予め定められた組合せを含むことを特徴とする請求項１４記載の一次元皮膚紋検知モジュール。
【請求項２０】
前記検知素子上の透明フィルムは、フィルタ膜、抗反射膜、検光子フィルム、及び／又はマイクロレンズアレイであることを特徴とする請求項１４記載の一次元皮膚紋検知モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物を介してその画像入力装置と相対的な動きを発するときに検知する一次元情報を二次元情報に復元する演算方法に係わり、とくに、被測定物が皮膚紋(skin pattern, dermatoglyphics)である演算方法及びその画像入力装置に用いるものである。
【背景技術】
【０００２】
近来、指紋読取方法及び装置は、益々重視され、実生活では、指紋識別技術が既に成熟しているので、指紋識別に関わる応用が益々普及し、例えば、当初の、個人のドアー鎖やセキュリティシステム、或いは特定の機構に取り付けられる大型指紋識別システムから、昨今の出入国管理局及び区役所戸籍システムの身分識別システムまでにも既に応用され始めている。携帯電子装置の普及に伴い、既に幾つかの携帯電子装置製品、例えば、携帯電話或いはＰＤＡも、このような技術装置を使用し始めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の皮膚紋読取方法に用いられる皮膚紋センサは、二次元アレイ配列される容量式センサであり、ユーザは、被測定の皮膚紋と検知モジュールの間に相対的な動きを発生させる必要がなく、被測定の皮膚紋をセンサに直接接触させれば、被測定の皮膚紋の二次元凹凸画像情報が得られる利点がある一方、容量式センサの静電防止能力が劣るため、歩留まりが低すぎ、且つ、使用過程で静電破壊を受け易く、また、二次元センサの面積が大きいので、体積が比較的小さい携帯電子装置製品に適応し難い欠点もある。
【０００４】
もう一つの従来の皮膚紋読取方法に用いられる皮膚紋センサは、二次元アレイのように配列される光学式検知モジュールであり、光源部と、導光部（反射鏡、レンズ、散光器など）と、光学窓部（透明フィルム、プリズムなど）と、光学結像部（絞り、レンズなど）と、二次元画像センサなどを含み、該光源部、導光部、光学窓部及び光学結像部を精密に設置して光路を調整する必要があるため、コストが高く、体積も非常に大きいので、携帯電子装置製品に統合し難い。
【０００５】
図１は、米国特許第６３８１３４７号の従来の光学式二次元画像センサを示す概略図であり、図１に示されるように、該従来の光学式二次元画像センサは、指１ａが直接接触される画像面２１１ａと、光源２４ａが直接貼り付けられる検知面２１２ａとを有する透明ガラスプリズム２１ａと、該検知面２１２ａから所定距離下方に設けられるレンズ組２２ａ及び画像検知素子２３ａとを含む。これらの構成から、従来の光学式二次元画像センサが、既に光源２４ａとプリズム２１ａとの間の空間利用を克服したとしても、プリズム２１ａ自体の体積を小さくし、並びに該レンズ組２２ａ及び検知素子２３ａが所有する空間を略すことはできないことが分かる。
【０００６】
もう一つの従来の皮膚紋読取方法に用いられる皮膚紋センサは、一次元バンド型(band type)センサであり、その幅は通常４列(line)以上で、バンド幅が８、１２、１６条よりなるものがよく見られる。ユーザは、被測定の皮膚紋と一次元バンド型検知モジュールの間に相対的な動きを発生させる必要があり、該一次元バンド型検知モジュールが得た連続の一次元バンド状情報により、該被測定の皮膚紋の二次元情報が復元される。このように、一次元バンド型センサを用いる皮膚紋読取方法では、前記二次元アレイ配列センサを用いる皮膚紋読取方法の所有面積より小さいので、携帯電子装置製品に組み込む機会が出てくる。一般に、このような一次元バンド型センサには、感熱式、容量式及び光学式の種類がある。しかし、感熱式センサの皮膚紋との接触時間をあまり長くすることができない。即ち、感熱式センサが熱伝導によって空間解像度を失う事を避けるために、被測定の皮膚紋と該感熱式一次元バンド型センサとの間の相対的な動きを、遅くしすぎることは許されない一方、該感熱式センサと皮膚紋との間の相対的な動きの速度を、速くしすぎることも許されず、快速な摩擦による熱効果が人為構造(artifact)になり、結像品質に影響するようになり、容量式センサの欠点も、前記二次元容量式センサの欠点のようであり、光学式センサにも照明及び結像などの光学装置が必要であるので、体積上の減少が限られる。以上のように、一次元バンド型センサは、体積や面積及びコストについて、既に前記二次元センサより低いが、改善のところはまだある。
【０００７】
もう一つの従来の皮膚紋読取方法に用いられる皮膚紋センサは、４条のセンサ以下の光学センサ、例えば、２条或いは３条の光学センサを用いる。しかし、該皮膚紋読取方法にも、照明、導光及び結像の光学装置が必要であるため、体積が大きい。そして、該方法が用いる得られた一次元情報から二次元情報を復元する演算法は、連続の同じ時間間隔で得られた一次元情報のうち、各条のセンサがある時間に得た情報と、他条のセンサが異なる時間に得た情報との相似度を対比して、被測定の皮膚紋の動き速度を判断する根拠とし、該被測定の皮膚紋の二次元情報を復元するが、該復元された二次元情報の良劣は、各条のセンサにおける各検知素子の均一度及び相似度に大きく影響される。しかしながら、製造プロセスの原因で、各本のセンサの各検知素子の間の特性に多少の差もあり、且つ、照明、導光及び結像の光学装置などの原因に加え、各条のセンサの各検知素子についての総合特性の差異がより大きくなるので、復元した二次元情報の品質が影響を受ける。或いは、別に他の前校正(Calibration)工程を追加して前記特性差異を予め補償する必要があり、且つ、照明、導光及び結像の光学装置が依然必要であるため、体積が大きい。以上のように、該皮膚紋読取方法は、その面積が一次元バンド型皮膚紋読取方法より小さく、センサのコストも一次元バンド型センサより低いが、好ましいものまでに至っていない。
【０００８】
そのため、本発明者は、前記欠点が改良できるのを感じて、長年以来この領域で積み立てた経験により、専念な観察かつ研究をし、さらに学術理論の運用に合せ、やっと合理な設計且つ前記の欠点を有効に改良できた本発明を提案した。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、演算方法により一次元リニア画像を復元し、識別可能な高精度の二次元平面画像を供給する一次元情報の二次元情報への復元演算方法及び一次元皮膚紋検知モジュールを提供する。
【００１０】
本発明は、第一の一次元検知素子を用い、第二の検知素子組と組合せて、該演算方法により結像品質が優良な画像を復元でき、検知素子の感度の均一度に影響されることを避けれる一次元情報の二次元情報への復元演算方法及び一次元皮膚紋検知モジュールを提供する。
【００１１】
本発明は、二次元平面画像検知素子を一次元リニア検知素子に簡易化し、且つ、被測定の皮膚紋間の相対的な動きを組合せて二次元画像に復元し、サイズコストを下げ、個人携帯式消費電子製品に適応させ、製品の競争力を高める一次元情報の二次元情報への復元演算方法及び一次元皮膚紋検知モジュールを提供する。
【００１２】
本発明は、二次元画像センサの最も体積のある導光部及び光学結像部を略し、近場原理で皮膚紋を検知素子に直接結像するので、体積を減らし、個人携帯式消費電子製品に適応させる一次元情報の二次元情報への復元演算方法及び一次元皮膚紋検知モジュールを提供する。
【００１３】
本発明では、一次元皮膚紋検知モジュールが、第一の一次元検知素子アレイと第二の検知素子組より構成され、二次元センサアレイのコストが高く、面積を要する欠点を改善し、且つ、近場結像方式で皮膚紋情報を検知素子に直接結像し、一般光学式センサの最も体積のある導光部及び光学結像部を改善する。該演算方法は、該第一の一次元検知素子アレイの一部の検知素子と、該第二の検知素子組の検知素子を介し、連続、特定の時間間隔で得られた一次元情報の間の時間連続性により、被測定の皮膚紋の動き速度を判断し、被測定の皮膚紋の二次元情報に復元する一次元情報の二次元情報への復元演算方法及び一次元皮膚紋検知モジュールを提供する。
【００１４】
本発明は、一次元皮膚紋検知モジュールが得た一次元情報を二次元情報に復元する演算方法において、基板と、前記基板上に設置した一次元皮膚紋検知アレイ組と、前記一次元皮膚紋検知アレイ組を覆う透明保護フィルムと、演算ユニットと、光源とからなる一次元皮膚紋検知モジュールを供給する工程と、前記一次元皮膚紋検知モジュールが得た一次元情報を、演算ユニットにより二次元情報に復元する演算ユニットを供給する工程と、を含む一次元情報の二次元情報への復元演算方法を提供する。
【００１５】
ここで、前記一次元皮膚紋検知アレイ組は、複数の連続且つリニア配列した検知素子ｐ１、ｐ２、ｐ３、…、ｐＮより構成され、一次元皮膚紋情報を検知して獲得する第一の一次元検知素子アレイと、一或いは一以上の複数の検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭより構成される第二の検知素子組とからなる。そして、ｓ１、ｓ２、…、ｓＭは、共に第一の一次元検知素子アレイの長軸と共線せず、また、該組の検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭは、その同士間で隣接しても或いは隣接しなくてもよいが、該第一の一次元検知素子アレイ中のｐ１、ｐ２、ｐ３、…、ｐＮに含まれる検知素子ｐｓ１、ｐｓ２、…、ｐｓＭと対向するように、該第一の一次元検知素子アレイから垂直な方向におけるそれぞれ予め定められた距離ｄ１、ｄ２、…、ｄＭの所に垂直に整列される。ｄ１、ｄ２、…、ｄＭは、その同士が等しくても或いは等しくなくてもよい。第一の一次元検知素子アレイの長軸方向と被測定の皮膚紋との間に、連続及び特定の時間間隔で相対的な垂直の動きが発生する。
【００１６】
ここで、前記演算ユニットは、ステップ（i）で、前記皮膚紋の相対的な垂直の動きの期間の間に、一次元皮膚紋検知モジュールの連続的なサンプリングのタイミングを基に、第一の一次元検知素子アレイの検知素子によって獲得された情報ｐ１（ｋ）、ｐ２（ｋ）、…、ｐＮ（ｋ）を格納し、そして、第二の検知素子組の検知素子によって獲得された情報ｓ１（ｋ）、ｓ２（ｋ）、…、ｓＭ（ｋ）を順に格納する。ここで、ｋ＝１、２、３、…である。
【００１７】
前記演算ユニットは、ステップ（ii）で、獲得した情報からＬの長さのデータの部分を選択して、タイミングに応じて、ｓ１（ｌ）、ｓ２（ｌ）、…、ｓＭ（ｌ）のうち少なくとも一つの情報ｓｉ（ｌ）或いは複数の情報ｓｉ（ｌ）、ｓｊ（ｌ）、…の組と、ｐｓ１（ｌ）、ｐｓ２（ｌ）、…、ｐｓＭ（ｌ）のうちｓｉ（ｌ）或いはｓｉ（ｌ）、ｓｊ（ｌ）、…とそれぞれ垂直に整列されるｐｉ（ｌ）或いはｐｓｉ（ｌ）、ｐｓｊ（ｌ）、…の組とを移動し、２組のデータを同じパラメータで一対としてグループにし、続いて、各移動における各対間の相似度を比較する（共に常用の相似度比較法、例えば平均二乗誤差法を採用するが、本発明はこれに限らない。）。ここで、ｌはデータの長さＬのパラメータであり、ｔは各回の比較時のスタートタイミング序数であり、ｌ＝ｔ＋１、ｔ＋２、…、ｔ＋Ｌである。
【００１８】
前記演算ユニットは、ステップ（iii）で、該相似度を最も高くする移動回数ｍ、即ち対応するタイミング間隔と、対比をする該第二の検知素子組と該第一の一次元検知素子アレイの間の既知距離に基づいて、タイミングｔの時の、一次元皮膚紋検知モジュールと被測定の皮膚紋の相対移動速度を得る。また、Ｌの値は被測定の皮膚紋の可能な速度範囲を基に選定できる。ｍの最大可能な数値はＬよりかなり小さく、推奨されるｍの最大数値はＬ／４である。推奨される移動後の対比長さはＬ／２である。
【００１９】
前記演算ユニットは、ステップ（iv）で、タイミング序数ｔを一回ずつ等距離逓増し、また、（i）〜（iii）のステップを繰り返し行うことにより、各判断時間間隔における一次元皮膚紋検知モジュールと被測定の皮膚紋の相対移動速度を取得し、この速度情報及び該第一の一次元検知素子アレイの各検知素子が得た一次元情報ｐ１（ｋ）、ｐ２（ｋ）、…、ｐＮ（ｋ）によって、該被測定の皮膚紋の二次元情報に復元する。
【００２０】
そのため、本発明は、一次元情報の二次元情報への復元演算方法及び一次元皮膚紋検知モジュールを提供し、該一次元皮膚紋検知モジュールが、近場結像方式で被測定の皮膚紋の情報を検出することで、その体積を減らし、また、該演算方法が、二次元情報を復元する品質過程で検知素子の感度の均一性に影響されることを避けることができる。即ち、本発明は、体積が小さくコストが低く、且つ検知素子の感度の均一性に影響され難い演算方法及び検知モジュールを提供し、携帯式電子製品に適応でき、製品の機能が増加され、製品競争力が向上できる。
【００２１】
本発明の特徴及び技術内容は、以下に本発明に関わる詳しい説明及び添付図面を参照することにより、深く且つ具体的な理解を得られるが、それらの添付図面が参考及び説明のみに使われ、本発明の主張範囲を狭義的に局限するものではないことは言うまでもないことである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明が提供する演算方法及び一次元皮膚紋検知モジュールは、図２Ａに示されるように、基板１と、基板１上に設置され、且つリニア配列した複数の検知素子(sensing element)よるなる一次元皮膚紋検知アレイ組２と、該一次元皮膚紋検知アレイ組２を覆う透明フィルム３と、演算ユニット５と、光源６とを含む。図２Ｂを参照すると、該一次元皮膚紋検知アレイ組２は、第一の一次元検知素子アレイ２１と、第二の検知素子組２２とからなる。第一の一次元検知素子アレイ２１は、複数の連続且つリニア配列した第一の検知素子ｐ１、ｐ２、ｐ３、…、ｐＮより構成され、一次元皮膚紋情報を検知して獲得する。第二の検知素子組２２は、一或いは一以上の複数の検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭより構成される。そして、ｓ１、ｓ２、…ｓＭは、共に該第一の一次元検知素子アレイ２１の長軸と共線(collinear)しない。また、該組の検知素子ｓ１、ｓ２、…、ｓＭは、その同士間で隣接しても或いは隣接しなくてもよいが、該第一の一次元検知素子アレイ２１中のｐ１、ｐ２、ｐ３、…、ｐＮに含まれる検知素子ｐｓ１、ｐｓ２、…、ｐｓＭと対向するように、該第一の一次元検知素子アレイ２１から垂直な方向におけるそれぞれ予め定められた距離ｄ１、ｄ２、…、ｄＭの所に整列される。ｄ１、ｄ２、…ｄＭは、その同士が等しくても或いは等しくなくてもよい。本実施例では、ｄ１＝ｄ２＝…＝ｄｍ＝ｄの実施方式を採用し、該一次元皮膚紋検知アレイ組２は、該被測定の皮膚紋４から溢れる光子を電気信号に変換するための光電変換素子であり、電荷結合デバイス(Charge-coupled device, CCD)プロセス或いは相補型ＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS)プロセスで作製した光電変換素子を採用できる。
【００２３】
該被測定の皮膚紋４が、透明フィルム３に直接接触し、且つ、一次元検知素子アレイ２の長軸方向と垂直に相対的な動きをすることによって、該一次元検知素子アレイ２が、透明フィルム３を介して、近場結像方式で該被測定の皮膚紋４の連続一次元情報を獲得する。該透明フィルム３は、腐蝕や傷や汚染の抵抗及び充分な光透過量を与え、そして一次元皮膚紋検知アレイ組２を保護する機能も付与できる。また、該透明フィルム３が、１ｍｍ未満の厚さを有し、該被測定の皮膚紋４と一次元皮膚紋検知アレイ組２とをなるべく近づけるため、本発明は、プリズムやレンズや反射鏡などの光学素子を必要としないので、精密な構造及び微調光路が必要なく、且つリニア検知素子アレイを用い、全体サイズを減少し且つコストを下げれる。
【００２４】
図２Ａに示されるように、該演算ユニット５は、少なくとも、バッファレジスタ５１と、データ処理ユニット５２と、出力ユニット５３とを含む。該演算ユニット５は、一次元皮膚紋検知アレイ組２と同一の半導体集積回路内に設計でき、或いは、一次元皮膚紋検知アレイ組２と該基板に電気的に接続できる。該バッファレジスタ５１は、第一の一次元検知素子アレイ２１及び第二の検知素子組２２などの検知素子が検知したデータと、他の演算過程で一時的に記憶する必要のあるデータとを一時的に記憶するものである。該データ処理ユニット５２は、一次元情報を二次元情報に復元する演算方法を実行するものである。該出力ユニット５３は、復元を完了した二次元情報を出力するものである。また、該一次元皮膚紋検知アレイ組２は、更に、該検知素子に接続する静電保護装置を備え、該静電保護装置が、一次元皮膚紋検知アレイ組２と同一の半導体集積回路内に設計でき、或いは、該基板１上に設置できる。
【００２５】
本発明が提供する皮膚紋検知モジュールでは、基板１上に光源６を設けるか、或いは、基板１上に光源を設置しないで、外部の光源、例えば、日光、室内ランプなどで、該被測定の皮膚紋４を照明することができるが、光源の作用で光子を該被測定の皮膚紋４内に均一、安定的に供給する必要があるので、本実施例では、基板１上に光源６を設置することを採用している。該光源６は、予め定められた高さと角度で該被測定の皮膚紋４に光を投射し、光子を該被測定の皮膚紋４内に均一、安定的に供給する。該予め定められた高さと角度は、一次元皮膚紋検知アレイ組２の基板上に実際に設置する位置に合せて適当に調整でき、該一次元皮膚紋検知アレイ組２の上に、該光源６に対応する波長のフィルタ膜を塗布してＳ／Ｎ比を向上でき、更に、外界光損害への抵抗力を高めれる。該一次元皮膚紋検知アレイ組は、更に、該光源と被測定の皮膚紋との間に、偏光膜(polarizer)、波板(waveplate)、拡散膜(diffuser)、反射膜(reflector)などの光学部材或いは前記部材の予め定められた組合せを設置できる。光子を生物組織中により深く透過させるために、６５０〜１３００ｎｍ範囲内の赤光及び近赤外光を選択できる。
【００２６】
本発明は、操作するときに、被測定の皮膚紋４を透明フィルム３に緊密に近づけ、且つ、一次元皮膚紋検知アレイ組２の長軸方向と垂直に相対的な動きをし、被測定の皮膚紋４を連続の特定の時間間隔で取り込んで皮膚紋の一次元情報を得て、一次元情報を二次元情報に復元する演算方法に合せて、完全な被測定の皮膚紋４の二次元情報を得る。
【００２７】
図３は、本発明が提供する一次元情報の二次元情報への復元演算方法を示すフローチャートである。図３を参照すると、該演算方法は、（ａ）被測定の皮膚紋４及び近場結像できる一次元皮膚紋検知モジュールを供給する工程と、（ｂ）該被測定の皮膚紋４が、一次元皮膚紋検知アレイ組２の長軸方向と垂直に相対的な動きをし、該一次元皮膚紋検知モジュールで、連続的に特定の時間を隔て該被測定の皮膚紋４の一次元情報を得て、演算ユニット５のバッファレジスタ５１内に一時的に記憶する工程と、（ｃ）前記演算ユニットによる以下の工程とを含む。
【００２８】
即ち、該演算ユニットは、ステップ（i）で、被測定の皮膚紋４の相対的な垂直の動きの期間の間に、一次元皮膚紋検知モジュールの連続的なサンプリングのタイミングを基に、第一の一次元検知素子アレイ２１の各検知素子が得た情報ｐ１（ｋ）、ｐ２（ｋ）、…ｐＮ（ｋ）を格納し、第二の検知素子組２２の各検知素子が得た情報ｓ１（ｋ）、ｓ２（ｋ）、…ｓＭ（ｋ）を順にを格納する。ここで、ｋ＝１、２、３、…であり、タイミング序数を表す。
【００２９】
続いて、該演算ユニットは、ステップ（ii）で、獲得した情報からＬの長さのデータの部分を選択して、タイミングに応じて、ｓ１（ｌ）、ｓ２（ｌ）、…、ｓＭ（ｌ）のうち少なくとも一つの情報ｓｉ（ｌ）或いは複数の情報ｓｉ（ｌ）、ｓｊ（ｌ）、…の組と、ｐｓ１（ｌ）、ｐｓ２（ｌ）、…、ｐｓＭ（ｌ）のうちｓｉ（ｌ）或いはｓｉ（ｌ）、ｓｊ（ｌ）、…とそれぞれ垂直に整列されるｐｉ（ｌ）或いはｐｓｉ（ｌ）、ｐｓｊ（ｌ）、…の組とを移動し、２組のデータを同じパラメータで一対としてグループにし、続いて、各移動における各対間の相似度を比較する（共に常用の相似度比較法、例えば平均二乗誤差法(Mean-Square Error sense)を採用するが、本発明はこれに限らない。）。ここで、ｌはデータの長さＬのパラメータであり、ｔは各回の比較時のスタートタイミング序数であり、ｌ＝ｔ＋１、ｔ＋２、…、ｔ＋Ｌである。
【００３０】
続いて、該演算ユニットは、ステップ（iii）で、該相似度を最も高くする移動回数ｍ、即ち対応するタイミング間隔と、対比をする該第二の検知素子組と該第一の一次元検知素子アレイの間の既知距離に基づいて、タイミングｔの時の、一次元皮膚紋検知モジュールと被測定の皮膚紋４の相対移動速度を得る。また、Ｌの数値は被測定の皮膚紋の可能な速度範囲を基に選定できる。ｍの最大可能な数値は、Ｌよりかなり小さく、推奨されるｍの最大数値はＬ／４である。推奨される移動後の対比長さはＬ／２である。推奨される平均二乗誤差法による参考演算数式例は、以下の（数１）のようである。
【００３１】
【数１】
2007029706.tif 000003
【００３２】
続いて、該演算ユニットは、ステップ（iv）で、タイミング序数ｔを一回ずつ等距離逓増し、且つ、（i）〜（iii）のステップを繰り返し行うことにより、各判断時間間隔における一次元皮膚紋検知モジュールと被測定の皮膚紋４の相対移動速度を取得し、この速度データ及び該第一の一次元検知素子アレイ２１の各検知素子が得た一次元情報ｐ１（ｋ）、ｐ２（ｋ）、…ｐＮ（ｋ）によって、該被測定の皮膚紋４の二次元情報を復元する。
【００３３】
前記実施例から分かるように、本発明が提供する一次元情報の二次元情報への復元演算方法及び一次元皮膚紋検知モジュールは、以下のような効果を有する。
（１）演算方法により一次元リニア皮膚紋データが、識別可能な高精度の二次元皮膚紋情報に復元される。
（２）二次元画像センサの最も体積のある導光部及び光学結像部を略し、近場結像方式で皮膚紋を検知素子に直接結像することで、体積が減少される。
（３）二次元皮膚紋検知素子を一次元リニア皮膚紋検知素子に簡易化し、且つ被測定の皮膚紋間との相対的な動きと組合せて二次元画像に復元することで、サイズコストが下がり、個人携帯式消費電子製品により適応し、製品の競争力が高まる。
【００３４】
なお、前記の説明は、単に本発明の実施可能な実施例に過ぎなく、本発明の特許請求の範囲を局限するものではなく、いずれの当該分野における通常の知識を有する専門家が本発明の分野の中で、適当に変更や修飾などを実施できるが、それらの実施のことが本発明の主張範囲内に納入されるべきことは言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】従来の二次元画像センサを示す概要図である。
【図２Ａ】本発明に係る一次元皮膚紋検知モジュールの操作を示す図である。
【図２Ｂ】本発明に係る一次元情報の二次元情報への復元演算方法の画像獲得を示す図である。
【図３】本発明に係る一次元情報の二次元情報への復元演算方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１  基板
２  一次元皮膚紋検知アレイ組
３  透明フィルム
４  被測定の皮膚紋
５  演算ユニット
６  光源
２１  第一の一次元検知素子アレイ
２２  第二の検知素子組
５１  バッファレジスタ
５２  データ処理ユニット
５３  出力ユニット
ｄ、ｄ１〜ｄＭ  予め定められた距離
【図１】
2007029706.tif 000004
【図２Ａ】
2007029706.tif 000005
【図２Ｂ】
2007029706.tif 000006
【図３】
2007029706.tif 000007