(57)【要約】  本発明は、タッチセンサおよび指紋センサを備える電子機器によって候補指紋を認証する方法に関する。本方法は、候補指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示す少なくとも１つのタッチセンサ信号を取得するステップと、候補指紋の少なくとも１つの指紋画像を取得するステップと、登録された指の登録された指紋の記憶された登録表現を検索するステップと、指紋画像に基づいて候補指紋の認証表現を決定するステップと、認証表現、記憶された登録表現、および少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定するステップと、を含む。【選択図】図１１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器によって、登録された指の登録された指紋に対して候補指の候補指紋を認証する方法であって、前記電子機器が、
前記電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、前記電子機器の第１の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、
前記電子機器の第２の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、
前記タッチセンサおよび前記指紋センサに接続された処理回路と、
を備え、
前記候補指が前記指紋センサ上で静止しているときの候補指配置中に、前記候補指によってタッチされている前記タッチセンサのサブ領域を示す少なくとも１つのタッチセンサ信号を前記タッチセンサから取得するステップと、
前記候補指が前記指紋センサ上で静止しているときの前記候補指配置中に、前記候補指紋の少なくとも１つの指紋画像を前記指紋センサから取得するステップと、
前記処理回路によって、前記登録された指の前記登録された指紋の記憶された登録表現を検索するステップと、
前記処理回路によって、前記指紋画像に基づいて前記候補指紋の認証表現を決定するステップと、
前記処理回路によって、前記認証表現、前記記憶された登録表現、および前記少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記認証結果を判定する前記ステップが、
前記処理回路によって、前記少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて認証基準を決定するステップと、
前記処理回路によって、前記認証表現を前記記憶された登録表現と比較するステップと、
前記処理回路によって、前記比較および前記認証基準に基づいて前記認証結果を判定するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて前記候補指の少なくとも１つの特性を示す候補指データを決定するステップをさらに含み、
前記認証基準が前記候補指データに基づいて決定される、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１つの特性が、
寸法と、
寸法間の関係と、
変形特性と、
電気的特性と、
発汗特性と、
を含む一組の特性から選択された少なくとも１つの特性を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記処理回路によって、前記登録された指の前記少なくとも１つの特性を示す記憶された登録された指データを検索するステップと、
前記認証基準が前記候補指データと前記記憶された登録された指データとの比較に基づいて決定される、ステップと、
をさらに含む、請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記記憶された登録された指データが前記登録された指紋と前記登録された指との間の登録された位置関係の表示を含み、
前記候補指データを決定する前記ステップが前記候補指紋と前記候補指との間の候補位置関係を決定することをさらに含む、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記指紋センサ上の前記候補指配置に対して、少なくとも１つのタッチセンサ信号を取得する前記ステップが、前記候補指によってタッチされている前記タッチセンサの瞬間のサブ領域をそれぞれが示すタッチセンサ信号のシーケンスを取得することを含み、
前記認証基準がタッチセンサ信号の前記シーケンスに基づく、
請求項２から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記タッチセンサ信号のそれぞれに基づいて、前記候補指の少なくとも１つの瞬間の寸法の表示を決定するステップであって、結果として、前記候補指の寸法の候補シーケンスを示す候補指データを決定するステップをさらに含み、
前記認証基準が前記候補指データに基づく、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記認証基準が前記候補寸法の表示のシーケンス範囲内で前記少なくとも１つの瞬間の寸法のある時間にわたる推移に基づく、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記処理回路によって、前記登録された指の寸法の登録されたシーケンスを示す記憶された登録された指データを検索するステップをさらに含み、
前記認証基準が前記候補指データと前記登録された指データとの比較に基づく、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記指紋センサ上の前記候補指配置に対して、少なくとも１つの指紋画像を取得する前記ステップが指紋画像のシーケンスを取得することを含み、
前記認証結果が指紋画像の前記シーケンスにさらに基づく、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
指紋画像の前記シーケンスに基づいて前記候補指の発汗特性の表示を決定するステップをさらに含み、前記認証結果が前記発汗特性にさらに基づく、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
電子機器によって、ユーザの指の指紋を登録する方法であって、前記電子機器が、
前記電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、前記電子機器の第１の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、
前記電子機器の第２の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、
を備え、
前記方法が、
前記指紋センサ上の指配置のシーケンスにおけるそれぞれの指配置に対して、前記指紋の一部分の部分的な指紋画像を前記指紋センサから取得するステップと、
前記指によってタッチされている前記タッチセンサのサブ領域を示すタッチセンサ信号を前記タッチセンサから取得するステップと、
前記取得された部分的な指紋画像に基づいて前記指紋の登録された指紋表現を決定するステップと、
前記タッチセンサ信号に基づいて前記指の寸法特性を示す登録された指データを決定するステップと、
前記登録された指紋表現および前記登録された指データを含む指紋テンプレートを形成するステップと、
前記指紋テンプレートを前記指紋に対する識別子と共に保存し、それによって前記指紋を登録するステップと、
を含む、方法。
【請求項１４】
前記指紋センサ上の指配置の前記シーケンスにおける少なくとも１つの指配置に対して、前記指紋の前記一部分と前記タッチセンサ信号によって示される前記サブ領域に基づく前記指との間の位置関係、および前記電子機器の前記第１の表面部分と前記第２の表面部分との間の位置関係を決定する、ステップ
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
電子機器であって、
前記電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、前記電子機器の第１の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、
前記電子機器の第２の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、
メモリと、
前記タッチセンサ、前記指紋センサ、および前記メモリに接続された処理回路であり、
前記候補指が前記指紋センサ上で静止しているときの候補指配置中に、前記候補指によってタッチされている前記タッチセンサのサブ領域を示す少なくとも１つのタッチセンサ信号を前記タッチセンサから取得し、
前記候補指が前記指紋センサ上で静止しているときの前記候補指配置中に、前記候補指紋の少なくとも１つの指紋画像を前記指紋センサから取得し、
前記処理回路によって、前記登録された指の前記登録された指紋の記憶された登録表現を検索し、
前記処理回路によって、前記指紋画像に基づいて前記候補指紋の認証表現を決定し、
前記処理回路によって、前記認証表現、前記記憶された登録表現、および前記少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定する、
ための処理回路と、
を備える、電子機器。
【請求項１６】
前記タッチセンサがタッチディスプレイに含まれている、請求項１５に記載の電子機器。
【請求項１７】
前記第２の表面部分が前記第１の表面部分に隣接している、請求項１５または１６に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、登録された指紋に対して候補指紋を認証するための機器および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セキュリティの強化および／またはユーザの利便性の向上を提供するために、様々なタイプの生体認証システムがますます用いられている。
【０００３】
特に、指紋検知システムは、例えば、そのスモールフォームファクタ、高性能、およびユーザ受容性（ｕｓｅｒ  ａｃｃｅｐｔａｎｃｅ）のために民生用電子機器において採用されている。
【０００４】
指紋検知システムが継続的に信用されるためには、利便性ならびにセキュリティの点から高性能を有する指紋検知システムを提供することが重要である。特に、偽造の指を使用して、肯定的な認証結果を得る試行を拒絶することができる指紋検知システムを提供することが望ましいであろう。
【０００５】
いわゆるスプーフィング防止手段を用いる様々な指紋検知システムが提案されている。
【０００６】
例えば、米国特許第２００９／０３１６９６３号は、指検知領域およびコントローラを含む指紋センサを開示している。コントローラは、認証データと登録データとを位置合わせし、位置合わせされた登録データおよび認証データにおける対応する指特徴の対、および指特徴の空間的な位置に基づいてスプーフ試行の検出を行う。
【０００７】
しかしながら、それでもなお、特にスプーフィング試行を拒絶することに関して改善された性能を有する認証を提供することが望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００８】
従来技術の上記および他の欠点を考慮して、本発明は、特にスプーフィング試行を拒絶することに関して改善された認証を提供することを目的とする。
【０００９】
したがって、本発明の第１の態様によると、電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、電子機器の第１の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、電子機器の第２の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、タッチセンサおよび指紋センサに接続された処理回路と、を備える電子機器によって、登録された指の登録された指紋に対して候補指の候補指紋を認証する方法であって、指紋センサ上の候補指配置に対して、候補指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示す少なくとも１つのタッチセンサ信号をタッチセンサから取得するステップと、指紋センサ上の候補指配置に対して、候補指紋の少なくとも１つの指紋画像を指紋センサから取得するステップと、処理回路によって、登録された指の登録された指紋の記憶された登録表現を検索するステップと、処理回路によって、指紋画像に基づいて候補指紋の認証表現を決定するステップと、処理回路によって、認証表現、記憶された登録表現、および少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定するステップと、を含む方法が提供される。
【００１０】
本発明の実施形態による方法のステップは、必ずしも特許請求の範囲に列挙された順番になっている必要はないことに留意されたい。
【００１１】
タッチセンサは、指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示すタッチセンサ信号を提供することができるいかなるセンサであってもよい。そのようなタッチセンサは、それ自体知られており、例えば、少なくともタッチセンサ上の指の存在および位置を検知するための容量性の、抵抗性の、熱的な、または光学的な方法を利用することができる。タッチセンサは、例えば、スマートフォンおよびタブレットのタッチディスプレイにおいて、ならびにラップトップコンピュータなどのトラックパッドにおいて広く用いられている。タッチセンサの能動回路は、指によって直接タッチされる必要はないが、タッチセンサは、ガラスカバーなどのなんらかの保護被膜を介して指タッチを検知することができることを理解されたい。タッチセンサの上に配置構成された保護カバーのサブ領域をタッチする指は、タッチセンサのサブ領域をタッチしていると考えられる。
【００１２】
指紋センサは、例えば、検知素子のアレイ内の各検知素子と指紋センサ表面にタッチする指表面との間の容量結合を示す大きさを検出する容量性指紋センサであってもよい。指紋の隆起部に対応する位置にある検知素子は、指紋の谷部に対応する位置にある検知素子よりも指に対してより強い容量結合を呈する。
【００１３】
しかしながら、本発明の様々な実施形態は、特定の指紋検知技術に限定されず、例えば、光学的な、熱的な、または圧電性の指紋センサなどに等しく適用可能である。
【００１４】
本発明は、タッチセンサも備える電子機器の指紋センサが、タッチセンサに十分に近く配置構成されている場合があり、指紋センサ上の指配置も、結果として実際上常に指がタッチセンサにタッチすることになり、タッチセンサ上の指タッチに関する情報を使用して、電子機器に含まれている指紋検知システムの認証性能を改善することができる、という認識に基づく。
【００１５】
指紋センサ上の指配置中に、指は、指紋センサ上で静止している。これは、いわゆるスワイプセンサタイプの指紋センサの場合のように、指が指紋センサを横切って横に移動するわけではないことを理解されるべきである。
【００１６】
一部の実施形態では、タッチセンサから取得されたタッチセンサ信号から導出された指からの情報を、登録された指に関する記憶された対応する情報と比較することができる。
【００１７】
他の実施形態では、記憶された対応する情報がない場合でさえ、認証試行に関連して得られた指に関する上述の情報を使用して認証性能を改善することができる。例えば、指の形状、弾性、および／または配向などに関する情報を補助認証要素として使用することができる。例えば、タッチセンサを使用して得られた指に関する情報が、（生きている指ではない可能性がある）候補指が極めて異常な形状を有することを示す場合、または候補指が指配置時に予想通りに変形しない場合は、（候補指紋に基づく）認証表現と記憶された登録表現との間のマッチングに対する要求事項を、より厳しくなるように設定することができる。
【００１８】
さらに、実施形態では、タッチセンサと指紋センサとの間の既知の位置関係と共に、タッチセンサ上の指タッチに関する情報を使用して、取得された部分的な指紋画像をユーザの指紋の対応する部分に少なくともおおよそ関連づけることができる。例えば、取得された部分的な指紋画像の指紋の一部分を、指座標系に関連づけることができる。
【００１９】
本発明の様々な実施形態によると、スプーフィング試行を拒絶する能力を含む認証性能を改善することができる。さらに、これは、取得された指紋画像の大規模な追加的な画像処理および分析なしに、一般に指紋センサよりもはるかに低い解像度を有するタッチセンサからの限られたデータ量を使用して実現することができる。
【００２０】
その上、本発明の様々な実施形態によって、例えば、タッチセンサから取得された指に関する情報を考慮した幾何学的に現実的な回転および／または平行移動に対して、認証表現を記憶された登録表現と単に照合させるようとすることで認証時間を低減させることができる。
【００２１】
様々な実施形態において、認証結果を判定するステップは、有利には、処理回路によって、少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて認証基準を決定するステップと、処理回路によって、認証表現を記憶された登録表現と比較するステップと、処理回路によって、比較および認証基準に基づいて認証結果を判定するステップと、を含むことができる。
【００２２】
指紋認証の当業者には明らかなように、認証基準は、結果として認証が成功するように、認証表現と記憶された登録表現との間のマッチングに対する要求に影響を及ぼすいかなる基準であってもよい。例えば、認証基準は、マッチングスコアを修正するために使用される要素であってもよく、または認証基準は、認証試行が成功したかどうかを判定するためにマッチングスコアと比較されることがあるしきい値スコアを修正するために使用される要素であってもよい。あるいは、または組合せにおいて、認証基準、および認証表現と記憶された登録表現との間の上述の比較は、認証試行が成功したと考えられるように、別々の所定の要求事項を満たす必要がある場合がある。
【００２３】
一部の実施形態では、候補指の少なくとも１つの特性を示す候補指データが少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて決定されてもよく、認証基準は、この候補指データに基づいて決定されてもよい。
【００２４】
タッチセンサ信号に基づいて決定することができる候補指の特性の例は、寸法と、寸法間の関係と、変形特性と、電気的特性と、発汗特性と、を含む。
【００２５】
例えば、タッチセンサ上で画像化されるような指の形状を使用することができる。その場合、認証基準は、最大の指幅などの単純なものから指先端部の曲率などのより複雑なものまでなどの、任意の適切な寸法特性または寸法特性の組合せに基づいてもよい。単純な寸法を測定することよりも複雑ではあるが、曲率のマッチングは、よく研究された分野であり、２Ｄにおいて低解像度の曲線を比較することは、複雑性の低い問題である。
【００２６】
上で説明したように、認証基準は、候補指のみに関する情報、または候補指および登録された指に関する記憶された情報に関する情報に基づいてもよい。後者の場合、登録指データ（特徴）は、登録中に抽出され、登録された指紋の上述の登録表現と共に、登録された指テンプレートに記憶されてもよい。認証に際して、候補指データ（特徴）を得るために同様の抽出が行われてもよい。次いで、比較を行うことができ、登録指データと候補指データとの間の類似度に基づいてスコアが決定されてもよい。
【００２７】
これらの特徴（登録された指データおよび候補指データ）は、それ自体では、指紋検証に必要な識別力を提供するには十分に唯一無二ではないが、指紋センサを使用して、それらの特徴を生体認証の方法と融合させることによって、小縮尺の特徴が偶然にも同じであったとしても、あまり似ていない指サイズによる試行を容易に拒絶することができるため、著しい利益をもたらすことができる。
【００２８】
実施形態では、記憶された登録された指データは、登録された指紋と登録された指との間の登録された位置関係の表示を含むことができ、候補指データを決定するステップは、候補指紋と候補指との間の候補位置関係を決定することをさらに含んでもよい。
【００２９】
詳細な指紋情報を指紋センサから取得された指紋画像から抽出する場合、タッチセンサ信号は、候補指紋と候補指との間の位置関係、すなわち、指紋センサからの詳細情報が指のどこにあるかの推定値を提供し、その推定値を指の座標系に固定することができる。
【００３０】
マッチング検証に際して、古典的な指紋認識アルゴリズムは、獲得されるスコアを与えるために、どのような指の回転および平行移動が必要かに関する情報を提供する。その場合、タッチセンサと共に使用される指紋センサに対して、指紋センサに基づく結果を、タッチセンサに基づく結果の推定値と相関させることができ、次に、この相関関係に基づいて指紋のマッチングスコアを調整することができる。例えば、手全体は、多かれ少なかれタッチセンサをカバーしなければならないが、タッチセンサが指先端部のみを検出するということを意味する回転において、詐欺師の試行が偶然にも一致する場合、このことは、マッチングスコアを減少させることを強く示している。
【００３１】
さらに、様々な実施形態において、指紋センサ上の候補指配置に対して、少なくとも１つのタッチセンサ信号を取得するステップは、候補指によってタッチされているタッチセンサの瞬間のサブ領域をそれぞれが示すタッチセンサ信号のシーケンスを取得することを含むことができ、認証基準がこのタッチセンサ信号のシーケンスに基づいてもよい。
【００３２】
本方法は、有利には、タッチセンサ信号のそれぞれに基づいて、候補指の少なくとも１つの瞬間の寸法の表示を決定し、結果として、候補指の寸法の候補シーケンスを示す候補指データが得られるステップをさらに含むことができ、認証基準がこの候補指データに基づいてもよい。
【００３３】
候補指に対して取得されたタッチセンサ信号のシーケンスを使用することによって、候補指の変形特性を評価することができ、スプーフィング試行を拒絶することができる。タッチセンサ信号のシーケンスを使用して得られる変形特性は、生きている指に対する所定のレンジと比較されてもよく、または登録されたテンプレートに含まれている、登録された指に対する対応する変形情報と比較されてもよい。
【００３４】
加えて、本発明の実施形態によると、少なくとも１つの指紋画像を取得するステップは、有利には、指紋画像のシーケンスを取得することを含んでもよく、認証結果がこの指紋画像のシーケンスにさらに基づいてもよい。
【００３５】
例えば、指紋画像のシーケンスは、候補指の発汗特性の表示を決定するために使用されてもよく、認証結果がこの発汗特性にさらに基づいてもよい。例えば、発汗特性は、上述の認証基準を決定するため使用されてもよい。
【００３６】
本発明の第２の態様によると、電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであり、電子機器の第１の表面部分に対応する活性領域を有する、タッチセンサと、電子機器の第２の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、を備える電子機器によって、ユーザの指の指紋を登録する方法であって、指紋センサ上の指配置のシーケンスにおけるそれぞれの指配置に対して、指紋の一部分の部分的な指紋画像を指紋センサから取得するステップと、指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示すタッチセンサ信号をタッチセンサから取得するステップと、取得された部分的な指紋画像に基づいて指紋の登録された指紋表現を決定するステップと、タッチセンサ信号に基づいて指の寸法特性を示す登録された指データを決定するステップと、登録された指紋表現および登録された指データを含む指紋テンプレートを形成するステップと、指紋テンプレートを指紋に対する識別子と共に保存し、それによって指紋を登録するステップと、を含む方法が提供される。
【００３７】
本発明のこの第２の態様による方法は、指紋センサ上の指配置のシーケンスにおける少なくとも１つの指配置に対して、指紋の一部分とタッチセンサ信号によって示されるサブ領域に基づく指との間の位置関係、および電子機器の第１の表面部分と第２の表面部分との間の位置関係を決定するステップをさらに含むことができる。
【００３８】
本発明のさらなる実施形態、および本発明のこの第２の態様によって得られる効果は、本発明の第１の態様に対して上記されたものと大部分は類似している。
【００３９】
本発明の第３の態様によると、電子機器のタッチベース制御のためのタッチセンサであって、電子機器の第１の表面部分に対応する活性領域を有するタッチセンサと、電子機器の第２の表面部分に対応する活性領域を有する指紋センサと、メモリと、タッチセンサ、指紋センサ、およびメモリに接続された処理回路であって、指紋センサ上の候補指配置に対して、候補指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示す少なくとも１つのタッチセンサ信号をタッチセンサから取得し、指紋センサ上の候補指配置に対して、候補指紋の少なくとも１つの指紋画像を指紋センサから取得し、処理回路によって、登録された指の登録された指紋の記憶された登録表現を検索し、処理回路によって、指紋画像に基づいて候補指紋の認証表現を決定し、処理回路によって、認証表現、記憶された登録表現、および少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定する、ための処理回路と、を備える電子機器が提供される。
【００４０】
処理回路は、電子機器の他の機能も制御することができる１つまたはいくつかのプロセッサの形態で提供されてもよい。
【００４１】
上述の第１および第２の表面部分は、有利には、指紋センサ上の指の配置が、結果として、指の少なくとも一部分がほぼ必然的にタッチセンサもカバーすることになるように配置構成されていてもよい。その目的のために、指紋センサは、タッチセンサに実質的に直接隣接して配置構成されていても、またはタッチセンサに少なくとも部分的に取り囲まれていてもよい。実施形態では、タッチセンサの一部分は、例えば、タッチセンサの他の一部分よりもかなり高い解像度を有することによって、指紋センサとして機能するように構成されてもよい。
【００４２】
その上、第１および第２の表面部分は、指がタッチセンサならびに指紋センサ上に同時に配置されるのを容易にするように、（電子機器が実質的に平坦な面を有する場合）有利には、電子機器の同一面上にあってもよい。
【００４３】
本発明のさらなる実施形態、および本発明のこの第３の態様によって得られる効果は、本発明の第１および第２の態様に対して上記されたものと大部分は類似している。
【００４４】
要約すると、本発明は、タッチセンサおよび指紋センサを備える電子機器によって候補指紋を認証する方法に関する。本方法は、候補指によってタッチされているタッチセンサのサブ領域を示す少なくとも１つのタッチセンサ信号を取得するステップと、候補指紋の少なくとも１つの指紋画像を取得するステップと、登録された指の登録された指紋の記憶された登録表現を検索するステップと、指紋画像に基づいて候補指紋の認証表現を決定するステップと、認証表現、記憶された登録表現、および少なくとも１つのタッチセンサ信号に基づいて認証結果を判定するステップと、を含む。
【００４５】
ここで、本発明のこれらおよび他の態様について、本発明の例示的な実施形態を示す添付図面を参照してより詳細に記載する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】認証試行に関連して指紋センサ上の例示的な候補指の配置を示す概略図である。
【図２】候補指紋の候補表現と登録された指紋の記憶された登録表現との間の、回転を含む、マッチングを例示する図である。
【図３】本発明の実施形態による電子機器におけるタッチセンサと指紋センサとの間の位置関係を概略的に例示する図である。
【図４】図３の電子機器のブロック図である。
【図５】図１の指によってカバーされたタッチセンサのサブ領域、および同時に取得された部分的な指紋画像を図３に示されるような電子機器の座標系において概略的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態による登録方法を概略的に例示する流れ図である。
【図７】図６の流れ図による方法を使用して形成された、登録された指紋テンプレートの概略説明図である。
【図８】ａおよびｂは、図６の流れ図による方法を使用して形成された、別の登録された指紋テンプレートを部分的に例示する概略図である。
【図９】本発明の実施形態による認証方法を概略的に例示する流れ図である。
【図１０】図９の流れ図による方法を使用する第１の認証試行を概略的に例示する図である。
【図１１】図９の流れ図による方法を使用する第２の認証試行を概略的に例示する図である。
【図１２】ａおよびｂは、図９の流れ図による方法を使用する第３の認証試行を概略的に例示する図である。
【図１３】ａおよびｂは、本発明による電子機器の実施形態を概略的に例示する図である。
【図１４】本発明による電子機器のさらなる実施形態を概略的に例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
本詳細な記載において、本発明による方法および電子機器の様々な実施形態が、主に、携帯電話のタッチディスプレイに隣接して配置構成された実質的に正方形の指紋センサに関連して記載される。
【００４８】
これは、決して本発明の範囲を限定せず、本発明は、例えば、タブレット、コンピュータ、または時計などの他の電子機器を等しく含むことに留意されたい。さらに、指紋センサは、その他の任意の形状を有することができる。例えば、指紋センサは、細長い矩形として設けられてもよい。
【００４９】
図１は、認証試行に関連して例示的な候補指配置を概略的に示す。図１を参照すると、ここでは携帯電話１の形態の電子機器は、タッチディスプレイ２および指紋センサ３を備える。タッチディスプレイ２は、携帯電話１をタッチベース制御するためのタッチセンサおよびユーザインタフェースとして働くディスプレイを備える。
【００５０】
図１では、携帯電話１のユーザは、自分の指５を指紋センサ３上に置くことによって認証試行を行う。
【００５１】
本発明の実施形態の記載への前置きとして、図２は、認証に対する従来の手法を例示し、この手法では、候補指紋の指紋画像２５から抽出された、ここでは特有の特徴Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４の形態で示される認証表現が、登録された指紋の記憶された登録表現９と比較される。
【００５２】
図２に概略的に例示されているように、認証表現Ｍ１〜Ｍ４は、回転させた後に、記憶された登録表現と照合させることができる。
【００５３】
特に、図１の電子機器１に含まれているような小さな指紋センサ３では、典型的には、小さな指紋センサ３にタッチしている指紋の一部分の指紋情報の他には、候補指５に関するさらなる情報は、得られない。
【００５４】
改善された認証性能を備える本発明の様々な実施形態について以下に記載する。
【００５５】
図３は、本発明の実施形態による電子機器のタッチセンサと指紋センサとの間の位置関係を概略的に例示する。
【００５６】
図３を参照すると、電子機器１は、電子機器１の第１の表面部分Ａ１に対応する活性領域を有するタッチセンサを含むタッチディスプレイ２、および電子機器１の第２の表面部分Ａ２に対応する活性領域を有する指紋センサ３を備える。タッチセンサ２の活性領域は、タッチセンサの表面上の指の存在を検出することができる領域であり、指紋センサ３の活性領域は、指紋の一部分を画像化するために使用することができる指紋センサ３の領域である。
【００５７】
図３の説明的な例では、第１の表面部分Ａ１は、２つの座標、すなわち、左下コーナー（ｘ１、ｙ１）および右上コーナー（ｘ２、ｙ２）によって規定され、第２の表面部分Ａ２は、２つの座標、すなわち左下コーナー（ｘ３、ｙ３）および右上コーナー（ｘ４、ｙ４）によって規定される。
【００５８】
第１のＡ１表面部分と第２のＡ２表面部分との間の既知の位置関係によって、第１の表面部分Ａ１内の位置は、第２の表面部分Ａ２内の位置と関連づけることができ、逆も成り立つ。
【００５９】
図４のブロック図を参照すると、図３の電子機器１は、指紋センサ３の他に、タッチセンサ１１、ディスプレイ１２、ここではマイクロプロセッサの形態の処理回路１３、メモリ１４、および電子機器１の様々な構成要素に電気エネルギーを提供するためのバッテリー１５を備える。図４には示されていないが、電子機器は、用途に依存するさらなる構成要素を備えてもよい。例えば、電子機器１は、無線通信のための回路、音声通信のための回路、キーボードなどを備えてもよい。
【００６０】
さらに、処理回路は、図３では単一のマイクロプロセッサとして概略的に示されているが、この図は、簡略化された説明図であり、処理回路は、いくつかのプロセッサを備えることができることに留意されたい。例えば、処理回路は、指紋画像の取得および処理、テンプレート生成、ならびに／または認証のための専用の指紋プロセッサを備えることができる。その上、処理回路は、タッチセンサなどを制御するための専用のタッチセンサプロセッサを備えてもよい。
【００６１】
本発明の実施形態によると、候補指５によってタッチされているタッチセンサ１１のサブ領域を示すタッチセンサ信号は、様々なやり方で認証の性能を改善するために使用される。
【００６２】
図５は、タッチセンサ１１のサブ領域２０と指紋センサ３によって得られた候補指紋２５との間の位置関係を概略的に示す。図５では、指５によってタッチされているタッチセンサ１１のサブ領域２０、および候補指紋画像における画像化された指紋２５が、図３を参照して上記されたような電子機器１の座標系に示されている。
【００６３】
本発明による登録方法の例示的な実施形態について、ここで、図３、図４、図５、図７、および図８ａ〜図８ｂの説明図と共に、図６の流れ図を参照して記載する。
【００６４】
登録方法の第１のステップ１００では、指紋センサ３上のおよびタッチセンサ１１上の指配置に関連して少なくとも１つのタッチセンサ信号が、処理回路１３によってタッチセンサ１１から取得される。ステップ１０１で、同じ指配置に関連して、部分的な指紋画像が、処理回路１３によって指紋センサ３から取得される。
【００６５】
ステップ１０１、またはステップ１００およびステップ１０１は、登録された指紋の登録表現９が、ステップ１０２で、部分的な指紋画像に基づいて形成され得るまで、新しい部分的な指紋画像を取得するために繰り返されてもよい。
【００６６】
続いて、ステップ１０３で、登録された指の少なくとも１つの特性を示す登録された指データが決定される。
【００６７】
図７を参照すると、そのような登録された指データは、指の形状、および／または登録された指紋と指５の特徴との間の位置関係を示すことができる。
【００６８】
図７では、（ここでは説明のために例示的な指紋パターンによって示されている）登録された指紋表現９および指５の輪郭４０が、指５に対する座標系に配置構成されている。上記のように、登録された指紋表現９は、部分的な指紋画像のシーケンスによって形成される。指５の輪郭４０（または他の幾何学的な表現）は、単一のタッチセンサ信号、または複数のタッチセンサ信号に基づいて形成されてもよい。例えば、１つのタッチセンサ信号が、指紋センサ３上のそれぞれの指配置に関連して取得されてもよい。
【００６９】
また、図７は、ステップ１０３で決定された、登録された指データの一部の説明的な例を概略的に示す。登録された指データは、例えば、指の幅「ｗ」、指先端部の曲率「ｒ」、ならびに登録された特徴Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４の、指５の座標系におけるそれぞれの位置（ｘ’１、ｙ’１）、（ｘ’２、ｙ’２）、（ｘ’３、ｙ’３）、および（ｘ’４、ｙ’４）を含むことができる。
【００７０】
図８ａ〜図８ｂを参照すると、登録された指データは、代わりまたは組合せにおいて、登録された指の変形を示すことができる。
【００７１】
図８ａは、図８ａの左側の第１の接触から図８ａの右側の完全な接触までの、電子機器１の表面の指紋センサ３上の指配置を概略的に示す。
【００７２】
また、図８ａで概略的に示されているように、タッチセンサ信号のシーケンスが取得され、このシーケンスにおけるそれぞれのタッチセンサ信号が候補指によってタッチされているサブ領域２０を示す。
【００７３】
図８ｂは、第１のタッチから完全なタッチまでの時間にわたって増加する、タッチセンサによって見られるような指幅の推移の概略表示である。ここでは曲線４２によって表わされているこの推移は、ステップ１０３で決定された、登録された指データを構成してもよく、またはそのような指データに含まれていてもよい。
【００７４】
最後に、ステップ１０４で、登録された指紋に対する指紋テンプレートが、ステップ１０２で決定された登録表現とステップ１０３で決定された、登録された指データとを組み合わせることによって形成される。
【００７５】
本発明による認証方法の例示的な実施形態について、ここで、図３、図４、図１０、図１１、および図１２ａ〜図１２ｂの説明図と共に、図９の流れ図を参照して記載する。
【００７６】
認証方法の第１のステップ２００で、指紋センサ３上のおよびタッチセンサ１１上の指配置に関連して少なくとも１つのンタッチセンサ信号が、処理回路１３によってタッチセンサ１１から取得される。ステップ２０１で、同じ指配置に関連して、部分的な指紋画像２５が、処理回路１３によって指紋センサ３から取得される。
【００７７】
その後のステップ２０２で、図１０ならびに図１１の特有の特徴Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４によって表わされる認証表現が決定される。
【００７８】
次のステップ２０３で、登録された指紋の登録表現を含む、記憶された指紋テンプレートがメモリから検索される。一部の実施形態では、記憶された指紋テンプレートは、指紋の他に、登録された指のさらなる特性を示す登録された指データをさらに含んでもよい。そのような指紋テンプレートの決定の仕方に関する例示的な方法が、登録された指データの有無にかかわらず上に記載された。
【００７９】
ステップ２０３で指紋テンプレートを検索した後に、認証方法は、次に進んで、ステップ２０４で認証基準を決定する。認証方法のステップは、図９の流れ図に示された順番で必ずしも行われる必要がないことに留意されたい。それどころか、認証基準は、例えば、記憶された指紋テンプレートが検索される前に、および／または認証表現が決定される前に決定されてもよい。
【００８０】
認証基準は、候補指紋パターンの他に、候補指に関する情報が認証結果に影響を及ぼすことができるように使用されてもよい。さらに上で説明したように、認証は、認証試行に関連して得られた情報、または登録された指の登録に関連して得られた記憶された情報と共に、認証試行に関連して得られた情報に基づいて判定されてもよい。
【００８１】
次のステップ２０５で、認証表現と登録表現は、認証基準を考慮して比較され、比較の結果がステップ２０６で評価され、結果として、認証試行の成功または失敗となる。
【００８２】
図１０は、第１の認証試行を概略的に示し、抽出された特徴Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４（ここでは説明のために取得された指紋画像２５で示されている）によって示される認証表現、ならびに候補指５の輪郭４０が指５に対する座標系に配置構成されている。
【００８３】
候補指５の輪郭４０（または他の幾何学的な表現）は、単一のタッチセンサ信号、または複数のタッチセンサ信号に基づいて形成されてもよい。
【００８４】
また、図１０は、候補指データの一部の説明的な例を概略的に示す。候補指データは、例えば、指の幅ｗ、指先端部の曲率ｒ、ならびに取得された指紋画像２５から抽出された特徴Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４の、指５の座標系におけるそれぞれの位置（ｘ’１、ｙ’１）、（ｘ’２、ｙ’２）、（ｘ’３、ｙ’３）、および（ｘ’４、ｙ’４）を含むことができる。
【００８５】
図１０によって例示されている例示的な認証試行では、簡単にするため曲率半径「ｒ」によってここでは示されている先端部の曲率は、実物の指に対する所定のレンジに基づいて候補指が実物の指ではなさそうだということを示すことができる。したがって、認証基準は、認証試行に対する要求を増大させて、それによって認証の成功の可能性を低減させるように決定されてもよい。
【００８６】
他の実施形態では、記憶された指テンプレートは、例えば、指の幅ｗ、指先端部の曲率ｒ、ならびに登録された特徴Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、およびＭ４の、指５の座標系におけるそれぞれの位置（ｘ’１、ｙ’１）、（ｘ’２、ｙ’２）、（ｘ’３、ｙ’３）、および（ｘ’４、ｙ’４）を示す登録された指情報を含むことができる。
【００８７】
次いで、認証基準は、記憶された登録された指情報と認証試行に関連して決定された対応する候補指情報と間の比較に基づいて決定されてもよい。図１０に例示される認証試行の場合、図７の指テンプレートの説明図と比較すると、候補指特徴および登録された特徴は、指の座標系においてほぼ同一の位置に配置構成されているように見えるが、先端部の曲率は、実に全く異なっていることがわかる。したがって、認証基準は、認証が成功する可能性を著しく低減させるように決定されるべきである。
【００８８】
別の例示的な認証試行が図１１に概略的に例示されている。図１１と図７を比較すると、特有の特徴は、よく一致しているように見え、幅「ｗ」によって表わされる指寸法、および先端部の曲率半径「ｒ」は、似ているが、指５の座標系における特有の特徴の位置は、全く異なることがわかる。したがって、やはり、認証基準は、認証が成功する可能性を著しく低減させるように決定されるべきである。
【００８９】
本発明の登録方法の実施形態の記載に関連して上で説明したように、登録された指データは、登録された指の変形を示すことができる。このことが、図８ａ〜図８ｂで概略的に例示され、ここで、図８ａは、図８ａの左側の第１の接触から図８ａの右側の完全な接触までの、電子機器１の表面の指紋センサ３上の指配置を概略的に示し、図８ｂは、第１のタッチから完全なタッチまでの時間にわたって増加する、タッチセンサによって見られるような指幅の推移の概略表示であり、曲線４２によって表されている。
【００９０】
さらなる認証試行が、図１２ａ〜図１２ｂによって例示され、これらの図は、上記の図８ａ〜図８ｂに対応する。図１２ａ〜図１２ｂの認証試行は、例えば、ゼラチンから作られた薄い偽造の指４５を使用して、電子機器１の指紋認証システムをだます試行である。偽造の指４５は、最初に指紋センサ３上に配置され、次に、実物の指５を使用して、偽造の指４５に圧力が印加される。第１のタッチから完全なタッチまでの時間にわたって増加する、タッチセンサによって見られるような指幅の、結果として生じる推移は、候補指の変形曲線４７によって表わされている。
【００９１】
図１２ｂで見てわかるように、偽造の指４５を使用して認証試行に関連して得られる変形挙動は、記憶された変形曲線４２によって示される変形挙動とは全く異なる。したがって、認証基準は、認証が成功する可能性を著しく低減させるように決定されるべきである。
【００９２】
ここまで、指紋センサ３がタッチセンサ１１を備えるタッチディスプレイ２に密接に隣接して配置構成された、本発明の実施形態による電子機器１の実施形態について記載した。
【００９３】
この構成の一例が図９ａの簡略化された概略断面図で示され、電子機器は、カバーガラス３２、透明なタッチセンサ１１、ディスプレイ１２、および指紋センサ構成要素３を備えるように示されている。図９ａで見てわかるように、タッチセンサは、例えば、ＬＣＤであってもよいディスプレイ１２とカバーガラス３２との間にはさまれ、指紋センサ構成要素は、カバーガラス３２の開口部に配置構成され、指紋センサ３の上面３３が、カバーガラス３２の上面と実質的に同じ高さに配置構成されている。
【００９４】
図９ｂにおいて同様の断面図で示されている別の実施形態では、指紋センサ３は、むしろ、タッチセンサ１１の一部として設けられている。タッチセンサ１１の指紋センサ部分は、例えば、タッチセンサ１１の残りの部分よりもかなり高い解像度を有することができる。
【００９５】
前述したように、電子機器は、携帯電話またはタブレットである必要はなく、タッチセンサがタッチディスプレイに含まれている必要はない。例えば、図１０に概略的に例示されるように、電子機器１は、むしろ、ラップトップコンピュータの形態で提供されてもよく、タッチセンサは、コンピュータのトラックパッド３５の形態で提供されてもよい。
【００９６】
当業者は、本発明が上記の好ましい実施形態に決して限定されないことを認識する。それどころか、多くの修正形態および変形形態が添付された特許請求の範囲の範囲内で可能である。
【００９７】
特許請求の範囲において、単語「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、他の要素またはステップを排除せず、不定冠詞「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は、複数を排除しない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲で列挙された、いくつかの項目の機能を満たすことができる。ある手段が互いに異なる従属クレームで詳述されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用することができないということを示していない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアの一部と共に、またはその一部として供給される光記憶媒体または固体の媒体などの、適切な媒体に記憶／分配されてもよいが、他の形態、例えば、インターネット、または他の有線もしくは無線通信システムを介して分配されてもよい。特許請求の範囲におけるいかなる引用符号も範囲を限定していると解釈されるべきでない。
【図１】
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【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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