(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線形撮像デバイスと、
円周表面と両端とを有する円筒形透明ローラであって、そのローラの長手軸の周りに回転可能であり、その円周表面上で指を回転させるようにする透明ローラと、
透明ローラの円周表面を通してその透明ローラの長手軸に直角の光を照射する光源と、
線形撮像デバイス上に、透明ローラの円周表面を通して照射される光を集光するように位置決めされた集光デバイスと
を備える指紋走査装置。
【請求項２】
ローラの回転運動を検出する回転検出器をさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ローラに隣接して位置決めされた指ガイドをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項４】
光源が発光ダイオード（ＬＥＤ）である請求項１に記載の装置。
【請求項５】
線形撮像デバイスが電荷結合素子（ＣＣＤ）である請求項１に記載の装置。
【請求項６】
線形撮像デバイスが相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）センサである請求項１に記載の装置。
【請求項７】
線形撮像デバイスが密着型イメージ・センサ（ＣＩＳ）である請求項１に記載の装置。
【請求項８】
ローラがプラスチック製ローラである請求項１に記載の装置。
【請求項９】
ローラがガラス製ローラである請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
集束デバイスがレンズを備える請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
集束デバイスが鏡を備える請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
回転検出器が、ローラに結合されたスロット付きホイールと、
スロット付きホイールを通して光を照射するように位置決めされた第２光源と、
スロット付きホイールを通して照射された光を検出するように位置決めされた光検出器とを備える請求項２に記載のシステム。
【請求項１３】
回転検出器が、
ローラ標識と、
標識の動きを検出するように位置決めされた標識検出器とを備える請求項２に記載の装置。
【請求項１４】
標識検出器が線形撮像デバイスを備える請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
ローラ標識が、バンプ、ピット、リッジ、スロット、光学式デカル、光学式マークからなるグループから選択されるいずれかのマークである請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
線形撮像デバイスに結合され、線形撮像デバイスに指紋の画像を取り込みを始動させるトリガをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
長手軸の周りに回転可能な透明ローラの円周表面上で指を回転させるステップと、
透明ローラの円周表面を通してその透明ローラの長手軸に直角の光で指を照らすステップと、
線形撮像デバイス上に、透明ローラの円周表面を通して照射される光を集光するステップと、
線形撮像デバイスを使用して、ローラを通して指紋の画像を取り込むステップと
を含む指紋走査方法。
【請求項１８】
線形撮像デバイスと、
ローラの長手軸上の回転ポイントの周りに回転可能で、ローラの円周表面上で指を回転させるようにしている透明ローラと、
透明ローラの円周表面を通してその透明ローラの長手軸に直角の光を照射する光源と、
線形撮像デバイス上に、透明ローラの円周表面を通して照射される光を集光するための集光デバイスと
を備える指紋走査装置。
【請求項１９】
線形撮像デバイスと、
円周表面と両端とを有する透明ローラであって、そのローラの長手軸の周りに回転可能で、そのローラに形成された突状の光学要素上に指を受けるようにしている透明ローラと、
透明ローラの円周表面を通してその透明ローラの長手軸に直角の光を照射する光源と、
透明ローラの円周表面に出てくる光線を捕捉することにより指紋の画像を得るための撮像デバイスと
を備える指紋走査装置。
【請求項２０】
ローラの回転運動を検出するステップを、さらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
ローラの回転運動を検出するステップがローラに沿った標識の運動を検出するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
その標識が線形撮像デバイスによって検出される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
ローラ標識が、バンプ、ピット、リッジ、スロット、光学式デカル、光学式マークからなるグループから選択されるいずれかのマークである、請求項１３に記載の方法。
【請求項２４】
ローラの回転運動を検出するステップがローラに結合されたスロット付きホイールにより光を検出するステップを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
ローラに隣接した指ガイドを有することにより、指の側方への運動を防止するステップを、さらに含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、一般に指紋走査システムに関し、より詳細には、線形センサを使用して指紋を走査するための方法および装置に関する。
【０００２】
（発明の背景）
自動指紋スキャナは、保守、アクセス、確認、記録保持の用途のためのアナログまたはデジタル画像を得る目的で一般的に使用されている。ほとんどの通常のスキャナでは、複数の行と列に並べられた画素すなわちピクセルの行列を備える撮像デバイスによって、指紋の二次元（２Ｄ）画像が取り込まれる。指紋画像を取り込むには、電荷結合素子（ＣＣＤ）などの二次元感光型電子センサが一般に使用されている。しかし、一般的な電荷結合素子は、そのコスト、サイズ、付随する光学系のために高価になり、あるいはキーボード、ラップトップ・コンピュータ、マウスやトラックボールのようなポインティング・デバイスなどの制約された物理環境で使用するのに実用的でないことがある。
【０００３】
ある既知のシステムでは、１つの列と１つの行とを有する十字形、Ｌ字形、またはＴ字形のパターンに構成された一連の感熱センサを使用する。ユーザが自分の指をセンサに沿って滑らせると、列センサが指の位置と速度を決定し、行センサが指紋の画像を獲得する。しかし、この感熱システムは、指の余分な圧力のために指の皮膚が伸長したり、指紋の凸凹が平板になったりするせいで起こりうる指紋画像の歪みを防止できない。
【０００４】
そこで、制約された物理環境での、指紋画像を歪めないような、高価でない小規模な指紋走査方法が必要とされている。
【０００５】
（発明の要約）
本発明は線形光センサを使用して指紋を走査する方法および装置を提供する。透明ローラ上で、指または手のひらを回転させる。指を照らすため、または検出するために、光源からローラを通して光を当てる。ローラを通して照射された光は、線形撮像デバイス上に集束される。線形アレイ撮像センサによって集められた離散的な線画像データから、完全な二次元の指紋の再生像が組み立てられる。この装置は、ローラの回転動作を検出する、回転検出器を有する。ローラに隣接して位置決めされた指ガイドが、余分な圧力による指の歪みを防止する。
【０００６】
本発明は例によって示すが、以下の説明を添付の図と共に参照することにより、よりよく理解することができよう。図中の同じ参照番号は同様のエレメントを示す。
【０００７】
（本発明の好ましい実施形態の詳細な説明）
下記の好ましい実施形態の説明では、本明細書の一部をなす添付の図を参照する。図には本発明が実施できる特定の実施形態が例として示されている。その他の実施形態も利用でき、本発明の範囲から逸脱することなく構造上の変更を加えることができることを理解されたい。下記の本発明の好ましい実施形態によって、リモート・コンピュータ・システムのユーザがネットワーク・ファイル・サーバ上のソフトウェア・アプリケーションを実行できる。
【０００８】
以下の記述では、説明のため、本発明が十分に理解されるように、多数の特定の詳細について述べる。しかし、これらの詳細な記述なしに当業者が本発明を実証できることは自明であろう。説明をしやすくするために、他の例では、周知の構造およびデバイスはブロック図で示す。
【０００９】
本発明は、既存のシステムより優れたいくつかの利点を提供する。線形撮像システムと、それに関連する光学系構成要素は、一般に二次元センサ・アレイおよび関連の光学系より小さく価格が低いため、本発明は既存のシステムに比べて小さく製造価格も低くなっている。本発明でローラを使用すれば、指の皮膚の伸長による歪みが減り、指の小さな線にローラの圧力がかかるために、向上した画質が得られる。以下に説明するように、指紋画像はパラレルではなくシリアルで生成され、それにより、関連する電子系のコストが削減される。本発明はまた、画像を一次元で集束させるだけでよいので、様々な光学系や焦点距離がより広く許容され、そのため本発明は、より製造しやすいものとなっている。
【００１０】
図１は、本発明の実施形態の斜視図である。指紋走査装置１０１は、透明ローラ１０３と、任意選択の指ガイド１０５とを備える。図２は、本発明の実施形態２０１の左側で切った断面図である。指２０７または手のひらを、回転ポイント２０５を有する透明ローラ２０３の上で回転させて、指２０７との接触点２０９を生じさせる。光源２１５は電子配線２１９を有する光制御電子装置２１３に結合され、ローラ２０３を通して光を照射し、指２０７を照らす。ローラ２０３を通して照射された光は、出力配線２２７を有する線形撮像デバイス２２３上に集束される。線形撮像デバイス２２３上に光を集束するために集束デバイス２２１と任意選択の鏡２１７を使用することができる。任意選択で、指を位置合わせし、余分な圧力で指が歪むのを防止するために、ローラ２０３に隣接して指ガイド２２５を設置することができる。走査装置２０１は、ハウジング２１１に収められている。光源２１５は発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましいが、光源がローラ２０３全体にわたってほぼ均一である限り、一般性を失わずに他の光源も本発明に使用できることを当業者は理解されよう。集束デバイス２２１はレンズが好ましいが、ＳＥＬＦＯＣレンズや曲面鏡などの他の集束デバイスも、一般性を失わずに本発明に使用できることを当業者は理解されよう。線形撮像デバイス２２３は電荷結合デバイス（ＣＣＤ）であることが好ましいが、相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）や密着型イメージセンサ（ＣＩＳ）など他の撮像デバイスも、一般性を失わずに本発明に使用できることを当業者は理解されよう。
【００１１】
本発明は、透明ローラの回転動作を検出する回転検出器機構を有する。回転の速度と方向が検出される。一実施形態では、スロット付きコードまたはエンコーダ・ホイールをローラの長手軸に直角に取り付け、第２光源でスロット付きホイールを通して光を照射する。スロット付きホイールの運動、したがってローラの運動は、ホイールを通過した光を検出するように位置決めされた光検出器によって決定される。本発明の他の実施形態では、突起やくぼみなどのローラ標識がローラの片側に位置する。ローラの運動は、突起やくぼみの動きを検出する機械的または光学的手段によって決定される。本発明の他の実施形態では、光学的マークやデカル（decal ）などのローラ標識がローラの片側に位置する。マークやデカルの動き、したがってローラの運動は、指紋画像を取り込むための線形撮像デバイスによって、または別個の光学式検出手段によって決定される。ローラの回転運動を検出するその他の機構も、一般性を損なうことなく本発明に使用できることを当業者は理解されよう。
【００１２】
図３は、本発明の平面図である。指紋走査装置３０１は、透明ローラ３０３と、任意選択の指ガイド３０５とを備える。出力配線３０７は走査結果を出力するのに使用される。
【００１３】
図４および図５は、本発明の縦型実施形態５０１の、斜視図および水平図である。指５０７または手のひらを、回転ポイント５０５を有する透明ローラの上で回転させて、指５０７との接触点５０９を生じさせる。光源５１３は、ローラ５０３を通って指５０７に光を照射する。ローラ５０３を通って照射される光の成分は、線形撮像デバイス５１７上に集束される。線形撮像デバイス５１７上に光を集束するために集束デバイス５１５が使用される。任意選択で、余分な圧力で指が歪むのを防止するため、ローラ５０３に隣接して指ガイド５１１を位置決めすることもできる。
【００１４】
図６は、本発明の一実施形態の構成要素を示すブロック図である。光学系６０５は、光または指からの画像情報を線形アレイ撮像センサ６０７上に集束し、線形アレイ撮像センサの出力はアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを通過してからマイクロコントローラ６０１に送られる。マイクロコントローラ６０１から発せられる任意選択のクロック信号６０９により、画像を連続的に走査し、あるいは不連続な時間間隔で取り込むことが可能できる。マイクロコントローラ６０１は、制御信号を光源制御機構６１１に供給して、光源をオン、オフする。ローラの動作に関係する信号は、６１３でマイクロコントローラ６０１に送られる。記憶デバイス６１５は、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）が好ましく、指紋画像の電子記憶域となる。プログラム・メモリ６１７は、マイクロコントローラ６０１へのソフトウェア命令を保持し、一時的記憶域６１９は、中間的または一時的な情報を保持する。電子インタフェース６２１は、外部デバイス６２３との間で情報を転送する。主クロック６２５は、マイクロコントローラ６０１にタイミング情報を供給する。線形アレイ撮像センサ６０７によって収集された離散的な線画像データから指紋の完全な二次元再現像が組み立てられる。
【００１５】
図７は、本発明の一実施形態の底面図である。図８は、本発明の一実施形態の左外観図である。
【００１６】
本発明を、特定のシステム環境における好ましい実施形態に関して説明してきたが、本発明は、添付の特許請求の範囲の趣旨および範囲を逸脱することなく、その他の異なるハードウェア／ソフトウェア環境で修正を加えて実施することができることを当業者は理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に適合した指紋走査システムの斜視図である。
【図２】  本発明に適合した指紋走査システムの左切開図である。
【図３】  本発明に適合した指紋走査システムの平面図である。
【図４】  本発明に適合した縦形指紋走査システムの斜視図である。
【図５】  本発明に適合した縦形指紋走査システムの水平図である。
【図６】  本発明に適合した指紋走査システムの構成要素のブロック図である。
【図７】  本発明に適合した指紋走査システムの底面図である。
【図８】  本発明に適合した指紋走査システムの左外観図である。
【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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