JP3636117B2

JP3636117B2 - 指紋入力装置

Info

Publication number: JP3636117B2
Application number: JP2001263488A
Authority: JP
Inventors: 暢生 ▲高▼橋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: KR20030019227A; TW583594B; JP2003070769A; CN1201262C; KR100517004B1; CN1404003A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋を入力するための指紋入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、セキュリティ確保等のために、個人に固有の情報である指紋画像を入力する装置として、指紋入力装置が使用されている。一般に、指紋入力装置は、指紋を画像として読み取るためのスキャナを備えており、操作者が自身の指を前記スキャナの走査面に位置させ、この状態で前記スキャナが指紋を読み取るようにしている。
【０００３】
従来の指紋入力装置の問題の一つとして、操作者が前記スキャナに対して適切な位置に指を置くことが出来ず、そのため指紋を正確に読み取ることが出来ないことが知られている。
この原因の一つとして、指紋においてはその特徴点情報が主に指紋の渦を中心としたある程度広い面積に散らばっているのに対し、操作者は主に指の先端でスキャナに触れてしまうことが挙げられる。
【０００４】
この理由としては、人間が指で何かを押す場合に力を加えやすい部位を自然に選ぶ結果、骨の長手方向に指を動かす、あるいは爪の真反対側を利用することが多いのに対し、指紋の主要部分は指の骨の長手方向に対して側面にあり、かつ爪の真反対から外れた部分にあるためと考えられる。
すなわち、人間は平面状に置かれた指紋スキャナ面に対して、ごく自然な動作として指の爪の反対側を押しつけてしまい、それよりも指の根元に近い、指の腹の主要部位を指紋スキャナに押しつけようとしない、あるいは押しつけることが出来ない。したがって、指紋を正確に読み取ることが出来ない。
【０００５】
前記問題を解決する方法として、特開平４−３６７９８４号公報に記載された指紋入力装置では、回転軸５を中心として透明体２を回転可能に保持し、指の位置に応じて透明体２が回転軸５を軸として回転するようにして、指紋の読取をより確実にしている。
また、特開２０００−２９３６６９号公報に記載された指紋入力装置では、指紋センサ４を有する指紋センサ本体２を、軸３を中心に回転可能に保持し、指紋の読取をより確実にしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平４−３６７９８４号公報に記載された指紋入力装置は、透明体２の中心を回転軸５で保持している。したがって、透明体２が回転した際に、透明体２の指付け根側が筐体上面に突出するため、透明体２が指を押し上げるように働き、指が透明体から離れる方向に押し上げられるため、透明体に対する指の押し付けが不安定になり、したがって、指紋の読取が不安定になるという問題がある。
【０００７】
また、特開２０００−２９３６６９号公報に記載された指紋入力装置では、指押し付け面４ａが箱体１内の奥に位置するため、指押し付け面４ａに対する指の押し付けが行い難く、指紋の読取が不安定になるという問題がある。
また、前記各公報に記載された指紋入力装置は、いずれも平面状の指紋センサを使用しているため、大きな面積の指紋センサが必要となり、高価になるという問題がある。
【０００８】
本発明は、指押し付け面に対する指の押しつけを安定に行うことができるようにすることを課題としている。
また、本発明は、小さな指紋センサを使用可能にすることによって、廉価に構成することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、筐体と、筐体に設けられた穴と、前記穴の周辺部に取り付けられた支持部材と、外面に指押し付け面を有し前記支持部材に回転可能に取り付けられた指紋センサとを備え、前記指押し付け面は前記筐体外面と面一に構成されて成ることを特徴とする指紋入力装置が提供される。指紋センサを穴内部方向に押し込むように指押し付け面に指を押し付けて、指紋センサで指紋を読み取る。
【００１０】
ここで、前記支持部材を回転中心として前記指紋センサが前記穴内部側へ回転したことを検出する回転検出手段を備え、前記指紋センサが所定位置へ回転したことを前記回転検出手段によって検出したとき、前記指紋センサは前記指押し付け面に押し付けられた指の指紋読取動作を実行するように構成してもよい。
また、前記指紋センサを前記穴外方向に付勢する付勢部材を備え、前記指で前記指押し付け面を押し付けた際に前記付勢部材の付勢力に抗して前記指紋センサが前記穴内に回転し得るように構成してもよい。
また、前記指紋センサは光を検出する光学的センサによって構成されると共に、前記指押し付け面に押し付けられた指に光を照射するための光源を前記穴内に配設して成り、前記指紋センサは前記指で反射した前記光源の光を検出することによって前記指の指紋を読み取るように構成してもよい。
【００１１】
また、本発明によれば、筐体に取り付けられた支持部材と、外面に指押し付け面を有し前記支持部材に回転可能に取り付けられたセンサ保持部材と、前記センサ保持部材の回転軸に対して並行に配設された線状の指紋センサと、前記センサ保持部材が回転することによって前記指紋センサを前記指押し付け面にそって移動させる動作伝達機構とを備え、前記指紋センサは前記指押し付け面にそって移動しながら前記指押し付け面に押し付けられた指の指紋を読み取ることを特徴とする指紋入力装置が提供される。指紋センサはセンサ保持部の指押し付け面にそって移動しながら前記指押し付け面に押し付けられた指の指紋を読み取る。
【００１２】
ここで、前記動作伝達機構は、その一端部が前記指紋センサに取り付けられると共に他端部が前記筐体に取り付けられた可撓性部材によって構成されて成り、前記可撓性部材は、前記センサ保持部材の回転に伴って前記センサ保持部材によって屈曲される部位が変化することにより、前記指紋センサを前記指押し付け面にそって移動させるように構成してもよい。
【００１３】
また、前記センサ保持部材は、指を前記指押し付け面に押し付けることによって前記筐体の穴内に回転移動するように構成してもよい。
また、前記指紋センサを前記穴外方向に付勢する付勢部材を備え、前記指で前記指押し付け面を押し付けた際に前記付勢部材の付勢力に抗して前記センサ保持部材が回転して前記穴内に没入し得るように構成してもよい。
また、前記センサ保持部材の指押し付け面は、前記筐体外面と面一に構成してもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施の形態に係る指紋入力装置について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る指紋入力装置を示す図である。図１（ａ）は指１０を指紋センサ１１の指押し付け面１４に当接した状態を示す図で、図１（ｂ）は指１０で指紋センサ１１を穴１５内に押し込んだ状態を示す図である。
図２は、本第１の実施の形態に係る指紋入力装置の使用状態を示す正面図である。また、図３は本第１の実施の形態に係る指紋入力装置の斜視図であり、図３（ａ）は指押しつけ面１４を押し付けていない状態を示す図、図３（ｂ）は指押しつけ面１４を押し付けている状態を示す図である。
【００１５】
図１を参照すると、指紋入力装置は、外面を構成するパネル１３を有する筐体１６と、外面に透明な指押し付け面１４を有する平面状の指紋センサ１１と、筐体１６内に設けられた穴１５の周辺部に取り付けられ、指紋センサ１１を回転可能に保持すると共に指紋センサ１１をバネ機構（図示せず）で外面方向に付勢するヒンジ１２を構成要素として有し、指押し付け面１４は筐体１６の外面１３と面一に構成されている。
【００１６】
前記バネ機構によって指紋センサ１１が筐体１６の外面１３よりも突出しないように係止部材（図示せず）が設けられており、前記バネ機構の付勢力によって指紋センサ１１又はヒンジ１２は前記係止部材に当接して回転が停止し、指紋センサ１１の指押し付け面１４と筐体１６の外面１３が面一になるように構成されている。
指紋センサ１１は、光学式、半導体式など、指押し付け面１４に指１０を密着させた状態で指１０の指紋をスキャンして指紋画像を検出する方式であれば、いかなる方式の指紋センサであってもよい。
【００１７】
支持部材を構成するヒンジ１２には、指紋センサ１１を筐体１６外側方向に付勢する前記バネ機構が一体的に配設されている。また。ヒンジ１２は、概略１０度ないし５０度の回転可動範囲を有し、指押し付け面１４が指で押圧されていない状態では指押し付け面１４を筐体１６のパネル１３と面一に保つと共に、指押し付け面１４を操作者が指１０で触れて穴１５方向に押し込む場合には、前記付勢部材による適度な反発力をもって、指紋センサ１１が穴１５内部に押し込まれることを許容する。
【００１８】
図２に示すように、ヒンジ１２の位置は操作者が指紋入力する際に指の第一関節に相当する部位に設けられ、指押し付け面１４の指先に相当する側が穴１５内に押し込まれることにより、操作者が指１０を軽く曲げた状態で指紋入力することが可能になる。
以上のように構成された本第１の実施の形態に係る指紋入力装置の動作を以下説明する。
【００１９】
図１を参照すると、操作者は指１０を指押し付け面１４におき、そのまま指１０を穴１５方向に押し込む。指紋センサ１１はヒンジ１２を中心に回転して穴１５内部に押し込まれ、所定位置（可動範囲の限界位置）で停止する。このとき、操作者の指紋は指押し付け面１４に十分密着しているため、指紋センサ１１は指紋を走査して指紋を正確に読み取ることが可能になる。
尚、指紋センサ１１で常時スキャンして読み取る方式を採用し、適切な指紋画像データが読みとれた時点で、当該指の指紋を確定するようにすれば、指紋センサが所定位置まで回転したことを検出するための回転検出手段は不要になる。本実施の形態では、前記回転検出手段が不要な指紋センサの例を示している。
【００２０】
また、操作者が自然な動作で指１０を指押し付け面１４に押し当てることが可能になる。何故ならば、図３に示す指紋入力装置において、人間は自然な動作としてまず、指をスキャナ装置上面に対して斜めに近づけ、その先端を指押し付け面１４に接触させる。指押し付け面１４はヒンジ１２によりそのまま穴１５内部に押し込まれるが、このときパネル１３と指押し付け面１４がヒンジ１２で所定の角度を持つことから、操作者は図１のように指を軽く曲げた状態で指押し付け面１４に沿わせることが出来るようになり、結果として指押し付け面１４が操作者の指の腹全面に密着することになる。
【００２１】
また人間は指を伸ばした状態よりも、握るように曲げた状態のほうが、指の腹に向かって力を加えやすいことから、平面状の動かない指押し付け面に押し当てる場合に比べ、押し付ける力を容易に加えることが可能になり、指押し付け面１４に対して指１０を良好に押し付ける異が可能になる。
また、指紋センサ１１に対する指１０の位置合わせおよび押下強度の調整が自然に行なえるという効果を奏する。何故ならば、人間は、指１０を曲げた状態では接触面積の大きい状態をより自然なものとして感じることから、指１０の第一関節をヒンジ１２に合わせることで接触面積を最大にしようとするため、操作者はヒンジ１２に生じる角度に対して指１０の第一関節を合わせようと自ら指位置を調整するからである。
【００２２】
また入力操作に対して前記付勢部材が機能して、適度な反発力を指に与えるため、指を指押し付け面１４に押し付ける力を所定範囲に規定することができる。人間は力覚のフィードバックが働きにくい動かない対象に力を加える場合、どれほどの力で指を押し当てて良いのかが判らないため、仮にヒンジ１２が存在せず、予めパネル１３に対して角度を持った指紋スキャナ面１４を用意した場合には、操作者は十分な指紋走査面積を得ることが出来ないほど弱く触れたり、あるいは指紋入力装置の破壊や操作者負傷の原因になるほど不必要に強く指を押しつけてしまうことが考えられるが、本実施の形態によればそのような事態を回避することが可能になる。
【００２３】
図４は本発明の第２の実施の形態に係る指紋入力装置を示す図で、図１乃至図３と同一部分には同一符号を付している。図４（ａ）は指１０を指紋センサ１１の透明な指押し付け面１４に当接した状態を示す図で、図４（ｂ）は指１０で指紋センサ１１を穴１５内に押し込んだ状態を示す図である。
前記第１の実施の形態では指紋センサが所定位置まで回転したことを検出するための回転検出手段が不要であったが、本第２の実施の形態では、前記回転検出手段を備えている点で前記第１の実施の形態と相違しており、他の構成は前記第１の実施の形態と同一である。
【００２４】
図４を参照すると、回転検出手段を構成する検出スイッチ４は平面状の指紋センサ１１が所定位置まで回転したことを検出するためのスイッチで、ヒンジ１２が回転して指紋センサ１１が所定位置まで回転した場合に、指紋センサ１１が所定位置まで回転したことを検出して、そのことを指紋センサ１１もしくは指紋スキャナ１１を制御している制御機構に知らせる機能を有している。
【００２５】
これにより、指紋入力装置は指１０が適切な位置に置かれたことを知ることが出来るため、指紋センサ１１を動作させるべきタイミングを知ることが出来る。ここで検出スイッチ４は、指紋センサ１１の押し込まれた位置を検出するものであっても良いし、ヒンジ１２の回転角度を検出するものであっても良い。
検出スイッチが、指紋センサ１１が所定位置まで回転したことを検出したとき、指紋センサ１１は、指押し付け面１４に押し付けられた指１０の指紋読取動作を実行する。
【００２６】
図５は本発明の第３の実施の形態に係る指紋入力装置を示す図で、図１乃至図３と同一部分には同一符号を付している。図５（ａ）は指１０を指紋センサ５１の透明な指押し付け面１４に当接した状態を示す図で、図４（ｂ）は指１０で指紋センサ５１を穴１５内に押し込んだ状態を示す図である。
図５を参照すると、平面状の指紋センサ５１は光学的な検出方式によるものであって、主には指１０の指紋の散乱光を検出することにより、指紋を読み取る類のものである。穴１５内に配設された光源５２は、指１０に側面ないし上面より光を当てるためのものである。すなわち指１０で指紋センサ５１を押し込むことにより、光源５２は指１０に対して、当該検出方式に適した望ましい位置から光を当てることが出来るようになる。
【００２７】
また検出スイッチ５３を設け、前記第２の実施の形態と同様、指紋センサ５１が指１０により適切な位置まで押し込まれたことを検出するように構成している。この場合、指紋センサ５１の動作だけでなく、光源５２を動作させるべきタイミングも知ることが出来るため、検出スイッチで指紋センサが所定位置まで回転したことを検出して光源５２を発光駆動すると共に指紋センサのスキャン動作を開始するようにすれば、省電力化が可能になる。
【００２８】
図６は本発明の第４の実施の形態に係る指紋入力装置を示す図で、図１乃至図３と同一部分には同一符号を付している。図６（ａ）は透明な指押しつけ面１４を押し付けていない状態を示す斜視図、図６（ｂ）は透明なセンサ保持部材６１の透明な指押し付け面１４に指１０を当接した状態を示す図で、図６（ｃ）は指１０でセンサ保持部材６１を穴１５内に押し込んだ状態を示す図である。
【００２９】
図６を参照すると、本第４の実施の形態に係る指紋入力装置は、筐体１６に取り付けられたヒンジ１２と、透明な指押し付け面１４を外面に有しヒンジ１２に回転可能に取り付けられた透明なセンサ保持部材６１と、センサ保持部材６１の回転軸（ヒンジ１２）に並行に配設された線状の指紋センサ６２と、センサ保持部材６１が回転することによって指紋センサ６２を指押し付け面１４にそって移動させる動作伝達機構６３とを備え、指紋センサ６２は指押し付け面１４にそって移動しながら指押し付け面１４に押し付けられた指１０の指紋を読み取るように構成している。
【００３０】
尚、センサ保持部材６１は平板状の中空部材によって構成され、その内部に指紋センサ６２を前記回転軸に直行する方向に摺動可能な状態で、センサ保持部材６１の回転軸と並行に収容している。センサ保持部材６１と指紋センサ６２は指紋センサ部を構成している。
また、センサ保持部材６１を穴１５外方向に付勢する付勢部材を備え、指１０で指押し付け面１４を押し付けた際に前記付勢部材の付勢力に抗してセンサ保持部材６１が回転して穴１５内に没入し得るように構成されている。
【００３１】
以上のように、少なくとも指押し付け面１４側が透明部材によって構成されたセンサ保持部材６１内には、センサ保持部材６１の回転軸と平行に配設された線状のセンサ部６２が摺動可能に配設されており、指紋センサ６２が機械的に指紋面を走査することにより、指紋を読み取る類のものである。尚、指紋センサ６２は必ずしもセンサ保持部材６１内に配設する必要はなく、センサ保持部材６１の下方（指押し付け面１４の反対側）に配設するようにしてもよい。
【００３２】
指押し付け面１４にそって指紋センサ６２を機械的に移動させる必要があるが、本実施の形態では動作伝達機構６３により、センサ保持部材６１の指１０による押し込み動作を、指紋センサ６２の移動に変換することが出来る。
すなわち、指１０で指押し付け面１４を押圧することによってセンサ保持部材６１を穴１５方向に没入させると、ヒンジ１２を軸としてセンサ保持部材６１が穴１５内に回転移動する。センサ保持部材６１の回転に伴い、指紋センサ６２が指押し付け面１４を内面側から走査し、指紋を読み取ることが出来る。
【００３３】
動作伝達機構６３としては、力を加えることによって屈曲するように撓み且つ前記力を取り除くことによって前記撓みが消滅して元の状態に復帰することが可能な可撓性部材を用いることができ、例えば、フレキシブル基板を使用することができる。
動力伝達機構として使用する可撓性部材の一端部に指紋センサ６２を取付けると共に、他端部を取り付け部材６４によって筐体１６に取付ける。センサ保持部材６１が穴１５内に回転すると、センサ保持部材６１の開放端部側によって前記可撓性部材が屈曲され、前記可撓性部材の一端部に取り付けられた指紋センサ６２がセンサ保持部材６１内で指押し付け面１４にそって、センサ保持部材６１の回転軸に平行な状態で移動する。これにより、指紋センサ６２によって指押し付け面１４に押し付けられた指の指紋がスキャンされて読み取られる。
【００３４】
線状の指紋センサを用いることによってセンサ部を小型にすれば装置価格全体を低廉にする効果があることは容易に理解できると思われるが、線状の指紋センサを用いた場合に機械的走査を安価かつ確実に行なうことには困難を伴う。特に指紋センサ６２に相当する線状の指紋センサを固定して、そこに指をこすりつけるようにするものは、こすりつけ動作が不確実であるため、安定的な画像を得ることが難しい。
【００３５】
また指紋センサ６２の動作を電動機構で行なう場合は、動作は確実になるものの、装置の機構が複雑になり、高額になる。また、スライド機構に指を載せて手の力でスライドさせるということも容易に考えられるが、指の置かれる状態が確実に一定ではないため正確な指紋読取は困難である。
これに対し、本第４の実施の形態によれば、指押し付け面１４に対して指即ち指紋の位置が定まっており、またヒンジ１２の確実な機械動作を指紋センサ６２の移動に利用するため、安定した指紋入力を実現出来る。
【００３６】
以上述べたように、本発明の実施の形態に係る指紋入力装置は、特に、筐体１６と、筐体１６に設けられた穴１５と、穴１５の周辺部に取り付けられたヒンジ１２と、外面に指押し付け面１４を有しヒンジ１２に回転可能に取り付けられた指紋センサ１１、５１とを備え、指押し付け面１４は筐体外面１３と面一に構成されて成ることを特徴としている。
操作者は指１０を指押し付け面１４におき、そのまま押し込むことにより、スキャナによって構成された指紋センサ１１、５１はヒンジ１２を中心に回転して穴１５内部に押し込まれ、指紋センサ１１、５１は指紋を走査して読み取る。
【００３７】
これにより、人間工学的な見地から、操作者が指１０を指紋入力に適した位置に自然に置くことが可能になり又、操作者が指１０を指押し付け面１４上に押し付けて指紋を入力する際に、指１０の先端部のみならず腹全体を指押し付け面１４に密着させることが容易になるため、指紋の特徴点を十分に読み取ることが可能になる。
【００３８】
また、本発明の実施の形態に係る指紋入力装置は、特に、センサ保持部材６１の回転軸に並行に配設された線状の指紋センサ６２と、センサ保持部材６１が回転することに応答して指紋センサ６２を指押し付け面１４にそって移動させる動作伝達機構６３とを備えているので、廉価な構成で、安定した指紋入力を実現することが可能になる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、指押し付け面に対する指の押しつけを安定に行うことが可能になる。
また、本発明によれば、小さな指紋センサが使用可能になり、廉価な構成で安定した指紋入力が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る指紋入力装置の使用状態を示す部分側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る指紋入力装置の使用状態を示す正面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る指紋入力装置の斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る指紋入力装置の使用状態を示す部分側面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る指紋入力装置の使用状態を示す部分側面図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態に係る指紋入力装置の使用状態を示す部分側面図である。
【符号の説明】
４、５３・・・検出スイッチ
１０・・・指
１１、５１・・・指紋センサ
１２・・・ヒンジ
１３・・・パネル
１４・・・指押し付け面
１５・・・穴
１６・・・筐体
５２・・・光源
６１・・・センサ保持部材
６２・・・指紋センサ
６３・・・動作伝達機構

Claims

筐体と、前記筐体に設けられた穴と、前記穴の周辺部に取り付けられた支持部材と、前記筐体外面と面一に構成された指押し付け面を外面に有すると共に前記穴を覆うように前記支持部材に回転可能に取り付けられた指紋センサと、前記支持部材を回転中心として前記指紋センサが前記穴内部側へ回転したことを検出する回転検出手段とを備え、
前記指紋センサは光を検出する光学的センサによって構成されると共に、前記指押し付け面に押し付けられた指に光を照射するための光源を前記穴内に配設して成り、
前記指紋センサが前記穴内部側の所定位置へ回転したことを前記回転検出手段によって検出したときに前記光源を発光駆動し、前記指押し付け面に押し付けられた指に光を照射して、前記指紋センサは前記指押し付け面に押し付けられた指で反射した前記光源の光を検出することによって前記指の指紋を読み取ることを特徴とする指紋入力装置。
筐体に取り付けられた支持部材と、外面に指押し付け面を有し前記支持部材に回転可能に取り付けられたセンサ保持部材と、前記センサ保持部材の回転軸に対して並行に配設された線状の指紋センサと、前記センサ保持部材が回転することによって前記指紋センサを前記指押し付け面にそって移動させる動作伝達機構とを備え、前記指紋センサは前記指押し付け面にそって移動しながら前記指押し付け面に押し付けられた指の指紋を読み取ることを特徴とする指紋入力装置。
前記動作伝達機構は、その一端部が前記指紋センサに取り付けられると共に他端部が前記筐体に取り付けられた可撓性部材によって構成されて成り、前記可撓性部材は、前記センサ保持部材の回転に伴って前記センサ保持部材によって屈曲される部位が変化することにより、前記指紋センサを前記指押し付け面にそって移動させることを特徴とする請求項２記載の指紋入力装置。
前記センサ保持部材は、指を前記指押し付け面に押し付けることによって前記筐体の穴内に回転移動することを特徴とする請求項２又は３記載の指紋入力装置。
前記指紋センサを前記穴外方向に付勢する付勢部材を備え、前記指で前記指押し付け面を押し付けた際に前記付勢部材の付勢力に抗して前記センサ保持部材が回転して前記穴内に没入し得るように構成されて成ることを特徴とする請求項４記載の指紋入力装置。
前記センサ保持部材の指押し付け面は、前記筐体外面と面一に構成されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一に記載の指紋入力装置。
外面に指押し付け面を有し、筐体に取り付けられた支持部材に回転可能に取り付けられたセンサ保持部材と、前記センサ保持部材の回転軸に対して並行に配設され、前記センサ保持部材の回転に応じて前記指押し付け面にそって移動しながら前記指押し付け面に押し付けられた指の指紋を読み取る指紋センサとを備えて成ることを特徴とする指紋センサを保持する機構。