JP4395613B2

JP4395613B2 - 読取装置

Info

Publication number: JP4395613B2
Application number: JP2002357436A
Authority: JP
Inventors: 栄小松崎
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: JP2004192176A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、指紋等を読み取るための読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の指紋読取装置には、指紋読取面に押し付けられた指に光源から光を照射し、これにより得られた指紋画像光を２次元イメージセンサによって読み取るようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２５０２２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の指紋読取装置では、画像読取用のセンサとして、例えば２次元イメージセンサが用いられ、指紋読取面として、少なくとも指の大きさに対応した大きさが必要とされるため、指紋読取面として比較的大きな面積を必要としていた。一方、最近では、携帯電話等の機器において、高機能化に伴い、画像表示機能を備えるとともに、セキュリティ機能を備えることが求められている。この場合、パスワードでは、本人以外は全く使用できないとは言えないので、本人以外は全く使用できないようにするために、本人の指紋を読み取るようにすることが考えられている。しかし、このような機器の筐体の表面に、比較的大きな面積を有する指紋読取面を配置すると、筐体が大型化してしまうという問題があった。また、画像読取用のセンサとして、２次元イメージセンサを用いていたため、その配置スペースも比較的大きくなり、これによっても筐体が大型化してしまうという問題があった。
そこで、この発明は、画像読取面のサイズを小さくすることができる読取装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、透過性材料により形成された円筒の枠状部材からなり、回動可能に設けられて前記円筒の枠状部材の外周面に被写体が接触され、該被写体が接触する領域を画像読取面とする画像読取面形成体と、前記円筒の枠状部材で囲まれた中空領域外に設けられて前記円筒の枠状部材における一方の枠端面の複数個所から等間隔で該円筒の枠状部材内に光を入射する光源を有し、該光源より入射された光は、前記被写体が前記画像読取面に接触していない領域では前記画像読取面の内面で全反射されて該画像読取面から出射されず、前記被写体が前記画像読取面に接触している領域では前記画像読取面から外部に出射されて、前記画像読取面に接触される前記被写体に照明光を照射する照明手段と、前記円筒の枠状部材で囲まれた中空領域内に設けられ、前記画像読取面に接触される前記被写体による、前記照明光の反射光を受光する１次元イメージセンサと、を備えていることを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記画像読取面と前記１次元イメージセンサとの間に、前記被写体による前記反射光を前記１次元イメージセンサに導く、導光手段を備えることを特徴とするものである。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記導光手段は、ロッドレンズアレイからなることを特徴とするものである。
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記円筒の枠状部材は、前記被写体の移動に伴って回動し、前記１次元イメージセンサは、前記被写体が移動する毎に、前記画像読取面に接触する前記被写体の画像を読み取ることを特徴とするものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記円筒の枠状部材が前記被写体の移動に伴って回動するとき、該円筒の枠状部材の外周面の移動距離を検出する移動距離検出手段を有することを特徴とするものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記円筒の枠状部材は、前記画像読取面が露出される開口部を備える筐体内に設けられていることを特徴とするものである。
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の発明において、前記筐体は携帯機器の筐体であることを特徴とするものである。
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記円筒の枠状部材の他方の枠端面に反射板が設けられていることを特徴とするものである。
請求項９に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記円筒の枠状部材の少なくとも前記画像読取面を除く部分は、非透過性の支持部材に回動可能に支持されていることを特徴とするものである。
そして、この発明によれば、透過性材料により形成され、回動可能な円筒状部材の外周面に被写体が接触され、円筒状部材内に設けられた１次元イメージセンサにより、被写体の移動に応じて、円筒状部材に順次接触された被写体の画像を読み取るように構成され、被写体が円筒状部材に接触する領域を画像読取面としているため、画像読取面をライン状領域として、画像読取面のサイズを小さくすることができる。また、画像読取用のセンサとして１次元イメージセンサを用いているため、画像読取用センサ等の配置スペースを小さくすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明の第１実施形態としての読取装置を備えた携帯電話等の機器の要部の断面図を示し、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う断面図を示したものである。この機器は機器筐体１を備えている。機器筐体１の平坦な表面の所定の箇所には長方形状の開口部２が設けられている。
【０００７】
開口部２の部分における機器筐体１の内部には非透過性樹脂等からなる支持部材３が設けられている。支持部材３は、断面ほぼＣ字状であり、円筒の所定の一部につまり機器筐体１の開口部２に対応する部分に開口部４を有する構造となっている。支持部材３の両端部には非透過性樹脂等からなる支持円板５、６が設けられている。
【０００８】
支持部材３の内部には、例えばアクリル樹脂等の透明な材料からなる、円筒状の画像読取面形成体７が回動可能に設けられている。画像読取面形成体７の外周面の一部は支持部材３の開口部４を介して機器筐体１の外側に突出（露出）されている。そして、機器筐体１の外側に突出された画像読取面形成体７の外周面の所定のライン状領域は、指（被写体）８が接触して、接触した部分の指紋画像光（被写体画像光）が入射される画像読取面９となっている。そして、指８の移動に伴って画像読取面形成体７が回動し、画像読取面９に接触する指８の位置が変わるように構成されている。
【０００９】
画像読取面形成体７の内部には、回路基板１０上に設けられたＣＭＯＳやＣＣＤ等からなる一次元イメージセンサ１１が画像読取面９に対向して設けられている。一次元イメージセンサ１１と画像読取面９との間にはロッドレンズアレイ１２が設けられている。画像読取面形成体７の内部の所定の箇所には、画像読取面９に光を照射するための発光ダイオードアレイ等からなる光源１３が設けられている。
【００１０】
ここで、回路基板１０、ロッドレンズアレイ１２および光源１３の各両端部は各支持円板５、６に支持されている。また、画像読取面形成体７の画像読取面９およびその近傍に押し付けられた指８が図１において左方向または右方向に移動されると、画像読取面形成体７は指８の接触力により同方向に回動され、その際の画像読取面形成体７の外周面の移動距離は移動距離検出手段（図示せず）によって検出されるようになっている。
【００１１】
ここで、この読取装置の寸法は、特に限定されるものではなく、一般的な成人の指の指紋画像が読み取れる大きさであればよく、例えば、画像読取面形成体７の外径を９ｍｍ程度、幅を１５ｍｍ程度、とすることができる。また、一次元イメージセンサ１１の長さは１５ｍｍ程度とすることができる。
【００１２】
次に、この読取装置の動作について説明する。画像読取面形成体７の画像読取面９およびその近傍に押し付けられた指８が図１において左方向または右方向に移動されると、指８の接触力により画像読取面形成体７が同方向に回動される。
【００１３】
このとき、光源１３が点灯すると、図１において矢印で示すように、光源１３から出た光が画像読取面形成体７を透過して画像読取面９から出射され、指８に照射される。すると、指８の画像読取面９に接触した部分の、指紋の凸部（隆線）に対応する部分で光が反射され、指８の指紋の凹部（降線）に対応する部分で光が散乱される。これにより、指８の指紋の凹凸に応じて光学的に明暗の強調された指紋画像光が得られる。
【００１４】
この指紋画像光は、画像読取面９に入射され、画像読取面形成体７を透過し、ロッドレンズアレイ１２によって１次元イメージセンサ１１面に結像され、１次元イメージセンサ１１によって読み取られる。この場合、指８は画像読取面形成体７のライン状領域からなる画像読取面９上を移動するので、指８の指紋は順次スキャンされ、スキャン指紋画像光が１次元イメージセンサ１１によって順次読み取られる。そして、この読み取られたスキャン指紋画像光と移動距離検出手段によって検出された画像読取面形成体７の外周面の移動距離データとに基づいて、指８の指紋の全体としての指紋画像が得られる。
【００１５】
このように、この読取装置では、回動可能な透明な円筒状の画像読取面形成体７の機器筐体１の外側に露出された露出部の外周面の所定のライン状領域を指８が接触する領域とし、接触した部分の指紋画像光が入射される画像読取面９としているので、画像読取面９のサイズを小さくすることができる。
【００１６】
また、画像読取面形成体７内に、１次元イメージセンサ１１を備えた回路基板１０、ロッドレンズアレイ１２および光源１３を設けているので、これらの配置スペースを小さくすることができる。したがって、読取装置を小型化することができ、ひいては機器筐体１の小型化を図ることができる。
【００１７】
さらに、画像読取面形成体７は円筒状であるので、回動しても、画像読取面９と１次元イメージセンサ１１との間隔は常に一定であり、安定した画像読み取りを行なうことができる。また、画像読取面形成体７を回動可能に支持している支持部材３およびその両端部に設けられた支持円板５、６は非透過性樹脂等によって形成されているので、光漏れを極力抑えることができる。
【００１８】
なお、上記実施形態では、画像読取面形成体７内に光源１３を設けた場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図３に示すこの発明の第２実施形態のように、右側の支持円板５をアクリル樹脂等の透明な材料によって形成し、その外側に、図４に示すように、円板状の回路基板２１を備え、円板状の回路基板２１の支持円板５との対向面の外周部に複数の発光ダイオード２２を等間隔に設けたものを設けるようにしてもよい。
【００１９】
このような構造の場合には、発光ダイオード２２から出た光は、支持円板５を透過し、画像読取面形成体７の左端面に入射され、画像読取面形成体７内を進行し（導光され）、画像読取面９から出射される。ただし、この場合、指８の指紋の凹部に対応する部分における画像読取面９では光が全反射され、指８側に光は出射されない。一方、指８の指紋の凸部に対応する部分における画像読取面９では光が出射され、指８の指紋の凸部で反射されて画像読取面９に入射される。
【００２０】
したがって、この場合には、指８の指紋の凸部のみに応じて光学的に明暗の強調された指紋画像光が得られる。すなわち、指紋色調の強弱による個人差に関係なく、指８の指紋の凸部のみに応じて光学的に明暗の強調された指紋画像光が得られるため、指紋の認識精度を向上することができる。
【００２１】
また、図５に示すこの発明の第３実施形態のように、支持円板５から離間して設けられ、内部に発光ダイオード２３が設けられた非透過性のボックス２４を備え、非透過性樹脂等からなる左側の支持円板５の外周部に、図６に示すように、複数の貫通孔２５を等間隔に設け、これらの貫通孔２５内に、例えば、直径０．５ｍｍ程度の光ファイバ２６の一端部を挿入して接着剤等で固定し、複数の光ファイバ２６の他端部を束ねて接着剤等で固定し、この固定部をボックス２４の開口部２７内に接着剤等で固定して、光ファイバ２６の他端面をボックス２４内に設けられた発光ダイオード２３に対向させるようにしてもよい。
【００２２】
このような構造の場合には、画像読取面形成体７の厚さが例えば１ｍｍ程度と薄くても、直径０．５ｍｍ程度の光ファイバ２６の一端面を画像読取面形成体７の左端面に対向させると、光の漏れを極力防止することができる。また、左側の支持円板６を高反射性のアルミニウム等からなる金属板あるいはニッケルメッキ層を有する樹脂板によって形成し、画像読取面形成体７の右端面から出射された光を反射させて画像読取面形成体７内に戻すと、光利用率を良くすることができる。なお、図３の左側の支持円板６をこのような反射板としてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、透過性材料により形成され、回動可能な円筒状部材の外周面に被写体が接触され、円筒状部材内に設けられた１次元イメージセンサにより、被写体の移動に応じて、円筒状部材に順次接触された被写体の画像を読み取るように構成され、被写体が円筒状部材に接触する領域を画像読取面としているため、画像読取面をライン状領域として、画像読取面のサイズを小さくすることができる。また、画像読取用のセンサとして１次元イメージセンサを用いているため、画像読取用センサ等の配置スペースを小さくすることができる。更に、被写体に照明光を照射するための光源が円筒状部材の外部に設けられて光源から円筒状部材の一端面に光を入射し、入射された光が被写体が円筒状部材に接触していない領域では円筒状部材の内面で全反射されて円筒状部材から出射されず、被写体が円筒状部材に接触している領域では円筒状部材から光が外部に出射されて被写体を照射するように構成されて、読み取った被写体の画像における凸部と凹部の明暗のコントラストを高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態としての読取装置を備えた機器の要部の断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図３】この発明の第２実施形態としての読取装置の図２同様の断面図。
【図４】図３に示す回路基板の右側面図。
【図５】この発明の第３実施形態としての読取装置の図２同様の断面図。
【図６】図５に示す左側の支持円板の右側面図。
【符号の説明】
１機器筐体
２開口部
３支持部材
４開口部
５、６支持円板
７画像読取面形成体
８指
９画像読取面
１０回路基板
１１１次元イメージセンサ
１２ロッドレンズアレイ
１３光源

Claims

透過性材料により形成された円筒の枠状部材からなり、回動可能に設けられて前記円筒の枠状部材の外周面に被写体が接触され、該被写体が接触する領域を画像読取面とする画像読取面形成体と、
前記円筒の枠状部材で囲まれた中空領域外に設けられて前記円筒の枠状部材における一方の枠端面の複数個所から等間隔で該円筒の枠状部材内に光を入射する光源を有し、該光源より入射された光は、前記被写体が前記画像読取面に接触していない領域では前記画像読取面の内面で全反射されて該画像読取面から出射されず、前記被写体が前記画像読取面に接触している領域では前記画像読取面から外部に出射されて、前記画像読取面に接触される前記被写体に照明光を照射する照明手段と、
前記円筒の枠状部材で囲まれた中空領域内に設けられ、前記画像読取面に接触される前記被写体による、前記照明光の反射光を受光する１次元イメージセンサと、
を備えていることを特徴とする読取装置。
請求項１に記載の発明において、
前記画像読取面と前記１次元イメージセンサとの間に、前記被写体による前記反射光を前記１次元イメージセンサに導く、導光手段を備えることを特徴とする読取装置。
請求項２に記載の発明において、
前記導光手段は、ロッドレンズアレイからなることを特徴とする読取装置。
請求項１に記載の発明において、
前記円筒の枠状部材は、前記被写体の移動に伴って回動し、
前記１次元イメージセンサは、前記被写体が移動する毎に、前記画像読取面に接触する前記被写体の画像を読み取ることを特徴とする読取装置。
請求項４に記載の発明において、
前記円筒の枠状部材が前記被写体の移動に伴って回動するとき、該円筒の枠状部材の外周面の移動距離を検出する移動距離検出手段を有することを特徴とする読取装置。
請求項１に記載の発明において、
前記円筒の枠状部材は、前記画像読取面が露出される開口部を備える筐体内に設けられていることを特徴とする読取装置。
請求項６に記載の発明において、
前記筐体は携帯機器の筐体であることを特徴とする読取装置。
請求項１に記載の発明において、
前記円筒の枠状部材の他方の枠端面に反射板が設けられていることを特徴とする読取装置。
請求項１に記載の発明において、
前記円筒の枠状部材の少なくとも前記画像読取面を除く部分は、非透過性の支持部材に回動可能に支持されていることを特徴とする読取装置。