JPH10229980A - インテリジェントキー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】自然なキー操作の途中で指紋照合を行い、キー
入力と指紋照合とを一体化した操作の中で得られるよう
にする。 【解決手段】入力キー１００の下部には、固体撮像素子
４００が配置される。光源２０１によりキー内部を介し
て、キーを操作する指３００の指紋が照明され、撮像素
子４００により撮像される。指紋映像信号指紋照合装置
により照合される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超小型カメラを
対応させて有するインテリジェントキー装置に関するも
のであり、例えば、指紋照合をキー操作またはハンドル
操作に連動して行う場合に有効なキー装置である。

【０００２】

【従来の技術】従来の指紋照合装置として、図１３に示
すように、撮像素子９０１を用いたものがある。９０１
は、撮像素子であり、９０２は撮像レンズ、９０３は光
源である。光源９０３からの照明光は、透明ガラス板９
０４の裏面に向けて照射される。透明ガラス板９０４の
表面に、指９０５が配置されていると、照明光は、指の
指紋を照明することになる。この指の指紋は、撮像素子
９０１により撮像され比較対象とされる。透明ガラス板
９０４の上面に、指がない場合は、照明光は、ガラス板
９０４により所定の角度で全反射され、撮像素子９０１
にはなにも写らないことになる。

【０００３】撮像素子９０１で取得された撮像信号は、
指紋映像撮像信号処理部９１１において指紋映像信号
（指紋の特徴を抽出した像）に変換され、指紋照合処理
部９１２に入力される。指紋照合処理部９１２では、既
登録データ部９１３に登録されている既登録指紋と撮像
指紋の特徴が一致するかどうかの判定を行う。この判定
結果は、判断部９１４に入力される。判断部９１４で
は、判定結果に基づいて例えば、入室の許可、拒否、通
報などを行う。また、指紋情報を新たに登録する場合に
は、登録モードにすると、指紋映像撮像信号処理部９１
１からの指紋映像信号は、新規登録データ部９１５に入
力され、その後、既登録データ部９１２に転送される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来の指
紋照合装置は、キー操作部からは別途独立しており、明
らかに指紋照合を行うことが利用者に分かるために、利
用者に取って、使い勝手が悪いものになっている。

【０００５】そこでこの発明では、自然なキー操作の途
中で指紋照合を行い、キー入力（またはハンドル操作）
と指紋照合とを一体化した操作の中で得られるように
し、利用者にとっても好都合なインテリジェントキー装
置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の目的
を達成するために、複数の入力キーのうち少なくとも１
個の入力キー（またはハンドル）に撮像装置を対応させ
る構造である。また、前記撮像装置は、入力キーが所定
位置まで押されたときに指紋を撮像する。さらに、前記
撮像装置を内蔵している入力キーは、その少なくとも一
部が照明光を透過できる材質で構成されている。また、
前記撮像装置を内蔵している入力キーは、一部にレンズ
機能が構築されている。そして、レンズと撮像装置とが
一体化して形成されている。このような装置によると、
キー操作の途中で、例えば、指紋照合を行うことができ
るために、わざわざ指紋照合のための操作を行う必要が
ない。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図１（Ａ）において、１００は
入力キーであり、例えば透明であり光を透過する材料で
成型されている。この入力キー１００の上面１０１は平
坦であり、上面１０１に対向する下面１０３はレンズ状
に形成されている。入力キー１００の側部には光源２０
１が配置されており、ここからの照明光２０２は、上面
１０１の裏側に、例えば４５度の角度で入射している。
入力キー１００の上面１０１になにも無い場合には、入
射光は全反射して全反射光２０３となり、４５度の角度
で反射して入力キー１００の他方の側部に抜けて行く。

【０００８】しかし、指３００が入力キー１００の上面
に触れていると、指の指紋の凸部の位置で乱反射が起こ
り、この乱反射による散乱光２０４がレンズ部で集光さ
れて固体撮像素子４００の撮像面に結像されることにな
る。

【０００９】このような原理の元で取得された指紋像３
０１を図１（Ｂ）に示す。図の白丸の位置は照明光２０
２が全反射した位置（指紋の凹部）であり、黒丸の位置
（指紋の凸部）は乱反射した位置である。

【００１０】ここでキー１００の表面は、親水加工を施
しておくことにより、大気中の水分をキー表面に吸収保
持できる。すると、指を触れたときにも表面の水分の膜
が、導波路の役割を果たし、確実に指紋の凸部での乱反
射を誘起できるようになる。

【００１１】上記のような入力キーを用いることによ
り、ユーザは、何らかのキー入力処理を行っているうち
に自然と指紋照合が得られることになる。この発明は上
記の実施の形態に限るものでは無く、種々の実施の形態
が可能である。

【００１２】図２には別の実施の形態を示している。こ
の実施の形態は、入力キー１００の側部に沿って、下方
向へ保持脚１１１、１１２が延長されて形成されてい
る。そしてこの保持脚１１１、１１２の間には固体撮像
素子４００が取り付け配置されている。また、光源２０
１に関しても、照明取り付け穴１１３が、入力キー１０
０本体に形成されており、ここに光源２０１が取り付け
られている。このような構成であると、キー装置として
一体化された部品となる。光源２０１や固体撮像素子４
００はキー本体と共にモールドにより一体化されてもよ
い。上記の実施の形態であると、指紋を撮像する最適の
光学結像位置を設定することができる。

【００１３】図３はさらにこの発明の他の実施の形態を
示している。この実施の形態は、入力キー１００がコイ
ルスプリング４１０により浮上された状態にある。操作
が行われるときは、図３（Ａ）の状態から図（Ｂ）の状
態に入力キー１００がコイルスプリング４１０に抗して
押し下げられる。この姿勢のときに光源２０１からの光
が入力キー１００の上面の裏側に照射され、指紋の撮像
が行われる。

【００１４】このような実施の形態によると、入力キー
１００を押し込む操作があるために、適性な圧力が掛り
指の指紋像が的確にキー表面に得られ、指紋検出精度を
向上することができる。またキーを押し込まない場合に
は、入力キー１００のレンズによる像はぼけた像とな
り、無信号状態と判定するのに良好な信号となる。また
この実施の形態であっても、指紋を撮像する最適の光学
結像位置を設定することができる。

【００１５】図４はさらに他の実施の形態である。図３
の実施の形態は、入力キー１００と固体撮像素子４００
とが別体であったが、図４の実施の形態は入力キー１０
０と固体撮像素子４００とが一体化された入力キー１０
０の実施形態である。この実施の形態においても、図３
の実施の形態と同様に、コイルスプリング４１０が用い
られ、通常は入力キー１００を固体撮像素子４００と共
に持ち上げて浮上させている。操作が行われると、入力
キー１００に押圧力が加わるので、指紋像が明確に浮き
上がることになり、指紋検出精度を向上することができ
る。

【００１６】図５もさらにこの発明の実施の形態であ
る。図５の例は、図２で示した例のように、下方向へ保
持脚１１１、１１２が延長されて形成されている。そし
てこの保持脚１１１、１１２の間に固体撮像素子４００
が取り付け配置されている。また、光源２０１に関して
も、照明取り付け穴１１３が、入力キー１００本体に形
成されており、ここに光源２０１が取り付けられてい
る。さらに、コイルスプリング４１０が用いられ、通常
は入力キー１００を固体撮像素子４００と共に持ち上げ
て浮上させている。操作が行われると、入力キー１００
に押圧力が加わるので、指紋像が明確に浮き上がること
になり、指紋検出精度を向上することができる。

【００１７】さらに、この実施の形態では、保持脚１１
１、１１２の先端に、光源２０１の電源端子１１３、１
１４が設けられている。そして、入力キー１００本体が
所定位置まで押し下げられたとき、電源端子１１３、１
１４は基板に設けられている端子１１５、１１６に接触
するように設計されている。端子１１５、１１６には電
源が接続されている。これにより、入力キー１００が所
定位置まで押し下げられたときに照明が発せられ、電源
の効率的な使用が行われる。すなわち、この実施の形態
であると、節電が得られると共に指で押したときだけ映
像を読み取ることになるので誤動作が少ない。またキー
下部の撮像素子は、レンズ部に対して所定の位置に収ま
るようにはめ込まれている。このような構成であると、
キー装置として一体化された部品となる。よって、いず
れの入力キーも同じ光学精度で指紋撮影を得ることがで
きる。

【００１８】さらにこの発明は、入力キー１００の材質
特性として、可視光に対して不透明な状態が設定されて
いる。これは図６に示す分光特性６Ａである。この特性
は、キー材料に分光特性６Ａを有する顔料、染料などの
着色剤を塩化ビニール、アクリルなどの材料に混ぜて実
現される。一方、光源として図６の特性６Ｂに示すよう
な波長８００ｎｍを発光中心に持つような赤外線発光ダ
イオードを用いることにより、操作者には見えない状態
で指を照明し指紋像を得ることができる。

【００１９】この実施の形態では、入力キーの一部が可
視光は透過しないが、照明光源用の光を透過するので、
利用者がキー操作を行っている途中で、利用者に意識さ
せる事なく指紋照合を行うことができる。

【００２０】図７は、この発明に係る他の入力キーの例
である。図７の入力キー１３０は、可視光は透過させな
いが、所定の波長域、例えば赤外光などは透過させる層
（領域）１３２を形成している。このような構成のキー
を用いても、先図６の実施形態と同様な効果を得ること
ができる。また、可視光の領域であって、キーの上側の
領域には、文字３１３を書き付けておくことにより、通
常のキーと同様に扱いながら指紋像を取得することがで
きる。

【００２１】上記の入力キー１３０は、層１３２が図６
の特性６Ａに示すような特性であり、光源２０１として
は、図６の特性６Ｂに示すような特性である。図８は、
さらにこの発明の他の実施の形態である。この実施の形
態は、タイミング検出器１４０をスイッチ本体に取り付
けた例である。スイッチの操作は、図３に示した実施の
形態と同じであるが、この実施の形態では、スイッチ本
体が所定位置まで押し下げられたときに、光源２０１か
らの全反射光をタイミング検出器１４０が検出するよう
になっている。そして検出結果の信号により、撮像素子
４００の撮像を実行するようになっている。これによ
り、撮像タイミングは、入力キー１００が操作されたと
きのみ実行されるために、節電が得られる。

【００２２】図９はさらに他の実施の形態である。この
実施の形態は、光源２０１からの光２０２が、スイッチ
本体内部に入射する領域を除く他の領域を光学的に反射
しないように処理し（例えば黒い塗料１５０を塗布
し）、迷光による偽信号の発生を抑圧した例である。

【００２３】図１０はさらにこの発明の他の実施の形態
である。この実施の形態によると、図１０（Ａ）に示す
入力キー１６０は、上面が平坦で下面には複数のレンズ
部１６２ａ，１６２ｂ，１６３ｃ…が形成されている。
そして各レンズに対応するように、複数の固体撮像素子
群１６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃ…が配置されている。
このような構成によると、複数の指の指紋像を同時に取
得することができる。この入力キー装置によると、キー
入力は、指からの反射光があったかどうかで、キー操作
が行われたかどうかを判定すれば、特に、機械的にキー
を押し込む必要は無い。図１０（Ｂ）に示すキー装置
は、保持脚を各レンズの側部に設けて、固体撮像素子１
６３ａ，１６３ｂ，１６３ｃ…を入力キー１６０と一体
化した例である。

【００２４】上記の図１０の入力キー装置は、撮像素子
に対応した位置に指が振れると、このことを撮像素子が
検出するために、キー入力部として機能する。また、こ
のとき指紋像を得ることができる。さらに上記の入力キ
ー装置は、ハンドルなどのグリップ部に設けてもよい。
ハンドル操作を行うためにグリップとしての入力キー１
６０に指が振れると、指紋像が取得されることになる。

【００２５】図１１は、図１に示した入力キーを用いて
構成した指紋認証装置である。テンキー入力部５０１
は、図７に示したような入力キーを用いて、文字（数
字）表示を行っている。どれかのキーに指が触れると、
指紋映像信号が、指紋映像撮像信号処理部５０２で取得
され、どのキーに指が触れたのかも認識される。指紋映
像は、指紋照合処理部５０３で既登録データ部５０４の
既登録指紋映像と照合される。ここでは、既登録のもの
と、取得したものとが一致するかどうかの判定が行われ
る。既登録のものと、取得したものとが不一致の場合
は、その不一致を示す出力が判定部５０６に与えられ、
この判定部５０６は、判定保留、拒否、通報などを判定
出力として出力する。既登録のものと、取得したものと
が一致した場合には、キー情報はキー読取り部５０５で
記号、文字などの解析が行われ、そのキー情報が、判定
部５０６を介して出力端子５０７に導出される。このと
きは指紋照合処理部５０３から判定部５０６に許可信号
が与えられている。

【００２６】上記の判定部５０６には例えば時間回路が
あり、キー操作を行ったときの時間データも出力端子５
０７から出力されるようにしてもよい。複数のキータッ
チによる結果、いずれの指紋データも既登録データと一
致しない場合には、新規登録データとして新規登録デー
タ部５１１に保存するようになっている。この新規登録
データは、読み出し、そのイメージをコピーまたはディ
スプレイできるようになっている。

【００２７】秘匿性を向上する場合には、同一人の両手
両足の５指の全部もしくは両手５指の全部のデータ、あ
るいは両手５指の幾つかのデータを格納するようにして
もよい。そして、そのうちの幾つかが取得したデータと
一致したときに一致という判定が得られるようにしても
よい。また、既登録データと不一致のものは、その後の
調査ようとして利用できる。また、不一致判定出力と同
期して、利用者の写真撮影を行うように電子カメラと連
動される。このような場合は、不審者の撮影を行うこと
になる上記の入力キー装置によると、数字などの入力の
際に、自動的に指紋データを採取できる。しかも操作者
は、秘匿的に指紋採取が実行されることになる。また複
数のキーに指紋検出機能があるために、指紋の誤認識率
が減り高精度で指紋検出及び当該指紋者の認識が的確と
なる。

【００２８】図１２は、例えば個人の部屋や机などの暗
証情報入力部として用いた場合のスイッチ装置６０１で
ある。入力キー６０２には、例えば、先の実施の形態で
示したように指紋映像信号の取得機能が設けられてい
る。そして、この装置では、予め指紋入力順序を設定で
きるようになっている。つまり既登録データを作成する
場合に例えば、人差し指、中指、薬指のごとく、指紋像
を予め記憶させておくことができるようになっている。
すると、入力キー６０２に触れて、照合を行う場合に、
そのタッチ順序も暗号の１つとなる。これにより、１つ
の入力キーであっても、極めて秘匿性の高い暗号化設定
することができる。

【００２９】新規登録データを登録する場合には、新規
登録モードにし、例えば３つの指の指紋を入力する。す
ると、指紋映像撮像信号処理部５０２で得られた指紋映
像は、新規登録データ部５１１に登録される。その後、
実行操作を行うと、登録した指紋映像データが、既登録
データ部５０４に登録される。以後は、入力キー６０２
から、登録したユーザが、所定の順序で指を入力キー６
０２に押しつけることによっり、指紋照合が行われる。
判定部５０６は、すべての指の指紋が一致しない限り、
許可信号を出力しない。このようなキー装置は、ロッカ
ーなどのキー装置として利用できる。

【００３０】またこの発明のインテリジェントキー装置
は、車、金庫などのキーとしても応用が可能である。さ
らに入力キーは、ドアのハンドルなどに内蔵させてもよ
く、キー本体自身がハンドルであってもよい。

【００３１】さらにキー本体の上面は、平坦であるとし
たが、所定の場所に指先端が治まるように形状を湾曲形
状に形成してもよい。このように指が治まるような湾曲
形状にすると、指紋の認識精度を向上することができ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
自然なキー操作の途中で指紋照合を行い、キー入力と指
紋照合とを一体化した操作の中で得られるようにし、利
用者に取っても好都合なキー入力装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態を示す図。

【図２】この発明の第２の実施の形態を示す図。

【図３】この発明の第３の実施の形態を示す図。

【図４】この発明の第４の実施の形態を示す図。

【図５】この発明の第５の実施の形態を示す図。

【図６】この発明の第６の実施の形態を説明するために
示す分光特性図。

【図７】この発明の第７の実施の形態を示す図。

【図８】この発明の第８の実施の形態を示す図。

【図９】この発明の第９の実施の形態を示す図。

【図１０】この発明の第１０の実施の形態を示す図。

【図１１】この発明を用いた指紋認証装置を示す図。

【図１２】この発明の第１１の実施の形態を示す図。

【図１３】指紋照合装置を示す図。

【符号の説明】

１００…入力キー １１１、１１２…保持脚 ２０１…光源 ３００…指 ４００…固体撮像素子。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の入力キーのうち少なくとも１個の入
   力キーまたはハンドルに撮像装置を対応させて、前記入
   力キーまたはハンドルを介して、当該入力キーまたはハ
   ンドルに接しているものを撮像できるようにしたことを
   特徴とするインテリジェントキー装置。
2. 【請求項２】前記撮像装置は、前記入力キーまたはハン
   ドルに内蔵され、内蔵している前記入力キーまたはハン
   ドルが所定位置まで駆動されたときに指紋を撮像するこ
   とを特徴とする請求項１記載のインテリジェントキー装
   置。
3. 【請求項３】前記撮像装置を内蔵している入力キーまた
   はハンドルは、その少なくとも一部が照明光を透過でき
   る材質で構成されていることを特徴とする請求項１記載
   のインテリジェントキー装置。
4. 【請求項４】前記撮像装置を内蔵している入力キーまた
   はハンドルは、前記撮像装置に対向する面としてレンズ
   面が形成されていることを特徴とする請求項１記載のイ
   ンテリジェントキー装置。
5. 【請求項５】前記撮像装置を内蔵している入力キーまた
   はハンドルには少なくともレンズと前記撮像装置とが一
   体化して形成されていることを特徴とする請求項１記載
   のインテリジェントキー装置。
6. 【請求項６】前記撮像装置を内蔵してしている入力キー
   またはハンドルにおいて、前記撮像装置が前記入力キー
   またはハンドルを操作した指の指紋撮像を行い、指紋認
   証を行った結果は、エントリー判断用の信号として用い
   られることを特徴とする請求項１記載のインテリジェン
   トキー装置。