生体情報入力装置，生体情報処理方法および生体情報処理プログラム
【課題】 生体情報の入力に際して生体のスウィープ方向にかかわらず使用できるようにする。
【解決手段】 相対的に移動している生体部位を読み取り、この生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段１０と、この生体情報採取手段１０によって採取された生体情報に基づいて生体情報採取手段１０に対する生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段１１と、この移動方向検出手段１１によって検出された移動方向を用いて、生体情報採取手段１０によって採取された生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段１４とを備えて構成する。
【解決手段】 相対的に移動している生体部位を読み取り、この生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段１０と、この生体情報採取手段１０によって採取された生体情報に基づいて生体情報採取手段１０に対する生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段１１と、この移動方向検出手段１１によって検出された移動方向を用いて、生体情報採取手段１０によって採取された生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段１４とを備えて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認証を行なうために入力される生体情報を処理する技術に関し、特に、生体情報を部分的に且つ連続的に採取する手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な生体認証装置においては、予め生体情報から生体データ（登録データ）を作成して登録（記録）しておくとともに、照合を行なう生体情報から生体データ（照合データ）を作成し、この照合データと登録データとを照合するようになっている。
生体認証には、認証に用いられる生体情報には万人不同であり且つ終生不変のもの（例えば、指紋，掌紋，指静脈，手のひら静脈等）を用いるようになっているが、様々な要因により認証に失敗するケースが生じてしまうという課題がある。
【０００３】
そして、この認証の失敗は大きく２つの要因で分類することができる。第１には、登録データおよび照合データがともに同一人のものであるにも関わらず誤って他人と判定するケースであり、本人排除と呼ばれるものである。第２には、登録データと照合データとが互いに他人のものであるにも関わらず、誤って同一人のものであると判定するケースであり、他人受入と呼ばれるものである。
【０００４】
また、生体情報の照合には従来から種々の手法が実用化されているが、いくつかの方式では、生体情報の回転方向ずれが原因で認証に失敗することがある。すなわち、生体情報の入力装置と生体との間で回転方向に関する自由度が大きい場合に、回転ずれが照合方式の許容範囲を超えて本人排除率が増加する。又、回転方向に関する自由度を許容するために，照合データあるいは登録データを回転させながら照合を繰り返し行なう手法も知られているが、照合データもしくは登録データを回転させることにより、偶然に他人同士の照合データと登録データとが一致することがあり、これにより他人受入率が増加する。
【０００５】
さて、生体情報の入力装置としてスウィープ型指紋センサが知られている。このスウィープ型指紋センサは、指の長さよりも十分に短く、小面積の矩形採取面（センサ面／撮像面）を有している。そして、指を採取面に対して移動させるか、又は、採取面（指紋センサ）を指に対して移動させるかしながら、指紋センサによって、指の指紋について複数の部分画像を連続的に採取し、採取された複数の部分画像から、指の指紋画像の全体を再構成することが行なわれている。このように再構成された指紋画像から、特徴点（隆線の分岐点や端点）の情報を抽出・生成し、その情報に基づいて上記個人認証が行なわれることになる。なお、上述のような、採取面に対する指の相対的移動のことを「スウィープ（sweep）またはスライド（slide）」と呼ぶ。
【０００６】
このようなスウィープ型指紋センサをそなえた指紋読取装置は、例えば、下記特許文献１，２に開示されている。又、スウィープ型指紋センサから検出した平行移動量と回転移動量を用いて指紋画像を再構成する手法が、下記特許文献３に開示されている。
スウィープ型指紋センサにおいては、下記特許文献１〜３に示すように、センサと指との相対位置を変化させることで指紋の部分画像を順次入力するようになっている。なお、以下、センサと指との相対位置を変化させることをスライドというとともに、相対位置が変化する方向（指の移動方向）をスライド方向という。通常、スウィープ型指紋センサは、センサに対して指を手前側（認証対象者側）にスライドさせ、その間に、指紋の部分画像を連続的に取得する。
【０００７】
例えば、上記特許文献３においては、スライド方向を検出し、その検出されたスライド方向があらかじめ想定された方向と逆方向である場合には、指紋画像の入力を中断することが開示されている。すなわち、従来の指紋画像入力装置においては、スライド方向が限定されている。
【特許文献１】特開平１０−９１７６９号公報
【特許文献２】特開平１１−２５３４２８号公報
【特許文献３】特開２００４−１１０４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、例えば、ノート型ＰＣ（Personal Computer）やＰＤＡ（Personal Digital Assistants），携帯電話等の携帯型の情報処理装置であって、スウィープ型指紋センサをそなえるものにおいて、装置を上下方向もしくは左右方向に反転させて使用することを仕様とするものがある。
しかしながら、このような従来の情報処理装置においては、スウィープ型指紋センサを用いて指紋画像を入力する際に予め想定された方向に指をスライドさせる必要があるので、指紋の読み取りを行なうために装置を回転させる必要があり、繁雑であるという課題がある。又、スウィープ型指紋センサのようにセンサと指との相対位置の変化を利用する指紋画像入力装置においては、スライド方向による指紋画像の回転方向ずれの影響を受けにくくすることが望ましい。
【０００９】
また、スウィープ型指紋センサにおけるスライド方向の検出は、 センサによって連続
して取得した複数の部分画像を相互に比較して、最も重なりあう相対位置を算出することで実現される。しかし、速くスライドしても重なりあうように部分画像を取得するには短い時間間隔とする必要があり、スライド方向の検出の負荷が重い。例えば、僅かずつ相対位置をずらしながら、重ね合わせた領域で重なり度合いを算出し、最も重なり度合いが大きい相対位置に基づいてスライド方向が検出するという一連の処理を行なうこととなり、計算量が多くなる。従って、効率良くスライド方向を検出することも課題となる。
【００１０】
さらに、生体情報を用いた認証技術においては、指紋等の万人不同，終生不変の特徴をもつ部位を生体情報として使用している。しかしながら、このような生体情報においても、登録時と照合時で異なる部位を入力した場合には、当然ながら本人と認証することができない。このため生体情報入力装置においては、生体情報の入力位置の再現性を高める必要がある。
【００１１】
このような生体情報の入力位置の再現性を高めるために、利用者が入力された生体情報画像を目視確認することが有効である。しかしながら、上下逆さま、あるいは横向きに置いて使用することが仕様となっているような装置では、入力される生体情報画像が回転方向にずれてしまい、このような回転方向のずれがあると利用者は目視確認しにくくなる。従って、装置の回転に影響を受けないように生体情報画像を表示することも課題である。
【００１２】
さらに、生体情報画像の読み取りに際して、例えば、センサ上に載置された指の位置が、センサの中心位置から著しくずれている場合に、利用者に対して、例えば「もっと右側に指を移動させて下さい」等の誘導方向をメッセージとして提示することにより、センサにおける最適な位置に利用者の指を誘導することが考えられる。しかしながら、例えば、指紋センサを上下逆さまな状態で使用することが可能な装置においては、このように上下逆さまな状態では、装置から見た方向と利用者から見る方向とが逆方向となるので、利用者に対し正しい方向に指の移動を誘導するためには、装置の状態（姿勢，向き）等を考慮して行なう必要があり、煩雑である。
【００１３】
また、スウィープ型指紋センサをポインティングデバイスとして使用することも考えられるが、上下逆さま，あるいは横向きに置いて使用することが可能な装置においては、スウィープ型指紋センサをポインティングデバイスとして使用する場合に、装置から見た方向と利用者から見る方向とが異なることにより、ポインティング機能が検出する方向情報が利用者が入力する方向とずれてしまう場合がある。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、生体情報の入力に際して生体のスライド方向にかかわらず使用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このため、本発明の生体情報入力装置は、相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段と、該移動方向検出手段により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出手段により前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小手段とを備えることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に関連する生体認証装置は、相対的に移動している認証対象の生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段と、該座標変換処理手段による座標変換処理結果を用いて該認証対象に関する認証を行なう認証手段とを備えること特徴としている。
【００１７】
さらに、本発明の生体情報処理方法は、生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップと、該移動方向検出ステップにおいて、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとを備えることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の生体情報処理プログラムは、生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップと、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとをコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明に関連するコンピュータ読取可能な記録媒体は、上述した生体情報処理プログラムを記録したものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、移動方向検出手段によって検出された生体情報の移動方向に基づいて、座標変換手段が採取された生体情報に対して座標変換処理を行なうので、生体情報の採取に際して生体情報採取手段と生体のスライド方向との間に角度差（回転方向ずれ）が生じた場合においても、回転方向を補正することができ、確実に正立像を得ることができる。これにより、例えば、スライドするたびにスライド方向が変わり、生体情報ごとに回転方向ずれがあっても、正立像を得ることができる。
【００２１】
また、本生体認証装置を回転させて逆さまの状態で使用する等、生体情報採取手段の向きが変わった状態で生体情報の採取を行なっても、生体情報画像を正立像として取得することができ、装置の姿勢にかかわらずに生体情報の採取を行なうことができ利便性が高い。
さらに、採取した生体情報を表示手段に表示させる場合においても、装置や表示手段，生体情報採取手段等の向き（姿勢）にかかわらず、生体情報の正立像を得ることができ、装置や表示手段，生体情報採取手段等の向き（姿勢）を検出・判断する必要がないので、これらの検出・判断を行なうための機能をそなえる必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００２２】
また、生体情報採取手段を実装する向きの自由度を高くすることができ、配線パターンの実装面積を小さくすることにより、装置の小型化や低価格化を行なうことができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）実施形態の説明
図１および図２は、いずれも本発明の一実施形態としての指紋認証装置（生体情報入力装置）を示すもので、図１はその機能構成（原理的な構成）を示すブロック図、図２はその具体的な構成を示すブロック図である。これらの図１および図２において、同一部分には同一符号を付している。
【００２４】
生体情報としては、主に指紋，掌紋，指静脈，手のひら静脈などを用いたものが挙げられるが、本実施形態においては、特に、生体情報として指紋の画像を用いる場合について説明する。
本指紋認証装置１には、図１に示すように、生体情報採取手段１０と生体情報処理部１１０としての機能がそなえられ、又、生体情報処理部１１０は、移動方向検出手段１１，座標変換手段１４，位置検出手段１６，指示手段１７，特徴抽出手段３２，一致度算出手段１９，一致度判定手段２０および記憶手段２２としての機能がそなえられている。
【００２５】
実際には、本実施形態の指紋認証装置１は、図２に示すごとく、例えばリアルタイムクロック８０，揮発性メモリ部９０，不揮発性メモリ部９１（記憶手段２２），ディスプレイ８１（表示手段１５）およびＣＰＵ（Central Processing Unit）１００を有する一般
的なパーソナルコンピュータ等に、生体情報採取手段１０としてのスウィープ型指紋センサ３１を付設することにより実現される。
【００２６】
その際、後述する、生体情報処理部１１０（移動方向検出手段１１，座標変換手段１４
，位置検出手段１６，指示手段１７，特徴抽出手段３２，一致度算出手段１９，一致度判定手段２０），相対位置検出手段３３，補正手段３４，移動物体検知手段３５，登録／照合用データ生成部（生成手段）３６および照合部（一致度算出手段１９，一致度判定手段２０）３７としての機能が、所定のプログラム（生体情報処理プログラム）をＣＰＵ１００で実行することにより実現される。
【００２７】
スウィープ型指紋センサ３１（生体情報採取手段１０）は、被認証者の生体情報を映像化しその生体情報（指紋）についての複数の部分画像（生体情報画像）を連続的に採取するものである。より具体的には、被認証者の指（生体部位）を採取面（センサ面）に対し相対的に接触移動させながら、その指の指紋の部分画像を連続的に採取するものであり、これにより、相対的に移動している生体部位を読み取り、この生体部位についての２次元配列状の複数の部分画像を生体情報として連続的に採取するようになっている。なお、以下、このスウィープ型指紋センサ３１を単に指紋センサ３１ともいう。
【００２８】
なお、指紋センサ３１における指紋画像の採取方法としては、例えば、静電容量方式，感熱式，電界式，光学式のいずれの手法を用いてもよい。
指紋は、被認証者の外皮（指；生体部位）上に形成されており、センサ面に接触しうる隆線（接触部分）とセンサ面に接触しない谷線（非接触部分／空隙部分）とから成る紋様である。指紋センサ３１は、センサ面に接触する隆線部分とセンサ面に接触しない谷線部分とで検知感度が異なることを利用して、指紋の部分画像を多値画像として採取するようになっている。多値画像では、センサからの距離に応じて輝度が異なっており、通常、センサとの距離が近い隆線部分が低輝度で表示され、センサとの距離が比較的遠い谷線部分高輝度で表示される。
【００２９】
指紋による認証時に、被認証者は、指紋センサ３１のセンサ面上を指で触れながら、指の根元側から指先側，指の右側から左側など任意の方向に指を移動させる。ただし、指紋センサ３１側を指に対して移動させる機構をそなえた場合、被認証者は指を移動させる必要はない。以降、本実施形態では、被認証者が、指をその根元側から指先側に向けてスライドする場合について説明する。なお、指紋センサ３１の構成は公知であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
リアルタイムクロック８０は、指紋センサ３１によって連続的に採取される各部分画像にタイムスタンプを付加するために用いられるものである。なお、指紋センサ３１による画像取得の時間間隔が既知かつ誤差を無視できるほど一定の時間間隔である場合には、このリアルタイムクロック８０は必ずしも必要ではない。
揮発性メモリ部９０は、指紋センサ３１によって連続的に採取される部分画像や、ＣＰＵ１００の機能によって得られた特徴，相対位置，補正結果や、ＣＰＵ１００で本実施形態の指紋認証装置としての機能を実現するために必要になる各種数値等の情報を記憶するものである。
【００３１】
不揮発性メモリ部９１は、被認証者について予め登録されている指紋データ（登録データ）を保持するものであり、図１における記憶手段２２として機能するものである。この不揮発性メモリ部９１に保持される指紋データは、指の大きさよりも大きいセンサ面を有する一般的な指紋センサによって採取された指紋画像から抽出されたものであってもよいし、本実施形態の登録／照合用データ生成部３６によって生成された登録用データであってもよい。
【００３２】
ディスプレイ８１（表示手段１５）は、種々の画像や情報を表示するものであり、後述する座標変換手段１４によって座標変換された生体情報を表示する生体情報表示手段として機能する他、後述する指示手段１７によって利用者（被認証者）に対して行なわれる指示を表示するようになっている。
生体情報処理部１１０は、指紋センサ３１によって採取された指紋の部分画像（生体情報）を処理するものであって、移動方向検出手段１１，座標変換手段１４，位置検出手段１６，指示手段１７，特徴抽出手段３２，一致度算出手段１９，一致度判定手段２０，生体情報中心位置検出手段２１としての機能をそなえている。
【００３３】
移動方向検出手段１１は、指紋センサ３１によって採取された指紋の部分画像に基づいて指紋センサ３１に対する指の移動方向を検出するものである。
また、この移動方向検出手段１１は、移動方向探索範囲縮小手段１２および移動停止検出手段１３としての機能をそなえている。移動方向探索範囲縮小手段１２は、移動方向検出手段１１により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、その移動方向検出手段１１により移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、予め設定された移動方向初期探索範囲から、その検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小するものである。
【００３４】
図３および図４は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における移動方向初期探索範囲の例を示す図であり、それぞれ、ある時刻Ｔ−ΔＴに指紋センサ３１で検出された指紋の部分画像（破線部分参照）と、そのΔT後（時刻Ｔ）に検出された指紋の部分画像
（実線部分参照）とともに、時刻Ｔにおける移動方向初期探索範囲（一点鎖線部分参照）を表わしている。
【００３５】
すなわち、これらの図３および図４は、それぞれ２つの指紋画像どうしで同じ部位がぴったり重なる位置を探すために、少しずつ指紋画像を重ねる位置をずらしていく際における、ずらす範囲を説明するためのものであって、特に移動方向の初期探索範囲を示すものである。なお、時刻Ｔ−ΔＴに採取された生体情報画像の中心から時刻Ｔに採取された生体情報画像の中心に引いた矢印は移動方向を表す。
【００３６】
なお、図３は指紋センサ３１によって採取された指紋画像（方形）を中心とする全方向（３６０度）を移動方向初期探索範囲とする例を示している。この図３に示す例においては、指紋センサ３１がほぼ真四角に近い形状をそなえ、且つ初期状態では指が移動する方向がどの方向であるか定まっていない場合に、初期探索範囲を３６０度の範囲に設定した場合を示す。この図３に示す例においては、移動方向初期探索範囲の最大範囲は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に関して、それぞれSx−Oxmin，Sy−Oyminである。
【００３７】
なお、ここで、SyとSxは、指紋の部分画像において、その水平方向軸をｘ軸，垂直方向軸をｙ軸とした場合における、それぞれ指紋の部分画像のｙ軸方向のサイズとｘ軸方向のサイズである。又、OyminとOxminはそれぞれ最小限重なりと判定するために必要な領域のｙ方向のサイズとｘ軸方向のサイズである。
一方、図４は指紋センサ３１によって採取された指紋画像（矩形）を中心として、その短軸方向（図４の上下方向）を移動方向初期探索範囲とする例を示している。この図４に示す例においては、指紋センサ３１が矩形形状をそなえ、且つ初期状態においても生体が移動する方向が上下方向に限定される場合に、初期探索範囲を指紋の部分画像に対する上下方向およびその斜め上下方向の範囲に設定した範囲を示す。
【００３８】
これらの図３および図４中におけるそれぞれの画像の位置関係は、指紋の部分画像を採取した時刻のずれΔTの間に被認証者の指と指紋センサ３１との位置関係を反映しており
、例えば、指紋センサ３１の上に指を滑らせたときに、連続して指紋画像を取得した状態を表わしている。すなわち、指と指紋センサ３１との相対的な位置が時々刻々と移動しているため、時刻Ｔ−ΔＴと時刻Ｔとのそれぞれで採取された指紋画像は少しだけずれた部位を映像化したものになる。
【００３９】
また、図５および図６はそれぞれ本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における移動方向初期探索範囲の他の例を示す図であり、それぞれ図３および図４に示す移動方向初期探索範囲を下方向に縮小（限定）した状態を示している。なお、これらの図５および図６中においては、時刻Ｔ−ΔＴに採取された生体情報画像を省略している。
ここで、本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における移動方向探索範囲の設定手法を、図７に示すフローチャート（ステップＡ１０〜Ａ１００）に従って説明する。
【００４０】
先ず、移動方向初期探索範囲を設定する（ステップＡ１０）。この移動方向初期探索範囲は、指紋センサ３１に対して被認証者によって行なわれる可能性がある指のスライド方向により予め設定されるものであり、本指紋認証装置１の使用形態や指紋センサ３１の取り付け位置等に応じて決定される。なお、指紋センサ３１のスライド方向が未決定の場合には、図３や図４に示すように、移動方向初期探索範囲を広く設定しておくことが望ましい。
【００４１】
次に、指紋センサ３１により指紋の部分画像の採取を行なって、生体情報画像の更新を行なう（ステップＡ２０）。そして、移動方向探索範囲が縮小されているか否かを判断する（ステップＡ３０）。具体的には、後述するステップＡ９０において移動方向探索範囲縮小を示すフラグがＯＮになっているか否かを判断する。移動方向探索範囲が縮小されていない場合には（ステップＡ３０のＮＯルート参照）、初期探索範囲内において移動方向の探索を行なう（ステップＡ６０）。
【００４２】
すなわち、指紋センサ３１によって連続的に採取された複数の部分画像について、移動方向が連続して同じであるか、すなわち指紋センサ３１に対して指が同じ方向に移動しているかを調べるとともに、且つ、重なり度合いが所定の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＡ７０）。なお、重なり度合いとは相関度や一致度をいう。
ここで、このステップＡ７０において用いられる閾値について説明する。サブピクセル誤差がある場合には、画像同士をぴったりと重ね合わせることができないため、重なり度合いは影響を受け、その値が小さくなる。その一方で、指紋は指表皮における山谷の凹凸であり、指の表皮は軟らかいため、センサに押し付けたときに歪みが生じる。更に、指をセンサに擦り付けている際に指紋画像が読み取られるので、この歪みは常に変化する。歪みがある場合にも重なり度合いは影響を受け、その値は小さくなる。他にも様々な要因で重なり度合いが小さくなるので、その小さくなる範囲を解析的あるいは経験的に求めて、閾値が決定されるようになっている。
【００４３】
また、サブピクセル誤差とは、画像における量子化誤差の影響によって生じる１画素未満の移動距離の誤差である。生体情報を画像にする場合にはディジタル化するが、このディジタル化によって、実際的には連続的な情報を離散的な情報に間引きされる。具体的には、例えば、５０マイクロメートル刻みの間隔の画素で表現された画像では、被写体の移動距離が５０マイクロメートル未満の場合には、実際にはその移動量は１画素分に足りない。
【００４４】
しかしながら、移動距離を検出する際には、画像の重ね方は１画素単位でしかずらすことしかできないので、１画素未満の移動距離は0画素または1画素のどちらか一方になる。例えば、５０マイクロメートル刻みの間隔の画素で表現された画像を用いた場合に、移動距離が３０マイクロメートルだった場合には、実際には０．６画素ではなく１画素と算出される。このときに０．４画素の誤差が生じ、このような誤差をサブピクセル誤差というのである。
【００４５】
さて、移動方向が同じ方向であり、且つ重なり度合いが閾値以上である場合には（ステップＡ７０のＹＥＳルート参照）、次に、ステップＡ７０に示す条件がＮ回以上連続してみたされたか否かを判断する（ステップＡ８０）。上記条件がＮ回以上連続して満たされた場合には（ステップＡ８０のＹＥＳルート参照）、指が同じ方向に安定して移動していると判断して、移動方向探索範囲縮小手段１２が、移動方向探索範囲をその移動方向を含む所定の範囲に縮小（限定）し（ステップＡ９０）、又、移動方向探索範囲縮小を示すフラグにＯＮを設定する。
【００４６】
また、指紋センサ３１に対して指が同じ方向に移動していなかったり、重なり度合いが所定の閾値以上ではない場合（ステップＡ７０のＮＯルート参照）や、ステップＡ７０の条件がＮ回以上連続して満たされていない場合（ステップＡ８０のＮＯルート参照）には、ステップＡ２０に戻る。
一方、移動方向探索範囲が縮小されている場合には（ステップＡ３０のＹＥＳルート参照）、その縮小された移動方向探索範囲（縮小探索範囲）内で、移動方向の探索を行ない（ステップＡ４０）、更に、移動方向探索範囲を、ステップＡ４０において探索された移動方向を含む所定の範囲となるように更新する（ステップＡ５０）。
【００４７】
そして、指紋センサ３１により採取された指紋の部分画像がないか、もしくは、移動が停止しているかを判断する（ステップＡ１００）。指紋センサ３１により採取された指紋の部分画像がない場合や、移動が停止している場合には（ステップＡ１００のＹＥＳルート参照）、処理を終了する。又、指紋センサ３１により採取された指紋の部分画像がある場合や、移動が停止していない場合には（ステップＡ１００のＮＯルート参照）、ステップＡ２０に戻る。
【００４８】
さて、本指紋認証装置１において検出可能なスライド速度は、指紋画像の座標系を基準にすると以下の式（１）で算出される。
Vy ＜ R・( Sy − Oymin )／ΔT，Vx ＜ R・( Sx − Oxmin )／ΔT ・・・（１）
ここで、 指紋の部分画像において、その水平方向軸をｘ軸，垂直方向軸をｙ軸とすると
、VyおよびVxはそれぞれスライド速度のｙ軸方向成分とｘ軸方向成分であり、Ｒは画素ピッチである。なお、スライド速度に依存して指紋の部分画像に伸縮歪みやスキュー歪みが生じるが、上式はこれら歪みがない理想的な場合で成立するものとする。
【００４９】
また、Vy，Vxは入力される生体の特性に依存し、ΔＴは指紋センサ３１の性能に依存して仕様の決定に大きく左右するものである。例えば、指紋センサ３１の性能が決まっている場合を考えると、Sy，Sxが決まっている場合にはOyminやOxminは経験的に決定される。
また、ΔＴには下限があるので、上記式（１）のように検出可能なスライド速度の上限はVy，Vxとなる。例えば、ｙ軸方向のみにスライドし、指紋センサ３１の性能としてΔＴの下限が３msec，Oyminが4画素，Syが１６画素，Rが0.05mm／画素，指紋の部分画像が歪
みのない理想的なものと仮定すると、スライド速度の上限は２００mm/secとなる。
【００５０】
しかしながら、移動方向検出手段１１では、上記の例のように生体のスライド速度に追従するため毎秒数百枚の部分画像から移動方向を検出する必要があり負荷が高い。しかも本指紋認証装置１が例えば逆さまの状態で使用されることが想定される場合には、より負荷が高くなる。よって移動方向検出手段１１では、スライド方向を効率良く算出して負荷を軽減するために慣性を利用する。
【００５１】
つまり、短い時間間隔でスライド方向が急激には変化しないという前提のもとで、ｙ軸に関して正方向か負方向かを判断した時点で、一方のみに限定してスライド方向を検出するようになっている。例えば、上述した例において、スライド方向の上限の２００mm/secで移動していた生体あるいは指紋認証装置１が０．００３msec後に突然、逆方向になったりすることは考えにくい。
【００５２】
また、移動方向探索範囲を縮小するためには、移動方向が安定していることが重要である。図７に示す例においては、移動方向が安定したことを判断する条件の一例として、移動方向が同じであり、かつ重なり度合いが所定の閾値以上であることを用いている（ステップＡ７０参照）。
移動方向探索範囲は、スライド方向が安定した後は慣性の法則により、急激に方向が変わることはないと仮定することができる。従って、例えば移動方向±αの範囲に縮小する。なお、おおむね上下左右の領域のいずれかとしてもよい。
【００５３】
移動停止検出手段１３は、指紋センサ３１における指（生体部位）の移動の停止を検出するものである。本指紋認証装置１においては、移動停止検出手段１３により被認証者の指の移動の停止が検出された場合に、その部分画像の入力を停止するようになっている。
上述の如く、移動方向探索範囲縮小手段１２によって、探索範囲を縮小したり間引いたりすることで移動方向検出にかかる計算量を削減したとしても、移動停止の監視は必要である。
【００５４】
例えば、指紋センサ３１が、被認証者の指とセンサ部（図示省略）とが接触することで指紋の画像（部分画像；生体情報）を読み取る接触型である場合に、摩擦などによって生体表皮がたわむと、指が移動してもセンサ部と接触している部位はほとんど移動しないことがある。このように、指（生体）と指紋センサ３１との間に引っかかりが生じた場合においても、このような引っかかりの影響を受けずに指紋画像の採取を行なうために、生体の移動停止を監視する必要がある。
【００５５】
図９は指紋センサ３１における指紋画像の採取時における指のスライド速度の変化を例示する図であり、指を滑らかにスライドした場合の例を実線で、又、指と指紋センサ３１との間に引っかかりが生じた場合の例を破線で示している。
この図９に示すように、指紋センサ３１における指紋画像の採取時においては、スライド速度が滑らかに変化する場合と大きく変化する場合がある。スライド速度が滑らかに変化することを前提とすることができれば、移動方向探索範囲を限定して、処理時間の短縮や誤検出を防止することができる。しかしながら、生体とセンサとの摩擦によってたわみなどが生じると、生体そのものはある一定の速度を保って移動していても、センサと接触している部位では、この図９において破線で示すように、スライド速度が一瞬停止する。
【００５６】
本指紋認証装置１においては、移動速度推定範囲を設け、これにより停止監視範囲を設定するようになっている。
ここで、移動速度推定範囲の設定について説明する。前述した図７のステップＡ９０（移動方向探索範囲縮小ステップ）においては、慣性があるという前提で、移動方向が安定した後の移動量の変化あるいはスライド速度の変化を用いて速度を推定し、移動方向探索範囲を縮小している。なお、ｘ軸方向，ｙ軸方向に関してはそれぞれ同様の議論ができるため、ここでは、スライド速度をVとして添え字を省略する。
【００５７】
スライド速度Vは、部分画像の撮像間隔Ｉ(Ｋ)と相対位置Ｐｒ (Ｋ)とから、見かけ上、次式（２）のように算出される。
Ｖ(Ｋ) = Ｐr(Ｋ)／Ｉ(Ｋ) ・・・（２）
ここで。撮像間隔Ｉ(Ｋ)は、ある部分画像の撮像を開始してから、次の部分画像の撮像が開始されるまでの時間を指す。
【００５８】
そして、次に検出されると推定される相対位置Ｐr′(Ｋ)は、上式（２）を用いて次式
（３）のように算出される。
Ｐr′(Ｋ) = Ｖ(Ｋ−１)＊Ｉ(Ｋ)，Ｋ:整数 ・・・（３）
画像取得間隔が十分に短い場合には、探索範囲を１隆線以下とみなすことによって、さらに演算回数を低減できるとともに、相対位置検出を誤る危険性を低減することができる。
【００５９】
ただし、撮像間隔Ｉ(Ｋ)が撮像時刻によらず一定とみなせる場合においては、次式（４）のように直前の相対位置Ｐr(Ｋ−１)をそのまま利用することでも、上式（３）と同様
の作用効果が得られる。
Ｐr′(Ｋ) = Ｐr(Ｋ−１) ・・・（４）
このような推定手法は、スライド速度の変化が非常に緩やかで、等速であるとみなすことができる場合において有効となる。
【００６０】
撮像間隔Ｉ(Ｋ)が一定とみなせ、スライド速度の変化が著しい場合には、次式（５）のように相対位置Ｐr′(Ｋ)を推定してもよい。
Ｐr′(Ｋ) = Ｐr(Ｋ−１) + [Ｐr(Ｋ−１)−Ｐr(Ｋ−２)] ・・・（５）
上式（５）は、速度変化[Ｐr(Ｋ−１)−Ｐr(Ｋ−２)]が一定、つまり加速度一定とみなせる場合において有効である。例えば、スライド開始時においてスライド速度が次第に上昇するように変化する場合に適用することで、探索範囲を適切に設定することが可能となる。撮像間隔Ｉ(Ｋ)が一定とみなせない場合においても、上述と同様の考え方で速度変化を加味することで探索範囲を適切に設定することができる。
【００６１】
図１０は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における停止監視範囲および移動方向初期探索範囲の例を示す図であり、ある時刻Ｔ−ΔＴに指紋センサ３１で検出された指紋の部分画像（点線部分参照）と、そのΔＴ後（時刻Ｔ）に検出された指紋の部分画像（実線部分参照）とともに、時刻Ｔにおける移動方向初期探索範囲（一点鎖線部分参照）および停止監視範囲を表わしている。
【００６２】
この図１０中において、停止監視範囲および移動方向探索範囲は、図９に示したスライド速度の図中における速度推定範囲および停止監視範囲を、時刻Ｔ−ΔＴに採取された生体情報画像の上に表わしている。
スライド速度（移動方向と移動距離）を検出する処理には、探索範囲が広い程、時間がかかる。従って、スライド速度をその直前の状態からある程度予測可能であることを利用して、探索範囲を狭く限定することが効果的である。
【００６３】
しかしながら、図９に示すように、指と指紋センサ３１とにおいて両者の間に摩擦があることや、センサ外周の筐体に角や出っ張った形状があること等によって、スライド速度が急に０になる（引っかかりが生じる）場合がある。このようなスライド速度の一時的な停止が発生したときに、狭い探索範囲では正しく移動方向や移動距離を検出できるとは限らない。
【００６４】
そこで、本指紋認証装置１においては、スライド速度が急に０に変化した場合においても、正しく生体の移動方向や移動距離を検出できるようにするために、移動距離を検出するための基準となる位置（図の時刻）からわずかだけずれた範囲しかずれていないかもしれないと仮定して探索範囲に含める。このわずかだけずれた範囲を停止監視範囲という。
次に、図７に示すフローチャートに従って前述した本指紋認証装置１における移動方向探索範囲の設定手法に、停止監視範囲を設けた場合の処理を、図１１に示すフローチャート（ステップＡ１０〜Ａ４０，Ａ５１〜Ａ５７，Ａ６０〜Ａ１００）に従って説明する。
【００６５】
なお、図中既述のステップ番号と同一のステップ番号は同一もしくは略同一の処理を示しているので、その詳細な説明は省略する。
本手法においては、移動方向初期探索範囲の設定を行なう際に、停止監視カウントＭの初期化を行なって、Ｍ＝０を設定するようになっている（ステップＡ１０）。又、移動方向探索範囲が縮小されている場合には（ステップＡ３０のＹＥＳルート参照）、その縮小された移動方向探索範囲（縮小探索範囲）内で、移動方向の探索を行ない（ステップＡ４０）、移動速度推定範囲での画像の重なり度合いをあらわす一致度（最大一致度）MAX_Cvを算出し、揮発性メモリ部９０等に保持する（ステップＡ５１）。
【００６６】
なお、この一致度とは、指紋センサ３１によって採取される複数の部分画像のうちの、連続する２つの部分画像間での一致度である。本実施形態においては、連続する２つの部分画像間では、移動速度推定範囲から算出される一致度と停止監視範囲から算出される一致度とがある。これら両者を比較して、一致している範囲から得られる移動距離，移動方向を検出するようになっている。
【００６７】
また、サブピクセル誤差がある場合には、移動距離が所定画素数以上になるまで部分画像を１枚〜複数枚飛ばす。例えば、実際には０．５画素しか移動していないときには、１枚飛ばすことで１画素の移動が検出できる。なお、このとき移動速度は、平均０．５画素となる。
次に、移動速度推定範囲を更新して（ステップＡ５２）、停止監視範囲で移動速度の探索を行ない（ステップＡ５３）。更に、停止監視範囲での画像の重なり度合いを表わす一致度（最大一致度）MAX_Csを算出し、揮発性メモリ部９０等に保持する（ステップＡ５４）。
【００６８】
そして、MAX_CvとMAX_Csとを比較して（ステップＡ５５）、MAX_Csが大きい場合には（ステップＡ５５のＮＯルート参照）、停止状態であると判断して、停止監視カウントＭをインクリメントする（ステップＡ５６）。又、MAX_Cvが大きい場合には（ステップＡ５５のＹＥＳルート参照）、移動状態であると判定して、停止監視カウントＭに０を設定する（ステップＡ５７）。
【００６９】
なお、停止監視カウントＭは、停止状態の継続を判定するために用いられるカウンタであり、停止状態が長く続いた場合、すなわち、停止監視カウントＭの値が所定の閾値Ｔよりも大きくなった時に生体情報の入力が終了したと判定し、一瞬だけの停止状態である場合には、移動方向の検出を継続して行なうものである。
すなわち、停止監視カウントＭが閾値Ｔ以上であるか、もしくは生体情報画像が無いかを判断して（ステップＡ１００）、生体情報画像が無い場合や停止監視カウントＭが閾値Ｔ以上の場合には（ステップＡ１００のＹＥＳルート参照）、指紋の部分画像の採取が終了したものと判定して処理を完了する。又、生体情報画像があったり，停止監視カウントＭが閾値Ｔよりも小さい場合には（ステップＡ１００のＮＯルート参照）、ステップＡ２０に戻る。
【００７０】
なお、図１１に示す例においては、停止状態が長く続いたことを判定するためにカウントＭを用い、そのカウント回数に基づいて判定を行なっているが、これに限定されるものではなく、例えば、停止状態が継続する時間を測定し、この時間を所定の閾値と比較してもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
座標変換手段１４は、移動方向検出手段１１によって検出された移動方向を用いて、指紋センサ３１によって採取された生体情報に対して座標変換処理を行なうものである。又、この座標変換手段１４は、移動方向検出手段１１で検出された移動方向と指紋センサ３１に関する所定の方向との差情報を用いて座標変換を行なうようになっている。
【００７１】
ここで指紋センサ３１によって採取された生体情報とは、指紋センサ３１によって採取された指紋画像（部分画像）のみならず、この指紋画像に基づいて生成される種々の情報も含むものであり、例えば、指紋画像から抽出された特徴情報も含まれる。従って、座標変換手段１４は、指紋画像から抽出された特徴情報に対して座標変換処理を行なってもよい。なお、本実施形態においては、生体情報として指紋の部分画像を用い、座標変換手段１４が、この部分画像に対して座標変換処理を行なう例について示す。
【００７２】
座標変換手段１４は、移動方向検出手段１１によって検出した移動方向を用いて、指紋センサ３１によって採取した指紋の部分画像の座標の変換を行なう。具体的には、この座標変換は以下の式（６）に示すようにアフィン変換で実現される。
【００７３】
【数１】
【００７４】
例えば、スウィープ型指紋センサでは、指紋全体を取得すようにそのセンサ面に第１関
節付近をあて、指先が生体情報採取手段１０に触れるまでスライドする。ユーザが操作する際には、指を手前に引くイメージとなる。よって、スライド方向が常に生体情報画像の鉛直下向きとなるように変換する。
図８は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における座標変換前の生体情報画像と座標変換後の生体情報画像との関係を示す図である。
【００７５】
生体情報画像の座標系がこの図８に示すような場合の変換式は、以下の式（７）のように示される。
【００７６】
【数２】
【００７７】
ここで、θは回転角度、CxとCyはそれぞれx軸方向とy軸方向の回転中心である。例えば、回転中心はCx=Sx/2，Cy=Sy/2のように画像中心としてもよい。
また、連続する２枚の生体情報画像から得られる生体情報の移動量をｘ軸方向とｙ軸方向についてそれぞれΔxとΔyとすると、回転角度θは以下の式（８）〜（１１）で表わされる。
【００７８】
【数３】
【００７９】
座標変換は、一般的には、上述の如く三角関数を含む回転行列を用いた演算となるため、処理時間等が長くなる。そこで、座標変換のより簡単なケースとして、Vyの符号のみを考慮したものでもよい。すなわち、スライド方向のｙ軸成分が生体情報画像の鉛直下向きとなるように変換する。具体的にはスライド方向のｙ軸成分が生体情報画像の鉛直上向き方向である場合には、生体情報画像を１８０度回転させて出力する。単純に１８０度回転させるだけであれば、変換処理はメモリ間の画素値のコピーで済むので、メモリ量と計算時間を節約できる。
【００８０】
処理時間に要する時間が長い場合には、回転角度情報のみを指紋の部分画像に付加するのみでとどめておき、角度情報を用いないことによりオーバーヘッドを避けられるようにしてもよい。
図１２（ａ），（ｂ）はいずれも本発明の一実施形態としての指紋認証装置１の外観例を示す図であり、図１２（ａ）は変形前の本指紋認証装置１の外観例を示す図、図１２（ｂ）には変形後の本指紋認証装置１の外観例を示す図である。
【００８１】
これの図１２（ａ），（ｂ）に示す指紋認証装置１は、指紋センサ３１をそなえる本体１ａとディスプレイ８１をそなえるディスプレイユニット１ｂとを２軸ヒンジ（爪切り型ヒンジ）１ｃを介して開閉自在に接続して構成されている。
具体的には、図１２（ａ）中における矢印ａに示すように、ディスプレイユニット１ｂを本体１ａに対して２軸ヒンジ１ｃの軸ｃ１回りに約１８０度回転させることができるようになっており、これにより、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを蝶番状に折りたたむことができるようになっている。更に、図１２（ａ）中における矢印ｂに示すように、ディスプレイユニット１ｂを２軸ヒンジ１ｃの軸ｃ２回りに回転させて、ディスプレイユニット１ｂを１８０度回転させることができるようになっている。
【００８２】
そして、図１２（ａ）に示す状態から、本体１ａに対してディスプレイユニット１ｂを２軸ヒンジ１ｃの軸ｃ１，ｃ２でそれぞれ回転させることにより、図１２（ｂ）に示すように、ディスプレイ８１を表に出した状態で本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを折りたたむことができるようになっている。
また、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとはいずれも矩形形状を有しており、又、本体１ａは、ディスプレイユニット１ｂと２軸ヒンジ１ｃを介して接続される辺と直交する方向において、ディスプレイユニット１ｂよりも大きな寸法を有するように構成されている。又、本体１ａにおけるディスプレイユニット１ｂと重合する側の面であって、２軸ヒンジ１ｃとは反対側の端部には指紋センサ３１が形成されている。
【００８３】
これにより、図１２（ａ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを開いた状態で、被認証者はディスプレイ８１を見ながら指紋センサ３１を用いることができる他、図１２（ｂ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを閉じた状態においても、被認証者はディスプレイ８１を見ながら指紋センサ３１を用いることができるようになっている。
【００８４】
すなわち、本指紋認証装置１は、本体１ａ側に指紋センサ３１が実装され、ディスプレイユニット１ｂを反転させて折りたたむ仕様のノートパソコンとして構成され、図１２（ｂ）の状態と図１２（ａ）の状態とではディスプレイ８１の実装方向は同一方向であるとする。
そして、図１２（ａ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを開いた状態（開使用時）で、被認証者が指紋センサ３１を用いる場合には、被認証者は指を２軸ヒンジ１ｃ側から本体１ａにおける他端側（手前側）に向かって指をスライドさせ、図１２（ｂ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとをディスプレイ８１が見えるようにして折りたたんだ状態（折りたたみ使用時）で、被認証者が指紋センサ３１を用いる場合には、被認証者は指を本体１ａにおける他端側から２軸ヒンジ１ｃ側に向かってスライドさせる。
【００８５】
なお、図１２（ａ）に示す状態からディスプレイユニット１ｂを回転させて図１２（ｂ）に示す状態にした場合には、認証者から見て指紋センサ３１は１８０度反転した状態となる。
上述したように、本指紋認証装置１は、図１２（ａ）に示すような開使用時と、図１２（ｂ）に示すような折りたたみ使用時とでは、指紋センサ３１における指のスライド方向が反対となるが、本指紋認証装置１においては、座標変換手段１４がスライド方向に合わせて指紋の部分画像の座標変換を行なう。
【００８６】
具体的には、座標変換手段１４は、指紋センサ３１におけるスライド方向が開使用時での指紋センサ３１におけるスライド方向とは１８０度回転していることに基づいて、上述の如く座標変換を行ない、指紋センサ３１によって採取された指紋の部分画像を１８０度回転させるように座標変換を行なう。
これにより、図１２（ｂ）に示すように、折りたたみ使用時においてもディスプレイ８１には正立した指紋画像（部分画像）が表示され、生体情報画像は上下左右が逆になってしまうこともなく、被認証者が違和感を持つこともない。
【００８７】
すなわち、指紋画像の入力を行なう際には、利用者は常に指紋センサ３１に対して手前側に向かって指をスライドすればよいのである。
図１３（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１のディスプレイ８１に表示される指示方向を説明するための図である。
位置検出手段１６は、指紋センサ３１に対する被認証者の指の位置を検出するものであり、指示手段１７は、指紋センサ３１により検出された被認証者の指の位置に基づいて、指紋センサ３１において指が配置されるべき位置に、その被認証者の指を配置させるように、被認証者に対してその指の移動を促す指示を行なうものであり、例えば、ディスプレイ８１に指の移動を促す指示を、その移動すべき方向とともに表示させるようになっている。
【００８８】
例えば、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、本体１ａ側に指紋センサ３１が実装され、ディスプレイユニット１ｂを２軸ヒンジ１ｃによって反転させた状態で折りたたむことができる指紋認証装置１において、図１３（ａ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを開いた状態で使用する場合と、図１３（ｂ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを折りたたんだ状態で使用する場合とで、被認証者に対するディスプレイ８１の実装方向は変わらないものとする。
【００８９】
前述したように、本指紋認証装置１においては、指紋の読み取り操作を行なうに際して、開使用時（図１３（ａ）参照）と、折りたたみ使用時（図１３（ｂ）参照）とでは、指紋センサ３１における指のスライド方向が反対となるが、被認証者は、指紋画像の入力を行なう際には、常に指紋センサ３１に対して手前側に向かって指をスライドすればよく、スライド方向とディスプレイ８１の鉛直下向きが一致していれば、正しく指示することができる。
【００９０】
すなわち、座標変換手段１４は、移動方向検出手段１１によって検出されたスライド方向に基づいて、指紋センサ３１によって採取した指紋の部分画像を、その上下左右逆となるように座標変換を行なう。又は、指示手段１７が、被認証者に対して、スライド方向に基づいて上下左右逆の方向に指示する。なお、図１３（ａ），（ｂ）に示す例においては、ディスプレイ８１上に、ワーニングとして指を移動させるべき方向を矢印によって示している。
【００９１】
ここで、位置検出手段１６について詳細に説明する。位置検出手段１６は、指紋センサ３１で取得される画像において、生体情報が含まれる領域を検出するようになっている。例えば、対象とする生体が指紋の場合には、隆線が谷線よりも大きい画素値であらわされた生体情報画像を想定する。又、生体が手の甲静脈や手のひら静脈，指静脈の場合には、静脈が静脈以外よりも大きい画素値で表された生体情報画像を想定する。又、これらの関係が逆であれば画像を輝度に関して反転させれば同様の議論となる。
【００９２】
生体情報画像から生体の位置を直接を求めるには、その生体情報画像の画素値から重心を求めることが有効である。又、より精度良く位置を求める場合には、生体情報が含まれる領域を抽出してから重心を求めてもよい。
ここで、以下、生体情報が含まれる領域を生体情報領域と称する。生体情報領域の抽出には、一般的な２値化方法あるいはクラスタリングの手法を適用できる。最も簡単な方法としては、画素値に対して所定の閾値を設けこの閾値より大きい値を持つ画素を生体情報として抽出する方法である。抽出した画素の重心および分散を用いることにより、生体情報領域の位置を検出できる。
【００９３】
次に、指示手段１７について説明する。指示手段１７では、位置検出手段１６で検出された位置Bx，Byと、指紋センサ３１の中心位置Cx，Cyとのそれぞれの差情報Dx，Dyを用いて指示を行なう。具体的には、Dx=Cx-Bx，Dy=Cy-Byとし、指示方向をIx，Iyとすると、指示方向は位置に関する差情報の逆方向としてIx=-Dx，Iy=-Dyとする。
例えば、被認証者の指が指紋センサ３１に対して右寄りに位置していた場合には、指示手段１７は、利用者に対して生体を左寄りに誘導するように指示する。又、この指示としては、例えば、左矢印などの方向を示唆するマークをディスプレイ８１に表示することによって行なわれる。又、このとき、詳細な方向ではなく、より差情報の大きさが大きい成分のみを指示し、90度刻としてもよい。
【００９４】
このとき、指紋センサ３１とディスプレイ８１との間に回転方向のずれがあった場合には、ディスプレイ８１（指示手段１７）による指示が意味のない指示となるため、指紋センサ３１から検出される生体情報の移動方向との差情報θを用いて補正する。補正された方向をIx’，Iy’とすると，Ix’，Iy’は以下の式（１２）で表わされる。
【００９５】
【数４】
【００９６】
特徴抽出手段３２は、指紋センサ３１によって採取される複数の部分画像のそれぞれから、各部分画像における特徴およびその特徴の位置を抽出するものである。ここで、特徴としては、各部分画像中の前景（本実施形態では隆線画像の輝度値）およびその前景のエッジ（本実施形態では輝度勾配の値）の両方を抽出してもよいし、各部分画像中の前景（例えば隆線画像）を細線化して得られるパターンにおける端点および分岐点を抽出してもよい。
【００９７】
相対位置検出手段３３は、指紋センサ３１によって採取される複数の部分画像のうちの、連続する２つの部分画像が相互に重なり合う領域に存在する特徴（特徴抽出手段３２によって抽出された特徴）に基づいて、これら２つの部分画像相互の相対位置を検出するものである。このとき、相対位置検出手段３３は、上記相対位置を、直前までに検出された１以上の相対位置を基準にして検出してもよいし、又、上記相対位置を、直前までに検出された１以上の相対位置に基づいて推定された、次に検出されるべき相対位置を基準にして検出してもよい。
【００９８】
また、相対位置検出手段３３は、指紋センサ３１によって連続的に採取される各部分画像を、相互に重なり合う領域を有する２以上の部分領域に分けて取り扱い、上記相対位置を２以上の部分領域のそれぞれについて検出するようにしてもよい。
補正手段３４は、指紋センサ３１の検出遅延のために生じていた画像歪みや指の変形による歪みを補正するためのものである。この補正手段３４は、下記のような２種類の補正機能を有している。第１の補正機能は、相対位置検出手段３３によって検出された相対位置と各部分画像における特徴の位置とに基づいて特徴の歪み量（指の変形による歪み量）を算出し、算出された歪み量に基づいて、各部分画像における特徴の位置を補正する機能である。また、第２の補正機能は、指紋センサ３１による各部分画像の採取時間間隔と、指紋センサ３１による各部分画像の採取遅延時間と、相対位置検出手段３３によって検出された相対位置とに基づいて、指紋センサ３１の採取遅延に伴う各部分画像の歪み（伸縮歪みやスキュー歪み）を解消するように各部分画像における特徴の位置を補正して、特徴の相対位置を得る機能である。
【００９９】
なお、相対位置検出手段３３が、指紋センサ３１によって連続的に採取される各部分画像を、相互に重なり合う領域を有する２以上の部分領域に分けて取り扱い、上記相対位置を２以上の部分領域のそれぞれについて検出する場合、補正手段３４は、各部分領域について、指紋センサ３１の採取遅延に伴う各部分画像の歪みを解消するように特徴の位置を補正する。
【０１００】
また、この補正手段３４は、指紋センサ３１において画像の歪みが生じる指紋センサ４１を用いる場合に必要とされ、指紋センサ３１が画像の歪みを無視できる場合には、この補正手段３４は必ずしも必要ではない。
移動物体検知手段３５は、指紋センサ３１によって採取される複数の部分画像に基づいて、指紋センサ３１に対して移動している移動物体（ここでは被認証者の指）の有無を検知するためのもので、例えば、直前までに指紋センサ３１によって採取される部分画像の重み付き平均画像を算出し、算出された重み付き平均画像に基づいて、移動物体の有無を検知するようになっている。より具体的に、移動物体検知手段３５は、指紋センサ３１によって採取される最新の部分画像と算出された重み付き平均画像との差分値が所定の閾値を超えた場合に移動物体の存在を検知するものであり、その所定の閾値が、ノイズによる変動値よりも大きく設定されている。
【０１０１】
登録／照合用データ生成部（生成手段）３６は、特徴抽出手段３２によって抽出された特徴と、補正手段３４によって得られた特徴の相対位置とを用いて、被認証者の本人認証を行なうための指紋データ（登録用データおよび照合用データ）を生成するものである。指紋データの登録時には、登録／照合用データ生成部３６によって生成された指紋データ（隆線の分岐点や端点の位置やパターンなど公知の情報）が、登録用データとして不揮発性メモリ部９１に登録・保持される。被認証者の本人認証時には、登録／照合用データ生成部３６によって生成された指紋データ（隆線の分岐点や端点の情報）が、照合用データとして照合部３７に送られる。
【０１０２】
照合部（照合手段）３７は、登録／照合用データ生成部３６によって生成された照合用データと不揮発性メモリ部９１に保持されている被認証者の登録用データとを比較して照合処理を実行し、被認証者の本人認証を行なうものである。この照合部３７は、指紋センサ３１による映像化時刻（リアルタイムクロック８０によるタイムスタンプの時刻）の早い部分画像から得られた特徴およびその相対位置を優先的に用いて、上記照合処理を実行し、被認証者の照合結果を確定した時点で上記照合処理を終了するように構成されている。
【０１０３】
この照合部３５は、一致度算出手段１９と一致度判定手段２０とをそなえて構成されている。一致度算出手段１９は、登録／照合用データ生成部３６によって生成された照合用データと不揮発性メモリ部９１に保持されている被認証者の登録用データとの一致度を算出するものである。なお、一致度としては、例えば、相互相関法における相関係数が用いられる。
【０１０４】
また、一致度判定手段２０は、一致度算出手段１９によって算出された一致度に基づいて、例えば、この一致度が予め設定された閾値よりも大きい場合に、登録／照合用データ生成部３６によって生成された照合用データと不揮発性メモリ部９１に保持されている被認証者の登録用データとが一致するものであると判断するようになっており、これにより、被認証者がその登録用データを登録した登録主であることを認証するようになっている。
【０１０５】
上述の如く構成された本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における処理を図１４〜図１６に示すフローチャートに従って説明する。図１４は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における登録データの登録処理を説明するためのフローチャート（ステップＣ１０〜Ｃ４０）、図１５はその照合処理を説明するためのフローチャート（ステップＤ１０〜Ｄ６０）、図１６は図１４および図１５における生体情報入力ステップを説明するためのフローチャート（ステップＥ１０〜Ｅ３０）である。
【０１０６】
登録処理においては、被認証者は、生体情報採取手段１０（指紋センサ３１）を用いて生体情報（指紋）の入力を行なう（ステップＣ１０）。特徴点抽出部３２は、指紋センサ３１によって入力された生体情報に基づいて特徴の抽出を行ない（ステップＣ２０）、登録／照合用データ生成部３６が、生体データを作成して（ステップＣ３０）、この作成した生体データを不揮発性メモリ９１（記憶手段２２）に記録する（ステップＣ４０）。
【０１０７】
また、照合処理においては、生体情報採取手段１０（指紋センサ３１）を用いて生体情報（指紋）の入力を行なう（ステップＤ１０）。特徴点抽出部３２は、指紋センサ３１によって入力された生体情報に基づいて特徴の抽出を行ない（ステップＤ２０）、生体データを作成する（ステップＤ３０）。そして、一致度算出手段１９が、不揮発性メモリ９１（記憶手段２２）に格納された生体データを読み出して（ステップＤ４０）、一致度の算出を行ない（ステップＤ５０）、一致度判定手段２０が、この算出された一致度に基づいて判定を行なう（ステップＤ６０）。
【０１０８】
また、上述した図１４のステップＣ１０や図１５のステップＤ１０における生体情報の入力は、図１６に示すフローチャートに従って行なわれる。すなわち、生体情報採取手段１０により生体部位の部分画像を生体情報として読み取った後に（ステップＥ１０）、採取された生体情報に基づいて移動距離の検出を行ない（ステップＥ２０）、その後、部分画像の結合を行なう（ステップＥ３０）。
【０１０９】
なお、図１６に示すフローチャートにおいてはループの概念を省略している。例えば、複数の部分画像について、ステップＥ１０の生体情報読取ステップを繰り返し行なってからステップＥ２０の移動距離検出ステップを開始してもよく、又、ステップＥ１０の生体情報読取ステップとステップＥ２０の移動距離検出ステップとを繰り返し行なってからステップＥ３０の画像結合ステップを開始してもよく、更に、ステップＥ１０の生体情報読取ステップと、ステップＥ２０の移動距離検出ステップと、ステップＥ３０の画像結合ステップとを繰り返し行なってもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１１０】
また、このようなループの終了判定は、時間，読取回数，移動距離，移動停止，バッファ空き容量，画像に何も映っていないなどの任意の要素を組み合わせて行なうことができる。なお、これらの要素のうち移動距離検出を用いた終了判定は移動距離検出よりも後で実施可能になる。
そして、前述した図７，図１１に示したフローチャートで示される処理は、上述した図１４のステップＣ１０や図１５のステップＤ１０における生体情報の入力ステップに相当し、又、図１６におけるステップＥ１０の生体情報読取ステップやＥ２０の移動距離検出ステップに相当するものである。
【０１１１】
このように、本発明の一実施形態としての指紋認証装置１によれば、移動方向検出手段１１によって検出された生体情報の移動方向に基づいて、座標変換手段１４が採取された生体情報に対して座標変換処理を行なうので、指紋の部分画像の採取に際して指紋センサ３１における最適なスライド方向（例えば、指紋センサ３１の中心を通る法線方向）と被認証者の指のスライド方向との間に角度差（回転方向ずれ）が生じた場合においても、回転方向を補正することができ、確実に正立像を得ることができる。これにより、例えば、スライドするたびにスライド方向が変わり、指紋の部分画像ごとに回転方向ずれがあっても、正立像を得ることができる。すなわち、スライド方向による指紋画像の回転方向ずれの影響を受けにくくすることができる。
【０１１２】
また、本指紋認証装置１を回転させて逆さまの状態で使用する等、指紋センサ３１の向きが変わった状態で指紋の部分画像の採取を行なっても、指紋画像を正立像として取得することができ、指紋認証装置１（指紋センサ３１）の姿勢にかかわらずに指紋画像の採取を行なうことができ利便性が高い。
そして、本指紋認証装置１やディスプレイ８１，指紋センサ３１等の向き（姿勢）にかかわらず、指紋画像の正立像を得ることができ、本指紋認証装置１やディスプレイ８１，指紋センサ３１等の向き（姿勢，回転方向）を検出・判断する必要がないので、これらの向き等の検出・判断を行なうための機能（ハードウェア，ソフトウェア）をそなえる必要がなく、製造コストを低減することができる。
【０１１３】
さらに、採取した指紋画像をディスプレイ８１に表示させる際においても、装置の回転に影響を受けないように生体情報画像を表示することができ、指紋画像の目視確認等も行ない易い。
また、生体情報採取手段１０を実現するセンサ（指紋センサ等）を実装する向きの自由度を高くすることができ、配線パターンの実装面積を小さくすることにより、装置の小型化や低価格化を行なうことができる。
【０１１４】
図１７（ａ），（ｂ）は指紋センサ３１における配線パターンと実装面積との関係を説明するための図であり、図１７（ａ）は配線パターン長が短い場合における実装面積を示す図、図１７（ｂ）は配線パターン長が長い場合における実装面積を示す図であり、これらの図１７（ａ），（ｂ）によれば、指紋センサ３１を実装するに際して、センサの実装の自由度があり短い配線で実装することができれば、その実装面積を小さくすることができることがわかる。
【０１１５】
また、生体情報採取手段１０が生体とセンサとが接触することで生体情報を読み取る接触型の場合に、生体は相対的に移動しているものの、摩擦などによって生体表皮のたわむことで、センサと接触している部位はほとんど移動しない、いわゆる引っかかりが生じた場合においても、生体の移動方向を正しく検出し、生体情報を確実に採取することができる。
【０１１６】
例えば、被認証者が指のスライドという操作に慣れていない場合には、指の移動（スライド）にかける力の加減が不適切となり、摩擦などによって生体表皮がたわむことで、指紋センサ３１と接触している部位はほとんど移動しない引っかかりの状態が生じるおそれがある。このように、スライドが一瞬だけ停止したとしても、正確な移動方向検出を継続することができ、不慣れな被認証者でも良好に生体情報の入力を行なうことが可能となる。
【０１１７】
また、生体情報の採取に際して、指紋センサ３１と指の移動方向との間に回転方向のずれが生じた場合においても、この回転方向のずれが補正された生体情報（正立像）を表示手段１５に表示させることができ、例えば、生体情報採取手段１０を逆さまの状態で使用する等、生体情報採取手段１０を使用する向きに自由度が高い場合においても正立像を表示手段１５に表示させることができ、生体情報採取手段１０を実現するセンサを実装する向きの自由度を高くすることができる。
【０１１８】
さらに、生体情報採取手段に対する生体部位の位置を検出し、生体部位が配置されるべき位置に生体部位を配置させるように生体部位の移動を促す場合においても、容易に指示を行なうことができ利便性が高い。又、生体情報採取手段１０を逆さまの状態で使用する等、その使用する向きに自由度が高い場合にも、被認証者に対して正しく位置ずれの指示を行なうことができる他、生体情報採取手段１０を実現するセンサの実装する向きの自由度を高くすることができる。
【０１１９】
また、回転方向のずれを補正された生体情報を用いて認証を行なうことにより、生体情報の採取時にかかる回転ずれの影響を受けることなく認証処理を行なうことができる。例えば、登録データの登録時における指紋認証装置の向きと照合時の指紋認証装置の向きが大きく異なっている場合であっても、認証性能を低下させることなく認証可能となり、利便性が高い。
【０１２０】
（Ｂ）第１変形例の説明
図１８は本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第１変形例の機能構成を示すブロック図である。
本第１変形例としての指紋認証装置１０１は、第１実施形態の指紋認証装置１における位置検出手段１６に代えて、生体情報中心位置検出手段２１をそなえて構成されている他は、第１実施形態とほぼ同様に構成されている。なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくは略同一の部分を示しているので、その詳細な説明は省略する。
【０１２１】
生体情報中心位置検出手段２１は、指紋センサ３１（生体情報採取手段１０）によって採取された指紋の部分画像（生体情報）の中心位置を検出するものである。なお、この生体情報中心位置検出手段２１による、部分画像の中心位置の検出手法としては、既述の種々の手法を用いることができ、例えば、生体情報が指紋の場合には、特開2002-109543で
開示されている技術を用いることができる。
【０１２２】
本第１変形例における指示手段１７は、生体情報中心位置検出手段２１により検出された生体情報中心位置と、指紋センサ３１における所定位置との差情報を、移動方向検出手段１１によって検出された移動方向と所定の方向との差情報を用いて補正して、指紋センサ３１における被認証者の指が配置されるべき位置にその指を配置させるようにその移動を促すようになっている。
【０１２３】
具体的には、指示手段１７は、生体情報中心位置検出手段２１で検出された生体情報中心位置Bx，Byと、指紋センサ３１におけるセンサの中心位置Cx，Cyとのそれぞれの差情報Dx，Dyを用いて指示する。すなわち、Dx=Cx-Bx，Dy=Cy-Byとし、指示方向をIx，Iyとした場合に、指示方向は差情報の逆方向としてIx=-Dx，Iy=-Dyとする。つまり、被認証者の指が指紋センサ３１に対して右寄りに位置していた場合には、被認証者に対してその指を左寄りに移動させるような指示（誘導）を行なう。
【０１２４】
また、被認証者に対する指示は、例えば、左矢印などの方向を示唆するマークをディスプレイ８１上に表示させてもよい。なお、このとき、詳細な方向ではなく、より差情報の大きさが大きい成分のみを指示し、例えば９０度刻みとしてもよい。
さらに、このとき、指紋センサ３１と指示手段１７に回転方向のずれがあった場合には、意味のない指示となるため、指紋センサ３１から検出される生体情報の移動方向との差情報θを用いて補正を行なう。
【０１２５】
補正された方向をIx’，Iy’とすると、Ix’，Iy’は以下の式（１３）を用いて算出する。
【０１２６】
【数５】
【０１２７】
このように、本発明の第１変形例としての指紋認証装置１０１によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得られる他、回転方向のずれを補正された生体情報を用いて認証することで、回転ずれの影響を受けずに認証を行うことが可能となる効果を奏する上、更に、指紋センサ３１を逆方向から使用する等、その使用する向きに自由度が高い場合にも正しく位置ずれの指示を行なうことができる他、指紋センサ３１を実装する向きの自由度が高くなり、実用的に極めて有用である。
【０１２８】
（Ｃ）第２変形例の説明
上述の如き指紋センサ３１やディスプレイ８１をそなえた情報処理装置において、ディスプレイ８１上に表示されるカーソル（ポインタ）を指紋センサ３１を用いて移動させることが考えられる。すなわち、指紋センサ３１をポインティングデバイスとして機能させるのである。
【０１２９】
図１９は本発明の一実施形態の指紋認証装置の第２変形例としての機能構成を示すブロック図である。この図１９に示すように、本第２変形例の指紋認証装置１０２は、生体情報採取手段１０，移動方向検出手段１１，座標変換手段１４，表示手段１５，記憶手段２２，生体情報移動方向補正手段４０（基準方向設定手段４１），移動距離検出手段４２およびポインタ移動制御手段４３をそなえて構成されている。なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくは略同一の部分を示しているので、その詳細な説明は省略する。
【０１３０】
移動距離検出手段４２は、指紋センサ３１に対する被認証者（利用者）の指の移動距離を検出するものであって、生体情報の移動距離を検出するものである。基準方向設定手段４１は、指紋センサ３１に対する利用者の指の移動方向の基準方向を設定するものであり、ポインタ移動制御手段４３は、基準方向設定手段４１によって設定された基準方向と、移動方向検出部１１によって検出された指の移動方向と、移動距離検出手段４２によって検出された指の移動距離とに基づいて、表示手段１５上におけるポインタの移動を制御するものである。
【０１３１】
移生体情報移動方向補正手段４０は、基準方向設定手段４１をそなえるとともに、この基準方向設定手段４１によって設定された基準方向を基準にして、指の移動方向を検出・補正するものである。
表示手段１５には、指紋センサ３１上での指の移動方向と移動距離に応じて移動するカーソルが表示されるようになっている。
【０１３２】
図２０（ａ），（ｂ）はいずれも本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例の外観例を示す図であり、図２０（ａ）は変形前の本指紋認証装置１０２の外観例を示す図、図２０（ｂ）には変形後の本指紋認証装置１０２の外観例を示す図である。
これらの図２０（ａ），（ｂ）に示す指紋認証装置１０２も、第１実施形態の指紋認証装置１と同様に、指紋センサ３１をそなえる本体１ａとディスプレイ８１をそなえるディスプレイユニット１ｂとを２軸ヒンジ（爪切り型ヒンジ）１ｃを介して開閉自在に接続して構成されている。
【０１３３】
すなわち、本指紋認証装置１０２は、本体１ａ側に指紋センサ３１が実装され、ディスプレイユニット１ｂを反転させて折りたたむ仕様のノートパソコンとして構成され、図２０（ｂ）の状態と図２０（ａ）の状態とではディスプレイ８１の実装方向は同一方向であるとする。
本指紋認証装置１０２においては、指紋認証時には、被認証者（利用者）は指紋センサ３１に対して手前側に向かってスライドするので、スライド方向が鉛直下向きとすれば、移動方向を修正することができる。
【０１３４】
そこで、座標変換手段１４でスライド方向を用いて生体情報画像が上下左右逆となるように座標変換を行なった後で、移動方向，移動距離を求めてもよい。あるいは、生体情報画像を使用しない場合には、生体情報画像ではなく検出された移動方向を変換してもよい。
すなわち、本指紋認証装置１０２においては、移動方向を正しく検出するために、あらかじめ移動方向を補正するための初期値として、基準方向設定手段４１によって、基準方向として入力された指紋センサ３１上での指の移動方向を、基準値（初期値）として記憶手段２２に記憶し（初期値設定ステップ）、この設定した基準値を用いて移動方向を補正する（補正ステップ）。
【０１３５】
本第２変形例としての指紋認証装置１０２における移動方向の補正手法を、図２１および図２２に示すフローチャートに従って説明する。なお、図２１は初期値設定ステップの詳細を説明するフローチャート（ステップＦ１０〜Ｆ２０）、図２２は移動方向の補正ステップの詳細を説明するフローチャート（ステップＧ１０〜Ｇ４０）である。
初期値設定ステップにおいては、先ず、基準方向として入力された移動方向を移動方向検出手段１１により検出し（ステップＦ１０）、その後、検出された移動方向を記憶手段２２に初期値（初期方向）として記憶し（ステップＦ２０）、処理を終了する。
【０１３６】
また、移動方向補正ステップにおいては、移動方向検出手段１１によって移動方向を検出し（ステップＧ１０）、又、移動距離検出手段４２によりその移動距離を検出する（ステップＧ２０）。なお、これらの移動方向を検出するステップと移動距離を検出するステップとは逆でもよく、又、同時に行なってもよい。
次に、生体情報移動方向補正手段４０は、記憶手段２２から初期値設定ステップのステップＦ２０において記憶された初期値（初期方向）を読み出し（ステップＧ３０）、ステップＧ１０において検出された移動方向との差を演算することで移動方向を補正する（ステップＧ４０）。ポインタ移動制御部４３は、この補正された移動方向に従って、ディスプレイ８１上においてポインタを移動させるよう制御を行なう。
【０１３７】
このように、本発明の第２変形例としての指紋認証装置１０２によれば、生体部位の移動方向の基準方向を初期値としてあらかじめ設定し、この初期値を用いて生体部位の移動方向を補正することによって、生体情報採取手段１０を種々の方向から使用することができ、その使用する向きに自由度が高い場合にも、生体部位の移動方向を正しく検出することが可能となり、生体情報採取手段１０を実現するセンサを実装する向きの自由度を高くすることができる。
【０１３８】
これにより、指紋センサ３１をポインティングデバイスとして使用する場合に、指紋センサ３１を上下逆さま，あるいは横向きに置いて使用した場合においても、利用者が入力した方向に合わせて、ディスプレイ８１上においてポインタを移動させることができる。
なお、図１９中においては、便宜上、位置検出手段１６，指示手段１７，移動方向検索範囲縮小手段１２，移動停止検出手段１３，特徴抽出手段３２，一致度算出手段１９，一致度判定手段２０，生体情報中心位置検出手段２１，記憶手段２２等を表わしていないが、これに限定されるものではなく、これらの全てもしくは少なくとも一部をそなえるとともに、これらの各部を機能させてもよい。
【０１３９】
（Ｄ）適用例
以下に、本発明の指紋認証装置の適用例を示す。
（１）携帯電話
図２３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（携帯電話）２００に適用した例を示す図であり、図２４（ａ），（ｂ）は図２３（ｂ），（ｃ）の状態において採取された画像に基づいて生成された指紋画像の例を示す図である。
【０１４０】
これらの図２３（ａ）〜（ｃ）に示すモバイル機器２００は、所有者認証などの機能を実現する目的でスウィープ型指紋センサ３１を搭載されたものである。近年の携帯電話のようにモバイル機器が小型化されると、装置の持ち方は様々に変化する。特に携帯電話は片手で把持されるため、持ち方は変化しやすいと考えられる。登録時はスライドに慣れていなかったが幾度となく照合するうちに慣れ、持ち方が変わることもある。
【０１４１】
図２３（ａ），（ｂ）は紙面法線周りに回転方向ずれがあった例を示している。一般的に、登録データと入力データに回転方向ずれがある場合には認証性能が低下するが、本発明によれば、スライド方向が下向きになるように指紋画像を座標変換することにより、図２４（ａ），（ｂ）に示すように、回転方向ずれなく認証できる。
なお、回転方向ずれは、指紋画像を座標変換して補正してもよく、又、登録データあるいは照合データに対して座標変換してもよい。ただし、指紋画像を表示する場合には、指紋画像を座標変換しておくと、登録データおよび入力データの表示方向がスライド方向に依存しなくなる。
【０１４２】
（２）ＰＤＡ
図２５（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ；Personal Digital Assistants）に適用した例を示す図であり、こ
の図２５（ａ），（ｂ）に示すＰＤＡ２０１においては、ディスプレイ８１の下方位置において、スウィープ型指紋センサ３１が縦方向（９０度あるいは２７０度の向き）に実装されている。
【０１４３】
このＰＤＡ２０１において想定されるスライド方向は横方向であり、利用者（被認証者）右手でも左手でも指紋入力が可能である。
（３）ＰＤＡ
図２６（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ）に適用した例を示す図であり、この図２６（ａ），（ｂ）に示すＰＤＡ２０２は、図２５（ａ），（ｂ）に示したＰＤＡ２０１を９０度回転させたものと同様に構成され、更に、１８０度回転させても使用可能に構成されている。
【０１４４】
このＰＤＡ２０２によれば、装置の１８０度回転に依存しない指紋入力が可能である。
（４）ＰＤＡ
図２７（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ）に適用した例を示す図である。この図２７（ａ），（ｂ）に示すＰＤＡ２０３においては、装置背面、すなわち、本体２０３ａにおけるディスプレイ８１が形成されている面とは反対側の面にスウィープ型指紋センサを縦方向（９０度あるいは２７０度の向き）が実装されている。
【０１４５】
このＰＤＡ２０３において想定されるスライド方向は横方向であり、利用者（被認証者）右手でも左手でも指紋入力が可能である。 （５）ノートＰＣ
図２８（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ノートＰＣ（Personal Computer））に適用した例を示す図であり、図２８
（ａ）はディスプレイユニット２０４ｂを開いた状態を示す図、図２８（ｂ）はディスプレイユニット２０４ｂを表側にして畳んだ状態を示す図である。
【０１４６】
この図２８（ａ），（ｂ）に示すノートＰＣ２０４は、ディスプレイユニット１ｂにおけるディスプレイ８１の隣の位置に、スウィープ型指紋センサ３１を横方向に実装したものであり、更に、図１２に示した指紋認証装置１と同様に、本体２０４ａとディスプレイ８１をそなえるディスプレイユニット２０４ｂとを２軸ヒンジ（爪切り型ヒンジ）２０４ｃを介して開閉自在に接続して構成されている。
【０１４７】
また、このノートＰＣ２０４のディスプレイユニット２０４ｂは、図２８（ｂ）に示すように、２軸ヒンジ２０４ｃを用いてディスプレイユニット２０４ｂを軸ｂで回転させて、更に軸ａを介してディスプレイユニット２０４ｂを閉じ、ディスプレイ８１が表面に出るような状態で畳んだ際に、ディスプレイ８１に表示される画面が１８０度回転して表示されるようになっている。
【０１４８】
すなわち、図２８（ａ）に示す例においては、文字“ＡＢＣ”が正立した状態で表示されているが、２軸ヒンジ２０４ｃを用いてディスプレイユニット２０４ｂを軸ｂで回転させて、更に軸ａを介してディスプレイユニット２０４ｂを閉じ、ディスプレイユニット２０４ｂが表面に出るような状態で畳んだ場合においても、図２８（ｂ）に示すように、文字“ＡＢＣ”が正立して表示されるようになっている。
【０１４９】
このノートＰＣ２０４においては、折りたたみ使用時には開使用時と比べてスライド方向が反対方向となるが、本発明によれば、装置の１８０度回転に依存しない指紋入力が可能である。
本発明によれば、ディスプレイ８１の表示方向を１８０度回転させることによりスライド方向やカーソル移動方向も１８０度ずれるが、移動方向補正を行なうことによりカーソル移動方向が１８０度回転しない。
【０１５０】
（６）タブレットＰＣ
図２９（ａ），（ｂ）および図３０（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（タブレットＰＣ）に適用した例を示す図であり、図２９（ａ）はタブレットＰＣ２０５を縦方向で使用する状態を示す図、図２９（ｂ）はタブレットＰＣ２０５を横方向で使用する状態を示す図、図３０（ａ）はタブレットＰＣ２０６を縦方向で使用する状態を示す図、図３０（ｂ）はタブレットＰＣ２０６を横方向で使用する状態を示す図である。
【０１５１】
図２９（ａ），（ｂ）に示すタブレットＰＣ２０５においては、装置本体におけるディスプレイ８１の長手方向に沿ってスウィープ型指紋センサが実装されており、図３０（ａ），（ｂ）に示すタブレットＰＣ２０６においては、装置本体におけるディスプレイ８１の短手方向に沿ってスウィープ型指紋センサが実装されている。
そして、これらのタブレットＰＣ２０５，２０６を、そのディスプレイの表示方向に合わせて、装置を９０度あるいは２７０度回転させて設置することができるものである。このタブレットＰＣ２０５，２０６によれば、装置の９０度，１８０度，２７０度の回転に依存しない指紋入力が可能である。
【０１５２】
また、タブレットＰＣ２０５は、図２９（ｂ）に示すように、図２９（ａ）に示す縦方向での使用状態から、時計回りに９０度回転させて横方向で使用する場合に、ディスプレイ８１に表示する画面を９０度回転して表示させることができるようになっている。
すなわち、図２９（ａ）に示す例においては、文字“ＡＢＣ”が正立した状態で表示されているが、この状態からタブレットＰＣ２０５を時計方向に９０度回転させた場合においても、図２９（ｂ）に示すように、文字“ＡＢＣ”が正立して表示させることができるようになっている。
【０１５３】
同様に、タブレットＰＣ２０６、図３０（ｂ）に示すように、図３０（ａ）に示す縦方向での使用状態から、時計回りに９０度回転させて横方向で使用する場合に、ディスプレイ８１に表示する画面を９０度回転して表示させることができるようになっている。
すなわち、図３０（ａ）に示す例においては、文字“ＡＢＣ”が正立した状態で表示されているが、この状態からタブレットＰＣ２０６を時計方向に９０度回転させた場合においても、図３０（ｂ）に示すように、文字“ＡＢＣ”が正立して表示させることができるようになっている。
【０１５４】
また、スライド方向が上下方向となる向きに装置を設置する場合には、認証者の１０指のうちいずれか１指以上、スライド方向が左右方向となる向きに装置を設置する場合には両親指のいずれか１指以上を登録しておくことにより、その設置方向を変えても高い認証性能を維持できる。
なお、図２９（ａ）に示したタブレットＰＣ２０５においては、向かってディスプレイ８１の右側に指紋センサ３１がそなえられているが、これに限定されるものではなく、例えば、向かってディスプレイ８１の左側に指紋センサ３１をそなえてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。そして、このように向かってディスプレイ８１の左側に指紋センサ３１をそなえた場合には、本体を時計回りに９０度回転させた場合には、ディスプレイ８１の上側に指紋センサ３１が位置することになる。
【０１５５】
同様に、図３０（ａ）に示したタブレットＰＣ２０６においては、向かってディスプレイ８１の上側に指紋センサ３１がそなえられているが、これに限定されるものではなく、例えば、向かってディスプレイ８１の下側に指紋センサ３１をそなえてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。そして、このように向かってディスプレイ８１の下側に指紋センサ３１をそなえた場合には、本体を時計回りに９０度回転させた場合には、向かってディスプレイ８１の左側に指紋センサ３１が位置することになる。
【０１５６】
また、これらのタブレットＰＣ２０５，２０６の回転方向についても、本体を半時計方向に回転させてもよい。
（Ｅ）その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１５７】
例えば、上述した実施形態では、被検体が人の指であり生体情報として指紋画像を採取する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、被検体としての掌から、掌紋画像や血管パターン画像等を生体情報として採取する場合にも上述と同様に適用され、上述と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明の各実施形態が開示されていれば、本発明を当業者によって実施・製造することが可能である。
【０１５８】
（Ｆ）付記
（付記１） 相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、
該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段とを備えることを特徴とする、生体情報入力装置。
【０１５９】
（付記２） 該移動方向検出手段により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出手段により前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小手段をそなえることを特徴とする、付記１記載の生体情報入力装置。
（付記３） 該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出手段をそなえ、
該移動停止検出手段により前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止することを特徴とする、付記１記載の生体情報入力装置。
【０１６０】
（付記４） 該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示する生体情報表示手段を備えることを特徴とする、付記１記載の生体情報入力装置。
（付記５） 相対的に移動している認証対象の生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、
該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段と、
該座標変換手段による座標変換処理結果を用いて該認証対象に関する認証を行なう認証手段とを備えること特徴とする、生体認証装置。
【０１６１】
（付記６） 該移動方向検出手段により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出手段により前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小手段をそなえることを特徴とする、付記５記載の生体認証装置。
（付記７） 該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出手段をそなえ、
該移動停止検出手段により前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止することを特徴とする、付記５記載の生体認証装置。
【０１６２】
（付記８） 該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示する生体情報表示手段を備えることを特徴とする、付記５記載の生体認証装置。
（付記９） 生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップとを備えることを特徴とする、生体情報処理方法。
【０１６３】
（付記１０） 該移動方向検出ステップにおいて、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとをそなえることを特徴とする、付記９記載の生体情報処理方法。
（付記１１） 該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出ステップをそなえ、
該移動停止検出ステップにおいて前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止する停止ステップをそなえることを特徴とする、付記９記載の生体情報処理方法。
【０１６４】
（付記１２） 該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示手段に表示する生体情報表示ステップを備えることを特徴とする、付記９記載の生体情報処理方法。
（付記１３） 生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする、生体情報処理プログラム。
【０１６５】
（付記１４） 該移動方向検出ステップを該コンピュータに実行させる際に、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１３記載の生体情報処理プログラム。
【０１６６】
（付記１５） 該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出ステップと、
該移動停止検出ステップにおいて前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止する停止ステップとを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１３記載の生体情報処理プログラム。
（付記１６） 該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示手段に表示する生体情報表示ステップを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１３記載の生体情報処理プログラム。
【０１６７】
（付記１７） 生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする、生体情報処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【０１６８】
（付記１８） 該生体情報処理プログラムが、
該移動方向検出ステップを該コンピュータに実行させる際に、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１７記載の生体情報処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【０１６９】
（付記１９） 該生体情報処理プログラムが、
該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出ステップと、
該移動停止検出ステップにおいて前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止する停止ステップとを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１７記載の生体情報処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【０１７０】
（付記２０） 該生体情報処理プログラムが、
該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示手段に表示する生体情報表示ステップを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１７記載の生体情報処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
携帯電話やＰＤＡといった小型情報機器のようにセンサを組み込む空間が十分得られない装置において個人認証を行なうシステムに用いて好適であり、その有用性は極めて高いものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の機能構成（原理的な構成）を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向初期探索範囲の例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向初期探索範囲の例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向初期探索範囲の他の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向初期探索範囲の他の例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向探索範囲の設定手法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態としての認証装置における座標変換前の生体情報画像と座標変換後の生体情報画像との関係を示す図である。
【図９】指紋センサにおける指紋画像の採取時における指のスライド速度の変化を例示する図である。
【図１０】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における停止監視範囲および移動方向初期探索範囲の例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向探索範囲の設定手法に停止監視範囲を設けた場合の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】（ａ），（ｂ）はいずれも本発明の一実施形態としての認証装置の外観例を示す図である。
【図１３】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態としての認証装置のディスプレイに表示される指示方向を説明するための図である。
【図１４】本発明の一実施形態としての認証装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施形態としての認証装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１４および図１５における生体情報入力ステップを説明するためのフローチャートである。
【図１７】（ａ），（ｂ）は指紋センサにおける配線パターンと実装面積との関係を説明するための図である。
【図１８】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第１変形例の機能構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例の機能構成を示すブロック図である。
【図２０】（ａ），（ｂ）はいずれも本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例の外観例を示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例における移動方向の補正手法を説明するためのフローチャートである。
【図２２】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例における移動方向の補正手法を説明するためのフローチャートである。
【図２３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（携帯電話）に適用した例を示す図である。
【図２４】（ａ），（ｂ）は図２３（ｂ），（ｃ）の状態において採取された画像に基づいて生成された指紋画像の例を示す図である。
【図２５】（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ；Personal Digital Assistants）に適用した例を示す図である。
【図２６】（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ）に適用した例を示す図である。
【図２７】（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ）に適用した例を示す図である。
【図２８】（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ノートＰＣ（Personal Computer））に適用した例を示す図である。
【図２９】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（タブレットＰＣ）に適用した例を示す図である。
【図３０】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（タブレットＰＣ）に適用した例を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、認証を行なうために入力される生体情報を処理する技術に関し、特に、生体情報を部分的に且つ連続的に採取する手法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な生体認証装置においては、予め生体情報から生体データ（登録データ）を作成して登録（記録）しておくとともに、照合を行なう生体情報から生体データ（照合データ）を作成し、この照合データと登録データとを照合するようになっている。
生体認証には、認証に用いられる生体情報には万人不同であり且つ終生不変のもの（例えば、指紋，掌紋，指静脈，手のひら静脈等）を用いるようになっているが、様々な要因により認証に失敗するケースが生じてしまうという課題がある。
【０００３】
そして、この認証の失敗は大きく２つの要因で分類することができる。第１には、登録データおよび照合データがともに同一人のものであるにも関わらず誤って他人と判定するケースであり、本人排除と呼ばれるものである。第２には、登録データと照合データとが互いに他人のものであるにも関わらず、誤って同一人のものであると判定するケースであり、他人受入と呼ばれるものである。
【０００４】
また、生体情報の照合には従来から種々の手法が実用化されているが、いくつかの方式では、生体情報の回転方向ずれが原因で認証に失敗することがある。すなわち、生体情報の入力装置と生体との間で回転方向に関する自由度が大きい場合に、回転ずれが照合方式の許容範囲を超えて本人排除率が増加する。又、回転方向に関する自由度を許容するために，照合データあるいは登録データを回転させながら照合を繰り返し行なう手法も知られているが、照合データもしくは登録データを回転させることにより、偶然に他人同士の照合データと登録データとが一致することがあり、これにより他人受入率が増加する。
【０００５】
さて、生体情報の入力装置としてスウィープ型指紋センサが知られている。このスウィープ型指紋センサは、指の長さよりも十分に短く、小面積の矩形採取面（センサ面／撮像面）を有している。そして、指を採取面に対して移動させるか、又は、採取面（指紋センサ）を指に対して移動させるかしながら、指紋センサによって、指の指紋について複数の部分画像を連続的に採取し、採取された複数の部分画像から、指の指紋画像の全体を再構成することが行なわれている。このように再構成された指紋画像から、特徴点（隆線の分岐点や端点）の情報を抽出・生成し、その情報に基づいて上記個人認証が行なわれることになる。なお、上述のような、採取面に対する指の相対的移動のことを「スウィープ（sweep）またはスライド（slide）」と呼ぶ。
【０００６】
このようなスウィープ型指紋センサをそなえた指紋読取装置は、例えば、下記特許文献１，２に開示されている。又、スウィープ型指紋センサから検出した平行移動量と回転移動量を用いて指紋画像を再構成する手法が、下記特許文献３に開示されている。
スウィープ型指紋センサにおいては、下記特許文献１〜３に示すように、センサと指との相対位置を変化させることで指紋の部分画像を順次入力するようになっている。なお、以下、センサと指との相対位置を変化させることをスライドというとともに、相対位置が変化する方向（指の移動方向）をスライド方向という。通常、スウィープ型指紋センサは、センサに対して指を手前側（認証対象者側）にスライドさせ、その間に、指紋の部分画像を連続的に取得する。
【０００７】
例えば、上記特許文献３においては、スライド方向を検出し、その検出されたスライド方向があらかじめ想定された方向と逆方向である場合には、指紋画像の入力を中断することが開示されている。すなわち、従来の指紋画像入力装置においては、スライド方向が限定されている。
【特許文献１】特開平１０−９１７６９号公報
【特許文献２】特開平１１−２５３４２８号公報
【特許文献３】特開２００４−１１０４３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、例えば、ノート型ＰＣ（Personal Computer）やＰＤＡ（Personal Digital Assistants），携帯電話等の携帯型の情報処理装置であって、スウィープ型指紋センサをそなえるものにおいて、装置を上下方向もしくは左右方向に反転させて使用することを仕様とするものがある。
しかしながら、このような従来の情報処理装置においては、スウィープ型指紋センサを用いて指紋画像を入力する際に予め想定された方向に指をスライドさせる必要があるので、指紋の読み取りを行なうために装置を回転させる必要があり、繁雑であるという課題がある。又、スウィープ型指紋センサのようにセンサと指との相対位置の変化を利用する指紋画像入力装置においては、スライド方向による指紋画像の回転方向ずれの影響を受けにくくすることが望ましい。
【０００９】
また、スウィープ型指紋センサにおけるスライド方向の検出は、 センサによって連続
して取得した複数の部分画像を相互に比較して、最も重なりあう相対位置を算出することで実現される。しかし、速くスライドしても重なりあうように部分画像を取得するには短い時間間隔とする必要があり、スライド方向の検出の負荷が重い。例えば、僅かずつ相対位置をずらしながら、重ね合わせた領域で重なり度合いを算出し、最も重なり度合いが大きい相対位置に基づいてスライド方向が検出するという一連の処理を行なうこととなり、計算量が多くなる。従って、効率良くスライド方向を検出することも課題となる。
【００１０】
さらに、生体情報を用いた認証技術においては、指紋等の万人不同，終生不変の特徴をもつ部位を生体情報として使用している。しかしながら、このような生体情報においても、登録時と照合時で異なる部位を入力した場合には、当然ながら本人と認証することができない。このため生体情報入力装置においては、生体情報の入力位置の再現性を高める必要がある。
【００１１】
このような生体情報の入力位置の再現性を高めるために、利用者が入力された生体情報画像を目視確認することが有効である。しかしながら、上下逆さま、あるいは横向きに置いて使用することが仕様となっているような装置では、入力される生体情報画像が回転方向にずれてしまい、このような回転方向のずれがあると利用者は目視確認しにくくなる。従って、装置の回転に影響を受けないように生体情報画像を表示することも課題である。
【００１２】
さらに、生体情報画像の読み取りに際して、例えば、センサ上に載置された指の位置が、センサの中心位置から著しくずれている場合に、利用者に対して、例えば「もっと右側に指を移動させて下さい」等の誘導方向をメッセージとして提示することにより、センサにおける最適な位置に利用者の指を誘導することが考えられる。しかしながら、例えば、指紋センサを上下逆さまな状態で使用することが可能な装置においては、このように上下逆さまな状態では、装置から見た方向と利用者から見る方向とが逆方向となるので、利用者に対し正しい方向に指の移動を誘導するためには、装置の状態（姿勢，向き）等を考慮して行なう必要があり、煩雑である。
【００１３】
また、スウィープ型指紋センサをポインティングデバイスとして使用することも考えられるが、上下逆さま，あるいは横向きに置いて使用することが可能な装置においては、スウィープ型指紋センサをポインティングデバイスとして使用する場合に、装置から見た方向と利用者から見る方向とが異なることにより、ポインティング機能が検出する方向情報が利用者が入力する方向とずれてしまう場合がある。
【００１４】
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、生体情報の入力に際して生体のスライド方向にかかわらず使用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このため、本発明の生体情報入力装置は、相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段と、該移動方向検出手段により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出手段により前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小手段とを備えることを特徴としている。
【００１６】
また、本発明に関連する生体認証装置は、相対的に移動している認証対象の生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段と、該座標変換処理手段による座標変換処理結果を用いて該認証対象に関する認証を行なう認証手段とを備えること特徴としている。
【００１７】
さらに、本発明の生体情報処理方法は、生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップと、該移動方向検出ステップにおいて、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとを備えることを特徴としている。
【００１８】
また、本発明の生体情報処理プログラムは、生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップと、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとをコンピュータに実行させることを特徴としている。
【００１９】
また、本発明に関連するコンピュータ読取可能な記録媒体は、上述した生体情報処理プログラムを記録したものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、移動方向検出手段によって検出された生体情報の移動方向に基づいて、座標変換手段が採取された生体情報に対して座標変換処理を行なうので、生体情報の採取に際して生体情報採取手段と生体のスライド方向との間に角度差（回転方向ずれ）が生じた場合においても、回転方向を補正することができ、確実に正立像を得ることができる。これにより、例えば、スライドするたびにスライド方向が変わり、生体情報ごとに回転方向ずれがあっても、正立像を得ることができる。
【００２１】
また、本生体認証装置を回転させて逆さまの状態で使用する等、生体情報採取手段の向きが変わった状態で生体情報の採取を行なっても、生体情報画像を正立像として取得することができ、装置の姿勢にかかわらずに生体情報の採取を行なうことができ利便性が高い。
さらに、採取した生体情報を表示手段に表示させる場合においても、装置や表示手段，生体情報採取手段等の向き（姿勢）にかかわらず、生体情報の正立像を得ることができ、装置や表示手段，生体情報採取手段等の向き（姿勢）を検出・判断する必要がないので、これらの検出・判断を行なうための機能をそなえる必要がなく、製造コストを低減することができる。
【００２２】
また、生体情報採取手段を実装する向きの自由度を高くすることができ、配線パターンの実装面積を小さくすることにより、装置の小型化や低価格化を行なうことができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
（Ａ）実施形態の説明
図１および図２は、いずれも本発明の一実施形態としての指紋認証装置（生体情報入力装置）を示すもので、図１はその機能構成（原理的な構成）を示すブロック図、図２はその具体的な構成を示すブロック図である。これらの図１および図２において、同一部分には同一符号を付している。
【００２４】
生体情報としては、主に指紋，掌紋，指静脈，手のひら静脈などを用いたものが挙げられるが、本実施形態においては、特に、生体情報として指紋の画像を用いる場合について説明する。
本指紋認証装置１には、図１に示すように、生体情報採取手段１０と生体情報処理部１１０としての機能がそなえられ、又、生体情報処理部１１０は、移動方向検出手段１１，座標変換手段１４，位置検出手段１６，指示手段１７，特徴抽出手段３２，一致度算出手段１９，一致度判定手段２０および記憶手段２２としての機能がそなえられている。
【００２５】
実際には、本実施形態の指紋認証装置１は、図２に示すごとく、例えばリアルタイムクロック８０，揮発性メモリ部９０，不揮発性メモリ部９１（記憶手段２２），ディスプレイ８１（表示手段１５）およびＣＰＵ（Central Processing Unit）１００を有する一般
的なパーソナルコンピュータ等に、生体情報採取手段１０としてのスウィープ型指紋センサ３１を付設することにより実現される。
【００２６】
その際、後述する、生体情報処理部１１０（移動方向検出手段１１，座標変換手段１４
，位置検出手段１６，指示手段１７，特徴抽出手段３２，一致度算出手段１９，一致度判定手段２０），相対位置検出手段３３，補正手段３４，移動物体検知手段３５，登録／照合用データ生成部（生成手段）３６および照合部（一致度算出手段１９，一致度判定手段２０）３７としての機能が、所定のプログラム（生体情報処理プログラム）をＣＰＵ１００で実行することにより実現される。
【００２７】
スウィープ型指紋センサ３１（生体情報採取手段１０）は、被認証者の生体情報を映像化しその生体情報（指紋）についての複数の部分画像（生体情報画像）を連続的に採取するものである。より具体的には、被認証者の指（生体部位）を採取面（センサ面）に対し相対的に接触移動させながら、その指の指紋の部分画像を連続的に採取するものであり、これにより、相対的に移動している生体部位を読み取り、この生体部位についての２次元配列状の複数の部分画像を生体情報として連続的に採取するようになっている。なお、以下、このスウィープ型指紋センサ３１を単に指紋センサ３１ともいう。
【００２８】
なお、指紋センサ３１における指紋画像の採取方法としては、例えば、静電容量方式，感熱式，電界式，光学式のいずれの手法を用いてもよい。
指紋は、被認証者の外皮（指；生体部位）上に形成されており、センサ面に接触しうる隆線（接触部分）とセンサ面に接触しない谷線（非接触部分／空隙部分）とから成る紋様である。指紋センサ３１は、センサ面に接触する隆線部分とセンサ面に接触しない谷線部分とで検知感度が異なることを利用して、指紋の部分画像を多値画像として採取するようになっている。多値画像では、センサからの距離に応じて輝度が異なっており、通常、センサとの距離が近い隆線部分が低輝度で表示され、センサとの距離が比較的遠い谷線部分高輝度で表示される。
【００２９】
指紋による認証時に、被認証者は、指紋センサ３１のセンサ面上を指で触れながら、指の根元側から指先側，指の右側から左側など任意の方向に指を移動させる。ただし、指紋センサ３１側を指に対して移動させる機構をそなえた場合、被認証者は指を移動させる必要はない。以降、本実施形態では、被認証者が、指をその根元側から指先側に向けてスライドする場合について説明する。なお、指紋センサ３１の構成は公知であるため、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
リアルタイムクロック８０は、指紋センサ３１によって連続的に採取される各部分画像にタイムスタンプを付加するために用いられるものである。なお、指紋センサ３１による画像取得の時間間隔が既知かつ誤差を無視できるほど一定の時間間隔である場合には、このリアルタイムクロック８０は必ずしも必要ではない。
揮発性メモリ部９０は、指紋センサ３１によって連続的に採取される部分画像や、ＣＰＵ１００の機能によって得られた特徴，相対位置，補正結果や、ＣＰＵ１００で本実施形態の指紋認証装置としての機能を実現するために必要になる各種数値等の情報を記憶するものである。
【００３１】
不揮発性メモリ部９１は、被認証者について予め登録されている指紋データ（登録データ）を保持するものであり、図１における記憶手段２２として機能するものである。この不揮発性メモリ部９１に保持される指紋データは、指の大きさよりも大きいセンサ面を有する一般的な指紋センサによって採取された指紋画像から抽出されたものであってもよいし、本実施形態の登録／照合用データ生成部３６によって生成された登録用データであってもよい。
【００３２】
ディスプレイ８１（表示手段１５）は、種々の画像や情報を表示するものであり、後述する座標変換手段１４によって座標変換された生体情報を表示する生体情報表示手段として機能する他、後述する指示手段１７によって利用者（被認証者）に対して行なわれる指示を表示するようになっている。
生体情報処理部１１０は、指紋センサ３１によって採取された指紋の部分画像（生体情報）を処理するものであって、移動方向検出手段１１，座標変換手段１４，位置検出手段１６，指示手段１７，特徴抽出手段３２，一致度算出手段１９，一致度判定手段２０，生体情報中心位置検出手段２１としての機能をそなえている。
【００３３】
移動方向検出手段１１は、指紋センサ３１によって採取された指紋の部分画像に基づいて指紋センサ３１に対する指の移動方向を検出するものである。
また、この移動方向検出手段１１は、移動方向探索範囲縮小手段１２および移動停止検出手段１３としての機能をそなえている。移動方向探索範囲縮小手段１２は、移動方向検出手段１１により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、その移動方向検出手段１１により移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、予め設定された移動方向初期探索範囲から、その検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小するものである。
【００３４】
図３および図４は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における移動方向初期探索範囲の例を示す図であり、それぞれ、ある時刻Ｔ−ΔＴに指紋センサ３１で検出された指紋の部分画像（破線部分参照）と、そのΔT後（時刻Ｔ）に検出された指紋の部分画像
（実線部分参照）とともに、時刻Ｔにおける移動方向初期探索範囲（一点鎖線部分参照）を表わしている。
【００３５】
すなわち、これらの図３および図４は、それぞれ２つの指紋画像どうしで同じ部位がぴったり重なる位置を探すために、少しずつ指紋画像を重ねる位置をずらしていく際における、ずらす範囲を説明するためのものであって、特に移動方向の初期探索範囲を示すものである。なお、時刻Ｔ−ΔＴに採取された生体情報画像の中心から時刻Ｔに採取された生体情報画像の中心に引いた矢印は移動方向を表す。
【００３６】
なお、図３は指紋センサ３１によって採取された指紋画像（方形）を中心とする全方向（３６０度）を移動方向初期探索範囲とする例を示している。この図３に示す例においては、指紋センサ３１がほぼ真四角に近い形状をそなえ、且つ初期状態では指が移動する方向がどの方向であるか定まっていない場合に、初期探索範囲を３６０度の範囲に設定した場合を示す。この図３に示す例においては、移動方向初期探索範囲の最大範囲は、ｘ軸方向およびｙ軸方向に関して、それぞれSx−Oxmin，Sy−Oyminである。
【００３７】
なお、ここで、SyとSxは、指紋の部分画像において、その水平方向軸をｘ軸，垂直方向軸をｙ軸とした場合における、それぞれ指紋の部分画像のｙ軸方向のサイズとｘ軸方向のサイズである。又、OyminとOxminはそれぞれ最小限重なりと判定するために必要な領域のｙ方向のサイズとｘ軸方向のサイズである。
一方、図４は指紋センサ３１によって採取された指紋画像（矩形）を中心として、その短軸方向（図４の上下方向）を移動方向初期探索範囲とする例を示している。この図４に示す例においては、指紋センサ３１が矩形形状をそなえ、且つ初期状態においても生体が移動する方向が上下方向に限定される場合に、初期探索範囲を指紋の部分画像に対する上下方向およびその斜め上下方向の範囲に設定した範囲を示す。
【００３８】
これらの図３および図４中におけるそれぞれの画像の位置関係は、指紋の部分画像を採取した時刻のずれΔTの間に被認証者の指と指紋センサ３１との位置関係を反映しており
、例えば、指紋センサ３１の上に指を滑らせたときに、連続して指紋画像を取得した状態を表わしている。すなわち、指と指紋センサ３１との相対的な位置が時々刻々と移動しているため、時刻Ｔ−ΔＴと時刻Ｔとのそれぞれで採取された指紋画像は少しだけずれた部位を映像化したものになる。
【００３９】
また、図５および図６はそれぞれ本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における移動方向初期探索範囲の他の例を示す図であり、それぞれ図３および図４に示す移動方向初期探索範囲を下方向に縮小（限定）した状態を示している。なお、これらの図５および図６中においては、時刻Ｔ−ΔＴに採取された生体情報画像を省略している。
ここで、本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における移動方向探索範囲の設定手法を、図７に示すフローチャート（ステップＡ１０〜Ａ１００）に従って説明する。
【００４０】
先ず、移動方向初期探索範囲を設定する（ステップＡ１０）。この移動方向初期探索範囲は、指紋センサ３１に対して被認証者によって行なわれる可能性がある指のスライド方向により予め設定されるものであり、本指紋認証装置１の使用形態や指紋センサ３１の取り付け位置等に応じて決定される。なお、指紋センサ３１のスライド方向が未決定の場合には、図３や図４に示すように、移動方向初期探索範囲を広く設定しておくことが望ましい。
【００４１】
次に、指紋センサ３１により指紋の部分画像の採取を行なって、生体情報画像の更新を行なう（ステップＡ２０）。そして、移動方向探索範囲が縮小されているか否かを判断する（ステップＡ３０）。具体的には、後述するステップＡ９０において移動方向探索範囲縮小を示すフラグがＯＮになっているか否かを判断する。移動方向探索範囲が縮小されていない場合には（ステップＡ３０のＮＯルート参照）、初期探索範囲内において移動方向の探索を行なう（ステップＡ６０）。
【００４２】
すなわち、指紋センサ３１によって連続的に採取された複数の部分画像について、移動方向が連続して同じであるか、すなわち指紋センサ３１に対して指が同じ方向に移動しているかを調べるとともに、且つ、重なり度合いが所定の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＡ７０）。なお、重なり度合いとは相関度や一致度をいう。
ここで、このステップＡ７０において用いられる閾値について説明する。サブピクセル誤差がある場合には、画像同士をぴったりと重ね合わせることができないため、重なり度合いは影響を受け、その値が小さくなる。その一方で、指紋は指表皮における山谷の凹凸であり、指の表皮は軟らかいため、センサに押し付けたときに歪みが生じる。更に、指をセンサに擦り付けている際に指紋画像が読み取られるので、この歪みは常に変化する。歪みがある場合にも重なり度合いは影響を受け、その値は小さくなる。他にも様々な要因で重なり度合いが小さくなるので、その小さくなる範囲を解析的あるいは経験的に求めて、閾値が決定されるようになっている。
【００４３】
また、サブピクセル誤差とは、画像における量子化誤差の影響によって生じる１画素未満の移動距離の誤差である。生体情報を画像にする場合にはディジタル化するが、このディジタル化によって、実際的には連続的な情報を離散的な情報に間引きされる。具体的には、例えば、５０マイクロメートル刻みの間隔の画素で表現された画像では、被写体の移動距離が５０マイクロメートル未満の場合には、実際にはその移動量は１画素分に足りない。
【００４４】
しかしながら、移動距離を検出する際には、画像の重ね方は１画素単位でしかずらすことしかできないので、１画素未満の移動距離は0画素または1画素のどちらか一方になる。例えば、５０マイクロメートル刻みの間隔の画素で表現された画像を用いた場合に、移動距離が３０マイクロメートルだった場合には、実際には０．６画素ではなく１画素と算出される。このときに０．４画素の誤差が生じ、このような誤差をサブピクセル誤差というのである。
【００４５】
さて、移動方向が同じ方向であり、且つ重なり度合いが閾値以上である場合には（ステップＡ７０のＹＥＳルート参照）、次に、ステップＡ７０に示す条件がＮ回以上連続してみたされたか否かを判断する（ステップＡ８０）。上記条件がＮ回以上連続して満たされた場合には（ステップＡ８０のＹＥＳルート参照）、指が同じ方向に安定して移動していると判断して、移動方向探索範囲縮小手段１２が、移動方向探索範囲をその移動方向を含む所定の範囲に縮小（限定）し（ステップＡ９０）、又、移動方向探索範囲縮小を示すフラグにＯＮを設定する。
【００４６】
また、指紋センサ３１に対して指が同じ方向に移動していなかったり、重なり度合いが所定の閾値以上ではない場合（ステップＡ７０のＮＯルート参照）や、ステップＡ７０の条件がＮ回以上連続して満たされていない場合（ステップＡ８０のＮＯルート参照）には、ステップＡ２０に戻る。
一方、移動方向探索範囲が縮小されている場合には（ステップＡ３０のＹＥＳルート参照）、その縮小された移動方向探索範囲（縮小探索範囲）内で、移動方向の探索を行ない（ステップＡ４０）、更に、移動方向探索範囲を、ステップＡ４０において探索された移動方向を含む所定の範囲となるように更新する（ステップＡ５０）。
【００４７】
そして、指紋センサ３１により採取された指紋の部分画像がないか、もしくは、移動が停止しているかを判断する（ステップＡ１００）。指紋センサ３１により採取された指紋の部分画像がない場合や、移動が停止している場合には（ステップＡ１００のＹＥＳルート参照）、処理を終了する。又、指紋センサ３１により採取された指紋の部分画像がある場合や、移動が停止していない場合には（ステップＡ１００のＮＯルート参照）、ステップＡ２０に戻る。
【００４８】
さて、本指紋認証装置１において検出可能なスライド速度は、指紋画像の座標系を基準にすると以下の式（１）で算出される。
Vy ＜ R・( Sy − Oymin )／ΔT，Vx ＜ R・( Sx − Oxmin )／ΔT ・・・（１）
ここで、 指紋の部分画像において、その水平方向軸をｘ軸，垂直方向軸をｙ軸とすると
、VyおよびVxはそれぞれスライド速度のｙ軸方向成分とｘ軸方向成分であり、Ｒは画素ピッチである。なお、スライド速度に依存して指紋の部分画像に伸縮歪みやスキュー歪みが生じるが、上式はこれら歪みがない理想的な場合で成立するものとする。
【００４９】
また、Vy，Vxは入力される生体の特性に依存し、ΔＴは指紋センサ３１の性能に依存して仕様の決定に大きく左右するものである。例えば、指紋センサ３１の性能が決まっている場合を考えると、Sy，Sxが決まっている場合にはOyminやOxminは経験的に決定される。
また、ΔＴには下限があるので、上記式（１）のように検出可能なスライド速度の上限はVy，Vxとなる。例えば、ｙ軸方向のみにスライドし、指紋センサ３１の性能としてΔＴの下限が３msec，Oyminが4画素，Syが１６画素，Rが0.05mm／画素，指紋の部分画像が歪
みのない理想的なものと仮定すると、スライド速度の上限は２００mm/secとなる。
【００５０】
しかしながら、移動方向検出手段１１では、上記の例のように生体のスライド速度に追従するため毎秒数百枚の部分画像から移動方向を検出する必要があり負荷が高い。しかも本指紋認証装置１が例えば逆さまの状態で使用されることが想定される場合には、より負荷が高くなる。よって移動方向検出手段１１では、スライド方向を効率良く算出して負荷を軽減するために慣性を利用する。
【００５１】
つまり、短い時間間隔でスライド方向が急激には変化しないという前提のもとで、ｙ軸に関して正方向か負方向かを判断した時点で、一方のみに限定してスライド方向を検出するようになっている。例えば、上述した例において、スライド方向の上限の２００mm/secで移動していた生体あるいは指紋認証装置１が０．００３msec後に突然、逆方向になったりすることは考えにくい。
【００５２】
また、移動方向探索範囲を縮小するためには、移動方向が安定していることが重要である。図７に示す例においては、移動方向が安定したことを判断する条件の一例として、移動方向が同じであり、かつ重なり度合いが所定の閾値以上であることを用いている（ステップＡ７０参照）。
移動方向探索範囲は、スライド方向が安定した後は慣性の法則により、急激に方向が変わることはないと仮定することができる。従って、例えば移動方向±αの範囲に縮小する。なお、おおむね上下左右の領域のいずれかとしてもよい。
【００５３】
移動停止検出手段１３は、指紋センサ３１における指（生体部位）の移動の停止を検出するものである。本指紋認証装置１においては、移動停止検出手段１３により被認証者の指の移動の停止が検出された場合に、その部分画像の入力を停止するようになっている。
上述の如く、移動方向探索範囲縮小手段１２によって、探索範囲を縮小したり間引いたりすることで移動方向検出にかかる計算量を削減したとしても、移動停止の監視は必要である。
【００５４】
例えば、指紋センサ３１が、被認証者の指とセンサ部（図示省略）とが接触することで指紋の画像（部分画像；生体情報）を読み取る接触型である場合に、摩擦などによって生体表皮がたわむと、指が移動してもセンサ部と接触している部位はほとんど移動しないことがある。このように、指（生体）と指紋センサ３１との間に引っかかりが生じた場合においても、このような引っかかりの影響を受けずに指紋画像の採取を行なうために、生体の移動停止を監視する必要がある。
【００５５】
図９は指紋センサ３１における指紋画像の採取時における指のスライド速度の変化を例示する図であり、指を滑らかにスライドした場合の例を実線で、又、指と指紋センサ３１との間に引っかかりが生じた場合の例を破線で示している。
この図９に示すように、指紋センサ３１における指紋画像の採取時においては、スライド速度が滑らかに変化する場合と大きく変化する場合がある。スライド速度が滑らかに変化することを前提とすることができれば、移動方向探索範囲を限定して、処理時間の短縮や誤検出を防止することができる。しかしながら、生体とセンサとの摩擦によってたわみなどが生じると、生体そのものはある一定の速度を保って移動していても、センサと接触している部位では、この図９において破線で示すように、スライド速度が一瞬停止する。
【００５６】
本指紋認証装置１においては、移動速度推定範囲を設け、これにより停止監視範囲を設定するようになっている。
ここで、移動速度推定範囲の設定について説明する。前述した図７のステップＡ９０（移動方向探索範囲縮小ステップ）においては、慣性があるという前提で、移動方向が安定した後の移動量の変化あるいはスライド速度の変化を用いて速度を推定し、移動方向探索範囲を縮小している。なお、ｘ軸方向，ｙ軸方向に関してはそれぞれ同様の議論ができるため、ここでは、スライド速度をVとして添え字を省略する。
【００５７】
スライド速度Vは、部分画像の撮像間隔Ｉ(Ｋ)と相対位置Ｐｒ (Ｋ)とから、見かけ上、次式（２）のように算出される。
Ｖ(Ｋ) = Ｐr(Ｋ)／Ｉ(Ｋ) ・・・（２）
ここで。撮像間隔Ｉ(Ｋ)は、ある部分画像の撮像を開始してから、次の部分画像の撮像が開始されるまでの時間を指す。
【００５８】
そして、次に検出されると推定される相対位置Ｐr′(Ｋ)は、上式（２）を用いて次式
（３）のように算出される。
Ｐr′(Ｋ) = Ｖ(Ｋ−１)＊Ｉ(Ｋ)，Ｋ:整数 ・・・（３）
画像取得間隔が十分に短い場合には、探索範囲を１隆線以下とみなすことによって、さらに演算回数を低減できるとともに、相対位置検出を誤る危険性を低減することができる。
【００５９】
ただし、撮像間隔Ｉ(Ｋ)が撮像時刻によらず一定とみなせる場合においては、次式（４）のように直前の相対位置Ｐr(Ｋ−１)をそのまま利用することでも、上式（３）と同様
の作用効果が得られる。
Ｐr′(Ｋ) = Ｐr(Ｋ−１) ・・・（４）
このような推定手法は、スライド速度の変化が非常に緩やかで、等速であるとみなすことができる場合において有効となる。
【００６０】
撮像間隔Ｉ(Ｋ)が一定とみなせ、スライド速度の変化が著しい場合には、次式（５）のように相対位置Ｐr′(Ｋ)を推定してもよい。
Ｐr′(Ｋ) = Ｐr(Ｋ−１) + [Ｐr(Ｋ−１)−Ｐr(Ｋ−２)] ・・・（５）
上式（５）は、速度変化[Ｐr(Ｋ−１)−Ｐr(Ｋ−２)]が一定、つまり加速度一定とみなせる場合において有効である。例えば、スライド開始時においてスライド速度が次第に上昇するように変化する場合に適用することで、探索範囲を適切に設定することが可能となる。撮像間隔Ｉ(Ｋ)が一定とみなせない場合においても、上述と同様の考え方で速度変化を加味することで探索範囲を適切に設定することができる。
【００６１】
図１０は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における停止監視範囲および移動方向初期探索範囲の例を示す図であり、ある時刻Ｔ−ΔＴに指紋センサ３１で検出された指紋の部分画像（点線部分参照）と、そのΔＴ後（時刻Ｔ）に検出された指紋の部分画像（実線部分参照）とともに、時刻Ｔにおける移動方向初期探索範囲（一点鎖線部分参照）および停止監視範囲を表わしている。
【００６２】
この図１０中において、停止監視範囲および移動方向探索範囲は、図９に示したスライド速度の図中における速度推定範囲および停止監視範囲を、時刻Ｔ−ΔＴに採取された生体情報画像の上に表わしている。
スライド速度（移動方向と移動距離）を検出する処理には、探索範囲が広い程、時間がかかる。従って、スライド速度をその直前の状態からある程度予測可能であることを利用して、探索範囲を狭く限定することが効果的である。
【００６３】
しかしながら、図９に示すように、指と指紋センサ３１とにおいて両者の間に摩擦があることや、センサ外周の筐体に角や出っ張った形状があること等によって、スライド速度が急に０になる（引っかかりが生じる）場合がある。このようなスライド速度の一時的な停止が発生したときに、狭い探索範囲では正しく移動方向や移動距離を検出できるとは限らない。
【００６４】
そこで、本指紋認証装置１においては、スライド速度が急に０に変化した場合においても、正しく生体の移動方向や移動距離を検出できるようにするために、移動距離を検出するための基準となる位置（図の時刻）からわずかだけずれた範囲しかずれていないかもしれないと仮定して探索範囲に含める。このわずかだけずれた範囲を停止監視範囲という。
次に、図７に示すフローチャートに従って前述した本指紋認証装置１における移動方向探索範囲の設定手法に、停止監視範囲を設けた場合の処理を、図１１に示すフローチャート（ステップＡ１０〜Ａ４０，Ａ５１〜Ａ５７，Ａ６０〜Ａ１００）に従って説明する。
【００６５】
なお、図中既述のステップ番号と同一のステップ番号は同一もしくは略同一の処理を示しているので、その詳細な説明は省略する。
本手法においては、移動方向初期探索範囲の設定を行なう際に、停止監視カウントＭの初期化を行なって、Ｍ＝０を設定するようになっている（ステップＡ１０）。又、移動方向探索範囲が縮小されている場合には（ステップＡ３０のＹＥＳルート参照）、その縮小された移動方向探索範囲（縮小探索範囲）内で、移動方向の探索を行ない（ステップＡ４０）、移動速度推定範囲での画像の重なり度合いをあらわす一致度（最大一致度）MAX_Cvを算出し、揮発性メモリ部９０等に保持する（ステップＡ５１）。
【００６６】
なお、この一致度とは、指紋センサ３１によって採取される複数の部分画像のうちの、連続する２つの部分画像間での一致度である。本実施形態においては、連続する２つの部分画像間では、移動速度推定範囲から算出される一致度と停止監視範囲から算出される一致度とがある。これら両者を比較して、一致している範囲から得られる移動距離，移動方向を検出するようになっている。
【００６７】
また、サブピクセル誤差がある場合には、移動距離が所定画素数以上になるまで部分画像を１枚〜複数枚飛ばす。例えば、実際には０．５画素しか移動していないときには、１枚飛ばすことで１画素の移動が検出できる。なお、このとき移動速度は、平均０．５画素となる。
次に、移動速度推定範囲を更新して（ステップＡ５２）、停止監視範囲で移動速度の探索を行ない（ステップＡ５３）。更に、停止監視範囲での画像の重なり度合いを表わす一致度（最大一致度）MAX_Csを算出し、揮発性メモリ部９０等に保持する（ステップＡ５４）。
【００６８】
そして、MAX_CvとMAX_Csとを比較して（ステップＡ５５）、MAX_Csが大きい場合には（ステップＡ５５のＮＯルート参照）、停止状態であると判断して、停止監視カウントＭをインクリメントする（ステップＡ５６）。又、MAX_Cvが大きい場合には（ステップＡ５５のＹＥＳルート参照）、移動状態であると判定して、停止監視カウントＭに０を設定する（ステップＡ５７）。
【００６９】
なお、停止監視カウントＭは、停止状態の継続を判定するために用いられるカウンタであり、停止状態が長く続いた場合、すなわち、停止監視カウントＭの値が所定の閾値Ｔよりも大きくなった時に生体情報の入力が終了したと判定し、一瞬だけの停止状態である場合には、移動方向の検出を継続して行なうものである。
すなわち、停止監視カウントＭが閾値Ｔ以上であるか、もしくは生体情報画像が無いかを判断して（ステップＡ１００）、生体情報画像が無い場合や停止監視カウントＭが閾値Ｔ以上の場合には（ステップＡ１００のＹＥＳルート参照）、指紋の部分画像の採取が終了したものと判定して処理を完了する。又、生体情報画像があったり，停止監視カウントＭが閾値Ｔよりも小さい場合には（ステップＡ１００のＮＯルート参照）、ステップＡ２０に戻る。
【００７０】
なお、図１１に示す例においては、停止状態が長く続いたことを判定するためにカウントＭを用い、そのカウント回数に基づいて判定を行なっているが、これに限定されるものではなく、例えば、停止状態が継続する時間を測定し、この時間を所定の閾値と比較してもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
座標変換手段１４は、移動方向検出手段１１によって検出された移動方向を用いて、指紋センサ３１によって採取された生体情報に対して座標変換処理を行なうものである。又、この座標変換手段１４は、移動方向検出手段１１で検出された移動方向と指紋センサ３１に関する所定の方向との差情報を用いて座標変換を行なうようになっている。
【００７１】
ここで指紋センサ３１によって採取された生体情報とは、指紋センサ３１によって採取された指紋画像（部分画像）のみならず、この指紋画像に基づいて生成される種々の情報も含むものであり、例えば、指紋画像から抽出された特徴情報も含まれる。従って、座標変換手段１４は、指紋画像から抽出された特徴情報に対して座標変換処理を行なってもよい。なお、本実施形態においては、生体情報として指紋の部分画像を用い、座標変換手段１４が、この部分画像に対して座標変換処理を行なう例について示す。
【００７２】
座標変換手段１４は、移動方向検出手段１１によって検出した移動方向を用いて、指紋センサ３１によって採取した指紋の部分画像の座標の変換を行なう。具体的には、この座標変換は以下の式（６）に示すようにアフィン変換で実現される。
【００７３】
【数１】
【００７４】
例えば、スウィープ型指紋センサでは、指紋全体を取得すようにそのセンサ面に第１関
節付近をあて、指先が生体情報採取手段１０に触れるまでスライドする。ユーザが操作する際には、指を手前に引くイメージとなる。よって、スライド方向が常に生体情報画像の鉛直下向きとなるように変換する。
図８は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における座標変換前の生体情報画像と座標変換後の生体情報画像との関係を示す図である。
【００７５】
生体情報画像の座標系がこの図８に示すような場合の変換式は、以下の式（７）のように示される。
【００７６】
【数２】
【００７７】
ここで、θは回転角度、CxとCyはそれぞれx軸方向とy軸方向の回転中心である。例えば、回転中心はCx=Sx/2，Cy=Sy/2のように画像中心としてもよい。
また、連続する２枚の生体情報画像から得られる生体情報の移動量をｘ軸方向とｙ軸方向についてそれぞれΔxとΔyとすると、回転角度θは以下の式（８）〜（１１）で表わされる。
【００７８】
【数３】
【００７９】
座標変換は、一般的には、上述の如く三角関数を含む回転行列を用いた演算となるため、処理時間等が長くなる。そこで、座標変換のより簡単なケースとして、Vyの符号のみを考慮したものでもよい。すなわち、スライド方向のｙ軸成分が生体情報画像の鉛直下向きとなるように変換する。具体的にはスライド方向のｙ軸成分が生体情報画像の鉛直上向き方向である場合には、生体情報画像を１８０度回転させて出力する。単純に１８０度回転させるだけであれば、変換処理はメモリ間の画素値のコピーで済むので、メモリ量と計算時間を節約できる。
【００８０】
処理時間に要する時間が長い場合には、回転角度情報のみを指紋の部分画像に付加するのみでとどめておき、角度情報を用いないことによりオーバーヘッドを避けられるようにしてもよい。
図１２（ａ），（ｂ）はいずれも本発明の一実施形態としての指紋認証装置１の外観例を示す図であり、図１２（ａ）は変形前の本指紋認証装置１の外観例を示す図、図１２（ｂ）には変形後の本指紋認証装置１の外観例を示す図である。
【００８１】
これの図１２（ａ），（ｂ）に示す指紋認証装置１は、指紋センサ３１をそなえる本体１ａとディスプレイ８１をそなえるディスプレイユニット１ｂとを２軸ヒンジ（爪切り型ヒンジ）１ｃを介して開閉自在に接続して構成されている。
具体的には、図１２（ａ）中における矢印ａに示すように、ディスプレイユニット１ｂを本体１ａに対して２軸ヒンジ１ｃの軸ｃ１回りに約１８０度回転させることができるようになっており、これにより、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを蝶番状に折りたたむことができるようになっている。更に、図１２（ａ）中における矢印ｂに示すように、ディスプレイユニット１ｂを２軸ヒンジ１ｃの軸ｃ２回りに回転させて、ディスプレイユニット１ｂを１８０度回転させることができるようになっている。
【００８２】
そして、図１２（ａ）に示す状態から、本体１ａに対してディスプレイユニット１ｂを２軸ヒンジ１ｃの軸ｃ１，ｃ２でそれぞれ回転させることにより、図１２（ｂ）に示すように、ディスプレイ８１を表に出した状態で本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを折りたたむことができるようになっている。
また、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとはいずれも矩形形状を有しており、又、本体１ａは、ディスプレイユニット１ｂと２軸ヒンジ１ｃを介して接続される辺と直交する方向において、ディスプレイユニット１ｂよりも大きな寸法を有するように構成されている。又、本体１ａにおけるディスプレイユニット１ｂと重合する側の面であって、２軸ヒンジ１ｃとは反対側の端部には指紋センサ３１が形成されている。
【００８３】
これにより、図１２（ａ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを開いた状態で、被認証者はディスプレイ８１を見ながら指紋センサ３１を用いることができる他、図１２（ｂ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを閉じた状態においても、被認証者はディスプレイ８１を見ながら指紋センサ３１を用いることができるようになっている。
【００８４】
すなわち、本指紋認証装置１は、本体１ａ側に指紋センサ３１が実装され、ディスプレイユニット１ｂを反転させて折りたたむ仕様のノートパソコンとして構成され、図１２（ｂ）の状態と図１２（ａ）の状態とではディスプレイ８１の実装方向は同一方向であるとする。
そして、図１２（ａ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを開いた状態（開使用時）で、被認証者が指紋センサ３１を用いる場合には、被認証者は指を２軸ヒンジ１ｃ側から本体１ａにおける他端側（手前側）に向かって指をスライドさせ、図１２（ｂ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとをディスプレイ８１が見えるようにして折りたたんだ状態（折りたたみ使用時）で、被認証者が指紋センサ３１を用いる場合には、被認証者は指を本体１ａにおける他端側から２軸ヒンジ１ｃ側に向かってスライドさせる。
【００８５】
なお、図１２（ａ）に示す状態からディスプレイユニット１ｂを回転させて図１２（ｂ）に示す状態にした場合には、認証者から見て指紋センサ３１は１８０度反転した状態となる。
上述したように、本指紋認証装置１は、図１２（ａ）に示すような開使用時と、図１２（ｂ）に示すような折りたたみ使用時とでは、指紋センサ３１における指のスライド方向が反対となるが、本指紋認証装置１においては、座標変換手段１４がスライド方向に合わせて指紋の部分画像の座標変換を行なう。
【００８６】
具体的には、座標変換手段１４は、指紋センサ３１におけるスライド方向が開使用時での指紋センサ３１におけるスライド方向とは１８０度回転していることに基づいて、上述の如く座標変換を行ない、指紋センサ３１によって採取された指紋の部分画像を１８０度回転させるように座標変換を行なう。
これにより、図１２（ｂ）に示すように、折りたたみ使用時においてもディスプレイ８１には正立した指紋画像（部分画像）が表示され、生体情報画像は上下左右が逆になってしまうこともなく、被認証者が違和感を持つこともない。
【００８７】
すなわち、指紋画像の入力を行なう際には、利用者は常に指紋センサ３１に対して手前側に向かって指をスライドすればよいのである。
図１３（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１のディスプレイ８１に表示される指示方向を説明するための図である。
位置検出手段１６は、指紋センサ３１に対する被認証者の指の位置を検出するものであり、指示手段１７は、指紋センサ３１により検出された被認証者の指の位置に基づいて、指紋センサ３１において指が配置されるべき位置に、その被認証者の指を配置させるように、被認証者に対してその指の移動を促す指示を行なうものであり、例えば、ディスプレイ８１に指の移動を促す指示を、その移動すべき方向とともに表示させるようになっている。
【００８８】
例えば、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、本体１ａ側に指紋センサ３１が実装され、ディスプレイユニット１ｂを２軸ヒンジ１ｃによって反転させた状態で折りたたむことができる指紋認証装置１において、図１３（ａ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを開いた状態で使用する場合と、図１３（ｂ）に示すように、本体１ａとディスプレイユニット１ｂとを折りたたんだ状態で使用する場合とで、被認証者に対するディスプレイ８１の実装方向は変わらないものとする。
【００８９】
前述したように、本指紋認証装置１においては、指紋の読み取り操作を行なうに際して、開使用時（図１３（ａ）参照）と、折りたたみ使用時（図１３（ｂ）参照）とでは、指紋センサ３１における指のスライド方向が反対となるが、被認証者は、指紋画像の入力を行なう際には、常に指紋センサ３１に対して手前側に向かって指をスライドすればよく、スライド方向とディスプレイ８１の鉛直下向きが一致していれば、正しく指示することができる。
【００９０】
すなわち、座標変換手段１４は、移動方向検出手段１１によって検出されたスライド方向に基づいて、指紋センサ３１によって採取した指紋の部分画像を、その上下左右逆となるように座標変換を行なう。又は、指示手段１７が、被認証者に対して、スライド方向に基づいて上下左右逆の方向に指示する。なお、図１３（ａ），（ｂ）に示す例においては、ディスプレイ８１上に、ワーニングとして指を移動させるべき方向を矢印によって示している。
【００９１】
ここで、位置検出手段１６について詳細に説明する。位置検出手段１６は、指紋センサ３１で取得される画像において、生体情報が含まれる領域を検出するようになっている。例えば、対象とする生体が指紋の場合には、隆線が谷線よりも大きい画素値であらわされた生体情報画像を想定する。又、生体が手の甲静脈や手のひら静脈，指静脈の場合には、静脈が静脈以外よりも大きい画素値で表された生体情報画像を想定する。又、これらの関係が逆であれば画像を輝度に関して反転させれば同様の議論となる。
【００９２】
生体情報画像から生体の位置を直接を求めるには、その生体情報画像の画素値から重心を求めることが有効である。又、より精度良く位置を求める場合には、生体情報が含まれる領域を抽出してから重心を求めてもよい。
ここで、以下、生体情報が含まれる領域を生体情報領域と称する。生体情報領域の抽出には、一般的な２値化方法あるいはクラスタリングの手法を適用できる。最も簡単な方法としては、画素値に対して所定の閾値を設けこの閾値より大きい値を持つ画素を生体情報として抽出する方法である。抽出した画素の重心および分散を用いることにより、生体情報領域の位置を検出できる。
【００９３】
次に、指示手段１７について説明する。指示手段１７では、位置検出手段１６で検出された位置Bx，Byと、指紋センサ３１の中心位置Cx，Cyとのそれぞれの差情報Dx，Dyを用いて指示を行なう。具体的には、Dx=Cx-Bx，Dy=Cy-Byとし、指示方向をIx，Iyとすると、指示方向は位置に関する差情報の逆方向としてIx=-Dx，Iy=-Dyとする。
例えば、被認証者の指が指紋センサ３１に対して右寄りに位置していた場合には、指示手段１７は、利用者に対して生体を左寄りに誘導するように指示する。又、この指示としては、例えば、左矢印などの方向を示唆するマークをディスプレイ８１に表示することによって行なわれる。又、このとき、詳細な方向ではなく、より差情報の大きさが大きい成分のみを指示し、90度刻としてもよい。
【００９４】
このとき、指紋センサ３１とディスプレイ８１との間に回転方向のずれがあった場合には、ディスプレイ８１（指示手段１７）による指示が意味のない指示となるため、指紋センサ３１から検出される生体情報の移動方向との差情報θを用いて補正する。補正された方向をIx’，Iy’とすると，Ix’，Iy’は以下の式（１２）で表わされる。
【００９５】
【数４】
【００９６】
特徴抽出手段３２は、指紋センサ３１によって採取される複数の部分画像のそれぞれから、各部分画像における特徴およびその特徴の位置を抽出するものである。ここで、特徴としては、各部分画像中の前景（本実施形態では隆線画像の輝度値）およびその前景のエッジ（本実施形態では輝度勾配の値）の両方を抽出してもよいし、各部分画像中の前景（例えば隆線画像）を細線化して得られるパターンにおける端点および分岐点を抽出してもよい。
【００９７】
相対位置検出手段３３は、指紋センサ３１によって採取される複数の部分画像のうちの、連続する２つの部分画像が相互に重なり合う領域に存在する特徴（特徴抽出手段３２によって抽出された特徴）に基づいて、これら２つの部分画像相互の相対位置を検出するものである。このとき、相対位置検出手段３３は、上記相対位置を、直前までに検出された１以上の相対位置を基準にして検出してもよいし、又、上記相対位置を、直前までに検出された１以上の相対位置に基づいて推定された、次に検出されるべき相対位置を基準にして検出してもよい。
【００９８】
また、相対位置検出手段３３は、指紋センサ３１によって連続的に採取される各部分画像を、相互に重なり合う領域を有する２以上の部分領域に分けて取り扱い、上記相対位置を２以上の部分領域のそれぞれについて検出するようにしてもよい。
補正手段３４は、指紋センサ３１の検出遅延のために生じていた画像歪みや指の変形による歪みを補正するためのものである。この補正手段３４は、下記のような２種類の補正機能を有している。第１の補正機能は、相対位置検出手段３３によって検出された相対位置と各部分画像における特徴の位置とに基づいて特徴の歪み量（指の変形による歪み量）を算出し、算出された歪み量に基づいて、各部分画像における特徴の位置を補正する機能である。また、第２の補正機能は、指紋センサ３１による各部分画像の採取時間間隔と、指紋センサ３１による各部分画像の採取遅延時間と、相対位置検出手段３３によって検出された相対位置とに基づいて、指紋センサ３１の採取遅延に伴う各部分画像の歪み（伸縮歪みやスキュー歪み）を解消するように各部分画像における特徴の位置を補正して、特徴の相対位置を得る機能である。
【００９９】
なお、相対位置検出手段３３が、指紋センサ３１によって連続的に採取される各部分画像を、相互に重なり合う領域を有する２以上の部分領域に分けて取り扱い、上記相対位置を２以上の部分領域のそれぞれについて検出する場合、補正手段３４は、各部分領域について、指紋センサ３１の採取遅延に伴う各部分画像の歪みを解消するように特徴の位置を補正する。
【０１００】
また、この補正手段３４は、指紋センサ３１において画像の歪みが生じる指紋センサ４１を用いる場合に必要とされ、指紋センサ３１が画像の歪みを無視できる場合には、この補正手段３４は必ずしも必要ではない。
移動物体検知手段３５は、指紋センサ３１によって採取される複数の部分画像に基づいて、指紋センサ３１に対して移動している移動物体（ここでは被認証者の指）の有無を検知するためのもので、例えば、直前までに指紋センサ３１によって採取される部分画像の重み付き平均画像を算出し、算出された重み付き平均画像に基づいて、移動物体の有無を検知するようになっている。より具体的に、移動物体検知手段３５は、指紋センサ３１によって採取される最新の部分画像と算出された重み付き平均画像との差分値が所定の閾値を超えた場合に移動物体の存在を検知するものであり、その所定の閾値が、ノイズによる変動値よりも大きく設定されている。
【０１０１】
登録／照合用データ生成部（生成手段）３６は、特徴抽出手段３２によって抽出された特徴と、補正手段３４によって得られた特徴の相対位置とを用いて、被認証者の本人認証を行なうための指紋データ（登録用データおよび照合用データ）を生成するものである。指紋データの登録時には、登録／照合用データ生成部３６によって生成された指紋データ（隆線の分岐点や端点の位置やパターンなど公知の情報）が、登録用データとして不揮発性メモリ部９１に登録・保持される。被認証者の本人認証時には、登録／照合用データ生成部３６によって生成された指紋データ（隆線の分岐点や端点の情報）が、照合用データとして照合部３７に送られる。
【０１０２】
照合部（照合手段）３７は、登録／照合用データ生成部３６によって生成された照合用データと不揮発性メモリ部９１に保持されている被認証者の登録用データとを比較して照合処理を実行し、被認証者の本人認証を行なうものである。この照合部３７は、指紋センサ３１による映像化時刻（リアルタイムクロック８０によるタイムスタンプの時刻）の早い部分画像から得られた特徴およびその相対位置を優先的に用いて、上記照合処理を実行し、被認証者の照合結果を確定した時点で上記照合処理を終了するように構成されている。
【０１０３】
この照合部３５は、一致度算出手段１９と一致度判定手段２０とをそなえて構成されている。一致度算出手段１９は、登録／照合用データ生成部３６によって生成された照合用データと不揮発性メモリ部９１に保持されている被認証者の登録用データとの一致度を算出するものである。なお、一致度としては、例えば、相互相関法における相関係数が用いられる。
【０１０４】
また、一致度判定手段２０は、一致度算出手段１９によって算出された一致度に基づいて、例えば、この一致度が予め設定された閾値よりも大きい場合に、登録／照合用データ生成部３６によって生成された照合用データと不揮発性メモリ部９１に保持されている被認証者の登録用データとが一致するものであると判断するようになっており、これにより、被認証者がその登録用データを登録した登録主であることを認証するようになっている。
【０１０５】
上述の如く構成された本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における処理を図１４〜図１６に示すフローチャートに従って説明する。図１４は本発明の一実施形態としての指紋認証装置１における登録データの登録処理を説明するためのフローチャート（ステップＣ１０〜Ｃ４０）、図１５はその照合処理を説明するためのフローチャート（ステップＤ１０〜Ｄ６０）、図１６は図１４および図１５における生体情報入力ステップを説明するためのフローチャート（ステップＥ１０〜Ｅ３０）である。
【０１０６】
登録処理においては、被認証者は、生体情報採取手段１０（指紋センサ３１）を用いて生体情報（指紋）の入力を行なう（ステップＣ１０）。特徴点抽出部３２は、指紋センサ３１によって入力された生体情報に基づいて特徴の抽出を行ない（ステップＣ２０）、登録／照合用データ生成部３６が、生体データを作成して（ステップＣ３０）、この作成した生体データを不揮発性メモリ９１（記憶手段２２）に記録する（ステップＣ４０）。
【０１０７】
また、照合処理においては、生体情報採取手段１０（指紋センサ３１）を用いて生体情報（指紋）の入力を行なう（ステップＤ１０）。特徴点抽出部３２は、指紋センサ３１によって入力された生体情報に基づいて特徴の抽出を行ない（ステップＤ２０）、生体データを作成する（ステップＤ３０）。そして、一致度算出手段１９が、不揮発性メモリ９１（記憶手段２２）に格納された生体データを読み出して（ステップＤ４０）、一致度の算出を行ない（ステップＤ５０）、一致度判定手段２０が、この算出された一致度に基づいて判定を行なう（ステップＤ６０）。
【０１０８】
また、上述した図１４のステップＣ１０や図１５のステップＤ１０における生体情報の入力は、図１６に示すフローチャートに従って行なわれる。すなわち、生体情報採取手段１０により生体部位の部分画像を生体情報として読み取った後に（ステップＥ１０）、採取された生体情報に基づいて移動距離の検出を行ない（ステップＥ２０）、その後、部分画像の結合を行なう（ステップＥ３０）。
【０１０９】
なお、図１６に示すフローチャートにおいてはループの概念を省略している。例えば、複数の部分画像について、ステップＥ１０の生体情報読取ステップを繰り返し行なってからステップＥ２０の移動距離検出ステップを開始してもよく、又、ステップＥ１０の生体情報読取ステップとステップＥ２０の移動距離検出ステップとを繰り返し行なってからステップＥ３０の画像結合ステップを開始してもよく、更に、ステップＥ１０の生体情報読取ステップと、ステップＥ２０の移動距離検出ステップと、ステップＥ３０の画像結合ステップとを繰り返し行なってもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１１０】
また、このようなループの終了判定は、時間，読取回数，移動距離，移動停止，バッファ空き容量，画像に何も映っていないなどの任意の要素を組み合わせて行なうことができる。なお、これらの要素のうち移動距離検出を用いた終了判定は移動距離検出よりも後で実施可能になる。
そして、前述した図７，図１１に示したフローチャートで示される処理は、上述した図１４のステップＣ１０や図１５のステップＤ１０における生体情報の入力ステップに相当し、又、図１６におけるステップＥ１０の生体情報読取ステップやＥ２０の移動距離検出ステップに相当するものである。
【０１１１】
このように、本発明の一実施形態としての指紋認証装置１によれば、移動方向検出手段１１によって検出された生体情報の移動方向に基づいて、座標変換手段１４が採取された生体情報に対して座標変換処理を行なうので、指紋の部分画像の採取に際して指紋センサ３１における最適なスライド方向（例えば、指紋センサ３１の中心を通る法線方向）と被認証者の指のスライド方向との間に角度差（回転方向ずれ）が生じた場合においても、回転方向を補正することができ、確実に正立像を得ることができる。これにより、例えば、スライドするたびにスライド方向が変わり、指紋の部分画像ごとに回転方向ずれがあっても、正立像を得ることができる。すなわち、スライド方向による指紋画像の回転方向ずれの影響を受けにくくすることができる。
【０１１２】
また、本指紋認証装置１を回転させて逆さまの状態で使用する等、指紋センサ３１の向きが変わった状態で指紋の部分画像の採取を行なっても、指紋画像を正立像として取得することができ、指紋認証装置１（指紋センサ３１）の姿勢にかかわらずに指紋画像の採取を行なうことができ利便性が高い。
そして、本指紋認証装置１やディスプレイ８１，指紋センサ３１等の向き（姿勢）にかかわらず、指紋画像の正立像を得ることができ、本指紋認証装置１やディスプレイ８１，指紋センサ３１等の向き（姿勢，回転方向）を検出・判断する必要がないので、これらの向き等の検出・判断を行なうための機能（ハードウェア，ソフトウェア）をそなえる必要がなく、製造コストを低減することができる。
【０１１３】
さらに、採取した指紋画像をディスプレイ８１に表示させる際においても、装置の回転に影響を受けないように生体情報画像を表示することができ、指紋画像の目視確認等も行ない易い。
また、生体情報採取手段１０を実現するセンサ（指紋センサ等）を実装する向きの自由度を高くすることができ、配線パターンの実装面積を小さくすることにより、装置の小型化や低価格化を行なうことができる。
【０１１４】
図１７（ａ），（ｂ）は指紋センサ３１における配線パターンと実装面積との関係を説明するための図であり、図１７（ａ）は配線パターン長が短い場合における実装面積を示す図、図１７（ｂ）は配線パターン長が長い場合における実装面積を示す図であり、これらの図１７（ａ），（ｂ）によれば、指紋センサ３１を実装するに際して、センサの実装の自由度があり短い配線で実装することができれば、その実装面積を小さくすることができることがわかる。
【０１１５】
また、生体情報採取手段１０が生体とセンサとが接触することで生体情報を読み取る接触型の場合に、生体は相対的に移動しているものの、摩擦などによって生体表皮のたわむことで、センサと接触している部位はほとんど移動しない、いわゆる引っかかりが生じた場合においても、生体の移動方向を正しく検出し、生体情報を確実に採取することができる。
【０１１６】
例えば、被認証者が指のスライドという操作に慣れていない場合には、指の移動（スライド）にかける力の加減が不適切となり、摩擦などによって生体表皮がたわむことで、指紋センサ３１と接触している部位はほとんど移動しない引っかかりの状態が生じるおそれがある。このように、スライドが一瞬だけ停止したとしても、正確な移動方向検出を継続することができ、不慣れな被認証者でも良好に生体情報の入力を行なうことが可能となる。
【０１１７】
また、生体情報の採取に際して、指紋センサ３１と指の移動方向との間に回転方向のずれが生じた場合においても、この回転方向のずれが補正された生体情報（正立像）を表示手段１５に表示させることができ、例えば、生体情報採取手段１０を逆さまの状態で使用する等、生体情報採取手段１０を使用する向きに自由度が高い場合においても正立像を表示手段１５に表示させることができ、生体情報採取手段１０を実現するセンサを実装する向きの自由度を高くすることができる。
【０１１８】
さらに、生体情報採取手段に対する生体部位の位置を検出し、生体部位が配置されるべき位置に生体部位を配置させるように生体部位の移動を促す場合においても、容易に指示を行なうことができ利便性が高い。又、生体情報採取手段１０を逆さまの状態で使用する等、その使用する向きに自由度が高い場合にも、被認証者に対して正しく位置ずれの指示を行なうことができる他、生体情報採取手段１０を実現するセンサの実装する向きの自由度を高くすることができる。
【０１１９】
また、回転方向のずれを補正された生体情報を用いて認証を行なうことにより、生体情報の採取時にかかる回転ずれの影響を受けることなく認証処理を行なうことができる。例えば、登録データの登録時における指紋認証装置の向きと照合時の指紋認証装置の向きが大きく異なっている場合であっても、認証性能を低下させることなく認証可能となり、利便性が高い。
【０１２０】
（Ｂ）第１変形例の説明
図１８は本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第１変形例の機能構成を示すブロック図である。
本第１変形例としての指紋認証装置１０１は、第１実施形態の指紋認証装置１における位置検出手段１６に代えて、生体情報中心位置検出手段２１をそなえて構成されている他は、第１実施形態とほぼ同様に構成されている。なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくは略同一の部分を示しているので、その詳細な説明は省略する。
【０１２１】
生体情報中心位置検出手段２１は、指紋センサ３１（生体情報採取手段１０）によって採取された指紋の部分画像（生体情報）の中心位置を検出するものである。なお、この生体情報中心位置検出手段２１による、部分画像の中心位置の検出手法としては、既述の種々の手法を用いることができ、例えば、生体情報が指紋の場合には、特開2002-109543で
開示されている技術を用いることができる。
【０１２２】
本第１変形例における指示手段１７は、生体情報中心位置検出手段２１により検出された生体情報中心位置と、指紋センサ３１における所定位置との差情報を、移動方向検出手段１１によって検出された移動方向と所定の方向との差情報を用いて補正して、指紋センサ３１における被認証者の指が配置されるべき位置にその指を配置させるようにその移動を促すようになっている。
【０１２３】
具体的には、指示手段１７は、生体情報中心位置検出手段２１で検出された生体情報中心位置Bx，Byと、指紋センサ３１におけるセンサの中心位置Cx，Cyとのそれぞれの差情報Dx，Dyを用いて指示する。すなわち、Dx=Cx-Bx，Dy=Cy-Byとし、指示方向をIx，Iyとした場合に、指示方向は差情報の逆方向としてIx=-Dx，Iy=-Dyとする。つまり、被認証者の指が指紋センサ３１に対して右寄りに位置していた場合には、被認証者に対してその指を左寄りに移動させるような指示（誘導）を行なう。
【０１２４】
また、被認証者に対する指示は、例えば、左矢印などの方向を示唆するマークをディスプレイ８１上に表示させてもよい。なお、このとき、詳細な方向ではなく、より差情報の大きさが大きい成分のみを指示し、例えば９０度刻みとしてもよい。
さらに、このとき、指紋センサ３１と指示手段１７に回転方向のずれがあった場合には、意味のない指示となるため、指紋センサ３１から検出される生体情報の移動方向との差情報θを用いて補正を行なう。
【０１２５】
補正された方向をIx’，Iy’とすると、Ix’，Iy’は以下の式（１３）を用いて算出する。
【０１２６】
【数５】
【０１２７】
このように、本発明の第１変形例としての指紋認証装置１０１によれば、第１実施形態と同様の作用効果を得られる他、回転方向のずれを補正された生体情報を用いて認証することで、回転ずれの影響を受けずに認証を行うことが可能となる効果を奏する上、更に、指紋センサ３１を逆方向から使用する等、その使用する向きに自由度が高い場合にも正しく位置ずれの指示を行なうことができる他、指紋センサ３１を実装する向きの自由度が高くなり、実用的に極めて有用である。
【０１２８】
（Ｃ）第２変形例の説明
上述の如き指紋センサ３１やディスプレイ８１をそなえた情報処理装置において、ディスプレイ８１上に表示されるカーソル（ポインタ）を指紋センサ３１を用いて移動させることが考えられる。すなわち、指紋センサ３１をポインティングデバイスとして機能させるのである。
【０１２９】
図１９は本発明の一実施形態の指紋認証装置の第２変形例としての機能構成を示すブロック図である。この図１９に示すように、本第２変形例の指紋認証装置１０２は、生体情報採取手段１０，移動方向検出手段１１，座標変換手段１４，表示手段１５，記憶手段２２，生体情報移動方向補正手段４０（基準方向設定手段４１），移動距離検出手段４２およびポインタ移動制御手段４３をそなえて構成されている。なお、図中、既述の符号と同一の符号は同一もしくは略同一の部分を示しているので、その詳細な説明は省略する。
【０１３０】
移動距離検出手段４２は、指紋センサ３１に対する被認証者（利用者）の指の移動距離を検出するものであって、生体情報の移動距離を検出するものである。基準方向設定手段４１は、指紋センサ３１に対する利用者の指の移動方向の基準方向を設定するものであり、ポインタ移動制御手段４３は、基準方向設定手段４１によって設定された基準方向と、移動方向検出部１１によって検出された指の移動方向と、移動距離検出手段４２によって検出された指の移動距離とに基づいて、表示手段１５上におけるポインタの移動を制御するものである。
【０１３１】
移生体情報移動方向補正手段４０は、基準方向設定手段４１をそなえるとともに、この基準方向設定手段４１によって設定された基準方向を基準にして、指の移動方向を検出・補正するものである。
表示手段１５には、指紋センサ３１上での指の移動方向と移動距離に応じて移動するカーソルが表示されるようになっている。
【０１３２】
図２０（ａ），（ｂ）はいずれも本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例の外観例を示す図であり、図２０（ａ）は変形前の本指紋認証装置１０２の外観例を示す図、図２０（ｂ）には変形後の本指紋認証装置１０２の外観例を示す図である。
これらの図２０（ａ），（ｂ）に示す指紋認証装置１０２も、第１実施形態の指紋認証装置１と同様に、指紋センサ３１をそなえる本体１ａとディスプレイ８１をそなえるディスプレイユニット１ｂとを２軸ヒンジ（爪切り型ヒンジ）１ｃを介して開閉自在に接続して構成されている。
【０１３３】
すなわち、本指紋認証装置１０２は、本体１ａ側に指紋センサ３１が実装され、ディスプレイユニット１ｂを反転させて折りたたむ仕様のノートパソコンとして構成され、図２０（ｂ）の状態と図２０（ａ）の状態とではディスプレイ８１の実装方向は同一方向であるとする。
本指紋認証装置１０２においては、指紋認証時には、被認証者（利用者）は指紋センサ３１に対して手前側に向かってスライドするので、スライド方向が鉛直下向きとすれば、移動方向を修正することができる。
【０１３４】
そこで、座標変換手段１４でスライド方向を用いて生体情報画像が上下左右逆となるように座標変換を行なった後で、移動方向，移動距離を求めてもよい。あるいは、生体情報画像を使用しない場合には、生体情報画像ではなく検出された移動方向を変換してもよい。
すなわち、本指紋認証装置１０２においては、移動方向を正しく検出するために、あらかじめ移動方向を補正するための初期値として、基準方向設定手段４１によって、基準方向として入力された指紋センサ３１上での指の移動方向を、基準値（初期値）として記憶手段２２に記憶し（初期値設定ステップ）、この設定した基準値を用いて移動方向を補正する（補正ステップ）。
【０１３５】
本第２変形例としての指紋認証装置１０２における移動方向の補正手法を、図２１および図２２に示すフローチャートに従って説明する。なお、図２１は初期値設定ステップの詳細を説明するフローチャート（ステップＦ１０〜Ｆ２０）、図２２は移動方向の補正ステップの詳細を説明するフローチャート（ステップＧ１０〜Ｇ４０）である。
初期値設定ステップにおいては、先ず、基準方向として入力された移動方向を移動方向検出手段１１により検出し（ステップＦ１０）、その後、検出された移動方向を記憶手段２２に初期値（初期方向）として記憶し（ステップＦ２０）、処理を終了する。
【０１３６】
また、移動方向補正ステップにおいては、移動方向検出手段１１によって移動方向を検出し（ステップＧ１０）、又、移動距離検出手段４２によりその移動距離を検出する（ステップＧ２０）。なお、これらの移動方向を検出するステップと移動距離を検出するステップとは逆でもよく、又、同時に行なってもよい。
次に、生体情報移動方向補正手段４０は、記憶手段２２から初期値設定ステップのステップＦ２０において記憶された初期値（初期方向）を読み出し（ステップＧ３０）、ステップＧ１０において検出された移動方向との差を演算することで移動方向を補正する（ステップＧ４０）。ポインタ移動制御部４３は、この補正された移動方向に従って、ディスプレイ８１上においてポインタを移動させるよう制御を行なう。
【０１３７】
このように、本発明の第２変形例としての指紋認証装置１０２によれば、生体部位の移動方向の基準方向を初期値としてあらかじめ設定し、この初期値を用いて生体部位の移動方向を補正することによって、生体情報採取手段１０を種々の方向から使用することができ、その使用する向きに自由度が高い場合にも、生体部位の移動方向を正しく検出することが可能となり、生体情報採取手段１０を実現するセンサを実装する向きの自由度を高くすることができる。
【０１３８】
これにより、指紋センサ３１をポインティングデバイスとして使用する場合に、指紋センサ３１を上下逆さま，あるいは横向きに置いて使用した場合においても、利用者が入力した方向に合わせて、ディスプレイ８１上においてポインタを移動させることができる。
なお、図１９中においては、便宜上、位置検出手段１６，指示手段１７，移動方向検索範囲縮小手段１２，移動停止検出手段１３，特徴抽出手段３２，一致度算出手段１９，一致度判定手段２０，生体情報中心位置検出手段２１，記憶手段２２等を表わしていないが、これに限定されるものではなく、これらの全てもしくは少なくとも一部をそなえるとともに、これらの各部を機能させてもよい。
【０１３９】
（Ｄ）適用例
以下に、本発明の指紋認証装置の適用例を示す。
（１）携帯電話
図２３（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（携帯電話）２００に適用した例を示す図であり、図２４（ａ），（ｂ）は図２３（ｂ），（ｃ）の状態において採取された画像に基づいて生成された指紋画像の例を示す図である。
【０１４０】
これらの図２３（ａ）〜（ｃ）に示すモバイル機器２００は、所有者認証などの機能を実現する目的でスウィープ型指紋センサ３１を搭載されたものである。近年の携帯電話のようにモバイル機器が小型化されると、装置の持ち方は様々に変化する。特に携帯電話は片手で把持されるため、持ち方は変化しやすいと考えられる。登録時はスライドに慣れていなかったが幾度となく照合するうちに慣れ、持ち方が変わることもある。
【０１４１】
図２３（ａ），（ｂ）は紙面法線周りに回転方向ずれがあった例を示している。一般的に、登録データと入力データに回転方向ずれがある場合には認証性能が低下するが、本発明によれば、スライド方向が下向きになるように指紋画像を座標変換することにより、図２４（ａ），（ｂ）に示すように、回転方向ずれなく認証できる。
なお、回転方向ずれは、指紋画像を座標変換して補正してもよく、又、登録データあるいは照合データに対して座標変換してもよい。ただし、指紋画像を表示する場合には、指紋画像を座標変換しておくと、登録データおよび入力データの表示方向がスライド方向に依存しなくなる。
【０１４２】
（２）ＰＤＡ
図２５（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ；Personal Digital Assistants）に適用した例を示す図であり、こ
の図２５（ａ），（ｂ）に示すＰＤＡ２０１においては、ディスプレイ８１の下方位置において、スウィープ型指紋センサ３１が縦方向（９０度あるいは２７０度の向き）に実装されている。
【０１４３】
このＰＤＡ２０１において想定されるスライド方向は横方向であり、利用者（被認証者）右手でも左手でも指紋入力が可能である。
（３）ＰＤＡ
図２６（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ）に適用した例を示す図であり、この図２６（ａ），（ｂ）に示すＰＤＡ２０２は、図２５（ａ），（ｂ）に示したＰＤＡ２０１を９０度回転させたものと同様に構成され、更に、１８０度回転させても使用可能に構成されている。
【０１４４】
このＰＤＡ２０２によれば、装置の１８０度回転に依存しない指紋入力が可能である。
（４）ＰＤＡ
図２７（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ）に適用した例を示す図である。この図２７（ａ），（ｂ）に示すＰＤＡ２０３においては、装置背面、すなわち、本体２０３ａにおけるディスプレイ８１が形成されている面とは反対側の面にスウィープ型指紋センサを縦方向（９０度あるいは２７０度の向き）が実装されている。
【０１４５】
このＰＤＡ２０３において想定されるスライド方向は横方向であり、利用者（被認証者）右手でも左手でも指紋入力が可能である。 （５）ノートＰＣ
図２８（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ノートＰＣ（Personal Computer））に適用した例を示す図であり、図２８
（ａ）はディスプレイユニット２０４ｂを開いた状態を示す図、図２８（ｂ）はディスプレイユニット２０４ｂを表側にして畳んだ状態を示す図である。
【０１４６】
この図２８（ａ），（ｂ）に示すノートＰＣ２０４は、ディスプレイユニット１ｂにおけるディスプレイ８１の隣の位置に、スウィープ型指紋センサ３１を横方向に実装したものであり、更に、図１２に示した指紋認証装置１と同様に、本体２０４ａとディスプレイ８１をそなえるディスプレイユニット２０４ｂとを２軸ヒンジ（爪切り型ヒンジ）２０４ｃを介して開閉自在に接続して構成されている。
【０１４７】
また、このノートＰＣ２０４のディスプレイユニット２０４ｂは、図２８（ｂ）に示すように、２軸ヒンジ２０４ｃを用いてディスプレイユニット２０４ｂを軸ｂで回転させて、更に軸ａを介してディスプレイユニット２０４ｂを閉じ、ディスプレイ８１が表面に出るような状態で畳んだ際に、ディスプレイ８１に表示される画面が１８０度回転して表示されるようになっている。
【０１４８】
すなわち、図２８（ａ）に示す例においては、文字“ＡＢＣ”が正立した状態で表示されているが、２軸ヒンジ２０４ｃを用いてディスプレイユニット２０４ｂを軸ｂで回転させて、更に軸ａを介してディスプレイユニット２０４ｂを閉じ、ディスプレイユニット２０４ｂが表面に出るような状態で畳んだ場合においても、図２８（ｂ）に示すように、文字“ＡＢＣ”が正立して表示されるようになっている。
【０１４９】
このノートＰＣ２０４においては、折りたたみ使用時には開使用時と比べてスライド方向が反対方向となるが、本発明によれば、装置の１８０度回転に依存しない指紋入力が可能である。
本発明によれば、ディスプレイ８１の表示方向を１８０度回転させることによりスライド方向やカーソル移動方向も１８０度ずれるが、移動方向補正を行なうことによりカーソル移動方向が１８０度回転しない。
【０１５０】
（６）タブレットＰＣ
図２９（ａ），（ｂ）および図３０（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（タブレットＰＣ）に適用した例を示す図であり、図２９（ａ）はタブレットＰＣ２０５を縦方向で使用する状態を示す図、図２９（ｂ）はタブレットＰＣ２０５を横方向で使用する状態を示す図、図３０（ａ）はタブレットＰＣ２０６を縦方向で使用する状態を示す図、図３０（ｂ）はタブレットＰＣ２０６を横方向で使用する状態を示す図である。
【０１５１】
図２９（ａ），（ｂ）に示すタブレットＰＣ２０５においては、装置本体におけるディスプレイ８１の長手方向に沿ってスウィープ型指紋センサが実装されており、図３０（ａ），（ｂ）に示すタブレットＰＣ２０６においては、装置本体におけるディスプレイ８１の短手方向に沿ってスウィープ型指紋センサが実装されている。
そして、これらのタブレットＰＣ２０５，２０６を、そのディスプレイの表示方向に合わせて、装置を９０度あるいは２７０度回転させて設置することができるものである。このタブレットＰＣ２０５，２０６によれば、装置の９０度，１８０度，２７０度の回転に依存しない指紋入力が可能である。
【０１５２】
また、タブレットＰＣ２０５は、図２９（ｂ）に示すように、図２９（ａ）に示す縦方向での使用状態から、時計回りに９０度回転させて横方向で使用する場合に、ディスプレイ８１に表示する画面を９０度回転して表示させることができるようになっている。
すなわち、図２９（ａ）に示す例においては、文字“ＡＢＣ”が正立した状態で表示されているが、この状態からタブレットＰＣ２０５を時計方向に９０度回転させた場合においても、図２９（ｂ）に示すように、文字“ＡＢＣ”が正立して表示させることができるようになっている。
【０１５３】
同様に、タブレットＰＣ２０６、図３０（ｂ）に示すように、図３０（ａ）に示す縦方向での使用状態から、時計回りに９０度回転させて横方向で使用する場合に、ディスプレイ８１に表示する画面を９０度回転して表示させることができるようになっている。
すなわち、図３０（ａ）に示す例においては、文字“ＡＢＣ”が正立した状態で表示されているが、この状態からタブレットＰＣ２０６を時計方向に９０度回転させた場合においても、図３０（ｂ）に示すように、文字“ＡＢＣ”が正立して表示させることができるようになっている。
【０１５４】
また、スライド方向が上下方向となる向きに装置を設置する場合には、認証者の１０指のうちいずれか１指以上、スライド方向が左右方向となる向きに装置を設置する場合には両親指のいずれか１指以上を登録しておくことにより、その設置方向を変えても高い認証性能を維持できる。
なお、図２９（ａ）に示したタブレットＰＣ２０５においては、向かってディスプレイ８１の右側に指紋センサ３１がそなえられているが、これに限定されるものではなく、例えば、向かってディスプレイ８１の左側に指紋センサ３１をそなえてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。そして、このように向かってディスプレイ８１の左側に指紋センサ３１をそなえた場合には、本体を時計回りに９０度回転させた場合には、ディスプレイ８１の上側に指紋センサ３１が位置することになる。
【０１５５】
同様に、図３０（ａ）に示したタブレットＰＣ２０６においては、向かってディスプレイ８１の上側に指紋センサ３１がそなえられているが、これに限定されるものではなく、例えば、向かってディスプレイ８１の下側に指紋センサ３１をそなえてもよく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。そして、このように向かってディスプレイ８１の下側に指紋センサ３１をそなえた場合には、本体を時計回りに９０度回転させた場合には、向かってディスプレイ８１の左側に指紋センサ３１が位置することになる。
【０１５６】
また、これらのタブレットＰＣ２０５，２０６の回転方向についても、本体を半時計方向に回転させてもよい。
（Ｅ）その他
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【０１５７】
例えば、上述した実施形態では、被検体が人の指であり生体情報として指紋画像を採取する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、被検体としての掌から、掌紋画像や血管パターン画像等を生体情報として採取する場合にも上述と同様に適用され、上述と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明の各実施形態が開示されていれば、本発明を当業者によって実施・製造することが可能である。
【０１５８】
（Ｆ）付記
（付記１） 相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、
該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段とを備えることを特徴とする、生体情報入力装置。
【０１５９】
（付記２） 該移動方向検出手段により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出手段により前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小手段をそなえることを特徴とする、付記１記載の生体情報入力装置。
（付記３） 該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出手段をそなえ、
該移動停止検出手段により前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止することを特徴とする、付記１記載の生体情報入力装置。
【０１６０】
（付記４） 該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示する生体情報表示手段を備えることを特徴とする、付記１記載の生体情報入力装置。
（付記５） 相対的に移動している認証対象の生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、
該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段と、
該座標変換手段による座標変換処理結果を用いて該認証対象に関する認証を行なう認証手段とを備えること特徴とする、生体認証装置。
【０１６１】
（付記６） 該移動方向検出手段により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出手段により前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小手段をそなえることを特徴とする、付記５記載の生体認証装置。
（付記７） 該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出手段をそなえ、
該移動停止検出手段により前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止することを特徴とする、付記５記載の生体認証装置。
【０１６２】
（付記８） 該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示する生体情報表示手段を備えることを特徴とする、付記５記載の生体認証装置。
（付記９） 生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップとを備えることを特徴とする、生体情報処理方法。
【０１６３】
（付記１０） 該移動方向検出ステップにおいて、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとをそなえることを特徴とする、付記９記載の生体情報処理方法。
（付記１１） 該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出ステップをそなえ、
該移動停止検出ステップにおいて前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止する停止ステップをそなえることを特徴とする、付記９記載の生体情報処理方法。
【０１６４】
（付記１２） 該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示手段に表示する生体情報表示ステップを備えることを特徴とする、付記９記載の生体情報処理方法。
（付記１３） 生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする、生体情報処理プログラム。
【０１６５】
（付記１４） 該移動方向検出ステップを該コンピュータに実行させる際に、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１３記載の生体情報処理プログラム。
【０１６６】
（付記１５） 該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出ステップと、
該移動停止検出ステップにおいて前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止する停止ステップとを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１３記載の生体情報処理プログラム。
（付記１６） 該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示手段に表示する生体情報表示ステップを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１３記載の生体情報処理プログラム。
【０１６７】
（付記１７） 生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする、生体情報処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【０１６８】
（付記１８） 該生体情報処理プログラムが、
該移動方向検出ステップを該コンピュータに実行させる際に、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１７記載の生体情報処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【０１６９】
（付記１９） 該生体情報処理プログラムが、
該生体部位の移動の停止を検出する移動停止検出ステップと、
該移動停止検出ステップにおいて前記生体部位の移動の停止が検出された場合に、該生体情報の入力を停止する停止ステップとを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１７記載の生体情報処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【０１７０】
（付記２０） 該生体情報処理プログラムが、
該座標変換手段によって座標変換された生体情報を表示手段に表示する生体情報表示ステップを該コンピュータに実行させることを特徴とする、付記１７記載の生体情報処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
携帯電話やＰＤＡといった小型情報機器のようにセンサを組み込む空間が十分得られない装置において個人認証を行なうシステムに用いて好適であり、その有用性は極めて高いものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１７２】
【図１】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の機能構成（原理的な構成）を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の具体的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向初期探索範囲の例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向初期探索範囲の例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向初期探索範囲の他の例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向初期探索範囲の他の例を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向探索範囲の設定手法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態としての認証装置における座標変換前の生体情報画像と座標変換後の生体情報画像との関係を示す図である。
【図９】指紋センサにおける指紋画像の採取時における指のスライド速度の変化を例示する図である。
【図１０】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における停止監視範囲および移動方向初期探索範囲の例を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態としての指紋認証装置における移動方向探索範囲の設定手法に停止監視範囲を設けた場合の処理を説明するためのフローチャートである。
【図１２】（ａ），（ｂ）はいずれも本発明の一実施形態としての認証装置の外観例を示す図である。
【図１３】（ａ），（ｂ）は本発明の一実施形態としての認証装置のディスプレイに表示される指示方向を説明するための図である。
【図１４】本発明の一実施形態としての認証装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図１５】本発明の一実施形態としての認証装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１４および図１５における生体情報入力ステップを説明するためのフローチャートである。
【図１７】（ａ），（ｂ）は指紋センサにおける配線パターンと実装面積との関係を説明するための図である。
【図１８】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第１変形例の機能構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例の機能構成を示すブロック図である。
【図２０】（ａ），（ｂ）はいずれも本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例の外観例を示す図である。
【図２１】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例における移動方向の補正手法を説明するためのフローチャートである。
【図２２】本発明の一実施形態としての指紋認証装置の第２変形例における移動方向の補正手法を説明するためのフローチャートである。
【図２３】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（携帯電話）に適用した例を示す図である。
【図２４】（ａ），（ｂ）は図２３（ｂ），（ｃ）の状態において採取された画像に基づいて生成された指紋画像の例を示す図である。
【図２５】（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ；Personal Digital Assistants）に適用した例を示す図である。
【図２６】（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ）に適用した例を示す図である。
【図２７】（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ＰＤＡ）に適用した例を示す図である。
【図２８】（ａ），（ｂ）は本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（ノートＰＣ（Personal Computer））に適用した例を示す図である。
【図２９】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（タブレットＰＣ）に適用した例を示す図である。
【図３０】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の指紋認証装置をスウィープ型指紋センサをそなえたモバイル機器（タブレットＰＣ）に適用した例を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、
該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段と、
該移動方向検出手段により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出手段により前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小手段とを備えることを特徴とする、生体情報入力装置。
【請求項２】
生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとを備えることを特徴とする、生体情報処理方法。
【請求項３】
生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップと、
連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする、生体情報処理プログラム。
【請求項１】
相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取手段と、
該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出手段と、
該移動方向検出手段によって検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換手段と、
該移動方向検出手段により、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出手段により前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小手段とを備えることを特徴とする、生体情報入力装置。
【請求項２】
生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて、連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとを備えることを特徴とする、生体情報処理方法。
【請求項３】
生体情報採取手段を用いて相対的に移動している生体部位を読み取り、該生体部位についての複数の部分画像を生体情報として連続的に採取する生体情報採取ステップと、
該生体情報採取ステップにおいて採取された該生体情報に基づいて該生体情報採取手段に対する該生体部位の移動方向を検出する移動方向検出ステップと、
該移動方向検出ステップにおいて検出された該移動方向を用いて、該生体情報採取手段によって採取された該生体情報に対して座標変換処理を行なう座標変換ステップと、
連続して同じ移動方向が検出されたときに、当該移動方向検出ステップにおいて前記移動方向の検出を行なう範囲である移動方向探索範囲を、当該検出された移動方向を含む所定の範囲に縮小する移動方向探索範囲縮小ステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする、生体情報処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【公開番号】特開２００９−２７１９４８（Ｐ２００９−２７１９４８Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９１２０６（Ｐ２００９−１９１２０６）
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【分割の表示】特願２００４−２９６６４５（Ｐ２００４−２９６６４５）の分割
【原出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２０日（２００９．８．２０）
【分割の表示】特願２００４−２９６６４５（Ｐ２００４−２９６６４５）の分割
【原出願日】平成１６年１０月８日（２００４．１０．８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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