画像読取装置
【課題】取得する画像を鮮鋭化させるとともに、装置を小型化し、低価格化を図る。
【解決手段】画像読取装置１は、表面に指６が載置されるとともに、裏面から入射した光を拡散させる拡散板５と、拡散板５の裏面側から所定の照射角度で、拡散板５上に載置された指６に対して光を照射する光源１１と、拡散板５上に載置された指６による光源１１からの光の反射光が入射されるミラー１３と、ミラー１３で反射された光を受光することにより、拡散板上に載置された指６を拡散板５の裏面側から主走査方向に撮影し、画像信号を出力するＣＣＤ１２と、光源１１、ミラー１３及びＣＣＤ１２を少なくとも含む読取ユニット３を副走査方向に移動させるモータ２５とを備える。拡散板５は、指６が載置される面を拡散面とし、光源１１からの光が入射される面を非拡散面とする。
【解決手段】画像読取装置１は、表面に指６が載置されるとともに、裏面から入射した光を拡散させる拡散板５と、拡散板５の裏面側から所定の照射角度で、拡散板５上に載置された指６に対して光を照射する光源１１と、拡散板５上に載置された指６による光源１１からの光の反射光が入射されるミラー１３と、ミラー１３で反射された光を受光することにより、拡散板上に載置された指６を拡散板５の裏面側から主走査方向に撮影し、画像信号を出力するＣＣＤ１２と、光源１１、ミラー１３及びＣＣＤ１２を少なくとも含む読取ユニット３を副走査方向に移動させるモータ２５とを備える。拡散板５は、指６が載置される面を拡散面とし、光源１１からの光が入射される面を非拡散面とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知台の裏面側から被写体を撮影し、被写体の表面像を読み取る画像読取装置に関し、特に、鮮鋭な画像を得るのに適した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、個人を特定する方法の１つとして、指紋を利用するものがあり、この方法では、指紋の画像を装置に入力し、その入力された画像と予め登録された指紋の画像とを照合するのが一般的である。指紋画像の入力方法としては、例えば、被写体である指を検知台に載せた状態で検知台の裏面側から光を照射し、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の二次元センサにより指を撮影する方法が用いられる。
【０００３】
上述の方法では、指に照射された光の反射光を二次元センサで受光し、受光した光の強弱に応じて指紋の凹凸を画像化するが、二次元センサで受光する光が微弱であるため、指紋の凹凸を鮮明に取得することができないという問題があった。
【０００４】
そこで、最近では、検知台に様々な光学部材を用いて、指の凹凸に応じてコントラストの差を大きくすることにより、指紋の凹凸を鮮明にする装置が提案されている。例えば、引用文献１、２及び３では、各々プリズムレンズ、オプティカルファイバプレート及び導光板を検知台に用いて指紋画像を取得する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５０９９３号公報
【特許文献２】特許第２５７９３７５号公報
【特許文献３】特開平１０−１４３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、引用文献１及び２に記載の装置では、プリズムレンズやオプティカルファイバプレートを用いるため、これらの光学部材を配置するスペースを装置の内部に確保する必要があり、装置全体を小型化することが困難であるという問題があった。また、プリズムレンズやオプティカルファイバプレートは、特殊な光学部材であるため、装置のコストが増大するという問題があった。
【０００７】
また、引用文献３に記載の装置では、検知台に導光板を用いるが、十分なコントラストを得ることができないため、指紋画像を鮮鋭化させることが困難であるという問題があった。
【０００８】
さらに、引用文献１〜３の装置においては、受光部として二次元センサを用いているため、１枚の指紋画像を取得する際に複数の画像を合成する必要がある。この場合、合成する画像間の繋ぎ目に歪みが生じるため、画像を合成する際に歪みを補正したり、合成後の画像から歪みを取り除く等の画像処理が必要になる。従って、装置には、このような画像処理を行うための構成を予め備えておく必要があるため、画像処理用の回路やソフトウェアが複雑化し、装置の高額化を招くという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、取得する画像を鮮鋭化させることができるとともに、装置を小型化することができ、低価格化を図ることが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、指紋等の被写体を読み取る画像読取装置において、光を透過する板状部材により構成され、前記被写体を載置する被写体載置部と、前記被写体に対して光を照射する光源と、前記被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像手段とを含む画像読取ユニットとを備え、前記画像読取ユニットは、前記被写体載置部の前記被写体が接する面の裏側に位置し、前記撮像手段に備えるラインセンサで前記被写体の受光面の１ラインを主走査として読み取る手段と、前記主走査に対して垂直な副走査方向に移動する搬送手段を有し、前記被写体載置部は、光を拡散させる拡散部材を有することを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、光源からの光を拡散部材を用いて拡散させることにより、コントラストが鮮明な画像を取得するため、画像を鮮鋭化させることが可能になる。また、特殊な光学部材を使用することなく拡散部材を用いるため、装置を小型化することができるとともに、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００１２】
また、取得したライン毎の画像データを単に繋ぎ合わせて画像を取得することができるため、高度な画像合成処理を行う必要がなく、信号処理用の回路やソフトウェアの複雑化を解消することができ、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００１３】
上記画像読取装置において、前記拡散部材は、前記被写体が載置される面に拡散面を有することができる。これにより、拡散部材によって拡散された光を被写体に対して効率的に照射することができるため、画像をより鮮鋭化させることが可能になる。
【００１４】
上記画像読取装置において、前記拡散部材は、入射光を前記副走査方向に拡散させることができる。これにより、拡散部材によって拡散された光を被写体に対して効率的に照射することができるため、画像をより鮮鋭化させることが可能になる。
【００１５】
上記画像読取装置において、前記光源は、前記拡散部材の拡散する角度に応じて前記照射角度を決定することができる。
【００１６】
上記画像読取装置において、前記被写体が前記被写体載置部と接する位置において光の入射角度と等しい反射角度の光を前記ラインセンサが受光するように、前記光源及び前記ラインセンサを配置することができる。これにより、光源から被写体に対して照射された光の反射波を効率的にラインセンサが受光できるため、画像をより鮮鋭化させることが可能になる。
【００１７】
上記画像読取装置において、前記拡散部材上に貼着され、前記被写体によって押圧される押圧位置を前記副走査方向の座標情報で出力するタッチパネルと、前記タッチパネルから出力される座標情報に基づき、該タッチパネル上での前記被写体の押圧位置の前記副走査方向への移動量を検出する検出手段とをさらに備え、前記搬送手段は、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記被写体の転動に追従させて前記読取ユニットを前記副走査方向に移動させることができる。これにより、被写体を転動させた場合であっても画像を鮮鋭化させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、取得する画像を鮮鋭化させることができるとともに、装置を小型化することができ、低価格化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる画像読取装置の第１の実施形態を示す外観図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。
【図２】図１の画像読取装置の断面図である。
【図３】図２のＣＣＤの平面図（図２のＡ線矢視方向で見た図）である。
【図４】図１の画像読取装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図５】図１の画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】拡散板を用いた場合の指紋画像の鮮鋭化について説明するための略線図であり、（ａ）は指紋の山部、（ｂ）は指紋の谷部に光を照射して画像を取得する場合の図である。
【図７】ミラーの配置について説明するための略線図である。
【図８】入射角及び反射角を等しくした場合の 指紋画像の鮮鋭化について説明するための略線図であり、（ａ）は指紋の山部、（ｂ）は指紋の谷部に光を照射して画像を取得する場合の図である。
【図９】取得した指紋画像の一例を示す略線図であり、（ａ）は拡散板５を用いた場合の指紋画像、（ｂ）は拡散板５を用いない場合の指紋画像である。
【図１０】本発明にかかる画像読取装置の第２の実施形態を示す外観図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。
【図１１】図１０の画像読取装置の断面図である。
【図１２】図１１のＣＣＤの平面図（図１１のＡ線矢視方向で見た図）である。
【図１３】図１０の画像読取装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】図１３の座標検出手段及び移動検出手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】押圧位置の検出方法を示す略線図である。
【図１６】読取開始位置までの移動量の算出方法を示す略線図である。
【図１７】指の移動量の検出方法を示す略線図である。
【図１８】画像データの有効化／無効化の選別方法を示すタイミング図である。
【図１９】図１０の画像選別手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図２０】図１０のモータ制御手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図２１】図１０の画像読取装置の動作手順を示すメインフローチャートである。
【図２２】読取ユニットの位置補正を示す略線図であり、（ａ）は補正前、（ｂ）は補正後の状態を示す図である。
【図２３】図２１の読取終了処理の動作手順を示すサブフローチャートである。
【図２４】指の転動とＣＣＤの移動との関係を示す略線図である。
【図２５】図１０の画像読取装置の動作を示すタイミング図であり、タッチパネル上に載置した指を正転方向にのみ転動させた場合の動作を示す図である。
【図２６】図１０の画像読取装置の動作を示すタイミング図であり、タッチパネル上に載置した指の転動方向を反転させた場合の動作を示す図である。
【図２７】指の反転転動とＣＣＤの移動との関係を示す略線図である。
【図２８】指の押圧位置の移動量がライン幅に達したか否かを判定する方法の他の例を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。ここでは、本発明にかかる画像読取装置を、指紋画像を読み取る画像読取装置に適用した場合を例にとって説明する。
【００２２】
図１は、本発明にかかる画像読取装置の第１の実施形態を示し、図１（ａ）に示すように、この画像読取装置１は、スキャナ筐体２と、スキャナ筐体２内に収容され、モータ駆動により副走査方向に移動可能に構成された読取ユニット３と、スキャナ筐体２上に配置された透明のプラテンガラス４と、プラテンガラス４上に配置された拡散板５とから構成される。尚、図示を省略しているが、スキャナ筐体２の内側には、スライドレールが搭載され、また、読取ユニット３には、スライドレールと噛合する歯車、及び歯車を回転させるモータが搭載される。
【００２３】
拡散板５は、図１（ｂ）に示すように、例えば、上面視長方形状に形成され、図２に示すように、被写体である指６を載置する載置台として使用される。拡散板５は、例えば、ガラスや樹脂等で形成された基材の一方の面（拡散面）を擦りガラス（砂面）状とする処理が施され、他方の面から入射する光を拡散させるものである。
【００２４】
拡散板５は、指６が載置される面が拡散面となり、後述する光源１１からの光が入射される面が非拡散面となるように配置されるとともに、入射する光が読取ユニット３の副走査方向に広く、主走査方向に狭く拡散するように配置される。このように拡散板５を配置することにより、入射する光の拡散範囲（領域）は、例えば、読取ユニット３の副走査方向を長軸とする楕円状となり、拡散された光を指６に対して効率的に照射することができる。尚、拡散板５としては、この例に限られず、例えばシート状やフィルム状のものを使用することができる。
【００２５】
プラテンガラス４は、拡散板５上に指６が載置されるときの支持台として機能するものであり、例えば、拡散板５よりも強度が高い透明ガラスによって構成される。
【００２６】
読取ユニット３は、図２に示すように、拡散板５上に載置された指６に光を照射する光源１１と、画像を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Devices）１２と、指６の指紋像をＣＣＤ１２の受光面に導くミラー１３及び光学レンズ１４と、これら光源１１、ＣＣＤ１２、ミラー１３及び光学レンズ１４を収容するユニット筐体１５から構成される。
【００２７】
光源１１による光の照射角度は、拡散板５の拡散角に応じて決定される。尚、光源１１による光の照射角度は、これに限られず、例えば実験により決定してもよい。ＣＣＤ１２は、１ライン単位で画像を撮影し、受光した光を画像信号に変換して出力する１次元ＣＣＤ（ラインセンサ）であり、図３に示すように、主走査方向に延びるように配置される。ミラー１３は、被写体によって反射した光を受光し、光学レンズ１４に対して反射する。ミラー１３の受光角度は、例えば実験により決定することができる。
【００２８】
図４は、画像読取装置１の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、画像読取装置１は、光源１１と、ＣＣＤ１２と、画像出力信号φＴＧを供給してＣＣＤ１２を駆動し、ＣＣＤ１２から定期的に画像信号（アナログ信号）ＩＳを出力させるＣＣＤドライバ２１と、外部からの読取コマンド（読取指令）に応じて、ＣＣＤドライバ２１に指示を与えるとともに、光源１１を点灯させるコマンド受信部２２と、ＣＣＤ１２から出力される画像信号ＩＳに対してＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換等の所定の信号処理を施す画像信号処理部２３と、画像信号処理部２３から出力される画像データ（デジタル信号）ＩＤを記憶するメモリ２４と、読取ユニット３（図１参照）を副走査方向に移動させるステッピングモータ（以下、「モータ」という）２５と、コマンド受信部２２からの命令に基づきモータ２５を制御するモータドライバ２６等から構成される。尚、これらの光源１１〜モータドライバ２６は、いずれも図１の読取ユニット３内に搭載される。
【００２９】
次に、上記構成を有する画像読取装置１の動作について説明する。図５は、画像読取装置１の動作を説明するためのフローチャートである。
【００３０】
まず、画像読取装置１は、外部から読取コマンドを受信すると（ステップＳ１）、ＣＣＤ１２の駆動を開始し、ＣＣＤ１２による撮影が開始される（ステップＳ２）。
【００３１】
次に、読取ユニット３を読取開始位置であるホームポジションから読取終了位置まで移動させ（ステップＳ３）、ＣＣＤ１２による撮影がライン毎に行われる。ライン毎に撮影することにより得られた画像信号ＩＳは、画像信号処理部２３に供給され、Ａ／Ｄ変換等の所定の信号処理が施され、画像データＩＤとしてメモリ２４に順次書き込まれて記憶される。
【００３２】
次に、読取ユニット３が読取終了位置に到達したか否かが判断され（ステップＳ４）、読取ユニット３が読取終了位置に到達したと判断されると（ステップＳ４：Ｙ）、読取操作を終了し、読取ユニット３をホームポジションに戻すとともに、ＣＣＤ１２の駆動を停止する（ステップＳ５、Ｓ６）。
【００３３】
一方、ステップＳ４において、読取ユニット３が読取終了位置に到達していないと判断された場合には（ステップＳ４：Ｎ）、読取ユニット３が読取終了位置に到達するまでステップＳ４の処理が繰り返される。
【００３４】
そして、読取操作が終了した時点で、メモリ２４に記憶されたライン毎の画像データＩＤを繋ぎ合わせ、１枚の指紋画像を取得する。尚、画像データＩＤの繋ぎ合わせは、いわゆる画像合成処理のような、高度なデータ編集は不要であり、メモリ２４に書き込んだ画像データＩＤを書き込み順序に従って読み出すだけでよい。
【００３５】
ここで、拡散板５を用いた場合の指紋画像の鮮鋭化について説明する。指６を拡散板５上に載置した場合、拡散板５には、指紋の山部のみが接触し、谷部は接触しない。このような状態で拡散板５の裏面側から光を照射すると、指６による反射光の光量は、指紋の山部と谷部とで異なる。そこで、この第１の実施形態では、指６による反射光の光量に基づき、指紋の山部及び谷部によるコントラストを拡散板５を用いてより鮮明にすることで、指紋画像を鮮鋭化させる。
【００３６】
図６は、拡散板５を用いた場合の指紋画像の鮮鋭化について説明する図であり、（ａ）は指紋の山部、（ｂ）は指紋の谷部に光を照射して画像を取得する場合の図である。
【００３７】
指紋の山部の画像を取得する場合は、図６（ａ）に示すように、光源１１から出射された光がプラテンガラス４を透過し、拡散板５に入射される。このとき、拡散板５に入射された光は、拡散面で拡散方向に沿って拡散するが、指紋の山部が拡散板５に接しているため、指紋の山部に対して光を効率的に照射することができない。そのため、指紋の山部に照射される光は、光源１１からの光に対して少ない状態で反射する。そして、指紋の山部で反射した光（反射光）は、拡散板５及びプラテンガラス４を透過してミラー１３に入射し、光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面で受光される。
【００３８】
この場合、指紋の山部が拡散板５に接していることにより、光源１１から照射され、拡散板５で拡散される光を効率的に指紋の山部に照射することができないため、ミラー１３に入射する反射光は、光量が少なくなる。従って、ＣＣＤ１２で受光された反射光に基づき取得される画像は、暗い画像となる。
【００３９】
一方、指紋の谷部の画像を取得する場合は、図６（ｂ）に示すように、光源１１から出射された光がプラテンガラス４を透過し、拡散板５の拡散面で拡散方向に沿って拡散する。このとき、指紋の谷部は、拡散板５に接触していないため、拡散された光（拡散光）は、拡散板５を透過して指紋の谷部に照射される。また、指紋の山部と山部との間の拡散板５に接していない副走査方向に広い範囲に照射される光源１１からの光が拡散板５で拡散され、指紋の谷部に照射される。
【００４０】
指紋の谷部に照射され、反射した光（反射光）は、拡散板５に入射し、拡散面でさらに拡散するとともに、プラテンガラス４を透過してミラー１３に入射し、光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面に受光される。また、指紋の谷部の拡散板５に接していない空間の読み取り位置周辺からの反射光についても、拡散板５の拡散面で効率的に拡散され、プラテンガラス４、ミラー１３及び光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面に受光される。
【００４１】
この場合、指紋の谷部が拡散板５に直接接していないことにより、指紋の山部と山部との間の拡散板５に接していない広い範囲に照射される光源１１からの光が拡散板５で拡散されて指紋の谷部に照射されるため、指紋の谷部に照射される光は、指紋の山部に対して照射される光よりも効率的に照射される。また、指紋の谷部からの反射光が拡散板５の拡散面で拡散される際に、指紋の谷部の拡散板５に接していない空間の読み取り位置周辺からの反射光についても拡散板５の拡散面で効率的に拡散される。そのため、ミラー１３に入射する反射光は、指紋の山部からの反射光と比較して光量が多くなる。従って、ＣＣＤ１２で受光される光により取得される画像は、山部に光を照射した場合と比較して明るい画像となる。
【００４２】
このように、ミラー１３に入射する反射光の光量が指紋の山部及び谷部で異なるため、指紋の山部及び谷部のコントラストをより鮮明にすることができ、指紋画像を鮮鋭化させることができる。
【００４３】
尚、例えば、拡散板５の拡散面が読取ユニット３側の面となるように、拡散板５を配置した場合には、プラテンガラス４と拡散板５との境界面で、光源１１からの光が拡散されるため、指紋の山部及び谷部には、同様の光（拡散光）が照射されることになる。また、指紋の山部及び谷部からの反射光は、拡散板５の拡散面でさらに拡散されてミラー１３に入射する。従って、ＣＣＤ１２で受光される指紋の山部及び谷部からの反射光の光量差は、拡散板５を用いない場合と同様の光量差となるため、指紋画像を鮮鋭化させることができない。
【００４４】
また、上述のようにして指紋画像を取得する際には、例えば、図７に示すように、指６に対する入射角と反射角とが等しくなるように、ミラー１３を配置してもよい。こうすることにより、光源１１から指６に対して照射された光の反射波を効率的にミラー１３に入射させることができるため、指紋画像を鮮鋭化させることができる。
【００４５】
例えば、光源１１から指６に対して照射される光と、拡散板５に対して直交する指６からの垂線とにより形成される角を入射角αとし、また、指６で反射され、ミラー１３に入射される反射光と指６からの垂線とにより形成される角を反射角βとした場合、この入射角α及び反射角βが等しくなるように、ミラー１３の位置及び角度を決定する。
【００４６】
図８は、入射角α及び反射角βが等しくなるようにミラー１３を配置した場合の図であり、（ａ）は指紋の山部、（ｂ）は指紋の谷部に光を照射して画像を取得する場合の図である。尚、図８（ａ）及び（ｂ）では、説明を容易とするため、拡散板５による拡散光のうち、直進する光のみを図示している。
【００４７】
指紋の山部の画像を取得する場合は、図８（ａ）に示すように、光源１１から出射された光がプラテンガラス４及び拡散板５を介して指紋の山部に所定の入射角で照射される。このとき、指紋の山部は、拡散板５に接触しているため、拡散板５に入射された光は、拡散面においてほとんど拡散せずにそのまま反射し、一部の反射光が入射角と等しい反射角で反射する（直接反射光）。指紋の山部からの直接反射光は、拡散板５及びプラテンガラス４を透過してミラー１３に入射し、光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面で受光される。
【００４８】
この場合、ミラー１３に入射する直接反射光は、指紋の山部からの反射光のうちの一部であるため、光源１１からの光に対して光量が少なくなる。従って、ＣＣＤ１２で受光される光に基づき取得される画像は、暗い画像となる。
【００４９】
一方、指紋の谷部の画像を取得する場合は、図８（ｂ）に示すように、光源１１から出射された光がプラテンガラス４及び拡散板５を透過し、所定の入射角で拡散板５の表面に到達する。このとき、指紋の谷部は、拡散板５に接触しておらず、指紋の谷部と拡散板５の表面との間に空間が存在するため、光源１１からの光の一部が拡散板５を透過するが、残りの光は、入射角と等しい反射角で反射する（直接反射光）。拡散板５の表面で反射した直接反射光は、拡散板５及びプラテンガラス４を透過してミラー１３に入射し、光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面で受光される。
【００５０】
この場合、ミラー１３に入射する直接反射光は、指紋の山部からの直接反射光と比較して光量が多くなる。そのため、ＣＣＤ１２で受光される光により取得される画像は、山部に光を照射した場合と比較して明るい画像となる。
【００５１】
図９は、上述のようにして取得した指紋画像の一例を示し、（ａ）は拡散板５を用いた場合の指紋画像、（ｂ）は拡散板５を用いない場合の指紋画像である。図９（ａ）に示すように、拡散板５を用いた場合には、図９（ｂ）に示す拡散板５を用いない場合と比較して、指紋の山部及び谷部のコントラストが鮮明になるため、指紋画像を鮮鋭化させることができる。
【００５２】
尚、上述の例では、ミラー１３による反射光をＣＣＤ１２で受光する構成を例にとって説明したが、この例に限られず、例えば、ミラー１３の位置にＣＣＤ１２を配置し、ＣＣＤ１２がミラー１３を介さずに被写体からの反射光を直接受光できるようにしてもよい。この場合には、ミラー１３の位置及び角度を決定するときと同様に、ＣＣＤ１２の位置及び受光面の角度を決定する。
【００５３】
以上のように、第１の実施形態によれば、光源からの光を拡散板を用いて拡散させることにより指紋画像を生成するため、取得する指紋画像を鮮鋭化させることが可能になる。また、指紋画像を鮮鋭化させるために、プリズムレンズやオプティカルファイバプレート等の特殊な光学部材を使用することなく拡散板を用いるため、装置を小型化することができるとともに、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００５４】
さらに、第１の実施形態によれば、ラインセンサを用い、取得したライン毎の画像データを単に繋ぎ合わせて指紋画像を取得するため、高度な画像合成処理を行う必要がなく、信号処理用の回路やソフトウェアの複雑化を解消することができ、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、被写体を転動させた場合を例にとって説明する。尚、以下では、説明が煩雑となるのを避けるため、上述の第１の実施形態と共通する部分には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５６】
図１０は、本発明にかかる画像読取装置の第２の実施形態を示し、同図（ａ）に示すように、この画像読取装置１０は、スキャナ筐体２と、読取ユニット３と、プラテンガラス４と、拡散板５と、拡散板５上に貼着された透明のタッチパネル７とから構成される。
【００５７】
タッチパネル７は、図１０（ｂ）に示すように、例えば、上面視長方形状に形成され、図１１に示すように、指６を載置する載置台として使用される。タッチパネル７では、図１０（ｂ）に示すように、短手方向（主走査方向）をＹ座標、長手方向（副走査方向）をＸ座標とし、指６が載置された位置を座標情報で出力する。尚、タッチパネル７のタイプには、抵抗膜方式、静電容量方式及び光学方式等があるが、いずれのものを用いてもよい。
【００５８】
読取ユニット３は、図１１に示すように、光源１１、ＣＣＤ１２、ミラー１３、光学レンズ１４及びユニット筐体１５から構成される。ＣＣＤ１２の受光面の幅（ライン幅）ＬＷは、図１２に示すように、タッチパネル７のＸ座標の１目盛り分の幅よりも大きい。
【００５９】
図１３は、画像読取装置１の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、画像読取装置１０は、タッチパネル７上の指６の位置を検出する座標検出手段２７と、座標検出手段２７の検出結果に基づいて指６の移動量を検出し、移動検出信号ＤＳを出力する移動検出手段２８と、光源１１と、ＣＣＤ１２と、ＣＣＤドライバ２１と、コマンド受信部２２と、画像信号処理部２３と、座標検出手段２７の移動検出信号ＤＳ及びＣＣＤドライバ２１の画像出力信号φＴＧに基づき、画像信号処理部２３から出力される画像データＩＤを有効画像データと無効画像データに選別する画像選別手段２９と、画像選別手段２９から出力される有効画像データを記憶するメモリ２４と、モータ２５と、モータ２５を制御するモータ制御手段３０等から構成される。尚、これらの座標検出手段２７〜モータ制御手段３０は、いずれも図１０の読取ユニット３内に搭載される。
【００６０】
図１４に示すように、座標検出手段２７は、タッチパネル７の出力に応じて、指６がタッチパネル７上に載置されたか否かを検出し、タッチ検出信号ＴＤを出力するタッチ検出部３１と、タッチパネル７から出力されるＸ座標信号（指６がタッチパネル７を押圧した領域のうち、Ｘ座標方向の領域を示す信号）をＡ／Ｄ変換してＸ座標データＸDを生成するＸ座標データ生成部３２とを備える。
【００６１】
また、移動検出手段２８は、初期位置検出部４１、開始位置算出部４２、現在位置検出部４３、移動量検出部４４及び反転検出部４５を備える。
【００６２】
初期位置検出部４１は、タッチ検出部３１のタッチ検出信号ＴＤ及びＸ座標データ生成部３２のＸ座標データＸDに基づいて、指６がタッチパネル７を最初に押圧した位置（被検者が最初に指６を置いた位置）を検出し、検出した位置のＸ座標データを示す初期位置データＸ0を出力する。
【００６３】
ここで、図１５に示すように、副走査方向（Ｘ座標方向）における指６の押圧範囲は、タッチパネル７のＸ座標の１目盛り分の幅よりもはるかに大きいため、Ｘ座標データ生成部３２から初期位置検出部４１に与えられるＸ座標データＸDは、左端のＸ座標データＸD1から右端のＸ座標データＸD2までの複数目盛り分の値となる。初期位置検出部４１では、Ｘ座標データＸD2から指６の内側に向かう方向へ所定量ｒだけ減算、又は、Ｘ座標データＸD1から指６の内側に向かう方向へ所定量ｒだけ加算して座標値を補正し、この補正した値を指６の押圧位置と認定して初期位置データＸ0とする。
【００６４】
尚、上記の補正機能は、必ずしも初期位置検出部４１に搭載する必要はなく、座標検出手段２７のＸ座標データ生成部３２に搭載するようにしてもよい。また、タッチパネル７側の仕様により、当初から座標情報が１点に絞られて出力される（例えば、押圧領域の左端のＸ座標と右端のＸ座標との中間値が出力される）ような場合には、上記の座標補正は不要である。
【００６５】
開始位置算出部４２は、図１６に示すように、初期位置検出部４１の初期位置データＸ0に基づいて、読取ユニット３のホームポジションから読取開始位置までの移動量Ｍを算出するとともに、その移動量を示す初期駆動値ＭＶを出力する。開始位置算出部４２には、ＣＣＤ１２のライン幅ＬＷがタッチパネル７のＸ座標の何目盛り分に当たるかの情報が予め記憶される。
【００６６】
現在位置検出部４３は、Ｘ座標データ生成部３２のＸ座標データＸDに基づいて、現在の指６の押圧位置を示す現位置Ｘ座標データＸiを出力する。現在位置検出部４３においても、図１５に示す初期位置検出部４１の場合と同様、Ｘ座標データＸD1又はＸD2から指６の内側に向かう方向へ所定量ｒだけ減算して座標値を補正し、この補正した値を指６の押圧位置と認定して現位置Ｘ座標データＸiとする。尚、現位置Ｘ座標データＸiの検出周期は、一定の周期で、かつ、ＣＣＤ１２の画像信号出力周期ＶＴ（図１８参照）よりも短い周期に設定される。
【００６７】
移動量検出部４４は、現在位置検出部４３の現位置Ｘ座標データＸiに基づいて、指６の押圧位置の移動量がＣＣＤ１２のライン幅ＬＷ（図１２参照）に達しか否かを判定し、移動検出信号ＤＳを出力する。
【００６８】
図１７に示すように、移動量検出部４４は、後述の移動検出信号ＤＳを立ち上げたときのＸ座標データＸmを保持し、保持したＸ座標データＸmを今回の現位置Ｘ座標データＸiから減算して指６の移動量（Ｘi−Ｘm）を求める。そして、求めた移動量（Ｘi−Ｘm）が、ＣＣＤ１２のライン幅ＬＷに相当する長さに達しているか否かを判定し、達していれば、図１８に示すように、移動検出信号ＤＳをＨｉレベルに立ち上げる。尚、移動量検出部４４においても、ＣＣＤ１２のライン幅ＬＷがタッチパネル７のＸ座標の何目盛り分に当たるかが予め記憶される。
【００６９】
また、移動量検出部４４は、指６の移動方向（副走査方向における正転であるか、逆転であるか）を判別し、移動方向を示す方向信号ＲＤを出力する。この方向信号ＲＤは、指６の移動方向が正転方向であればＨｉレベルとなり、指６の移動方向が逆転方向であればＬｏｗレベルとなる。指６の移動方向の判別は、上述の求めた移動量（Ｘi−Ｘm）を用いて行うことができ、移動量（Ｘi−Ｘm）が正の値であれば正転と判定し、負の値であれば逆転と判定する。
【００７０】
反転検出部４５は、指６の移動方向が反転した場合の動作を制御するために備えられる。反転検出部４５では、移動量検出部４４の方向信号ＲＤ及び移動量（Ｘi−Ｘm）に基づき、指６の逆転移動量を示す値（逆方向への移動量をライン数換算した値）Ｌを管理するとともに、この逆転移動量Ｌに基づいて反転復帰信号ＢＳを生成する。
【００７１】
反転復帰信号ＢＳは、指６が逆方向に移動している期間（反転期間）、及び、逆方向に移動した状態から再反転して反転開始位置（指６の転動方向が正転から逆転に変化した位置）まで戻ってくる期間（復帰期間）を示す信号であり、図１８に示すように、指６が正転から逆転への反転を開始してから元の位置に戻ってくるまでの間、Ｈｉレベルに立ち上がる。
【００７２】
図１３に戻り、画像選別手段２９は、図１９に示すように、移動検出手段２８からの移動検出信号ＤＳ、反転復帰信号ＢＳ及びＣＣＤドライバ２１からの画像出力信号φＴＧを入力し、画像選択信号ＳＳを出力する選別部５１と、選別部５１の画像選択信号ＳＳに基づき、画像データＩＤを、有効な画像データと、そうでない画像データとに振り分けるゲート部５２とを備える。
【００７３】
選別部５１は、図１８に示すように、反転復帰信号ＢＳがＬｏｗレベルとなる期間において、移動検出信号ＤＳ及び画像出力信号φＴＧを参照し、移動検出信号ＤＳがＨｉレベルに立ち上がった直後の画像出力信号φＴＧの立ち上がりに応答して、画像選択信号ＳＳをＨｉレベルに立ち上げ、それをＣＣＤ１２の画像信号出力周期ＶＴの１周期分の期間にわたって保持する。ここで、画像選択信号ＳＳのＨｉレベル期間は、画像データＩＤを有効画像化する期間に対応し、画像選択信号ＳＳのＬｏｗレベル期間は、画像データＩＤを無効画像化する期間に対応する。
【００７４】
一方、反転復帰信号ＢＳがＨｉレベルとなる期間では、移動検出信号ＤＳ及び画像出力信号φＴＧに関係なく、画像選択信号ＳＳをＬｏｗレベルに保持する。
【００７５】
ゲート部５２は、画像選択信号ＳＳがＨｉレベルの期間において、画像信号処理部２３から出力される画像データＩＤを有効画像として後段のメモリ２４に出力し、一方、画像選択信号ＳＳがＬｏｗレベルの期間において、画像データＩＤを無効な画像であるとして破棄する。尚、ゲート部５２は、例えば、ＡＮＤ回路によって構成することができる。
【００７６】
図１３に戻り、モータ制御手段３０は、図２０に示すように、移動検出手段２８からの移動検出信号ＤＳに応答してモータ２５を駆動するモータドライバ６１と、ＣＣＤ１２（読取ユニット３）の読取開始位置までの移動を制御する開始位置制御部６２とを備える。
【００７７】
モータドライバ６１は、移動量検出部４４の移動検出信号ＤＳがＨｉレベルに立ち上がったときに、モータ２５を駆動し、ＣＣＤ１２（読取ユニット３）をライン幅ＬＷだけ副走査方向に移動させる。また、モータドライバ６１は、移動量検出部４４の方向信号ＲＤが正方向を示すときに、モータ２５を正回転（ＣＣＤ１２を正方向移動させる回転方向）させ、方向信号ＲＤが逆方向を示すときに、モータ２５を逆回転させる。
【００７８】
開始位置制御部６２は、ＣＣＤ１２をホームポジションから読取開始位置まで移動させる際（図１６参照）に使用するものであり、移動検出手段２８からの初期駆動値ＭＶ（図１４参照）とモータ駆動量（ＣＣＤ１２の移動ライン数）を対比し、両者が合致するまで、モータ２５を駆動させるようにモータドライバ６１に指示を与える。
【００７９】
尚、図１３〜図２０を参照して説明した上記の構成は、必ずしも、その全てをハードウェアによって構成する必要はなく、一部をソフトウェア化して構成してもよいのは勿論のことである。
【００８０】
次に、上記構成を有する画像読取装置１０の動作について説明する。ここでは、先ず、指紋読取操作に際しての動作手順について、図２１〜図２４を中心に参照しながら説明する。
【００８１】
外部から読取コマンドを受信すると、図２１に示すように、先ず、反転検出部４５（図１４参照）において、逆転移動量（ライン数）Ｌを初期化し、Ｌ＝０とする（ステップＳ１１）。また、選別部５１（図１９参照）において、画像選択信号ＳＳをＬｏｗレベルに立ち下げ、画像データＩＤの無効化設定を行う（ステップＳ１２）。
【００８２】
次いで、ＣＣＤ１２の駆動を開始し（ステップＳ１３）、タッチパネル７上に指６が載置されるのを待機する（ステップＳ１４）。そして、指６がタッチパネル７上に載置され、タッチ検出部３１（図１４参照）において、その旨が検出されると、これに応答し、初期位置検出部４１によって、指６の初期位置を示す初期位置データＸ0を生成する（ステップＳ１５）。
【００８３】
次に、開始位置算出部４２（図１４参照）によって、読取ユニット３のホームポジションから読取開始位置までの移動量Ｍ（図１６参照）を算出するとともに、開始位置制御部６２（図２０参照）によって、読取ユニット３を読取開始位置まで移動させる（ステップＳ１６）。
【００８４】
尚、図２２（ａ）に示すように、例えば、読取ユニット３の中央部を位置基準Ｐとして読取ユニット３の位置制御を行うような場合、ミラー１３及び光学レンズ１４の配置位置にもよるが、ホームポジションから読取開始位置へ読取ユニット３を移動させた際に、ミラー１３及び光学レンズ１４の光軸１６と指６の初期位置Ｘ0との間にズレを生じさせた状態で読取ユニット３が位置決めされることがある。
【００８５】
このような場合には、図２２（ｂ）に示すように、読取ユニット３を読取開始位置まで移動させた後、光軸１６と初期位置Ｘ0のズレ量ｓの分だけ読取ユニット３を逆方向に微小移動させて読取ユニット３の位置を補正するか、或いは、図１６の移動量Ｍを求めた後に移動量Ｍからズレ量ｓを減算し（Ｍ−ｓ）、これを基にして初期駆動値ＭＶを求めるようにすればよい。
【００８６】
但し、例えば、読取ユニットの位置基準Ｐを光軸１６と揃えて設定する場合のように、当初からズレが生じないような構成を採る場合は、上記の補正処理は不要である。
【００８７】
図２１に戻り、被検者が指６の転動を開始すると（ステップＳ１７）、現在位置検出部４３（図１４参照）によって、現在の指６の押圧位置を示す現位置Ｘ座標データＸiを生成する（ステップＳ１８）。尚、現位置Ｘ座標データＸiの検出周期は、前述のように、一定の周期で、かつ、ＣＣＤ１２の画像信号出力周期（画像信号ＩＳの出力周期）ＶＴ（図１８参照）よりも短い周期に設定される。
【００８８】
次いで、移動量検出部４４（図１４参照）によって、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）を算出するとともに、指６の移動方向を示す方向信号ＲＤを生成する（ステップＳ１９）。次に、指６の移動方向が正転方向であるか否かを判別し（ステップＳ２０）、正転である場合には（ステップＳ２０：Ｙ）、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がＣＣＤ１２のライン幅ＬＷ（図１２参照）に達しているか否かを判別する（ステップＳ２１）。
【００８９】
そして、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がライン幅ＬＷ以上である場合（移動検出信号ＤＳがＨｉレベルに立ち上がった場合）には（ステップＳ２１：Ｙ）、指６の押圧位置が正転方向にライン幅ＬＷ以上移動したことを示すため、モータドライバ６１（図２０参照）によって、モータ２５を駆動し、ライン幅ＬＷに相当する距離だけ、ＣＣＤ１２（読取ユニット３）を正転方向へ移動させる（ステップＳ２２）。こうして、図２４（ａ）に示すように、指６の動きに追従させながら、ＣＣＤ１２を１ラインずつ正方向移動させる。
【００９０】
尚、図２１においては、ステップＳ２２の次段にステップＳ２３を設けているが、これについては、便宜上、説明を省略して後述することにする。
【００９１】
ステップＳ２２の処理と併行し、選別部５１において、画像選択信号ＳＳをＨｉレベルに立ち上げ、画像信号処理部２３から出力される画像データＩＤを有効化する（ステップＳ２４）。画像選択信号ＳＳの立ち上げは、前述のように、移動検出信号ＤＳがＨｉレベルに立ち上がった直後の画像出力信号φＴＧの立ち上がりに応答して行われ、また、画像選択信号ＳＳのＨｉレベル期間は、ＣＣＤ１２の画像信号出力周期ＶＴの１周期分の期間にわたって保持される（図１８参照）。これにより、１ライン分の画像データＩＤが有効化され、有効化された画像データＩＤは、ゲート部５２（図１９参照）を通じてメモリ２４に出力される。
【００９２】
一方、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がライン幅ＬＷ未満である場合（移動検出信号ＤＳが立ち上がっていない場合）には（ステップＳ２１：Ｎ）、選別部５１において、画像データＩＤを無効化した状態（画像選択信号ＳＳをＬｏｗレベルに立ち下げた状態）を維持する（ステップＳ２５）。
【００９３】
これらに対し、指６の移動方向が逆転方向である場合には（ステップＳ２０：Ｎ）、選別部５１において、画像データＩＤを無効化した状態を維持するとともに（ステップＳ２６）、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）の絶対値がライン幅ＬＷ以上であるか否かを判別する（ステップＳ２７）。
【００９４】
指６の移動量（Ｘi−Ｘm）の絶対値がライン幅ＬＷよりも小さい場合には（ステップＳ２７：Ｎ）、ステップＳ１８に移行し、次の現位置Ｘ座標データＸiの検出タイミングが到来するのに応じて、ステップＳ１８以降の処理を実行する。
【００９５】
一方、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）の絶対値がライン幅ＬＷ以上の場合には（ステップＳ２７：Ｙ）、指６の押圧位置が逆転方向にライン幅ＬＷ以上移動したことを示すため、反転検出部４５において、逆転移動量Ｌに１ライン分を加算する（ステップＳ２８）。また、モータ２５を逆回転させ、ＣＣＤ１２をライン幅ＬＷに相当する距離だけ、逆転方向へ移動させる（ステップＳ２９）。
【００９６】
その後、次の現位置Ｘ座標データＸiの検出タイミングが到来するのに応じて、ステップＳ１８の処理を実行し、ステップＳ２０において、指６の移動方向が正転方向であるか否かを判別する。この時点で、指６の逆転方向への移動が継続されていれば（ステップＳ２０：Ｎ）、再度、ステップＳ２６に処理が移行し、ステップＳ２６〜ステップＳ２９の処理を繰り返す。このため、移動量（Ｘi−Ｘm）の絶対値がライン幅ＬＷ以上となる都度、逆転移動量Ｌに「１」が累加算されるとともに、図２４（ｂ）に示すように、指６の動きに追従してＣＣＤ１２が１ラインずつ逆方向移動される。
【００９７】
これに対し、ステップＳ２０の処理に際して、指６の移動方向が正転方向に変化していれば（ステップＳ２０：Ｙ）、ステップＳ２１に処理が移行し、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がライン幅ＬＷ以上であるか否かを判別する。そして、指６の正転方向への移動量（反転開始位置に戻る方向への移動量）がライン幅ＬＷ以上である場合には（ステップＳ２１：Ｙ）、モータ２５を正回転させ、ＣＣＤ１２を１ライン分だけ正転方向に戻す（ステップＳ２２）。
【００９８】
次いで、反転検出部４５の逆転移動量Ｌが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。この処理は、ＣＣＤ１２が指６の反転開始位置まで戻ったかを確認するためのものであり、逆転移動量Ｌ＝０でない場合（ステップＳ２３：Ｎ）、すなわち、反転開始位置まで戻りきっていない場合には、画像データＩＤの無効化を維持しつつ（ステップＳ３０）、反転検出部４５が保持する逆転移動量Ｌから「１」を減算する（ステップＳ３１）。尚、逆転移動量Ｌから「１」を減算するのは、ステップＳ２２でＣＣＤ１２を１ライン分だけ正転方向に戻したことに対応するものである。
【００９９】
以後、逆転移動量Ｌが「０」になるまで上記の処理を繰り返し、図２４（ｃ）に示すように、指６が反転開始位置に戻っていくのに追従させながら、ＣＣＤ１２を１ラインずつ正転方向へ移動させていく。そして、逆転移動量Ｌ＝０、すなわち、指６の反転開始位置までＣＣＤ１２が戻りきっていれば（ステップＳ２３：Ｙ）、ステップＳ２４に処理を移行し、上記と同様にして、画像データＩＤを適宜有効化しながら、ＣＣＤ１２を１ラインずつ断続的に正方向移動させる。
【０１００】
その後、タッチパネル７から指６が離れるか、或いは、画像データＩＤの取得ライン数が有効画像指定ライン数に達するまで（ステップＳ３２、Ｓ３３）、ステップＳ１８〜ステップＳ３１の処理を繰り返し、指６の一方の側面から他方の側面までの回転指紋像を１ラインずつ取得する。尚、有効画像指定ライン数とは、万人の回転指紋像の大凡の大きさを見込んで予め設定するものであり、見込んだ回転指紋像の大きさをＣＣＤ１２のライン数に換算して数値化したものである。
【０１０１】
そして、タッチパネル７から指６が離れるか、或いは、画像データＩＤの取得ライン数が有効画像指定ライン数に達していれば（ステップＳ３２：Ｙ、Ｓ２３：Ｙ）、読取操作を終了し、図２３に示すように、ＣＣＤ１２をホームポジションに戻すとともに、ＣＣＤ１２の駆動を停止する（ステップＳ３４、Ｓ３５）。
【０１０２】
次に、図２１〜図２４に示す手順の下での画像読取装置１の動作例について説明する。ここでは、先ず、タッチパネル７上に載置した指６を正転方向にのみ転動させた場合について、図２５を中心に参照しながら説明する。尚、図２５において、図示を省略しているが、反転復帰信号ＢＳは、Ｌｏｗレベルに立ち下がった状態で維持されている。
【０１０３】
当初、指６の転動速度が遅かった場合、タイミングｔ1で移動検出信号ＤＳが立ち上がってから、しばらく移動検出信号ＤＳが立ち上がらない状態が続く。この場合、先ず、移動検出信号ＤＳが立ち上がった直後の画像出力信号φＴＧの立ち上がり（タイミングｔ2）に応答して、画像選択信号ＳＳが立ち上がり、画像データＩＤ（Ａ）を有効化する。また、移動検出信号ＤＳの立ち上がり（タイミングｔ1）に応答して、モータ駆動信号が立ち上がり、ＣＣＤ１２が正転方向に１ライン分だけ移動される。
【０１０４】
そして、ＣＣＤ１２の画像信号出力周期ＶＴが経過する（次の画像出力信号φＴＧが立ち上がる）のに応じて、画像選択信号ＳＳが立ち下がり、画像データＩＤを無効化するように遷移する（タイミングｔ3）。その後、画像選択信号ＳＳの次の立ち上がり（タイミングｔ5）まで、画像データＩＤの無効化が継続され、その間に出力される画像データＩＤ（Ｂ）、ＩＤ（Ｃ）は全て破棄される。
【０１０５】
タイミングｔ4において、移動検出信号ＤＳの２度目の立ち上がりがあると、上記の場合と同様にして、画像データＩＤ（Ｄ）の有効化及びモータ駆動が行われる。この際、指６の転動速度が変化して速くなっていると、タイミングｔ4以降、短い周期で移動検出信号ＤＳが立ち上がるようになる。それに応答して、画像データＩＤを有効化する頻度が上がり、画像データＩＤ（Ｄ）の次の画像データＩＤ（Ｅ）も有効化される。
【０１０６】
以後、指６の進み具合に応じて、画像データＩＤの有効化／無効化を選別するとともに（タイミングｔ6〜ｔ11）、適宜、ＣＣＤ１２を正方向へ断続的に移動させつつ、読取操作を進める。そして、読取操作が終了した時点で、有効化した画像データ（メモリ２４に記憶した画像データ）ＩＤ（Ａ）、ＩＤ（Ｄ）、ＩＤ（Ｅ）、ＩＤ（Ｇ）〜ＩＤ（Ｉ）、ＩＤ（Ｋ）〜（Ｍ）及びＩＤ（Ｏ）を繋ぎ合わせ、１枚の指紋像を取得する。尚、画像データＩＤの繋ぎ合わせは、いわゆる画像合成処理のような高度なデータ編集は不要であり、メモリ２４に書き込んだ画像データＩＤを書き込み順序に従って読み出すだけでよい。
【０１０７】
このように、第２の実施形態においては、ＣＣＤ１２から１ライン単位で定期的に画像信号ＩＳを出力させつつ、指６の押圧位置の移動量を検出して、指６の転動に追従させてＣＣＤ１２を移動させるように構成し、その上で、指６の押圧位置の移動量がライン幅ＬＷに達する都度、画像データＩＤを選択的に有効化するようにしたため、指紋像の重複（画像の重複）を回避しながら、１ラインずつ順番に指紋像を得ることが可能になる。そして、そのようにして得たライン単位の複数の画像データＩＤを繋ぎ合わせて回転指紋の全体像を生成するため、フレーム画像（エリア画像）を合成する場合に比べて画像の繋ぎ目に歪みが生じ難く、従来のような歪み補正処理を用いずとも、歪みの少ない良質な画像を取得することが可能になる。
【０１０８】
次に、タッチパネル７上に載置した指６の転動方向を反転させた場合について、図２６を中心に参照しながら説明する。
【０１０９】
タイミングｔ21〜ｔ24において、指６が正方向に転動されている間は、方向信号ＲＤがＨｉレベルに立ち上がり、図２５のタイミングｔ1〜ｔ3の場合と同様に動作する。
【０１１０】
そして、タイミングｔ24において、指６の転動方向が反転し、指６の押圧位置が逆方向に移動し始めると、反転復帰信号ＢＳがＨｉレベルに立ち上がる。反転復帰信号ＢＳは、指６が再反転して反転開始位置（指６の転動方向が正転から逆転に変化した位置）に戻ってくるタイミングｔ30まで、Ｈｉレベルの状態が維持される。このため、タイミングｔ24〜ｔ30の間に出力される画像データＩＤ（Ｃ）〜ＩＤ（Ｈ）は、全て無効化され、破棄される。
【０１１１】
また、タイミングｔ25において、指６の逆方向への移動量がライン幅ＬＷに達すると、モータ駆動信号が立ち上がり（タイミングｔ26）、モータ２５が逆回転駆動され、ＣＣＤ１２が逆方向に移動される。
【０１１２】
その後、タイミングｔ27において、指６の転動方向が再反転して指６の押圧位置が正方向に移動し始めると、方向信号ＲＤがＨｉレベルに立ち上がる。そして、タイミングｔ28において、指６の正方向への移動量がライン幅ＬＷに達すると、モータ駆動信号が立ち上がり（タイミングｔ29）、モータ２５が正回転駆動されてＣＣＤ１２が正方向に移動される。
【０１１３】
指６が反転開始位置まで戻ってきたタイミングｔ30以後は、図２５の場合と同様、指６の進み具合に応じて、画像データＩＤの有効化／無効化を選別するとともに、適宜、ＣＣＤ１２を正方向に移動させつつ、読取操作を進める。
【０１１４】
このように、第２の実施形態においては、指６の転動方向が反転するタイミング、及び、指６が再反転して反転開始位置に戻ってくるタイミングを検出し、それらの間において、画像データＩＤを全て無効化するようにしたため、被検者が指６を正しく転動させなかった期間の画像データＩＤを適宜廃棄することができる。このため、かかる期間の画像データＩＤが繋ぎ合わせ後の画像に混入することがなく、繋ぎ合わせ後の画像が乱れるのを回避することが可能になる。これにより、読み取りの途中で被検者が指６の転動方向を変えた場合でも、再度の読み取りを強いることがなく、利便性を向上させることが可能になる。
【０１１５】
尚、第２の実施形態においては、指６の転動方向が反転した場合に、その動きに追従してＣＣＤ１２を移動させるように構成したが（図２４（ｂ）参照）、図２７（ａ）〜（ｃ）に示すように、指６が逆方向に転動しても、ＣＣＤ１２を逆方向へ移動させずに指６の反転開始位置で停止させ、その後、指６が再反転して反転開始位置まで戻ってくるまで待機させるようにしてもよい。そして、指６が反転開始位置まで戻ってきた後は、図２５の場合と同様に、指６の押圧位置の移動に追従してＣＣＤ１２を正方向へ移動させる。
【０１１６】
さらに、第２の実施形態においては、指６の押圧位置の移動量がライン幅ＬＷに達したか否かを判定するにあたり、移動検出信号ＤＳを立ち上げたときのＸ座標データＸmを保持し、これを今回の現位置Ｘ座標データＸiから減算して移動量（Ｘi−Ｘm）を求め、求めた移動量（Ｘi−Ｘm）がライン幅ＬＷ以上になるかを判定するように構成したが、図２８に示すように、検出周期ＤＴ毎のＸ座標データＸi1〜Ｘi6を累加算して移動量Ｘaddを求めるとともに、その移動量Ｘaddがライン幅ＬＷに相当する長さ以上になるか否かを判定するようにしてもよい。この場合、移動量Ｘaddは、移動検出信号ＤＳが立ち上がる都度、「０」にリセットされる。
【０１１７】
また、第２の実施形態においては、指６の押圧位置を認定するにあたり、一律に所定量ｒを加減算して押圧位置を認定するように構成したが（図１５参照）、例えば、初期位置検出部４１、現在位置検出部４３において、ＸD1＋｛（ＸD2−ＸD1）／２｝又はＸD2−｛（ＸD2−ＸD1）／２｝の算出処理を行い、常時、Ｘ座標データＸD1とＸ座標データＸD2の中央座標を求め、これを押圧位置として認定するようにしてもよい。
【０１１８】
このように、第２の実施形態によれば、拡散板を用いることにより、被写体を転動させた場合であっても指紋画像を鮮鋭化させることができる。また、指６の押圧位置の移動量がライン幅ＬＷに達する都度、画像データＩＤを選択的に有効化するように構成したため、従来のような歪み補正処理を用いずとも、歪みの少ない良質な画像を取得することができる。このため、信号処理用の回路やソフトウェアの複雑化を解消することができ、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【０１１９】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記第１及び第２の実施形態においては、画像信号ＩＳを出力するラインセンサとしてＣＣＤを例示したが、必ずしもＣＣＤを用いる必要はなく、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の他の撮像素子を用いてもよい。
【０１２０】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、本発明にかかる画像読取装置を指紋の読み取りに用いる場合を例示したが、読み取りの対象物（被写体）は、指に限られるものではなく、如何なるものであってもよい。
【０１２１】
さらに、上記第２の実施形態においては、タッチパネル７上を転動させて表面像を読み取るものであれば、広く適用することができ、例えば、飲料用や食料用の缶の表面検査等にも応用することができる。尚、被写体は、円筒状の物体であることが好ましいが、多少歪な形状であってもタッチパネル７上で転動し得るものであれば問題ない。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１０ 画像読取装置
２ スキャナ筐体
３ 読取ユニット
４ プラテンガラス
５ 拡散板
６ 指
７ タッチパネル
１１ 光源
１２ ＣＣＤ
１３ ミラー
１４ 光学レンズ
１５ ユニット筐体
１６ 光軸
２１ ＣＣＤドライバ
２２ コマンド受信部
２３ 画像信号処理部
２４ メモリ
２５ モータ
２６ モータドライバ
２７ 座標検出手段
２８ 移動検出手段
２９ 画像選別手段
３０ モータ制御手段
３１ タッチ検出部
３２ Ｘ座標データ生成部
４１ 初期位置検出部
４２ 開始位置算出部
４３ 現在位置検出部
４４ 移動量検出部
４５ 反転検出部
５１ 選別部
５２ ゲート部
６１ モータドライバ
６２ 開始位置制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知台の裏面側から被写体を撮影し、被写体の表面像を読み取る画像読取装置に関し、特に、鮮鋭な画像を得るのに適した装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、個人を特定する方法の１つとして、指紋を利用するものがあり、この方法では、指紋の画像を装置に入力し、その入力された画像と予め登録された指紋の画像とを照合するのが一般的である。指紋画像の入力方法としては、例えば、被写体である指を検知台に載せた状態で検知台の裏面側から光を照射し、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）等の二次元センサにより指を撮影する方法が用いられる。
【０００３】
上述の方法では、指に照射された光の反射光を二次元センサで受光し、受光した光の強弱に応じて指紋の凹凸を画像化するが、二次元センサで受光する光が微弱であるため、指紋の凹凸を鮮明に取得することができないという問題があった。
【０００４】
そこで、最近では、検知台に様々な光学部材を用いて、指の凹凸に応じてコントラストの差を大きくすることにより、指紋の凹凸を鮮明にする装置が提案されている。例えば、引用文献１、２及び３では、各々プリズムレンズ、オプティカルファイバプレート及び導光板を検知台に用いて指紋画像を取得する装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５０９９３号公報
【特許文献２】特許第２５７９３７５号公報
【特許文献３】特開平１０−１４３６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、引用文献１及び２に記載の装置では、プリズムレンズやオプティカルファイバプレートを用いるため、これらの光学部材を配置するスペースを装置の内部に確保する必要があり、装置全体を小型化することが困難であるという問題があった。また、プリズムレンズやオプティカルファイバプレートは、特殊な光学部材であるため、装置のコストが増大するという問題があった。
【０００７】
また、引用文献３に記載の装置では、検知台に導光板を用いるが、十分なコントラストを得ることができないため、指紋画像を鮮鋭化させることが困難であるという問題があった。
【０００８】
さらに、引用文献１〜３の装置においては、受光部として二次元センサを用いているため、１枚の指紋画像を取得する際に複数の画像を合成する必要がある。この場合、合成する画像間の繋ぎ目に歪みが生じるため、画像を合成する際に歪みを補正したり、合成後の画像から歪みを取り除く等の画像処理が必要になる。従って、装置には、このような画像処理を行うための構成を予め備えておく必要があるため、画像処理用の回路やソフトウェアが複雑化し、装置の高額化を招くという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、取得する画像を鮮鋭化させることができるとともに、装置を小型化することができ、低価格化を図ることが可能な画像読取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明は、指紋等の被写体を読み取る画像読取装置において、光を透過する板状部材により構成され、前記被写体を載置する被写体載置部と、前記被写体に対して光を照射する光源と、前記被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像手段とを含む画像読取ユニットとを備え、前記画像読取ユニットは、前記被写体載置部の前記被写体が接する面の裏側に位置し、前記撮像手段に備えるラインセンサで前記被写体の受光面の１ラインを主走査として読み取る手段と、前記主走査に対して垂直な副走査方向に移動する搬送手段を有し、前記被写体載置部は、光を拡散させる拡散部材を有することを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、光源からの光を拡散部材を用いて拡散させることにより、コントラストが鮮明な画像を取得するため、画像を鮮鋭化させることが可能になる。また、特殊な光学部材を使用することなく拡散部材を用いるため、装置を小型化することができるとともに、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００１２】
また、取得したライン毎の画像データを単に繋ぎ合わせて画像を取得することができるため、高度な画像合成処理を行う必要がなく、信号処理用の回路やソフトウェアの複雑化を解消することができ、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００１３】
上記画像読取装置において、前記拡散部材は、前記被写体が載置される面に拡散面を有することができる。これにより、拡散部材によって拡散された光を被写体に対して効率的に照射することができるため、画像をより鮮鋭化させることが可能になる。
【００１４】
上記画像読取装置において、前記拡散部材は、入射光を前記副走査方向に拡散させることができる。これにより、拡散部材によって拡散された光を被写体に対して効率的に照射することができるため、画像をより鮮鋭化させることが可能になる。
【００１５】
上記画像読取装置において、前記光源は、前記拡散部材の拡散する角度に応じて前記照射角度を決定することができる。
【００１６】
上記画像読取装置において、前記被写体が前記被写体載置部と接する位置において光の入射角度と等しい反射角度の光を前記ラインセンサが受光するように、前記光源及び前記ラインセンサを配置することができる。これにより、光源から被写体に対して照射された光の反射波を効率的にラインセンサが受光できるため、画像をより鮮鋭化させることが可能になる。
【００１７】
上記画像読取装置において、前記拡散部材上に貼着され、前記被写体によって押圧される押圧位置を前記副走査方向の座標情報で出力するタッチパネルと、前記タッチパネルから出力される座標情報に基づき、該タッチパネル上での前記被写体の押圧位置の前記副走査方向への移動量を検出する検出手段とをさらに備え、前記搬送手段は、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記被写体の転動に追従させて前記読取ユニットを前記副走査方向に移動させることができる。これにより、被写体を転動させた場合であっても画像を鮮鋭化させることが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、取得する画像を鮮鋭化させることができるとともに、装置を小型化することができ、低価格化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明にかかる画像読取装置の第１の実施形態を示す外観図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。
【図２】図１の画像読取装置の断面図である。
【図３】図２のＣＣＤの平面図（図２のＡ線矢視方向で見た図）である。
【図４】図１の画像読取装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図５】図１の画像読取装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】拡散板を用いた場合の指紋画像の鮮鋭化について説明するための略線図であり、（ａ）は指紋の山部、（ｂ）は指紋の谷部に光を照射して画像を取得する場合の図である。
【図７】ミラーの配置について説明するための略線図である。
【図８】入射角及び反射角を等しくした場合の 指紋画像の鮮鋭化について説明するための略線図であり、（ａ）は指紋の山部、（ｂ）は指紋の谷部に光を照射して画像を取得する場合の図である。
【図９】取得した指紋画像の一例を示す略線図であり、（ａ）は拡散板５を用いた場合の指紋画像、（ｂ）は拡散板５を用いない場合の指紋画像である。
【図１０】本発明にかかる画像読取装置の第２の実施形態を示す外観図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図である。
【図１１】図１０の画像読取装置の断面図である。
【図１２】図１１のＣＣＤの平面図（図１１のＡ線矢視方向で見た図）である。
【図１３】図１０の画像読取装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図１４】図１３の座標検出手段及び移動検出手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図１５】押圧位置の検出方法を示す略線図である。
【図１６】読取開始位置までの移動量の算出方法を示す略線図である。
【図１７】指の移動量の検出方法を示す略線図である。
【図１８】画像データの有効化／無効化の選別方法を示すタイミング図である。
【図１９】図１０の画像選別手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図２０】図１０のモータ制御手段の構成の一例を示すブロック図である。
【図２１】図１０の画像読取装置の動作手順を示すメインフローチャートである。
【図２２】読取ユニットの位置補正を示す略線図であり、（ａ）は補正前、（ｂ）は補正後の状態を示す図である。
【図２３】図２１の読取終了処理の動作手順を示すサブフローチャートである。
【図２４】指の転動とＣＣＤの移動との関係を示す略線図である。
【図２５】図１０の画像読取装置の動作を示すタイミング図であり、タッチパネル上に載置した指を正転方向にのみ転動させた場合の動作を示す図である。
【図２６】図１０の画像読取装置の動作を示すタイミング図であり、タッチパネル上に載置した指の転動方向を反転させた場合の動作を示す図である。
【図２７】指の反転転動とＣＣＤの移動との関係を示す略線図である。
【図２８】指の押圧位置の移動量がライン幅に達したか否かを判定する方法の他の例を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。ここでは、本発明にかかる画像読取装置を、指紋画像を読み取る画像読取装置に適用した場合を例にとって説明する。
【００２２】
図１は、本発明にかかる画像読取装置の第１の実施形態を示し、図１（ａ）に示すように、この画像読取装置１は、スキャナ筐体２と、スキャナ筐体２内に収容され、モータ駆動により副走査方向に移動可能に構成された読取ユニット３と、スキャナ筐体２上に配置された透明のプラテンガラス４と、プラテンガラス４上に配置された拡散板５とから構成される。尚、図示を省略しているが、スキャナ筐体２の内側には、スライドレールが搭載され、また、読取ユニット３には、スライドレールと噛合する歯車、及び歯車を回転させるモータが搭載される。
【００２３】
拡散板５は、図１（ｂ）に示すように、例えば、上面視長方形状に形成され、図２に示すように、被写体である指６を載置する載置台として使用される。拡散板５は、例えば、ガラスや樹脂等で形成された基材の一方の面（拡散面）を擦りガラス（砂面）状とする処理が施され、他方の面から入射する光を拡散させるものである。
【００２４】
拡散板５は、指６が載置される面が拡散面となり、後述する光源１１からの光が入射される面が非拡散面となるように配置されるとともに、入射する光が読取ユニット３の副走査方向に広く、主走査方向に狭く拡散するように配置される。このように拡散板５を配置することにより、入射する光の拡散範囲（領域）は、例えば、読取ユニット３の副走査方向を長軸とする楕円状となり、拡散された光を指６に対して効率的に照射することができる。尚、拡散板５としては、この例に限られず、例えばシート状やフィルム状のものを使用することができる。
【００２５】
プラテンガラス４は、拡散板５上に指６が載置されるときの支持台として機能するものであり、例えば、拡散板５よりも強度が高い透明ガラスによって構成される。
【００２６】
読取ユニット３は、図２に示すように、拡散板５上に載置された指６に光を照射する光源１１と、画像を撮影するＣＣＤ（Charge Coupled Devices）１２と、指６の指紋像をＣＣＤ１２の受光面に導くミラー１３及び光学レンズ１４と、これら光源１１、ＣＣＤ１２、ミラー１３及び光学レンズ１４を収容するユニット筐体１５から構成される。
【００２７】
光源１１による光の照射角度は、拡散板５の拡散角に応じて決定される。尚、光源１１による光の照射角度は、これに限られず、例えば実験により決定してもよい。ＣＣＤ１２は、１ライン単位で画像を撮影し、受光した光を画像信号に変換して出力する１次元ＣＣＤ（ラインセンサ）であり、図３に示すように、主走査方向に延びるように配置される。ミラー１３は、被写体によって反射した光を受光し、光学レンズ１４に対して反射する。ミラー１３の受光角度は、例えば実験により決定することができる。
【００２８】
図４は、画像読取装置１の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、画像読取装置１は、光源１１と、ＣＣＤ１２と、画像出力信号φＴＧを供給してＣＣＤ１２を駆動し、ＣＣＤ１２から定期的に画像信号（アナログ信号）ＩＳを出力させるＣＣＤドライバ２１と、外部からの読取コマンド（読取指令）に応じて、ＣＣＤドライバ２１に指示を与えるとともに、光源１１を点灯させるコマンド受信部２２と、ＣＣＤ１２から出力される画像信号ＩＳに対してＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換等の所定の信号処理を施す画像信号処理部２３と、画像信号処理部２３から出力される画像データ（デジタル信号）ＩＤを記憶するメモリ２４と、読取ユニット３（図１参照）を副走査方向に移動させるステッピングモータ（以下、「モータ」という）２５と、コマンド受信部２２からの命令に基づきモータ２５を制御するモータドライバ２６等から構成される。尚、これらの光源１１〜モータドライバ２６は、いずれも図１の読取ユニット３内に搭載される。
【００２９】
次に、上記構成を有する画像読取装置１の動作について説明する。図５は、画像読取装置１の動作を説明するためのフローチャートである。
【００３０】
まず、画像読取装置１は、外部から読取コマンドを受信すると（ステップＳ１）、ＣＣＤ１２の駆動を開始し、ＣＣＤ１２による撮影が開始される（ステップＳ２）。
【００３１】
次に、読取ユニット３を読取開始位置であるホームポジションから読取終了位置まで移動させ（ステップＳ３）、ＣＣＤ１２による撮影がライン毎に行われる。ライン毎に撮影することにより得られた画像信号ＩＳは、画像信号処理部２３に供給され、Ａ／Ｄ変換等の所定の信号処理が施され、画像データＩＤとしてメモリ２４に順次書き込まれて記憶される。
【００３２】
次に、読取ユニット３が読取終了位置に到達したか否かが判断され（ステップＳ４）、読取ユニット３が読取終了位置に到達したと判断されると（ステップＳ４：Ｙ）、読取操作を終了し、読取ユニット３をホームポジションに戻すとともに、ＣＣＤ１２の駆動を停止する（ステップＳ５、Ｓ６）。
【００３３】
一方、ステップＳ４において、読取ユニット３が読取終了位置に到達していないと判断された場合には（ステップＳ４：Ｎ）、読取ユニット３が読取終了位置に到達するまでステップＳ４の処理が繰り返される。
【００３４】
そして、読取操作が終了した時点で、メモリ２４に記憶されたライン毎の画像データＩＤを繋ぎ合わせ、１枚の指紋画像を取得する。尚、画像データＩＤの繋ぎ合わせは、いわゆる画像合成処理のような、高度なデータ編集は不要であり、メモリ２４に書き込んだ画像データＩＤを書き込み順序に従って読み出すだけでよい。
【００３５】
ここで、拡散板５を用いた場合の指紋画像の鮮鋭化について説明する。指６を拡散板５上に載置した場合、拡散板５には、指紋の山部のみが接触し、谷部は接触しない。このような状態で拡散板５の裏面側から光を照射すると、指６による反射光の光量は、指紋の山部と谷部とで異なる。そこで、この第１の実施形態では、指６による反射光の光量に基づき、指紋の山部及び谷部によるコントラストを拡散板５を用いてより鮮明にすることで、指紋画像を鮮鋭化させる。
【００３６】
図６は、拡散板５を用いた場合の指紋画像の鮮鋭化について説明する図であり、（ａ）は指紋の山部、（ｂ）は指紋の谷部に光を照射して画像を取得する場合の図である。
【００３７】
指紋の山部の画像を取得する場合は、図６（ａ）に示すように、光源１１から出射された光がプラテンガラス４を透過し、拡散板５に入射される。このとき、拡散板５に入射された光は、拡散面で拡散方向に沿って拡散するが、指紋の山部が拡散板５に接しているため、指紋の山部に対して光を効率的に照射することができない。そのため、指紋の山部に照射される光は、光源１１からの光に対して少ない状態で反射する。そして、指紋の山部で反射した光（反射光）は、拡散板５及びプラテンガラス４を透過してミラー１３に入射し、光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面で受光される。
【００３８】
この場合、指紋の山部が拡散板５に接していることにより、光源１１から照射され、拡散板５で拡散される光を効率的に指紋の山部に照射することができないため、ミラー１３に入射する反射光は、光量が少なくなる。従って、ＣＣＤ１２で受光された反射光に基づき取得される画像は、暗い画像となる。
【００３９】
一方、指紋の谷部の画像を取得する場合は、図６（ｂ）に示すように、光源１１から出射された光がプラテンガラス４を透過し、拡散板５の拡散面で拡散方向に沿って拡散する。このとき、指紋の谷部は、拡散板５に接触していないため、拡散された光（拡散光）は、拡散板５を透過して指紋の谷部に照射される。また、指紋の山部と山部との間の拡散板５に接していない副走査方向に広い範囲に照射される光源１１からの光が拡散板５で拡散され、指紋の谷部に照射される。
【００４０】
指紋の谷部に照射され、反射した光（反射光）は、拡散板５に入射し、拡散面でさらに拡散するとともに、プラテンガラス４を透過してミラー１３に入射し、光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面に受光される。また、指紋の谷部の拡散板５に接していない空間の読み取り位置周辺からの反射光についても、拡散板５の拡散面で効率的に拡散され、プラテンガラス４、ミラー１３及び光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面に受光される。
【００４１】
この場合、指紋の谷部が拡散板５に直接接していないことにより、指紋の山部と山部との間の拡散板５に接していない広い範囲に照射される光源１１からの光が拡散板５で拡散されて指紋の谷部に照射されるため、指紋の谷部に照射される光は、指紋の山部に対して照射される光よりも効率的に照射される。また、指紋の谷部からの反射光が拡散板５の拡散面で拡散される際に、指紋の谷部の拡散板５に接していない空間の読み取り位置周辺からの反射光についても拡散板５の拡散面で効率的に拡散される。そのため、ミラー１３に入射する反射光は、指紋の山部からの反射光と比較して光量が多くなる。従って、ＣＣＤ１２で受光される光により取得される画像は、山部に光を照射した場合と比較して明るい画像となる。
【００４２】
このように、ミラー１３に入射する反射光の光量が指紋の山部及び谷部で異なるため、指紋の山部及び谷部のコントラストをより鮮明にすることができ、指紋画像を鮮鋭化させることができる。
【００４３】
尚、例えば、拡散板５の拡散面が読取ユニット３側の面となるように、拡散板５を配置した場合には、プラテンガラス４と拡散板５との境界面で、光源１１からの光が拡散されるため、指紋の山部及び谷部には、同様の光（拡散光）が照射されることになる。また、指紋の山部及び谷部からの反射光は、拡散板５の拡散面でさらに拡散されてミラー１３に入射する。従って、ＣＣＤ１２で受光される指紋の山部及び谷部からの反射光の光量差は、拡散板５を用いない場合と同様の光量差となるため、指紋画像を鮮鋭化させることができない。
【００４４】
また、上述のようにして指紋画像を取得する際には、例えば、図７に示すように、指６に対する入射角と反射角とが等しくなるように、ミラー１３を配置してもよい。こうすることにより、光源１１から指６に対して照射された光の反射波を効率的にミラー１３に入射させることができるため、指紋画像を鮮鋭化させることができる。
【００４５】
例えば、光源１１から指６に対して照射される光と、拡散板５に対して直交する指６からの垂線とにより形成される角を入射角αとし、また、指６で反射され、ミラー１３に入射される反射光と指６からの垂線とにより形成される角を反射角βとした場合、この入射角α及び反射角βが等しくなるように、ミラー１３の位置及び角度を決定する。
【００４６】
図８は、入射角α及び反射角βが等しくなるようにミラー１３を配置した場合の図であり、（ａ）は指紋の山部、（ｂ）は指紋の谷部に光を照射して画像を取得する場合の図である。尚、図８（ａ）及び（ｂ）では、説明を容易とするため、拡散板５による拡散光のうち、直進する光のみを図示している。
【００４７】
指紋の山部の画像を取得する場合は、図８（ａ）に示すように、光源１１から出射された光がプラテンガラス４及び拡散板５を介して指紋の山部に所定の入射角で照射される。このとき、指紋の山部は、拡散板５に接触しているため、拡散板５に入射された光は、拡散面においてほとんど拡散せずにそのまま反射し、一部の反射光が入射角と等しい反射角で反射する（直接反射光）。指紋の山部からの直接反射光は、拡散板５及びプラテンガラス４を透過してミラー１３に入射し、光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面で受光される。
【００４８】
この場合、ミラー１３に入射する直接反射光は、指紋の山部からの反射光のうちの一部であるため、光源１１からの光に対して光量が少なくなる。従って、ＣＣＤ１２で受光される光に基づき取得される画像は、暗い画像となる。
【００４９】
一方、指紋の谷部の画像を取得する場合は、図８（ｂ）に示すように、光源１１から出射された光がプラテンガラス４及び拡散板５を透過し、所定の入射角で拡散板５の表面に到達する。このとき、指紋の谷部は、拡散板５に接触しておらず、指紋の谷部と拡散板５の表面との間に空間が存在するため、光源１１からの光の一部が拡散板５を透過するが、残りの光は、入射角と等しい反射角で反射する（直接反射光）。拡散板５の表面で反射した直接反射光は、拡散板５及びプラテンガラス４を透過してミラー１３に入射し、光学レンズ１４を介してＣＣＤ１２の受光面で受光される。
【００５０】
この場合、ミラー１３に入射する直接反射光は、指紋の山部からの直接反射光と比較して光量が多くなる。そのため、ＣＣＤ１２で受光される光により取得される画像は、山部に光を照射した場合と比較して明るい画像となる。
【００５１】
図９は、上述のようにして取得した指紋画像の一例を示し、（ａ）は拡散板５を用いた場合の指紋画像、（ｂ）は拡散板５を用いない場合の指紋画像である。図９（ａ）に示すように、拡散板５を用いた場合には、図９（ｂ）に示す拡散板５を用いない場合と比較して、指紋の山部及び谷部のコントラストが鮮明になるため、指紋画像を鮮鋭化させることができる。
【００５２】
尚、上述の例では、ミラー１３による反射光をＣＣＤ１２で受光する構成を例にとって説明したが、この例に限られず、例えば、ミラー１３の位置にＣＣＤ１２を配置し、ＣＣＤ１２がミラー１３を介さずに被写体からの反射光を直接受光できるようにしてもよい。この場合には、ミラー１３の位置及び角度を決定するときと同様に、ＣＣＤ１２の位置及び受光面の角度を決定する。
【００５３】
以上のように、第１の実施形態によれば、光源からの光を拡散板を用いて拡散させることにより指紋画像を生成するため、取得する指紋画像を鮮鋭化させることが可能になる。また、指紋画像を鮮鋭化させるために、プリズムレンズやオプティカルファイバプレート等の特殊な光学部材を使用することなく拡散板を用いるため、装置を小型化することができるとともに、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００５４】
さらに、第１の実施形態によれば、ラインセンサを用い、取得したライン毎の画像データを単に繋ぎ合わせて指紋画像を取得するため、高度な画像合成処理を行う必要がなく、信号処理用の回路やソフトウェアの複雑化を解消することができ、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００５５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態では、被写体を転動させた場合を例にとって説明する。尚、以下では、説明が煩雑となるのを避けるため、上述の第１の実施形態と共通する部分には、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００５６】
図１０は、本発明にかかる画像読取装置の第２の実施形態を示し、同図（ａ）に示すように、この画像読取装置１０は、スキャナ筐体２と、読取ユニット３と、プラテンガラス４と、拡散板５と、拡散板５上に貼着された透明のタッチパネル７とから構成される。
【００５７】
タッチパネル７は、図１０（ｂ）に示すように、例えば、上面視長方形状に形成され、図１１に示すように、指６を載置する載置台として使用される。タッチパネル７では、図１０（ｂ）に示すように、短手方向（主走査方向）をＹ座標、長手方向（副走査方向）をＸ座標とし、指６が載置された位置を座標情報で出力する。尚、タッチパネル７のタイプには、抵抗膜方式、静電容量方式及び光学方式等があるが、いずれのものを用いてもよい。
【００５８】
読取ユニット３は、図１１に示すように、光源１１、ＣＣＤ１２、ミラー１３、光学レンズ１４及びユニット筐体１５から構成される。ＣＣＤ１２の受光面の幅（ライン幅）ＬＷは、図１２に示すように、タッチパネル７のＸ座標の１目盛り分の幅よりも大きい。
【００５９】
図１３は、画像読取装置１の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、画像読取装置１０は、タッチパネル７上の指６の位置を検出する座標検出手段２７と、座標検出手段２７の検出結果に基づいて指６の移動量を検出し、移動検出信号ＤＳを出力する移動検出手段２８と、光源１１と、ＣＣＤ１２と、ＣＣＤドライバ２１と、コマンド受信部２２と、画像信号処理部２３と、座標検出手段２７の移動検出信号ＤＳ及びＣＣＤドライバ２１の画像出力信号φＴＧに基づき、画像信号処理部２３から出力される画像データＩＤを有効画像データと無効画像データに選別する画像選別手段２９と、画像選別手段２９から出力される有効画像データを記憶するメモリ２４と、モータ２５と、モータ２５を制御するモータ制御手段３０等から構成される。尚、これらの座標検出手段２７〜モータ制御手段３０は、いずれも図１０の読取ユニット３内に搭載される。
【００６０】
図１４に示すように、座標検出手段２７は、タッチパネル７の出力に応じて、指６がタッチパネル７上に載置されたか否かを検出し、タッチ検出信号ＴＤを出力するタッチ検出部３１と、タッチパネル７から出力されるＸ座標信号（指６がタッチパネル７を押圧した領域のうち、Ｘ座標方向の領域を示す信号）をＡ／Ｄ変換してＸ座標データＸDを生成するＸ座標データ生成部３２とを備える。
【００６１】
また、移動検出手段２８は、初期位置検出部４１、開始位置算出部４２、現在位置検出部４３、移動量検出部４４及び反転検出部４５を備える。
【００６２】
初期位置検出部４１は、タッチ検出部３１のタッチ検出信号ＴＤ及びＸ座標データ生成部３２のＸ座標データＸDに基づいて、指６がタッチパネル７を最初に押圧した位置（被検者が最初に指６を置いた位置）を検出し、検出した位置のＸ座標データを示す初期位置データＸ0を出力する。
【００６３】
ここで、図１５に示すように、副走査方向（Ｘ座標方向）における指６の押圧範囲は、タッチパネル７のＸ座標の１目盛り分の幅よりもはるかに大きいため、Ｘ座標データ生成部３２から初期位置検出部４１に与えられるＸ座標データＸDは、左端のＸ座標データＸD1から右端のＸ座標データＸD2までの複数目盛り分の値となる。初期位置検出部４１では、Ｘ座標データＸD2から指６の内側に向かう方向へ所定量ｒだけ減算、又は、Ｘ座標データＸD1から指６の内側に向かう方向へ所定量ｒだけ加算して座標値を補正し、この補正した値を指６の押圧位置と認定して初期位置データＸ0とする。
【００６４】
尚、上記の補正機能は、必ずしも初期位置検出部４１に搭載する必要はなく、座標検出手段２７のＸ座標データ生成部３２に搭載するようにしてもよい。また、タッチパネル７側の仕様により、当初から座標情報が１点に絞られて出力される（例えば、押圧領域の左端のＸ座標と右端のＸ座標との中間値が出力される）ような場合には、上記の座標補正は不要である。
【００６５】
開始位置算出部４２は、図１６に示すように、初期位置検出部４１の初期位置データＸ0に基づいて、読取ユニット３のホームポジションから読取開始位置までの移動量Ｍを算出するとともに、その移動量を示す初期駆動値ＭＶを出力する。開始位置算出部４２には、ＣＣＤ１２のライン幅ＬＷがタッチパネル７のＸ座標の何目盛り分に当たるかの情報が予め記憶される。
【００６６】
現在位置検出部４３は、Ｘ座標データ生成部３２のＸ座標データＸDに基づいて、現在の指６の押圧位置を示す現位置Ｘ座標データＸiを出力する。現在位置検出部４３においても、図１５に示す初期位置検出部４１の場合と同様、Ｘ座標データＸD1又はＸD2から指６の内側に向かう方向へ所定量ｒだけ減算して座標値を補正し、この補正した値を指６の押圧位置と認定して現位置Ｘ座標データＸiとする。尚、現位置Ｘ座標データＸiの検出周期は、一定の周期で、かつ、ＣＣＤ１２の画像信号出力周期ＶＴ（図１８参照）よりも短い周期に設定される。
【００６７】
移動量検出部４４は、現在位置検出部４３の現位置Ｘ座標データＸiに基づいて、指６の押圧位置の移動量がＣＣＤ１２のライン幅ＬＷ（図１２参照）に達しか否かを判定し、移動検出信号ＤＳを出力する。
【００６８】
図１７に示すように、移動量検出部４４は、後述の移動検出信号ＤＳを立ち上げたときのＸ座標データＸmを保持し、保持したＸ座標データＸmを今回の現位置Ｘ座標データＸiから減算して指６の移動量（Ｘi−Ｘm）を求める。そして、求めた移動量（Ｘi−Ｘm）が、ＣＣＤ１２のライン幅ＬＷに相当する長さに達しているか否かを判定し、達していれば、図１８に示すように、移動検出信号ＤＳをＨｉレベルに立ち上げる。尚、移動量検出部４４においても、ＣＣＤ１２のライン幅ＬＷがタッチパネル７のＸ座標の何目盛り分に当たるかが予め記憶される。
【００６９】
また、移動量検出部４４は、指６の移動方向（副走査方向における正転であるか、逆転であるか）を判別し、移動方向を示す方向信号ＲＤを出力する。この方向信号ＲＤは、指６の移動方向が正転方向であればＨｉレベルとなり、指６の移動方向が逆転方向であればＬｏｗレベルとなる。指６の移動方向の判別は、上述の求めた移動量（Ｘi−Ｘm）を用いて行うことができ、移動量（Ｘi−Ｘm）が正の値であれば正転と判定し、負の値であれば逆転と判定する。
【００７０】
反転検出部４５は、指６の移動方向が反転した場合の動作を制御するために備えられる。反転検出部４５では、移動量検出部４４の方向信号ＲＤ及び移動量（Ｘi−Ｘm）に基づき、指６の逆転移動量を示す値（逆方向への移動量をライン数換算した値）Ｌを管理するとともに、この逆転移動量Ｌに基づいて反転復帰信号ＢＳを生成する。
【００７１】
反転復帰信号ＢＳは、指６が逆方向に移動している期間（反転期間）、及び、逆方向に移動した状態から再反転して反転開始位置（指６の転動方向が正転から逆転に変化した位置）まで戻ってくる期間（復帰期間）を示す信号であり、図１８に示すように、指６が正転から逆転への反転を開始してから元の位置に戻ってくるまでの間、Ｈｉレベルに立ち上がる。
【００７２】
図１３に戻り、画像選別手段２９は、図１９に示すように、移動検出手段２８からの移動検出信号ＤＳ、反転復帰信号ＢＳ及びＣＣＤドライバ２１からの画像出力信号φＴＧを入力し、画像選択信号ＳＳを出力する選別部５１と、選別部５１の画像選択信号ＳＳに基づき、画像データＩＤを、有効な画像データと、そうでない画像データとに振り分けるゲート部５２とを備える。
【００７３】
選別部５１は、図１８に示すように、反転復帰信号ＢＳがＬｏｗレベルとなる期間において、移動検出信号ＤＳ及び画像出力信号φＴＧを参照し、移動検出信号ＤＳがＨｉレベルに立ち上がった直後の画像出力信号φＴＧの立ち上がりに応答して、画像選択信号ＳＳをＨｉレベルに立ち上げ、それをＣＣＤ１２の画像信号出力周期ＶＴの１周期分の期間にわたって保持する。ここで、画像選択信号ＳＳのＨｉレベル期間は、画像データＩＤを有効画像化する期間に対応し、画像選択信号ＳＳのＬｏｗレベル期間は、画像データＩＤを無効画像化する期間に対応する。
【００７４】
一方、反転復帰信号ＢＳがＨｉレベルとなる期間では、移動検出信号ＤＳ及び画像出力信号φＴＧに関係なく、画像選択信号ＳＳをＬｏｗレベルに保持する。
【００７５】
ゲート部５２は、画像選択信号ＳＳがＨｉレベルの期間において、画像信号処理部２３から出力される画像データＩＤを有効画像として後段のメモリ２４に出力し、一方、画像選択信号ＳＳがＬｏｗレベルの期間において、画像データＩＤを無効な画像であるとして破棄する。尚、ゲート部５２は、例えば、ＡＮＤ回路によって構成することができる。
【００７６】
図１３に戻り、モータ制御手段３０は、図２０に示すように、移動検出手段２８からの移動検出信号ＤＳに応答してモータ２５を駆動するモータドライバ６１と、ＣＣＤ１２（読取ユニット３）の読取開始位置までの移動を制御する開始位置制御部６２とを備える。
【００７７】
モータドライバ６１は、移動量検出部４４の移動検出信号ＤＳがＨｉレベルに立ち上がったときに、モータ２５を駆動し、ＣＣＤ１２（読取ユニット３）をライン幅ＬＷだけ副走査方向に移動させる。また、モータドライバ６１は、移動量検出部４４の方向信号ＲＤが正方向を示すときに、モータ２５を正回転（ＣＣＤ１２を正方向移動させる回転方向）させ、方向信号ＲＤが逆方向を示すときに、モータ２５を逆回転させる。
【００７８】
開始位置制御部６２は、ＣＣＤ１２をホームポジションから読取開始位置まで移動させる際（図１６参照）に使用するものであり、移動検出手段２８からの初期駆動値ＭＶ（図１４参照）とモータ駆動量（ＣＣＤ１２の移動ライン数）を対比し、両者が合致するまで、モータ２５を駆動させるようにモータドライバ６１に指示を与える。
【００７９】
尚、図１３〜図２０を参照して説明した上記の構成は、必ずしも、その全てをハードウェアによって構成する必要はなく、一部をソフトウェア化して構成してもよいのは勿論のことである。
【００８０】
次に、上記構成を有する画像読取装置１０の動作について説明する。ここでは、先ず、指紋読取操作に際しての動作手順について、図２１〜図２４を中心に参照しながら説明する。
【００８１】
外部から読取コマンドを受信すると、図２１に示すように、先ず、反転検出部４５（図１４参照）において、逆転移動量（ライン数）Ｌを初期化し、Ｌ＝０とする（ステップＳ１１）。また、選別部５１（図１９参照）において、画像選択信号ＳＳをＬｏｗレベルに立ち下げ、画像データＩＤの無効化設定を行う（ステップＳ１２）。
【００８２】
次いで、ＣＣＤ１２の駆動を開始し（ステップＳ１３）、タッチパネル７上に指６が載置されるのを待機する（ステップＳ１４）。そして、指６がタッチパネル７上に載置され、タッチ検出部３１（図１４参照）において、その旨が検出されると、これに応答し、初期位置検出部４１によって、指６の初期位置を示す初期位置データＸ0を生成する（ステップＳ１５）。
【００８３】
次に、開始位置算出部４２（図１４参照）によって、読取ユニット３のホームポジションから読取開始位置までの移動量Ｍ（図１６参照）を算出するとともに、開始位置制御部６２（図２０参照）によって、読取ユニット３を読取開始位置まで移動させる（ステップＳ１６）。
【００８４】
尚、図２２（ａ）に示すように、例えば、読取ユニット３の中央部を位置基準Ｐとして読取ユニット３の位置制御を行うような場合、ミラー１３及び光学レンズ１４の配置位置にもよるが、ホームポジションから読取開始位置へ読取ユニット３を移動させた際に、ミラー１３及び光学レンズ１４の光軸１６と指６の初期位置Ｘ0との間にズレを生じさせた状態で読取ユニット３が位置決めされることがある。
【００８５】
このような場合には、図２２（ｂ）に示すように、読取ユニット３を読取開始位置まで移動させた後、光軸１６と初期位置Ｘ0のズレ量ｓの分だけ読取ユニット３を逆方向に微小移動させて読取ユニット３の位置を補正するか、或いは、図１６の移動量Ｍを求めた後に移動量Ｍからズレ量ｓを減算し（Ｍ−ｓ）、これを基にして初期駆動値ＭＶを求めるようにすればよい。
【００８６】
但し、例えば、読取ユニットの位置基準Ｐを光軸１６と揃えて設定する場合のように、当初からズレが生じないような構成を採る場合は、上記の補正処理は不要である。
【００８７】
図２１に戻り、被検者が指６の転動を開始すると（ステップＳ１７）、現在位置検出部４３（図１４参照）によって、現在の指６の押圧位置を示す現位置Ｘ座標データＸiを生成する（ステップＳ１８）。尚、現位置Ｘ座標データＸiの検出周期は、前述のように、一定の周期で、かつ、ＣＣＤ１２の画像信号出力周期（画像信号ＩＳの出力周期）ＶＴ（図１８参照）よりも短い周期に設定される。
【００８８】
次いで、移動量検出部４４（図１４参照）によって、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）を算出するとともに、指６の移動方向を示す方向信号ＲＤを生成する（ステップＳ１９）。次に、指６の移動方向が正転方向であるか否かを判別し（ステップＳ２０）、正転である場合には（ステップＳ２０：Ｙ）、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がＣＣＤ１２のライン幅ＬＷ（図１２参照）に達しているか否かを判別する（ステップＳ２１）。
【００８９】
そして、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がライン幅ＬＷ以上である場合（移動検出信号ＤＳがＨｉレベルに立ち上がった場合）には（ステップＳ２１：Ｙ）、指６の押圧位置が正転方向にライン幅ＬＷ以上移動したことを示すため、モータドライバ６１（図２０参照）によって、モータ２５を駆動し、ライン幅ＬＷに相当する距離だけ、ＣＣＤ１２（読取ユニット３）を正転方向へ移動させる（ステップＳ２２）。こうして、図２４（ａ）に示すように、指６の動きに追従させながら、ＣＣＤ１２を１ラインずつ正方向移動させる。
【００９０】
尚、図２１においては、ステップＳ２２の次段にステップＳ２３を設けているが、これについては、便宜上、説明を省略して後述することにする。
【００９１】
ステップＳ２２の処理と併行し、選別部５１において、画像選択信号ＳＳをＨｉレベルに立ち上げ、画像信号処理部２３から出力される画像データＩＤを有効化する（ステップＳ２４）。画像選択信号ＳＳの立ち上げは、前述のように、移動検出信号ＤＳがＨｉレベルに立ち上がった直後の画像出力信号φＴＧの立ち上がりに応答して行われ、また、画像選択信号ＳＳのＨｉレベル期間は、ＣＣＤ１２の画像信号出力周期ＶＴの１周期分の期間にわたって保持される（図１８参照）。これにより、１ライン分の画像データＩＤが有効化され、有効化された画像データＩＤは、ゲート部５２（図１９参照）を通じてメモリ２４に出力される。
【００９２】
一方、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がライン幅ＬＷ未満である場合（移動検出信号ＤＳが立ち上がっていない場合）には（ステップＳ２１：Ｎ）、選別部５１において、画像データＩＤを無効化した状態（画像選択信号ＳＳをＬｏｗレベルに立ち下げた状態）を維持する（ステップＳ２５）。
【００９３】
これらに対し、指６の移動方向が逆転方向である場合には（ステップＳ２０：Ｎ）、選別部５１において、画像データＩＤを無効化した状態を維持するとともに（ステップＳ２６）、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）の絶対値がライン幅ＬＷ以上であるか否かを判別する（ステップＳ２７）。
【００９４】
指６の移動量（Ｘi−Ｘm）の絶対値がライン幅ＬＷよりも小さい場合には（ステップＳ２７：Ｎ）、ステップＳ１８に移行し、次の現位置Ｘ座標データＸiの検出タイミングが到来するのに応じて、ステップＳ１８以降の処理を実行する。
【００９５】
一方、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）の絶対値がライン幅ＬＷ以上の場合には（ステップＳ２７：Ｙ）、指６の押圧位置が逆転方向にライン幅ＬＷ以上移動したことを示すため、反転検出部４５において、逆転移動量Ｌに１ライン分を加算する（ステップＳ２８）。また、モータ２５を逆回転させ、ＣＣＤ１２をライン幅ＬＷに相当する距離だけ、逆転方向へ移動させる（ステップＳ２９）。
【００９６】
その後、次の現位置Ｘ座標データＸiの検出タイミングが到来するのに応じて、ステップＳ１８の処理を実行し、ステップＳ２０において、指６の移動方向が正転方向であるか否かを判別する。この時点で、指６の逆転方向への移動が継続されていれば（ステップＳ２０：Ｎ）、再度、ステップＳ２６に処理が移行し、ステップＳ２６〜ステップＳ２９の処理を繰り返す。このため、移動量（Ｘi−Ｘm）の絶対値がライン幅ＬＷ以上となる都度、逆転移動量Ｌに「１」が累加算されるとともに、図２４（ｂ）に示すように、指６の動きに追従してＣＣＤ１２が１ラインずつ逆方向移動される。
【００９７】
これに対し、ステップＳ２０の処理に際して、指６の移動方向が正転方向に変化していれば（ステップＳ２０：Ｙ）、ステップＳ２１に処理が移行し、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がライン幅ＬＷ以上であるか否かを判別する。そして、指６の正転方向への移動量（反転開始位置に戻る方向への移動量）がライン幅ＬＷ以上である場合には（ステップＳ２１：Ｙ）、モータ２５を正回転させ、ＣＣＤ１２を１ライン分だけ正転方向に戻す（ステップＳ２２）。
【００９８】
次いで、反転検出部４５の逆転移動量Ｌが「０」であるか否かを判別する（ステップＳ２３）。この処理は、ＣＣＤ１２が指６の反転開始位置まで戻ったかを確認するためのものであり、逆転移動量Ｌ＝０でない場合（ステップＳ２３：Ｎ）、すなわち、反転開始位置まで戻りきっていない場合には、画像データＩＤの無効化を維持しつつ（ステップＳ３０）、反転検出部４５が保持する逆転移動量Ｌから「１」を減算する（ステップＳ３１）。尚、逆転移動量Ｌから「１」を減算するのは、ステップＳ２２でＣＣＤ１２を１ライン分だけ正転方向に戻したことに対応するものである。
【００９９】
以後、逆転移動量Ｌが「０」になるまで上記の処理を繰り返し、図２４（ｃ）に示すように、指６が反転開始位置に戻っていくのに追従させながら、ＣＣＤ１２を１ラインずつ正転方向へ移動させていく。そして、逆転移動量Ｌ＝０、すなわち、指６の反転開始位置までＣＣＤ１２が戻りきっていれば（ステップＳ２３：Ｙ）、ステップＳ２４に処理を移行し、上記と同様にして、画像データＩＤを適宜有効化しながら、ＣＣＤ１２を１ラインずつ断続的に正方向移動させる。
【０１００】
その後、タッチパネル７から指６が離れるか、或いは、画像データＩＤの取得ライン数が有効画像指定ライン数に達するまで（ステップＳ３２、Ｓ３３）、ステップＳ１８〜ステップＳ３１の処理を繰り返し、指６の一方の側面から他方の側面までの回転指紋像を１ラインずつ取得する。尚、有効画像指定ライン数とは、万人の回転指紋像の大凡の大きさを見込んで予め設定するものであり、見込んだ回転指紋像の大きさをＣＣＤ１２のライン数に換算して数値化したものである。
【０１０１】
そして、タッチパネル７から指６が離れるか、或いは、画像データＩＤの取得ライン数が有効画像指定ライン数に達していれば（ステップＳ３２：Ｙ、Ｓ２３：Ｙ）、読取操作を終了し、図２３に示すように、ＣＣＤ１２をホームポジションに戻すとともに、ＣＣＤ１２の駆動を停止する（ステップＳ３４、Ｓ３５）。
【０１０２】
次に、図２１〜図２４に示す手順の下での画像読取装置１の動作例について説明する。ここでは、先ず、タッチパネル７上に載置した指６を正転方向にのみ転動させた場合について、図２５を中心に参照しながら説明する。尚、図２５において、図示を省略しているが、反転復帰信号ＢＳは、Ｌｏｗレベルに立ち下がった状態で維持されている。
【０１０３】
当初、指６の転動速度が遅かった場合、タイミングｔ1で移動検出信号ＤＳが立ち上がってから、しばらく移動検出信号ＤＳが立ち上がらない状態が続く。この場合、先ず、移動検出信号ＤＳが立ち上がった直後の画像出力信号φＴＧの立ち上がり（タイミングｔ2）に応答して、画像選択信号ＳＳが立ち上がり、画像データＩＤ（Ａ）を有効化する。また、移動検出信号ＤＳの立ち上がり（タイミングｔ1）に応答して、モータ駆動信号が立ち上がり、ＣＣＤ１２が正転方向に１ライン分だけ移動される。
【０１０４】
そして、ＣＣＤ１２の画像信号出力周期ＶＴが経過する（次の画像出力信号φＴＧが立ち上がる）のに応じて、画像選択信号ＳＳが立ち下がり、画像データＩＤを無効化するように遷移する（タイミングｔ3）。その後、画像選択信号ＳＳの次の立ち上がり（タイミングｔ5）まで、画像データＩＤの無効化が継続され、その間に出力される画像データＩＤ（Ｂ）、ＩＤ（Ｃ）は全て破棄される。
【０１０５】
タイミングｔ4において、移動検出信号ＤＳの２度目の立ち上がりがあると、上記の場合と同様にして、画像データＩＤ（Ｄ）の有効化及びモータ駆動が行われる。この際、指６の転動速度が変化して速くなっていると、タイミングｔ4以降、短い周期で移動検出信号ＤＳが立ち上がるようになる。それに応答して、画像データＩＤを有効化する頻度が上がり、画像データＩＤ（Ｄ）の次の画像データＩＤ（Ｅ）も有効化される。
【０１０６】
以後、指６の進み具合に応じて、画像データＩＤの有効化／無効化を選別するとともに（タイミングｔ6〜ｔ11）、適宜、ＣＣＤ１２を正方向へ断続的に移動させつつ、読取操作を進める。そして、読取操作が終了した時点で、有効化した画像データ（メモリ２４に記憶した画像データ）ＩＤ（Ａ）、ＩＤ（Ｄ）、ＩＤ（Ｅ）、ＩＤ（Ｇ）〜ＩＤ（Ｉ）、ＩＤ（Ｋ）〜（Ｍ）及びＩＤ（Ｏ）を繋ぎ合わせ、１枚の指紋像を取得する。尚、画像データＩＤの繋ぎ合わせは、いわゆる画像合成処理のような高度なデータ編集は不要であり、メモリ２４に書き込んだ画像データＩＤを書き込み順序に従って読み出すだけでよい。
【０１０７】
このように、第２の実施形態においては、ＣＣＤ１２から１ライン単位で定期的に画像信号ＩＳを出力させつつ、指６の押圧位置の移動量を検出して、指６の転動に追従させてＣＣＤ１２を移動させるように構成し、その上で、指６の押圧位置の移動量がライン幅ＬＷに達する都度、画像データＩＤを選択的に有効化するようにしたため、指紋像の重複（画像の重複）を回避しながら、１ラインずつ順番に指紋像を得ることが可能になる。そして、そのようにして得たライン単位の複数の画像データＩＤを繋ぎ合わせて回転指紋の全体像を生成するため、フレーム画像（エリア画像）を合成する場合に比べて画像の繋ぎ目に歪みが生じ難く、従来のような歪み補正処理を用いずとも、歪みの少ない良質な画像を取得することが可能になる。
【０１０８】
次に、タッチパネル７上に載置した指６の転動方向を反転させた場合について、図２６を中心に参照しながら説明する。
【０１０９】
タイミングｔ21〜ｔ24において、指６が正方向に転動されている間は、方向信号ＲＤがＨｉレベルに立ち上がり、図２５のタイミングｔ1〜ｔ3の場合と同様に動作する。
【０１１０】
そして、タイミングｔ24において、指６の転動方向が反転し、指６の押圧位置が逆方向に移動し始めると、反転復帰信号ＢＳがＨｉレベルに立ち上がる。反転復帰信号ＢＳは、指６が再反転して反転開始位置（指６の転動方向が正転から逆転に変化した位置）に戻ってくるタイミングｔ30まで、Ｈｉレベルの状態が維持される。このため、タイミングｔ24〜ｔ30の間に出力される画像データＩＤ（Ｃ）〜ＩＤ（Ｈ）は、全て無効化され、破棄される。
【０１１１】
また、タイミングｔ25において、指６の逆方向への移動量がライン幅ＬＷに達すると、モータ駆動信号が立ち上がり（タイミングｔ26）、モータ２５が逆回転駆動され、ＣＣＤ１２が逆方向に移動される。
【０１１２】
その後、タイミングｔ27において、指６の転動方向が再反転して指６の押圧位置が正方向に移動し始めると、方向信号ＲＤがＨｉレベルに立ち上がる。そして、タイミングｔ28において、指６の正方向への移動量がライン幅ＬＷに達すると、モータ駆動信号が立ち上がり（タイミングｔ29）、モータ２５が正回転駆動されてＣＣＤ１２が正方向に移動される。
【０１１３】
指６が反転開始位置まで戻ってきたタイミングｔ30以後は、図２５の場合と同様、指６の進み具合に応じて、画像データＩＤの有効化／無効化を選別するとともに、適宜、ＣＣＤ１２を正方向に移動させつつ、読取操作を進める。
【０１１４】
このように、第２の実施形態においては、指６の転動方向が反転するタイミング、及び、指６が再反転して反転開始位置に戻ってくるタイミングを検出し、それらの間において、画像データＩＤを全て無効化するようにしたため、被検者が指６を正しく転動させなかった期間の画像データＩＤを適宜廃棄することができる。このため、かかる期間の画像データＩＤが繋ぎ合わせ後の画像に混入することがなく、繋ぎ合わせ後の画像が乱れるのを回避することが可能になる。これにより、読み取りの途中で被検者が指６の転動方向を変えた場合でも、再度の読み取りを強いることがなく、利便性を向上させることが可能になる。
【０１１５】
尚、第２の実施形態においては、指６の転動方向が反転した場合に、その動きに追従してＣＣＤ１２を移動させるように構成したが（図２４（ｂ）参照）、図２７（ａ）〜（ｃ）に示すように、指６が逆方向に転動しても、ＣＣＤ１２を逆方向へ移動させずに指６の反転開始位置で停止させ、その後、指６が再反転して反転開始位置まで戻ってくるまで待機させるようにしてもよい。そして、指６が反転開始位置まで戻ってきた後は、図２５の場合と同様に、指６の押圧位置の移動に追従してＣＣＤ１２を正方向へ移動させる。
【０１１６】
さらに、第２の実施形態においては、指６の押圧位置の移動量がライン幅ＬＷに達したか否かを判定するにあたり、移動検出信号ＤＳを立ち上げたときのＸ座標データＸmを保持し、これを今回の現位置Ｘ座標データＸiから減算して移動量（Ｘi−Ｘm）を求め、求めた移動量（Ｘi−Ｘm）がライン幅ＬＷ以上になるかを判定するように構成したが、図２８に示すように、検出周期ＤＴ毎のＸ座標データＸi1〜Ｘi6を累加算して移動量Ｘaddを求めるとともに、その移動量Ｘaddがライン幅ＬＷに相当する長さ以上になるか否かを判定するようにしてもよい。この場合、移動量Ｘaddは、移動検出信号ＤＳが立ち上がる都度、「０」にリセットされる。
【０１１７】
また、第２の実施形態においては、指６の押圧位置を認定するにあたり、一律に所定量ｒを加減算して押圧位置を認定するように構成したが（図１５参照）、例えば、初期位置検出部４１、現在位置検出部４３において、ＸD1＋｛（ＸD2−ＸD1）／２｝又はＸD2−｛（ＸD2−ＸD1）／２｝の算出処理を行い、常時、Ｘ座標データＸD1とＸ座標データＸD2の中央座標を求め、これを押圧位置として認定するようにしてもよい。
【０１１８】
このように、第２の実施形態によれば、拡散板を用いることにより、被写体を転動させた場合であっても指紋画像を鮮鋭化させることができる。また、指６の押圧位置の移動量がライン幅ＬＷに達する都度、画像データＩＤを選択的に有効化するように構成したため、従来のような歪み補正処理を用いずとも、歪みの少ない良質な画像を取得することができる。このため、信号処理用の回路やソフトウェアの複雑化を解消することができ、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【０１１９】
以上、本発明の第１及び第２の実施形態について説明したが、本発明は、上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。例えば、上記第１及び第２の実施形態においては、画像信号ＩＳを出力するラインセンサとしてＣＣＤを例示したが、必ずしもＣＣＤを用いる必要はなく、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ等の他の撮像素子を用いてもよい。
【０１２０】
また、上記第１及び第２の実施形態においては、本発明にかかる画像読取装置を指紋の読み取りに用いる場合を例示したが、読み取りの対象物（被写体）は、指に限られるものではなく、如何なるものであってもよい。
【０１２１】
さらに、上記第２の実施形態においては、タッチパネル７上を転動させて表面像を読み取るものであれば、広く適用することができ、例えば、飲料用や食料用の缶の表面検査等にも応用することができる。尚、被写体は、円筒状の物体であることが好ましいが、多少歪な形状であってもタッチパネル７上で転動し得るものであれば問題ない。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１０ 画像読取装置
２ スキャナ筐体
３ 読取ユニット
４ プラテンガラス
５ 拡散板
６ 指
７ タッチパネル
１１ 光源
１２ ＣＣＤ
１３ ミラー
１４ 光学レンズ
１５ ユニット筐体
１６ 光軸
２１ ＣＣＤドライバ
２２ コマンド受信部
２３ 画像信号処理部
２４ メモリ
２５ モータ
２６ モータドライバ
２７ 座標検出手段
２８ 移動検出手段
２９ 画像選別手段
３０ モータ制御手段
３１ タッチ検出部
３２ Ｘ座標データ生成部
４１ 初期位置検出部
４２ 開始位置算出部
４３ 現在位置検出部
４４ 移動量検出部
４５ 反転検出部
５１ 選別部
５２ ゲート部
６１ モータドライバ
６２ 開始位置制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指紋等の被写体を読み取る画像読取装置において、
光を透過する板状部材により構成され、前記被写体を載置する被写体載置部と、
前記被写体に対して光を照射する光源と、前記被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像手段とを含む画像読取ユニットとを備え、
前記画像読取ユニットは、前記被写体載置部の前記被写体が接する面の裏側に位置し、前記撮像手段に備えるラインセンサで前記被写体の受光面の１ラインを主走査として読み取る手段と、前記主走査に対して垂直な副走査方向に移動する搬送手段を有し、
前記被写体載置部は、光を拡散させる拡散部材を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記拡散部材は、前記被写体が載置される面に拡散面を有することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記拡散部材は、入射光を前記副走査方向に拡散させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記光源は、前記拡散部材の拡散する角度に応じて前記照射角度を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記被写体が前記被写体載置部と接する位置において光の入射角度と等しい反射角度の光を前記ラインセンサが受光するように、前記光源及び前記ラインセンサを配置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記拡散部材上に貼着され、前記被写体によって押圧される押圧位置を前記副走査方向の座標情報で出力するタッチパネルと、
前記タッチパネルから出力される座標情報に基づき、該タッチパネル上での前記被写体の押圧位置の前記副走査方向への移動量を検出する検出手段とをさらに備え、
前記搬送手段は、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記被写体の転動に追従させて前記画像読取ユニットを前記副走査方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１】
指紋等の被写体を読み取る画像読取装置において、
光を透過する板状部材により構成され、前記被写体を載置する被写体載置部と、
前記被写体に対して光を照射する光源と、前記被写体を撮影し、画像信号を出力する撮像手段とを含む画像読取ユニットとを備え、
前記画像読取ユニットは、前記被写体載置部の前記被写体が接する面の裏側に位置し、前記撮像手段に備えるラインセンサで前記被写体の受光面の１ラインを主走査として読み取る手段と、前記主走査に対して垂直な副走査方向に移動する搬送手段を有し、
前記被写体載置部は、光を拡散させる拡散部材を有することを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記拡散部材は、前記被写体が載置される面に拡散面を有することを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記拡散部材は、入射光を前記副走査方向に拡散させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記光源は、前記拡散部材の拡散する角度に応じて前記照射角度を決定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記被写体が前記被写体載置部と接する位置において光の入射角度と等しい反射角度の光を前記ラインセンサが受光するように、前記光源及び前記ラインセンサを配置することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記拡散部材上に貼着され、前記被写体によって押圧される押圧位置を前記副走査方向の座標情報で出力するタッチパネルと、
前記タッチパネルから出力される座標情報に基づき、該タッチパネル上での前記被写体の押圧位置の前記副走査方向への移動量を検出する検出手段とをさらに備え、
前記搬送手段は、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記被写体の転動に追従させて前記画像読取ユニットを前記副走査方向に移動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像読取装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【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９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【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９】
【公開番号】特開２０１２−１５５５７８（Ｐ２０１２−１５５５７８Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８８９（Ｐ２０１１−１４８８９）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３０３０１３７６３）ＮＥＣエンジニアリング株式会社 (651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３０３０１３７６３）ＮＥＣエンジニアリング株式会社 (651)
【Ｆターム（参考）】
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