画像読取装置
【課題】装置を小型化し、また、複雑な信号処理を用いずとも歪みの少ない良質な画像を取得可能として低価格化を図る。
【解決手段】表面に指６が載置されるとともに、指６によって押圧される押圧位置を副走査方向の座標情報で出力するタッチパネル５と、タッチパネル５上に載置された指６をタッチパネル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、タッチパネル５から出力される座標情報に基づき、タッチパネル５上での指６の押圧位置の移動量を検出する移動検出手段２２と、移動検出手段２２で検出される移動量に基づき、ＣＣＤ１２から出力される画像信号を選択的に有効化する画像選別手段２６と、画像選別手段２６で有効化された画像信号を記憶するメモリ２７と、移動検出手段２２で検出される移動量に基づき、指６の転動に追従させてＣＣＤ１２を副走査方向に移動させるモータ２８とを備えた画像読取装置１。
【解決手段】表面に指６が載置されるとともに、指６によって押圧される押圧位置を副走査方向の座標情報で出力するタッチパネル５と、タッチパネル５上に載置された指６をタッチパネル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、タッチパネル５から出力される座標情報に基づき、タッチパネル５上での指６の押圧位置の移動量を検出する移動検出手段２２と、移動検出手段２２で検出される移動量に基づき、ＣＣＤ１２から出力される画像信号を選択的に有効化する画像選別手段２６と、画像選別手段２６で有効化された画像信号を記憶するメモリ２７と、移動検出手段２２で検出される移動量に基づき、指６の転動に追従させてＣＣＤ１２を副走査方向に移動させるモータ２８とを備えた画像読取装置１。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知台の表面上で被写体を転動させながら、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、指の回転指紋を読み取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、インクを付着させた指を紙面に押し付けて指紋を転写させ、その後、指紋を転写させた紙面をイメージスキャナで読み取る方法が採られる。また、指の側面まで含む広い範囲の指紋が必要な場合は、インクを付着させた指を紙面上で転がすように回転移動させ、指全体の指紋（回転指紋）を紙面に転写させる。
【０００３】
しかし、上記の方法では、指がインクで汚れたり、紙が必要になるといった問題があり、特に、指を転動させて指紋を転写させる場合には、紙面上で適切に指を転動させないと何度でもやり直しになるため、その都度、指に付着したインクを拭き取ったり、新たな紙が必要になる。これに加え、上記の方法では、指紋を転写させた紙を逐一イメージスキャナで読み取ってデータ化する必要もあるため、全体として手間がかかるという問題があった。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１〜３には、図２０に示すように、三角プリズム（光学プリズム）８１の検知面８２に指８３を載置させるとともに、光源８４によって下方から指８３に光を照射し、ＣＣＤ（固体撮像素子）等の２次元センサを搭載したデジタルカメラ８５によって回転指紋像を撮影する画像読取装置８０が提案されている。
【０００５】
回転指紋像の取得にあたっては、例えば、３０ｆｐｓ〜６０ｆｐｓのフレームレートでデジタルカメラ８５を連続駆動し、その間に、被検者に指８３を検知面８２上で転動させ、指８３の一方の側面から他方の側面までの全体像を動画として撮影する。その後、動画撮影で得られた複数フレームの画像を合成処理部８６によって合成し、１枚の静止画像を生成する。これにより、指８３の一方の側面から他方の側面までを１画像化した回転指紋の画像データを取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３５３８７８号公報
【特許文献２】特開２０００−２６８１６２号公報
【特許文献３】特開２０００−６７２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１〜３に記載の画像読取装置８０においては、構造的に大きなデジタルカメラを固定配置する必要があるため、デジタルカメラを配置するスペースを装置の内部に確保する必要が生じ、装置全体の大型化を招くという問題がある。
【０００８】
また、上記の画像読取装置８０では、複数フレームの画像から１枚の静止画像を生成するため、撮影時に指８３を均一速度で転動させないと、合成後の静止画像において、画像間の繋ぎ目に歪みが生じるようになる。しかし、均一速度で指８３を転動させるのは困難であり、装置側において、画像の合成時に歪みを補正したり、合成後の画像から歪みを取り除く構成を予め備えておく必要がある。このため、高度な画像補正機能が不可欠となり、信号処理用の回路やソフトウェアが複雑化して装置の高額化を招くという問題がある。
【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、装置を小型化することができ、また、複雑な信号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、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、被写体を副走査方向に転動させながら該被写体の表面像を読み取る画像読取装置であって、表面に前記被写体が載置されるとともに、該載置された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、該タッチパネル上に載置された被写体を該タッチパネルの裏面側から主走査方向に撮影し、画像信号を出力するラインセンサと、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、該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ラインセンサを前記副走査方向に移動させるセンサ搬送手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、ラインセンサによってライン単位で画像信号を出力しつつ、被写体の動きに追従させてラインセンサを移動させるように構成し、被写体の表面像の読取部に追跡型のスキャナ構造を採用したため、構造的に大きなデジタルカメラを装置内に搭載する必要がなくなり、装置全体の小型化を図ることが可能になる。また、被写体の動きに追従させてラインセンサを移動させながら、ライン単位で被写体の表面像を読み取る構成としたため、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、歪みの少ない良質な画像を取得することができ、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００１２】
上記画像読取装置において、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから出力される画像信号を選択的に有効化する画像選別手段と、該画像選別手段で有効化された画像信号を記憶する記憶手段とを備えることができる。
【００１３】
上記画像読取装置において、前記検出手段が、前記タッチパネルから出力される座標情報を定期的に参照し、前記被写体の押圧位置の副走査方向への移動量が前記ラインセンサのライン幅に相当する長さに達したことを検出する移動量検出部を備え、前記画像選別手段が、前記被写体の押圧位置の副走査方向への移動量が前記ラインセンサのライン幅に相当する長さに達したときに、前記ラインセンサから出力される画像信号を有効化することができる。
【００１４】
上記構成によれば、画像の重複を回避しながら、ライン単位で順番に指紋像を得ることができる。そして、そのようにして得たライン単位の複数の画像信号を繋ぎ合わせて全体像を生成すれば、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なり、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。
【００１５】
上記画像読取装置において、前記センサ搬送手段が、前記ラインセンサを前記副走査方向に搬送するモータと、前記移動量検出部の検出結果に基づいて該モータを駆動し、前記ラインセンサをライン単位で搬送させるモータドライバとを備えることができる。
【００１６】
上記構成によれば、被写体の転動に合わせてラインセンサをライン単位で移動させることができ、被写体の転動に追従させてラインセンサの位置を適切に変えることが可能になる。
【００１７】
上記画像読取装置において、前記検出手段が、前記タッチパネルから出力される座標情報に基づいて、前記被写体の転動方向を検出する移動方向検出部と、該移動方向検出部によって検出される転動方向及び前記タッチパネルから出力される座標情報に基づいて、前記被写体の転動方向が反転している反転期間、及び、その後の再反転で該被写体が元の位置に戻ってくるまでの復帰期間を検出する反転検出部とを備え、前記画像選別手段が、前記反転検出部が前記反転期間又は前記復帰期間を検出する期間において、前記ラインセンサから出力される全ての画像信号を無効化し、前記反転検出部が前記反転期間及び前記復帰期間のいずれも検出しない期間において、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから出力される画像信号を選択的に有効化することができる。
【００１８】
上記構成によれば、被写体の転動方向が反転している反転期間、及び、その後の再反転で被写体が元の位置に戻ってくるまでの復帰期間を検出し、これらの間において、画像信号を無効化するようにしたため、被写体を正しく転動させなかった期間に生成された画像信号を適宜廃棄することができ、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。
【００１９】
上記画像読取装置において、前記ラインセンサが、前記画像信号を定期的に出力し、前記画像選別手段が、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから定期的に出力される画像信号を、該ラインセンサの画像信号出力周期に同期して選択的に有効化することができる。
【００２０】
上記構成によれば、ラインセンサを一定周期で連続駆動させておき、その出力画像信号の中から必要なものを適宜抽出する構成となるため、ラインセンサの駆動タイミングを複雑に制御（例えば、被写体の移動量を監視しながら必要なときだけラインセンサを駆動させるなど）する必要がなくなり、制御シーケンスの複雑化を回避することが可能になる。また、ラインセンサの信号出力タイミングに合わせて画像信号の有効化／無効化を切り替えることができるため、画像信号の有効化時に適正な画像信号を得ることが可能になる。
【００２１】
上記画像読取装置において、前記被写体を指とし、前記表面像を該指の一方の側面から他方の側面までの回転指紋像とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、装置を小型化することができ、また、複雑な信号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、低価格化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明にかかる画像読取装置の一実施の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を示すブロック図である。
【図５】図４の座標検出手段及び移動検出手段の構成を示す図である。
【図６】押圧位置の検出方法を示す図である。
【図７】読取開始位置までの移動量の算出方法を示す図である。
【図８】指の移動量の検出方法を示す図である。
【図９】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１０】図１の画像選別手段の構成を示す図である。
【図１１】図１のモータ制御手段の構成を示す図である。
【図１２】図１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１３】読取ユニットの位置補正を示す図であり、（ａ）は補正前、（ｂ）は補正後の状態を示す図である。
【図１４】図１２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１５】指の転動とＣＣＤの移動との関係を示す図である。
【図１６】図１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１７】図１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１８】指の反転転動とＣＣＤの移動との関係を示す図である。
【図１９】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図である。
【図２０】従来の画像読取装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、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。
【００２５】
図１は、本発明にかかる画像読取装置の一実施の形態を示し、同図（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上に貼着された透明のタッチパネル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。
【００２６】
タッチパネル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、指６を載置する載置台として使用される。タッチパネル５では、図１（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５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。
【００２７】
プラテンガラス４は、タッチパネル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、タッチパネル５よりも強度が高い透明ガラスによって構成される。
【００２８】
読取ユニット３は、図２に示すように、タッチパネル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ＣＣＤ１２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。
【００２９】
ＣＣＤ１２は、１ライン単位で画像を撮影する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。尚、ＣＣＤ１２の受光面の幅（ライン幅）ＬＷは、タッチパネル５のＸ座標の１目盛り分の幅よりも大きい。
【００３０】
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、タッチパネル５上の指６の位置を検出する座標検出手段２１と、座標検出手段２１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２２と、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２３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２３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２４と、ＣＣＤ１２から出力される画像信号ＩＳに対してＡ／Ｄ変換等の所定の信号処理を施す画像信号処理部２５と、座標検出手段２１の移動検出信号ＤＳ及びＣＣＤドライバ２３の画像出力信号φＴＧに基づき、画像信号処理部２５から出力される画像データ（デジタル信号）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２６と、画像選別手段２６から出力される有効画像データを記憶するメモリ２７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）２８と、モータ２８を制御するモータ制御手段２９等から構成される。尚、これらの座標検出手段２１〜モータ制御手段２９は、いずれも図１の読取ユニット３内に搭載される。
【００３１】
図５に示すように、座標検出手段２１は、タッチパネル５の出力に応じて、指６がタッチパネル５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５から出力されるＸ座標信号（指６がタッチパネル５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。
【００３２】
また、移動検出手段２２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。
【００３３】
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５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。
【００３４】
ここで、図６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５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。
【００３５】
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２１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５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。
【００３６】
開始位置算出部４２は、図７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５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。
【００３７】
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６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９参照）よりも短い周期に設定される。
【００３８】
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３参照）に達しか否かを判定し、移動検出信号ＤＳを出力する。
【００３９】
図８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９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５のＸ座標の何目盛り分に当たるかが予め記憶される。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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９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。
【００４３】
図４に戻り、画像選別手段２６は、図１０に示すように、移動検出手段２２からの移動検出信号ＤＳ、反転復帰信号ＢＳ及びＣＣＤドライバ２３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。
【００４４】
選別部５１は、図９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。
【００４５】
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。
【００４６】
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２５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２７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。
【００４７】
図３に戻り、モータ制御手段２９は、図１１に示すように、移動検出手段２２からの移動検出信号ＤＳに応答してモータ２８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。
【００４８】
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２８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２８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２８を逆回転させる。
【００４９】
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７参照）に使用するものであり、移動検出手段２２からの初期駆動値ＭＶ（図５参照）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２８を駆動させるようにモータドライバ６１に指示を与える。
【００５０】
尚、図４〜図１１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。
【００５１】
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。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１２〜図１５を中心に参照しながら説明する。
【００５２】
外部から読取コマンドを受信すると、図１２に示すように、先ず、反転検出部４５（図５参照）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Ｓ１）。また、選別部５１（図１０参照）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Ｓ２）。
【００５３】
次いで、ＣＣＤ１２の駆動を開始し（ステップＳ３）、タッチパネル５上に指６が載置されるのを待機する（ステップＳ４）。そして、指６がタッチパネル５上に載置され、タッチ検出部３１（図５参照）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Ｓ５）。
【００５４】
次に、開始位置算出部４２（図５参照）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７参照）を算出するとともに、開始位置制御部６２（図１１参照）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Ｓ６）。
【００５５】
尚、図１３（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。
【００５６】
このような場合には、図１３（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と押圧位置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７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。
【００５７】
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。
【００５８】
図１２に戻り、被検者が指６の転動を開始すると（ステップＳ７）、現在位置検出部４３（図５参照）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８）。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９参照）よりも短い周期に設定される。
【００５９】
次いで、移動量検出部４４（図５参照）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Ｓ９）。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Ｓ１０）、正転である場合には（ステップＳ１０：Ｙ）、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がＣＣＤ１２のライン幅ＬＷ（図３参照）に達しているか否かを判別する（ステップＳ１１）。
【００６０】
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Ｓ１１：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１１参照）によって、モータ２８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Ｓ１２）。こうして、図１５（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。
【００６１】
尚、図１２においては、ステップＳ１２の次段にステップＳ１３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。
【００６２】
ステップＳ１２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２５から出力される画像データＩＤを有効化する（ステップＳ１４）。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９参照）。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１０参照）を通じてメモリ２７に出力される。
【００６３】
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Ｓ１１：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Ｓ１５）。
【００６４】
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Ｓ１０：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Ｓ１６）、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Ｓ１７）。
【００６５】
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Ｓ１７：Ｎ）、ステップＳ８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Ｓ８以降の処理を実行する。
【００６６】
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Ｓ１７：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Ｓ１８）。また、モータ２８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Ｓ１９）。
【００６７】
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Ｓ８の処理を実行し、ステップＳ１０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Ｓ１０：Ｎ）、再度、ステップＳ１６に処理が移行し、ステップＳ１６〜ステップＳ１９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１５（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。
【００６８】
これに対し、ステップＳ１０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Ｓ１０：Ｙ）、ステップＳ１１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Ｓ１１：Ｙ）、モータ２８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Ｓ１２）。
【００６９】
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Ｓ１３）。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Ｓ１３：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Ｓ２０）、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Ｓ２１）。尚、逆転移動量Ｌから「１」を減算するのは、ステップＳ１２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。
【００７０】
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１５（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Ｓ１３：Ｙ）、ステップＳ１４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。
【００７１】
その後、タッチパネル５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Ｓ２２、Ｓ２３）、ステップＳ８〜Ｓ２０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。
【００７２】
そして、タッチパネル５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Ｓ２２：Ｙ、Ｓ２３：Ｙ）、読取操作を終了し、図１４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Ｓ２４、Ｓ２５）。
【００７３】
次に、図１２〜図１５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５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１６を中心に参照しながら説明する。尚、図１６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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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２７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２７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。
【００７８】
このように、本実施の形態においては、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。
【００７９】
次に、タッチパネル５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１７を中心に参照しながら説明する。
【００８０】
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１６のタイミングｔ1〜ｔ3の場合と同様に動作する。
【００８１】
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。
【００８２】
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２８が逆回転駆動され、ＣＣＤ１２が逆方向に移動される。
【００８３】
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２８が正回転駆動されてＣＣＤ１２が正方向に移動される。
【００８４】
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１６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。
【００８５】
このように、本実施の形態においては、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。
【００８６】
以上のように、本実施の形態によれば、１次元構成（ラインセンサ）のＣＣＤ１２によって指紋像をライン単位で読み取りつつ、指６の転動に追従させてＣＣＤ１２を移動させるように構成し、指紋像の画像信号を生成する読取部に追跡型のスキャナ構造を採用したため、構造的に大きなデジタルカメラを装置内に搭載する必要がなくなり、装置全体の小型化を図ることが可能になる。
【００８７】
また、前述のように、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。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、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。
【００８９】
例えば、上記実施の形態においては、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、タッチパネル５上で転動可能な被写体であれば如何なるものであってもよい。すなわち、本発明は、タッチパネル５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５上で転動し得るものであれば問題ない。
【００９０】
また、上記実施の形態においては、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１５（ｂ）参照）、図１８（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。尚、指６が反転開始位置まで戻ってきた後は、図１６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。
【００９１】
さらに、上記実施の形態においては、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１９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。
【００９２】
また、上記実施の形態においては、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６参照）、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。
【００９３】
さらに、上記実施の形態においては、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センサ等の他の撮像素子を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１ 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 タッチパネル
６ 指
１１ 光源
１２ ＣＣＤ
１３ ミラー
１４ 光学レンズ
１５ ユニット筐体
２１ 座標検出手段
２２ 移動検出手段
２３ ＣＣＤドライバ
２４ コマンド受信部
２５ 画像信号処理部
２６ 画像選別手段
２７ メモリ
２８ モータ
２９ 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
ＴＤ タッチ検出信号
ＸD Ｘ座標データ
ＲＤ 方向信号
ＤＳ 移動検出信号
ＢＳ 反転復帰信号
ＳＳ 画像選択信号
φＴＧ 画像出力信号
ＩＳ 画像信号
ＩＤ 画像データ
ＭＶ 初期駆動値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検知台の表面上で被写体を転動させながら、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、指の回転指紋を読み取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、インクを付着させた指を紙面に押し付けて指紋を転写させ、その後、指紋を転写させた紙面をイメージスキャナで読み取る方法が採られる。また、指の側面まで含む広い範囲の指紋が必要な場合は、インクを付着させた指を紙面上で転がすように回転移動させ、指全体の指紋（回転指紋）を紙面に転写させる。
【０００３】
しかし、上記の方法では、指がインクで汚れたり、紙が必要になるといった問題があり、特に、指を転動させて指紋を転写させる場合には、紙面上で適切に指を転動させないと何度でもやり直しになるため、その都度、指に付着したインクを拭き取ったり、新たな紙が必要になる。これに加え、上記の方法では、指紋を転写させた紙を逐一イメージスキャナで読み取ってデータ化する必要もあるため、全体として手間がかかるという問題があった。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１〜３には、図２０に示すように、三角プリズム（光学プリズム）８１の検知面８２に指８３を載置させるとともに、光源８４によって下方から指８３に光を照射し、ＣＣＤ（固体撮像素子）等の２次元センサを搭載したデジタルカメラ８５によって回転指紋像を撮影する画像読取装置８０が提案されている。
【０００５】
回転指紋像の取得にあたっては、例えば、３０ｆｐｓ〜６０ｆｐｓのフレームレートでデジタルカメラ８５を連続駆動し、その間に、被検者に指８３を検知面８２上で転動させ、指８３の一方の側面から他方の側面までの全体像を動画として撮影する。その後、動画撮影で得られた複数フレームの画像を合成処理部８６によって合成し、１枚の静止画像を生成する。これにより、指８３の一方の側面から他方の側面までを１画像化した回転指紋の画像データを取得する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３３５３８７８号公報
【特許文献２】特開２０００−２６８１６２号公報
【特許文献３】特開２０００−６７２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１〜３に記載の画像読取装置８０においては、構造的に大きなデジタルカメラを固定配置する必要があるため、デジタルカメラを配置するスペースを装置の内部に確保する必要が生じ、装置全体の大型化を招くという問題がある。
【０００８】
また、上記の画像読取装置８０では、複数フレームの画像から１枚の静止画像を生成するため、撮影時に指８３を均一速度で転動させないと、合成後の静止画像において、画像間の繋ぎ目に歪みが生じるようになる。しかし、均一速度で指８３を転動させるのは困難であり、装置側において、画像の合成時に歪みを補正したり、合成後の画像から歪みを取り除く構成を予め備えておく必要がある。このため、高度な画像補正機能が不可欠となり、信号処理用の回路やソフトウェアが複雑化して装置の高額化を招くという問題がある。
【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、装置を小型化することができ、また、複雑な信号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、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、被写体を副走査方向に転動させながら該被写体の表面像を読み取る画像読取装置であって、表面に前記被写体が載置されるとともに、該載置された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、該タッチパネル上に載置された被写体を該タッチパネルの裏面側から主走査方向に撮影し、画像信号を出力するラインセンサと、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、該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ラインセンサを前記副走査方向に移動させるセンサ搬送手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
そして、本発明によれば、ラインセンサによってライン単位で画像信号を出力しつつ、被写体の動きに追従させてラインセンサを移動させるように構成し、被写体の表面像の読取部に追跡型のスキャナ構造を採用したため、構造的に大きなデジタルカメラを装置内に搭載する必要がなくなり、装置全体の小型化を図ることが可能になる。また、被写体の動きに追従させてラインセンサを移動させながら、ライン単位で被写体の表面像を読み取る構成としたため、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、歪みの少ない良質な画像を取得することができ、装置の低価格化を図ることが可能になる。
【００１２】
上記画像読取装置において、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから出力される画像信号を選択的に有効化する画像選別手段と、該画像選別手段で有効化された画像信号を記憶する記憶手段とを備えることができる。
【００１３】
上記画像読取装置において、前記検出手段が、前記タッチパネルから出力される座標情報を定期的に参照し、前記被写体の押圧位置の副走査方向への移動量が前記ラインセンサのライン幅に相当する長さに達したことを検出する移動量検出部を備え、前記画像選別手段が、前記被写体の押圧位置の副走査方向への移動量が前記ラインセンサのライン幅に相当する長さに達したときに、前記ラインセンサから出力される画像信号を有効化することができる。
【００１４】
上記構成によれば、画像の重複を回避しながら、ライン単位で順番に指紋像を得ることができる。そして、そのようにして得たライン単位の複数の画像信号を繋ぎ合わせて全体像を生成すれば、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なり、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。
【００１５】
上記画像読取装置において、前記センサ搬送手段が、前記ラインセンサを前記副走査方向に搬送するモータと、前記移動量検出部の検出結果に基づいて該モータを駆動し、前記ラインセンサをライン単位で搬送させるモータドライバとを備えることができる。
【００１６】
上記構成によれば、被写体の転動に合わせてラインセンサをライン単位で移動させることができ、被写体の転動に追従させてラインセンサの位置を適切に変えることが可能になる。
【００１７】
上記画像読取装置において、前記検出手段が、前記タッチパネルから出力される座標情報に基づいて、前記被写体の転動方向を検出する移動方向検出部と、該移動方向検出部によって検出される転動方向及び前記タッチパネルから出力される座標情報に基づいて、前記被写体の転動方向が反転している反転期間、及び、その後の再反転で該被写体が元の位置に戻ってくるまでの復帰期間を検出する反転検出部とを備え、前記画像選別手段が、前記反転検出部が前記反転期間又は前記復帰期間を検出する期間において、前記ラインセンサから出力される全ての画像信号を無効化し、前記反転検出部が前記反転期間及び前記復帰期間のいずれも検出しない期間において、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから出力される画像信号を選択的に有効化することができる。
【００１８】
上記構成によれば、被写体の転動方向が反転している反転期間、及び、その後の再反転で被写体が元の位置に戻ってくるまでの復帰期間を検出し、これらの間において、画像信号を無効化するようにしたため、被写体を正しく転動させなかった期間に生成された画像信号を適宜廃棄することができ、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。
【００１９】
上記画像読取装置において、前記ラインセンサが、前記画像信号を定期的に出力し、前記画像選別手段が、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから定期的に出力される画像信号を、該ラインセンサの画像信号出力周期に同期して選択的に有効化することができる。
【００２０】
上記構成によれば、ラインセンサを一定周期で連続駆動させておき、その出力画像信号の中から必要なものを適宜抽出する構成となるため、ラインセンサの駆動タイミングを複雑に制御（例えば、被写体の移動量を監視しながら必要なときだけラインセンサを駆動させるなど）する必要がなくなり、制御シーケンスの複雑化を回避することが可能になる。また、ラインセンサの信号出力タイミングに合わせて画像信号の有効化／無効化を切り替えることができるため、画像信号の有効化時に適正な画像信号を得ることが可能になる。
【００２１】
上記画像読取装置において、前記被写体を指とし、前記表面像を該指の一方の側面から他方の側面までの回転指紋像とすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本発明によれば、装置を小型化することができ、また、複雑な信号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、低価格化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明にかかる画像読取装置の一実施の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を示すブロック図である。
【図５】図４の座標検出手段及び移動検出手段の構成を示す図である。
【図６】押圧位置の検出方法を示す図である。
【図７】読取開始位置までの移動量の算出方法を示す図である。
【図８】指の移動量の検出方法を示す図である。
【図９】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１０】図１の画像選別手段の構成を示す図である。
【図１１】図１のモータ制御手段の構成を示す図である。
【図１２】図１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１３】読取ユニットの位置補正を示す図であり、（ａ）は補正前、（ｂ）は補正後の状態を示す図である。
【図１４】図１２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１５】指の転動とＣＣＤの移動との関係を示す図である。
【図１６】図１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１７】図１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１８】指の反転転動とＣＣＤの移動との関係を示す図である。
【図１９】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図である。
【図２０】従来の画像読取装置の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、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。
【００２５】
図１は、本発明にかかる画像読取装置の一実施の形態を示し、同図（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上に貼着された透明のタッチパネル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。
【００２６】
タッチパネル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、指６を載置する載置台として使用される。タッチパネル５では、図１（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５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。
【００２７】
プラテンガラス４は、タッチパネル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、タッチパネル５よりも強度が高い透明ガラスによって構成される。
【００２８】
読取ユニット３は、図２に示すように、タッチパネル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ＣＣＤ１２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。
【００２９】
ＣＣＤ１２は、１ライン単位で画像を撮影する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。尚、ＣＣＤ１２の受光面の幅（ライン幅）ＬＷは、タッチパネル５のＸ座標の１目盛り分の幅よりも大きい。
【００３０】
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、タッチパネル５上の指６の位置を検出する座標検出手段２１と、座標検出手段２１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２２と、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２３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２３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２４と、ＣＣＤ１２から出力される画像信号ＩＳに対してＡ／Ｄ変換等の所定の信号処理を施す画像信号処理部２５と、座標検出手段２１の移動検出信号ＤＳ及びＣＣＤドライバ２３の画像出力信号φＴＧに基づき、画像信号処理部２５から出力される画像データ（デジタル信号）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２６と、画像選別手段２６から出力される有効画像データを記憶するメモリ２７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）２８と、モータ２８を制御するモータ制御手段２９等から構成される。尚、これらの座標検出手段２１〜モータ制御手段２９は、いずれも図１の読取ユニット３内に搭載される。
【００３１】
図５に示すように、座標検出手段２１は、タッチパネル５の出力に応じて、指６がタッチパネル５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５から出力されるＸ座標信号（指６がタッチパネル５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。
【００３２】
また、移動検出手段２２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。
【００３３】
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５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。
【００３４】
ここで、図６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５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。
【００３５】
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２１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５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。
【００３６】
開始位置算出部４２は、図７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５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。
【００３７】
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６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９参照）よりも短い周期に設定される。
【００３８】
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３参照）に達しか否かを判定し、移動検出信号ＤＳを出力する。
【００３９】
図８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９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５のＸ座標の何目盛り分に当たるかが予め記憶される。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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９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。
【００４３】
図４に戻り、画像選別手段２６は、図１０に示すように、移動検出手段２２からの移動検出信号ＤＳ、反転復帰信号ＢＳ及びＣＣＤドライバ２３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。
【００４４】
選別部５１は、図９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。
【００４５】
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。
【００４６】
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２５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２７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。
【００４７】
図３に戻り、モータ制御手段２９は、図１１に示すように、移動検出手段２２からの移動検出信号ＤＳに応答してモータ２８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。
【００４８】
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２８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２８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２８を逆回転させる。
【００４９】
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７参照）に使用するものであり、移動検出手段２２からの初期駆動値ＭＶ（図５参照）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２８を駆動させるようにモータドライバ６１に指示を与える。
【００５０】
尚、図４〜図１１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。
【００５１】
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。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１２〜図１５を中心に参照しながら説明する。
【００５２】
外部から読取コマンドを受信すると、図１２に示すように、先ず、反転検出部４５（図５参照）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Ｓ１）。また、選別部５１（図１０参照）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Ｓ２）。
【００５３】
次いで、ＣＣＤ１２の駆動を開始し（ステップＳ３）、タッチパネル５上に指６が載置されるのを待機する（ステップＳ４）。そして、指６がタッチパネル５上に載置され、タッチ検出部３１（図５参照）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Ｓ５）。
【００５４】
次に、開始位置算出部４２（図５参照）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７参照）を算出するとともに、開始位置制御部６２（図１１参照）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Ｓ６）。
【００５５】
尚、図１３（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。
【００５６】
このような場合には、図１３（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と押圧位置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７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。
【００５７】
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。
【００５８】
図１２に戻り、被検者が指６の転動を開始すると（ステップＳ７）、現在位置検出部４３（図５参照）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８）。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９参照）よりも短い周期に設定される。
【００５９】
次いで、移動量検出部４４（図５参照）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Ｓ９）。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Ｓ１０）、正転である場合には（ステップＳ１０：Ｙ）、指６の移動量（Ｘi−Ｘm）がＣＣＤ１２のライン幅ＬＷ（図３参照）に達しているか否かを判別する（ステップＳ１１）。
【００６０】
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Ｓ１１：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１１参照）によって、モータ２８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Ｓ１２）。こうして、図１５（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。
【００６１】
尚、図１２においては、ステップＳ１２の次段にステップＳ１３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。
【００６２】
ステップＳ１２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２５から出力される画像データＩＤを有効化する（ステップＳ１４）。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９参照）。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１０参照）を通じてメモリ２７に出力される。
【００６３】
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Ｓ１１：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Ｓ１５）。
【００６４】
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Ｓ１０：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Ｓ１６）、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Ｓ１７）。
【００６５】
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Ｓ１７：Ｎ）、ステップＳ８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Ｓ８以降の処理を実行する。
【００６６】
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Ｓ１７：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Ｓ１８）。また、モータ２８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Ｓ１９）。
【００６７】
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Ｓ８の処理を実行し、ステップＳ１０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Ｓ１０：Ｎ）、再度、ステップＳ１６に処理が移行し、ステップＳ１６〜ステップＳ１９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１５（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。
【００６８】
これに対し、ステップＳ１０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Ｓ１０：Ｙ）、ステップＳ１１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Ｓ１１：Ｙ）、モータ２８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Ｓ１２）。
【００６９】
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Ｓ１３）。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Ｓ１３：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Ｓ２０）、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Ｓ２１）。尚、逆転移動量Ｌから「１」を減算するのは、ステップＳ１２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。
【００７０】
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１５（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Ｓ１３：Ｙ）、ステップＳ１４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。
【００７１】
その後、タッチパネル５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Ｓ２２、Ｓ２３）、ステップＳ８〜Ｓ２０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。
【００７２】
そして、タッチパネル５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Ｓ２２：Ｙ、Ｓ２３：Ｙ）、読取操作を終了し、図１４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Ｓ２４、Ｓ２５）。
【００７３】
次に、図１２〜図１５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５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１６を中心に参照しながら説明する。尚、図１６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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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２７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２７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。
【００７８】
このように、本実施の形態においては、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。
【００７９】
次に、タッチパネル５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１７を中心に参照しながら説明する。
【００８０】
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１６のタイミングｔ1〜ｔ3の場合と同様に動作する。
【００８１】
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。
【００８２】
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２８が逆回転駆動され、ＣＣＤ１２が逆方向に移動される。
【００８３】
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２８が正回転駆動されてＣＣＤ１２が正方向に移動される。
【００８４】
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１６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。
【００８５】
このように、本実施の形態においては、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。
【００８６】
以上のように、本実施の形態によれば、１次元構成（ラインセンサ）のＣＣＤ１２によって指紋像をライン単位で読み取りつつ、指６の転動に追従させてＣＣＤ１２を移動させるように構成し、指紋像の画像信号を生成する読取部に追跡型のスキャナ構造を採用したため、構造的に大きなデジタルカメラを装置内に搭載する必要がなくなり、装置全体の小型化を図ることが可能になる。
【００８７】
また、前述のように、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。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、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。
【００８９】
例えば、上記実施の形態においては、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、タッチパネル５上で転動可能な被写体であれば如何なるものであってもよい。すなわち、本発明は、タッチパネル５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５上で転動し得るものであれば問題ない。
【００９０】
また、上記実施の形態においては、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１５（ｂ）参照）、図１８（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。尚、指６が反転開始位置まで戻ってきた後は、図１６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。
【００９１】
さらに、上記実施の形態においては、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１９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。
【００９２】
また、上記実施の形態においては、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６参照）、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。
【００９３】
さらに、上記実施の形態においては、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センサ等の他の撮像素子を用いてもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１ 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 タッチパネル
６ 指
１１ 光源
１２ ＣＣＤ
１３ ミラー
１４ 光学レンズ
１５ ユニット筐体
２１ 座標検出手段
２２ 移動検出手段
２３ ＣＣＤドライバ
２４ コマンド受信部
２５ 画像信号処理部
２６ 画像選別手段
２７ メモリ
２８ モータ
２９ 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
ＴＤ タッチ検出信号
ＸD Ｘ座標データ
ＲＤ 方向信号
ＤＳ 移動検出信号
ＢＳ 反転復帰信号
ＳＳ 画像選択信号
φＴＧ 画像出力信号
ＩＳ 画像信号
ＩＤ 画像データ
ＭＶ 初期駆動値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を副走査方向に転動させながら該被写体の表面像を読み取る画像読取装置であって、
表面に前記被写体が載置されるとともに、該載置された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、
該タッチパネル上に載置された被写体を該タッチパネルの裏面側から主走査方向に撮影し、画像信号を出力するラインセンサと、
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、
該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ラインセンサを前記副走査方向に移動させるセンサ搬送手段とを備えることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから出力される画像信号を選択的に有効化する画像選別手段と、
該画像選別手段で有効化された画像信号を記憶する記憶手段とを備え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】
前記検出手段は、前記タッチパネルから出力される座標情報を定期的に参照し、前記被写体の押圧位置の副走査方向への移動量が前記ラインセンサのライン幅に相当する長さに達したことを検出する移動量検出部を備え、
前記画像選別手段は、前記被写体の押圧位置の副走査方向への移動量が前記ラインセンサのライン幅に相当する長さに達したときに、前記ラインセンサから出力される画像信号を有効化することを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記センサ搬送手段は、前記ラインセンサを前記副走査方向に搬送するモータと、前記移動量検出部の検出結果に基づいて該モータを駆動し、前記ラインセンサをライン単位で搬送させるモータドライバとを備えることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記タッチパネルから出力される座標情報に基づいて、前記被写体の転動方向を検出する移動方向検出部と、該移動方向検出部によって検出される転動方向及び前記タッチパネルから出力される座標情報に基づいて、前記被写体の転動方向が反転している反転期間、及び、その後の再反転で該被写体が元の位置に戻ってくるまでの復帰期間を検出する反転検出部とを備え、
前記画像選別手段は、前記反転検出部が前記反転期間又は前記復帰期間を検出する期間において、前記ラインセンサから出力される全ての画像信号を無効化し、前記反転検出部が前記反転期間及び前記復帰期間のいずれも検出しない期間において、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから出力される画像信号を選択的に有効化することを特徴とする請求項２、３又は４に記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記ラインセンサは、前記画像信号を定期的に出力し、
前記画像選別手段は、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから定期的に出力される画像信号を、該ラインセンサの画像信号出力周期に同期して選択的に有効化することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記被写体が指であり、前記表面像が該指の一方の側面から他方の側面までの回転指紋像であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１】
被写体を副走査方向に転動させながら該被写体の表面像を読み取る画像読取装置であって、
表面に前記被写体が載置されるとともに、該載置された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、
該タッチパネル上に載置された被写体を該タッチパネルの裏面側から主走査方向に撮影し、画像信号を出力するラインセンサと、
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、
該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ラインセンサを前記副走査方向に移動させるセンサ搬送手段とを備えることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから出力される画像信号を選択的に有効化する画像選別手段と、
該画像選別手段で有効化された画像信号を記憶する記憶手段とを備え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】
前記検出手段は、前記タッチパネルから出力される座標情報を定期的に参照し、前記被写体の押圧位置の副走査方向への移動量が前記ラインセンサのライン幅に相当する長さに達したことを検出する移動量検出部を備え、
前記画像選別手段は、前記被写体の押圧位置の副走査方向への移動量が前記ラインセンサのライン幅に相当する長さに達したときに、前記ラインセンサから出力される画像信号を有効化することを特徴とする請求項２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
前記センサ搬送手段は、前記ラインセンサを前記副走査方向に搬送するモータと、前記移動量検出部の検出結果に基づいて該モータを駆動し、前記ラインセンサをライン単位で搬送させるモータドライバとを備えることを特徴とする請求項３に記載の画像読取装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記タッチパネルから出力される座標情報に基づいて、前記被写体の転動方向を検出する移動方向検出部と、該移動方向検出部によって検出される転動方向及び前記タッチパネルから出力される座標情報に基づいて、前記被写体の転動方向が反転している反転期間、及び、その後の再反転で該被写体が元の位置に戻ってくるまでの復帰期間を検出する反転検出部とを備え、
前記画像選別手段は、前記反転検出部が前記反転期間又は前記復帰期間を検出する期間において、前記ラインセンサから出力される全ての画像信号を無効化し、前記反転検出部が前記反転期間及び前記復帰期間のいずれも検出しない期間において、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから出力される画像信号を選択的に有効化することを特徴とする請求項２、３又は４に記載の画像読取装置。
【請求項６】
前記ラインセンサは、前記画像信号を定期的に出力し、
前記画像選別手段は、前記検出手段で検出される移動量に基づき、前記ラインセンサから定期的に出力される画像信号を、該ラインセンサの画像信号出力周期に同期して選択的に有効化することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項７】
前記被写体が指であり、前記表面像が該指の一方の側面から他方の側面までの回転指紋像であることを特徴とする請求項１乃至６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９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【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】
【公開番号】特開２０１２−７３７０４（Ｐ２０１２−７３７０４Ａ）
【公開日】平成２４年４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２１６４０６（Ｐ２０１０−２１６４０６）
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【特許番号】特許第４９１１３９５号（Ｐ４９１１３９５）
【特許公報発行日】平成２４年４月４日（２０１２．４．４）
【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４月１２日（２０１２．４．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２８日（２０１０．９．２８）
【特許番号】特許第４９１１３９５号（Ｐ４９１１３９５）
【特許公報発行日】平成２４年４月４日（２０１２．４．４）
【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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