表面形状認識センサ装置
【課題】容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、表面形状認識率の低下を抑制する。
【解決手段】データ補填部５０により、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａのうちインピーダンス検出ユニット３０の配置領域に隣接する容量検出ユニット２０の配置位置の凹凸データに基づいて、選択列のうち配置領域の行範囲における凹凸データ２７Ａを補填する補填データを生成し、凹凸データ５０Ｓとして行セレクタ２８へ出力する。
【解決手段】データ補填部５０により、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａのうちインピーダンス検出ユニット３０の配置領域に隣接する容量検出ユニット２０の配置位置の凹凸データに基づいて、選択列のうち配置領域の行範囲における凹凸データ２７Ａを補填する補填データを生成し、凹凸データ５０Ｓとして行セレクタ２８へ出力する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認識技術に関し、特に被検体から指紋などの生体情報を検出して個人認識を行う際に、その被検体が生体か否かを判定する表面形状認識技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体から指紋などの生体情報を検出して個人認識を行う表面形状認識センサ装置において、その被検体が生体か否かを判定する技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。
図１１は、従来の表面形状認識センサ装置の概観図である。図１２は、従来の表面形状認識センサ装置の概略構成を示すブロック図である。図１３は、従来の表面形状認識センサ装置の全体構成を示すブロック図である。
【０００３】
この表面形状認識センサ装置１０のセンサアレイ４には、表面形状検出用の複数の容量検出ユニット２０が対となる検出素子１Ａとともに格子状(行列マトリクス状)に配置されている。容量検出ユニット２０は、被検体９の表面形状との間に生じた容量を、対となる検出素子１Ａで検出し、表面形状の凹凸に応じた値を示す容量信号２０Ｓを出力する機能を有している。制御部２５、列セレクタ２６、Ａ／Ｄ変換部２７、および行セレクタ２８は、各容量検出ユニット２０とともに、表面形状検出部２を構成する回路部である。
【０００４】
表面形状検出部２は、制御部２５および列セレクタ２６から各容量検出ユニット２０を列単位で順に走査し、各容量検出ユニット２０で得られた容量信号２０ＳをＡ／Ｄ変換部２７で凹凸データ２７ＳへＡ／Ｄ変換した後、行セレクタ２８でこれら凹凸データ２７Ｓを行単位で順に選択することにより、被検体９の表面形状を示す２次元の表面形状データ２Ｓを生成して出力する。
【０００５】
表面形状認識センサ装置１０では、容量検出ユニット２０のうちのいずれか１つ、図１３の例では、センサアレイ４の中央に配置されている容量検出ユニット２０に代えて、生体認識用のインピーダンス検出ユニット３０が対となる検出素子１Ｂとともに配置されている。インピーダンス検出ユニット３０は、対となる検出素子１Ｂを介して被検体９と電気的に接触することにより、被検体９のインピーダンスを検出し、そのインピーダンスに応じた検出信号３０Ｓを出力する。Ａ／Ｄ変換部３５および生体判定部３６は、インピーダンス検出ユニット３０とともに、生体認識部３を構成する回路部である。
【０００６】
生体認識部３は、インピーダンス検出ユニット３０から出力された検出信号３０Ｓを、Ａ／Ｄ変換部３５でＡ／Ｄ変換し、得られた判定データ３５Ｓに基づいて生体判定部３６で被検体９が生体か否かを判定し、その判定結果を生体認識結果３Ｓとして出力する。
【０００７】
【特許文献１】国際公開番号：ＷＯ２００５／０１９７６７Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した従来の表面形状認識センサ装置１０のように、センサアレイ４のうち、格子状に配置された容量検出ユニット２０の一部に代えて、インピーダンス検出ユニット３０を配置した場合、このインピーダンス検出ユニット３０が配置されている領域では、被検体９の表面形状の凹凸に対応した容量を検出できない。このため、前述した従来の表面形状認識センサ装置１０では、インピーダンス検出ユニット３０が配置されている領域の表面形状データ２Ｓを、指紋の凸部すなわち隆線部を示す領域に固定的に置換している。
【０００９】
図１４は、従来の表面形状認識センサ装置で取得した指紋画像例（要部）である。ここでは、表面形状認識センサ装置１０において、インピーダンス検出ユニット３０が配置されている領域のすべてが、指紋の凸部すなわち隆線部を示す黒に置換されている。
表面形状認識動作において、図１４に示すように、インピーダンス検出ユニット３０の領域が、指紋の谷部線と重なった場合、通常では、凹部を示す白が出力されるべきインピーダンス検出ユニット３０の領域が、凸部を示す黒に置換される。
【００１０】
したがって、表面形状認識センサ装置１０からは、インピーダンス検出ユニットの領域を挟んで隣接する２つの隆線部が、インピーダンス検出ユニットの領域により繋がった表面形状データ２Ｓが表面形状検出部２から出力されてしまう。このため、このような隆線部の繋がり部分を指紋の特徴として捉えて認識処理を行うような場合には、表面形状認識率が低下する原因となるという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、表面形状認識率の低下を抑制することができる表面形状認識センサ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明にかかる表面形状認識センサ装置は、格子状に配置された第１の検出素子ごとに設けられ、被検体との間に生じた容量を当該第１の検出素子で検出し、その値を示す容量信号をそれぞれ出力する複数の容量検出ユニットと、容量検出ユニットのうち列方向に並ぶ容量検出ユニットを結ぶ複数の制御線と、容量検出ユニットのうち行方向に並ぶ容量検出ユニットを結ぶ複数のデータ線と、制御線のいずれか１つを順次選択することにより当該制御線に接続された容量検出ユニット列を選択する列セレクタと、容量検出ユニットのいずれかに代えて、第２の検出素子とともに配置され、当該第２の検出素子を介して被検体と電気的に接触することにより被検体のインピーダンスを検出し、そのインピーダンスに応じた検出信号を出力するインピーダンス検出ユニットと、インピーダンス検出ユニットからの検出信号に基づき被検体が生体であるか否かを判定する生体判定部と、列セレクタにより選択された選択列の容量検出ユニットから当該データ線に出力された容量信号を、当該選択列における被検体表面形状を示す凹凸データにＡ／Ｄ変換してそれぞれ出力するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうちインピーダンス検出ユニットの配置領域に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データに基づいて、選択列のうち配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成し、列セレクタにより選択された選択列が配置領域の列範囲に含まれる場合には、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応するＡ／Ｄ変換部からの凹凸データに代えて補填データを出力し、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれない場合には、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応するＡ／Ｄ変換部からの凹凸データを出力するデータ補填部と、列セレクタにより容量検出ユニット列が選択されるごとに、Ａ／Ｄ変換部から出力された凹凸データとデータ補填部から出力された凹凸データとを、列方向に１つずつ順次選択することにより、被検体の表面形状を示す表面形状データとして出力する行セレクタとを備えている。
【００１３】
この際、データ補填部に、選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応する補填データをそれぞれ生成して出力する列データ処理部と、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれる場合には、列データ処理部からの補填データを選択出力するとともに、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれない場合には、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データを選択出力するセレクタとを設けてもよい。
【００１４】
また、データ補填部に、配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する行データ補填部を設け、行データ補填部に、配置領域に対して行方向に隣接する容量検出ユニット列が列セレクタにより選択された場合に、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持するレジスタと、レジスタで保持された凹凸データに基づいて、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する補填データをそれぞれ生成して出力する行データ処理部と、列セレクタで選択された選択列が配置領域の列範囲に含まれる場合には、行データ処理部からの補填データのうち当該選択列に対応する補填データを選択出力するとともに、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれない場合には、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該容量検出ユニット行に対応する凹凸データを選択出力するセレクタとを設けてもよい。
【００１５】
また、データ補填部に、列セレクタで選択された選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、当該選択列のうち配置領域の行範囲の容量検出ユニット行に対応する列補填データをそれぞれ生成して出力する列データ処理部と、配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する行データ補填部とを設け、行データ補填部に、配置領域に対して行方向に隣接する容量検出ユニット列が列セレクタにより選択された場合に、列データ処理部からの列補填データのうち当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持するレジスタと、レジスタで保持された凹凸データに基づいて、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する補填データをそれぞれ生成して出力する行データ処理部と、列セレクタで選択された選択列が配置領域の列範囲に含まれる場合には、行データ処理部からの補填データのうち当該選択列に対応する補填データを選択出力するとともに、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれない場合には、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該容量検出ユニット行に対応する凹凸データを選択出力するセレクタとを設けてもよい。
【００１６】
また、列データ処理部で、選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接するいずれか一方の容量検出ユニット行の凹凸データを、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応する各補填データとして出力するようにしてもよい。
【００１７】
また、列データ処理部で、選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接する２つの容量検出ユニット行の凹凸データの平均値を、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応する各補填データとして出力するようにしてもよい。
【００１８】
また、列データ処理部で、選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接する２つの容量検出ユニット行の凹凸データから特定した近似関数に基づき、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応する各補填データを算出して出力するようにしてもよい。
【００１９】
また、レジスタで、配置領域に対して行方向に隣接するいずれか一方の容量検出ユニット列が列セレクタにより選択された場合に、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持し、行データ処理部で、レジスタで保持された凹凸データを、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する各補填データとして出力するようにしてもよい。
【００２０】
また、レジスタで、配置領域に対して行方向に隣接する２つの容量検出ユニット列が列セレクタにより個別に選択された場合に、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを、当該容量検出ユニット列ごとに個別に保持し、行データ処理部で、レジスタで個別に保持された容量検出ユニット列ごとの２つの凹凸データの平均値を、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する各補填データとして出力するようにしてもよい。
【００２１】
また、レジスタで、配置領域に対して行方向に隣接する２つの容量検出ユニット列が列セレクタにより個別に選択された場合に、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを、当該容量検出ユニット列ごとに個別に保持し、行データ処理部で、レジスタで個別に保持された容量検出ユニット列ごとの２つの凹凸データから特定した近似関数に基づき、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する各補填データを算出して出力するようにしてもよい。
【００２２】
また、データ補填部に、配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のデータ線に出力された容量信号の変化に応じて、Ａ／Ｄ変換部から出力された当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持して出力するレジスタを設けてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、インピーダンス検出ユニットの配置領域に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データに基づいて、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
この表面形状認識センサ装置１００は、指の指紋などの微細な凹凸を有する被検体の照合対象表面の形状と照合データと比較照合することにより被検体の認証を行う表面形状認識装置において、被検体の表面形状を検出する回路装置として用いられる。
表面形状認識センサ装置１００の概観や概略構成は、前述した従来の表面形状認識センサ装置１０で示した図１１および図１２と同等である。なお、以下では、前述した図１１〜１３と同じまたは同等部分について、同一符号を用いて説明する。
【００２６】
表面形状認識センサ装置１００には、前述した図１１に示すように、ＬＳＩチップの上に２次元（アレイ状や格子状）に配置された多数の微細な検出素子１（１Ａ，１Ｂ）を有するセンサアレイ４が設けられている。
この表面形状認識センサ装置１００のセンサ面８に指など被検体９を接触させることにより、その被検体９の表面、ここでは指紋の凹凸形状がそれぞれの検出素子１を介して個別に検出され、被検体９の表面形状を示す表面形状データが出力される。
【００２７】
図１に示すように、センサアレイ４には、表面形状検出用の複数の容量検出ユニット２０が対となる検出素子（第１の検出素子）１Ａとともに２次元（アレイ状や格子状）に配置されている。また、容量検出ユニット２０のうちのいずれか、図１の例では格子状に配置されたセンサアレイ４の中央に配置されているｍ行×ｎ列分の容量検出ユニット２０に代えて、生体認識用のインピーダンス検出ユニット３０が対となる検出素子（第２の検出素子）１Ｂとともに配置されている。
【００２８】
この表面形状認識センサ装置１００には、図１２と同様に、機能ブロックとして、検出素子１Ａ，１Ｂ、表面形状検出部２、および生体認識部３が設けられている。
表面形状検出部２には、主な回路として、容量検出ユニット２０のほか、制御部２５、列セレクタ２６、Ａ／Ｄ変換部２７、および行セレクタ２８が設けられている。
また、生体認識部３には、主な回路として、インピーダンス検出ユニット３０のほか、Ａ／Ｄ変換部３５、および生体判定部３６が設けられている。
【００２９】
表面形状認識センサ装置１００は、全体として１つのチップから構成されており、基板上のうち、センサアレイ４内の各検出素子１Ａ，１Ｂに対応する位置に、各容量検出ユニット２０およびインピーダンス検出ユニット３０が形成され、その上側に層間絶縁膜を介して各検出素子１Ａ，１Ｂが形成されている。また、制御部２５、列セレクタ２６、Ａ／Ｄ変換部２７、行セレクタ２８、およびデータ補填部５０や、Ａ／Ｄ変換部３５および生体判定部３６は、容量検出ユニット２０やインピーダンス検出ユニット３０が形成されている領域の周部、すなわち基板上の周辺空き領域に形成されている。
【００３０】
各容量検出ユニット２０のうち、列方向（上下方向）に並ぶ各容量検出ユニット２０は、当該列に対応する制御線２６Ｌを介して列セレクタ２６にそれぞれ接続されている。また、行方向（左右方向）に並ぶ各容量検出ユニット２０は、当該行に対応するデータ線２０Ｌを介してＡ／Ｄ変換部２７にそれぞれ接続されている。また、インピーダンス検出ユニット３０は、個別制御線２５Ｌを介して制御部２５に接続されているとともに、個別データ線３０Ｌを介してＡ／Ｄ変換部３５に接続されている。
【００３１】
表面形状認識センサ装置１００は、センサ面８に載置された指など被検体９の表面形状を検出する際、表面形状検出部２により、被検体９から検出した被検体９との間の容量を示す容量信号に基づき、被検体９の表面形状を示す２次元の表面形状データ２Ｓを生成して出力するとともに、生体認識部３により、被検体９から検出したインピーダンスに基づき、被検体９が生体か否かを示す生体認識結果３Ｓを出力する。
【００３２】
この際、表面形状検出部２は、列セレクタ２６で、制御部２５からのアドレス信号２５Ａおよび容量検出制御信号２５Ｂに基づき、制御線２６Ｌのいずれか１つを順に選択することにより、各容量検出ユニット２０を列単位で、例えば図１のセンサアレイ４において左から右へ、順に走査する。各容量検出ユニット２０は、上記選択に応じて対応する制御線２６Ｌに列セレクト信号２６Ｓが出力された場合、検出素子１Ａと被検体９との間の容量を検出し、その容量を示す容量信号２０Ｓをそれぞれのデータ線２０Ｌへ出力する。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部２７は、データ線２０Ｌを介して入力された容量信号２０Ｓを、被検体９の表面形状を示す凹凸データ２７ＳにＡ／Ｄ変換して出力する。このうち凹凸データ２７Ａは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行に配置された容量検出ユニット２０からの凹凸データであり、Ａ／Ｄ変換部２７からデータ補填部５０を介して行セレクタ２８へ入力される。一方、凹凸データ２７Ｓのうち凹凸データ２７Ａ以外の凹凸データは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲以外の行に配置されたその他の容量検出ユニット２０からの凹凸データであり、Ａ／Ｄ変換部２７から行セレクタ２８へ入力される。
【００３４】
データ補填部５０は、インピーダンス検出ユニット３０と隣接する容量検出ユニット２０からの凹凸データに基づいて、列セレクタ２６により選択された選択列のうちインピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行における凹凸データを補填する補填データを生成する。また、データ補填部５０は、列セレクタ２６により選択された選択列が、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列に含まれる場合には、凹凸データ２７Ａに代えて上記補填データからなる凹凸データ５０Ｓを行セレクタ２８へ出力し、当該選択列が列範囲ｎ列に含まれない場合には凹凸データ２７Ａからなる凹凸データ５０Ｓを行セレクタ２８へ出力する。
【００３５】
行セレクタ２８は、列セレクタ２６により容量検出ユニット２０の列が選択されるごとに、Ａ／Ｄ変換部２７から出力された凹凸データ２７Ａ以外の凹凸データ２７Ｓと、データ補填部５０から出力された凹凸データ５０Ｓとを、容量検出ユニット２０の列方向に１つずつ順次選択することにより、被検体９の表面形状を示す表面形状データ２Ｓを生成して出力する。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。このデータ補填部５０には、列データ処理部５１Ａとｍ個のセレクタ５１Ｂとが設けられている。
列データ処理部５１Ａは、凹凸データ２７Ｓのうち、インピーダンス検出ユニット３０の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット２０の行の凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃを入力とし、この凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃから凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データを生成して出力する。
【００３７】
セレクタ５１Ｂは、インピーダンス検出ユニット３０の配置行に対応してそれぞれ設けられており、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列内のいずれかの列が選択された場合には、列データ処理部５１Ａで生成された補填データを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力し、列セレクト信号２６Ａ以外の列セレクト信号２６Ｓにより、列範囲ｎ列以外の列が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力する。
【００３８】
列データ処理部５１Ａにおける凹凸データの補填方法として、インピーダンス検出ユニット３０の上下に隣接する容量検出ユニット２０の２つの行の凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃの両方を演算処理することにより、凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データを算出する方法がある。
【００３９】
図３は、凹凸データの補填方法を示す説明図である。ここでは、横軸が容量検出ユニット２０の位置を示し、縦軸がそれぞれの容量検出ユニット２０で検出された凹凸データ２７Ｓの画素値（階調値）を示している。列データ処理部５１Ａでの補填動作の場合、横軸が列セレクタ２６により選択され任意の列の凹凸データ２７Ｓの検出位置となる。すなわち、隣接容量検出ユニットＢが、インピーダンス検出ユニット３０の上側に隣接する容量検出ユニットに相当し、その画素値Ｐｂが凹凸データ２７Ｂに相当する。また、隣接容量検出ユニットＣが、インピーダンス検出ユニット３０の下側に隣接する容量検出ユニットに相当し、その画素値Ｐｃが凹凸データ２７Ｃに相当する。
【００４０】
図３の補填方法は、インピーダンス検出ユニット３０に隣接する２つの容量検出ユニット２０の画素値Ｐｂ，Ｐｃの平均値を算出し、この平均値をインピーダンス検出ユニット３０の領域における凹凸データ２７Ａの画素値Ｐａとして用いる方法である。したがって、この補填方法を列データ処理部５１Ａでの補填動作に適用した場合、列セレクタ２６で選択された列ごとに、凹凸データ２７Ｂと凹凸データ２７Ｃの平均値が補填データとして各セレクタ５１Ｂへ出力されることになる。
【００４１】
図４は、凹凸データの他の補填方法を示す説明図であり、横軸および縦軸は図３と同様である。この補填方法は、インピーダンス検出ユニット３０に隣接する２つの容量検出ユニット２０の画素値Ｐｂ，Ｐｃから、これら画素値Ｐｂ，Ｐｃを直線で結ぶ近似関数式を特定し、この近似関数式に基づきインピーダンス検出ユニット３０の領域における個々の凹凸データ２７Ａの画素値Ｐａを求める方法である。したがって、この補填方法を列データ処理部５１Ａでの補填動作に適用した場合、列セレクタ２６で選択された列ごとに、関数式により当該列の位置に応じた画素値が算出されて補填データとして各セレクタ５１Ｂへ出力されることになる。なお、上記近似関数式は直線を示す線形式に限定されるものではなく、曲線式や階段式など、他の関数式を用いてもよい。
【００４２】
また、列データ処理部５１Ａにおける凹凸データの他の補填方法として、凹凸データ２７Ｓのうち、インピーダンス検出ユニット３０の上側に隣接する容量検出ユニット２０の行の凹凸データ２７Ｂのみを入力とし、この凹凸データ２７Ｂを凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データとして出力する方法がある。この際、インピーダンス検出ユニット３０の下側に隣接する容量検出ユニット２０の行の凹凸データ２７Ｃを、凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データとして出力してもよい。
【００４３】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部により、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうちインピーダンス検出ユニットの配置領域に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データ、例えば配置領域の上下に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データに基づいて、選択列のうち配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、その周囲の凹凸データ、例えば当該選択列の上下に隣接する凹凸データに応じて変化する。
【００４４】
このため、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、すべて凸部を示す領域に固定的に置換した場合と比較して、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。なお、本実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成については、データ補填部５０が異なるものの、その他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４６】
第１の実施の形態では、表面形状認識センサ装置１００のデータ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成する場合を例として説明した。本実施の形態では、データ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成する場合について説明する。
【００４７】
図５のデータ補填部５０には、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行に含まれる行ごとに行データ補填部５２が設けられている。行データ補填部５２は、当該容量検出ユニット２０の行のうち、配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する。
【００４８】
行データ補填部５２には、レジスタ５２Ａ，５２Ｂ、行データ処理部５２Ｃ、およびセレクタ５２Ｄが設けられている。
レジスタ５２Ａは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側の列を選択する列セレクト信号２６Ｂに応じて、凹凸データ２７Ａのうち当該行に対応する凹凸データを保持する。
レジスタ５２Ｂは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の右側の列を選択する列セレクト信号２６Ｃに応じて、凹凸データ２７Ａのうち当該行に対応する凹凸データを保持する。
【００４９】
行データ処理部５２Ｃは、レジスタ５２Ａとレジスタ５２Ｂで保持された２つの凹凸データに基づき、当該行のうちインピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列に対応する凹凸データを補填する補填データを生成する。
セレクタ５２Ｄは、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列内のいずれかの列が選択された場合には、行データ処理部５２Ｃで生成された補填データを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力し、列セレクト信号２６Ａ以外の列セレクト信号２６Ｓにより、列範囲ｎ列以外の列が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力する。
【００５０】
行データ処理部５２Ｃにおける凹凸データの補填方法として、インピーダンス検出ユニット３０の左右に隣接する容量検出ユニット２０の２つの列の凹凸データ２７Ａの両方を演算処理することにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列に対応する凹凸データの補填データを算出する方法がある。
具体的には、前述した図３のように、レジスタ５２Ａ，５２Ｂで保持された２つの凹凸データの画素値の平均値を算出し、この平均値をインピーダンス検出ユニット３０の領域における凹凸データを補填する補填データとして用いる方法がある。また、前述した図４のように、レジスタ５２Ａ，５２Ｂで保持された２つの凹凸データの画素値から特定した近似関数式に基づき補填データを求める方法もある。
【００５１】
また、行データ処理部５２Ｃにおける凹凸データの他の補填方法として、レジスタ５２Ａ，５２Ｂのいずれか一方のみを設け、このレジスタで保持されたインピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側または右側の列の凹凸データを、インピーダンス検出ユニット３０の領域における個々の凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データとして出力してもよい。
【００５２】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部において、インピーダンス検出ユニットの配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、その左右の列に隣接する凹凸データに応じて変化する。
【００５３】
このため、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図６は、本発明の第３の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。なお、本実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成については、データ補填部５０が異なるものの、その他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５５】
第２の実施の形態では、表面形状認識センサ装置１００のデータ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット列の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成する場合を例として説明した。本実施の形態では、データ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット列のうち、配置領域の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成する場合について説明する。
【００５６】
図６のデータ補填部５０には、列データ処理部５４とｍ個の行データ補填部５３が設けられている。
列データ処理部５４は、凹凸データ２７Ｓのうち、インピーダンス検出ユニット３０の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット２０の行の凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃを入力とし、この凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃから凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の列補填データを生成して出力する。
【００５７】
行データ補填部５３は、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行に含まれる行ごとに設けられており、当該容量検出ユニット２０の行のうち、列データ処理部５４からの列補填データに基づいて、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する。
【００５８】
行データ補填部５３には、レジスタ５３Ａ，５３Ｂ、行データ処理部５３Ｃ、およびセレクタ５３Ｄが設けられている。
レジスタ５３Ａは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側の列を選択する列セレクト信号２６Ｂに応じて、列データ処理部５４からの列補填データのうち当該行に対応する凹凸データを保持する。これにより、レジスタ５３Ａには、配置領域の左側に隣接する列のうち配置領域の上側と下側の行の凹凸データから生成された列補填データが、当該行における配置領域の左側に隣接する列の凹凸データとして保持される。
【００５９】
レジスタ５３Ｂは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の右側の列を選択する列セレクト信号２６Ｃに応じて、列データ処理部５４からの列補填データのうち当該行に対応する凹凸データを保持する。これにより、レジスタ５３Ａには、列データ処理部５４により、配置領域の右側に隣接する列のうち配置領域の上側と下側の行の凹凸データから生成された列補填データが、当該行における配置領域の右側に隣接する列の凹凸データとして保持される。
【００６０】
行データ処理部５３Ｃは、レジスタ５３Ａとレジスタ５３Ｂで保持された２つの凹凸データに基づき、当該行のうちインピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列に対応する凹凸データを補填する補填データを生成する。
セレクタ５３Ｄは、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列内のいずれかの列が選択された場合には、行データ処理部５３Ｃで生成された補填データを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力し、列セレクト信号２６Ａ以外の列セレクト信号２６Ｓにより、列範囲ｎ列以外の列が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力する。
【００６１】
列データ処理部５４における凹凸データの補填方法としては、第１の実施の形態で説明した補填方法と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
また、行データ処理部５３Ｃにおける凹凸データの補填方法としては、第２の実施の形態で説明した補填方法と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６２】
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット列のうち、配置領域の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、配置領域の左右上下の角に隣接する凹凸データに応じて変化する。
【００６３】
このため、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【００６４】
［第４の実施の形態］
次に、図７を参照して、本発明の第４の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図７は、本発明の第４の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成を示すブロック図であり、前述した図１と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。なお、本実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成については、データ補填部５０が異なるものの、その他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６５】
第２の実施の形態では、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側に隣接する列の凹凸データを補填データとして用い、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａに基づき凹凸データ５０Ｓとして出力する例について説明した。本実施の形態では、インピーダンス検出ユニット３０の配置行ｍ行に対応する容量検出ユニット２０からデータ線２０Ｌに出力される容量信号の変化に応じて、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを順次保持し、保持した凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして出力する場合について説明する。
【００６６】
容量検出ユニット２０からデータ線２０Ｌに出力される容量信号は、列セレクタ２６で新たな列が選択されるごとに変化する。一般的な容量検出ユニット２０では、例えば特許文献１に開示されているように、被検体９と検出素子１Ａとの間の静電容量に応じた電圧信号を信号発生回路により発生させ、当該電圧信号を増幅した後、当該電圧信号に応じた時間長を有するパルスからなる容量信号に電圧−時間変換して出力することにより、検出した容量値を正確に伝えている。
【００６７】
したがって、容量検出ユニット２０が容量検出動作を行った場合、その容量検出ユニット２０が接続されているデータ線２０Ｌには、このような容量信号によるパルスの立ち上がりが出力される。一方、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域には、容量検出ユニット２０が配置されていないため、インピーダンス検出ユニット３０の配置列ｎのいずれかの列が選択された際、配置行ｍ行に対応するデータ線２０Ｌには、容量信号によるパルスの立ち上がりは出力されない。
【００６８】
本実施の形態では、このような容量信号の変化に着目し、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを、データ補填部５０において、それぞれの行の容量信号の変化に基づき保持して出力することにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側に隣接する列の凹凸データを補填データとして保持し、凹凸データ５０Ｓとして出力するようにしたものである。
なお、列セレクタ２６により、例えば図１のセンサアレイ４において右から左へ、順に走査する場合には、データ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の右側に隣接する列の凹凸データが補填データとして保持される。
【００６９】
図８は、本発明の第４の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
データ補填部５０には、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲に含まれる行ごとにレジスタ５５が設けられている。
レジスタ５５は、当該行のデータ線２０Ｌに出力された容量信号の変化に応じて、Ａ／Ｄ変換部２７から出力された当該容量検出ユニット行の凹凸データ２７Ａを保持し、凹凸データ５０Ｓとして出力する。
【００７０】
したがって、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列以外の列が選択された場合、当該行のデータ線２０Ｌに容量信号が出力されるため、その変化に応じて凹凸データ２７Ａがレジスタ５５により保持されて凹凸データ５０Ｓとして出力される。一方、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎに含まれる列が選択された場合、当該行のデータ線２０Ｌに容量信号が出力されないため、それまでにレジスタ５５で保持されていた凹凸データ２７Ａ、すなわち補填データが凹凸データ５０Ｓとして出力されることになる。
【００７１】
［第４の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部において、インピーダンス検出ユニット３０の配置行ｍ行に対応する容量検出ユニット２０からデータ線２０Ｌに出力される容量信号の変化に応じて、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを順次保持し、保持した凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして出力するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、配置領域の左または右に隣接する凹凸データに応じて変化する。
【００７２】
このため、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【００７３】
［第５の実施の形態］
次に、図９を参照して、本発明の第５の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図９は、本発明の第５の実施の形態におけるデータ補填部を示す構成例である。なお、本実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成については、データ補填部５０が異なるものの、その他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００７４】
図９に示すように、本実施の形態におけるデータ補填部５０には、ｍ個の行データ補填部５６が設けられている。
行データ補填部５６は、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行に含まれる行ごとに設けられており、当該容量検出ユニット２０の行のうち、予め設定された補填データに基づいて、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する。
【００７５】
行データ補填部５６には、ｎ個のレジスタ５６Ａと、セレクタ５６Ｂとが設けられている。
レジスタ５６Ａは、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データを補填する補填データをそれぞれ個別に保持する。この際、補填データは、被検体９の表面形状の凹部、指紋の場合には谷線部を示す画素値からなる。
【００７６】
セレクタ５６Ｂは、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列内のいずれかの列が選択された場合には、当該選択列に対応するレジスタ５６Ａで保持されている補填データを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力し、列セレクト信号２６Ａ以外の列セレクト信号２６Ｓにより、列範囲ｎ列以外の列が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力する。
【００７７】
［第５の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部において、予めレジスタに設定された補填データに基づいて、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データとして、被検体の表面形状の凹部、指紋の場合には谷線部を示す画素値を補填するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、被検体の表面形状の凹部、指紋の場合には谷線部を示す画素値で補填される。
【００７８】
インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の表面形状の凸部、指紋の場合には隆線部を示す画素値で補填した場合、前述したように、インピーダンス検出ユニットの領域により繋がった表面形状データが表面形状検出部から出力されてしまうため、このような隆線部の繋がり部分を指紋の特徴として捉えて認識処理を行うような場合には、表面形状認識率が低下する原因となるという問題があった。
【００７９】
本実施の形態によれば、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の表面形状の凹部、指紋の場合には谷線部を示す画素値で補填されるため、図１０に示すように、インピーダンス検出ユニットの領域により繋がった表面形状データが出力されることはない。したがって、隆線部の繋がり部分を指紋の特徴として捉えて認識処理を行うような場合でも、表面形状認識率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
【図３】凹凸データの補填方法を示す説明図である。
【図４】凹凸データの他の補填方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
【図７】本発明の第４の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
【図９】本発明の第５の実施の形態におけるデータ補填部を示す構成例である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置で指紋画像例（要部）である。
【図１１】従来の表面形状認識センサ装置の概観図である。
【図１２】従来の表面形状認識センサ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】従来の表面形状認識センサ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１４】従来の表面形状認識センサ装置で取得した指紋画像例（要部）である。
【符号の説明】
【００８１】
１００…表面形状認識センサ装置、１，１Ａ，１Ｂ…検出素子、２…表面形状検出部、２０…容量検出ユニット、２０Ｌ…データ線、２０Ｓ…容量信号、２５…制御部、２５Ａ…アドレス信号、２５Ｂ…容量検出制御信号、２５Ｌ…個別制御線、２６…列セレクタ、２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｓ…列セレクト信号、２６Ｌ…制御線、２７…Ａ／Ｄ変換部、２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｓ…凹凸データ、２８…行セレクタ、２Ｓ…表面形状データ、３…生体認識部、３０…インピーダンス検出ユニット、３０Ｓ…検出信号、３５…Ａ／Ｄ変換部、３５Ｓ…判定データ、３６…生体判定部、３Ｓ…認識結果、４…センサアレイ、５０…データ補填部、５１Ａ，５４…列データ処理部、５１Ｂ，５２Ｄ，５３Ｄ，５６Ｂ…セレクタ、５２，５３，５６…行データ補填部、５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ，５５，５６Ａ…レジスタ、５２Ｃ，５３Ｃ…行データ処理部、８…センサ面、９…被検体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認識技術に関し、特に被検体から指紋などの生体情報を検出して個人認識を行う際に、その被検体が生体か否かを判定する表面形状認識技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検体から指紋などの生体情報を検出して個人認識を行う表面形状認識センサ装置において、その被検体が生体か否かを判定する技術が提案されている（例えば、特許文献１など参照）。
図１１は、従来の表面形状認識センサ装置の概観図である。図１２は、従来の表面形状認識センサ装置の概略構成を示すブロック図である。図１３は、従来の表面形状認識センサ装置の全体構成を示すブロック図である。
【０００３】
この表面形状認識センサ装置１０のセンサアレイ４には、表面形状検出用の複数の容量検出ユニット２０が対となる検出素子１Ａとともに格子状(行列マトリクス状)に配置されている。容量検出ユニット２０は、被検体９の表面形状との間に生じた容量を、対となる検出素子１Ａで検出し、表面形状の凹凸に応じた値を示す容量信号２０Ｓを出力する機能を有している。制御部２５、列セレクタ２６、Ａ／Ｄ変換部２７、および行セレクタ２８は、各容量検出ユニット２０とともに、表面形状検出部２を構成する回路部である。
【０００４】
表面形状検出部２は、制御部２５および列セレクタ２６から各容量検出ユニット２０を列単位で順に走査し、各容量検出ユニット２０で得られた容量信号２０ＳをＡ／Ｄ変換部２７で凹凸データ２７ＳへＡ／Ｄ変換した後、行セレクタ２８でこれら凹凸データ２７Ｓを行単位で順に選択することにより、被検体９の表面形状を示す２次元の表面形状データ２Ｓを生成して出力する。
【０００５】
表面形状認識センサ装置１０では、容量検出ユニット２０のうちのいずれか１つ、図１３の例では、センサアレイ４の中央に配置されている容量検出ユニット２０に代えて、生体認識用のインピーダンス検出ユニット３０が対となる検出素子１Ｂとともに配置されている。インピーダンス検出ユニット３０は、対となる検出素子１Ｂを介して被検体９と電気的に接触することにより、被検体９のインピーダンスを検出し、そのインピーダンスに応じた検出信号３０Ｓを出力する。Ａ／Ｄ変換部３５および生体判定部３６は、インピーダンス検出ユニット３０とともに、生体認識部３を構成する回路部である。
【０００６】
生体認識部３は、インピーダンス検出ユニット３０から出力された検出信号３０Ｓを、Ａ／Ｄ変換部３５でＡ／Ｄ変換し、得られた判定データ３５Ｓに基づいて生体判定部３６で被検体９が生体か否かを判定し、その判定結果を生体認識結果３Ｓとして出力する。
【０００７】
【特許文献１】国際公開番号：ＷＯ２００５／０１９７６７Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した従来の表面形状認識センサ装置１０のように、センサアレイ４のうち、格子状に配置された容量検出ユニット２０の一部に代えて、インピーダンス検出ユニット３０を配置した場合、このインピーダンス検出ユニット３０が配置されている領域では、被検体９の表面形状の凹凸に対応した容量を検出できない。このため、前述した従来の表面形状認識センサ装置１０では、インピーダンス検出ユニット３０が配置されている領域の表面形状データ２Ｓを、指紋の凸部すなわち隆線部を示す領域に固定的に置換している。
【０００９】
図１４は、従来の表面形状認識センサ装置で取得した指紋画像例（要部）である。ここでは、表面形状認識センサ装置１０において、インピーダンス検出ユニット３０が配置されている領域のすべてが、指紋の凸部すなわち隆線部を示す黒に置換されている。
表面形状認識動作において、図１４に示すように、インピーダンス検出ユニット３０の領域が、指紋の谷部線と重なった場合、通常では、凹部を示す白が出力されるべきインピーダンス検出ユニット３０の領域が、凸部を示す黒に置換される。
【００１０】
したがって、表面形状認識センサ装置１０からは、インピーダンス検出ユニットの領域を挟んで隣接する２つの隆線部が、インピーダンス検出ユニットの領域により繋がった表面形状データ２Ｓが表面形状検出部２から出力されてしまう。このため、このような隆線部の繋がり部分を指紋の特徴として捉えて認識処理を行うような場合には、表面形状認識率が低下する原因となるという問題があった。
【００１１】
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、表面形状認識率の低下を抑制することができる表面形状認識センサ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明にかかる表面形状認識センサ装置は、格子状に配置された第１の検出素子ごとに設けられ、被検体との間に生じた容量を当該第１の検出素子で検出し、その値を示す容量信号をそれぞれ出力する複数の容量検出ユニットと、容量検出ユニットのうち列方向に並ぶ容量検出ユニットを結ぶ複数の制御線と、容量検出ユニットのうち行方向に並ぶ容量検出ユニットを結ぶ複数のデータ線と、制御線のいずれか１つを順次選択することにより当該制御線に接続された容量検出ユニット列を選択する列セレクタと、容量検出ユニットのいずれかに代えて、第２の検出素子とともに配置され、当該第２の検出素子を介して被検体と電気的に接触することにより被検体のインピーダンスを検出し、そのインピーダンスに応じた検出信号を出力するインピーダンス検出ユニットと、インピーダンス検出ユニットからの検出信号に基づき被検体が生体であるか否かを判定する生体判定部と、列セレクタにより選択された選択列の容量検出ユニットから当該データ線に出力された容量信号を、当該選択列における被検体表面形状を示す凹凸データにＡ／Ｄ変換してそれぞれ出力するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうちインピーダンス検出ユニットの配置領域に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データに基づいて、選択列のうち配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成し、列セレクタにより選択された選択列が配置領域の列範囲に含まれる場合には、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応するＡ／Ｄ変換部からの凹凸データに代えて補填データを出力し、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれない場合には、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応するＡ／Ｄ変換部からの凹凸データを出力するデータ補填部と、列セレクタにより容量検出ユニット列が選択されるごとに、Ａ／Ｄ変換部から出力された凹凸データとデータ補填部から出力された凹凸データとを、列方向に１つずつ順次選択することにより、被検体の表面形状を示す表面形状データとして出力する行セレクタとを備えている。
【００１３】
この際、データ補填部に、選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応する補填データをそれぞれ生成して出力する列データ処理部と、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれる場合には、列データ処理部からの補填データを選択出力するとともに、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれない場合には、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データを選択出力するセレクタとを設けてもよい。
【００１４】
また、データ補填部に、配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する行データ補填部を設け、行データ補填部に、配置領域に対して行方向に隣接する容量検出ユニット列が列セレクタにより選択された場合に、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持するレジスタと、レジスタで保持された凹凸データに基づいて、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する補填データをそれぞれ生成して出力する行データ処理部と、列セレクタで選択された選択列が配置領域の列範囲に含まれる場合には、行データ処理部からの補填データのうち当該選択列に対応する補填データを選択出力するとともに、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれない場合には、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該容量検出ユニット行に対応する凹凸データを選択出力するセレクタとを設けてもよい。
【００１５】
また、データ補填部に、列セレクタで選択された選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、当該選択列のうち配置領域の行範囲の容量検出ユニット行に対応する列補填データをそれぞれ生成して出力する列データ処理部と、配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する行データ補填部とを設け、行データ補填部に、配置領域に対して行方向に隣接する容量検出ユニット列が列セレクタにより選択された場合に、列データ処理部からの列補填データのうち当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持するレジスタと、レジスタで保持された凹凸データに基づいて、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する補填データをそれぞれ生成して出力する行データ処理部と、列セレクタで選択された選択列が配置領域の列範囲に含まれる場合には、行データ処理部からの補填データのうち当該選択列に対応する補填データを選択出力するとともに、当該選択列が配置領域の列範囲に含まれない場合には、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該容量検出ユニット行に対応する凹凸データを選択出力するセレクタとを設けてもよい。
【００１６】
また、列データ処理部で、選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接するいずれか一方の容量検出ユニット行の凹凸データを、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応する各補填データとして出力するようにしてもよい。
【００１７】
また、列データ処理部で、選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接する２つの容量検出ユニット行の凹凸データの平均値を、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応する各補填データとして出力するようにしてもよい。
【００１８】
また、列データ処理部で、選択列のうち配置領域に対して列方向に隣接する２つの容量検出ユニット行の凹凸データから特定した近似関数に基づき、当該選択列のうち配置領域の行範囲に対応する各補填データを算出して出力するようにしてもよい。
【００１９】
また、レジスタで、配置領域に対して行方向に隣接するいずれか一方の容量検出ユニット列が列セレクタにより選択された場合に、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持し、行データ処理部で、レジスタで保持された凹凸データを、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する各補填データとして出力するようにしてもよい。
【００２０】
また、レジスタで、配置領域に対して行方向に隣接する２つの容量検出ユニット列が列セレクタにより個別に選択された場合に、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを、当該容量検出ユニット列ごとに個別に保持し、行データ処理部で、レジスタで個別に保持された容量検出ユニット列ごとの２つの凹凸データの平均値を、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する各補填データとして出力するようにしてもよい。
【００２１】
また、レジスタで、配置領域に対して行方向に隣接する２つの容量検出ユニット列が列セレクタにより個別に選択された場合に、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを、当該容量検出ユニット列ごとに個別に保持し、行データ処理部で、レジスタで個別に保持された容量検出ユニット列ごとの２つの凹凸データから特定した近似関数に基づき、当該容量検出ユニット行のうち配置領域の列範囲に対応する各補填データを算出して出力するようにしてもよい。
【００２２】
また、データ補填部に、配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のデータ線に出力された容量信号の変化に応じて、Ａ／Ｄ変換部から出力された当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持して出力するレジスタを設けてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、インピーダンス検出ユニットの配置領域に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データに基づいて、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成を示すブロック図である。
【００２５】
この表面形状認識センサ装置１００は、指の指紋などの微細な凹凸を有する被検体の照合対象表面の形状と照合データと比較照合することにより被検体の認証を行う表面形状認識装置において、被検体の表面形状を検出する回路装置として用いられる。
表面形状認識センサ装置１００の概観や概略構成は、前述した従来の表面形状認識センサ装置１０で示した図１１および図１２と同等である。なお、以下では、前述した図１１〜１３と同じまたは同等部分について、同一符号を用いて説明する。
【００２６】
表面形状認識センサ装置１００には、前述した図１１に示すように、ＬＳＩチップの上に２次元（アレイ状や格子状）に配置された多数の微細な検出素子１（１Ａ，１Ｂ）を有するセンサアレイ４が設けられている。
この表面形状認識センサ装置１００のセンサ面８に指など被検体９を接触させることにより、その被検体９の表面、ここでは指紋の凹凸形状がそれぞれの検出素子１を介して個別に検出され、被検体９の表面形状を示す表面形状データが出力される。
【００２７】
図１に示すように、センサアレイ４には、表面形状検出用の複数の容量検出ユニット２０が対となる検出素子（第１の検出素子）１Ａとともに２次元（アレイ状や格子状）に配置されている。また、容量検出ユニット２０のうちのいずれか、図１の例では格子状に配置されたセンサアレイ４の中央に配置されているｍ行×ｎ列分の容量検出ユニット２０に代えて、生体認識用のインピーダンス検出ユニット３０が対となる検出素子（第２の検出素子）１Ｂとともに配置されている。
【００２８】
この表面形状認識センサ装置１００には、図１２と同様に、機能ブロックとして、検出素子１Ａ，１Ｂ、表面形状検出部２、および生体認識部３が設けられている。
表面形状検出部２には、主な回路として、容量検出ユニット２０のほか、制御部２５、列セレクタ２６、Ａ／Ｄ変換部２７、および行セレクタ２８が設けられている。
また、生体認識部３には、主な回路として、インピーダンス検出ユニット３０のほか、Ａ／Ｄ変換部３５、および生体判定部３６が設けられている。
【００２９】
表面形状認識センサ装置１００は、全体として１つのチップから構成されており、基板上のうち、センサアレイ４内の各検出素子１Ａ，１Ｂに対応する位置に、各容量検出ユニット２０およびインピーダンス検出ユニット３０が形成され、その上側に層間絶縁膜を介して各検出素子１Ａ，１Ｂが形成されている。また、制御部２５、列セレクタ２６、Ａ／Ｄ変換部２７、行セレクタ２８、およびデータ補填部５０や、Ａ／Ｄ変換部３５および生体判定部３６は、容量検出ユニット２０やインピーダンス検出ユニット３０が形成されている領域の周部、すなわち基板上の周辺空き領域に形成されている。
【００３０】
各容量検出ユニット２０のうち、列方向（上下方向）に並ぶ各容量検出ユニット２０は、当該列に対応する制御線２６Ｌを介して列セレクタ２６にそれぞれ接続されている。また、行方向（左右方向）に並ぶ各容量検出ユニット２０は、当該行に対応するデータ線２０Ｌを介してＡ／Ｄ変換部２７にそれぞれ接続されている。また、インピーダンス検出ユニット３０は、個別制御線２５Ｌを介して制御部２５に接続されているとともに、個別データ線３０Ｌを介してＡ／Ｄ変換部３５に接続されている。
【００３１】
表面形状認識センサ装置１００は、センサ面８に載置された指など被検体９の表面形状を検出する際、表面形状検出部２により、被検体９から検出した被検体９との間の容量を示す容量信号に基づき、被検体９の表面形状を示す２次元の表面形状データ２Ｓを生成して出力するとともに、生体認識部３により、被検体９から検出したインピーダンスに基づき、被検体９が生体か否かを示す生体認識結果３Ｓを出力する。
【００３２】
この際、表面形状検出部２は、列セレクタ２６で、制御部２５からのアドレス信号２５Ａおよび容量検出制御信号２５Ｂに基づき、制御線２６Ｌのいずれか１つを順に選択することにより、各容量検出ユニット２０を列単位で、例えば図１のセンサアレイ４において左から右へ、順に走査する。各容量検出ユニット２０は、上記選択に応じて対応する制御線２６Ｌに列セレクト信号２６Ｓが出力された場合、検出素子１Ａと被検体９との間の容量を検出し、その容量を示す容量信号２０Ｓをそれぞれのデータ線２０Ｌへ出力する。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部２７は、データ線２０Ｌを介して入力された容量信号２０Ｓを、被検体９の表面形状を示す凹凸データ２７ＳにＡ／Ｄ変換して出力する。このうち凹凸データ２７Ａは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行に配置された容量検出ユニット２０からの凹凸データであり、Ａ／Ｄ変換部２７からデータ補填部５０を介して行セレクタ２８へ入力される。一方、凹凸データ２７Ｓのうち凹凸データ２７Ａ以外の凹凸データは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲以外の行に配置されたその他の容量検出ユニット２０からの凹凸データであり、Ａ／Ｄ変換部２７から行セレクタ２８へ入力される。
【００３４】
データ補填部５０は、インピーダンス検出ユニット３０と隣接する容量検出ユニット２０からの凹凸データに基づいて、列セレクタ２６により選択された選択列のうちインピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行における凹凸データを補填する補填データを生成する。また、データ補填部５０は、列セレクタ２６により選択された選択列が、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列に含まれる場合には、凹凸データ２７Ａに代えて上記補填データからなる凹凸データ５０Ｓを行セレクタ２８へ出力し、当該選択列が列範囲ｎ列に含まれない場合には凹凸データ２７Ａからなる凹凸データ５０Ｓを行セレクタ２８へ出力する。
【００３５】
行セレクタ２８は、列セレクタ２６により容量検出ユニット２０の列が選択されるごとに、Ａ／Ｄ変換部２７から出力された凹凸データ２７Ａ以外の凹凸データ２７Ｓと、データ補填部５０から出力された凹凸データ５０Ｓとを、容量検出ユニット２０の列方向に１つずつ順次選択することにより、被検体９の表面形状を示す表面形状データ２Ｓを生成して出力する。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。このデータ補填部５０には、列データ処理部５１Ａとｍ個のセレクタ５１Ｂとが設けられている。
列データ処理部５１Ａは、凹凸データ２７Ｓのうち、インピーダンス検出ユニット３０の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット２０の行の凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃを入力とし、この凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃから凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データを生成して出力する。
【００３７】
セレクタ５１Ｂは、インピーダンス検出ユニット３０の配置行に対応してそれぞれ設けられており、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列内のいずれかの列が選択された場合には、列データ処理部５１Ａで生成された補填データを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力し、列セレクト信号２６Ａ以外の列セレクト信号２６Ｓにより、列範囲ｎ列以外の列が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力する。
【００３８】
列データ処理部５１Ａにおける凹凸データの補填方法として、インピーダンス検出ユニット３０の上下に隣接する容量検出ユニット２０の２つの行の凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃの両方を演算処理することにより、凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データを算出する方法がある。
【００３９】
図３は、凹凸データの補填方法を示す説明図である。ここでは、横軸が容量検出ユニット２０の位置を示し、縦軸がそれぞれの容量検出ユニット２０で検出された凹凸データ２７Ｓの画素値（階調値）を示している。列データ処理部５１Ａでの補填動作の場合、横軸が列セレクタ２６により選択され任意の列の凹凸データ２７Ｓの検出位置となる。すなわち、隣接容量検出ユニットＢが、インピーダンス検出ユニット３０の上側に隣接する容量検出ユニットに相当し、その画素値Ｐｂが凹凸データ２７Ｂに相当する。また、隣接容量検出ユニットＣが、インピーダンス検出ユニット３０の下側に隣接する容量検出ユニットに相当し、その画素値Ｐｃが凹凸データ２７Ｃに相当する。
【００４０】
図３の補填方法は、インピーダンス検出ユニット３０に隣接する２つの容量検出ユニット２０の画素値Ｐｂ，Ｐｃの平均値を算出し、この平均値をインピーダンス検出ユニット３０の領域における凹凸データ２７Ａの画素値Ｐａとして用いる方法である。したがって、この補填方法を列データ処理部５１Ａでの補填動作に適用した場合、列セレクタ２６で選択された列ごとに、凹凸データ２７Ｂと凹凸データ２７Ｃの平均値が補填データとして各セレクタ５１Ｂへ出力されることになる。
【００４１】
図４は、凹凸データの他の補填方法を示す説明図であり、横軸および縦軸は図３と同様である。この補填方法は、インピーダンス検出ユニット３０に隣接する２つの容量検出ユニット２０の画素値Ｐｂ，Ｐｃから、これら画素値Ｐｂ，Ｐｃを直線で結ぶ近似関数式を特定し、この近似関数式に基づきインピーダンス検出ユニット３０の領域における個々の凹凸データ２７Ａの画素値Ｐａを求める方法である。したがって、この補填方法を列データ処理部５１Ａでの補填動作に適用した場合、列セレクタ２６で選択された列ごとに、関数式により当該列の位置に応じた画素値が算出されて補填データとして各セレクタ５１Ｂへ出力されることになる。なお、上記近似関数式は直線を示す線形式に限定されるものではなく、曲線式や階段式など、他の関数式を用いてもよい。
【００４２】
また、列データ処理部５１Ａにおける凹凸データの他の補填方法として、凹凸データ２７Ｓのうち、インピーダンス検出ユニット３０の上側に隣接する容量検出ユニット２０の行の凹凸データ２７Ｂのみを入力とし、この凹凸データ２７Ｂを凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データとして出力する方法がある。この際、インピーダンス検出ユニット３０の下側に隣接する容量検出ユニット２０の行の凹凸データ２７Ｃを、凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データとして出力してもよい。
【００４３】
［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部により、Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうちインピーダンス検出ユニットの配置領域に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データ、例えば配置領域の上下に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データに基づいて、選択列のうち配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、その周囲の凹凸データ、例えば当該選択列の上下に隣接する凹凸データに応じて変化する。
【００４４】
このため、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、すべて凸部を示す領域に固定的に置換した場合と比較して、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【００４５】
［第２の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図５は、本発明の第２の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。なお、本実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成については、データ補填部５０が異なるものの、その他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４６】
第１の実施の形態では、表面形状認識センサ装置１００のデータ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成する場合を例として説明した。本実施の形態では、データ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成する場合について説明する。
【００４７】
図５のデータ補填部５０には、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行に含まれる行ごとに行データ補填部５２が設けられている。行データ補填部５２は、当該容量検出ユニット２０の行のうち、配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する。
【００４８】
行データ補填部５２には、レジスタ５２Ａ，５２Ｂ、行データ処理部５２Ｃ、およびセレクタ５２Ｄが設けられている。
レジスタ５２Ａは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側の列を選択する列セレクト信号２６Ｂに応じて、凹凸データ２７Ａのうち当該行に対応する凹凸データを保持する。
レジスタ５２Ｂは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の右側の列を選択する列セレクト信号２６Ｃに応じて、凹凸データ２７Ａのうち当該行に対応する凹凸データを保持する。
【００４９】
行データ処理部５２Ｃは、レジスタ５２Ａとレジスタ５２Ｂで保持された２つの凹凸データに基づき、当該行のうちインピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列に対応する凹凸データを補填する補填データを生成する。
セレクタ５２Ｄは、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列内のいずれかの列が選択された場合には、行データ処理部５２Ｃで生成された補填データを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力し、列セレクト信号２６Ａ以外の列セレクト信号２６Ｓにより、列範囲ｎ列以外の列が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力する。
【００５０】
行データ処理部５２Ｃにおける凹凸データの補填方法として、インピーダンス検出ユニット３０の左右に隣接する容量検出ユニット２０の２つの列の凹凸データ２７Ａの両方を演算処理することにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列に対応する凹凸データの補填データを算出する方法がある。
具体的には、前述した図３のように、レジスタ５２Ａ，５２Ｂで保持された２つの凹凸データの画素値の平均値を算出し、この平均値をインピーダンス検出ユニット３０の領域における凹凸データを補填する補填データとして用いる方法がある。また、前述した図４のように、レジスタ５２Ａ，５２Ｂで保持された２つの凹凸データの画素値から特定した近似関数式に基づき補填データを求める方法もある。
【００５１】
また、行データ処理部５２Ｃにおける凹凸データの他の補填方法として、レジスタ５２Ａ，５２Ｂのいずれか一方のみを設け、このレジスタで保持されたインピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側または右側の列の凹凸データを、インピーダンス検出ユニット３０の領域における個々の凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の補填データとして出力してもよい。
【００５２】
［第２の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部において、インピーダンス検出ユニットの配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、その左右の列に隣接する凹凸データに応じて変化する。
【００５３】
このため、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【００５４】
［第３の実施の形態］
次に、図６を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図６は、本発明の第３の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。なお、本実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成については、データ補填部５０が異なるものの、その他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００５５】
第２の実施の形態では、表面形状認識センサ装置１００のデータ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット列の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成する場合を例として説明した。本実施の形態では、データ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット列のうち、配置領域の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成する場合について説明する。
【００５６】
図６のデータ補填部５０には、列データ処理部５４とｍ個の行データ補填部５３が設けられている。
列データ処理部５４は、凹凸データ２７Ｓのうち、インピーダンス検出ユニット３０の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット２０の行の凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃを入力とし、この凹凸データ２７Ｂ，２７Ｃから凹凸データ２７Ａに相当するｍ行分の列補填データを生成して出力する。
【００５７】
行データ補填部５３は、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行に含まれる行ごとに設けられており、当該容量検出ユニット２０の行のうち、列データ処理部５４からの列補填データに基づいて、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する。
【００５８】
行データ補填部５３には、レジスタ５３Ａ，５３Ｂ、行データ処理部５３Ｃ、およびセレクタ５３Ｄが設けられている。
レジスタ５３Ａは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側の列を選択する列セレクト信号２６Ｂに応じて、列データ処理部５４からの列補填データのうち当該行に対応する凹凸データを保持する。これにより、レジスタ５３Ａには、配置領域の左側に隣接する列のうち配置領域の上側と下側の行の凹凸データから生成された列補填データが、当該行における配置領域の左側に隣接する列の凹凸データとして保持される。
【００５９】
レジスタ５３Ｂは、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の右側の列を選択する列セレクト信号２６Ｃに応じて、列データ処理部５４からの列補填データのうち当該行に対応する凹凸データを保持する。これにより、レジスタ５３Ａには、列データ処理部５４により、配置領域の右側に隣接する列のうち配置領域の上側と下側の行の凹凸データから生成された列補填データが、当該行における配置領域の右側に隣接する列の凹凸データとして保持される。
【００６０】
行データ処理部５３Ｃは、レジスタ５３Ａとレジスタ５３Ｂで保持された２つの凹凸データに基づき、当該行のうちインピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列に対応する凹凸データを補填する補填データを生成する。
セレクタ５３Ｄは、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列内のいずれかの列が選択された場合には、行データ処理部５３Ｃで生成された補填データを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力し、列セレクト信号２６Ａ以外の列セレクト信号２６Ｓにより、列範囲ｎ列以外の列が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力する。
【００６１】
列データ処理部５４における凹凸データの補填方法としては、第１の実施の形態で説明した補填方法と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
また、行データ処理部５３Ｃにおける凹凸データの補填方法としては、第２の実施の形態で説明した補填方法と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６２】
［第３の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左右（行方向）に隣接する容量検出ユニット列のうち、配置領域の上下（列方向）に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、配置領域の左右上下の角に隣接する凹凸データに応じて変化する。
【００６３】
このため、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【００６４】
［第４の実施の形態］
次に、図７を参照して、本発明の第４の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図７は、本発明の第４の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成を示すブロック図であり、前述した図１と同じまたは同等部分には同一符号を付してある。なお、本実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成については、データ補填部５０が異なるものの、その他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６５】
第２の実施の形態では、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側に隣接する列の凹凸データを補填データとして用い、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａに基づき凹凸データ５０Ｓとして出力する例について説明した。本実施の形態では、インピーダンス検出ユニット３０の配置行ｍ行に対応する容量検出ユニット２０からデータ線２０Ｌに出力される容量信号の変化に応じて、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを順次保持し、保持した凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして出力する場合について説明する。
【００６６】
容量検出ユニット２０からデータ線２０Ｌに出力される容量信号は、列セレクタ２６で新たな列が選択されるごとに変化する。一般的な容量検出ユニット２０では、例えば特許文献１に開示されているように、被検体９と検出素子１Ａとの間の静電容量に応じた電圧信号を信号発生回路により発生させ、当該電圧信号を増幅した後、当該電圧信号に応じた時間長を有するパルスからなる容量信号に電圧−時間変換して出力することにより、検出した容量値を正確に伝えている。
【００６７】
したがって、容量検出ユニット２０が容量検出動作を行った場合、その容量検出ユニット２０が接続されているデータ線２０Ｌには、このような容量信号によるパルスの立ち上がりが出力される。一方、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域には、容量検出ユニット２０が配置されていないため、インピーダンス検出ユニット３０の配置列ｎのいずれかの列が選択された際、配置行ｍ行に対応するデータ線２０Ｌには、容量信号によるパルスの立ち上がりは出力されない。
【００６８】
本実施の形態では、このような容量信号の変化に着目し、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを、データ補填部５０において、それぞれの行の容量信号の変化に基づき保持して出力することにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の左側に隣接する列の凹凸データを補填データとして保持し、凹凸データ５０Ｓとして出力するようにしたものである。
なお、列セレクタ２６により、例えば図１のセンサアレイ４において右から左へ、順に走査する場合には、データ補填部５０において、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の右側に隣接する列の凹凸データが補填データとして保持される。
【００６９】
図８は、本発明の第４の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
データ補填部５０には、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲に含まれる行ごとにレジスタ５５が設けられている。
レジスタ５５は、当該行のデータ線２０Ｌに出力された容量信号の変化に応じて、Ａ／Ｄ変換部２７から出力された当該容量検出ユニット行の凹凸データ２７Ａを保持し、凹凸データ５０Ｓとして出力する。
【００７０】
したがって、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列以外の列が選択された場合、当該行のデータ線２０Ｌに容量信号が出力されるため、その変化に応じて凹凸データ２７Ａがレジスタ５５により保持されて凹凸データ５０Ｓとして出力される。一方、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎに含まれる列が選択された場合、当該行のデータ線２０Ｌに容量信号が出力されないため、それまでにレジスタ５５で保持されていた凹凸データ２７Ａ、すなわち補填データが凹凸データ５０Ｓとして出力されることになる。
【００７１】
［第４の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部において、インピーダンス検出ユニット３０の配置行ｍ行に対応する容量検出ユニット２０からデータ線２０Ｌに出力される容量信号の変化に応じて、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを順次保持し、保持した凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして出力するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、配置領域の左または右に隣接する凹凸データに応じて変化する。
【００７２】
このため、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の実際の表面形状に近しい表面形状データを生成することができる。したがって、容量検出領域内にインピーダンス検出ユニットを配置して生体判定を行う場合でも、インピーダンス検出ユニットの配置領域において推定した凹凸データに起因する表面形状認識率の低下を抑制することが可能となる。
【００７３】
［第５の実施の形態］
次に、図９を参照して、本発明の第５の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置について説明する。図９は、本発明の第５の実施の形態におけるデータ補填部を示す構成例である。なお、本実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成については、データ補填部５０が異なるものの、その他の構成については第１の実施の形態と同様であり、ここでの詳細な説明は省略する。
【００７４】
図９に示すように、本実施の形態におけるデータ補填部５０には、ｍ個の行データ補填部５６が設けられている。
行データ補填部５６は、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の行範囲ｍ行に含まれる行ごとに設けられており、当該容量検出ユニット２０の行のうち、予め設定された補填データに基づいて、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する。
【００７５】
行データ補填部５６には、ｎ個のレジスタ５６Ａと、セレクタ５６Ｂとが設けられている。
レジスタ５６Ａは、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データを補填する補填データをそれぞれ個別に保持する。この際、補填データは、被検体９の表面形状の凹部、指紋の場合には谷線部を示す画素値からなる。
【００７６】
セレクタ５６Ｂは、列セレクタ２６からの列セレクト信号２６Ａにより、インピーダンス検出ユニット３０の配置領域の列範囲ｎ列内のいずれかの列が選択された場合には、当該選択列に対応するレジスタ５６Ａで保持されている補填データを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力し、列セレクト信号２６Ａ以外の列セレクト信号２６Ｓにより、列範囲ｎ列以外の列が選択された場合には、Ａ／Ｄ変換部２７からの凹凸データ２７Ａを凹凸データ５０Ｓとして選択して行セレクタ２８へ出力する。
【００７７】
［第５の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態では、データ補填部において、予めレジスタに設定された補填データに基づいて、配置領域の列範囲ｎ列における凹凸データとして、被検体の表面形状の凹部、指紋の場合には谷線部を示す画素値を補填するようにしたので、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データが、被検体の表面形状の凹部、指紋の場合には谷線部を示す画素値で補填される。
【００７８】
インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の表面形状の凸部、指紋の場合には隆線部を示す画素値で補填した場合、前述したように、インピーダンス検出ユニットの領域により繋がった表面形状データが表面形状検出部から出力されてしまうため、このような隆線部の繋がり部分を指紋の特徴として捉えて認識処理を行うような場合には、表面形状認識率が低下する原因となるという問題があった。
【００７９】
本実施の形態によれば、インピーダンス検出ユニットの配置領域における凹凸データとして、被検体の表面形状の凹部、指紋の場合には谷線部を示す画素値で補填されるため、図１０に示すように、インピーダンス検出ユニットの領域により繋がった表面形状データが出力されることはない。したがって、隆線部の繋がり部分を指紋の特徴として捉えて認識処理を行うような場合でも、表面形状認識率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
【図３】凹凸データの補填方法を示す説明図である。
【図４】凹凸データの他の補填方法を示す説明図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
【図６】本発明の第３の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
【図７】本発明の第４の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置の構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施の形態におけるデータ補填部の構成例である。
【図９】本発明の第５の実施の形態におけるデータ補填部を示す構成例である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態にかかる表面形状認識センサ装置で指紋画像例（要部）である。
【図１１】従来の表面形状認識センサ装置の概観図である。
【図１２】従来の表面形状認識センサ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】従来の表面形状認識センサ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１４】従来の表面形状認識センサ装置で取得した指紋画像例（要部）である。
【符号の説明】
【００８１】
１００…表面形状認識センサ装置、１，１Ａ，１Ｂ…検出素子、２…表面形状検出部、２０…容量検出ユニット、２０Ｌ…データ線、２０Ｓ…容量信号、２５…制御部、２５Ａ…アドレス信号、２５Ｂ…容量検出制御信号、２５Ｌ…個別制御線、２６…列セレクタ、２６Ａ，２６Ｂ，２６Ｃ，２６Ｓ…列セレクト信号、２６Ｌ…制御線、２７…Ａ／Ｄ変換部、２７Ａ，２７Ｂ，２７Ｃ，２７Ｓ…凹凸データ、２８…行セレクタ、２Ｓ…表面形状データ、３…生体認識部、３０…インピーダンス検出ユニット、３０Ｓ…検出信号、３５…Ａ／Ｄ変換部、３５Ｓ…判定データ、３６…生体判定部、３Ｓ…認識結果、４…センサアレイ、５０…データ補填部、５１Ａ，５４…列データ処理部、５１Ｂ，５２Ｄ，５３Ｄ，５６Ｂ…セレクタ、５２，５３，５６…行データ補填部、５２Ａ，５２Ｂ，５３Ａ，５３Ｂ，５５，５６Ａ…レジスタ、５２Ｃ，５３Ｃ…行データ処理部、８…センサ面、９…被検体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子状に配置された第１の検出素子ごとに設けられ、被検体との間に生じた容量を当該第１の検出素子で検出し、その容量に応じた容量信号をそれぞれ出力する複数の容量検出ユニットと、
前記容量検出ユニットのうち列方向に並ぶ容量検出ユニットを結ぶ複数の制御線と、
前記容量検出ユニットのうち行方向に並ぶ容量検出ユニットを結ぶ複数のデータ線と、
前記制御線のいずれか１つを順次選択することにより当該制御線に接続された容量検出ユニット列を選択する列セレクタと、
前記容量検出ユニットのいずれかに代えて、第２の検出素子とともに配置され、当該第２の検出素子を介して前記被検体と電気的に接触することにより前記被検体のインピーダンスを検出し、そのインピーダンスに応じた検出信号を出力するインピーダンス検出ユニットと、
前記インピーダンス検出ユニットからの検出信号に基づき前記被検体が生体であるか否かを判定する生体判定部と、
前記列セレクタにより選択された選択列の容量検出ユニットから当該データ線に出力された容量信号を、当該選択列における前記被検体表面形状を示す凹凸データにＡ／Ｄ変換してそれぞれ出力するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち前記インピーダンス検出ユニットの配置領域に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データに基づいて、前記選択列のうち前記配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成し、前記列セレクタにより選択された選択列が前記配置領域の列範囲に含まれる場合には、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データに代えて前記補填データを出力し、当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれない場合には、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データを出力するデータ補填部と、
前記列セレクタにより前記容量検出ユニット列が選択されるごとに、前記Ａ／Ｄ変換部から出力された凹凸データと前記データ補填部から出力された凹凸データとを、前記列方向に１つずつ順次選択することにより、前記被検体の表面形状を示す表面形状データとして出力する行セレクタと
を備えることを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記データ補填部は、
前記選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する前記補填データをそれぞれ生成して出力する列データ処理部と、
当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれる場合には、前記列データ処理部からの補填データを選択出力するとともに、当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれない場合には、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データを選択出力するセレクタと
を含むことを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記データ補填部は、
前記配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する行データ補填部を含み、
前記行データ補填部は、
前記配置領域に対して行方向に隣接する容量検出ユニット列が前記列セレクタにより選択された場合に、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持するレジスタと、
前記レジスタで保持された凹凸データに基づいて、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する前記補填データをそれぞれ生成して出力する行データ処理部と、
前記列セレクタで選択された選択列が前記配置領域の列範囲に含まれる場合には、前記行データ処理部からの補填データのうち当該選択列に対応する補填データを選択出力するとともに、当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれない場合には、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該容量検出ユニット行に対応する凹凸データを選択出力するセレクタとを含む
ことを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記データ補填部は、
前記列セレクタで選択された選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲の容量検出ユニット行に対応する列補填データをそれぞれ生成して出力する列データ処理部と、
前記配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する行データ補填部とを含み、
前記行データ補填部は、
前記配置領域に対して行方向に隣接する容量検出ユニット列が前記列セレクタにより選択された場合に、前記列データ処理部からの列補填データのうち当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持するレジスタと、
前記レジスタで保持された凹凸データに基づいて、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する前記補填データをそれぞれ生成して出力する行データ処理部と、
前記列セレクタで選択された選択列が前記配置領域の列範囲に含まれる場合には、前記行データ処理部からの補填データのうち当該選択列に対応する補填データを選択出力するとともに、当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれない場合には、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該容量検出ユニット行に対応する凹凸データを選択出力するセレクタとを含む
ことを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項５】
請求項２または請求項４に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記列データ処理部は、前記選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接するいずれか一方の容量検出ユニット行の凹凸データを、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する各補填データとして出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項６】
請求項２または請求項４に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記列データ処理部は、前記選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接する２つの容量検出ユニット行の凹凸データの平均値を、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する各補填データとして出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項７】
請求項２または請求項４に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記列データ処理部は、前記選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接する２つの容量検出ユニット行の凹凸データから特定した近似関数に基づき、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する各補填データを算出して出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項８】
請求項３に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記レジスタは、前記配置領域に対して行方向に隣接するいずれか一方の容量検出ユニット列が前記列セレクタにより選択された場合に、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持し、
前記行データ処理部は、前記レジスタで保持された凹凸データを、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する各補填データとして出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項９】
請求項３に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記レジスタは、前記配置領域に対して行方向に隣接する２つの容量検出ユニット列が前記列セレクタにより個別に選択された場合に、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを、当該容量検出ユニット列ごとに個別に保持し、
前記行データ処理部は、前記レジスタで個別に保持された容量検出ユニット列ごとの２つの凹凸データの平均値を、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する各補填データとして出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記レジスタは、前記配置領域に対して行方向に隣接する２つの容量検出ユニット列が前記列セレクタにより個別に選択された場合に、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを、当該容量検出ユニット列ごとに個別に保持し、
前記行データ処理部は、前記レジスタで個別に保持された容量検出ユニット列ごとの２つの凹凸データから特定した近似関数に基づき、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する各補填データを算出して出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記データ補填部は、前記配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のデータ線に出力された容量信号の変化に応じて、前記Ａ／Ｄ変換部から出力された当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持して出力するレジスタを含むことを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項１】
格子状に配置された第１の検出素子ごとに設けられ、被検体との間に生じた容量を当該第１の検出素子で検出し、その容量に応じた容量信号をそれぞれ出力する複数の容量検出ユニットと、
前記容量検出ユニットのうち列方向に並ぶ容量検出ユニットを結ぶ複数の制御線と、
前記容量検出ユニットのうち行方向に並ぶ容量検出ユニットを結ぶ複数のデータ線と、
前記制御線のいずれか１つを順次選択することにより当該制御線に接続された容量検出ユニット列を選択する列セレクタと、
前記容量検出ユニットのいずれかに代えて、第２の検出素子とともに配置され、当該第２の検出素子を介して前記被検体と電気的に接触することにより前記被検体のインピーダンスを検出し、そのインピーダンスに応じた検出信号を出力するインピーダンス検出ユニットと、
前記インピーダンス検出ユニットからの検出信号に基づき前記被検体が生体であるか否かを判定する生体判定部と、
前記列セレクタにより選択された選択列の容量検出ユニットから当該データ線に出力された容量信号を、当該選択列における前記被検体表面形状を示す凹凸データにＡ／Ｄ変換してそれぞれ出力するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち前記インピーダンス検出ユニットの配置領域に隣接する容量検出ユニットの配置位置の凹凸データに基づいて、前記選択列のうち前記配置領域の行範囲における凹凸データを補填する補填データを生成し、前記列セレクタにより選択された選択列が前記配置領域の列範囲に含まれる場合には、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データに代えて前記補填データを出力し、当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれない場合には、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データを出力するデータ補填部と、
前記列セレクタにより前記容量検出ユニット列が選択されるごとに、前記Ａ／Ｄ変換部から出力された凹凸データと前記データ補填部から出力された凹凸データとを、前記列方向に１つずつ順次選択することにより、前記被検体の表面形状を示す表面形状データとして出力する行セレクタと
を備えることを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項２】
請求項１に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記データ補填部は、
前記選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する前記補填データをそれぞれ生成して出力する列データ処理部と、
当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれる場合には、前記列データ処理部からの補填データを選択出力するとともに、当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれない場合には、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データを選択出力するセレクタと
を含むことを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項３】
請求項１に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記データ補填部は、
前記配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する行データ補填部を含み、
前記行データ補填部は、
前記配置領域に対して行方向に隣接する容量検出ユニット列が前記列セレクタにより選択された場合に、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持するレジスタと、
前記レジスタで保持された凹凸データに基づいて、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する前記補填データをそれぞれ生成して出力する行データ処理部と、
前記列セレクタで選択された選択列が前記配置領域の列範囲に含まれる場合には、前記行データ処理部からの補填データのうち当該選択列に対応する補填データを選択出力するとともに、当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれない場合には、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該容量検出ユニット行に対応する凹凸データを選択出力するセレクタとを含む
ことを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項４】
請求項１に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記データ補填部は、
前記列セレクタで選択された選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接する容量検出ユニット行の凹凸データに基づいて、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲の容量検出ユニット行に対応する列補填データをそれぞれ生成して出力する列データ処理部と、
前記配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲における凹凸データを補填する補填データを生成して出力する行データ補填部とを含み、
前記行データ補填部は、
前記配置領域に対して行方向に隣接する容量検出ユニット列が前記列セレクタにより選択された場合に、前記列データ処理部からの列補填データのうち当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持するレジスタと、
前記レジスタで保持された凹凸データに基づいて、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する前記補填データをそれぞれ生成して出力する行データ処理部と、
前記列セレクタで選択された選択列が前記配置領域の列範囲に含まれる場合には、前記行データ処理部からの補填データのうち当該選択列に対応する補填データを選択出力するとともに、当該選択列が前記配置領域の列範囲に含まれない場合には、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該容量検出ユニット行に対応する凹凸データを選択出力するセレクタとを含む
ことを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項５】
請求項２または請求項４に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記列データ処理部は、前記選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接するいずれか一方の容量検出ユニット行の凹凸データを、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する各補填データとして出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項６】
請求項２または請求項４に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記列データ処理部は、前記選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接する２つの容量検出ユニット行の凹凸データの平均値を、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する各補填データとして出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項７】
請求項２または請求項４に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記列データ処理部は、前記選択列のうち前記配置領域に対して列方向に隣接する２つの容量検出ユニット行の凹凸データから特定した近似関数に基づき、当該選択列のうち前記配置領域の行範囲に対応する各補填データを算出して出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項８】
請求項３に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記レジスタは、前記配置領域に対して行方向に隣接するいずれか一方の容量検出ユニット列が前記列セレクタにより選択された場合に、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持し、
前記行データ処理部は、前記レジスタで保持された凹凸データを、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する各補填データとして出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項９】
請求項３に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記レジスタは、前記配置領域に対して行方向に隣接する２つの容量検出ユニット列が前記列セレクタにより個別に選択された場合に、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを、当該容量検出ユニット列ごとに個別に保持し、
前記行データ処理部は、前記レジスタで個別に保持された容量検出ユニット列ごとの２つの凹凸データの平均値を、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する各補填データとして出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項１０】
請求項３に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記レジスタは、前記配置領域に対して行方向に隣接する２つの容量検出ユニット列が前記列セレクタにより個別に選択された場合に、前記Ａ／Ｄ変換部からの凹凸データのうち当該選択列における当該容量検出ユニット行の凹凸データを、当該容量検出ユニット列ごとに個別に保持し、
前記行データ処理部は、前記レジスタで個別に保持された容量検出ユニット列ごとの２つの凹凸データから特定した近似関数に基づき、当該容量検出ユニット行のうち前記配置領域の列範囲に対応する各補填データを算出して出力することを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の表面形状認識センサ装置において、
前記データ補填部は、前記配置領域の行範囲に含まれる容量検出ユニット行ごとに設けられて、当該容量検出ユニット行のデータ線に出力された容量信号の変化に応じて、前記Ａ／Ｄ変換部から出力された当該容量検出ユニット行の凹凸データを保持して出力するレジスタを含むことを特徴とする表面形状認識センサ装置。
【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】
【公開番号】特開２００９−２８７９９０（Ｐ２００９−２８７９９０Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３９０５９（Ｐ２００８−１３９０５９）
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２８日（２００８．５．２８）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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