JP2000090250A - 指紋撮像装置 - Google Patents
指紋撮像装置Info
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- G06V40/12—Fingerprints or palmprints
- G06V40/13—Sensors therefor
- G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 小型で簡単な構成にて視差及び色収差の影響
をなくすことができる指紋撮像装置を提供する。 【解決手段】 光源１からの赤色単一色光が、第１プリ
ズム２の第２面２ｂを介して、指Ａが置かれた第１プリ
ズム２の第３面２ｃで全反射される。第３面２ｃでの反
射光は、第１プリズム２の第１面２ａで反射された後、
第１プリズム２と第２プリズム３との当接面で屈折して
第２プリズム３内に入る。第２プリズム３内では、第３
面３ｃで反射され、その後、第２面３ｂ，第１面３ａ，
第４面３ｄにおいて順次反射され、第２面３ｂの窓面か
ら外部に放射される。指紋像を示す単一色光はレンズ５
によってＣＣＤ４に集束されて、指紋像がＣＣＤ４に結
像される。
をなくすことができる指紋撮像装置を提供する。 【解決手段】 光源１からの赤色単一色光が、第１プリ
ズム２の第２面２ｂを介して、指Ａが置かれた第１プリ
ズム２の第３面２ｃで全反射される。第３面２ｃでの反
射光は、第１プリズム２の第１面２ａで反射された後、
第１プリズム２と第２プリズム３との当接面で屈折して
第２プリズム３内に入る。第２プリズム３内では、第３
面３ｃで反射され、その後、第２面３ｂ，第１面３ａ，
第４面３ｄにおいて順次反射され、第２面３ｂの窓面か
ら外部に放射される。指紋像を示す単一色光はレンズ５
によってＣＣＤ４に集束されて、指紋像がＣＣＤ４に結
像される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、個人を識別するた
めに指紋を利用する指紋照合システムにあって、指紋像
を得る指紋撮像装置に関する。
めに指紋を利用する指紋照合システムにあって、指紋像
を得る指紋撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、情報システムが社会全般に普及す
るのに伴って、システム自体またはコンピュータに蓄積
された情報のセキュリティを如何にして保護するかが問
題となっている。このようなセキュリティを確保するた
めの手法として、例えば、入室時にＩＤカードまたは暗
証番号によって入室を許可された者であるか否かを判別
するようにした個人照合システムを利用した安全管理が
ある。
るのに伴って、システム自体またはコンピュータに蓄積
された情報のセキュリティを如何にして保護するかが問
題となっている。このようなセキュリティを確保するた
めの手法として、例えば、入室時にＩＤカードまたは暗
証番号によって入室を許可された者であるか否かを判別
するようにした個人照合システムを利用した安全管理が
ある。
【０００３】しかしながら、この個人照合システムで
は、ＩＤカードまたは暗証番号が正しいか否かを判別す
るだけであるので、これらが不正に利用された場合には
対処することができず、安全確保の面に問題がある。こ
のため、個人に固有の特徴に基づいて、各個人を認識す
る手法が求められている。
は、ＩＤカードまたは暗証番号が正しいか否かを判別す
るだけであるので、これらが不正に利用された場合には
対処することができず、安全確保の面に問題がある。こ
のため、個人に固有の特徴に基づいて、各個人を認識す
る手法が求められている。
【０００４】指紋は、各個人に固有であってしかも終生
不変であるので、個人を特定するために指紋を利用する
ことは、極めて有効な手法である。そこで、指紋を照合
することにより本人であるか否かを識別する指紋照合シ
ステムに関する研究開発が進められている。
不変であるので、個人を特定するために指紋を利用する
ことは、極めて有効な手法である。そこで、指紋を照合
することにより本人であるか否かを識別する指紋照合シ
ステムに関する研究開発が進められている。
【０００５】例えば、建物または部屋への入出管理にこ
の指紋照合システムを利用する場合、まず、特定の利用
者の指紋情報を予め登録しておき、利用者が入出する度
にその利用者の指紋情報を検出し、検出した指紋情報を
登録しておいた指紋情報と照合し、一致しているときに
許可された正しい利用者であると確認する。
の指紋照合システムを利用する場合、まず、特定の利用
者の指紋情報を予め登録しておき、利用者が入出する度
にその利用者の指紋情報を検出し、検出した指紋情報を
登録しておいた指紋情報と照合し、一致しているときに
許可された正しい利用者であると確認する。
【０００６】このような指紋照合システムにあっては、
正しい照合結果を得るために、利用者の指紋情報を正確
に検出する、つまり利用者の正確な指紋像を得る指紋撮
像装置が必須である。図５は、従来の指紋撮像装置の概
要を示す構成図である。
正しい照合結果を得るために、利用者の指紋情報を正確
に検出する、つまり利用者の正確な指紋像を得る指紋撮
像装置が必須である。図５は、従来の指紋撮像装置の概
要を示す構成図である。
【０００７】この指紋撮像装置は、図５に示すように、
三角柱状のプリズム２１と、光を発する光源２２と、指
紋像を結像して電気的信号に変換するＣＣＤ（Charge C
oupled Device)２３と、ＣＣＤ２３に指紋像を結像させ
るためのレンズ２４とを備える。プリズム２１は、第１
側面２１ａ，第２側面２１ｂ及び第３側面２１ｃを有し
ており、この第１側面２１ａに、指紋撮像対象の指Ａが
当接して置かれる。
三角柱状のプリズム２１と、光を発する光源２２と、指
紋像を結像して電気的信号に変換するＣＣＤ（Charge C
oupled Device)２３と、ＣＣＤ２３に指紋像を結像させ
るためのレンズ２４とを備える。プリズム２１は、第１
側面２１ａ，第２側面２１ｂ及び第３側面２１ｃを有し
ており、この第１側面２１ａに、指紋撮像対象の指Ａが
当接して置かれる。
【０００８】光源２２からの光を、プリズム２１の第２
側面２１ｂへそれと直交する方向で入射させ、指Ａが第
１側面２１ａに当接された状態で照射させると、指紋の
凹凸面中の凸部分は第１側面２１ａに当接しているの
で、入射光は全反射を起こさず暗くなり、一方、凹部分
は第１側面２１ａに当接していないので、入射光は全反
射し明るく輝く。この結果、その第１側面２１ａに指紋
の陰影を強調させた像が形成される。その指紋像は、プ
リズム２１の第３側面２１ｃを介して放射され、レンズ
２４を通してＣＣＤ２３に結像される。
側面２１ｂへそれと直交する方向で入射させ、指Ａが第
１側面２１ａに当接された状態で照射させると、指紋の
凹凸面中の凸部分は第１側面２１ａに当接しているの
で、入射光は全反射を起こさず暗くなり、一方、凹部分
は第１側面２１ａに当接していないので、入射光は全反
射し明るく輝く。この結果、その第１側面２１ａに指紋
の陰影を強調させた像が形成される。その指紋像は、プ
リズム２１の第３側面２１ｃを介して放射され、レンズ
２４を通してＣＣＤ２３に結像される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来の指紋撮像装置で
は、構成の小型化を図るべく光路長を短くするために、
焦点距離が短い高屈折率のレンズを使用することが多
い。光路長を短くした場合、対象物の中心からの視差に
よる長さの誤差（中心部と周縁部とでの長さの誤差）、
つまり、対象物の中心点を通る垂線と視線との角度の差
（正面に見た場合と斜めに見た場合との差）による長さ
の誤差が発生する。また、焦点距離が短い高屈折率のレ
ンズを使用した場合、レンズの収差による長さの誤差も
発生する虞がある。指紋情報は、指紋の特徴点（端点，
分岐点等）のデータであるので、視差に伴って長さの誤
差が生じると、正確な指紋情報が得られないこともあ
る。そこで、このような視差の影響を解消するために、
２枚のシリンドリカルレンズの設置、偏光処理の活用等
の工夫がなされているが、これらの工夫では特別な光学
部材が必要となって、装置が大嵩になるという欠点があ
る。
は、構成の小型化を図るべく光路長を短くするために、
焦点距離が短い高屈折率のレンズを使用することが多
い。光路長を短くした場合、対象物の中心からの視差に
よる長さの誤差（中心部と周縁部とでの長さの誤差）、
つまり、対象物の中心点を通る垂線と視線との角度の差
（正面に見た場合と斜めに見た場合との差）による長さ
の誤差が発生する。また、焦点距離が短い高屈折率のレ
ンズを使用した場合、レンズの収差による長さの誤差も
発生する虞がある。指紋情報は、指紋の特徴点（端点，
分岐点等）のデータであるので、視差に伴って長さの誤
差が生じると、正確な指紋情報が得られないこともあ
る。そこで、このような視差の影響を解消するために、
２枚のシリンドリカルレンズの設置、偏光処理の活用等
の工夫がなされているが、これらの工夫では特別な光学
部材が必要となって、装置が大嵩になるという欠点があ
る。
【００１０】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、特別な光学部材を設けることなく、視差の影響
を解消できる指紋撮像装置を提供することを目的とす
る。
であり、特別な光学部材を設けることなく、視差の影響
を解消できる指紋撮像装置を提供することを目的とす
る。
【００１１】本発明の他の目的は、色収差の影響を解消
できる指紋撮像装置を提供することにある。
できる指紋撮像装置を提供することにある。
【００１２】本発明の更に他の目的は、視差の影響をな
くすために安価な低屈折率のレンズを使用して光路長を
長くする場合においても、全体構成を小型化できる指紋
撮像装置を提供することにある。
くすために安価な低屈折率のレンズを使用して光路長を
長くする場合においても、全体構成を小型化できる指紋
撮像装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る指紋撮像
装置は、ガラス面に当接された指腹に光を照射し、その
照射光の反射光をレンズを介してＣＣＤで受光して指紋
像を得る指紋撮像装置において、指腹の中心からの視差
による長さの誤差が前記ＣＣＤの画素ピッチに応じた所
定範囲内になるように前記レンズの焦点距離を設定して
いることを特徴とする。
装置は、ガラス面に当接された指腹に光を照射し、その
照射光の反射光をレンズを介してＣＣＤで受光して指紋
像を得る指紋撮像装置において、指腹の中心からの視差
による長さの誤差が前記ＣＣＤの画素ピッチに応じた所
定範囲内になるように前記レンズの焦点距離を設定して
いることを特徴とする。
【００１４】請求項２に係る指紋撮像装置は、請求項１
において、前記視差による長さの誤差が、前記ＣＣＤの
画素ピッチより小さくなるような焦点距離を前記レンズ
が有することを特徴とする。
において、前記視差による長さの誤差が、前記ＣＣＤの
画素ピッチより小さくなるような焦点距離を前記レンズ
が有することを特徴とする。
【００１５】請求項３に係る指紋撮像装置は、請求項１
において、前記視差による長さの誤差が、前記ＣＣＤの
画素ピッチの半分より小さくなるような焦点距離を前記
レンズが有することを特徴とする。
において、前記視差による長さの誤差が、前記ＣＣＤの
画素ピッチの半分より小さくなるような焦点距離を前記
レンズが有することを特徴とする。
【００１６】請求項４に係る指紋撮像装置は、請求項１
〜３の何れかにおいて、前記照射光は単色光であること
を特徴とする。
〜３の何れかにおいて、前記照射光は単色光であること
を特徴とする。
【００１７】請求項５に係る指紋撮像装置は、ガラス面
に当接された指腹に光源から光を照射し、その照射光の
反射光をレンズを介してＣＣＤで受光して指紋像を得る
指紋撮像装置において、前記光源は、単色光を出射する
光源であることを特徴とする。
に当接された指腹に光源から光を照射し、その照射光の
反射光をレンズを介してＣＣＤで受光して指紋像を得る
指紋撮像装置において、前記光源は、単色光を出射する
光源であることを特徴とする。
【００１８】請求項６に係る指紋撮像装置は、請求項１
〜５の何れかにおいて、指腹を当接させる１つの側面を
含む三角柱状の第１プリズムと、該第１プリズムの他の
１つの側面に当接させた１つの側面を含む五角柱状の第
２プリズムとを有し、前記反射光を、前記第１プリズム
の残りの１つの側面、及び、前記第２プリズムの残りの
４つの側面それぞれで反射させた後に、前記ＣＣＤに入
射させるようにしたことを特徴とする。
〜５の何れかにおいて、指腹を当接させる１つの側面を
含む三角柱状の第１プリズムと、該第１プリズムの他の
１つの側面に当接させた１つの側面を含む五角柱状の第
２プリズムとを有し、前記反射光を、前記第１プリズム
の残りの１つの側面、及び、前記第２プリズムの残りの
４つの側面それぞれで反射させた後に、前記ＣＣＤに入
射させるようにしたことを特徴とする。
【００１９】請求項７に係る指紋撮像装置は、指紋撮像
対象の指腹を当接させる１つの側面を含む三角柱状の第
１プリズムと、該第１プリズムの他の１つの側面に当接
させた１つの側面を含む五角柱状の第２プリズムと、前
記第１プリズムを通って指腹に単色光を照射する光源
と、単色光照射によって得られる指紋像を結像させるレ
ンズと、その結像した指紋像を電気的信号に変換する２
次元のＣＣＤとを備え、指腹の中心からの視差による長
さの誤差が前記ＣＣＤの画素ピッチに応じた所定範囲内
になるように前記レンズの焦点距離を設定しており、前
記単色光照射による前記第１プリズムの１つの側面での
反射光を、前記第１プリズムの残りの１つの側面、及
び、前記第２プリズムの残りの４つの側面それぞれで反
射させた後に、前記レンズを介して前記ＣＣＤに入射さ
せるようにしたことを特徴とする。
対象の指腹を当接させる１つの側面を含む三角柱状の第
１プリズムと、該第１プリズムの他の１つの側面に当接
させた１つの側面を含む五角柱状の第２プリズムと、前
記第１プリズムを通って指腹に単色光を照射する光源
と、単色光照射によって得られる指紋像を結像させるレ
ンズと、その結像した指紋像を電気的信号に変換する２
次元のＣＣＤとを備え、指腹の中心からの視差による長
さの誤差が前記ＣＣＤの画素ピッチに応じた所定範囲内
になるように前記レンズの焦点距離を設定しており、前
記単色光照射による前記第１プリズムの１つの側面での
反射光を、前記第１プリズムの残りの１つの側面、及
び、前記第２プリズムの残りの４つの側面それぞれで反
射させた後に、前記レンズを介して前記ＣＣＤに入射さ
せるようにしたことを特徴とする。
【００２０】指紋撮像装置では、指腹の中心からの視差
による長さの誤差と、レンズの収差による長さの誤差と
が考えられる。しかしながら、ある程度の焦点距離があ
るレンズの場合にはその収差はほとんど無視できる。よ
って、本発明の指紋撮像装置では、指腹の中心からの視
差による長さの誤差がＣＣＤの隣合う画素間の距離また
はその距離の半分より小さくなるように、レンズの焦点
距離を設定する。このようにしておくと、視差の影響が
発生しても、所定の画素に入るべき指紋像は必ずその画
素内に入り、長さの歪みはなく常に正しい指紋像を得る
ことができる。
による長さの誤差と、レンズの収差による長さの誤差と
が考えられる。しかしながら、ある程度の焦点距離があ
るレンズの場合にはその収差はほとんど無視できる。よ
って、本発明の指紋撮像装置では、指腹の中心からの視
差による長さの誤差がＣＣＤの隣合う画素間の距離また
はその距離の半分より小さくなるように、レンズの焦点
距離を設定する。このようにしておくと、視差の影響が
発生しても、所定の画素に入るべき指紋像は必ずその画
素内に入り、長さの歪みはなく常に正しい指紋像を得る
ことができる。
【００２１】本発明の指紋撮像装置では、照射光として
単一色光を用いる。よって、混合色光を用いた場合に問
題となる色収差の影響をなくすことができる。
単一色光を用いる。よって、混合色光を用いた場合に問
題となる色収差の影響をなくすことができる。
【００２２】視差の影響をなくすために低屈折率のレン
ズを使用する場合には、必然的に光路長が長くなって、
装置が大型化する懸念がある。本発明の指紋撮像装置で
は、このような懸念をなくすために、２種のプリズムを
組み合わせてそれらのプリズムで複数回反射させること
によって光路長をかせいでいる。従って、光路長が長く
なっても、全体構成の小型化を図ることができる。
ズを使用する場合には、必然的に光路長が長くなって、
装置が大型化する懸念がある。本発明の指紋撮像装置で
は、このような懸念をなくすために、２種のプリズムを
組み合わせてそれらのプリズムで複数回反射させること
によって光路長をかせいでいる。従って、光路長が長く
なっても、全体構成の小型化を図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明
の指紋撮像装置の構成図である。
示す図面を参照して具体的に説明する。図１は、本発明
の指紋撮像装置の構成図である。
【００２４】本発明の指紋撮像装置は、赤色の単色光を
出射するＬＥＤ等の光源１と、２種の第１，第２プリズ
ム２，３と、指紋像を結像して電気的信号に変換する２
次元のＣＣＤ４と、ＣＣＤ４に指紋像を結像させるため
の低屈折率のレンズ５とを備える。
出射するＬＥＤ等の光源１と、２種の第１，第２プリズ
ム２，３と、指紋像を結像して電気的信号に変換する２
次元のＣＣＤ４と、ＣＣＤ４に指紋像を結像させるため
の低屈折率のレンズ５とを備える。
【００２５】第１プリズム２は、底面が略直角二等辺三
角形である三角柱状をなしており、３つの側面（図面上
で左回りに第１面２ａ，第２面２ｂ及び第３面２ｃ）を
有する。第２面２ｂの幅が最も広く、第１面２ａ及び第
３面２ｃの幅は略等しい。第１面２ａと第３面２ｃとは
直交している。なお、第１面２ａは、表面に反射コーテ
ィングが施されていて鏡面となっている。
角形である三角柱状をなしており、３つの側面（図面上
で左回りに第１面２ａ，第２面２ｂ及び第３面２ｃ）を
有する。第２面２ｂの幅が最も広く、第１面２ａ及び第
３面２ｃの幅は略等しい。第１面２ａと第３面２ｃとは
直交している。なお、第１面２ａは、表面に反射コーテ
ィングが施されていて鏡面となっている。
【００２６】第２プリズム３は、隣合う２つの内角が直
角である五角形の底面を有する五角柱状をなしており、
５つの側面（図面上で左回りに第１面３ａ，第２面３
ｂ，第３面３ｃ，第４面３ｄ及び第５面３ｅ）を有す
る。第１面３ａと第２面３ｂ、第２面３ｂと第３面３ｃ
とがそれぞれ直交しており、第１面３ａと第３面３ｃと
は平行である。第３面３ｃは第１面３ａより幅が広い。
第２面３ｂに対向する位置に、第１面３ａと鈍角（１３
５度）をなす第５面３ｅ、及び、第３面３ｃと鈍角をな
す第４面３ｄがある。なお、第１面３ａ，第３面３ｃ及
び第４面３ｄは、表面に反射コーティングが施されてい
てその全面が鏡面となっている。第２面３ｂでは、第１
面３ａ側の部分は反射コーティングが施されて鏡面とな
っており、第３面３ｃ側の他の部分は反射コーティング
が施されておらず窓面となっている。また、第２プリズ
ム３の屈折率は、第１プリズム２の屈折率より小さい。
角である五角形の底面を有する五角柱状をなしており、
５つの側面（図面上で左回りに第１面３ａ，第２面３
ｂ，第３面３ｃ，第４面３ｄ及び第５面３ｅ）を有す
る。第１面３ａと第２面３ｂ、第２面３ｂと第３面３ｃ
とがそれぞれ直交しており、第１面３ａと第３面３ｃと
は平行である。第３面３ｃは第１面３ａより幅が広い。
第２面３ｂに対向する位置に、第１面３ａと鈍角（１３
５度）をなす第５面３ｅ、及び、第３面３ｃと鈍角をな
す第４面３ｄがある。なお、第１面３ａ，第３面３ｃ及
び第４面３ｄは、表面に反射コーティングが施されてい
てその全面が鏡面となっている。第２面３ｂでは、第１
面３ａ側の部分は反射コーティングが施されて鏡面とな
っており、第３面３ｃ側の他の部分は反射コーティング
が施されておらず窓面となっている。また、第２プリズ
ム３の屈折率は、第１プリズム２の屈折率より小さい。
【００２７】このような構成の第１プリズム２及び第２
プリズム３は、以下に述べるような態様で一体化されて
いる。第１プリズム２の第２面２ｂの一部と第２プリズ
ム３の第５面３ｅの全部とが接している。第１プリズム
２の第３面２ｃと第２プリズム３の第２面３ｂとは平行
であり、第１プリズム２の第１面２ａと第２プリズム３
の第１面３ａとは面一になっている。
プリズム３は、以下に述べるような態様で一体化されて
いる。第１プリズム２の第２面２ｂの一部と第２プリズ
ム３の第５面３ｅの全部とが接している。第１プリズム
２の第３面２ｃと第２プリズム３の第２面３ｂとは平行
であり、第１プリズム２の第１面２ａと第２プリズム３
の第１面３ａとは面一になっている。
【００２８】光源１は、第１プリズム２の第２面２ｂに
直交する方向性をもって赤色の単色光を出射するように
配置されている。また、レンズ５及びＣＣＤ４は、第２
プリズム３の第２面３ｂの窓面から放射された光を入射
するように配置されている。
直交する方向性をもって赤色の単色光を出射するように
配置されている。また、レンズ５及びＣＣＤ４は、第２
プリズム３の第２面３ｂの窓面から放射された光を入射
するように配置されている。
【００２９】次に、このような光学系を有する指紋撮像
装置の動作について説明する。図２は、この指紋撮像装
置における光路と第１，第２プリズム２，３による鏡像
とを示す図である。
装置の動作について説明する。図２は、この指紋撮像装
置における光路と第１，第２プリズム２，３による鏡像
とを示す図である。
【００３０】指紋撮像認識対象の指Ａは、その腹部（指
紋部）を第１プリズム２の第３面２ｃに当接させてセッ
トされる。光源１からの赤色の単色光が、第１プリズム
２の第２面２ｂに直交する態様で第１プリズム２内に入
射され、指が置かれた第１プリズム２の第３面２ｃで全
反射される。この際、指紋の凹凸面中の凸部分は第３面
２ｃに当接しているので、入射光は全反射を起こさず暗
くなり、一方、凹部分は第３面２ｃに当接していないの
で、入射光は全反射し明るく輝く。この結果、指紋の陰
影を強調させた像が形成される。
紋部）を第１プリズム２の第３面２ｃに当接させてセッ
トされる。光源１からの赤色の単色光が、第１プリズム
２の第２面２ｂに直交する態様で第１プリズム２内に入
射され、指が置かれた第１プリズム２の第３面２ｃで全
反射される。この際、指紋の凹凸面中の凸部分は第３面
２ｃに当接しているので、入射光は全反射を起こさず暗
くなり、一方、凹部分は第３面２ｃに当接していないの
で、入射光は全反射し明るく輝く。この結果、指紋の陰
影を強調させた像が形成される。
【００３１】第３面２ｃでの反射光は、第１プリズム２
の第１面２ａで反射された後、第１プリズム２の第２面
２ｂと第２プリズム３の第５面３ｅとの当接面で屈折し
て第２プリズム３内に入る。第２プリズム３内では、ま
ず、第３面３ｃで反射され、その後、第２面３ｂ，第１
面３ａ，第４面３ｄにおいて順次反射され、第２面３ｂ
の窓面から外部に放射される。指紋像を示す単色光はレ
ンズ５によってＣＣＤ４に集束されて、指紋像がＣＣＤ
４に結像される。そして、ＣＣＤ４にて、指紋像が電気
的信号に変換される。
の第１面２ａで反射された後、第１プリズム２の第２面
２ｂと第２プリズム３の第５面３ｅとの当接面で屈折し
て第２プリズム３内に入る。第２プリズム３内では、ま
ず、第３面３ｃで反射され、その後、第２面３ｂ，第１
面３ａ，第４面３ｄにおいて順次反射され、第２面３ｂ
の窓面から外部に放射される。指紋像を示す単色光はレ
ンズ５によってＣＣＤ４に集束されて、指紋像がＣＣＤ
４に結像される。そして、ＣＣＤ４にて、指紋像が電気
的信号に変換される。
【００３２】本発明では、視差の影響をなくすために低
屈折率のレンズ５を使用しており、そのため指Ａの位置
からＣＣＤ４までの距離（光路長）を長くする必要があ
る。そして、視差による長さの誤差がＣＣＤ４の画素間
距離またはその半分以内になるようにレンズ５の焦点距
離を設定する。
屈折率のレンズ５を使用しており、そのため指Ａの位置
からＣＣＤ４までの距離（光路長）を長くする必要があ
る。そして、視差による長さの誤差がＣＣＤ４の画素間
距離またはその半分以内になるようにレンズ５の焦点距
離を設定する。
【００３３】ここで、視差による長さの誤差とＣＣＤ４
から対象物（指）までの距離（光路長）との関係につい
て考察する。図３は、そのＣＣＤ及び対象物の位置関係
を示す模式図である。図３において、ａは実際の長さ、
ｂは観測長、ＬはＣＣＤから対象物までの水平距離、Ｘ
はＣＣＤから対象物までの鉛直距離である。ここで、実
際の長さａと観測長ｂとの比ａ／ｂは、下記（１）式で
示される。 ａ／ｂ ＝（ａ2 −〔｛Ｌ2 ＋（Ｘ＋ａ）2 ｝1/2 −｛Ｌ2 ＋Ｘ2 ｝1/2 〕2 ）1/2 …（１）
から対象物（指）までの距離（光路長）との関係につい
て考察する。図３は、そのＣＣＤ及び対象物の位置関係
を示す模式図である。図３において、ａは実際の長さ、
ｂは観測長、ＬはＣＣＤから対象物までの水平距離、Ｘ
はＣＣＤから対象物までの鉛直距離である。ここで、実
際の長さａと観測長ｂとの比ａ／ｂは、下記（１）式で
示される。 ａ／ｂ ＝（ａ2 −〔｛Ｌ2 ＋（Ｘ＋ａ）2 ｝1/2 −｛Ｌ2 ＋Ｘ2 ｝1/2 〕2 ）1/2 …（１）
【００３４】撮像範囲を２．７ｍｍとし、解像度５１２
画素のＣＣＤを使用する場合に、長さの誤差範囲を隣合
う画素間の距離（２．７ｍｍ／５１２）の５．４μｍと
すると、長さの歪みの許容誤差の範囲は、５．４μｍ／
２．７ｍｍの０．２％以内となる。また、長さの誤差範
囲を隣合う画素間の距離（２．７ｍｍ／５１２）の半分
の２．７μｍとすると、長さの歪みの許容誤差の範囲
は、２．７μｍ／２．７ｍｍの０．１％以内となる。
画素のＣＣＤを使用する場合に、長さの誤差範囲を隣合
う画素間の距離（２．７ｍｍ／５１２）の５．４μｍと
すると、長さの歪みの許容誤差の範囲は、５．４μｍ／
２．７ｍｍの０．２％以内となる。また、長さの誤差範
囲を隣合う画素間の距離（２．７ｍｍ／５１２）の半分
の２．７μｍとすると、長さの歪みの許容誤差の範囲
は、２．７μｍ／２．７ｍｍの０．１％以内となる。
【００３５】ここで、上記Ｘを１５ｍｍ以内、Ｌを２４
０ｍｍ以内として、誤差を算出すると、下記表１，表２
のようになる。
０ｍｍ以内として、誤差を算出すると、下記表１，表２
のようになる。
【００３６】
【表１】
【００３７】
【表２】
【００３８】誤差の許容範囲が０．２％以内であること
を考慮すると、距離Ｌが１８０ｍｍ以上ないと、原点か
ら１０ｍｍの範囲内で正確な指紋像を確保できないこと
がわかる。また、誤差の許容範囲が０．１％以内である
ことを考慮すると、距離Ｌが２１０ｍｍ以上ないと、原
点から１０ｍｍの範囲内で正確な指紋像を確保できない
ことがわかる。
を考慮すると、距離Ｌが１８０ｍｍ以上ないと、原点か
ら１０ｍｍの範囲内で正確な指紋像を確保できないこと
がわかる。また、誤差の許容範囲が０．１％以内である
ことを考慮すると、距離Ｌが２１０ｍｍ以上ないと、原
点から１０ｍｍの範囲内で正確な指紋像を確保できない
ことがわかる。
【００３９】このように、視差による長さの歪みを解消
するためには、長い光路長が必要である。この光路長を
直線的に設けると、装置全体が長尺になって大型化して
極めて不便である。そこで、本発明では、上述したよう
な２個のプリズム２，３を組み合わせ、それらの側面で
複数回にわたって光を反射させることにより、小型の構
成であっても長い光路長を実現できるようにしている。
するためには、長い光路長が必要である。この光路長を
直線的に設けると、装置全体が長尺になって大型化して
極めて不便である。そこで、本発明では、上述したよう
な２個のプリズム２，３を組み合わせ、それらの側面で
複数回にわたって光を反射させることにより、小型の構
成であっても長い光路長を実現できるようにしている。
【００４０】図４は、本発明の指紋撮像装置の他の例の
構成図である。図４において、図１と同一部分には同一
番号を付している。図４に示す構成例では、上述の例と
比較して、第２プリズムの第３面３ｃと第４面３ｄとの
なす角がより大きくなっており、第１面３ａでの反射光
が第４面３ｄで第１プリズム２側に反射するようになっ
ている。第１プリズム２の第１面２ａの一部（第２面２
ｂ側）が鏡面、残りの部分（第３面２ｃ側）が窓面とな
っており、また、第２プリズム３の第２面２ｂは全面が
鏡面となっている。なお、光源１の位置は上述の例と同
じであるが、レンズ５及びＣＣＤ４は、第１プリズム２
の第１面２ａの窓面から放射された光を入射するように
配置されている。
構成図である。図４において、図１と同一部分には同一
番号を付している。図４に示す構成例では、上述の例と
比較して、第２プリズムの第３面３ｃと第４面３ｄとの
なす角がより大きくなっており、第１面３ａでの反射光
が第４面３ｄで第１プリズム２側に反射するようになっ
ている。第１プリズム２の第１面２ａの一部（第２面２
ｂ側）が鏡面、残りの部分（第３面２ｃ側）が窓面とな
っており、また、第２プリズム３の第２面２ｂは全面が
鏡面となっている。なお、光源１の位置は上述の例と同
じであるが、レンズ５及びＣＣＤ４は、第１プリズム２
の第１面２ａの窓面から放射された光を入射するように
配置されている。
【００４１】単色光の光路は、光源１からの単色光出射
から第２プリズム３の第１面３ａでの反射まで、上述の
例と同じである。第１面３ａでの反射光は、第４面ｄで
反射された後、第２プリズム３の第５面３ｅと第１プリ
ズム２の第２面２ｂとの当接面で屈折して第１プリズム
２内に入り、第１面２ａの窓面から外部に放射される。
そして、指紋像を示す単色光はレンズ５によってＣＣＤ
４に集束されて、指紋像がＣＣＤ４に結像される。
から第２プリズム３の第１面３ａでの反射まで、上述の
例と同じである。第１面３ａでの反射光は、第４面ｄで
反射された後、第２プリズム３の第５面３ｅと第１プリ
ズム２の第２面２ｂとの当接面で屈折して第１プリズム
２内に入り、第１面２ａの窓面から外部に放射される。
そして、指紋像を示す単色光はレンズ５によってＣＣＤ
４に集束されて、指紋像がＣＣＤ４に結像される。
【００４２】この例では、ＣＣＤ４及びレンズ５の設置
位置が上述の例と異なっており、上述の例と比較して、
第３面２ｃ（第２面３ｂ）に垂直な方向の装置の短寸化
を図ることができる。
位置が上述の例と異なっており、上述の例と比較して、
第３面２ｃ（第２面３ｂ）に垂直な方向の装置の短寸化
を図ることができる。
【００４３】本発明では、光源として単一色の赤色光を
用いている。よって、混合色光を光源とした場合には問
題となっていた色収差の影響を解消することができる。
なお、赤色光に代えて、他の単一色光を用いても良いこ
とは勿論である。
用いている。よって、混合色光を光源とした場合には問
題となっていた色収差の影響を解消することができる。
なお、赤色光に代えて、他の単一色光を用いても良いこ
とは勿論である。
【００４４】なお、上述した２個のプリズム２，３の形
状は一例であり、その側面で複数回の光反射を行って光
路長をかせぐような構成であれば、任意の形状であって
良いことは言うまでもない。また、側面で複数回の光反
射を行える構成であれば、単一構造体のプリズムであっ
ても良い。
状は一例であり、その側面で複数回の光反射を行って光
路長をかせぐような構成であれば、任意の形状であって
良いことは言うまでもない。また、側面で複数回の光反
射を行える構成であれば、単一構造体のプリズムであっ
ても良い。
【００４５】
【発明の効果】以上のように本発明の指紋撮像装置で
は、ＣＣＤの画素ピッチに応じて視差による長さの歪み
誤差が所定範囲内になるようにレンズの焦点距離を設定
するようにしたので、特別な光学部材を設けることな
く、視差の影響を解消することができる。
は、ＣＣＤの画素ピッチに応じて視差による長さの歪み
誤差が所定範囲内になるようにレンズの焦点距離を設定
するようにしたので、特別な光学部材を設けることな
く、視差の影響を解消することができる。
【００４６】また、照射光として単一色光を用いるよう
にしたので、色収差の影響をなくすことができる。
にしたので、色収差の影響をなくすことができる。
【００４７】更に、２種のプリズムを組み合わせてそれ
らのプリズムで複数回反射させて光路長をかせぐように
したので、低屈折率のレンズを用いて光路長が長くなる
場合でも、全体構成の小型化を図ることができる。
らのプリズムで複数回反射させて光路長をかせぐように
したので、低屈折率のレンズを用いて光路長が長くなる
場合でも、全体構成の小型化を図ることができる。
【図１】本発明の指紋撮像装置の一例を示す構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の指紋撮像装置における光路と鏡像とを
示す図である。
示す図である。
【図３】ＣＣＤと撮像対象物との距離関係を示す模式図
である。
である。
【図４】本発明の指紋撮像装置の他の例を示す構成図で
ある。
ある。
【図５】従来の指紋撮像装置の構成図である。
１ 光源 ２ 第１プリズム ３ 第２プリズム ４ ＣＣＤ ５ レンズ Ａ 指
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１１年１０月１８日（１９９９．１０．
１８）
１８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】請求項５に係る指紋撮像装置は、請求項１
〜４の何れかにおいて、指腹を当接させる１つの側面を
含む三角柱状の第１プリズムと、該第１プリズムの他の
１つの側面に当接させた１つの側面を含む五角柱状の第
２プリズムとを有し、前記反射光を、前記第１プリズム
の残りの１つの側面、及び、前記第２プリズムの残りの
４つの側面それぞれで反射させた後に、前記ＣＣＤに入
射させるようにしたことを特徴とする。
〜４の何れかにおいて、指腹を当接させる１つの側面を
含む三角柱状の第１プリズムと、該第１プリズムの他の
１つの側面に当接させた１つの側面を含む五角柱状の第
２プリズムとを有し、前記反射光を、前記第１プリズム
の残りの１つの側面、及び、前記第２プリズムの残りの
４つの側面それぞれで反射させた後に、前記ＣＣＤに入
射させるようにしたことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１９】請求項６に係る指紋撮像装置は、指紋撮像
対象の指腹を当接させる１つの側面を含む三角柱状の第
１プリズムと、該第１プリズムの他の１つの側面に当接
させた１つの側面を含む五角柱状の第２プリズムと、前
記第１プリズムを通って指腹に単色光を照射する光源
と、単色光照射によって得られる指紋像を結像させるレ
ンズと、その結像した指紋像を電気的信号に変換する２
次元のＣＣＤとを備え、指腹の中心からの視差による長
さの誤差が前記ＣＣＤの画素ピッチに応じた所定範囲内
になるように前記レンズの焦点距離を設定しており、前
記単色光照射による前記第１プリズムの１つの側面での
反射光を、前記第１プリズムの残りの１つの側面、及
び、前記第２プリズムの残りの４つの側面それぞれで反
射させた後に、前記レンズを介して前記ＣＣＤに入射さ
せるようにしたことを特徴とする。
対象の指腹を当接させる１つの側面を含む三角柱状の第
１プリズムと、該第１プリズムの他の１つの側面に当接
させた１つの側面を含む五角柱状の第２プリズムと、前
記第１プリズムを通って指腹に単色光を照射する光源
と、単色光照射によって得られる指紋像を結像させるレ
ンズと、その結像した指紋像を電気的信号に変換する２
次元のＣＣＤとを備え、指腹の中心からの視差による長
さの誤差が前記ＣＣＤの画素ピッチに応じた所定範囲内
になるように前記レンズの焦点距離を設定しており、前
記単色光照射による前記第１プリズムの１つの側面での
反射光を、前記第１プリズムの残りの１つの側面、及
び、前記第２プリズムの残りの４つの側面それぞれで反
射させた後に、前記レンズを介して前記ＣＣＤに入射さ
せるようにしたことを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４３】この例では、光源として単一色の赤色光を
用いている。よって、混合色光を光源とした場合には問
題となっていた色収差の影響を解消することができる。
なお、赤色光に代えて、他の単一色光を用いても良いこ
とは勿論である。
用いている。よって、混合色光を光源とした場合には問
題となっていた色収差の影響を解消することができる。
なお、赤色光に代えて、他の単一色光を用いても良いこ
とは勿論である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】また、照射光として単一色光を用いる場合
は、色収差の影響をなくすことができる。
は、色収差の影響をなくすことができる。
Claims (7)
- 【請求項１】 ガラス面に当接された指腹に光を照射
し、その照射光の反射光をレンズを介してＣＣＤで受光
して指紋像を得る指紋撮像装置において、指腹の中心か
らの視差による長さの誤差が前記ＣＣＤの画素ピッチに
応じた所定範囲内になるように前記レンズの焦点距離を
設定していることを特徴とする指紋撮像装置。 - 【請求項２】 前記視差による長さの誤差が、前記ＣＣ
Ｄの画素ピッチより小さくなるような焦点距離を前記レ
ンズが有する請求項１記載の指紋撮像装置。 - 【請求項３】 前記視差による長さの誤差が、前記ＣＣ
Ｄの画素ピッチの半分より小さくなるような焦点距離を
前記レンズが有する請求項１記載の指紋撮像装置。 - 【請求項４】 前記照射光は単色光である請求項１〜３
の何れかに記載の指紋撮像装置。 - 【請求項５】 ガラス面に当接された指腹に光源から光
を照射し、その照射光の反射光をレンズを介してＣＣＤ
で受光して指紋像を得る指紋撮像装置において、前記光
源は、単色光を出射する光源であることを特徴とする指
紋撮像装置。 - 【請求項６】 指腹を当接させる１つの側面を含む三角
柱状の第１プリズムと、該第１プリズムの他の１つの側
面に当接させた１つの側面を含む五角柱状の第２プリズ
ムとを有し、前記反射光を、前記第１プリズムの残りの
１つの側面、及び、前記第２プリズムの残りの４つの側
面それぞれで反射させた後に、前記ＣＣＤに入射させる
ようにした請求項１〜５の何れかに記載の指紋撮像装
置。 - 【請求項７】 指紋撮像対象の指腹を当接させる１つの
側面を含む三角柱状の第１プリズムと、該第１プリズム
の他の１つの側面に当接させた１つの側面を含む五角柱
状の第２プリズムと、前記第１プリズムを通って指腹に
単色光を照射する光源と、単色光照射によって得られる
指紋像を結像させるレンズと、その結像した指紋像を電
気的信号に変換する２次元のＣＣＤとを備え、指腹の中
心からの視差による長さの誤差が前記ＣＣＤの画素ピッ
チに応じた所定範囲内になるように前記レンズの焦点距
離を設定しており、前記単色光照射による前記第１プリ
ズムの１つの側面での反射光を、前記第１プリズムの残
りの１つの側面、及び、前記第２プリズムの残りの４つ
の側面それぞれで反射させた後に、前記レンズを介して
前記ＣＣＤに入射させるようにしたことを特徴とする指
紋撮像装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262039A JP3079310B2 (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 指紋撮像装置 |
| EP99123762A EP1104908A1 (en) | 1998-09-16 | 1999-11-30 | Optical apparatus, fingerprint pickup apparatus and fingerprint pickup method |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10262039A JP3079310B2 (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 指紋撮像装置 |
| EP99123762A EP1104908A1 (en) | 1998-09-16 | 1999-11-30 | Optical apparatus, fingerprint pickup apparatus and fingerprint pickup method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000090250A true JP2000090250A (ja) | 2000-03-31 |
| JP3079310B2 JP3079310B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=26153179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10262039A Expired - Fee Related JP3079310B2 (ja) | 1998-09-16 | 1998-09-16 | 指紋撮像装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1104908A1 (ja) |
| JP (1) | JP3079310B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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| FR2857482B1 (fr) * | 2003-07-09 | 2005-10-21 | Groupe Ecoles Telecomm | Dispositif d'imagerie optique, destine notamment a la reconnaissance d'empreintes digitales |
| RU2597465C2 (ru) * | 2015-01-23 | 2016-09-10 | Антон Сергеевич Прытков | Компактная система регистрации папиллярных узоров |
| DE102015115381A1 (de) * | 2015-09-11 | 2017-03-16 | JENETRIC GmbH | Vorrichtung und Verfahren zur optischen Aufnahme von Abdrücken von durchbluteten Hautbereichen |
| CN110008840B (zh) * | 2019-03-08 | 2022-02-01 | 昆山丘钛生物识别科技有限公司 | 光学指纹模组及指纹识别显示装置 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9125954D0 (en) * | 1991-12-06 | 1992-02-05 | Vlsi Vision Ltd | Electronic camera |
| DE4304605C1 (de) * | 1993-02-16 | 1994-03-31 | Hahn Biometrix Gmbh I G | Verfahren und Anordnung zur Verifikation von Fingerabdrücken |
| WO1996017480A2 (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-06 | Digital Biometrics, Inc. | Palm printer |
| US5625448A (en) * | 1995-03-16 | 1997-04-29 | Printrak International, Inc. | Fingerprint imaging |
| DE19509751A1 (de) * | 1995-03-17 | 1996-09-19 | Hans J Dr Einighammer | Optisches Abbildungssystem zur Darstellung von Papillarleisten mit Hilfe interner Reflexion an brechender teilreflektierender Grenzfläche |
| JP4060908B2 (ja) * | 1997-07-14 | 2008-03-12 | オリンパス株式会社 | 指紋読取光学系 |
| JPH1183459A (ja) * | 1997-09-01 | 1999-03-26 | Fujitsu Ltd | 凹凸面情報検出装置 |
-
1998
- 1998-09-16 JP JP10262039A patent/JP3079310B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-11-30 EP EP99123762A patent/EP1104908A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| EP1104908A1 (en) | 2001-06-06 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |