JP2002532809A - 手の表面の特徴を光学的に映像化するための装置および方法 - Google Patents

手の表面の特徴を光学的に映像化するための装置および方法

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Abstract

(57)【要約】 手（１２）の表面の特徴を光学的に映像化するためのシステムが開示される。システムは、映像化領域を照明するための固定光源（３４）、可動凸面（１４）、および検出器（４４）を含む。凸状の接触面が手に接触するために、および手との接触を維持しながら、映像化領域を通して手の部分を誘導するために露呈される。検出器は、映像化領域からの光を遮り、そこから、映像化領域内の接触面と接触する手の表面特徴を示す信号を生成するために配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （関連出願に対するクロスリファレンス） 本出願は、その内容が本明細書に援用されている、Ｓａｒｔｏｒ、米国特許第
５，４１６，５７３号およびＭａｓｓｅ、米国特許番号第５，５２８，３５５号
に関する。
【０００２】 （発明の背景） 本発明は、指紋および掌紋などの手の表面の特徴を光学的に映像化するための
装置および方法に関する。
【０００３】 指紋および掌紋は、一般的にはインクを皮膚の表面に塗布してから、該インク
を記録のために紙媒体に移すことにより採取される。インクを皮膚に塗布し、そ
の後、紙に移すには、高品質画像を生じさせるために熟練した専門家が必要とな
る。指紋および掌紋の画像を走査するための光学システムは、インクをベースに
した方法に関連する問題を回避するために開発されてきた。共通した光学システ
ムにおいては、走査される手は透明なプラテンに接して保持され、光学検出器が
、指紋または掌紋の画像を表す信号を生成するために、手とプラテンの間の界面
から反射する光を走査する。これらの信号はデジタル化され、デジタルコンピュ
ータメモリに記憶され、伝送または印刷のために処理される。
【０００４】 （発明の開示） ある態様では、本発明は、映像化領域を照明するための光源と、手と接触する
ため、および映像化領域を通して凸状の接触面と固定接触する手の部分を誘導す
るために露呈される凸状接触面と、および映像化領域からの光を遮り、映像化領
域内の接触面に接する手の表面特徴を表す信号をそこから生じさせるために配置
される検出器とを備える、手の特徴を光学的に映像化するための装置を特徴とし
ている。
【０００５】 別の態様では、本発明は、手を凸状の接触面と接触させることと、映像化領域
を通して接触面と固定接触する手を誘導することと、光で映像化領域を照明する
ことと、映像化領域から光を遮ることと、遮られた光から、映像化領域を通って
誘導されている手の表面特徴を表す信号を生じさせることとを備える、手の表面
の特徴を光学的に映像化するための方法を特徴としている。
【０００６】 実施形態は、以下の特徴の１つまたは複数を含んでよい。
【０００７】 接触面は、光源により生じる光を反射してよい。接触面は、映像化領域内で凸
状の形状であってよい。接触面は、映像化領域内で一定の湾曲の半径を有してよ
い。接触面は回転可能シリンダの表面に一致してよい。接触面は、映像化領域を
通して移動する接触する手の部分を円滑にするために構成されてよい。接触面は
、手が映像化領域を通して誘導されるにつれて、手のさまざまな部分と接触して
よい。
【０００８】 ダンパーが、映像化領域を通して手の部分を誘導する速度を調整するために、
接触面に結合してよい。モニタ（例えば、位置エンコーダ）は、映像化領域を基
準にして接触面の位置を追跡調査するために提供されてよい。接触面は、走査方
向で映像化領域を通して手の部分を誘導するために適応されてよい。映像化領域
は、走査方向に実質的に直交する画像ラインに沿って接触面を交差する画像面内
に実質的には含まれてよい。
【０００９】 検出器は、接触面と空気の間の界面の臨界角度より大きい、映像化領域内の接
触面に対する垂線を基準にした観察角度で、接触面から反射する光を主に受け取
るように構成されてよい。検出器は、接触面と水の間の界面の臨界角度より大き
い、映像化領域内の接触面に対する垂線を基準にした観察角度で接触面から反射
する光を主に受け取るように構成されてよい。観察角度は、接触面と映像化され
ている手の間の界面の臨界角度未満であってよい。
【００１０】 映像化領域内の接触面を照明する光は、映像化領域内の接触面に対して実質的
に垂直であってよい。光源および検出器は据置きであってよい。映像化セッショ
ンがいつ開始したのかを決定するために制御装置が提供されてよい。制御装置は
、映像化セッションがいつ終了したのかを決定するために構成されてよい。
【００１１】 手の部分は、映像化領域を通して凸状の誘導面を回転させることによって、映
像化領域を通して誘導されてよい。照明される映像化領域は、手の部分が誘導さ
れる方向に実質的に直交する方向で引き伸ばされてよい。映像化領域を通して誘
導される接触する手の表面特徴の二次元画像が生成されてよい。作者の掌は、作
者の掌のプリントを得るために凸状の接触面に接して置かれてよい。
【００１２】 本発明は、掌および手の側面を含む、手の完全なプリントを得るために使用で
きる。本発明は、コンパクトな設置面積を有する装置によって実現できる。また
、静止した手を光学的に走査するのと対照的に、接触面は映像化領域を通して手
を誘導するため、本発明は任意の長さの手を印刷することができる――つまり、
プリントの長さは、映像化装置の設置面積によって制限されない。さらに、接触
面は形状が凸状であるため、本発明は、掌の内部に一致する表面特徴を適切に映
像化できる。本発明は、別個に、または手全体の画像の一部として、手の４本の
指を映像化することもできる。
【００１３】 その他の特徴および優位点は、図面およびクレームを含む以下の説明から明ら
かになるだろう。
【００１４】 （好ましい実施形態の説明） 図１を参照すると、手１２の表面の特徴を光学的に映像化するための装置１０
は、ハウジング１６内で支えられている接触面１４を含む。接触面１４は、映像
化領域２２の境界となるスロット２０を有する、取外し可能なカバー１８の後で
支えられる。カバー１８は、水分、手の汚染物、および清浄流体がハウジング１
６の中に漏れるのを妨ぐために、接触面１４との実質的に流体密のシールを形成
する。接触面１４は、手１２を支え、映像化領域２２を通してそれを誘導するた
めに作成される。
【００１５】 動作中、手１２が接触面１４に置かれる。制御装置は、手１２が接触面１４に
いつ置かれるのか、従って映像化セッションをいつ開始するのかを自動的に決定
してよい。代わりに、ＳＣＡＮスイッチ２４は、映像化セッションを始動するた
めに起動されてよい。接触面１４は映像化領域２２に関して移動し、それによっ
て映像化領域を通して接触面と接触する手１２の部分を誘導する。手１２は、映
像化領域２２を通して誘導された後、手１２の表面特徴の画像がビデオモニター
に表示されてよい。制御装置は、映像化セッションが終了したのを自動的に決定
してよい、あるいはＳＡＶＥスイッチ２６は、表示された画像に一致するデータ
を記憶または伝送するために起動されてよい。画像データは不揮発性メモリに記
憶されてよい、あるいは中央コンピュータシステムに伝送されてよい。映像化装
置１０は、個人の指紋、掌紋、または踵紋を得て、検証するために使用されてよ
い。映像化装置１０は、施設またはコンピュータへの個人のアクセスを制御する
ために使用されてもよい。
【００１６】 図２Ａおよび図２Ｂに示されるように、接触面１４は、軸受けの上で支えられ
ている中心軸３２に取り付けられる回転可能なシリンダ３０の表面に一致する。
シリンダ３０は、光源３４によって生じる光に透明である。１つの実施形態では
、シリンダ３０は、光学的に透明になるまで研磨された面を有する透明アクリル
樹脂から形成される。後述されるように、画像品質は、映像化される手の部分が
接触面との完全かつ直接的な接触を行うときに高められる。従って、接触面１４
は、大部分の手のサイズが接触面の凸状の形状に位置できるような大きさに作ら
れる。好ましい実施形態では、シリンダ３０は、直径が約３インチ、長さが約６
インチである。（図１の破線で示されている）ストリップ加熱器３３は、接触面
１４での結露を削減するために、および手１２と接触面１４の間の接触品質を高
めるために、シリンダ３０の後に位置する。透明な重合体（例えば、シリコン、
ポリウレタンおよびエポキシ）の薄いコーティングは、接触面１４との手の接触
の質を高めるために使用されてよい。接触面１４は、約６０から８０のショアＡ
デュロメーターを有する重合体で被覆されてよい。重合体は、滴下方法または噴
霧方法で接触面１４に塗布できる。代わりに、薄板重合体が接触面１４に付着さ
れてよい。一般的には、重合体は、指の油および洗浄剤による腐食に実質的には
耐性でなければならない。
【００１７】 光源３４は、中央軸３２に隣接して配置される。光源３４は、光で映像化領域
２２を照明する。光源３４は、好ましくは、薄板拡散板によって直面される赤い
発光ダイオード（ＬＥＤ）光バーを除外する。映像化領域２２からの光は、プリ
ズム３８、テレセントリック映像化レンズ４０，４２および光学検出器４４（例
えば、ＣＣＤアレイ）を含む、検出システム３６によって検出される。検出シス
テム３６は光学軸４６に沿って配列される。検出システム３６は、映像化領域２
２内の画像ライン４７に沿ってある光を受け取るように設計される。
【００１８】 プリズム３８は、軸３２およびその関連マウントによって必要とされる空間を
収容するために軸３２によって画定される中心軸から２５°離れて取り付けられ
る。プリズム３８は、シリンダ３０の円形の端面５０に平行である第１面４８を
有し、さらに光学軸４６に垂直である第２面５２を有する。表面５０と表面５２
の間の交差５３の角度は、好ましくは２３．３°である。プリズム表面４８は、
光学軸の偏向を削減するためにシリンダ面５０近くに置かれる。プリズム表面４
８は、約２ｍｍ以下の距離でシリンダ面５０から間隔をあけて置かれてよい。プ
リズム３８は、好ましくはシリンダ３０と同じ材料（例えば、アクリル樹脂）か
ら形成される。
【００１９】 映像化レンズ４０，４２は、画像ライン４７から受け取られるおもな光線が、
図３に示されているのと同じ角度（α）で接触面１４を交差するように、テレセ
ントリック構成を有する。レンズ４０は、映像化領域全体２２を映像化するほど
十分に大きい。レンズ４０，４２を通る倍率は、全体的な映像化領域２２を検出
器４４の検出面の上に焦点を合わせるために選択される。Schiempflug状態に従
って、光学検出器４４の検出面は、画像ライン４７全体を検出面で適切に焦点を
合わせるために光学軸４６に関して傾けられる。
【００２０】 光学検出器４４は、約７ミクロン（μｍ）分、間隔をあけて置かれる５０００
素子（ピクセル）のＣＣＤ線形アレイを含む。大部分のハンド走査用途では、関
心のある映像化領域は約５インチという幅を有するだろう。このようにして、約
６００ｄｐｉ（インチあたりドット）という画像解像度は、検出器４４の５００
０ピクセルの内の３０００だけをサンプリングすることによって達成できる。Ｃ
ＣＤ線形アレイは、好ましくは最高毎秒１０Ｍｐｉｘｅｌというサンプリング速
度を有する。
【００２１】 臨界角度（θcr）より大きい接触面に対する垂線４８に関して測定される――
角度（θi）での接触面に入射する光は、検出システム３６に向かって内部で反
射されるだろう。臨界角度は、接触面に当たる光が、シリンダ３０内で完全に内
部で反射される最小入射角度として定義される。２つの材料の間の界面での臨界
角度の値は、つまり、ここに参照して組み込まれる米国特許第５，４１６，５７
３号に説明されているように、スネルの法則によって指定される。検出システム
３６の口径が、内部で反射される光光線のどれが検出器４４に達するのかを決定
する。特に（ここに見る（ｖｉｅｗｉｎｇ）角度と呼ばれる）光学軸４６と垂線
４８の間の角度（θview）は、反射光線のどれが検出器４４に達するのかを決定
する。検出システム３６は、角度（θview）が、接触面１４と空気の間の界面の
臨界角度より大きくなるように向けられる。例えば、シリンダ３０がアクリル樹
脂から形成される場合、角度（θview）は、約４２°より大きくなるように選択
されるだろう。検出システム３６は、角度（θview）が接触面１４と水の間の界
面の臨界角度より大きくなるが、接触面１４と手（１２）の間の界面の臨界角度
未満となる（例えば、約１．４４という有効手屈折率を仮定すると、アクリル樹
脂／手の界面の場合約７５°未満）ように向けられる。接触面／水界面の臨界角
度より大きい見る角度を選択した結果、映像化装置１０により生じる画像品質は
、実質的には手１２上の水分または汗で影響を及ぼされない。見る角度を増大す
ることにより、シリンダ３０は、システムが４５°にすぎない見る角度を有する
場合より小さい半径を有する。
【００２２】 前述されたように、手１２の表面特徴は、映像化領域２２を通ってシリンダ３
０の上で手１２を誘導することによって、映像化される。手１２の表面特徴は、
検出された光の輝度が、線４７に沿った位置に関して減少されるという事実の結
果として映像化される――すなわち、光は、接触領域の暗い画像が検出されるよ
うに、手が直接的に表面１４に接触する場合に阻止される。検出システム３６は
、このようにして手１２の幅を横切って線形領域を映像化する。光学検出器４４
は、それが映像化領域２２を通って移動するにつれて、手全体を捕捉するほど十
分に高い速度で映像化された線形領域を記録する。デジタル位置エンコーダは、
例えば、（カリフォルニア州、パロアルト(Palo Alto、California)のヒューレッ
トパッカード社(Hewlett-Packard Company)から入手できる）光学増分回転式エ
ンコーダ付きの、軸３２に取り付けられているコードホイールの回転を検出する
ことによって映像化領域２２を基準にして接触面１４の位置を追跡調査する。エ
ンコーダ６０からの信号は制御装置によって受信される。接点１４の位置は、検
出されるライン画像ごとに記録される。後述されるように、手１２の最終画像は
、記録されたライン画像から引き出され、規則正しく間隔をあけて配置される手
１２のライン画像から構成される。
【００２３】 制動モータ６２が、接触面が映像化された領域２２を通って接触する手の部分
を誘導する速度を調整するために、ベルト６４によって軸３２に結合される。制
動モータ６２は、軸３２に、シリンダ３０が回転される速度に比例する牽引を追
加する。この特徴は、制動モータ６２に抵抗負荷を課すことによって実現される
。回転速度が所定限度に近づくと、モータ６２にかかる抵抗負荷は固定電圧に固
定され、その結果、軸３２に適用される牽引がかなり増加する。手が映像化領域
２２を通って自由に移動してよい最大速度は、毎秒約５インチであってよい。検
出器が毎秒１０Ｍｐｉｘｅｌｓという速度でピクセルデータを出力できると仮定
すると、約３０００の画像ラインが、毎秒、検出器４４によって走査されてよい
。映像化領域２２を通る手の移動を毎秒５インチ以下に制限することにより、少
なくとも５００ｄｐｉという画像解像度を達成できる。従って、ダンパー６２は
、手１２が映像化領域２２を通って迅速過ぎて移動される尤度を削減する。制御
装置は、シリンダ３０が回転する速度を監視し、走査される手が映像化領域を通
って移動したのが迅速過ぎるときに、警報をトリガする。映像化セッションの間
、制動モータ６２は、加熱器３３が（例えば、約９８°Ｆ、約３５℃）までシリ
ンダ３０を均等に加熱するように、シリンダ３０をゆっくりと回転するために動
力を提供される。
【００２４】 図４に図示されるように、映像化セッションは、タイミング信号および制御信
号を光源３４、検出器４４、ビデオプロセッサ７２および画像記憶装置７４に伝
送する制御装置７０によって振り付けを担当される。検出器４４は、映像化領域
２２内の接触面１４と接触する手の表面特徴のライン画像を表すアナログ信号を
生じさせる。ビデオプロセッサ１２は、検出器４４のピクセルごとのリセットパ
ルスを削除するために相関二重サンプリング回路（ＣＤＳ）を含む。検出器４４
のダミーピクセルによって測定される強度レベルは、出力信号の基線を提供する
ために固定される。検出器出力信号は、フラッシュアナログ／デジタル（Ａ／Ｄ
）変換器７３によるデジタル変換に必要とされるレベルおよびソースインピーダ
ンスにバッファされる（１０ビット変換器が、好ましくは、良好な信号対雑音比
を達成するために使用される）。画像記憶装置７４は、ビデオプロセッサ７２か
ら受信されるデジタル信号を記憶する。画像プロセッサ７６は、画像記憶装置７
４に記憶されている画像ラインを読み取り、処理する。後述されるように、画像
プロセッサ７６は、走査された画像での照明レベルを補正し、走査された画像を
幾何学的にマッピングし直し、歪みを排除する。最終画像は、画像全体で、同一
基準に一致する背景レベルおよび規則正しい行間隔を有する。画像プロセッサは
、手１２が画像領域２２内でいつシリンダ３０に接触するのかを検出し、手１２
がいつ画像領域２２から完全に外に出たのかを判断する。最終画像は、検出器４
４が発生させた画像信号として生成された。最終画像はメモリに記憶されなけれ
ばならず、メモリ記憶装置要件で大きな削減を生じさせる。
【００２５】 画像プロセッサ７６は、手１２が接触面１４と接触していないときに生じる信
号を記録することにより、走査されたライン画像内の同一基準に一致しない照明
レベルを補償する。画像プロセッサ７６は、同一基準に一致する背景輝度に準拠
するために、このデータを使用し、走査済みの画像ラインの各ピクセル値を拡大
縮小し直す。例えば、走査線のピクセル（ｉ）ごとに、最終ピクセル値（Ｖ（ｉ
）ｆｉｎａｌ）が、所望の背景輝度（Ｖbackground）と、手１２が表面１４（Ｖ
（ｉ）reference）に接していなかったときに測定される輝度の比率によって指
定される係数で各ピクセル（Ｖ（ｉ）pixel）の輝度を拡大縮小することにより
得ることができる。すなわち、 V(i)final=(V(i)pixelxVbackground)V(i)reference 構造に注意し、画像ラインは、すべて同じ同一基準に一致しない状態を条件（例
えば、映像化領域２２内での照明、伝送、および感度の変動）とし、その場合、
基準データの１行だけが必要とされる。
【００２６】 プロセッサ７６は、いつ手が映像化領域２２内のシリンダ３０に接触したのか
を判断するためのスレッショルド値としてＶ（ｉ）referenceデータも使用する
。プロセッサ７６は、短期接触および映像化領域２２の相対的に小さい面積での
接触を無視することにより偽の結果を分離する。同一基準に一致するシリンダ温
度を維持するために制動モータ６２が連続してシリンダ３０を回転する実施形態
では、プロセッサ７６は、シリンダ３０が回転を停止したときを感知することに
より、手が映像化領域２２にいつ接触したのかを判断してもよい。
【００２７】 多くの場合、固定距離で間隔をあけて配置される画像ラインから構成される最
終画像を提供することが望ましい。画像プロセッサ７６は、位置エンコーダ６０
によって追跡調査される走査済みの行と関連付けることにより、規則的に間隔を
あけて配置される最終ライン画像を生じさせる。最終的な出力画像ラインは、隣
接する走査済みの画像ラインから挟まれる。所望される最終線位置（例えば、１
インチあたり５００行という所望解像度の場合約０．０１インチ）から規定され
る距離の範囲外にある）走査済みの画像ラインが廃棄される。走査済みの線は、
手がゆっくりと移動するときに非常に密接に間隔をあけて配置されるので、先行
する線から約０．００１インチより密接に間隔をあけて配置される線も廃棄され
る。手が映像化領域２２を通ってゆっくりと動かされるほど、廃棄される画像ラ
インの数が多くなるだろう。補間は、移動中に実行され（例えば、所望の画像ラ
イン位置を通り過ぎると、出力線が生じる）それにより不必要な画像ラインを記
憶する必要性を回避するのが好ましい。
【００２８】 画像プロセッサ７６は、各ピクセルが適切に走査線上に配置されるように各画
像ラインを校正し、それにより傾いた検出システム３６と関連する非線形歪みを
補償する。この目的のため、プロセッサ７６は、画像領域２２に重ね合わされる
均等に間隔をあけて配置される線（例えば、２ｍｍ）のグリッドのピクセルロケ
ーションを測定する。グリッド座標ロケーションに一致するピクセルロケーショ
ンは、線の所望されるサンプル解像度（典型的には５００ｄｐｉ）に補間される
。例えば、参照してここに組み込まれるWiliam K.Pratt、デジタル画像処理(Digi tal Image Processing) 第２版（１９９１年）を参照すること。走査済みの画像
ピクセルの多くがグリッドロケーションの間に該当するので、大部分の走査済み
の画像ピクセルのロケーションは、スプライン補間で決定される。
【００２９】 図５を参照すると、手の表面の特徴を光学的に映像化する方法では、制御装置
７０が、以下のように手の光学印刷を振り付けする。制御装置７０は、ＳＣＡＮ
スイッチ２４（図１）が起動された（ステップ１００）かどうかを判断する。Ｓ
ＣＡＮスイッチが起動された後、制御装置７０は、シリンダ３０の回転位置を決
定するためにエンコーダからのパルスを監視し、検出器４４によって捕捉される
ライン画像を分析する（ステップ１０２）。制御装置７０は、手１２が映像化領
域に接触した（ステップ１０４）かどうかを、走査済みライン画像を測定された
背景輝度に比較することまたはシリンダ３０が回転していないときを検出するこ
とのどちらかによって判断する。制御装置が手１２と映像化領域２２の間の接触
を検出しない場合には、制御装置７０はエンコーダパルスの監視および走査済み
のライン画像の分析を続行する（ステップ１０２）。制御装置が手の接触を検出
すると、制御装置７０は画像記憶装置７４内に走査済みライン画像を記憶し始め
る（ステップ１０６）。最終的な線位置ごとに、制御装置７０は、現在の走査済
みの線位置が最終線位置を越えたかどうか（ステップ１０８）を判断する。最終
線位置が越えられた場合、画像処理装置７６が、メモリ内に記憶されるマッピン
グし直されたライン画像を作成する（ステップ１１０）。それ以外の場合、画像
記憶装置７４は、走査済みのライン画像を記憶し続ける（ステップ１０６）。制
御装置７０は、映像化セッションが完了したかどうか（ステップ１１２）を、走
査済み船画像を測定された背景輝度に比較すること、またはシリンダ３０が制動
モータ６２によって設定される速度でいつ回転し始めたのかを検出することのど
ちらかによって判断する。映像化セッションが完了していない場合、画像記憶装
置７４は、走査済みのライン画像を記憶し続ける（ステップ１０６）。それ以外
の場合、最終的な完成画像が表示される（ステップ１１４）。ＳＡＶＥスイッチ
２６が起動された（ステップ１１６）場合、最終画像が記憶される、あるいは伝
送される（ステップ１１８）。ＳＡＶＥスイッチ２６が起動されず（ステップ１
１６）、ＳＣＡＮスイッチ２４が起動された（ステップ１２０）の場合、映像化
セッションが繰り返される（ステップ１０６）。
【００３０】 映像化装置１０は、完全な手、または手の部分だけの画像を捕捉できる。手全
体の表面特徴の画像を捕捉するためには、ユーザは、単に、接触面１４に接して
掌を押し付け、映像化領域２２を通ってシリンダ３０上で手全体をゆっくりと動
かしていくだけでよい。掌画像だけが所望される場合には、手の下部が捕捉され
なければならない。線の検出された接触幅は、領域が典型的には手首領域より幅
広いため、掌の下部端縁を反射するために使用できる。従来の指紋カードの場合
、従来のインクをベースにした動かされた画像を確認するために４つの手のスラ
ップ画像が必要とされる。映像化装置１０は、手がドラム上を動かされるときに
指が接触したまま保たれることを確認することによりこの用途のために使用でき
る。指の画像は、その凸状の輪郭、およびそれらを分離する空隙か検出できる。
いったん先端位置および通常の指の方向が決定されると、画像プロセッサ７６は
、従来の指紋カードの対応する指位置に準拠するために画像を回転することがで
きる。映像化装置１０は、やはり「作者の掌(writer's palm)」とも呼ばれる手
の端縁の画像を捕捉するために使用されてもよい。
【００３１】 それ以外の実施形態は、クレームの範囲内にある。
【００３２】 例えば、シリンダ３０は、透明な液体で充填された管、または十分な光学屈折
率（例えば約１．４８）を有する鋳造された材料から形成されてよい。シリンダ
３０は、軸３２よりむしろローラーの上で支えられてよい。軸３２がない場合、
前述された実施形態でのように、シリンダ３０の中心軸を回避するために、光学
軸を回転する必要はない。位置エンコーダ６０は、軸とともに回転する代わりに
、シリンダ３０の表面の移動を記録する陽に構築できる。制動モータ６２は、機
械的なダンパーで置換されてよい。代替実施形態では、シリンダ３０の移動が迅
速すぎると、可聴警報がトリガされる。
【００３３】 ある実施形態においては、位置エンコーダ６０は、シリンダ３０の固定増分移
動に応えて新規画像ラインの収集をトリガする。この実施形態では、光源２４は
、光パルスで画像２２を照明するように構成されるか、あるいは検出器４４で同
一基準に一致する画像パルスを生じさせるためにシャッターが使用される。これ
が、各ライン画像ごとの重点統合時間での変動を削減する。このインプリメンテ
ーションでは、ライン画像は、画像処理装置７６によってマッピングし直されな
い。
【００３４】 前述された実施形態では、手の表面特徴の画像は、隆起およびその他の表面特
徴が接触面と接触するロケーションでの総内部反射の失敗の結果として得られた
。これらの接触領域に入射する光は、プラテン／指を通して屈折し、手との接触
時に、部分的に吸収、部分的に分散される。この入射光の小さな部分だけが、入
射角と実質的には等しい反射角度で検出器に反射して戻され、そのため隆起およ
び接触する手の特徴が最終的な手の画像に暗い成分を寄与する。別の実施形態で
は、反対の極性である画像が作成される――つまり、隆起およびその他の接触す
る手の特徴は、最終的な手の画像の明るい特徴に寄与する。この実施形態では、
光源は、約０°という入射角で映像化領域を照明するために構成される。この入
射角はプラテン／空気界面の臨界角度より少ないため、かなりの量の入射光がプ
ラテン／空気界面を通して屈折し、手から離れて分散して反射される。この実施
形態では、反射光は、反射光のほとんどが検出されないように、プラテン／空気
界面の臨界角度より大きい角度で観察される。代わりに、検出された光は、主に
手から分散される光に一致する。この実施形態によって生じる画像では、隆起お
よびその他の接触する手の特徴は、手の谷およびその他の非接触領域より相対的
に明るい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 手の表面の特徴を光学的に映像化するための装置の概略の透視図である。
【図２A】 図１の映像化装置の一定の構成部品の概略前面図である。
【図２B】 図１の映像化装置の接触面の映像化領域を通して誘導されている手の概略側面
図である。
【図３】 図１の映像化装置の光学構成要素を通る光経路の概略側面図である。
【図４】 図１の装置によって生成される１つまたは複数の信号から手の表面特徴の画像
を得るためのシステムのブロック図である。
【図５】 手の表面の表面特徴を光学的に映像化する方法のフロー図である。
【符号の説明】
１４ 可動凸面 ２２ 領域 ３０ シリンダ ３２ 軸 ３４ 固定光源 ３６ 検出システム ３８ プリズム ４０ レンズ ４２ 映像化レンズ ４４ 検出器 ４６ 光学軸 ４７ 画像ライン ４８ プリズム表面 ５０ シリンダ面 ５３ 交差 ６０ エンコーダ ６２ 制動モータ ６４ ベルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B047 AA25 AA30 AB02 BA01 BB02 BC05 BC16 BC30 CA08 CB07 CB17

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 手の特徴を光学的に映像化するための装置であって、 映像化領域を照明するための光源と、 手と接触し、映像化領域を通して接触面との固定接触する手の部分を誘導する
    ために露呈される凸状の接触面と、 映像化領域からの光を遮り、映像化領域内の接触面に接触する手の表面特徴を
    表す信号をそこから生成するために配置される検出器と、 を備える装置。
  2. 【請求項２】 接触面が光源により生じる光を反射する、請求項１に記載の
    装置。
  3. 【請求項３】 接触面が映像化領域で形状が凸状である、請求項１に記載の
    装置。
  4. 【請求項４】 接触面が、映像化領域内で一定の湾曲半径を有する、請求項
    １に記載の装置。
  5. 【請求項５】 接触面が回転可能なシリンダの表面に一致する、請求項１に
    記載の装置。
  6. 【請求項６】 接触面が、映像化領域を通って移動する接触する手の部分を
    円滑にするように構成される、請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】 手が映像化領域を通って誘導されるにつれて、接触面が手の
    さまざまな部分に接触する、請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】さらに、接触面が映像化領域を通して手の部分を誘導する速度
    を調整するために接触面に結合されるダンパーを備える、請求項１に記載の装置
    。
  9. 【請求項９】さらに、映像化領域を基準にして接触面の位置を追跡調査する
    ためのモニタを備える、請求項１に記載の装置。
  10. 【請求項１０】 モニタが位置エンコーダを備える、請求項９に記載の装置
    。
  11. 【請求項１１】 接触面が走査方向で映像化領域を通して手の部分を誘導す
    るために適応され、映像化領域が、走査方向に実質的に直行する画像に沿って接
    触面を交差する画像面に実質的に含まれる、請求項１に記載の装置。
  12. 【請求項１２】 検出器が、接触面と空気の間の界面の臨界角度より大きい
    、映像化領域内の接触面に対する垂線を基準にした観察角度で接触円から反射す
    る光を主に受け取るように構成される、請求項１に記載の装置。
  13. 【請求項１３】 検出器が、接触面と水の間の界面の臨界角度より大きい、
    映像化領域内の接触面に対する垂線を基準にした観察角度で接触面から反射する
    光を主に受け取るように構成される、請求項１に記載の装置。
  14. 【請求項１４】 観察角度は、接触面と映像化されている手の間の界面の臨
    界角度未満である、請求項１３に記載の装置。
  15. 【請求項１５】 映像化領域内の接触面を照明する光が、映像化領域内の接
    触面に実質的に垂線である、請求項１に記載の装置。
  16. 【請求項１６】 光源および検出器が据置きである、請求項１に記載の装置
    。
  17. 【請求項１７】 さらに、映像化セッションがいつ開始したのかを判断する
    ために制御装置を備える、請求項１に記載の装置。
  18. 【請求項１８】 制御装置が、映像化セッションがいつ終了しのかを判断す
    るために構成される、請求項１７に記載の装置。
  19. 【請求項１９】 手の表面の特徴を光学的に映像化するための装置であって
    、 映像化領域を照明するための手段と、 凸状の接触面と手を接触させ、映像化領域を通して接触面と固定接触した手の
    部分を誘導するための手段と、 映像化領域からの光を遮り、映像化領域内の接触面と接触する手の表面特徴を
    表す信号をそこから生成するための手段と、を備える装置。
  20. 【請求項２０】 手の表面の特徴を光学的に映像化するための装置であって
    、 映像化領域を照明するための光源と、 手と接触するために円筒形接触面を有し、映像化領域を通して接触面に接触す
    る手の部分を誘導するように適応される回転可能な透明なシリンダと、 映像化領域からの光を遮り、そこから映像化領域内の接触面と接触する手の表
    面特徴を表す信号を生成するために配置される検出器であって、接触面と空気の
    界面の臨界角度より大きい映像化領域内の接触面に対する垂線を基準にした観察
    角度で、接触面から反射する光を主に受け取るように構成される検出器と、を備
    える装置。
  21. 【請求項２１】 手の表面の特徴を光学的に映像化するための方法であって
    、 手を凸状の接触面に接触させることと、 映像化領域を通して凸状の接触面と固定接触する手を誘導することと、 光で映像化領域を照明することと、 映像化領域を通して誘導される接触する手の表面特徴を表す信号を遮られた光
    から生成することと、を備える方法。
  22. 【請求項２２】 誘導ステップが、映像化領域を通して凸状の誘導表面を回
    転させることを備える、請求項２１に記載される方法。
  23. 【請求項２３】 照明ステップが、手の部分が誘導される方向に実質的に直
    交する方向で引き伸ばされる映像化領域を照明することを備える、請求項２１に
    記載される方法。
  24. 【請求項２４】 さらに、映像化領域を通って誘導される接触する手の表面
    特徴の二次元映像を生成することを備える、請求項２１に記載される方法。
  25. 【請求項２５】 手を置くことが、凸状の接触面に接して作者の掌を置くこ
    とを含む、請求項２１に記載される方法。
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