JP2019193102A - 判子の凹凸パターンをスキャンすることができるパターンイメージスキャナ - Google Patents
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Abstract
Description
その後、プリズムを用いて指紋イメージを生成する指紋リーダのように、印鑑をスキャンする印鑑スキャナが開発された。しかしながら、解決しなければならない問題点として、(1)プリズムの面が硬い平面であるため、判子の押印が難しいことと、(2)判子には朱肉やインクがついているため、その朱肉やインクがプリズムに付くということがある。そこで、本発明者は、このような方法の問題点を改善したものを開発して特許登録(大韓民国特許第1542818号及び第1594114号)された。
特許登録されたパターンイメージ取得装置は、光屈折器の面に透明材料の弾性パッドが取り付けられ、弾性パッドの上面に弾性パッドと一定の間隔離隔して透明又は不透明な材料の弾性膜を配置した。ユーザは、弾性膜に判子を押印して判子イメージを取得装置に入力することになる。弾性膜が判子によって押印されると、その判子の凹凸面の形状に弾性パッドを加圧することになり、光屈折器を含んだパターンイメージ取得装置がパターンイメージを生成する。
光屈折器を用いる方式は、きれいで解像度が良いイメージを取得することができるという点では非常に優れた技術であるが、基本的には一定の厚さを有するため、小型化に多少の困難がある。
実施例により、本発明のスキャナは、前記弾性パッドとイメージセンサとの間に配置され、前記弾性パッドから入射される映像において赤外線領域を通過させる赤外線フィルタをさらに含むことができる。
他の実施例により、本発明のスキャナは、前記ハウジングの開放された上面に配置され、前記弾性パッドの全部又は一部を支持する透明材料の上部支持部をさらに含むことができる。例えば、前記上部支持部は、透明材料の平板パネルで形成することができる。
他の実施例により、前記弾性膜は、交換可能な状態に作製することができる。
例えば、弾性膜は、前記物体の凹凸面が接触する弾性のある材料の中心フィルム部と、前記中心フィルム部を一定の強さの張力で引っ張ることにより、前記中心フィルム部が一定の大きさの範囲の弾性を有するように支持する縁部と、を含むことができる。この場合、本発明のスキャナは、前記弾性膜の上部を覆って前記弾性膜を固定するカバーをさらに含むことができる。カバーには、前記中心フィルム部に対応する貫通孔が形成される。
前記弾性膜の縁部を支持するために、前記ハウジングの上面に下部−溝を形成したり、前記カバーに上部−溝を形成することができる。
なお、前記弾性膜が一定の弾性を有して前記弾性パッドに近接するようにするために、(1)前記ハウジングの上面の中前記弾性パッドを覆う部分の全部又は一部が第1傾斜面として形成されても、(2)前記カバーで前記貫通孔を覆う部分の全部又は一部が第2傾斜面として形成されても、(3)前記ハウジングの上面又はカバーに突起が形成されても良い。
本発明のパターンイメージスキャナは、光学構造であって、ただレンズと赤外線フィルタなどを含むため、構造的に光学系が非常に簡単であり、その代わりにコントラストが優れたイメージを取得するために、赤外線光を用いる。したがって、本発明によると、従来のパターンイメージスキャナに比べて相対的に薄く作製することができる。
本発明のパターンイメージスキャナ100は、ハウジング101と、ハウジング101の上面に設けられた弾性パッド111と、弾性パッド111の上面に配置された弾性膜113と、を含む。ハウジング101と弾性パッド111が本体を形成する。
ハウジング101は、密閉された内部空間101aを形成し、上面に位置する弾性パッド111を支持して本体を構成する。弾性パッド111から出射される映像(光)がハウジング101の内部空間101aに入射されるように、ハウジング101の上面は弾性パッド111に合わせて開放されている。弾性パッド111は、内部空間101aを覆ってハウジング101が1つのカメラユニットのように作動するようにする。
但し、実施例により、ハウジング101の開放された上面には、弾性パッド111の全部又は一部を支持するための透明な材料の上部支持部をさらに備えることができる。上部支持部は、弾性パッド111により入射される映像が歪まないように薄くて透明な材料のパネルであれば良い。図1のように、上部支持部としては、例えば、ハウジング101の開放された上面に配置されて弾性パッド111の全体を支持する透明材料の平板パネル103がある。又、他の実施例として、平板パネルがハウジング101の開放された上面の一部のみに配置されて弾性パッド111の一部のみを支持することもできる。平板パネル103は、薄くて透明なアクリル又は合成樹脂で作製することができる。以下では、図1の平板パネル103を上部支持部として用いる例を中心に説明する。
ハウジング101の内部空間101aには、弾性パッド111に光を照らす光源121と、弾性パッド111を撮影するためのカメラ部123とが内蔵されることにより、本体は1つのカメラユニットのように作動する。
本発明において、光源121は、可視光線を用いることもできるが、赤外線を用いることが望ましいので、以下での説明も赤外線光を中心に説明する。光源121としては、図示したように、弾性パッド111に向かって光を照射するLED、及びその他の照明装置などを用いることができる。光源121は、図1に示された位置の他にも、上部の弾性パッド111に向かって光を照射することができれば、ハウジング101の内部空間のどこにでも配置することができる。但し、光源121から出射される光がカメラ部123に直接入射されないように調節することが必要となる。光源121から弾性パッド111に照射された光は、弾性パッド111と弾性膜113との接触面、又は弾性パッド111と空間部115との間で反射、屈折又は散乱されながら、弾性膜113に押印された物体10の凹凸面10aのパターンに映像化され、弾性パッド111により内部空間101aに入射されてカメラ部123に結像される。
カメラ部123は、赤外線フィルタ125とイメージセンサ127とを含み、必要に応じて、少なくとも1つのレンズ129をさらに含むことができる。
赤外線フィルタ125は、赤外線の波長帯域の光のみを通過させることにより、イメージセンサ127に赤外線が入射されるようにする。光源121で赤外線を照射するため、赤外線フィルタ125がなくても、イメージセンサ127には主に赤外線が入射されるが、赤外線フィルタ125を用いて赤外線をイメージ化することがコントラストの良いイメージを得ることができる。
イメージセンサ127は、弾性パッド111と弾性膜113との接触面、又は弾性パッド111と空間部115との間で反射されたり屈折された映像(光)のうちで赤外線フィルタ125を通過した赤外線映像を用いてデジタルパターンイメージを生成する。イメージセンサ127は、赤外線帯域の信号を処理することができるべき、入射される赤外線の光量に対応するグレーレベルのイメージを生成する。レンズ129は、イメージセンサ127と弾性パッド111との間に設けられ、弾性パッド111から出射される映像をイメージセンサ127に結像し、入射される映像の焦点を合わせる。図1には、赤外線フィルタ125がレンズ129とイメージセンサ127との間に設けられるが、赤外線フィルタ125がレンズ129の前方に設けられ、弾性パッド111と対向するように形成しても良い。
実施例により、光源121として赤外線の代わりに、可視光線帯域に属する光を用いる場合には赤外線フィルタ125が必要ない。
弾性パッド111と弾性膜113とは、物体10のパターンが入力される構成である。弾性パッド111と弾性膜113とは、上下に一定の間隔離隔して平行に配置される。物体10は、弾性膜113に押印され、弾性パッド111は、物体10から直接凹凸パターンが入力されず、弾性膜113により凹凸パターンが入力される。
弾性パッド111は、硬い物体10のパターンの入力を容易にしながら、その上面は物体10の凹凸パターンが最終的に入力されるパターンの入力面となる。弾性パッド111は、判子やスタンプのように硬い物体10の凹凸パターンが容易に入力される。例えば、物体10が垂直方向に押印されず、一定の範囲内で傾いて押印されても、弾性パッド111が物体の凹凸パターンに押印されることに問題がないので、パターンイメージの生成に問題がない。通常の印鑑スキャナや指紋リーダのように、硬くて平らなパターンの入力面では、判子が少し傾いてもパターンの入力面に接触しない部分はイメージを生成することができないことと比較できる。
したがって、硬い物体10の押印方向がほぼ垂直であれば、その凹凸面10aの凹凸部分の全体が弾性パッド111と完全に接触できるように、弾性パッド111は、低いレベルの弾性を有する透明材料であれば可能である。したがって、ここでの「弾性」は、変形可能性として解釈されても良い。例えば、シリコン(Silicon)又は合成樹脂などを弾性パッド111の材料として用いることができる。一方、弾性パッド111は、一定の硬さを有することにより、上部支持部がなくても物体10の押印過程で物体10を支持することができる材料で実現することもできる。
弾性パッド111は、上部支持部により支持されることが望ましい。弾性パッド111は、平板パネル103に密着して取り付けられる。弾性パッド111は、平板パネル103に取り付けられれば十分であるため、平板パネル103と弾性パッド111との間に別の接着剤による接着層を形成しないか、あるいは光経路を歪めない程度に形成することが望ましい 。
弾性膜113は、物体10の凹凸面10aが直接接触する面である。インクや朱肉などにより汚染された凹凸面10aを繰り返し押印する場合、弾性膜113は汚染されることになるが、本発明において、弾性パッド111は、弾性膜113の汚染の影響を受けない。弾性膜113が既に汚染された状態であっても、(1) 物体10に代わって弾性膜113が物体10の凹凸状に弾性パッド111を押印し、(2) 弾性膜113の汚染が赤外線光の映像化に影響を与えないためである。したがって、本発明のパターンイメージスキャナ100を繰り返し用いる過程で弾性膜113が物体10により汚染されても、汚染部分が表示されないきれいなパターンイメージを得ることができる。
弾性膜113は、弾性材料の薄い膜であれば可能であり、例えば、シリコン、天然ゴム又は合成樹脂などの薄い膜を用いることができる。弾性膜113は、透明または不透明材料を用いることができるが、汚染が表示されない不透明素材が望ましい。パターンの入力のために、弾性膜113は、少なくとも押印過程中には一定の張力で引っ張られることにより、凹凸面10aの形状に弾性パッド111を加圧することができなければならない。
光源121として赤外線を用いるので、弾性膜113の色は問題にならない。不透明材料である場合に、弾性膜113は、明度の低い黒色系のみでなく、明度の高い白色系の色を用いても良い。
一方、赤外線光源121は、点灯しても目に見えないので、パターンイメージスキャナ100は、動作状態を表示するために可視光線の色の別途の光源(図示せず)をさらに含むことができる。
物体10の凹凸面10aのパターンイメージを生成するために、物体10の凹凸面10aを弾性膜113に押印すると、図2のように、弾性膜113は、一定の張力で引っ張られた状態の弾性パッド111を加圧する。この際、物体10の凹凸面10aに引っ掛かった弾性膜113は、凹凸面10aの形状が表示されるほどの張力で引っ張られる。したがって、弾性膜113は、凹凸面10aの形状に弾性パッド111を加圧することになる。物体10により押印された部分(凹凸面の陽刻部分)(A)には空間部115がなくなり、押印されない部分(凹凸面の陰刻部分)(B)には依然と空間部115が存在する。
物体10を弾性膜113に押印している際、光源121から照射された赤外線光は、透明な弾性パッド111を通過した後、押印された物体10の凹凸面10aのパターンに映像化され、再度弾性パッド111により本体の内部空間101aに入射される。内部空間101aに入射された赤外線映像は、カメラ部123により結像されてパターンイメージとなる。カメラ部123は、弾性パッド111と弾性膜113とを直接撮影してパターンイメージを生成するものである。
この際、物体10により押印された部分(A)と押印されない部分(B)でのパターン形状の映像化過程が異なる。物体10により押印された部分(A)には、空間部115がなくなると共に空気層がなくなる。したがって、物体により押印された部分(A)では、光が弾性膜113により吸収されたり反射される。逆に、押印されない部分(B)は、 空間部115が依然と存在するので、赤外線光は空間部115の空気層を通過しながら反射、散乱、又は屈折されるため、映像化過程が押印された部分と異なる。
このような過程により、カメラ部123が物体10の凹凸面10aのパターンイメージを生成する。次は、パターンイメージからパターンを分離してパターンを認識する過程を行うことができる。
実験によれば、赤外線光は、物体10により押印されない部分(凹凸面の陰刻部分)(B)より物体10により押印された部分(凹凸面の陽刻部分)(A)でより多く反射される。これにより、イメージセンサ127から出力されるグレーレベルのイメージは、凹凸面10aの陽刻部分は白色に近い明るい部分となり、凹凸面10aの陰刻部分は黒色に近く表示され、コントラストが良いイメージとなる。
実施例により、光源121として赤外線の代わりに可視光線帯域に属する光を用いる場合にも、パターンイメージの生成過程は上述したものと類似する。
先ず、弾性膜の実際の形態は、様々な要素を考慮しなければならない。
一つ目、凹凸面10aがインクや朱肉などにより汚染された物体10を繰り返し用いる場合、弾性膜は交換する必要が生じる。それは、(1)弾性膜の外面にインクや朱肉などによる汚染の跡が残り、その朱肉やインクなどが弾性膜に影響を与える恐れがあるためである。例えば、弾性膜の材料に多少の違いはあるが、朱肉などの油成分が弾性膜を汚染させることにより、弾性膜が重さによって弛んだり、弾性を失う恐れがある。又、(2)弾性膜は、物体10の凹凸面10aの形状をそのまま反映できるように十分に薄い膜である必要があるが、その分繰り返し用いることにより破れたり、弾性を失う恐れがある。したがって、弾性膜は、交換の必要が生じ、交換可能な状態に実現されることが望ましい。このような目的を達成するために、図3に示したパターンイメージスキャナ300のように、弾性膜を着脱可能な構造で作製し、弾性膜330は、交換可能な消耗品として作製する。
二つ目、上述したように、弾性膜と弾性パッドとの間隔は狭いほど、ユーザが弾性膜と弾性パッドとの空間を感じずに、物体10を容易に押印することができる。
三つ目、パターンイメージスキャナに装着された状態の弾性膜は、一定の弾性を維持するために、一定の範囲の張力で少し引っ張られた状態を維持しなければならない。一方、過度の張力で弾性膜が引っ張られると、弾性膜が物体10の押印過程で破れる恐れがあるので、実験的に適正な張力範囲を設定する必要がある。
以上をまとめると、結局、弾性膜は、その縁部が機構的に固定された状態で弾性パッドの上部に装着されることにより、物体10によって加圧される際に、凹凸面10aの形状に変形されることが重要である。図3〜図5を参照してその一実施例を説明する。
ハウジング310の上面には、弾性パッド111の全部又は一部を覆う下部−溝310bが設けられ、以下に説明する弾性膜330の縁部331を収容する。又、ハウジング310の上面には、弾性パッド111と接する部分の全部又は一部の面に、第1傾斜面310cが形成される。例えば、下部−溝310bと弾性パッド111との間に、第1傾斜面310cが形成され、下部−溝310bと弾性パッド111との間に高さの差を与える。
カバー350は、ハウジング310と共に弾性膜330を支持すると同時に、弾性膜330を一定の力で引っ張ることにより、一定の弾性を有するようにする。先ず、カバー350の中央には、弾性膜330が露出するように貫通孔351が形成されている。貫通孔351は、物体10の押印のために弾性膜330を露出する窓(Window)となる。カバー350には、弾性膜330を一定の力で引っ張るように、第1傾斜面310cと向き合う第2傾斜面353を形成することができる。
図3の例には示していないが、実施例によっては、カバー350の貫通孔351の周りには、ハウジングの上面の下部−溝310bと嵌まる上部−溝(図示せず)が設けられ、弾性膜330の縁部331を共に収容することもできる。逆に、カバー350の貫通孔351の周りにのみ上部−溝(図示せず)が設けられ、ハウジング310の上面には、下部−溝310bが形成されなくても良い。
弾性膜330は、図1及び図2に示した弾性膜113の実施例である。弾性膜330は、フレームを形成する縁部331と、縁部331により支持される中心フィルム部333とを含む。中心フィルム部333は、物体10が押印される領域であって、図2の弾性膜113の機能を行う十分に薄いフィルムとして実現される。
縁部331は、様々な形態に実現することができる。中心フィルム部333が物体10の押印過程で伸びても、固定された形態で中心フィルム部333を支持することができるほどの堅い材料で形成することができる。又、縁部331は、中心フィルム部333と同一の材料の弾性を有する合成樹脂又はシリコンなどの材料を用いながら、ただ厚みのみが異なる程度に実現することもできる。
縁部331は、ハウジング310に装着される際に下部−溝310bに安着されることにより、下部−溝310b及び/又はカバー350の上部−溝(図示せず)によってその位置が固定され、押印過程で中心フィルム部333が伸びる際に中心フィルム部333を支持する。
図3〜図5の例では、弾性パッド111が下部−溝310bに比べて低く位置することにより、第1傾斜面310cが弾性パッド111に行くほど低くなる形態に実現さされるが、逆に、弾性パッド111が下部−溝310bに比べて高く位置することにより、第1傾斜面が弾性パッドに行くほど高くなる形態に実現することもでき、第1傾斜面の一部が弾性膜の高さ、すなわち、空間部の高さを調節することができる。又、ハウジング310の上面の第1傾斜面310c又はカバー350の第2傾斜面353に代わって、中心フィルム部333を弾性パッド111に近くなるように押す突起(図示せず)をハウジング310の上面又はカバー350に形成することもできる。
実施例により、縁部331が硬い材料で実現され、中心フィルム部333を一定の張力で引っ張って弾性を維持することができるように、縁部331と中心フィルム部333とを互いに異なる材料で形成することもできる。しかしながら、図3〜図5の構造を適用する場合、縁部331は、中心フィルム部333を単純に支持する役割をすることも、縁部331と中心フィルム部333とが同一の材料で形成されることにより、縁部331は、中心フィルム部333から同一の材料で延長された形態となることも可能である。
10a 凹凸面
100 パターンイメージスキャナ
101 ハウジング
101a 内部空間
103 平板パネル
111 弾性パッド
113 弾性膜
115 空間部
121 光源
123 カメラ部
125 赤外線フィルタ
127 イメージセンサ
129 レンズ
331 縁部
310c 第1傾斜面
353 第2傾斜面
333 中心フィルム部
350 カバー
351 貫通孔
Claims (7)
- 物体の凹凸面のパターンイメージを生成するパターンイメージスキャナにおいて、
弾性膜と、
前記弾性膜と並んで配置された透明材料の弾性パッドと、
前記弾性パッドに向かって赤外線光を照射する光源と、
前記物体によって押印された前記弾性膜が前記弾性パッドを前記凹凸面の形状に押印する過程で、前記弾性パッドから入射される映像を前記パターンイメージに変換するイメージセンサと、
前記光源とイメージセンサとを収容し、開放された上面を前記弾性パッドが覆っているハウジングと、を含み、前記弾性膜が前記物体の凹凸面によって汚染されても前記物体の凹凸面のパターンイメージを生成することができることを特徴とする、
パターンイメージスキャナ。 - 前記弾性パッドとイメージセンサとの間に配置され、前記弾性パッドから入射される映像で赤外線領域を通過させる赤外線フィルタをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のパターンイメージスキャナ。
- 前記ハウジングの開放された上面に配置され、前記弾性パッドの全部又は一部を支持する透明材料の上部支持部をさらに含むことを特徴とする請求項1又は2に記載のパターンイメージスキャナ。
- 前記上部支持部は、透明材料の平板パネルであることを特徴とする請求項3に記載のパターンイメージスキャナ。
- 前記弾性膜は、前記物体の凹凸面が接触する弾性のある材料の中心フィルム部と、前記中心フィルム部を一定の強さの張力で引っ張ることにより、前記中心フィルム部が一定の大きさの範囲の弾性を有するように支持する縁部とを含み、交換可能な状態に作製されることを特徴とする請求項1又は2に記載のパターンイメージスキャナ。
- 前記弾性膜の上部を覆って前記弾性膜を固定し、前記中心フィルム部に対応する貫通孔が形成されたカバーをさらに含み、前記ハウジングの上面に下部−溝が形成されるか、前記カバーに上部−溝が形成され、前記弾性膜の縁部を支持することを特徴とする請求項5に記載のパターンイメージスキャナ。
- 前記ハウジングの上面の中前記弾性パッドを覆う部分の全部又は一部が、第1傾斜面として形成されるか、前記カバーで前記貫通孔を覆う部分の全部又は一部が第2傾斜面として形成されるか、前記ハウジングの上面又はカバーに突起が形成されることにより、前記弾性膜が前記弾性パッドに近接するように押し、一定の弾性を有するようにすることを特徴とする請求項6に記載のパターンイメージスキャナ。
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