JP2622704B2 - 指紋検知法 - Google Patents

指紋検知法

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JP2622704B2
JP2622704B2 JP62502050A JP50205087A JP2622704B2 JP 2622704 B2 JP2622704 B2 JP 2622704B2 JP 62502050 A JP62502050 A JP 62502050A JP 50205087 A JP50205087 A JP 50205087A JP 2622704 B2 JP2622704 B2 JP 2622704B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、平滑平面上に置いた指の構造を走査し、記
憶された構造と比較する形式の、指紋および同様の皮膚
表面構造の検知法に関する。本発明は、更に、この種の
方法を実施する装置に関する。
背景技術 指紋検知装置は、すでに、多種多様のものが知られて
おり、あるいは、提案されている。即ち、例えば、一度
検知された指紋の特徴を中央コンピユータに記憶し、検
知装置から得られた実際の指紋と比較するため、必要に
応じて、コンピユータから上記特徴を呼出す形式の装置
が知られている。しかしながら、この種の装置は、デー
タ保護に関して疑問がある。従つて、すでに、カード所
有者自身が対応する指との比較のために直接に検知装置
に入力する一種の特定カードに指紋を記録する装置も知
られている。
公知の装置の場合、比較は異なる態様で行われる。即
ち、純粋な電子的方法が知られているが、大半の検知を
光学的に行い、データの最終比較のみを電子的に行う方
法も知られている。純粋に電子的な検知法の場合は、例
えば、マトリツクス形に配置した容量式のまたは別の対
応する小形センサによつて、指紋を走査できる。光学的
検知の場合、プリズムに指の表面を押しつければよい。
この場合、例えば、隣接媒体が空気ではなくプリズム面
に接する指表面の隆起個所であるようなプリズム表面の
個所の反射挙動は変化する。
これらのすべての公知の装置は、何れも、構造が比較
的複雑であり、従つて、安価でなく、量産される小形検
知装置には組込み得ないと云う欠点を有する。上記の比
較的複雑な、従つて、概ね比較的正確な検知装置の大半
は、データ処理設備に問題なく接続できる。しかしなが
ら、この利点は特定の事例において必要であるにすぎ
ず、指紋データの中央処理には、既述の如く、データ保
護法上の疑問がある。
発明の開示 本発明の目的は、このような基礎にもとづき作製した
装置が、複雑でなく、作動確実で安価であり、データ処
理設備と関係なく任意の個所で使用できるよう、構成が
簡単な指紋検知法および対応する装置を創生することに
ある。この場合、検知精度が極めて高い必要はなく、あ
る程度の誤確認が許容される。何故ならば、偶然的誤認
が、指をデータ担体と比較する者に対して不利な結果を
招くことはないからである。誤認率は、場合によつて
は、複数の検知操作を順次に行うことによつて、減少す
ることができ、即ち、最後の操作のみが成果を挙げれば
十分である。
上記の目的を達成するために、本発明は、水の音響伝
播性を有する載置体の平滑平面上に対接載置された被検
指の指紋を検出し、記憶された指紋と比較することによ
り、指紋の検知を行う指紋検知法であって、前記載置体
中を伝播される超音波によって、前記被検指の前記平滑
平面への対接部分を走査し、前記対接部分の指紋構造に
より変調された前記超音波を検出し、前記記憶された指
紋と比較する指紋検知法を特徴とするものである。
指紋検知において光波の代わりに超音波を使用するこ
とによつて、下記の利点が得られる。
（１） 空気中の音速は水中の音速の1/5であり、水は
人体の大部分をなし、更には、指の載置板として、水と
同様の音響伝播性を有する材料を容易に見付け得ると云
う事実にもとづき、音波は、皮膚と載置面との移行個所
において、指の皮膚の隆起個所が載置面と直接に接触す
る個所をほぼ同一の速度で通過し、指の構造の凹みがあ
る個所、即ち、載置面と皮膚との間に空気層が存在する
個所で反射される。かくして、補足の方策を講ずること
なく、指紋の特徴の良好なコントラストが得られる。
（２） 音波は、光波よりもゆつくり伝播し、より長い
ので、干渉縞を電子的に簡単に解析できる。
（３） ホログラフイツクな記録を行うにはレーザ光を
使用しなければならない光と異なり、音響ホログラフイ
ーを使用する場合、波のコヒーレンスに関する問題はな
い。
（４） 本方法の場合に好ましい10〜15MHzの範囲の周
波数の超音波発生器は、簡単且つ安価であり、極めて精
密に制御でき、例えば、反射および散乱波を問題なく除
くことができる。これは、受信器にも当てはまる。しか
も、更に、同一の要素を音響発生器および受信器として
使用することができる。
（５） 音響ホログラムを使用した場合、音響ホログラ
ムは、光学的ホログラムよりも本質的に容易に計算、作
成できる。何故ならば、波長がより長いからである。
（６） 波長は、指表面の構造に適合させることができ
るので、検知時、指を能動要素として利用できる。
音波（特に、超音波範囲の音波）による指紋の検知
は、本発明にもとづき、３種の態様で実施できる。
最も判り易い態様の場合、合焦された超音波束によつ
て指表面を点状または線状に走査する。この場合、超音
波束と指表面との所要の相対運動は、指載置板の機械的
運動およびまたは超音波源の運動によつて達成できる。
更に、行路内で偏向装置を旋回することによつて超音波
束を移動できる。集束すべき音波フロントにおいて移相
を行うことによつて、機械的に駆動される部材を使用す
ることなく超音波束を移動することもできる。次いで、
超音波束で走査せる強度ラスタまたはコントラストラス
タをコンピユータで評価して記憶されたデータと比較す
る。
超音波による指紋の別の同等の検知法では、反射され
た音波構造の特徴を物理的にまたは計算で変換（例え
ば、フーリエ変換）を行い、評価および比較のためによ
り簡単な構造を得る。これは、指表面の場合に可能であ
る。何故ならば、指表面は、その線形配置にもとづき、
一種のフーリエ変換が可能な概ね周期的な構造を示すか
らである。公知の指紋検知法は、主として、線形配置の
直接的比較（特に、分岐個所の検知）を意図する。指表
面の構造を点ラスタのみから成る簡単な像に変換する方
式は、これまで、指紋の検知に利用されていない。
変換された構造の信号は、マトリツク受信器またはス
キヤナによつて、コンピユータに伝送され、このコンピ
ユータにおいて、対応する変換によつて形成して記憶さ
れたデータと比較される。
更に、音響ホログラフイーも指紋検知に利用できる。
検知プロセスに使用される記憶された指表面の音響ホ
ログラムは、指の特徴に対応し音波反射性の異なる表面
レリーフ構造を有する。しかしながら、特徴構造を表面
に可視化するこの種のホログラムは、安全上の理由から
好ましくない。従つて、外部から見える平坦な表面を有
するが、表面下に、音響伝播性の異なる材料を使用した
音響ホログラムが好ましい。超音波を透過するホログラ
ムの場合、音響的透明さの異なる範囲を使用できる。
検知システムにおける音波の推移および各要素の配置
は、任意に選択できる。即ち、例えば、超音波発生器ま
たは超音波源から来る音波フロントを、まず、音響ホロ
グラムを含む記録担体を通過させ、次いで、指載置板を
介して指境界面に入射させ、上記境界面から指表面構造
に対応して反射された音波を超音波ラスタ受信器に供給
する。しかしながら、逆の配置も可能である。この場合
は、音波は、まず、指境界面に照射され、上記境界面で
反射された音波は、次いで、ホログラムを通過して、出
口側でラスタ受信器に入射する。
別の方法では、音響ホログラムを含む記録担体を指載
置板として使用する。この構成の場合、音波は、音響ホ
ログラムの指載置面とは逆の側から音響ホログラムに入
射し、ホログラムおよび指境界面から反射された音波
は、受信器に受信される。
更に、音源から来る音波を同時に指境界面および反射
性のホログラムに向ける構成も可能である。双方の面で
反射された音波は、次いで、ラスタ受信器に供給され
る。この構成の変更例では、音響発生器および音響受信
器は、本質的に同一の平面内にあり、音波は、正三角の
推移をとつて、発生器から指の境界面に達し、次いで、
ホログラムに達し、受信器にもどり、同時に逆方向へ送
られる。
音響発生器および受信器が同一の構造部材である場合
は、パルス法で間欠的な操作を行い、一方、受信器が別
個の場合は、音響発生器を連続的に作動することもでき
る。
装置の作動態様について、超音波の推移に関する限
り、全測定装置、即ち、本質的に、超音波発生器および
受信機を液中（好ましくは、水中）に設置すれば、特に
有利である。すべての場合、液体は、既述の如く、境界
面の移行を避けるため液体と本質的に同一の音響伝播速
度を有する材料から成る指載置板の背面に接する。液体
の代わりに、例えば、対応する性質を有する固体の合成
樹脂材料を使用し、この材料に、測定装置を埋込むか、
音響発生器および受信器を結合することができる。
添付の図面を参照して以下に本発明に係る方法を詳細
に説明する。
図面の簡単な説明 第１図は、指表面と平坦な載置面との間の境界面にお
ける超音波の反射態様を示す略図、第２図は、音響ホロ
グラフイーによる指紋の検知における音波の第１推移態
様を示す図面、第３図は、ホログラフイー法における音
波の第２推移態様を示す図面、第４図は、ホログラフイ
ー法における音波の第３推移態様を示す図面、第５図
は、ホログラフイー法における音波の第４推移態様を示
す図面、第６図は、ホログラフイー法における音波の第
５推移態様を示す図面、第７図は、合焦された超音波に
よる指表面の走査装置の略図、第８図は、指表面で反射
された超音波構造の物理的変換装置の略図である。
発明を実施するための最良の形態 第１図に、平坦な表面２を有する載置板１（但し、下
面は示してない）を示した。上面２には、人間の指の一
部が載つている。指の表面４は、隆起個所５および凹み
個所６を有する。10〜15MHzの周波数範囲の超音波フロ
ント７は、できる限り水に対応する音響伝播速度を有す
る材料から成る載置板１を通つて、載置板１と指表面４
との間の境界面に達する。指表面４の隆起範囲５が載置
板１の表面と接触する個所において、超音波の大半は、
指の載置板との間の境界面を通り、載置板１の音響伝播
速度が本質的に指内の音響伝播速度に対応する場合、本
質的に同一の速度で指内を伝播する。一方、載置板１の
表面の後３に空間８が存在する指表面の凹み６の範囲で
は、音波は、空気中の伝播速度が本質的に小さいので、
局部的な音波フロント９の形で反射される。上記音波フ
ロント９は、音波フロント９の伝播路に設置したラスタ
受信器で検知される干渉構造を形成する。
以下の図面に、本発明に係る装置における音波の各種
の推移態様を示した。第２図の態様の場合、超音波発生
器10で作られた音波７は、まず、指紋の音響ホログラム
を含むカード11に入射する。カード11を通過した音波
は、次いで、載置板１と指３との間の境界面に達する。
上記境界面で反射された音波の方向には、得られた干渉
パターンを検知するラスタ受信器12が設けてある。
第３図の態様は、音波が、まず、指と載置板との間の
境界面に入射し、反射された音波が、音響ホログラムを
含むカード11を通過する点で、第２図の態様と異なる。
第４図の場合、超音波発生器10から発生された音波フ
ロントの音波７は、指３と載置面との間の境界面および
音響ホログラムを含むカード13に直接に送られ、上述の
双方の実施例とは異なり、上記境界面およびカードにお
いて反射される。反射された双方の音波は、干渉し、受
信器12で検知される。音波の全行路は、指載置板と本質
的に一致する音響伝播速度を有する液体中に置くのが合
目的的である。
第５図の態様の場合、音響ホログラムを含むカード11
は、指３の載置面として使用する。音波７は、カード11
を通過し、部分的に指とカードとの間の境界面で反射さ
れ、反射され 第６図に、最後の実施例を示した。この場合、音響発
生器および受信器は、１つのユニツト14に組合されてい
る。このユニツトは、載置面２と指との間の境界面およ
び音響反射ホログラムを含むカード13に対して音波を送
る。正三角形の対称的配置にもとづき、音波は、一方で
は、指の境界面からカード13へ反射され、他方では、カ
ードから指の境界面へ反射される。この場合、反射され
た音波は、再び、送信器／受信器にもどされる。
超音波のラスタ受信器は、例えば、１つの単位ラスタ
に加わる音圧を電気信号に変換する小さい圧電素子のラ
スタから構成できる。得られた電気信号ラスタは、次い
で、必要な比較を電子的に行う電子評価装置（図示して
ない）に供給される。
第７図に、集束された超音波による指表面の走査装置
を模式的に示した。超音波発生器と受信器との組合せ装
置15は、超音波フロント16を送信し、このフロントは、
音波を合焦するレンズ装置17によつて、接触面19と指20
表面との間の境界面上の点18に合焦される。点18で反射
された音波は、矢印で示した如く、再び、発生器／受信
器15に送られる。発生器／受信器15は、間欠的に発生お
よび受信を行うよう構成してあるので、走査はパルス的
に行われる。矢印21は、指表面の走査のため音源を往復
運動させることを意味する。
第８図に、反射された音波構造を物理的に変換する検
知装置を示した。超音波送信器22は音波フロント23を送
信し、このフロントは、この方向への透過性のミラー24
を通つて接触面19と指20の表面との間の境界面に向けら
れる。境界面で反射された音波フロントは、ミラー24に
おいて少くとも部分的に方向変更され、音波フロントと
して、音響レンズ装置の形の物理的変換要素26に送られ
る。捕集面27（例えば、音響／電気変換器マトリツク
ス）上には、変換によつて簡単化された点ラスタ28の形
の構造像が生ずる。この構造像は、簡単に評価でき、即
ち、対応して形成して記憶した特徴ラスタと比較でき
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−86982（ＪＰ，Ａ) 米国特許4053228（ＵＳ，Ａ)

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】水の音響伝播性を有する載置体の平滑平面
    上に対接載置された被検指の指紋を検出し、記憶された
    指紋と比較することにより、指紋の検知を行う指紋検知
    法であって、前記載置体中を伝播される超音波によっ
    て、前記被検指の前記平滑平面への対接部分を走査し、
    前記対接部分の指紋構造により変調された前記超音波を
    検出し、前記記憶された指紋と比較することを特徴とす
    る指紋検知法。
  2. 【請求項２】10〜15MHzの周波数範囲の超音波を使用す
    ることを特徴とする請求項１記載の指紋検知法。
  3. 【請求項３】合焦せる超音波束で、スキャンニングする
    ことによって、指表面を走査することを特徴とする請求
    項１または２記載の指紋検知法。
  4. 【請求項４】指および音源およびまたは超音波束の行路
    内に設けた偏向要素を駆動することによって、合焦せる
    超音波束と指表面とを相対運動させることを特徴とする
    請求項３記載の指紋検知法。
  5. 【請求項５】形成された超音波フロント内の移相によっ
    て、合焦せる超音波束の終点を移動することを特徴とす
    る請求項３記載の指紋検知法。
  6. 【請求項６】得られた音響信号を電気信号に変換し、構
    造解析のためコンピュータによって評価することを特徴
    とする請求項３〜５の何れか１項記載の指紋検知法。
  7. 【請求項７】指表面で反射された音波構造の特徴を物理
    的変換要素によってフーリエ変換し、変換値をスキャン
    ニング受信器またはマトリックス受信器によって信号像
    に変換することを特徴とする請求項１または２項記載の
    指紋検知法。
  8. 【請求項８】音響ホログラムの形の指表面の特徴を含む
    記録担体（11、13）を使用し、指表面（３）と平滑表面
    （２）との間の境界面で反射された超音波干渉構造を記
    録担体（11、13）の音響ホログラムと比較することを特
    徴とする請求項１または２記載の指紋検知法。
  9. 【請求項９】特徴の比較のため、超音波発生器（10）か
    ら発生された音波（７）を音響ホログラムへ向け、該ホ
    ログラムを通過した音波を指の境界面へ向け、前記境界
    面で反射された音波をラスタ受信器（12）によって検知
    することを特徴とする請求項８記載の指紋検知法。
  10. 【請求項１０】特徴の比較のため、超音波発生器（10）
    から発生された音波（７）を、まず、指の境界面へ向
    け、前記境界面で反射された音波を音響ホログラムを通
    過させ、前記ホログラムから出た音波をラスタ受信器に
    よって検知することを特徴とする請求項８記載の指紋検
    知法。
  11. 【請求項１１】超音波発生器から発生された音波を指の
    境界面および音響ホログラムへ向け、前記境界面および
    ホログラムで反射された音波をラスタ受信器によって検
    知することを特徴とする請求項８記載の指紋検知法。
  12. 【請求項１２】正三角形の対称的配置の場合、超音波発
    生器から発生された音波を、まず、指の境界面へ向け、
    前記境界面で反射された音波をホログラムへ向け、前記
    ホログラムで反射された音波を超音波発生器の平面内に
    あるマトリックス受信器にもどし、前記とは逆方向へも
    音波を同様に推移させることを特徴とする請求項８記載
    の指紋検知法。
  13. 【請求項１３】超音波発生器を同時に受信器として使用
    することを特徴とする請求項12記載の指紋検知法。
  14. 【請求項１４】水の音響伝播性を有する載置体の平滑平
    面上に対接載置された被検指の指紋を検出し、記憶され
    た指紋と比較することにより、指紋の検知を行う請求項
    ８〜13の何れか１項記載の指紋検知法を実施する装置に
    おいて、超音波発生器（10）と、指（３）を載せる平滑
    な表面（２）を有し超音波に対して透明な載置板（１）
    と、記録担体（11、13）上に設けてあって指紋の特徴を
    含む音響ホログラムと、超音波エネルギーを電気信号に
    変換するラスタ受信器（12）と、前記信号を評価する電
    子評価ユニットとを有し、これらの部材は、超音波発生
    器（10）から放射された音波が順次にまたは同時に指の
    境界面および音響ホログラムに入射し、前記境界面およ
    びホログラムで反射された音波がラスタ受信器に供給さ
    れることを特徴とする指紋検知装置。
  15. 【請求項１５】載置板（１）の材料が、空気の５倍の音
    速を有することを特徴とする請求項14記載の装置。
  16. 【請求項１６】音響ホログラムが、超音波を透過できる
    ことを特徴とする請求項14または15記載の装置。
  17. 【請求項１７】音響ホログラムが、透音性または音速が
    より大きい範囲およびより低い範囲としての指紋特徴を
    有することを特徴とする請求項14〜16の何れか１項記載
    の装置。
  18. 【請求項１８】超音波発生器（14）が、同時に、音響受
    信器（14）として構成してあることを特徴とする請求項
    14〜17の何れか１項記載の装置。
  19. 【請求項１９】超音波発生器が、載置板まで延びる液体
    または合成樹脂に合成樹脂に結合されていることを特徴
    とする請求項14〜18の何れか１項記載の装置。
  20. 【請求項２０】全測定装置が、音波の推移に関する限
    り、液中にあることを特徴とする請求項14〜19の何れか
    １項記載の装置。
  21. 【請求項２１】さらに、音響合焦要素および音響反射要
    素が設けてあることを特徴とする請求項14〜20の何れか
    １項記載の装置。
JP62502050A 1986-03-27 1987-03-26 指紋検知法 Expired - Lifetime JP2622704B2 (ja)

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DE3610397.7 1986-03-27
DE19863610397 DE3610397A1 (de) 1986-03-27 1986-03-27 Verfahren zum erkennen eines fingerabdruckes

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