JP3150126B2 - 指紋入力装置 - Google Patents

指紋入力装置

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JP3150126B2 JP02630199A JP2630199A JP3150126B2 JP 3150126 B2 JP3150126 B2 JP 3150126B2 JP 02630199 A JP02630199 A JP 02630199A JP 2630199 A JP2630199 A JP 2630199A JP 3150126 B2 JP3150126 B2 JP 3150126B2
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    • G06V40/14—Vascular patterns

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、指紋入力装置に関
し、特に２次元イメージセンサーを用いて指紋像を直接
得る指紋入力装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の指紋入力装置は、レンズ
やプリズムあるいはファイバーなどの光学部品を使用
し、所定の角度から指先の指紋に対して光を照射し、そ
の反射光を集光して指紋の画像を出力するものとなって
いた。また、光学系を用いて指紋の画像を得るのではな
く、静電容量によって直接指紋画像を入力する方式も研
究されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の指紋入力装置では、レンズやプリズムあるい
はファイバーなどの光学部品を用いている場合は、これ
ら光学部品自体の大きさやその取付位置などがある程度
必要となるとともに、これら光学部品が比較的高価であ
り、装置の薄型化や小型化、さらには低価格化を妨げる
という問題点があった。また、これら光学部品により指
紋の画像を光学処理した場合、得られた画像に歪みが生
じやすいという問題点があった。
【０００４】一方、静電容量によって直接指紋画像を入
力する方式では、外来静電気に非常に弱く、かつ良好な
感度を得難いという問題点があった。本発明はこのよう
な課題を解決するためのものであり、静電容量によらず
光を用いて歪みのない画像が得られるとともに、比較的
薄型かつ小型で安価に実現できる指紋画像入力装置を提
供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による指紋入力装置は、２次元配列さ
れた多数の受光素子からなり、指紋入力時に指紋がこれ
ら受光素子の受光面に近接配置される２次元イメージセ
ンサを設け、これら受光素子のうち、受光面が指紋稜線
部と近接している受光素子により、その指紋稜線部を介
して指先内部からの散乱光が良好に届く明部領域を指紋
稜線部として検出するとともに、受光面が指紋谷間部と
近接している受光素子により、指先内部からの散乱光が
あまり届かない暗部領域を指紋谷間部として検出するよ
うにしたものである。
【０００６】また、指紋を入力する指先の腹部下側に光
源を配置し、下方から上方の指先腹部に光を照射するこ
とにより、指先内部に散乱光を発生させるようにしたも
のである。また、指紋を入力する指先の前方下側に光源
を配置し、前方下方から斜め上方の指先先端に光を照射
することにより、指先内部に散乱光を発生させるように
したものである。また、光源として近赤外光を照射する
ものを設けるとともに、２次元イメージセンサの表面に
薄膜のフィルタを設け、光源からの近赤外光を透過させ
他の外乱光を減衰させるようにしたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態である
指紋入力装置のブロック図であり、同図において、１１
は指２の指紋３の凹凸による光の強弱を２次元的に検出
する２次元イメージセンサ、１２は２次元イメージセン
サ１１の出力を画像処理することにより指紋パターンを
生成する画像処理部、１３は画像処理部１２で生成され
た指紋パターンの特徴を抽出し、所定の基準パターンと
比較することにより認識判断するパターン認識部であ
る。
【０００８】以下では、２次元イメージセンサ１１とし
てＣＣＤ（固体撮像素子）２次元センサを用いた場合を
例として説明する。なお、画像処理部１２およびパター
ン認識部１３については、一般に用いられているものを
適用できる。
【０００９】２次元イメージセンサ１１は、２次元的に
配列された多数の受光素子から構成されており、これら
受光素子の出力に基づき平面画像が形成される。なお、
各受光素子の配置間隔は、指紋３の稜線部（凸部）４お
よび谷間部（凹部）５のピッチより小さくする必要があ
り、５０μｍ以下であれば、パターン認識を行うのに十
分な精度の画像が得られる。
【００１０】図２は２次元イメージセンサの受光過程を
示す説明図である。指２の指紋３を入力する際、指紋３
が２次元イメージセンサ１１のカバー１Ｂに接触するよ
うに指２が配置される。このカバー１Ｂはガラスなどの
透明部材から構成されており、通常、受光素子１の受光
面１Ａを保護するために設けられている。
【００１１】このとき、指紋３の稜線部４は、２次元イ
メージセンサ１１のカバー１Ｂに接触し、指２内部から
の散乱光が、稜線部４から直接にカバー１Ｂを介して受
光素子１で受光される。一方、指紋３の谷間部５とカバ
ー１Ｂとの間には空間６が生じる。このため、谷間部５
から空間６に射出された散乱光は、皮膚と空気との境界
で屈折散乱し、さらには空間６によるカバー１Ｂ間での
距離により散乱して、カバー１Ｂを介して受光素子１に
届く光の量が減衰すると考えられる。
【００１２】また、空間６内の空気とカバー１Ｂの屈折
率と、カバー１Ｂへの光の入射角との関係から、カバー
１Ｂに届いた光のうちその一部はカバー１Ｂ表面で全反
射すると考えられる。したがって、受光素子１におい
て、カバー１Ｂと直接接する稜線部４からの光が良好に
検出される一方、空間６を介して到達する谷間部５から
の光があまり検出されなくなり、稜線部４が明部領域と
して検出され、谷間部５が暗部領域として検出される。
【００１３】このように、指紋入力時に指先が受光素子
１の受光面１Ａに近接配置される２次元イメージセンサ
１１を設け、これら受光素子のうち、受光面１Ａが稜線
部４と近接している受光素子により、その稜線部４を介
して指２内部からの散乱光が良好に届く明部領域を稜線
部４として検出するとともに、受光面１Ａが谷間部５と
近接している受光素子により、指２内部からの散乱光が
あまり届かない暗部領域を谷間部５として検出するよう
にしたものである。
【００１４】したがって、本発明によれば、レンズやプ
リズムあるいはファイバーなどの光学部品が不要とな
り、従来のものと比較して、光学部品自体の大きさやそ
の取付位置などによる物理的大きさの制約がなくなり、
例えば持ち主の認証が必要なＩＣカード内部などに実装
しうる程度まで薄型化および小型化を実現できる。ま
た、光学部品による光学処理がなされないため、特別な
画像修正処理を実行することなく歪みのない指紋画像を
得ることができ、指紋パターンの認識率を改善できる。
【００１５】次に、図３を参照して、本発明の第２の実
施の形態について説明する。前述した第１の実施の形態
では、指２内部からの散乱光が、指２の周囲光から生じ
るため特別な光源を設ける必要ない。しかし、周囲光が
ない場所で使用する場合は、ＬＥＤなどの光源を設け
て、指２に対して照射すればよい。
【００１６】図３において、１４Ａは、指２の腹部２Ａ
の下側に配置された光源であり、この光源１４Ａを用い
て、下方から上方の腹部２Ａに向かって光を照射するこ
とにより、指２内部に散乱光が生成される。これによ
り、指２の上部に光源を配置して照射する場合と比較し
て、指２を２次元イメージセンサ１１に配置する際でも
光源が邪魔にならなくなり、利用者にとって扱いやすい
装置を実現できる。
【００１７】また、光源１４Ａと指２との距離を極めて
小さくなり、光源１４Ａからの光を効果的に指２内に導
くことができ、効率よく散乱光を生成できる。さらに、
光源１４Ａが直接、受光素子１に届かないため、指２の
周囲の受光素子１とのコントラストが抑制され、ノイズ
を低減できる。なお、光源１４Ａから指２の指先に向か
って光を照射してもよく、より効率よく散乱光を生成で
きる。
【００１８】また図３において、１４Ｂは、指２の先端
部２Ｂの前方下側に配置された光源であり、この光源１
４Ｂを用いて、下方から斜め上方の先端部２Ｂに向かっ
て光を照射することにより、指２内部に散乱光が生成さ
れる。これにより、指２の上部に光源を配置して照射す
る場合と比較して、指２を２次元イメージセンサ１１に
配置する際でも光源が邪魔にならなくなり、利用者にと
って扱いやすい装置を実現できる。
【００１９】また、光源１４Ｂと指２との距離を極めて
小さくなり、光源１４Ｂからの光を効果的に指２内に導
くことができ、効率よく散乱光を生成できる。特に、先
端部２Ｂは前方下方に向けて半球状となっていることか
ら、光源１４Ｂから光を照射した場合は、指２内部で偏
ることなく散乱光を生成できる。
【００２０】さらに、光源１４Ｂが直接、受光素子１に
届かないため、指２の周囲の受光素子１とのコントラス
トが抑制され、ノイズを低減できる。なお、光源１４
Ａ，１４Ｂをそれぞれ単独で用いてもよいが、両方を用
いてもよい。
【００２１】また、光源１４Ａ，１４Ｂとして近赤外光
を照射する光源、例えば近赤外光用ＬＥＤを用いるとと
もに、この近赤外光を透過させ外乱光例えば可視光を低
減させる薄膜のフィルタ１５を設けてもよい。この場
合、２次元イメージセンサ１１として、近赤外光を受光
できるものを選択する必要があるが、一般的な２次元Ｃ
ＣＤイメージセンサであれば近赤外光を受光できる。
【００２２】これにより、蛍光灯や日光などの外乱光を
低減でき、このような外乱光が多い環境であっても、こ
れら外乱光に起因するノイズの影響を抑制して、効率よ
く指紋を入力できる。なお、カバー１Ｂとして、フィル
タ１５の機能を持つものを予め選択してもよく、両者を
兼用できる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、指紋入
力時に指先が受光素子の受光面に近接配置される２次元
イメージセンサを設け、これら受光素子のうち、受光面
が稜線部４と近接している受光素子により、その稜線部
を介して指先内部からの散乱光が良好に届く明部領域を
稜線部として検出するとともに、受光面が谷間部と近接
している受光素子により、指先内部からの散乱光があま
り届かない暗部領域を谷間部として検出するようにした
ものである。
【００２４】したがって、本発明によれば、レンズやプ
リズムあるいはファイバーなどの光学部品が不要とな
り、従来のものと比較して、光学部品自体の大きさやそ
の取付位置などによる物理的大きさの制約がなくなり、
装置の薄型化や小型化を実現できる。また、光学部品に
よる光学処理がなされないため、特別な画像修正処理を
実行することなく歪みのない指紋画像を得ることがで
き、指紋パターンの認識率を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態による指紋入力装
置のブロック図である。
【図２】 ２次元イメージセンサの受光過程を示す説明
図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態による指紋入力装
置のブロック図である。
【符号の説明】
１…受光素子、１Ａ…受光面、１Ｂ…カバー、２…指、
２Ａ…腹部、２Ｂ…先端部、３…指紋、４…稜線部、５
…谷間部、６…空間、１２…次元イメージセンサ、１２
…画像処理部、１３…パターン認識部、１４Ａ，１４Ｂ
…光源、１５…フィルタ。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 指紋稜線部および指紋谷間部からなる指
    先の指紋パターンを画像として入力する指紋入力装置に
    おいて、 ２次元配列された多数の受光素子からなり、指紋入力時
    に指紋がこれら受光素子の受光面に近接配置され、 これら受光素子のうち、受光面が指紋稜線部と近接して
    いる受光素子により、その指紋稜線部を介して指先内部
    からの散乱光が良好に届く明部領域を指紋稜線部として
    検出するとともに、 受光面が指紋谷間部と近接している受光素子により、指
    先内部からの散乱光があまり届かない暗部領域を指紋谷
    間部として検出する２次元イメージセンサを備えること
    を特徴とする指紋入力装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の指紋入力装置において、 指紋を入力する指先の腹部下側に配置され、下方から上
    方の指先腹部に光を照射することにより、指先内部に散
    乱光を発生させる光源を備えることを特徴とする指紋入
    力装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の指紋入力装置において、 指紋を入力する指先の前方下側に配置され、前方下方か
    ら斜め上方の指先先端に光を照射することにより、指先
    内部に散乱光を発生させる光源を備えることを特徴とす
    る指紋入力装置。
  4. 【請求項４】 請求項２または３記載の指紋入力装置に
    おいて、 前記光源として、近赤外光を照射するものを設け、 ２次元イメージセンサの表面に、光源からの近赤外光を
    透過させ他の外乱光を減衰させる薄膜のフィルタを備え
    ることを特徴とする指紋入力装置。
JP02630199A 1999-02-03 1999-02-03 指紋入力装置 Expired - Lifetime JP3150126B2 (ja)

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