JP3168878U - 指紋画像読取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能な指紋画像読取装置を提供する。【解決手段】指紋画像を取得するための指紋画像読取装置であって、光束を射出する光源２２と、該指紋画像を生成する画像センサ２８と、該光源から射出する該光束を受け取って該光束を該画像センサに反射させるプリズム２４と、を備えて構成されている。また、該プリズムは、使用者の指を載置して該光源の該光束を反射させる指接触面２４１と、該指接触面と連接し、該指接触面とのなす角度をαとする第１反射面２４２と、該指接触面と連接し、該指接触面とのなす角度をβとする第２反射面２４３と、を備える。該第１反射面は、該指接触面からの該光束を該第２反射面に反射させ、且つ該第２反射面は、該第１反射面からの全ての該光束を該画像センサに反射させる。【選択図】図２

Description

本考案は指紋画像読取装置に関し、特に非平行なプリズムを用い、且つ広角レンズの組み合わせを備える指紋画像読取装置である。

指紋画像読取装置は、光学式ものと非光学式ものとに分類される。現在、指紋画像読取装置の大部分は、プリズム（Ｐｒｉｓｍ）と凸レンズ（Ｃｏｎｖｅｘ Ｌｅｎｓ）及び画像センサが主要な構成要素として一般的に使われている光学式のものを採用し、指紋画像を捕捉するのに用いる。

図１は、従来の指紋画像読取装置１を模式的に示す説明図である。図１に示すように、光源１２から射出した光束は、プリズム１４の一辺を通過してプリズム１４に光を入射させる。光束は、プリズム１４内を指１０が接触している斜辺に向かって進行すると共に、指１０によってプリズム１４の他の辺に反射する。この光束は、凸レンズ１６によって画像センサ１８に集光し、そして、適応的な信号処理を行うことで、指紋識別の動作を完了させる。類似な指紋画像読取装置としては、例えば、特許文献１が参照され得る。

指紋画像読取装置の体積を低減するために、特許文献２には、プリズムの形状を変化させることで、指紋画像読取装置の体積を縮小することができる。ただし、このような指紋画像読取装置の指接触面の面積が極めて大きいため、指が載置されている領域以外に、かなり多くの領域が余ってしまい、指紋画像読取装置の全体体積が大きくなるという問題がある。さらに、光源、レンズ及び画像センサがそれぞれ同じ側に配置されていないため、レンズの全反射面の下方の空間を有効利用出来ず、指紋画像読取装置の全体体積が縮小できない主な原因の一つにもなる。

欧州特許出願公開第２０３９２９２（Ａ１）号明細書 米国特許第６８２６０００（Ｂ２）号明細書

しかし、上記した構成であると、小型化が困難である。また、高価なレンズやプリズムを必要とし、コスト削減が困難である。また、指紋画像読取装置を小型や携帯型などの電子機器に搭載するために、指紋画像読取装置の小型化が求められている。即ち、本考案が解決しようとする課題は、どうやって指紋画像読取装置の体積をより一層減少させるということである。

本考案は、以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、超小型化を可能とする指紋画像読取装置を提供することにある。

本考案の別の目的は、上記した超小型化指紋画像読取装置に適用する広角レンズの組み合わせを提供することにある。

指紋画像を取得するために、本考案の請求項１の指紋画像読取装置は、光束を射出する光源と、指紋画像を生成する画像センサと、光源から射出する光束を受け取ってこの光束を画像センサに反射させるプリズムと、を備えて構成されている。そのプリズムは、使用者の指を載置して光源の光束を反射させる指接触面と、指接触面と連接し、指接触面とのなす角度をαとする第１反射面と、指接触面と連接し、指接触面とのなす角度をβとする第２反射面と、を備える。また、第１反射面は、指接触面からの光束を第２反射面に反射させ、且つ第２反射面は、第１反射面からの全ての光束を画像センサに反射させる。

請求項２の考案は、上記請求項１の指紋画像読取装置において、上記指接触面の面積が、使用者の指紋の範囲と概略等しいか等しいであるように構成されている。

請求項３の考案は、上記請求項１の指紋画像読取装置において、指接触面と第１反射面とのなす角度αは、２３度＜α＜２７度を満足するように構成されている。請求項４の考案は、上記請求項１の指紋画像読取装置において、指接触面と第２反射面とのなす角度βは、１５８度＜β＜１６２度を満足するように構成されている。

請求項５の考案は、上記請求項１の指紋画像読取装置において、プリズムは、第１反射面と第２反射面とを連接する第４面をさらに備えるように構成されている。光源から射出する光束は、その第４面を通過してプリズムに射入するように構成されている。

請求項６の考案は、上記請求項１の指紋画像読取装置において、光源から射出する光束は、第１反射面を透過してプリズムに射入するように構成されている。

請求項７の考案は、上記請求項１の指紋画像読取装置において、第２反射面から反射された光束を受け取ってこの光束を画像センサに集光させるレンズの組み合わせを備える。また、請求項８の考案は、上記請求項７の指紋画像読取装置において、レンズの組み合わせは広角レンズであり、第２反射面から反射された全ての光束を受け取るように構成されている。請求項９の考案は、上記請求項７の指紋画像読取装置において、レンズの組み合わせには、少なくとも２個のレンズを有し、そのうち、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズとを有するように構成されている。

請求項１０の考案は、上記請求項１の指紋画像読取装置において、プリズムは、ガラス材質或いはプラスチック材質からなる構成としている。

上記した指紋画像読取装置とレンズの組み合わせによれば、指紋画像読取装置の全体体積を効率的に減少できるため、指紋画像読取装置は、携帯電話や、カメラなどのいずれの電子製品にも適用できる。

従来の指紋画像読取装置を模式的に示す説明図である。 本考案の実施形態に係る指紋画像読取装置を示す構造図である。 本考案の他の実施形態に係る指紋画像読取装置の光源の配置位置を模式的に示す説明図である。

以下に、本考案を、図を用いてさらに詳しく説明する。

図２は、本考案の実施形態に係る指紋画像読取装置２を示す構造図である。

図２を参照して、指紋画像読取装置２は、光源２２と、プリズム２４と、レンズの組み合わせ２６と、画像センサ２８と、を備えて構成されている。本実施形態に係る指紋画像読取装置２は、光源２２から散乱光束を射出し、この光束をプリズム２４に入射した後、プリズム２４に接触された指の指紋の山線（ｒｉｄｇｅ）及び谷線（ｖａｌｌｅｙ）に照射し、このときの光束は、プリズム２４の反射によりレンズの組み合わせ２６に入射して、このレンズの組み合わせ２６を介して画像センサ２８に集光して、指紋画像が生成される。

光源２２は、発散光源であり、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）、蛍光管、ハロゲンランプなどにより構成することができる。

プリズム２４は、指接触面２４１と、第１反射面２４２と、第２反射面２４３と、第４面２４４と、を備えて構成されている。光源２２の光路径の折曲げを目的としてプリズム２４が配置された。これにより、指紋画像読取装置２の体積を低減することができる。また、光路径の折曲げる回数が多いほど、指紋画像読取装置２をより薄型化で製作できる。更に、プリズム２４は、ガラスやプラスチックなどの材質を用いた構造としてもよい。

指接触面２４１は、使用者の指を載置するための領域であり、かつ光源２２から射出する光束を反射させるための領域でもある。

第１反射面２４２は、指接触面２４１と連接しており、且つ指接触面２４１とのなす角度αは、２３度＜α＜２７度を満足するのがよいが、好ましくは２５度が最適である。第１反射面２４２は、指接触面２４１からの光束を反射させるために使用している。

第２反射面２４３は、指接触面２４１と連接しており、且つ指接触面２４１とのなす角度βは、１５８度＜β＜１６２度を満足するのがよいが、好ましくは１６０度が最適である。第２反射面２４３は、第１反射面２４２からの光束を画像センサ２８に反射させるために使用している。

第４面２４４は、第１反射面２４２と第２反射面２４３とを連接している。

また、第１反射面２４２は、指接触面２４１とのなす角度αによって、指接触面２４１からの光束を指接触面２４１を越えて第２反射面２４３に入射し、且つ第２反射面２４３は、指接触面２４１とのなす角度βによって、第１反射面２４２が反射された全ての光束を画像センサ２８に反射させる。

さらに、本実施形態に係る指紋画像読取装置２の指接触面２４１の面積が、使用者の指の指紋の範囲と概略等しいか等しいであるように構成されている。これにより、指紋画像読取装置２の体積を低減することができる。

実施形態に係る指紋画像読取装置２のレンズの組み合わせ２６は、プリズム２４の第４面２４４と画像センサ２８との間に選択的に設置することができる。レンズの組み合わせ２６によって、第２反射面２４３から反射された全ての光束を受け取ってから、この光束を画像センサ２８に集光する。このレンズの組み合わせ２６は広角レンズであってもよく、第２反射面２４３から反射された全ての光束を受け取るように構成されている。

さらに、このレンズの組み合わせ２６は、少なくとも２個のレンズ２６１，２６２を備え、第１レンズ２６１は、負の屈折力を有し、第２レンズ２６２は、正の屈折力を有するように構成されている。ただし、レンズの組み合わせ２６のレンズ数量が２個であってもよいが、この限りでない。この場合、第２反射面２４３の光束を画像センサ２８に集光させることができればよい。

光源２２、レンズの組み合わせ２６、画像センサ２８のそれぞれの形式及び機能について、従来の指紋画像読取装置と同様であるため、ここでの詳細な説明を省略する。

図３は、本考案の他の実施形態に係る指紋画像読取装置２の光源２２の配置位置を模式的に示す説明図である。

図３を参照して、光源２２を配置する位置としては、プリズム２４の第４面２４４の外側に設置してもよいし、プリズム２４の第１反射面２４２の外側に設置してもよい。光源２２をプリズム２４の第４面２４４の外側に設置している場合、光源２２から射出された光束を第４面２４４を通過してプリズム２４に射入するように構成されている。これにより、プリズム２４の第１反射面２４２の外側の空間を有効利用できることから、指紋画像読取装置２の全体体積を効率的に減少できる。また、光源２２をプリズム２４の第１反射面２４２の外側に設置している場合、光源２２から射出された光束を第１反射面２４２を透過してプリズム２４に射入するように構成されている。これにより、プリズム２４の第４面２４４の外側の空間は同様に十分利用できることから、指紋画像読取装置２の全体体積を効率的に減少できる。

なお、本考案の指紋画像読取装置を前記実施形態で例示したものを利用する場合には、指紋画像読取装置の体積を効率的に減少できるため、本考案は、携帯電話や、カメラなどのいずれの電子製品にも適用できる。

α：角度
β：角度
１：指紋画像読取装置
１０：指
１２：光源
１４：プリズム
１６：凸レンズ
１８：画像センサ
２：指紋画像読取装置
２２：光源
２４：プリズム
２４１：指接触面
２４２：第１反射面
２４３：第２反射面
２４４：第４面
２６：レンズの組み合わせ
２６１：第１レンズ
２６２：第２レンズ
２８：画像センサ

Claims (10)

1. 指紋画像を取得するための指紋画像読取装置であって、
   光束を射出する光源と、前記指紋画像を生成する画像センサと、前記光源から射出する前記光束を受け取って前記光束を前記画像センサに反射させるプリズムと、を備え、
   前記プリズムは、
   使用者の指を載置して前記光源の前記光束を反射させる指接触面と、
   前記指接触面と連接し、前記指接触面とのなす角度をαとする第１反射面と、
   前記指接触面と連接し、前記指接触面とのなす角度をβとする第２反射面と、
   を備え、
   前記第１反射面は、前記指接触面からの前記光束を前記第２反射面に反射させ、且つ前記第２反射面は、前記第１反射面からの全ての前記光束を前記画像センサに反射させることを特徴とする、指紋画像読取装置。
2. 前記指接触面の面積が、前記使用者の前記指紋の範囲と概略等しいか等しいであることを特徴とする、請求項１に記載の指紋画像読取装置。
3. 前記指接触面と前記第１反射面とのなす前記角度αは、２３度＜α＜２７度を満足することを特徴とする、請求項１に記載の指紋画像読取装置。
4. 前記指接触面と前記第２反射面とのなす前記角度βは、１５８度＜β＜１６２度を満足することを特徴とする、請求項１に記載の指紋画像読取装置。
5. 前記プリズムは、前記第１反射面と前記第２反射面とを連接する第４面をさらに備え、前記光源から射出する前記光束は、前記第４面を通過して前記プリズムに射入することを特徴とする、請求項１に記載の指紋画像読取装置。
6. 前記光源から射出する前記光束は、前記第１反射面を透過して前記プリズムに射入することを特徴とする、請求項１に記載の指紋画像読取装置。
7. 前記第２反射面から反射された前記光束を受け取って前記光束を前記画像センサに集光させるレンズの組み合わせを備えることを特徴とする、請求項１に記載の指紋画像読取装置。
8. 前記レンズの組み合わせは広角レンズであり、前記第２反射面から反射された全ての前記光束を受け取ることを特徴とする、請求項７に記載の指紋画像読取装置。
9. 前記レンズの組み合わせには、少なくとも２個のレンズを有し、そのうち、正の屈折力を有する第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズとを有することを特徴とする、請求項７に記載の指紋画像読取装置。
10. 前記プリズムは、ガラス材質或いはプラスチック材質からなることを特徴とする、請求項１に記載の指紋画像読取装置。
    

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