JP4738532B2

JP4738532B2 - 鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置

Info

Publication number: JP4738532B2
Application number: JP2009543921A
Authority: JP
Inventors: スンチョイ，ヒ; テクチョイ，キョン; ヒキム，ジャイ
Original assignee: インダストリー−アカデミックコーペレイションファウンデイション，ヨンセイユニバーシティ; スプレマインク．
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2011-08-03
Anticipated expiration: 2027-12-17
Also published as: JP2010515146A; US8243131B2; US20100315498A1; KR20070087486A; WO2008078895A1; KR100827391B1

Description

本発明は、セキュリティが求められる多様な分野の身元確認及び認証に適用可能な指紋映像獲得装置に関し、さらに詳しくは、カメラのような撮影装置の撮影範囲の限界を超える指紋の領域を鏡を利用して非接触式で獲得する、鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置に関する。

一般に、指紋認識システムは、価格と性能面でその他の生体認識システムに比べて比較的優秀であるから広く使用されている。

しかしながら、従来の指紋認識システムに使用される接触式指紋映像獲得装置の場合、ユーザが拒否感を感じ、接触時に指紋が歪み、環境及びユーザの皮膚状態に起因して指紋映像品質が変化し、その結果、指紋認識の性能が低下しうるという短所がある。

そこで、上記のような従来の接触式指紋映像獲得装置の問題を解決するために、カメラのような撮影装置を利用してユーザが指紋映像獲得装置に指を直接接触せずに映像を獲得する非接触式指紋映像獲得装置が提案されている。

例えば、下記の特許文献１（発明の名称；Ｓｙｓｔｅｍｆｏｒｔｈｅｔｏｕｃｈｌｅｓｓｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎｏｆｈａｎｄａｎｄｆｉｎｇｅｒｌｉｎｅｓ）には、ユーザの指紋映像を獲得するためにＣＣＤカメラを利用して指紋を接触せずに撮影する指紋映像獲得装置に関する技術が説明されている。

しかしながら、特許文献１による指紋映像獲得装置は、指の屈曲によってＣＣＤカメラの視野に入る一部正面方向の指紋領域のみが獲得可能なので、広い領域の指紋映像を獲得できないだけでなく、カメラの光軸と一致しない指紋の側面領域での解像度低下によって指紋全領域での均一な品質を期待し難いという短所がある。

また、下記の特許文献２（発明の名称；Ｓｙｓｔｅｍｆｏｒｈｉｇｈｃｏｎｔｒａｓｔｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｓｔｒｉｐｓｏｆｔｈｅｓｋｉｎ）には、ユーザの指の全部分を７台のカメラを利用して撮影し、カメラが在る位置から指を眺める方向に照明を照射して、指紋の全領域を獲得する装置が説明されている。

しかしながら、特許文献２による指紋映像獲得装置は、多数のカメラ及び照明を使用するので、非経済的で、かつ装置の大きさが大きくなるという短所がある。

米国特許ＵＳ６，４０４，９０４米国特許公開ＵＳ２００５／０１１７７８４

本発明は、上記の従来の問題点を解決するためのものであって、本発明の目的は、カメラのような撮影装置１個を使用するものの、その単一の撮影装置の視野に入る正面方向、すなわち撮影装置の光軸と一致する正面方向の指紋領域と、その撮影装置の撮影範囲の限界を超える指紋領域、すなわち撮影装置の光軸と一致しない左右側面の指紋領域とを含む指紋の全領域を鏡を利用して非接触式で獲得する、鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置を提供することにある。

上記のような本発明の目的を達成すべく、本発明の一態様による鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置は、ユーザの指の震えを防止するために、ユーザの指を支持する指支持台と、前記指支持台に支持される指の両側面で左右側面の指紋領域を照らすことのできる傾斜角度で設置される一対の鏡と、前記指支持台に支持される指の下部に指と一定間隔分だけ隔てて左右移動が可能に設置され、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない左右側面の指紋領域とを含む指紋の全領域を左右移動しつつ撮影できる位置に配置される１個のカメラと、前記カメラを左右移動させるカメラ移動装置と、前記指支持台に支持される指と前記カメラとの間に設置され、ユーザの指を中心として放射状の円状に配列された状態で、全体あるいは一部が使用されて指紋領域に短波長帯の光を照射する多数の短波長帯発光層を含む照明装置と、前記照明装置の上部に位置し、前記照明装置により照射される光が指に均一に広がりつつ分布されるようにする散光器と、前記指支持台に支持される指の前方に設置されて、指の押し作動によってオン／オフされて前記カメラ、カメラ移動装置及び前記照明装置の作動をオン／オフ制御する作動スイッチとから構成される。

本発明の他の態様による鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置は、ユーザの指の震えを防止するために、ユーザの指を支持する指支持台と、前記指支持台に支持される指の両側面で左右側面の指紋領域を照らすことのできる傾斜角度で設置される一対の鏡と、前記指支持台に支持される指の下部に指と一定間隔分だけ隔てて左右移動が可能に設置され、１個は、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない左側面の指紋領域とを含む指紋の一部領域を撮影することのできる位置に配置され、さらに他の１個は、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない右側面の指紋領域とを含む指紋の一部領域を撮影することのできる位置に配置される一対のカメラと、前記指支持台に支持される指と前記１対のカメラとの間に設置され、ユーザの指を中心として放射状の円状に配列された状態で、全体あるいは一部が使用されて指紋領域に短波長帯の光を照射する多数の短波長帯発光層を含む照明装置と、前記照明装置の上部に位置し、前記照明装置により照射される光が指に均一に広がりつつ分布されるようにする散光器と、前記指支持台に支持される指の前方に設置されて、指の押し作動によってオン／オフされて前記１対のカメラ及び前記照明装置の作動をオン／オフ制御する作動スイッチとから構成される。

本発明によってカメラのような撮影装置よりは相対的に価格の低廉な鏡と１個の撮影装置を利用して非接触式で全体指紋映像を獲得すると、従来の接触式指紋映像獲得装置の問題であったユーザの拒否感、ユーザの接触により生じる歪み、及び品質の低下を解決すると同時に、単一のカメラだけを利用する従来の非接触式指紋映像獲得装置から直接的に獲得できない指紋の側面領域を含む広い領域の指紋映像を経済的に獲得することができ、多数のカメラ及び照明を使用する従来の非接触式指紋映像獲得装置と比較すれば、価格面で経済的で、かつ装置の大きさをさらに小型化することができる。

本発明の第１の実施形態に係る鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置を示す図。図１の指支持台と作動スイッチとを示す側面図。図１の照明装置を示す平面図。本発明の第２の実施形態に係る鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置を示す図。本発明の第３の実施形態に係る鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置を示す図。本発明の第１乃至第３の実施形態のいずれかに係る鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置により獲得した指紋映像を示す写真。

以下、本発明の第１の実施形態を、添付された図面を参照してさらに詳細に説明する。
図１〜図３に示すように、指支持台１０は、ユーザの指の震えを防止するためにユーザの指を支持する。

指支持台１０は、指の曲面と類似した半円又は半楕円状等の形状とすることができる。

１対の鏡２０、２０ａは、指支持台１０に支持される指の両側面で左右側面の指紋領域を照らすことのできる傾斜角度で設置される。

１対の鏡２０、２０ａは、下記のカメラ３０が直接撮影できない左右側面の指紋領域映像を得るために使用される。

１個のカメラ３０は、指支持台１０に支持される指の下部に指と一定間隔分だけ隔てて固定設置され、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない左右側面の指紋領域とを含む指紋の全領域を撮影することのできる位置に配置される。

照明装置４０は、指支持台１０に支持される指とカメラ３０との間に設置され、ユーザの指紋領域に光（例えば、緑色光、青色光等）を照射する。

照明装置４０は、図３に示すように、ユーザの指を中心に円状に配列されて指紋領域を照射する多数の短波長帯発光層４０ａを含み、それら多数の短波長帯発光層４０ａは、全体又は一部が使用され得る。

散光器５０は、照明装置４０により照射される光が指に均一に広がりつつ分布されるようにする。

作動スイッチ６０は、指支持台１０に支持される指の前方に設置されて、指の押し作動によってオン／オフされて、カメラ３０と照明装置４０の作動をオン／オフ制御する。

作動スイッチ６０としては、指の震えを防止するために指先の曲面形状又は円形状を有するマイクロスイッチ及び光センサを使用することができる。

上記のように構成された本発明の第１の実施形態による非接触式指紋映像獲得装置は、図１に示すように、撮影装置、すなわち、カメラ３０の撮影範囲が、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない左右側面の指紋領域とを含む場合、指紋の全領域に対して正面及び左右側面を全て表す１個の指紋映像を獲得するために使用され、以下のように作動する。

図２に示したように、ユーザの指が指支持台１０に支持されつつ作動スイッチ６０を押すと、カメラ３０と照明装置４０が作動開始する。

これにより、照明装置４０から照射される緑色光や青色光などの短波長帯の光が散光器５０により均一に広がりつつユーザの指紋領域に照射される。

このとき、カメラ３０は、ユーザの指と一定間隔分だけ隔てて固定設置された状態で、図１に示したように、光軸と一致する正面方向の指紋領域と光軸と、一致しない左右側面の指紋領域との両方を含む指紋の全領域に対して、正面及び左右側面の両方を表す１個の指紋映像（図６参照）を獲得し、このように獲得された指紋映像は、セキュリティが求められる多様な分野の身元確認及び認証に活用される。

以下、本発明の第２の実施形態を、添付された図面を参照してさらに詳細に説明する。
図２乃至図４に示すように、指支持台１０は、ユーザの指の震えを防止するためにユーザの指を支持する。

１対の鏡２０、２０ａは、下記のカメラ３０ａが直接撮影できない左右側面の指紋領域映像を得るために使用される。

１個のカメラ３０ａは、指支持台１０に支持される指の下部に指と一定間隔分だけ隔てて左右移動が可能に設置され、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない左右側面の指紋領域とを含む指紋の全領域を左右移動しつつ撮影できる位置に配置される。

カメラ移動装置３０ｂは、カメラ３０ａを左右移動させ、ＬＭガイド、ボールスクリュー、自動リニアステージなどが使用される。

作動スイッチ６０は、指支持台１０に支持される指の前方に設置されて、指の押し作動によってオン／オフされて、カメラ３０ａ、カメラ移動装置３０ｂ及び照明装置４０の作動をオン／オフ制御する。

上記のように構成された本発明の第２の実施形態による非接触式指紋映像獲得装置は、図４に示したように、撮影装置、すなわちカメラ３０ａの撮影範囲が上記第１の実施形態による非接触式指紋映像獲得装置のカメラ３０より狭くて、光軸と一致する正面方向の指紋領域と光軸と一致しない片方側面の指紋領域とを含む場合、指紋の全領域に対して正面と左側面、正面と右側面を表す２個の指紋映像を獲得し映像結合して、正面及び左右側面の両方を表す１個の指紋映像を獲得するために使用され、以下のように作動する。
図４に示したように、ユーザの指が指支持台１０に支持されつつ作動スイッチ６０を押すと、カメラ３０ａ、カメラ移動装置３０ｂ及び照明装置４０が作動開始する。

これにより、照明装置４０から照射される緑色光や青色光などの短波長帯の光が散光器５０により均一に広がりつつユーザの指紋領域に照射され、カメラ移動装置３０ｂは、予め決まった移動方向にしたがってカメラ３０ａを左側から右側へ又は右側から左側へ移動させる。

このとき、カメラ３０ａは、ユーザの指と一定間隔分だけ隔てた状態で左側から右側へ又は右側から左側へ移動しつつ、図４に示したように、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない片方側面の指紋領域とに対して、正面と左側面、正面と右側面を表す２個の指紋映像を獲得し、これらの２個の指紋映像を映像結合して指紋の全領域に対して正面及び左右側面の両方を表す１個の指紋映像（図６参照）を獲得し、このように獲得された指紋映像は、セキュリティが求められる多様な分野の身元確認及び認証に活用される。

以下、本発明の第３の実施形態を、添付された図面を参照してさらに詳細に説明する。
図２、図３及び図５に示すように、指支持台１０は、ユーザの指の震えを防止するためにユーザの指を支持する。

１対の鏡２０、２０ａは、下記の１対のカメラ３０ｃ、３０ｄが直接撮影できない左右側面の指紋領域映像を得るために使用される。

１対のカメラ３０ｃ、３０ｄは、指支持台１０に支持される指の下部に指と一定間隔分だけ隔てて左右移動が可能に設置され、これら１対のカメラ３０ｃ、３０ｄのうち、一方のカメラ３０ｃは、光軸と一致する正面方向の指紋領域と光軸と一致しない左側面の指紋領域とを含む指紋の一部領域を撮影することのできる位置に配置され、他方のカメラ３０ｄは、光軸と一致する正面方向の指紋領域と光軸と一致しない右側面の指紋領域とを含む指紋の一部領域を撮影することのできる位置に配置される。

照明装置４０は、指支持台１０に支持される指と１対のカメラ３０ｃ、３０ｄとの間に設置され、ユーザの指紋領域に光（例えば、緑色光、青色光等）を照射する。

作動スイッチ６０は、指支持台１０に支持される指の前方に設置されて、指の押し作動によってオン／オフされて１対のカメラ３０ｃ、３０ｄ及び照明装置４０の作動をオン／オフ制御する。

上記のように構成される本発明の第３の実施形態に係る非接触式指紋映像獲得装置は、図５に示したように、撮影装置、すなわち１対のカメラ３０ｃ、３０ｄのそれぞれの撮影範囲が上記第１の実施形態による非接触式指紋映像獲得装置のカメラ３０より狭くて、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない片方側面の指紋領域とを含む場合、指紋の全領域に対して正面と左側面、正面と右側面を表す２個の指紋映像を獲得し映像結合して正面及び左右側面び両方を表す１個の指紋映像を獲得するために使用され、以下のように作動する。

図５に示したように、ユーザの指が指支持台１０に支持されつつ作動スイッチ６０を押すと、１対のカメラ３０ｃ、３０ｄ及び照明装置４０が作動開始する。

このとき、１対のカメラ３０ｃ、３０ｄは、それぞれユーザの指と一定間隔分だけ隔てた状態で、図５に示したように、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない片方側面の指紋領域とに対して、正面と左側面、正面と右側面を表す２個の指紋映像を獲得し、これらの２個の指紋映像は、映像結合処理されて、指紋の全領域に対して正面及び左右側面の両方を表す１個の指紋映像（図６参照）で獲得され、このように獲得された指紋映像は、セキュリティが求められる多様な分野の身元確認及び認証に活用される。

なお、本発明に係る鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置が、上記実施形態に限定されず、各種変形が可能であることは、本発明の属する技術分野における通常の知識を有した者にとって明らかである。従って、各種変形例が特許請求の範囲及びそれに相当する範囲内であれば、本発明はそれら変形例を含む。

１０指支持台
２０、２０ａ鏡
３０、３０ａ、３０ｃ、３０ｄカメラ
３０ｂカメラ移動装置
４０照明装置
４０ａ短波長帯発光層
５０散光器
６０作動スイッチ

Claims

ユーザの指の震えを防止するために、ユーザの指を支持する指支持台（１０）と、
前記指支持台（１０）に支持される指の両側面で左右側面の指紋領域を照らすことのできる傾斜角度で設置される一対の鏡（２０、２０ａ）と、
前記指支持台（１０）に支持される指の下部に指と一定間隔分だけ隔てて左右移動が可能に設置され、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない左右側面の指紋領域とを含む指紋の全領域を左右移動しつつ撮影できる位置に配置される１個のカメラ（３０ａ）と、
前記カメラ（３０ａ）を左右移動させるカメラ移動装置（３０ｂ）と、
前記指支持台（１０）に支持される指と前記カメラ（３０ａ）との間に設置され、ユーザの指を中心として放射状の円状に配列された状態で、全体あるいは一部が使用されて指紋領域に短波長帯の光を照射する多数の短波長帯発光層（４０ａ）を含む照明装置（４０）と、
前記照明装置（４０）の上部に位置し、前記照明装置（４０）により照射される光が指に均一に広がりつつ分布されるようにする散光器（５０）と、
前記指支持台（１０）に支持される指の前方に設置されて、指の押し作動によってオン／オフされて前記カメラ（３０ａ）、カメラ移動装置（３０ｂ）及び前記照明装置（４０）の作動をオン／オフ制御する作動スイッチ（６０）とにより構成されることを特徴とする鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置。
ユーザの指の震えを防止するために、ユーザの指を支持する指支持台（１０）と、
前記指支持台（１０）に支持される指の両側面で左右側面の指紋領域を照らすことのできる傾斜角度で設置される一対の鏡（２０、２０ａ）と、
前記指支持台（１０）に支持される指の下部に指と一定間隔分だけ隔てて左右移動が可能に設置され、１個は、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない左側面の指紋領域とを含む指紋の一部領域を撮影することのできる位置に配置され、さらに他の１個は、光軸と一致する正面方向の指紋領域と、光軸と一致しない右側面の指紋領域とを含む指紋の一部領域を撮影することのできる位置に配置される一対のカメラ（３０ｃ、３０ｄ）と、
前記指支持台（１０）に支持される指と前記１対のカメラ（３０ｃ、３０ｄ）との間に設置され、ユーザの指を中心として放射状の円状に配列された状態で、全体あるいは一部が使用されて指紋領域に短波長帯の光を照射する多数の短波長帯発光層（４０ａ）を含む照明装置（４０）と、
前記照明装置（４０）の上部に位置し、前記照明装置（４０）により照射される光が指に均一に広がりつつ分布されるようにする散光器（５０）と、
前記指支持台（１０）に支持される指の前方に設置されて、指の押し作動によってオン／オフされて前記１対のカメラ（３０ｃ、３０ｄ）及び前記照明装置（４０）の作動をオン／オフ制御する作動スイッチ（６０）とにより構成されることを特徴とする鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置。
前記カメラ移動装置（３０ｂ）としては、ＬＭガイド、ボールスクリュー、自動リニア
ステージのいずれか１つを使用することを特徴とする請求項１に記載の鏡を利用した非接触式指紋映像獲得装置。