JPH01281583A - 凹凸形状検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 指紋等の凹凸パターンを検出する凹凸形状検出方法及び
装置に関し、 装置の小型化、薄型化、簡素化を実現することを目的と
し、 被検物体に光を照射した時の物体表面の凹部、凸部から
の散乱信号光を光学的に識別することにより物体の凹凸
形状を検出する方法及び装置において、上記被検物体を
導光板との接触面以外の面から照明する光源を設け、物
体表面の凹部、凸部からの散乱信号光として被検物体内
部を伝播する光を利用するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は指紋等の凹凸パターンを検出する凹凸形状検出
方法及び装置に関する。

個人の識別法の一つとして、指紋照合法が利用されてい
る。この指紋照合においては、通常指紋を画像として取
り扱うので、指紋を画像データに変換する入力装置が必
要である。

〔従来の技術〕

指紋は凹凸パターンであり、従来から行われている凹凸
パターンの検出基本原理を第６図に示す。

指（１０）を透明平板（導光板）１１の一面１３に押し
当てると、凸部（指紋の隆線）は接触するが、凹部は接
触しない。

１７Ａ図に示すように、指（１０）を押し当てた平面１
３に対して全反射が起こらないように、透明体１１を透
して下方から光ｒＯを照射すると、透明平板１１から出
射し凹部Ｐに当たった光は四方に散乱されるが、それら
は全て再び平板を透過し、遠方に消えるｆ光線ｒｌ）。

一方、凸部Ｑに当たった光は平板１１内の四方に散乱さ
れ、その一部は平板から出射する（光線ｒ２）が、一部
は全反射により平板の内部を伝播する（光線ｒ３）。

この全反射成分を適当な光学針で結像させれば、凸部の
パターン（指紋像）を得ることができる。

ところで、第７Ｂ図に示す如く、指１０を押し当てた平
面１３に対して全反射条件が成立するように平板内部か
ら光ｒＯを照射すると、凹部Ｐに光は照射されず、凸部
Ｑのみが選択的に照明される。但し、人間の指の場合に
は光を部分的に透過するので、凸部Ｑに照射された光が
ｒ４で示す如く指の内部を伝わり凹部Ｐに回り込む結果
、凹部Ｐもまた発光する。従って、第７Ｂ図の場合も第
７Δ図の場合と同様、ｒｌ、ｒ２．ｒ３成分を生じる。

従って、ｒ３成分のみを結像するような光学系を構成す
ることにより、凸部パターンを得ることができる。

上記何れの場合においても、指の凹部Ｐ、凸部Ｑの両、
Ｊが発光体として作用している。このように、指紋像（
凹凸像）を得るためには、指に光を照射する照明手段が
必要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに従来、一般に光源は透明平板の下側、つまり指
と反対側に置かれていた。また、第７Ｂ図に示す場合に
ｉま光源は透明平板１↓の側部あるいは内部に組み込ま
れる−とになる。

いずれにしろこれらの装置構成は装置の薄型化、簡素化
を妨げる要因となっていた。

本発明の目的は光源を被検物体（指）と同じ側に配置す
ることにより、装置の小型化、簡素化、特に薄型化、を
図ることにある。

被検物体は透明平板の一側の一定の空間を占めるので光
源を被検物体と同一空間内に配置すれば光源の配置に伴
うスペースの増加は実質上なく、薄型化が図れる。

〔課題を解決するための手段〕

凹凸物体が照明光に対して透明または部分透過性を持ち
、かつ光散乱性を持つ場合（人間の指もあてはまる）、
第１図に示す如く、凹凸物体１０をその外部から照明光
ｒＯにより照射し、物体内部を伝播した光ｒ４の一部を
凹部Ｐ、凸部Ｑから出射させることができる。このよう
に照明した凹凸物体を導光板（透明平板）１１に接触さ
せると、第７Ａ、７Ｂ図に示した場合と同様に、ｒｌ。

ｒ２．ｒ３成分が発生し、ｒ３成分を結像することによ
り、凸部パターンを得ることができる。

本発明はこのような構想に立脚するもので、本発明によ
れば、光を少なくとも部分的に透過し且つ光散乱性を有
する被検物体を導光板の一平面に接触させ、該被検物体
に光を照射した時の物体表面の凹部、凸部からの散乱信
号光を光学的に識別することにより物体の凹凸形状を検
出する方法において、上記被検物体を導光板との接触面
以外の面から照明し、物体表面の凹部、凸部からの散乱
信号光として被検物体内部を伝播する光を利用すること
を構成上の特徴とする。

また、この方法を実施するための本発明装置は被検物体
を導光板の所定の接触面上に位置せしめる位置決め用ガ
イドを有し、この位置決め用ガイドの内部に照明用光源
を埋め込んだことを構成上の特徴とする。

好ましくは、本発明装置は指紋を検出するために用いら
れる。

好ましくは、位置決め用ガイドは指を挿入するための位
置決め空所を有し、この位置決め空所を挟んで対向する
発光素子と受光素子とからなる生体検知用光検出器が設
けられる。

照明用光源は生体検知用光検出器の発光朱子を兼ねさせ
ることができる。

〔作　用〕

凹凸物体を導光板１１との接触面以外から照明する場合
、導光板、結像光学系等から成る光学系を照明系から切
り離すことができるため、コンパクト化が可能になる。

凹凸物体を導光板に接触させる位置は、位置決め用ガイ
ドなどを用いて指定するわけであるが、このガイド内部
に照明系を一体形成すれば実質上照明系による体積増分
をなくすことができる。

特に、本発明装置が指紋センサとして用いられる場合に
は装置自体は例えばコンピュータル−ムの入口ドア内に
埋め込まれる。従って装置の薄型化が求められる。この
場合、光源を指と同じ側に配置すれば、その部分はもと
もとドア前の空間であるから導光板の板厚には何ら関与
しない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例として、指を導光板に接触させて
指紋像を得る場合について第２図以下を参照して説明す
る。尚、指紋の凸部から発し、導光板１１内を全反射に
より伝播し、結像ゴ２学系により画像として取り込むプ
ロセスは本発明と直接関係ないので省略する。

指１０を接触させる導光板１１の表面１３は結像系の一
部を形成する。従って、指を接触させる位置（置＜位置
）は所定の領域内に限定される。

そこで、指を確実に指定した位置に殖けるようにするた
め、第３図に示したように指の形状に対応して略Ｕ字形
状にくりぬいたガイド２１を使用する。

ガイド２１の外形形状は特に限定されないが、例えば第
３図に示す如く略Ｕ字形の位置決め空所２２を有する矩
形プレートとして形成される。ガイド２１は導光板１１
の所定の場所に固疋される。

ガイド２１内には空所２２を挟んで指を両側面から照明
する光源としてのＬＥＤ　２３が配置さ４．と。

ＬＥ［ｌ　２３はガイド２１の両側に形成した凹溝２４
内に固設され、凹溝２４に連結した開口、好ましくは照
射範囲を広くするために末広がりに拡った開口２６内に
臨ませられる。ＬＥＤ　２３は一対でもあるいは複数対
（第３図）でもよい。光源としては原理的にはＬＥＤの
代りに電球、豆ランプ等でもよい。

ＬＥＤ　２３からの光は指の側面から一部指の内部に入
り（成分子４）、導光板１１との接触面１３に伝播する
。これによって指自身が発光体となり、導光板１１内に
凸部Ｑの情報を伝播させることができる。ＬＥｏ　２３
の使用波長は、なるべく指向部での吸収が少ない帯域を
選ぶ（例えば赤または近赤外がよい）。ＩＪＤ　２３は
指の両サイドから、指の接触面を均一に照明する。ＬＥ
Ｄ　２３として第４図に示す如く指の長手方向に延びる
ＩＥＤアレイ２５を用いることもできる。

本発明を指紋センサとして用いる場合には、指が例えば
ゴム製の複製ではなく生きている人間のものであるかど
うかを判定する生体検知を並行して行うこともできる。

第５図はそのような生体検知法の一実施例を示す。指１
０を一側面から照光ｒＯすると、一部ｒ５は内部を透過
し、反対側の側面から出射する。出射光ｒ６は周知の如
く脈による赤血球分布の周期的変化によって振幅変調を
受けるため、この周期が所定の範囲内（人間の脈拍の周
波数帯域）であれば、生体とみなす。このような生体検
知法自体は知られている。この生体検知を行うためには
指の両側に光源発光素子と受光素子を設けることが必要
である。そこでこの生体検知用の光源を上述の指紋像検
出用の光源（ＬＥＤ２３）と兼用することができ、受光
素子２８は第１図に示す右側のしεＤ　２３の位置に取
り付けることができる。

尚、第５図においては光源２３は指の一方側にのみ配設
されることになるが、そり場合にも照光の対称性はくず
れるが第１図に示す光成分子ｌ。

ｒ２．ｒ３は発生するので本発明を実施する上で基本的
には何ら不都合はない。

受光素子２８は３れ自体公知の光検出装置３０に連結さ
れる。光検出装置３０による生体検知方法自体は本発明
の対象外であるので説明を省略する。

以上の説明は透明導光板（平行平板）１１を用いて結像
光学系を構成した場合に向けられているが、導光板とし
て平板の代わりに従来から用いられているプリズムを用
いた場合についても、全く同様に適用できることは勿論
である。

〔効　果〕 以上に記載した通り、本発明によれば被検凹凸物体の照
明系と凸部パターンを結像させる光学系（導光板を含む
）を独立させたことにより、光学系の一層の小型化が可
能になり、特に導光板の薄型化が実現できる。

また、照明系を被検凹凸物体の接触位置指定ガイド内に
埋め込むことにより、実質上照明系の占める体積をなく
すことができる。

すだ、本発明を指紋検知に用いれば、被検凹凸物体照明
用の光源を生体検知用の光源と兼用でき、コンパクトに
多機能化が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本原理を示す図、第２図は本発明の
一実施例を示す図、第３図は人力位置指定用のガイドを
示す平面図、第４図は照明光源としてのＬＥＤアレイを
示す斜視図、第５図は本発明を生体検知用に適用する場
合の実施例を示す図、第６図は公知の指紋入力装置の基
本原理を示す図、第７Ａ図及び第７Ｂ図は従来の凹凸情
報光分離のための照明系を示す図。 ｌＯ・・・被検物体、　　　　１１・・・導光板、１３
・・・接触面、　　　　２１・・・ガイド、Ｐ・・・凹
部、　　　　　　　Ｑ・・・凸部。 本発明の基本原理 実施例 第２娶 入力位置指定用ガイド 第５図 指紋入力装置 第６図 従来の凹凸情報分離のための照明法　従来の凹凸情報分
離のための照明渋茶７Ａ因　　　　　　　芯７Ｂ妥

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光を少なくとも部分的に透過し且つ光散乱性を有す
   る被検物体（１０）を導光板（１１）の一平面（１３）
   に接触させ、該被検物体に光を照射した時の物体表面の
   凹部（Ｐ）、凸部（Ｑ）からの散乱信号光を光学的に識
   別することにより物体の凹凸形状を検出する方法におい
   て、上記被検物体を導光板との接触面以外の面から照明
   し、物体表面の凹部、凸部からの散乱信号光として被検
   物体内部を伝播する光（ｒ４）を利用することを特徴と
   する凹凸形状検出方法。 ２、光を少なくとも部分的に透過し且つ光散乱性を有す
   る被検物体（１０）を導光板（１１）の一平面に接触さ
   せ、該被検物体に光を照射した時の物体表面の凹部（Ｐ
   ）、凸部（Ｑ）からの散乱信号光を光学的に識別するこ
   とにより物体の凹凸形状を検出する装置において、上記
   被検物体を導光板の所定の接触面（１３）上に位置せし
   める位置決め用ガイド（２１）を設けると共に該位置決
   め用ガイドの内部に照明用光源（２３）を埋め込んだこ
   とを特徴とする凹凸形状検出装置。 ３、人間の指紋を検出するために用いられる請求項２記
   載の凹凸形状検出装置。 ４、上記位置決め用ガイドは指を挿入するための位置決
   め空所（２２）を有することを特徴とする請求項３記載
   の凹凸形状検出装置。 ５、上記位置決め用ガイド内には上記位置決め空所を挟
   んで対向する発光素子（２３）と受光素子（２８）とか
   らなる生体検知用光検出器が設けられることを特徴とす
   る請求項４記載の凹凸形状検出装置。 ６、上記照明用光源は生体検知用光検出器の発光素子を
   構成することを特徴とする請求項５記載の凹凸形状検出
   装置。