JPH01321576A - 凹凸形状検出装置 - Google Patents
凹凸形状検出装置Info
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- JPH01321576A JPH01321576A JP63155670A JP15567088A JPH01321576A JP H01321576 A JPH01321576 A JP H01321576A JP 63155670 A JP63155670 A JP 63155670A JP 15567088 A JP15567088 A JP 15567088A JP H01321576 A JPH01321576 A JP H01321576A
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- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 10
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 6
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 abstract description 6
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 abstract 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 7
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
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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。
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］
本発明は指紋のような物体の凹凸形状を、簡易に薄形の
構造で正確に検出できる装置に関し、撮像系を設ける場
所を導光体の厚さ内とする工夫を行って薄形で正確に形
状を検出できる装置を提供することを目的とし、 互いに平行な面２枚を具備する透明な導光体の一方の面
に検出すべき凹凸物体を載置し、他方の面の外方から入
射させた光を導光体と物体との接触面で散乱させて導光
体から取り出し物体の凹凸形状を検出する装置において
、前記導光体の一部に形成した光ビーム収束用曲面と、
該曲面の外側に散乱した光により形成した凹凸形状の各
点の像を検出する画像センサとで構成する。
構造で正確に検出できる装置に関し、撮像系を設ける場
所を導光体の厚さ内とする工夫を行って薄形で正確に形
状を検出できる装置を提供することを目的とし、 互いに平行な面２枚を具備する透明な導光体の一方の面
に検出すべき凹凸物体を載置し、他方の面の外方から入
射させた光を導光体と物体との接触面で散乱させて導光
体から取り出し物体の凹凸形状を検出する装置において
、前記導光体の一部に形成した光ビーム収束用曲面と、
該曲面の外側に散乱した光により形成した凹凸形状の各
点の像を検出する画像センサとで構成する。
［産業上の利用分野コ
本発明は指紋のような物体の凹凸形状を、簡易に且つ薄
形の構造で正確に検出できる装置に関する。
形の構造で正確に検出できる装置に関する。
従来、個人識別のため指紋照合を行うことが研究され、
そのとき平行な透明導光体の一方の面に押し当てた指の
指紋が作る凹凸形状について、他方の面の外方から光を
入射させて、導光体内を伝播させた後に検出する。この
とき構成が大型化したから、簡易に薄形の装置を開発す
ることが要望された。
そのとき平行な透明導光体の一方の面に押し当てた指の
指紋が作る凹凸形状について、他方の面の外方から光を
入射させて、導光体内を伝播させた後に検出する。この
とき構成が大型化したから、簡易に薄形の装置を開発す
ることが要望された。
［従来の技術］
指紋により個人を識別し、コンピユータ室への入室やコ
ンピュータと接続されている端末を利用することを可能
とすることが研究されている。それは指紋が「万人不同
」で且つ「終生不変」という特徴を有するからである。
ンピュータと接続されている端末を利用することを可能
とすることが研究されている。それは指紋が「万人不同
」で且つ「終生不変」という特徴を有するからである。
このとき指紋センサの平板上に指を置き、下方から証明
された光により指紋の凹凸形状を画像データとして検出
し、予めデータファイルに格納されているデータと照合
する。指紋センサにおける凹凸形状の検出は第９図・第
１０図に示す装置により行っている。第９図において、
１は凹凸形状を検出する物体として例えば指紋センサ上
の指を示す。２は直角プリズム、３は照明光の光源、４
は撮像系を示す。直角プリズム２の斜面に指１を押し当
て、側方に設けた光源３から照明する。指１の指紋のよ
うに凹凸があるとき、凹部５は空気層で指紋の谷線、凸
部６は指紋の隆線と呼ばれるもので、５と示す空気層で
指紋の谷では照明光が全反射して、プリズム２の光源と
は異なる他の側方へ直進して行く （第９図の実線）。
された光により指紋の凹凸形状を画像データとして検出
し、予めデータファイルに格納されているデータと照合
する。指紋センサにおける凹凸形状の検出は第９図・第
１０図に示す装置により行っている。第９図において、
１は凹凸形状を検出する物体として例えば指紋センサ上
の指を示す。２は直角プリズム、３は照明光の光源、４
は撮像系を示す。直角プリズム２の斜面に指１を押し当
て、側方に設けた光源３から照明する。指１の指紋のよ
うに凹凸があるとき、凹部５は空気層で指紋の谷線、凸
部６は指紋の隆線と呼ばれるもので、５と示す空気層で
指紋の谷では照明光が全反射して、プリズム２の光源と
は異なる他の側方へ直進して行く （第９図の実線）。
また６と示す指紋の隆線では照明光がプリズム内の四方
に散乱される（第９図の破線）。したがって凹部５から
反射した光はプリズム２より飛び出して撮像系４に強く
入射し、凸部で反射した光は撮像系４に弱く入射する。
に散乱される（第９図の破線）。したがって凹部５から
反射した光はプリズム２より飛び出して撮像系４に強く
入射し、凸部で反射した光は撮像系４に弱く入射する。
↑最像系４においては図示しないレンズ集束部を用い、
指ｌの指紋の谷線と隆線に対応する光の強弱によりコン
トラストのついた指紋像を得ることが出来る。
指ｌの指紋の谷線と隆線に対応する光の強弱によりコン
トラストのついた指紋像を得ることが出来る。
第１０図は第９図より更にコントラストの高い画像を得
るための装置を示している。第６図において、７は導光
体で、面７−１と７−２とは互いに平行であり、材質と
して透明なガラス・プラスチックを使用するもの、また
８はレンズを含む回折格子を示す。導光体７の一方の面
７−２に指を押し当て、他方の面７−１から照明光を殆
ど垂直方向に入射させる。指１の凹部５には空気層が在
り、照明光はこの場合凹部５内に入り込み、所定の場所
において反射し、四方に散乱する。殆どは面７−２に垂
直方向に再入射して導光体７内を直進し、他方の面７−
１から出射しくＲ１）、遠方に消える。一方、凸部６に
当たった光は恰も凸部６を新たな光源とするように導光
体７内に散乱して、その一部はＲ２と示すように導光体
７から出射し、他は全反射しなからＲ３と示すように導
光体７の内部を伝播して行く。Ｒ３と示す成分について
回折格子８により結像させ、導光体７の外部に設けた撮
像系４例えばＣＣＤ使用のものにより指紋像を得る。回
折格子８にはレンズ機能を付加して置く。
るための装置を示している。第６図において、７は導光
体で、面７−１と７−２とは互いに平行であり、材質と
して透明なガラス・プラスチックを使用するもの、また
８はレンズを含む回折格子を示す。導光体７の一方の面
７−２に指を押し当て、他方の面７−１から照明光を殆
ど垂直方向に入射させる。指１の凹部５には空気層が在
り、照明光はこの場合凹部５内に入り込み、所定の場所
において反射し、四方に散乱する。殆どは面７−２に垂
直方向に再入射して導光体７内を直進し、他方の面７−
１から出射しくＲ１）、遠方に消える。一方、凸部６に
当たった光は恰も凸部６を新たな光源とするように導光
体７内に散乱して、その一部はＲ２と示すように導光体
７から出射し、他は全反射しなからＲ３と示すように導
光体７の内部を伝播して行く。Ｒ３と示す成分について
回折格子８により結像させ、導光体７の外部に設けた撮
像系４例えばＣＣＤ使用のものにより指紋像を得る。回
折格子８にはレンズ機能を付加して置く。
［発明が解決しようとする課題］
第９図・第１０図に示す装置では指を当てる位置に対し
、撮像系を光伝播路から見て外れた方向に設けている。
、撮像系を光伝播路から見て外れた方向に設けている。
そのため導光体を折角使用しても、撮像系のため装置の
厚さを増大させる欠点があった。
厚さを増大させる欠点があった。
指紋照合システムのように扉に取りつけてコンピユータ
室への入室管理を行うとき、センサを扉の内部に埋込む
ことが出来ず、不便であった。
室への入室管理を行うとき、センサを扉の内部に埋込む
ことが出来ず、不便であった。
本発明の目的は前述の欠点を改善し、撮像系を設ける場
所を導光体の厚さ内に設ける工夫をして、薄形で正確に
物体の凹凸形状を検出できる装置を提供することにある
。
所を導光体の厚さ内に設ける工夫をして、薄形で正確に
物体の凹凸形状を検出できる装置を提供することにある
。
［課題を解決するための手段］
第１図は本発明の原理構成を示す図である。第１図にお
いて、互いに平行な面２枚を具備する透明な導光体７の
一方の面７−２に検出すべき凹凸物体１０を載置し、他
方の面７−２の外方から入射させた光を導光体７と物体
１との接触面で散乱させて導光体７から取り出し物体の
凹凸形状を検出する装置において、本発明は下記の構成
としている。即ち、 前記導光体７の一部に形成した光ビーム集束用曲面１１
と、該曲面１１の外側に散乱した光により形成した凹凸
形状の各点の像を検出する画像センサ１２とで構成する
ことである。
いて、互いに平行な面２枚を具備する透明な導光体７の
一方の面７−２に検出すべき凹凸物体１０を載置し、他
方の面７−２の外方から入射させた光を導光体７と物体
１との接触面で散乱させて導光体７から取り出し物体の
凹凸形状を検出する装置において、本発明は下記の構成
としている。即ち、 前記導光体７の一部に形成した光ビーム集束用曲面１１
と、該曲面１１の外側に散乱した光により形成した凹凸
形状の各点の像を検出する画像センサ１２とで構成する
ことである。
［作用コ
第１図において、凹凸形状を検出すべき物体ＩＯを導光
体７の一方の面７−１上に載置し、他方の面７−２の側
から照明光を導光体７に入射する。物体ＩＯの凸部６に
おいて反射し、導光体７の内部を散乱する光は点Ｐｌ、
Ｐ２−において、全反射を繰り返しながら伝播する。今
、点Ｐ３において全反射した光に対し垂直な面状を可と
する光ビーム集束用曲面１１を設けておき、導光体７の
外側において光を集束させる。集束させた位置に画像セ
ンサ１２を設ける。そのため画像センサ１２により物体
１０の凹凸形状が求められる。
体７の一方の面７−１上に載置し、他方の面７−２の側
から照明光を導光体７に入射する。物体ＩＯの凸部６に
おいて反射し、導光体７の内部を散乱する光は点Ｐｌ、
Ｐ２−において、全反射を繰り返しながら伝播する。今
、点Ｐ３において全反射した光に対し垂直な面状を可と
する光ビーム集束用曲面１１を設けておき、導光体７の
外側において光を集束させる。集束させた位置に画像セ
ンサ１２を設ける。そのため画像センサ１２により物体
１０の凹凸形状が求められる。
［実施例］
第２図は本発明の実施例として、光ビーム集束用曲面を
半球状の平凸レンズとし、導光体７との接合部に開口絞
りを設けた例を示している。第２図において、１３はレ
ンズの筒状部を、１４は凸レンズ部を示す。１５は開口
絞り、１６は鏡を示す。第２図において、指を導光体７
の一方の面７−２上に置いたとき、指紋の隆線により散
乱した光がＰＩ、Ｐ２．Ｐ３を通過するものとし、鏡１
６の面Ｍで反射するように作図しである。Ｐｌ乃至Ｍの
光を説明するため導光体７を、散乱した光線上に延長展
開して示すと第３図のようになる。第３図により、凸部
６となる隆線からの直進光の光路を光軸とすれば、導光
体７の一方の面７−２（指紋入力面）が傾斜しているた
め、画像センサ１２の面も傾斜させる必要のあることが
判る。凸レンズによる光ビームの集束では、収差が顕著
に現れるため、凸レンズの曲率中心の位置に開口絞り１
５を設ける。開口絞り１５は導光体７の表面上に配置す
ることが有利である。実際上は、指紋入力面と光軸が傾
斜しているため、指紋像の縦横比が変わり、更に像の大
きさはレンズの焦点距離によって変化するので、画像セ
ンサに取り込んだデータについて処理する場合は留意す
る必要がある。
半球状の平凸レンズとし、導光体７との接合部に開口絞
りを設けた例を示している。第２図において、１３はレ
ンズの筒状部を、１４は凸レンズ部を示す。１５は開口
絞り、１６は鏡を示す。第２図において、指を導光体７
の一方の面７−２上に置いたとき、指紋の隆線により散
乱した光がＰＩ、Ｐ２．Ｐ３を通過するものとし、鏡１
６の面Ｍで反射するように作図しである。Ｐｌ乃至Ｍの
光を説明するため導光体７を、散乱した光線上に延長展
開して示すと第３図のようになる。第３図により、凸部
６となる隆線からの直進光の光路を光軸とすれば、導光
体７の一方の面７−２（指紋入力面）が傾斜しているた
め、画像センサ１２の面も傾斜させる必要のあることが
判る。凸レンズによる光ビームの集束では、収差が顕著
に現れるため、凸レンズの曲率中心の位置に開口絞り１
５を設ける。開口絞り１５は導光体７の表面上に配置す
ることが有利である。実際上は、指紋入力面と光軸が傾
斜しているため、指紋像の縦横比が変わり、更に像の大
きさはレンズの焦点距離によって変化するので、画像セ
ンサに取り込んだデータについて処理する場合は留意す
る必要がある。
第４図は第３図の光学系を更にモデル化し、曲率半径ｒ
の球面レンズを用いたとき、指紋入力面とセンサ面との
関係を示している。レンズの曲率中心を原点０、光軸方
向を２軸、開口絞りの方向をｙ軸、Ｘ軸をｙ軸・Ｚ軸と
直交させ紙面表から裏面への方向とする。指紋入力面（
指接触面）上で例えば隆線のＢを２軸延長上にとり、８
０間の距離Ｌ１を９０１１、ＡＢ −ＢＣ間をそれぞれ
１０鰭、導光体の屈折率を１．５、曲率半径ｒを１０鰭
とした場合、センサ面上の像位置の変化を計算した結果
を第５図に示している。第５図はＯＢ’の距離Ｌ２が約
３７．５ ＊ｎで、点線が本来の像の位置（平らな面）
であるが、計算結果は実線Ａ’Ｂ’Ｃ°になり、点Ｂ°
ではＺ軸方向において２００μ鶴以下の偏差となってい
る。この程度であれば焦点深度内であって、単一の球面
のみで１木の指の指紋全体をフォーカスすることが出来
る。
の球面レンズを用いたとき、指紋入力面とセンサ面との
関係を示している。レンズの曲率中心を原点０、光軸方
向を２軸、開口絞りの方向をｙ軸、Ｘ軸をｙ軸・Ｚ軸と
直交させ紙面表から裏面への方向とする。指紋入力面（
指接触面）上で例えば隆線のＢを２軸延長上にとり、８
０間の距離Ｌ１を９０１１、ＡＢ −ＢＣ間をそれぞれ
１０鰭、導光体の屈折率を１．５、曲率半径ｒを１０鰭
とした場合、センサ面上の像位置の変化を計算した結果
を第５図に示している。第５図はＯＢ’の距離Ｌ２が約
３７．５ ＊ｎで、点線が本来の像の位置（平らな面）
であるが、計算結果は実線Ａ’Ｂ’Ｃ°になり、点Ｂ°
ではＺ軸方向において２００μ鶴以下の偏差となってい
る。この程度であれば焦点深度内であって、単一の球面
のみで１木の指の指紋全体をフォーカスすることが出来
る。
次に第６図は開口絞りの構成例を示す図である。
導光体７の厚さＬを選択し球面レンズの曲率中心Ｐを導
光体７の他方の面７−１と一致させ、且つ開口絞りを楕
円形の孔を開けた全反射防止膜１６で構成する。そのた
め楕円内に入射した光線は全反射するが、楕円外の膜部
に入射した光線は反射せずに吸収される。楕円とした理
由は、ビームが反射面に対して斜め入射するためで、実
効的に円形の開口絞りとして動作する。
光体７の他方の面７−１と一致させ、且つ開口絞りを楕
円形の孔を開けた全反射防止膜１６で構成する。そのた
め楕円内に入射した光線は全反射するが、楕円外の膜部
に入射した光線は反射せずに吸収される。楕円とした理
由は、ビームが反射面に対して斜め入射するためで、実
効的に円形の開口絞りとして動作する。
次に第７図は本発明により指紋像を検出することの具体
例を示す図である。指紋の照合を入室管理に用いる場合
には、指紋入力装置を部屋の扉１７に埋め込み装着する
ことが、使い易さ、美観の両面から好ましい。導光体を
屈曲させた形でノブ１８の傍らに埋め込むことにより、
外観を損ねることなく指紋像入力光学系を設置すること
ができる。第７図における各部の符号は前述の符号と同
様のものを示している。
例を示す図である。指紋の照合を入室管理に用いる場合
には、指紋入力装置を部屋の扉１７に埋め込み装着する
ことが、使い易さ、美観の両面から好ましい。導光体を
屈曲させた形でノブ１８の傍らに埋め込むことにより、
外観を損ねることなく指紋像入力光学系を設置すること
ができる。第７図における各部の符号は前述の符号と同
様のものを示している。
第８図は更に別の応用例を示す図である。情報処理シス
テムにおいてデータベースにアクセス出来る人間を限定
するなどの目的で、指紋照合システムを取り入れる場合
に、指紋人力装置を特別に設けることなく、例えばキー
ボード１９に埋め込むことが出来れば、外観を損ねるこ
となく、また使い易いシステムとなる。第８図はキーボ
ード１９に埋め込んだ例で、２０は端末装置を示してい
る。
テムにおいてデータベースにアクセス出来る人間を限定
するなどの目的で、指紋照合システムを取り入れる場合
に、指紋人力装置を特別に設けることなく、例えばキー
ボード１９に埋め込むことが出来れば、外観を損ねるこ
となく、また使い易いシステムとなる。第８図はキーボ
ード１９に埋め込んだ例で、２０は端末装置を示してい
る。
［発明の効果］
このようにして本発明によると、光ビーム集束用曲面を
使用したため、光学系が薄形にできる。
使用したため、光学系が薄形にできる。
そのため指紋照合システムに適用するとき、外観を損な
うことなく装置に埋め込むことなどが容易に出来る。
うことなく装置に埋め込むことなどが容易に出来る。
第１図は本発明の原理構成を示す図、
第２図は本発明の実施例の構成を示す図、第３図は光学
系動作説明用の図、 第４図は第３図の光学系をモデル化した図、第５図は像
位置の計算結果を説明する図、第６図は開口絞りの構成
例を示す図、 第７図・第８図は指紋像を検出する具体例・応用例を示
す図、 第９図・第１０図は従来の装置の構成を示す図である。 １−指 ４−・−過像系 ５−指紋の谷線 ６−・指紋の隆線 ７−導光体 １０−凹凸物体 １１・−光ビーム集束用曲面 １２−・画像センサ 特許出願人 富士通株式会社 代 理 人 弁理士 鈴木栄祐 入ｖｌｔ 本発明の沫理議瓜図 第１図 凸 実た臂ｊ 第２図 ＼ 第５図 第６図 第７図 本党明の定岸搾ｊ 第８図 従呆の挟置 第９図 縄釆の表置 第１０図
系動作説明用の図、 第４図は第３図の光学系をモデル化した図、第５図は像
位置の計算結果を説明する図、第６図は開口絞りの構成
例を示す図、 第７図・第８図は指紋像を検出する具体例・応用例を示
す図、 第９図・第１０図は従来の装置の構成を示す図である。 １−指 ４−・−過像系 ５−指紋の谷線 ６−・指紋の隆線 ７−導光体 １０−凹凸物体 １１・−光ビーム集束用曲面 １２−・画像センサ 特許出願人 富士通株式会社 代 理 人 弁理士 鈴木栄祐 入ｖｌｔ 本発明の沫理議瓜図 第１図 凸 実た臂ｊ 第２図 ＼ 第５図 第６図 第７図 本党明の定岸搾ｊ 第８図 従呆の挟置 第９図 縄釆の表置 第１０図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 I 、互いに平行な面２枚を具備する透明な導光体（７
）の一方の面（７−２）に検出すべき凹凸物体（１０）
を載置し、他方の面（７−１）の外方から入射させた光
を導光体（７）と物体（１０）との接触面で散乱させて
導光体（７）から取り出し物体の凹凸形状を検出する装
置において、 前記導光体（７）の一部に形成した光ビーム集束用曲面
（１１）と、 該曲面（１１）の外側に散乱した光により形成した凹凸
形状の各点の像を検出する画像センサ（１２）とで構成
すること を特徴とする凹凸形状検出装置。 II、請求項 I 項記載の検出装置において、曲面の曲率
中心の位置に開口絞りを具備し、且つ画像センサの受光
面の法線を凹凸物体からの光軸と所定の角度をなすよう
に画像センサを設けたことを特徴とする凹凸形状検出装
置。 III、請求項 I 項、またはII項記載の検出装置において
、透明導光体の内部を伝播する光を透明導光体で少なく
とも全反射を１回行わせてから、画像センサに結像させ
るように構成したことを特徴とする凹凸形状検出装置。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155670A JPH07107704B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 凹凸形状検出装置 |
| CA000603337A CA1319433C (en) | 1988-06-23 | 1989-06-20 | Uneven-surface data detection apparatus |
| FI893028A FI893028A (fi) | 1988-06-23 | 1989-06-20 | Anordning foer avkaenning av data fraon en ojaemn yta. |
| EP89306276A EP0348182B1 (en) | 1988-06-23 | 1989-06-22 | Uneven-surface data detection apparatus |
| DE68924929T DE68924929T2 (de) | 1988-06-23 | 1989-06-22 | Gerät zur Datenermittlung von unebenen Oberflächen. |
| US07/370,768 US4924085A (en) | 1988-06-23 | 1989-06-23 | Uneven-surface data detection apparatus |
| KR1019890008709A KR920010481B1 (ko) | 1988-06-23 | 1989-06-23 | 요철 표면 데이타 검출장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63155670A JPH07107704B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 凹凸形状検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01321576A true JPH01321576A (ja) | 1989-12-27 |
| JPH07107704B2 JPH07107704B2 (ja) | 1995-11-15 |
Family
ID=15611021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63155670A Expired - Fee Related JPH07107704B2 (ja) | 1988-06-23 | 1988-06-23 | 凹凸形状検出装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07107704B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1085454A2 (en) | 1999-09-14 | 2001-03-21 | Fujitsu Limited | Personal authentication system using biometrics information |
-
1988
- 1988-06-23 JP JP63155670A patent/JPH07107704B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1085454A2 (en) | 1999-09-14 | 2001-03-21 | Fujitsu Limited | Personal authentication system using biometrics information |
| US7020308B1 (en) | 1999-09-14 | 2006-03-28 | Fujitsu Limited | Personal authentication system using biometrics information |
| US7974448B2 (en) | 1999-09-14 | 2011-07-05 | Fujitsu Limted | Personal authentication system using biometrics information |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07107704B2 (ja) | 1995-11-15 |
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