JPH02110780A - 接触式指紋像検出装置 - 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】 ［目次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 第１実施例（第１〜６図） 第２実施例（第７図） 第３実施例（第８図） 拡張 発明の効果 ［概要コ 指の導光部材への接触状態を光学的に指紋像に変換する
接触式指紋像検出装置に関し、人の指とそのレプリカと
を識別する機能を備えることを目的とし、 指の導光部材への接触状態で該指の脈拍を検出する脈拍
検出手段と、検出された該脈拍からその周期を測定する
脈拍周期測定手段と、該指紋像の大きさを測定する手段
と、該指紋像の大きさの変化が該脈拍の変化に同期して
いるかどうかを判定する同期判定手段と、該両度化が同
期しておらずかつ該脈拍が所定範囲内の値であれば該指
力駄の指であると判定する人指判定手段と、を備えて構
成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は指の導光部材への接触状態を光学的に指紋像に
変換する接触式指紋像検出装置に関する。

［従来の技術］ 近年、コンピュータが広範な社会システムの中に導入さ
れるにともない、システム・セキュリティに関係者の関
心が集まっている。コンピュータルームへの入室や端末
利用の際の本人確認の手段として、これまで用いられて
きたＩＤカードやパスワードにはセキュリティ確保の面
から多くの疑問が提起されている。これに対して指紋は
、万人下同、終生不変という工大特徴をもつため、本人
確認の最も有力な手段と考えられ、指紋を用いた簡便な
個人照合システムに関して多くの研究開発が行われてい
る。

接触式指紋像検出装置では、導光板、例えばガラス板に
指を押し当てた場合に指紋と導光板との間の小さな空気
層の有無に応じて指紋の隆線と谷線とを光学的に弁別し
指紋像を検出するように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、シリコンゴムのような弾性のある材料で作成し
た他人の指のレプリカをこの導光板に押し当てると、人
の指の場合と同一の指紋像が得られるという問題点があ
った。

本発明の目的は、この問題点に鑑み、人の指とそのレプ
リカとを識別する機能を備えた接触式指紋像検出装置を
提供することにある。

［課題を解決するための手段及びその作用］この目的を
達成するために、本発明に係る接触式指紋像検出装置で
は、指の導光部材への接触状態で指の脈拍を検出し、検
出された脈拍からその周期を測定し、該周期が所定範囲
内の値であればこの指が人の指であると判定する。

他人の指のレプリカを作成してこれを導光板に載置して
も、レプリカ自体には脈拍がないので、レプリカである
かどうかを判定可能であり、セキュリティを確保できる
。

この脈拍検出は、例えば、導光部材へ接触させた指に対
し光源からの光を照射し、指を通った光の強度を光検出
器で検出することにより行われる。

その理由は、血液中のヘモグロビンは例えば波長６３０
ｎｍの赤色光を吸収するので、ヘモグロビンが血管中を
脈動するとこの吸収が瞬間的に大きくなり、光検出器の
出力が低下するからである。

ここで、他人の指のレプリカをシリコンゴム等で作成し
、これを導光板上に押し当て、その押圧力を周期的に変
化させると、前記赤色−光の透過率がこの周期で変化し
て疑似脈拍が検出される。

方、導光板へのレプリカの押圧力を変化させると、指紋
像の大きさ、例えばその幅もこれに同期して変化する。

この幅の変化の周期は疑似脈拍周期に等しい。

そこで、このような疑似脈拍を識別するために、他の発
明では、指の導光部材への接触状態で指の脈拍を検出し
、検出された脈拍からその周期を測定するとともに、指
紋像の大きさを測定し、指紋像の大きさの変化が脈拍の
変化に同期しているかどうかを判定し、両度化が同期し
ておらずかつ脈拍が所定範囲内の値であれば指がレプリ
カではなく人の指であると判定する。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。

（１）第１実施例 第２図は第１実施例の接触式指紋像検出装置の構成を示
す。

導光板ＩＯは例えば矩形ガラスであり、その−端部下方
には放射面を上方へ向けてレーザ光源１２が配設され、
他端部下面には回折用の位相型ホログラム１４が配置さ
れている。

レーザ光源１２の上方の導光板１０上べ指１６を押し当
てた状態で、導光板ＩＯと指１６の境界面にレーザ光源
１２から放射されるレーザ光を照射すると、指Ｉ６の導
光板１０への密着部分で主にレーザ光が反射され、その
１部が全反射を繰り返してホログラム１４で下方へ回折
され、外部へ導出される。

ホログラム１４の下方には結像レンズＩ８を介して２次
元撮像素子２０が配設されており、指紋像が撮像素子２
０の受光面に結像される。

撮像素子２０はドライバ２２からの駆動パルスにより走
査され、撮像素子２０から画素信号が順次取り出され、
これがアンプ２４により増幅されて輝度Ｓとなり、次い
で２値化回路２６により２値化される。２値化の閾値は
Ｓ。である。第５図は指紋像の１ライン上における輝度
Ｓと閾値Ｓ。

との関係を示す。この輝度を２値化しつつ１ラインの一
端から他端へ向けて走査し、最初に“０”から“１”に
変化した位置ａと最後に“Ｉ”から“０”に変化した位
置すとから指紋像の幅Ｗ　＝　ｂ　−ａを測定すること
ができる。

マイクロコンピュータ２８は、ドライバ２２から供給さ
れる同期信号に基づいて各画素毎の２値化データを読み
取り、そのフレームメモリに指紋像を書き込む。マイク
ロコンピュータ２８は、モード設定器３０により設定さ
れたモードに応じて、この読み込まれた指紋像を登録メ
モリ３２へ登録し、または登録メモリ３２に登録されて
いる指紋像と照合し、処理の結果等を表示器３４に表示
させる。

導光板１０上の指１６が押し当てられる入力面の周囲に
は、不図示のＵ字状ガイドが立設されており、このガイ
ドの対向する側面の一方には赤色光源３４が配設され、
他方には赤色光源３４から放射され指１６を透過した赤
色光強度を検出する光検出器３６が配設されている。こ
の赤色光源３４は例えば発光ダイオードであり、光検出
器３６は例えばホトトランジスタである。

血液中のヘモグロビンは波長６３０ｎｍの赤色光を吸収
するので、ヘモグロビンが血管中を脈動するとこの吸収
が瞬間的に大きくなり、光検出器３６の出力が低下する
。

光検出器３６の出力はアンプ３８で増幅され、微分回路
４０で直流成分が除去され脈動が強調される。微分回路
４０の出力をオシロスコープで観測したところ、第３図
に示すような波形が得られた。次に、微分回路４０の出
力を２値化回路４２で２値化し第４図に示すような脈拍
のパルスを作成する。このパルスの周期Ｔｐは、カウン
タを備えドライバ２２から供給されるクロックパルスを
計数する周期測定回路４４により測定される。測定され
た脈拍周期ＴＰはマイクロコンピュータ２８に読み込ま
れ、導光板１０とに載置されたものが指のレプリカであ
るかどうかの判断に用いられる。

次に、第１図に基づいてマイクロコンピュータ２８での
指紋照合処理手順を説明する。

（５０）指紋像の特定の１走査ライン上のデータを２値
化回路２６から読み取って上述の如く指紋像の幅Ｗを測
定し、一連の幅Ｗの測定値から幅Ｗの周期Ｔ。を測定す
る。

ここで、他人の指のレプリカをシリコンゴム等で作成し
、これを導光板１０上に押し当て、その押圧力を周期的
に変化させてレプリカを周期的に弾性変形させると、赤
色光の透過率がこの周期で変化して２値化回路４２の出
力が第４図に示す如くなり、疑似脈拍が検出される。一
方、導光板１０へのレプリカの押圧力を変化させると、
指紋像の幅Ｗは第６図に示す如く変化する。この幅Ｗの
変化の周期Ｔ。は第４図に示ず２値化回路４２の出力の
周期Ｔｐに等しい。

（５２）次に、脈拍周期Ｔｐを周期測定回路４４から読
み込む。

（５４）脈拍周期Ｔｐが予め定められた下限値Ｔ、と上
限値Ｔ、との間の値であり、かつ、 （５６）幅周期Ｔ１と脈拍周期Ｔｐとの差の絶対値が小
さな正の値ε以下でなければ人の指と判定し、（５８）
登録メモリ３２に登録された指紋像との照合処理を行う
。

脈拍周期ＴＰが上記所定範囲外又はこの範囲内であって
も幅周期Ｔ８と脈拍周期Ｔ　ｐとの差の絶対値がε以下
であれば、指のレプリカであると判定し、 （６０）警報器４６を鳴らすとともに各種異常処理を行
う。

（２）第２実施例 第７図は第２実施例の赤色光源３４と光検出器３６の配
置を示す。

この第２実施例では、導光板１０Ａの側面と上面とのな
す角が鋭角であり、この側面に対向して赤色光源３４が
配置され、導光板１０Ａ上の入力面側方に光検出器３６
が配置されている。

赤色光源３４から放射された赤色光は導光板ＩＯ△を透
過して指１６内を通り、指１６内で散乱された光の一部
が光検出器３６により検出される。

他の点は第１実施例と同一である。

（３）第３実施例 第８図は第３実施例の赤色光源３４と光検出器３６の配
置を示す。

この第３実施例では、導光板１０上の入力面の一側方に
赤色光源３４及び光検出器３６がその先軸を指１６へ向
けて配置されており、赤色光源３４から放射された赤色
光は指１６に入射され、その散乱光の一部が光検出器３
６で検出される。

他の点は第１実施例と同一である。

（４）拡張 なお、本発明には他にも種々の変形例が含まれる。

例えば、上記各実施例において、レーザ光源１２を備え
ずに赤色光源３４でレーザ光源１２を兼用してもよい。

また、微分回路４０の代わりにコンデンサを接続して直
流成分のみを除去する構成であってもよい。

また、２値化回路４２の出力パルスと指紋像幅Ｗの極大
値との間隔が毎回同一であるかどうかにより、脈拍と指
紋像の大きさの変化が同期しているかどうかを検出する
構成であってもよい。

さらに、脈拍周期ＴＰのみでレプリカであるかどうかを
判定する構成であってもよい。

また、脈拍検出手段は、赤色光のヘモグロビンによる吸
収を検出する代わりに、脈拍による指の微小振動を検出
する構成であってもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る接触式指紋像検出装
置によれば、指の導光部材への接触状態で指の脈拍を検
出し、検出された脈拍からその周期を測定し、該周期が
所定範囲内の値であればこの指が人の指であると判定す
るので、他人の指のレプリカを作成してこれを導光板に
載置してもレプリカであるかどうかを判定可能であると
いう優れた効果を奏し、セキュリティの確保に大きく寄
与する。

この脈拍検出を、導光部材へ接触させた指に対し光源か
らの光を照射し指を通った光の強度を光検出器で検出す
ることにより行えば、構成が極めて簡単となる。

また、指の導光部材への接触状態で指の脈拍を検出し、
検出された脈拍からその周期を測定するとともに、指紋
像の大きさを測定し、指紋像の大きさの変化が脈拍の変
化に同期しているかどうかを判定し、両度化が同期して
おらずかつ脈拍が所定範囲内の値であれば指がレプリカ
ではなく人の指であると判定する構成とすれば、他人の
指のレプリカをシリコンゴム等で作成してこれを導光板
上に押し当て、その押圧力を周期的に変化させて疑似脈
拍を作成しても、レプリカであるかどうかを識別するこ
とができるという優れた効果を奏する。

８のソフトウェア構成を示す指紋照合処理手順のフロー
チャート、 第３図は第１図に示す微分回路４０の出力波形を示す図
、 第４図は第１図に示ず２値化回路４２の出力波形を示す
図、 第５図は指紋像の１ライン上における輝度分布を示す線
図、 第６図は指のレプリカを用いた場合の指紋像幅の変化を
示す線図である。

第７図は本発明の第２実施例に係る赤色光源と光検出器
の配置を示す図、 第８図は本発明の第３実施例に係る赤色光源と光検出器
の配置を示す図である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明の第１実施例に係り、第１図
は接触式指紋像検出装置のハードウェア構成を示すブロ
ック図、 第２図は第１図に示すマイクロコンピュータ２図中、 ＩＯは導光板 １２はレーザ光源 １４はホログラム Ｉ８は結像レンズ ２０は撮像素子 ２２はドライバ ２４．３８はアンプ ２６．４２は２値化回路 ２８はマイクロコンピュータ ３４は赤色光源 ３６は光検出器 ４０は微分回路 ４４は周期測定回路 ４６は警報器 微分回路４０の出力波形 第３図 ２値化回路４２の出力波形 第４図 指紋像の１ライン上における輝度分布 第５図 レプリカを用いた場合の指紋像幅変化 −（１つ−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）、指の導光部材（１０）への接触状態を光学的に指
   紋像に変換する接触式指紋像検出装置において、該接触
   状態で該指の脈拍を検出する脈拍検出手段（３４〜４０
   ）と、 検出された該脈拍からその周期を測定する脈拍周期測定
   手段（４２、４４）と、 該周期が所定範囲内の値であれば該指が人の指であると
   判定する人指判定手段（２８、５４）と、を備えたこと
   を特徴とする接触式指紋像検出装置。 ２）、前記脈拍検出手段は、 前記導光部材（１０）へ接触させた指に対し光を照射す
   るように配置された光源（３４）と、 該指を通った光の強度を検出する光検出器（３６）を有
   することを特徴とする請求項１記載の接触式指紋像検出
   装置。 ３）、指の導光部材（１０）への接触状態を光学的に指
   紋像に変換する接触式指紋像検出装置において、該接触
   状態で該指の脈拍を検出する脈拍検出手段（３４〜４０
   ）と、 検出された該脈拍からその周期を測定する脈拍周期測定
   手段（４２、４４）と、 該指紋像の大きさを測定する手段（２８、５０）と、該
   指紋像の大きさの変化が該脈拍の変化に同期しているか
   どうかを判定する同期判定手段（２８、５６）と、 該両変化が同期しておらず、かつ、該脈拍が所定範囲内
   の値であれば、該指が人の指であると判定する人指判定
   手段（２８、５４、５６）と、を備えたことを特徴とす
   る接触式指紋像検出装置。