JPH0279181A - 生体検知装置および該装置を用いた指紋照合システム - 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〕 生体検知装置および該装置を用いた指紋照合システムに
関し、 検出対象の条件に左右されることなく、該検出対象が生
体か非生体かの判別を瞬時に行うことを目的とし、 ■光源からの光ビームを集光させて検出対象の表面にス
ポット状に照射し、該照射部分から反射または散乱され
た光を集光させて所定の位置に該照射部分の像を形成し
、該形成された照射部分の像の大きさを検出してそれを
指示する検出信号を出力することにより、または、■光
源からの光ビームを集光させて検出対象の表面にスポッ
ト状に照射し、該照射部分から反射または散乱された光
を集光させて所定の位置に該照射部分の像を形成し、該
形成された照射部分の像の大きさを検出すると共に、前
記検出対象上で前記光ビームの照射によって反射または
散乱が起こる領域の中心位置が該光ビームの照射部分の
中心位置から変位しているか否かを検出し、該検出した
像の大きさと変位の有無とを指示する検出信号を出力す
ることにより、または、■光源からの光ビームを直線偏
光および集光させて検出対象の表面にスポット状に照射
し、該照射部分から反射または散乱された光を集光させ
そして所定の方向に偏光させ、該偏光された光の偏光状
態を指示する検出信号を出力すことにより、生体・非生
体の判別を出力された検出信号に基づき行うように構成
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、生体検知装置および該装置を用いた指紋照合
システムに関する。

〔従来の技術〕

近年、情報システムが社会の中に導入されるに伴い、シ
ステムの安全性をいかに保つかが問題となっている。情
報システム利用の際に本人（アイデンティティ；ＩＤｅ
ｎｔｆｔｙ）であることの確認の手段として、いわゆる
ＩＤカードが用いられているが、このＩＤカードについ
ては、紛失あるいは盗難のおそれがあり、また暗証番号
なども本人周辺の情報から容易に推察されるなどの問題
点が指摘されている。そこで、ＩＤカードに代わる本人
確認の手段として、「万人不同」・「終生不変」という
特徴を有する指紋が考えられており、各所で指紋を用い
た簡便な個人照合装置あるいは指紋照合システムの開発
が進められている。この指紋照合システムにおいては、
指紋を画像として取り扱うのが通常であり、その際、検
出した指紋像を画像データに変換するための入力装置が
必要となる。

第１５図には典型的な指紋像入力装置の構成が概略的に
示される。この装置では、指７０を透明体７１に接触さ
せて指全体を照明（実線の矢印で図示）した時に、指紋
の隆線（凸部）部分の散乱光のうち、透明体の界面で全
反射する成分（破線で表示）を光学系７２で結像させ、
電荷結合素子（ＣＣＤ）等の光検出器７３を用いて隆線
パターンの画像を得るようにしている。

しかしながら、予め登録した指紋と全く同じ凹凸パター
ンをもつレプリカを作成すれば、そのレプリカによって
も指紋照合を行うことができるので、システムの安全性
という観点から好ましくない。そこで、指紋像入力装置
に接触した検出対象の凹凸パターンが本物の指（生体）
によって生じたものか、あるいはレプリカ（非生体）に
よって生じたものであるかを識別する機構、すなわち生
体検知の機構が必要となる。

従来の生体検知の手法としては、例えば第１６図に示さ
れるように、人体の脈動に起因する透過光量の変化を利
用する光学的な手法が知られている（第１従来例）。こ
れは、晃源８１からの赤色光に対する指８０の光透過率
が脈動と同じ周期で変化することを利用し、透過率変化
の周期を光検知器８２を介して測定することにより生体
か非生体かの判別を行うものである。

また、別の手法としては、例えば第１７図に示されるよ
うに、指の抵抗値とレプリカの抵抗値の違いを利用する
電気的な手法が知られている（第２従来例）。これは、
指の接触面（ハツチングで示されている部分）に透明電
極９１．９２を設けて指の抵抗値を測定し、予め設定さ
れたレプリカの抵抗値と比較することにより生体か非生
体かの判別を行うものである。この場合、指紋像入力装
置には、比較・判別されるべき指紋像と共に電極のパタ
ーンの画像も取り込まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した第１従来例では、脈動を検出するのに秒単位（
数秒以上）の時間を必要とするため、生体検知に際して
は、脈動の検出に必要な時間以上に亘って指を指紋像入
力装置に接触させておかなければならないという不都合
が生じる。つまり、検出対象の瞬間的な接触に対しては
、その検出対象が生体であるのか、非生体であるのかを
検知することができないという欠点がある。

これに対し第２従来例によれば、生体検知に要する時間
が短いという点では問題はない。しかしながら、電極の
パターンが指紋像を乱す可能性があるため、生体検知の
際には支障は生じないが、その後で行う指紋照合の際に
その照合が困難になるという不都合が生じる。また、人
間の指の抵抗値は押圧によって異なり、発汗状態によっ
ても大きく変化するため、その許容抵抗値は相当大きく
設定しておかなければならない。ところが、許容抵抗値
を大きくすると、レプリカの抵抗値との間の差が相対的
に小さくなるため、生体検知の際の比較・判別が困難に
なるという問題が生じる。あるいは、逆に、何らかの細
工によってレプリカに人間の指と同等の抵抗値を持たせ
ることが可能と考えられるので、システムの安全性の点
で問題が残る。

本発明の主な目的は、かかる従来技術における課題に鑑
み、検出対象の条件に左右されることなく、該検出対象
が生体か非生体かの判別を瞬時に行うことができる生体
検知装置を提供することにある。

また、本発明は、その生体検知装置を用いて指紋照合を
行うようにしたシステムを提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

検出対象の表面にスポット状の光を照射すると、その表
面の輝きの様子に、人間の指独特の現象があられれる。

すなわち、検出対象が生体（指）である場合には、その
光照射点の部分が反射によって輝くのはもちろんのこと
、照射光が指の内部を伝播・拡散して内部で反射または
散乱されることにより、その光照射点の部分の周辺部分
も輝く。

これに対し、検出対象が非生体（例えばシリコン（Ｓｉ
）系ゴム等のレプリカ）である場合には、光照射点の部
分の極近傍のみが反射または散乱によって輝く。

従って、光照射点を物点とする結像光学系を構成すると
、物点の大きさが生体と非生体とで異なるため、形成さ
れる像の大きさもそれに応じて異なる。それ故、その像
の大きさを検出して比較・判別することにより、検出対
象が生体または非生体のいずれであるかを検知すること
ができる。

従って、本発明による生体検知装置の第１の形態として
、第１図の原理図に示されるように、光源１と、該光源
からの光ビームＬ、を集光させて検出対象５の表面にス
ポット状に照射する集光光学系２と、該光ビームの照射
部分から反射または散乱された光Ｌ２を集光させて所定
の位置に該照射部分の像を形成する結像光学系３と、該
所定の位置に配置され該形成された照射部分の像の大き
さを検出し、該検出した像の大きさを指示する検出信号
Ｊ、を出力する光検出手段４とを具備し、該光検出手段
から出力された検出信号に基づいて前記検出対象が生体
または非生体のいずれであるかを判別するようにしたこ
とを特電とする生体検知装置が提供される。

また、検出対象の表面にスポット状の光を斜め方向から
照射すると、該検出対象が本物の指である場合には、上
述したように照射光が指の内部に拡散するため、光照射
によって反射または散乱が起こる領域の中心が該光照射
部分の中心位置から変位する。これに対し、検出対象が
レプリカである場合には、照射光が内部に伝播・拡散す
ることはないので、そのような変位は生じない。

それ故、形成される像の大きさと共に変位の有無を検出
することにより、検出対象が生体または非生体のいずれ
であるかを検知することが可能となる。

従って、本発明による生体検知装置の第２の形態として
、第２図の原理図に示されるように、光源１と、該光源
からの光ビームし、を集光させて検出対象５の表面にス
ポット状に照射する集光光学系２と、該光ビームの照射
部分から反射または敗乱された光Ｌ２゛　を集光させて
所定の位置に該照射部分の像を形成する結像光学系３と
、該所定の位置に配置され該形成された照射部分の像の
大きさを検出すると共に、前記検出対象上で前記光ビー
ムの照射によって反射または散乱が起こる領域Ｒの中心
位置Ｃ５が該光ビームの照射部分の中心位置Ｃ２から変
位しているか否かを検出し、該検出した像の大きさと変
位の有無とを指示する検出信号Ｊ２を出力する光検出手
段４Ａとを具備し、該光検出手段から出力された検出信
号に基づいて前記検出対象が生体または非生体のいずれ
であるかを判別するようにしたことを特徴とする生体検
知装置が提供される。

さらに、検出対象の表面にスポット状の光を直線偏光さ
せて照射すると、照射された光は、該検出対象上で反射
され、あるいはその対象が指である場合には内部におい
ても反射または散乱され、様々な偏光方向成分を有する
散乱光となる。

従って、この散乱光を所定の方向に偏光させると、生体
（指）と非生体（レプリカ）とで、その偏光方向の成分
の光強度に差が生じる。それ故、その偏光方向成分の光
強度に基づいて偏光状態を比較・判別することにより、
検出対象が生体または非生体のいずれであるかを検知す
ることができる。

従って、本発明による生体検知装置の第３の形態として
、第３図の原理図に示されるように、光源１と、該光源
からの光ビームし、を直線偏光および集光させて検出対
象５の表面にスポット状に照射する偏光・集光光学系２
Ａと、該光ビームの照射部分から反射または散乱された
光り、”を集光させ、該集光させた光を所定の方向に偏
光させる集光・偏光光学系３Ａと、該偏光された光し３
の偏光方向の成分の光強度を検出し、該検出した光強度
に基づいて該偏光光の偏光状態を指示する検出信号Ｊ３
を出力する光検出手段４Ｂとを具備し、該光検出手段か
ら出力された検出信号に基づいて前記検出対象が生体ま
たは非生体のいずれであるかを判別するようにしたこと
を特徴とする生体検知装置が提供される。

また、本発明によれば、上述した第１〜第３の形態のい
ずれかの生体検知装置を具備した指紋照合システムが提
供される。このシステムでは、生体検知装置において検
出された対象が指である場合にのみ該指の紋様を画像デ
ータに変換し、該変換した画像データを予め登録されて
いる指紋の画像データと比較することにより本人である
か否かの照合を行う。

〔作用］ 上述した第１および第２の形態によれば、検出対象の表
面にスポット状の光を照射した時にその表面の輝きの様
子に人間の指独特の現象があられれることを利用して、
形成される像の大きさ、または、反射・散乱が起こる領
域の中心が光照射部分の中心位置から変位しているか否
かを検出することにより、その検出対象が生体（本物の
指）または非生体（レプリカ）のいずれであるかを検出
している。また、第３の形態においても同様に、検出対
象の表面に直線偏光された光を照射した時にその表面か
ら反射または散乱される光の偏光特性が人間の指とレプ
リカとモ本質的に異なることを利用し、その偏光方向成
分の光強度に基づいて偏光状態を比較・判別することに
より、生体検知を行うようにしている。

このように、本発明による生体検知装置は、検出対象の
条件（発汗状態、押圧の度合い、検出系における接触時
間の長さ等）にかかわらず、該対象が生体であるか、ま
たは非生体であるかを瞬時に検知可能としている。

なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細につ
いては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施例
を用いて説明する。

〔実施例〕

第４図には本発明の第１の形態（第１図参照）の一実施
例の構成が示される。図中、（ａ）は上面図、（ｂ）は
（ａ）において矢印Ｂの方向から見た側面図で指紋像の
結像光学系を示し、（ｃ）は（ａ）において矢印Ｃの方
向から見た側面図で本発明に係わる生体検知のための光
学系を示す。第４図に例示の装置は、指紋照合システム
における指紋像入力装置の一部を構成する。

第４図において、１０は検出対象としての指（本物の指
またはＳｉ系ゴムからなるレプリカ）、１１は指紋像を
結像する時に用いられる指照明用光源としての発光ダイ
オード（ＬＥＤ）、１２は指紋像に対応した光に応答し
て該指紋像を指示する電気信号を発生する指紋像検出素
子としての電荷結合素子（ＣＣＤ）、１３は生体検知用
の光源としての半導体レーザ（またはＬＥＤ）、１４は
受光領域が複数に分割されたタイプの光検知器を示す。

この光検知器１４の出力を■、で表す。

２０は透明な導光板であって、その断面方向に沿って斜
め方向にカットされた４つの斜めカット面２１〜２４を
有している。斜めカット面２１には、半導体レーザ１３
からの光ビームを集束させるためのレンズ２１ａが接着
され、一方、斜めカット面２２には、導光板２０から出
射された光を光検知器１４の受光面上に集束させるため
のレンズ２２ａが接着されている。この場合、斜めカッ
ト面２１および２２は、レンズ２１ａを通して集束され
た光−が導光板２０内で全反射を繰り返し、さらに指１
０の導光板２０に対する接触部で反射または散乱され、
最終的にレンズ２２ａを通して光検知器１４の受光面に
達するように、対向してカット成形される。斜めカット
面２４は鏡面を構成しており、この斜めカット面２４に
対向する導光板２０の一側面には開口絞り部２５が形成
される。

この開口絞り部２５には、導光板２０から出射された光
をＣＣＤ１２の受光面上に集束させるためのレンズ２６
が接着されている。この場合、斜めカット面２４は、指
紋照合用ＬＥＤＩＩからの光照射によって指１０から反
射または散乱された光が導光板２０の底面で全反射され
、さらに該鏡面２４で反射され、開口絞り部２５の開口
部およびレンズ２６を通してＣＣＤ１２の受光面に達す
るように、カット成形されている。

第５図には第４図における光検知器の一構成例が一部模
式的に示される。

この光検知器１４は、３つの受光領域Ｐ１＋ＳＰＩＦ３
に分割された受光面１４ａを有する受光素子と、両側の
受光領域ＰＩ、ｈにおけるそれぞれの受光量に応じた光
出力Ｓｌ、Ｓ３の和を演算する演算増幅器１５と、該演
算増幅器１５の出力と中央の受光領域Ｐ２における受光
量に応じた光出力Ｓ２との差を演算する演算増幅器１６
とから構成されている。従って、光検知器１４ノ出力ｖ
Ｌは（Ｓ＋＋Ｓｓ　　ｓｚ）　テ表すレル。

なお、図中ハツチングで示される部分１７は、半導体レ
ーザ１３からの光照射によって指１０から反射または散
乱された光が光検知器の受光面１４ａ上に結像されるこ
とによって得られる像を模式的に示したものである。

次に、第４図実施例の装置による作用（生体検知）につ
いて第６図を参照しながら説明する。

第６図において、（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ本物の
指の指紋、レプリカによる指紋を模式的に示した図、（
ｃ）は（ａ）に対応する光照射部分のＡ−Ａ’線に沿っ
た光強度分布図、（ｄ）は（ｂ）に対応する光照射部分
のＢ−Ｂ’線に沿った光強度分布図、（ｅ）は（ａ）に
対応する光検知器の受光面１４ａ上の像を模式的に示し
た図、（ｆ）は（ｂ）に対応する光検知器の受光面１４
ａ上の像を模式的に示した図、である。

指１０が本物の指である場合には、前述したように、光
を照射した部分が反射によって輝（のはもちろんのこと
、照射光が指の内部を伝播および拡散して内部で反射ま
たは散乱されることにより、その光照射点の部分の周辺
部分も輝く。つまり、（ｃ）において破線Ｆで示される
ようにフレアが生じる。その結果、光検知器の受光面１
４ａ上の像は、（ｅ）においてハツチング表示されるよ
うに、両側の受光領域Ｐ、、Ｐ、にまたがる割合が増大
する。それによって光検知器１４の演算結果、すなわち
出力ｖＬは正側（＋側）に増大する（第５図参照）。

これに対し、指１０がレプリカである場合には、光を照
射した部分の極近傍のみが反射または散乱によって輝く
。つまり、フレアは生じない。その結果、光検知器の受
光面１４ａ上の像は、（ｆ）に示されるように、中央の
受光領域Ｐ２に光が入射する割合が多くなる。従って、
光検知器１４の出力■。

は負側（−例）に減少する。

本実施例では、光検知器１４と導光板２０との間隔およ
び位置関係ならびに該光検知器の各受光領域ＰＩ、Ｐ２
．Ｐ３の大きさは、光検知器１４の出力■、が本物の指
の時は正レベルとなり、且つ、レプリカの時は負レベル
となるように（第７図参照）、設定されている。

このように第４図実施例の装置によれば、光検知器１４
から出力される信号ｖＬの正負に応じて、指１０が本物
の指（生体）であるか、レプリカ（非生体）であるかを
瞬時にして判別することができる。

第４図の実施例では、指の接触面に対し斜めに光を照射
し、斜め方向に反射した光を検出するよう構成したが、
これは、例えばハーフミラ−等を使用して指の接触面の
真下から光を入射し、真下に反射した光を検出するよう
構成してもよい。

以上説明した生体検知装置は、指紋照合システムの中の
指紋像入力装置に適宜組み込まれる。

以下、第４図実施例の装置を指紋照合システムに組み込
んだ時の生体検知および指紋照合の動作順について、第
８図のフロニチャートを参照しながら説明する。

まず、ステップ３１では初期設定が行われる。つまり、
生体検知用の半導体レーザ（ＬＤ）１３が“オン”状態
とされる。これによって、半導体レーザ１３から出射さ
れた光ビームは、レンズ２１ａを通して導光板２０内に
入射され、全反射が繰り返された後、レンズ２２ａを通
して光検知器１４の受光面１４ａ上に集束される。なお
、第４図（ａ）に示される、半導体レーザ１３から光検
知器１４に到る光路は一例を示すものであり、光路の採
り方はこれ以外にも多数考えられることは、当業者にと
って明らかであろう。

ステップ３２では検出対象すなわち指１０が導光板２０
の所定の位置に接触され、次のステップ３３では光検知
器出力レベル■、が正であるか、負であるかの判別が行
われる。これは、周知の指紋照合装置（図示せず）が光
検知器１４の出力レベル■Ｌを判定することによって行
われる。この場合、光検知器出力レベルｖＬが負の時は
、検出対象が非生体（レプリカ）であると判別（ステッ
プ３４）シて、その後の指紋照合は行わない。つまり、
フローは終了する（エンド）。

光検知器出力レベルＶ、が正の場合には、指紋照合装置
は、検出対象が生体（本物の指）であると判別（ステッ
プ３５）し、その旨を指示する制御信号を指紋像入力装
置（生体検知装置）に与える。

生体検知装置においては、この制御信号を受けて指紋照
合用のＬＥＤＩＩを“オン″状態とする（ステップ３Ｇ
）。これによって、ＬＥＤＩＩから出射された光は、斜
めカット面２３を通して導光板２０内に入射され、指接
触面において反射された後、第４図（ｂ）に破線で示さ
れるように導光板２０の底面で全反射され、さらに鏡面
２４で反射され、導光板２０内を伝播し、開口絞り部２
５の開口部およびレンズ２６を通してＣＣＤ１２の受光
面上に集束される。なお、第４図（ａ）において、ＬＥ
ＤＩＩからＣＣＤ１２に到る光路は一例を示すものであ
り、光路の採り方はこれ以夕）にも多数考えられる。

ステップ３７では、指紋像入力装置が、ＣＣＤ１２上に
結像された指紋像の取り一込みと、該指紋像を画像デー
タに変換するための処理を行う。ステップ３８では、指
紋照合装置がその画像データを予め登録されている指紋
の画像データと比較し、それによって本人であるか否か
の照合を行う。最後のステップ３９では、その指紋照合
結果に基づいてシステムの制御を行う。例えばコンピュ
ータルーム等への入室を管理するシステムの場合、照合
された指紋が本人のものと一致しない時は、入室を禁止
するようシステム制御がなされる。

なお、ステップ３６において指紋照合用のＬＥＤＩＩを
″オン”状態にすると、それは生体検知系に対してはノ
イズとなるため、生体検知用照明と指紋照合用照明は時
間的にシリーズに行うことが好ましい。ただし、生体検
知（ステップ３１〜３３．３５）、指の照明（ステップ
３６）、指紋像の取り込み（ステップ３７）は、それぞ
れ数１０ｍ５以内といった短時間で行うように設定する
。これによって、生体検知後にレプリカと交換して照合
させるといった不正行為を防止することができる。

第９図には本発明の第２の形態（第２図参照）の一実施
例の構成が示される。

第９図において、４０は検出対象としての指（本物の指
またはレプリカ）、４１は生体検知用光源としての半導
体レーザ（またはＬＥＤ）、４２は光源４１からの光ビ
ームを集光させて指４０の表面にスポット状に照射する
ための集光光学系（レンズ）、４３は透明な導光板、４
４は光ビームの照射によって指の表面から反射または散
乱された光を集光させて所定の位置に該照射部分の像を
形成するための結像光学系（レンズ）　、４５ａおよび
４５ｂは該所定の位置に配置された光検知器、４６は比
較回路を示す。この比較回路４６は、光検知器４５ａ、
４５ｂにおけるそれぞれの受光面Ｐａ、Ｐｂ（第１０図
参照）に入射された光の量に応じた光出力Ｓａ、Ｓｂに
応答し、その比較・照合を行って、指４０が本物の指で
あるか、またはレプリカであるかを指示する検出信号Ｖ
ＬＩを出力する機能を有している。

なお、第９図において指の接触部分から反射して各光検
知器４５ａ　、　４５ｂの受光面に到る光路のうち、実
線で表示されている光路は、指４０が非生体（レプリカ
）である時の光路を示す。また、指４０内に破線で示さ
れる部分Ｒは、照射光の指向部への伝播・拡散に起因し
て光反射または光散乱が生じている領域を示すもので、
このような領域は、指４０が生体（本物の指）である場
合に生じる。従ってこの場合には、領域Ｒの中心は本来
の光照射部分の中心位置からずれる。そのため、指の接
触部分から反射して各光検知器４５ａ、４５ｂの受光面
に到る光路は、破線で示されるように断面的にかなり広
がったものとなる。

第１０図には第９図における光検知器および比較回路の
一構成例が一部模式的に示される。

第１０図において、光検知器４５ａからは、その受光面
Ｐａに入射された光の量に応じた光出力Ｓａが出力され
、比較器４６ａに入力される。比較器４６ａは、入力信
号Ｓａのレベルを予め設定された一定のレベルｖｔｈと
比較し、例えばＳａ＞Ｖｔｈの時に“１″の信号を出力
し、Ｓａ≦ｖｔｈの時に“０″の信号を出力するように
構成する。比較器４６ｂについても同様に、光検知器４
５ｂの受光面ｐｂに入射された光の量に対応する光出力
ｓｂを所定レベルｖｔｈと比較し、ｓｂ＞ｖｔｈ　（７
）時ニ″１″ノ信号を、ｓｂ≦ｖｔｈの時に“０′の信
号を出力するように構成する。各比較器の出力はアンド
ゲート４７に入力される。

従って、各光検知器４５ａ、４５ｂにおいてそれぞれ検
知された光の量が共に所定１ｔ（Ｖｔｈ）を越えている
場合にのみ、アンドゲート４７から”１”の検出信号Ｖ
ＬＩが出力され、それ以外の場合には検出信号ＶＬＩは
“０”レベルを呈する。

なお、図中ハツチングで示される部分４８は、光照射に
よって指４０から反射または散乱された光が各光検知器
の受光面Ｐａ、Ｐｂ上に結像されることによって得られ
る像を模式的に示したものである。

次に、第９図実施例の装置による作用（生体検知）につ
いて第１１図を参照しながら説明する。

第１１図において、（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ本物
の指、レプリカの場合における受光面と像の位置関係を
示す図、（ｃ）は（ａ）に対応する各光検知器の出力レ
ベルＳａ、Ｓｂとしきい値レベルｖｔｈとの関係を示す
図、（ｄ）は（ｂ）に対応する各光検知器の出力レベル
Ｓａ、Ｓｂとしきい値レベルｖｔｈ　との関係を示す図
、である。なお、（ｃ）および（ｄ）において時点ｔ０
は、指４０が導光板４４の所定の位置に接触した時点を
表す。

指４０が本物の指である場合には、前述したように指４
０内に領域Ｒが生じるので、指の表面から反射または散
乱される光の領域は、第９図に破線で示されるようにか
なり広がったものとなる。それ故、受光面上に形成され
るべき像４８は、（ａ）に示されるように各光検知器の
受光面Ｐａ、Ｐｂにまたがって形成される。従って、各
光検知器４５ａ、　４５ｂからは、それぞれ成る程度の
レベルの光出力Ｓａ、Ｓｂが得られる。この場合、得ら
れる光出力Ｓａ、Ｓｂのレベルを所定レベルνｔｈより
も大きくなるように設定しておけば、第１０図の各比較
器４６ａ、４６ｂからは共に“１”の出力を得ることが
でき、それによってアンドゲート４７から“１″の検出
信号■ＬＩが出力される（生体検知）。

これに対し、指４０がレプリカである場合には、指の表
面から反射または散乱される光の領域は、第９図に実線
で示されるようにかなり集束されたものとなる。それ故
、受光面上に形成されるべき像４８は、（ｂ）に示され
るように一方の光検知器の受光面ｐｂに形成される。他
方の光検知器の受光面Ｐａについては、受光面ｐｂ上に
集束照射された光のフレア程度の微量の光が入射される
に過ぎない。

従って、一方の光検知器４５ｂからは成る程度のレベル
の光出力ｓｂが得られ、他方の光検知器４５ａからはか
なり低いレベルの光出力Ｓａが得られる。この場合、所
定レベルｖｔｈの大きさを、光出力ｓｂのレベルより゛
は低く、且つ、光出力Ｓａのレベルよりは高くなるよう
に設定しておけば、第１０図のアンドゲート４７から出
力される検出信号ＶＬＩは“０”レベルを呈する。これ
によって、指４０はレプリカであることが検出される。

第９図の実施例においては、各光検知器の受光面上に形
成されるべき像４８が、本物の指の時は各受光面にまた
がって形成されるように、且つ、レプリカの時は一方の
受光面にのみ形成されるように、結像光学系を構成する
′必要がある。図示の例では、光検知器４５ｂは指４０
（本物の指またはレプリカ）が導光板４３に接触したこ
とを検出する役割を果たし、一方、光検知器４５ａの方
は生体検知の役割を果たす。

このように第９図実施例の装置によれば、比較回路４６
から出力される信号ＶＬＩが°１″または“Ｏｎである
かに応じて、指４０が本物の指（生体）であるか、レプ
リカ（非生体）であるかを瞬時にして判別することがで
きる。第９図の装置は、第４図の装置と同様、指紋照合
システムの中の指紋像入力装置に適宜組み込まれる。

なお、第９図の実施例では互いに近接配置された２つの
光検知器４５ａ、　４５ｂを用いた場合について説明し
たが、これの代わりに、受光面が２つの領域に分割され
且つそれぞれの領域に対応する光出力を別々に取り出す
ことができる一体型の光検知器を用いてもよい。

第１２図には本発明の第３の形態（第３図参照）の一実
施例の構成が示される。

第１２図において、５０は検出対象としての指（本物の
指またはレプリカ）、５１は例えば半導体レーザ、ＬＥ
Ｄ等の生体検知用光源、５２は光源５１からの光ビーム
を直線偏光（図示の例では紙面に平行な方向）させるた
めの偏光板（ただし、光源５１が半導体レーザの場合に
は省略することができる）、５３は光ａ５１からの光ビ
ームを集光させて指５０の表面にスポット状に照射する
ための集光光学系（レンズ）　、５’４は透明な導光板
、５５は光ビームの照射によって指の表面から反射また
は散乱された光を集光させるための光学系（レンズ）を
示す。

また、５６ａはレンズ５５を通して入射された散乱光の
偏光方向を保存した状態で２本の光束に分離するための
ビームスプリッタ、５６ｂはビームスプリッタ５６ａに
おいて反射された光束をその入射方向と直交する方向に
反射するためのミラー、５７ａはビームスプリッタ５６
ａを透過した散乱光を所定方向（図示の例では紙面に垂
直な方向）に偏光させるだめの偏光板、５７ｂはミラー
５６ｂにおいて反射された散乱光を偏光板５７ａの偏光
方向と垂直な方向（図示の例では紙面に平行な方向、従
って、レンズ５５を通して入射された散乱光の偏光方向
と同じ方向）に偏光させるための偏光板、５８ａは偏光
＋ＦＪ、５７　ａによって偏光された方向の光強度を検
出し、該光強度に応じた光出力Ｓａ’　を出力する光検
知器、５８ｂは偏光板５７ｂによって偏光された方向の
光強度を検出し、該光強度に応じた光出力ｓｂ’を出力
する光検知器、５９は比較回路を示す。この比較回路５
９は、光検知器５８ａ、５８ｂから出力さ些る光出力Ｓ
ａ”、ｓｂ’　の比率を算出し、その算出した比率（Ｓ
ａ’／Ｓｂ’）を所定の値Ｘ０と比較して、指５０が本
物の指であるか、またはレプリカであるかを指示する検
出信号ＶＬｔを出力する機能を有している。

次に、第１２図実施例の装置による作用（生体検知）に
ついて第１３図を参照しながら説明する。

第１３図は、本物の指による散乱光とレプリカの指によ
る散乱光の偏光特性を比較したもので、横軸は照射光線
の直線偏光方向と偏光板の持つ偏光方向とのなす角度を
表し、縦軸は光検知器の出力を最大出力で規格化した値
を表している。第１３図は、本物の指からの散乱光の方
がレプリカの指の散乱光よりも照射光が持つ偏光方向の
保存の割合が良好であることを示している。図示の例で
は、本物の指の場合に光源の持・つ偏光方向は４０〜５
０％保存され、レプリカの時は高々〜２０％程度しか保
存されない。従って、比較回路５９において各光検知器
５８ａ、５８ｂからそれぞれ出力される光出力Ｓａ”。

Ｓｂ′　の比を取ることにより、本物の指とレプリカと
で、偏光の乱れの特性に差が生じる。

また、第１３図に示されるように、偏光板回転角が９０
°の時、レプリカ（実線表示）に対応する規格化した光
検知器出力と本物の指（破線表示）に対応するそれとの
間の差が最大値をとっている。

従って、この差に相当する範囲内に所定の値Ｘ０を設定
すれば、比較回路５９において算出された比率（Ｓａ’
／Ｓｂ”）と該所定の値Ｘ。との比較に基づき、偏光の
乱れの特性を利用して、指５０が本物の指であるか、あ
るいはレプリカであるかを検知することができる。この
偏光特性を考慮して本実施例では、偏光板５７ａ、５７
ｂにおけるそれぞれの偏光方向に９０６の差を持たせた
。第１゛３図の装置は、第４図および第９図の装置と同
様、指紋照合システムの中の指紋像入力装置に適宜組み
込まれる。

第１４図には第１２図実施例の変形例の構成が示される
。

本実施例は、第１２図の構成において用いられているビ
ームスプリッタ５６ａ、ミラー５６ｂおよび偏光板５７
ａ、５７ｂの代わりに、ウォラストンプリズム６０を用
いて偏光光学系を構成し、それによって光学的な部品点
数を減らし、小型化を図っている。

他の構成および作用については、第１２図実施例の場合
と同様であるので、その説明は省略する。

なお、上述した各実施例では導光板を用いた接触タイプ
の指紋像入力装置（生体検知装置）について説明したが
、本発明は、導光板を用いない非接触タイプの装置に対
しても適用可能であることはもちろんである。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、検出対象の表面に
スポット状の光または直線偏光された光を照射した時に
、その表面の輝きの様子または該光照射部からの散乱光
の偏光特性に、人間の↑ｈ独特の現象があられれること
を利用し、あるいは、物質固有の性質を利用することに
より、検出対象の条件に関係なく、該検出対象が生体ま
たは非生体のいずれであるかを瞬時にし、て検知する′
ことができる。

また、物質固有の性質を利用しているので、偽造指紋に
対するシステムの安全性を向上させることができる。

また、短時間で生体検知が可能であるため、指紋照合に
基づく本人確認装置の所要時間を、システム全体から見
て相対的に短縮することができる。

さらに、接触式、非接触式のいずれの指紋照合装置にも
組み込むことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による生体検知装置の第１の形態を示す
原理図、 第２図は本発明による生体検知装置の第２の形態を示す
原理図、 第３図は本発明による生体検知装置の第３の形態を示す
原理図、 第４図（ａ）〜（ｃ）は第１図に示される第１の形態の
一実施例の構成を示す図であって、（ａ）は上面図、（
ｂ）はＢ矢視図、Ｃｃ＞はＣ矢視図、第５図は第４図に
おける光検知器の一構成例を一部模式的に示した回路図
、 第６図（ａ）〜（ｆ）は第４図実施例の装置による生体
検知の原理を説明するための図、 第７図は第５図の光検知器の出力レベルと生体・非生体
の判別レベルの関係を示す図、第８図は第４図実施例の
装置を指紋照合システムに組み込んだ時の生体検知およ
び指紋照合の流れを示すフローチャート、 第９図は第２図に示される第２の形態の一実施例の構成
を示す図、 第１０図は第９図における光検知器および比較回路の一
構成例を一部模式的に示した回路図、第１１図（ａ）〜
（ｄ）は第９図実施例の装置による生体検知の原理を説
明するための図、 第１２図は第３図に示される第３の形態の一実施例の構
成を示す図、 第１３図は第１２図実施例の装置による生体検知の原理
を説明するための図、 第１４図は第１２図実施例の変形例の構成を示す図、第
１５図は典型的な指紋像入力装置の構成を概略的に示し
た側面図、 第１６図は従来の生体検知の１つの手法を説明するため
の図、 第１７図は従来の生体検知の他の手法を説明するための
図、 である。 （符号の説明） １・・・光源、２・・・集光光学系、２Ａ−・偏光・集
光光学系、３・・・結像光学系、３Ａ・・・集光・偏光
光学系、４．４Ａ、４Ｂ・・・光検出手段、５・・・検
出対象、Ｌｌ・・・光源からの光、Ｌ２、Ｌ２”、Ｌｚ
”・・・反射または散乱された光、Ｌ、・・・偏光され
た光、Ｊ３、Ｊ２、Ｊ３・・・検出信号、Ｒ・・・反射
または散−乱が起こる領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源（１）と、 該光源からの光ビーム（Ｌ＿１）を集光させて検出対象
   （５）の表面にスポット状に照射する集光光学系（２）
   と、 該光ビームの照射部分から反射または散乱された光（Ｌ
   ＿２）を集光させて所定の位置に該照射部分の像を形成
   する結像光学系（３）と、 該所定の位置に配置され該形成された照射部分の像の大
   きさを検出し、該検出した像の大きさを指示する検出信
   号（Ｊ＿１）を出力する光検出手段（４）とを具備し、 該光検出手段から出力された検出信号に基づいて前記検
   出対象が生体または非生体のいずれであるかを判別する
   ようにしたことを特徴とする生体検知装置。 ２、前記光検出手段は、複数の領域（Ｐ＿１、Ｐ＿２、
   Ｐ＿３）に分割された受光面（１４ａ）を有し且つ前記
   照射部分の像が該受光面上に形成されるよう配設された
   光検知器（１４）を具備し、該光検知器は、該複数の領
   域の各個においてそれぞれの受光量に応じた光出力（Ｓ
   ＿１、Ｓ＿２、Ｓ＿３）を独立に取り出し、それぞれ取
   り出された光出力の合計（Ｓ＿１＋Ｓ＿３−Ｓ＿２）の
   大小に応じて前記検出対象が生体または非生体のいずれ
   であるかを判別するようにしたことを特徴とする請求項
   １に記載の生体検知装置。 ３、前記光検出手段は、互いに近接して配列され且つそ
   れぞれの受光面にまたがって前記照射部分の像が形成さ
   れるよう配設された複数の光検知器を具備し、該複数の
   光検知器は、それぞれ受光量に応じた光出力を取り出し
   、それぞれ取り出された光出力の合計の大小に応じて前
   記検出対象が生体または非生体のいずれであるかを判別
   するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の生体
   検知装置。 ４、光源（１）と、 該光源からの光ビーム（Ｌ＿１）を集光させて検出対象
   （５）の表面にスポット状に照射する集光光学系（２）
   と、 該光ビームの照射部分から反射または散乱された光（Ｌ
   ＿２′）を集光させて所定の位置に該照射部分の像を形
   成する結像光学系（３）と、 該所定の位置に配置され該形成された照射部分の像の大
   きさを検出すると共に、前記検出対象上で前記光ビーム
   の照射によって反射または散乱が起こる領域（Ｒ）の中
   心位置（Ｃ＿１）が該光ビームの照射部分の中心位置（
   Ｃ＿２）から変位しているか否かを検出し、該検出した
   像の大きさと変位の有無とを指示する検出信号（Ｊ＿２
   ）を出力する光検出手段（４Ａ）とを具備し、 該光検出手段から出力された検出信号に基づいて前記検
   出対象が生体または非生体のいずれであるかを判別する
   ようにしたことを特徴とする生体検知装置。 ５、前記光検出手段は、互いに近接して配列され且つそ
   れぞれの受光面（Ｐａ、Ｐｂ）にまたがって前記照射部
   分の像が形成されるよう配設された複数の光検知器を具
   備し、該複数の光検知器は、それぞれ受光量に応じた光
   出力（Ｓａ、Ｓｂ）を取り出し、それぞれ取り出された
   光出力と所定レベル（Ｖｔｈ）との比較に基づき前記対
   象が生体または非生体のいずれであるかを判別するよう
   にしたことを特徴とする請求項４に記載の生体検知装置
   。 ６、前記光検出手段は、複数の領域に分割された受光面
   を有し且つ前記照射部分の像が該受光面上に形成される
   よう配設された光検知器を具備し、該光検知器は、該複
   数の領域においてそれぞれの受光量に応じた光出力を独
   立に取り出し、それぞれ取り出された光出力と所定レベ
   ルとの比較に基づき前記対象が生体または非生体のいず
   れであるかを判別するようにしたことを特徴とする請求
   項４に記載の生体検知装置。 ７、光源（１）と、 該光源からの光ビーム（Ｌ＿１）を直線偏光および集光
   させて検出対象（５）の表面にスポット状に照射する偏
   光・集光光学系（２Ａ）と、 該光ビームの照射部分から反射または散乱された光（Ｌ
   ＿２″）を集光させ、該集光させた光を所定の方向に偏
   光させる集光・偏光光学系（３Ａ）と、該偏光された光
   （Ｌ＿３）の偏光方向の成分の光強度を検出し、該検出
   した光強度に基づいて該偏光光の偏光状態を指示する検
   出信号（Ｊ＿３）を出力する光検出手段（４Ｂ）とを具
   備し、 該光検出手段から出力された検出信号に基づいて前記検
   出対象が生体または非生体のいずれであるかを判別する
   ようにしたことを特徴とする生体検知装置。 ８、前記集光・偏光光学系（３Ａ）は、集光させた光を
   該光の偏光状態を維持したままで２本の光束に分離し、
   該分離した一方の光束に対しては該光束と同じ偏光方向
   の第１の成分を取り出し且つ他方の光束に対しては該光
   束と直交する偏光方向の第２の成分を取り出して前記光
   検出手段（４Ｂ）に供給し、該光検出手段は、該第１お
   よび第２の偏光成分の比率を算出し、該算出された比率
   と所定値との比較に基づき前記対象が生体または非生体
   のいずれであるかを判別するようにしたことを特徴とす
   る請求項７に記載の生体検知装置。 ９、請求項１から８までのいずれかに記載の生体検知装
   置を具備し、該装置において検出された対象が指である
   場合（３５）にのみ該指の紋様を画像データに変換（３
   ６、３７）し、該変換した画像データを予め登録されて
   いる指紋の画像データと比較することにより本人である
   か否かの照合（３８）を行うようにしたことを特徴とす
   る指紋照合システム。