JPH03256185A - 指紋入力装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、指紋照合又は指紋識別等に使用する指紋入力
装置に関する。

［従来の技術］ 指紋入力を行う従来の装置として、第１３図に示す如き
プリズムを用いて指紋の画像を直接的に取り込むものが
ある。

同図において、ｌＯは直角２等辺三角形の断面を有する
プリズムであり、その直角の頂辺と対向する底面１０ａ
に指紋パターンを入力すべき指１１が押し付けられる。

この底面１０ａに対して４５度の入射角で光源１２から
光か照射され、指１１の指紋の凹凸による反射画像を底
面１０ａに対して４５度の角度で設けた撮像デバイス１
３で取り込み、電気信号に変換するように構成している
。

第１４図は、プリズムを用いて指紋の画像を直接的に取
り込む他の従来の指紋人力装置を示している。

同図において、２０は直角２等辺三角形の断面を有する
プリズムであり、その直角の頂辺と対向する底面２０ａ
に指紋パターンを入力すべき指２１が押し付けられる。

この底面２０ａに対して全反射の臨界角以上の大きな入
射角となるように光源２２から光が照射される。これに
より、指紋の凹凸とプリズム２０とが接触している部分
で乱反射が生じ、その光が光源２２と同じ側の底面２０
ｇにより近い位置に設けられた撮像デバイス２３で取り
込み、電気信号に変換する。また、指紋の凹凸とプリズ
ム２０とが接触してない部分では光は乱反射せず全反射
して面２０ｂから外部に出射する。

第１５図は、従来のさらに他の指紋入力装置を示してい
る。

同図において、３０は例えばガラス板からなる導光板で
あり、その一方の面３０ａの一部に指紋パターンを入力
すべき指３１が押し付けられる。指３１が押し付けられ
た部分にレーザ光源３２からコヒーレントなレーザ光を
照射する。これにより、指紋の凹凸と導光板３０とが接
触している部分で乱反射が生じ、この乱反射による光が
導光板３０内を伝搬して導光板３０の離れた位置に取着
されたホログラム３３に印加される。その結果、このホ
ログラム３３の作用により導光板３０から乱反射による
光が取り出され、撮像デバイス３４に入射せしめられて
電気信号に変換される。指紋の凹凸と導光板３０とが接
触していない部分ではレーザ光が導光板３０の外部に出
射され指紋の凹部で反射されて再び導光板３０に入射さ
れる。しかしなから、この光３５は導光板３０の反対側
の面３０ｂから再度外部に出射されてしまい、ホログラ
ム３３の部分に到達することはない。

［発明か解決しようとする課題］ 第１３図の従来の指紋入力装置は、構成は簡単であるが
、照射光の底面１０ａに対する入射角が４５度と小さい
ため、指紋の凹凸に対する反射画像信号のＳ／Ｎが非常
に低いという問題点を有している。

また、第１４図の従来の指紋入力装置によると、指紋の
凹凸とプリズム２０とが接触してない部分では光が乱反
射せず全反射して面２０ｂから外部に出射する。このた
め、撮像デバイス２３にはこの部分から光が全く入射さ
れない。従って、第１３図の装置よりその分Ｓ／Ｎが改
善されるが、乱反射した光の極く一部しか撮像デバイス
２３に入射しないため、Ｓ／Ｎを大幅に向上させること
は難しい。

さらにまた、第１５図の従来の指紋入力装置によると、
指紋の凹凸と導光板３０とが接触してない部分に入射し
た光は、導光板３０から外部に出射されてしまい、ホロ
グラム３３の部分に到達することはないので、かなり優
れたＳ／Ｎを得ることかできるが、特殊なレーザ光源及
びホログラム等の光学デバイスが必要となり製造コスト
がかなり高くなるという問題点を有している。

従って本願の発明の目的は、優れたＳ／Ｎを有しかつ安
価な指紋入力装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上述の目的を達成する本願の第１の発明の特徴は、指紋
パターンを入力すべき指を接触させる所定位置を有する
導光板と、光源と、光源からの光を導光板の少なくとも
１つの面からこの導光板内において光が全反射する入射
角度で入射せしめる手段と、導光板の上述の所定位置の
近傍であり指の接触面と対向する面の外側に設けた撮像
手段とを備えており、導光板は入射された光を上述の所
定位置に導くように構成されており、撮像手段は上述の
所定位置に接触した指の指紋パターンによって乱反射さ
れた光を受け取るように構成されていることにある。

上述の目的を達成する本願の第２の発明の特徴は、指紋
パターンを入力すべき指を載置する貫通穴を有する導光
板と、光源と、光源からの光を導光板の少な（とも１つ
の面から導光板内において光が全反射する入射角度で入
射せしめる手段と、導光板の貫通穴を介して指と対向す
る位置に設けた撮像手段とを備えており、導光板は入射
された光を貫通穴の端面から出射して指に照射するよう
に構成されており、撮像手段は指の指紋パターンによっ
て反射された光を受け取るように構成されていることに
ある。

［作用］ 本願の第１の発明においては、導光板内において光が全
反射する入射角度で光源からの光か導光板に入射せしめ
られる。これにより、この入射光は全反射を繰り返しな
から導光板内を伝搬し、指紋パターンを入力すべき指が
接触される位置まで到達する。指紋パターンの凹凸に応
じて、指が実際に接触している部分では乱反射が生じ、
接触していない部分では乱反射せずに全反射されて導光
板内をさらに伝搬する。この乱反射された光をその指の
接触位置の近傍であり指の接触面と対向する面の外側に
設けた撮像手段で受け取ることによって指紋パターンが
電気的信号として入力せしめられる。

本願の第２の発明においても、導光板内において光が全
反射する入射角度で光源からの光か導光板に入射せしめ
られる。これにより、この入射光は全反射を繰り返しな
から導光板内を伝搬する。

指紋パターンを入力すべき指を載置する位置の導光板に
貫通穴が設けられており、導光板内を伝搬してきた光は
この貫通穴の端面から出射して指に照射せしめられる。

これにより、指紋パターンの凹凸に応じて光か反射され
、その反射光を貫通穴を介して指と対向する位置に設け
られた撮像手段で受け取ることによって指紋パターンが
電気的信号として人力せしめられる。

［実施例］ 以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図は本願の第１の発明の一実施例の構成を概略的に
表す側面図である。

同図において、４０は水平に設置された透明な導光板で
あり、例えば帯板状のガラス板等で形成される。この導
光板４０の一端側（図にて右端側）の上面には指紋パタ
ーンを入力すべき指４Ｉか接触せしめられる指紋採取部
分４０ａが設けられている。

導光板４０の寸法は、光伝搬方向（図にて左右方向）の
長さが約１００ｍｍであり、幅が３０〜４０ｍｍ程度で
ある。この光伝搬方向の長さは、指紋採取部分４０ａの
長さ（１０〜２０ｍｍ）より十分長く設定されている。

導光板４０の指紋採取部分４０ａに対して反対端側（図
にて左端側）の下面（上面であってもよい）には、直角
三角形の断面を有するプリズム４２の直角の頂辺と対向
する底面４２ａが接着されている。

この接着には、導光板４０と同じ屈折率を有する接着剤
が用いられる。

導光板４０の指紋採取部分４０ａの真下には、撮像デバ
イス４３が設けられている。

プリズム４２の面４２ｂに対向する位置に光源４４が設
けられており、この光源４４からの光Ｌｌがプリズム４
２を介して導光板４０に入射せしめられる。この場合、
導光板４０に対する入射角が、導光板４０の全反射の臨
界角（−船釣なガラスの場合は約４１゜２度）より少し
大きい角度となるように設定されている。これは、プリ
ズム４２の形状、光源４４の位置及び照射方向等によっ
て設定できる。

光源４４からの光Ｌ１は平行光線であることが望ましい
が、完全に平行光線でなくともよい。その理由は、導光
板４０の全反射の臨界角より小さい入射角の光は導光板
４０の上面又は下面を透過して外部に放射されてしまい
導光板４０内を伝搬しないからである。

導光板４０の全反射の臨界角より大きい角度で導光板４
０に入射された光Ｌ２は、導光板４０の上面及び下面で
全反射されながらこの導光板４０内を伝搬し、指紋採取
部分４０ａに到達する。

指４１が導光板４０の上面の指紋採取部分４０ａに押し
付けられてない場合は、この光Ｌ２は全反射されて導光
板４０の図にて右側の端面４０ｂから外部に出射される
。従って、この場合撮像デバイス４３には、光が印加さ
れない。

指４１か導光板４０の上面の指紋採取部分４０ａに押し
付けられている場合は、指紋パターンの凹凸により導光
板４０の上面と接触している部分で乱反射０ が生じる。このため、全反射の臨界角より小さい角度の
光Ｌ３が導光板４０の下面から外部に出射され、撮像デ
バイス４３に印加される。撮像デバイス４３は、この光
Ｌ３を集光し、結像して電気的信号に変換する。その結
果、指紋パターンを表す電気的信号を得ることができる
。

第２図は本願の第１の発明の他の実施例の構成を概略的
に表す側面図である。

この実施例は、基本的には第１図の実施例と同じである
が、光源１４４からの光をプリズムを使用せずに導光板
１４０の端面１４０ｃから直接的に入射するように構成
されている点のみが第１図の実施例と異なっている。

この実施例は、光源１４４と導光板１４０と撮像デバイ
ス１４３との３つの部材から構成できるため、非常に構
造が簡単となる利点を有する。

なお、導光板１４０の端面１４０ｃをその上面及び下面
に対して直角となるように構成してもよいが、第２図に
示すように角度を持たせ、光源１４４からの光が垂直に
入射するようにすれば入射効率が最１ 大となる。

第３図は本願の第１の発明のさらに他の実施例の構成を
概略的に表す側面図である。

この実施例は、指２４１を接触させる指紋採取部分２４
０ａを中心として導光板２４０の左右から光を入射する
ように構成している点を除いて基本的に第２図の実施例
と同じ構成である。

導光板２４０の左右両側に光源２４４及び２４５がそれ
ぞれ設けられており、これらの光源２４４及び２４５か
らの光が端面２　ｌｌ　Ｏｃ及び２４０ｂをそれぞれ介
して導光板２４０に入射する。これにより、指紋採取部
分２４０ａには両方向からの光か印加される。

この実施例によれば、指紋パターンの凹凸により乱反射
されて撮像デバイス２４３に印加される光の量が２倍と
なり、しかも指紋パターン画像のシェーディングを少な
くすることができる。その結果、Ｓ／Ｎを大幅に向上さ
せることができる。

第４図は本願の第１の発明のまたさらに他の実施例の構
成を概略的に表す側面図である。

この実施例ては、導光板３４０の光＃３４４側の端２ 面３４０ｃと上面と下面とを除く３つの面、即ち、２つ
の側面と端面３４０ｂとが全てアルミニウム等の金属を
蒸着した鏡面となっている。その他の構成は、第２図の
実施例の構成と全く同じである。

この実施例によれば、光が２つの側面においても確実に
反射されなから導光板３４０内を進み、端面３４０ｂで
外部に出ることなく反射されて再び指紋採取部分３４０
ａに印加される。その結果、第３図の実施例と同様に、
指紋パターンの凹凸により乱反射されて撮像デバイス３
４３に印加される光の量が大幅に増大し、しかも指紋パ
ターン画像のシェディングを少なくすることができ、Ｓ
／Ｎを大幅に向上させることができる。しかもこの実施
例によれば、光源を２つ設けることなく１つの光源だけ
で同等の効果をあげることができるので、より簡単な安
価な構成とすることができる。

このように本願の第１の発明によれば、光源と導光板と
撮像デバイスとから基本的に構成することができるので
、非常に小型かつ安価な指紋入力装置を提供することが
できる。しかも、指紋の凹３ 凸と接触している部分での乱反射による光のうち、全反
射の臨界角より小さい反射角を有する光が全て撮像デバ
イスに印加され映像として結像されるので、Ｓ／Ｎを大
幅に向上させることができる。

第５図は本願の第２の発明の一実施例の構成を概略的に
表す側面図であり、第６図はその平面図である。

これらの図において、４４０は水平に設置された透明な
導光板であり、例えば長方形板状のガラス板等で形成さ
れる。この導光板４４０の中心位置に、指紋パターンを
入力すべき指４４１がその上側の開口部に載置せしめら
れる指紋採取用の貫通穴４４７が設けられている。この
貫通穴４４７は、指４４１の大きさより多少小さい径の
楕円形状となっており、指紋採取時は、指４４１がこの
貫通穴４４７の開口部をふさぐように指紋面を下にして
押し付けられる。

導光板４４０の寸法は、光伝搬方向（図にて左右方向）
の長さが約１００ｍｍであり、幅が５０ｍｍ程度である
。この光伝搬方向の長さは、指紋採取用の貫通穴４４７
の長さ（１０〜２０ｍｍ）より４ 十分長く設定されている。

導光板４４０の指紋採取用の貫通穴４４７の真下には、
撮像デバイス４４３が設けられている。

導光板４４０の左右両側に光源４４４及び４４５がそれ
ぞれ設けられており、これらの光源４４４及び４４５か
らの光が垂直に端面４４０Ｃ及び４４０ｂにそれぞれ印
加されて導光板４４０内に入射する。

この場合、導光板４４０に対する入射角が、導光板４４
０の全反射の臨界角（−船釣なガラスの場合は約４１．
２度）より少し大きい角度となるように設定されている
。

光源４４４及び４４５からの光Ｌ４及びＬ５は平行光線
であることが望ましいが、完全に平行光線でなくともよ
い。その理由は、導光板４４０の全反射の臨界角より小
さい入射角の光は導光板４４０の上面又は下面を透過し
て外部に放射されてしまい導光板４４０内を伝搬しない
からである。

導光板４４０の全反射の臨界角より大きい角度で導光板
４４０に入射された光Ｌ６及びＬ７は、導光板４４０の
上面及び下面で全反射されながらこの導光板５ ４４０内を伝搬し、指紋採取用の貫通穴４４７に到達す
る。そして、その貫通穴４４７の端面４４７ａから導光
板４４０の外部に、即ち貫通穴４４７の内部に出射され
る。

指４４１かこの貫通穴４４７をふさぐように指紋面を下
にして押し付けられているため、この出射された光Ｌ８
及びＬ９か低い角度から指４４１の指紋面に照射される
。この光Ｌ８及びＬ９か指紋パターンの凹凸で反射され
、その反射光ＬＩＯか撮像デバイス４４３に印加される
。撮像デバイス４４３は、この先ＬＩＯを集光し、結像
して電気的信号に変換する。その結果、指紋パターンを
表す電気的信号を得ることができる。

この実施例によれば、導光板４４０の両方向から光が印
加されるので、指紋面は両側から照明されることとなる
。このため、撮像デバイス４４３に印加される光の量か
大幅に増大するのでＳ／Ｎを大幅に向上させることかで
きると共に指紋パターン画像のシェーディングを少なく
することかできる。

しかもこの実施例は、光源４４４及び４４５と導光６ 板４４０と撮像デバイス４４３との４つの部材から構成
できるため、非常に構造が簡単となる利点を有する。

第７図は本願の第２の発明の他の実施例の構成を概略的
に表す側面図であり、第８図はその平面図である。

この実施例は、基本的には第５図及び第６図の実施例と
同じであるが、導光板５４０の光源５４４側の端面５４
０ｃと光源５４５側の端面５４０ｂと上面と下面とを除
く２つの側面５４０ｄ及び５４０ｅの側面が全てアルミ
ニウム等の金属を蒸着した鏡面となっている。

この実施例によれば、左右の光源５４４及び５４５から
入射された光が２つの側面においても外部に出ることな
く確実に反射されなから導光板５４０内を進み、指紋採
取用の貫通穴５４７に到達する。その結果、指５４１の
指紋パターンの凹凸により反射されて撮像デバイス５４
３に印加される光の量が増大し、Ｓ／Ｎを向上させるこ
とができる。

第９図は本願の第２の発明のさらに他の実施例の構成を
概略的に表す側面図であり、第１０図は７ その平面図である。

この実施例は、基本的には第５図及び第６図の実施例と
同じであるが、導光板６４０の指紋採取用の貫通穴６４
７の端面６４７ａの角度が第５図及び第６図の実施例と
異なっている。即ち、第５図及び第６図の実施例では、
端面４４７ａは導光板４４０の上面及び下面に対して直
角となっているが、この実施例では、貫通穴６４７が下
方向に向かって広かるように傾斜されたテーパ状の端面
６４７ａとなっている。

このため、光源６４４及び６４５から導光板６４０内を
平行に進み貫通穴６４７に到達した光かその端面６４７
ａてより大きく屈折し、指６４１の指紋面により多くの
光が印加される。その結果、指６４１の指紋パターンの
凹凸により反射されて撮像デバイス６４３に印加される
光の量が大幅に増大し、Ｓ／Ｎを大幅に向上させること
ができる。

第１１図は本願の第２の発明のまたさらに他の実施例の
構成を概略的に表す側面図であり、第１２図はその平面
図である。

第９図及び第１０図の実施例では、導光板６４０８ の指紋採取用の貫通穴６４７の端面６４７ａが直線的に
傾斜されているのに対して、この実施例では、貫通穴７
４７の端面７４７ａが放物線状に下方向に向かって広が
るように傾斜されている。このため、光源７４４及び７
４５から導光板７４０内を平行に進み貫通穴７４７に到
達した光がその端面７４７ａで指７４１の指紋面に集光
するように屈折する。その結果、指７４１の指紋パター
ンの凹凸により反射されて撮像デバイス７４３に印加さ
れる光の量がより大幅に増大し、Ｓ／Ｎをより大幅に向
上させることかできる。

このように本願の第２の発明によれば、光源と穴をあけ
た導光板と撮像デバイスとから基本的に構成することが
できるので、非常に小型かつ安価な指紋入力装置を提供
することができる。しかも、指紋の凹凸と導光板とが非
接触であるため、接触による導光板表面の汚れ発生を防
止することができ、汚れによる経時変化を回避すること
ができる。

即ち、指を導光板やプリズムに接触させる方式の指紋入
力装置によると、導光板やプリズムの表面が汚れてしま
い、この汚れのために、Ｓ／Ｎが徐９ 々に悪化して最終的には指紋の認識、照合が不可能とな
ることもあり、また、時には前の指の指紋パターンが残
っている場合があり、指紋の認識、照合を間違える可能
性もあったのである。

さらに本願の第２の発明によれば１、貫通穴によって指
の位置を確実に固定することができると共に指に対して
光を低い角度で照射することによって指紋の凹凸を明瞭
に浮かび上がらせることができるため、Ｓ／Ｎを大幅に
向上させることができる。

［発明の効果］ 以上詳細に説明したように本願の第１の発明によれば、
指紋パターンを入力すべき指を接触させる所定位置を有
する導光板と、光源と、光源からの光を導光板の少なく
とも１つの面からこの導光板内において光か全反射する
入射角度で入射せしめる手段と、導光板の上述の所定位
置の近傍であり指の接触面と対向する面の外側に設けた
撮像手段とを備えており、導光板は入射された光を上述
の所定位置に導くように構成されており、撮像手０ 段は上述の所定位置に接触した指の指紋パターンによっ
て乱反射された光を受け取るように構成されているため
、非常に小型かつ安価な指紋入力装置を提供することが
できる。しかも、指紋の凹凸と接触している部分での乱
反射による光のうち、全反射の臨界角より小さい反射角
を有する光が全て撮像デバイスに印加され映像として結
像されるので、Ｓ／Ｎを大幅に向上させることができる
。

さらに本願の第２の発明によれば、指紋パターンを入力
すべき指を載置する貫通穴を有する導光板と、光源と、
光源からの光を導光板の少なくとも１．つの面から導光
板内において光が全反射する入射角度で入射せしめる手
段と、導光板の貫通穴を介して指と対向する位置に設け
た撮像手段とを備えており、導光板は入射された光を貫
通穴の端面から出射して指に照射するように構成されて
おり、撮像手段は指の指紋パターンによって反射された
光を受け取るように構成されているため、非常に小型か
つ安価な指紋入力装置を提供することができる。しかも
、指紋の凹凸と導光板とが非接１ 触であるため、接触による導光板表面の汚れ発生を防止
することができ、汚れによる経時変化を回避することが
できる。さらにまた、貫通穴によって指を所定の位置に
固定する効果をもつ。また、指に対して光を低い角度で
照射することによって指紋の凹凸を明瞭に浮かび上がら
せることができるため、Ｓ／Ｎを大幅に向上させること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願の第１の発明の一実施例の構成を概略的に
表す側面図、第２図は本願の第１の発明の他の実施例の
構成を概略的に表す側面図、第３図は本願の第１の発明
のさらに他の実施例の構成を概略的に表す側面図、第４
図は本願の第１の発明のまたさらに他の実施例の構成を
概略的に表す側面図、第５図は本願の第２の発明の一実
施例の構成を概略的に表す側面図、第６図はその平面図
、第７図は本願の第２の発明の他の実施例の構成を概略
的に表す側面図、第８図はその平面図、第９図は本願の
第２の発明のさらに他の実施例の構成を概略的に表す側
面図、第１０図はその平面図、２ 第１１図は本願の第２の発明のまたさらに他の実施例の
構成を概略的に表す側面図、第１２図はその平面図、第
１３図、第１４図及び第１５図は従来の指紋入力装置の
側面図である。 ４０、＋４０．２４０．３４０．４４０　、５４０．６
４０．７４０・・・・・・導光板、４０ａ　、　２４０
ａ、　３４０ａ・・・・・・指紋採取部分、４１．２４
１．３４１．４４１．５４１．６４１．７４１・・・・
・・指、４２・・・・・・プリズム、４３．１４３．２
４３．３４３．４４３．５４３．６４３．７４３・・・
・・・撮像デバイス、４４．１４４．２４４．２４５．
３４４．４４４．４４５．５４４．５４５．６４４．６
４５．７４４．７４５・・・・・・光源、４４７．５４
７．６４７．７４７・・・・・・貫通穴。 ３

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）指紋パターンを入力すべき指を接触させる所定位
   置を有する導光板と、光源と、該光源からの光を前記導
   光板の少なくとも１つの面から該導光板内において該光
   が全反射する入射角度で入射せしめる手段と、前記導光
   板の前記所定位置の近傍であり前記指の接触面と対向す
   る面の外側に設けた撮像手段とを備えており、前記導光
   板は入射された前記光を前記所定位置に導くように構成
   されており、前記撮像手段は前記所定位置に接触した指
   の指紋パターンによって乱反射された前記光を受け取る
   ように構成されていることを特徴とする指紋入力装置。
2. （２）指紋パターンを入力すべき指を載置する貫通穴を
   有する導光板と、光源と、該光源からの光を前記導光板
   の少なくとも１つの面から該導光板内において該光が全
   反射する入射角度で入射せしめる手段と、前記導光板の
   前記貫通穴を介して前記指と対向する位置に設けた撮像
   手段とを備えており、前記導光板は入射された前記光を
   前記貫通穴の端面から出射して前記指に照射するように
   構成されており、前記撮像手段は前記指の指紋パターン
   によって反射された前記光を受け取るように構成されて
   いることを特徴とする指紋入力装置。