JPH0387980A - 指紋像入力装置 - 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】 〔概　要〕 指紋照合装置等に対して指の指紋像を入力するための指
紋像入力装置に関し、 装置を構成する部品数を減少させると共に、装置が分解
された時でも生体識別処理の方式を容易に推察されない
ようにすることを目的とし、検出対象の指に対して光を
照射し、該指の指紋像を指紋結像光学系により画像検出
手段上に結像して指紋像の入力を行う指紋像入力装置で
あって、前記指の表面にスポット状のビーム光を照射し
、該ビーム光の照射点から反射したスポット画像を前記
指紋結像光学系を用いて前記画像検出手段上に結像し、
該ビーム光の照射点から反射したスポット画像を利用し
て該指が生体のものであるか否かを識別するように構成
する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、指紋像入力装置に関し、特に、指紋照合装置
等に対して指の指紋像を入力するための指紋像入力装置
に関する。

近年、電子計算機等を利用した情報システムが社会全般
に導入されるのに伴い、システムの保全性（セキュリテ
ィ性）を如何に確保するかが問題となっている。例えば
、電算機室への入室や端末等の情報システムを利用する
際の本人確認の手段としては、従前、ＩＤカードや暗証
番号によるものが一般に使用されている。しかし、ＩＤ
カードには紛失・盗難の恐れだけでなく、磁気情報を複
製して偽造カードが作られてしまうといった危険もある
。さらに、暗証番号は、一般に、覚え易い生年月日等と
することが多いために、本人の周辺情報から容易に推察
されるといった問題点も指摘されている。

そこで、ＩＤカード等に代わる本人確認の手段として、
「万人不同」・「終生不変」という三大特徴を有する指
紋を利用することが注目されて来ており、各所で指紋を
用いた簡便な個人照合装置等の研究開発が進められてい
る。このような指紋照合装置等は、指紋を画像として取
り扱うため、指紋を画像データに変換する指紋像入力装
置が要望されている。

〔従来の技術〕

第８図は従来の指紋像入力装置の一例を示すブロック図
である。同図において、参照符号Ｆは検出対象の指、１
０１は指紋像を検出するために照射する光源、１０３は
指紋結像光学系、１０４は画像検出器。

１０５は透明体である。

従来の指紋像入力装置は、第８図に示されるように、ガ
ラス等で構成された透明体１０５の検査面１５１上に指
Ｆを接触させ、光源１０３からの光Ｌ＜Ｉ＋を指Ｆ全体
に照射するようにされている。さらに、従来の指紋像入
力装置は、指Ｆにおける指紋の隆線部分（曲部分）の散
乱光の中から透明体１０５の界面で全反射する成分を指
紋結像光学系（光学レンズ）１０３でＣＣＤ（電荷結合
素子）等の画像検出器１０４上に結像させて指紋の隆線
パターンの画像を得るようになされている。

このようにして、指紋像入力装置により得られた指紋の
隆線パターンの画像（指紋像）は、例えば、指紋照合シ
ステムに使用され、指紋照合用データとして登録された
り、また、既に登録されている指紋照合用データと対比
されて本人かどうかの判別が行われることになる。

しかしながら、例えば、指紋照合システムに登録された
指紋と全く同じ凹凸をもつレプリカが使用された場合、
そのレプリカによっても指紋が照合することになり、セ
キュリティが破られる恐れがある。そこで、指紋像入力
装置に接触した検知対象の指Ｆが人間の指（生体）であ
るか、レプリカ（非生体）であるかを識別する生体識別
機構を指紋像入力装置に設けることが必要とされている
。

第９図は従来の指紋像入力装置における生体検知機能を
実現する一例の構成を概略的に示す図である。同図に示
されるように、瞬時に生体検知を行える方法としては、
例えば、光源１０２からの光をレンズ１２１で集光して
指Ｆの表面にスポット状の光（スポット光）Ｌｏｚを照
射し、スポット光Ｌｏｔの照射点から反射したスポット
画像をレンズ１２３により画像検出器１２２上に結像し
、このスポット画像の大きさ或いは位置により、生体か
非生体かを識別することが提案されている。

すなわち、指Ｆが本物の指（生体）の場合、指Ｆの表面
にスポット光を照射すると、光照射点の部分が輝くのは
もちろんのこと、スポット状の照射光は指の内部（肉の
部分）で伝播および拡散され、成る程度の周辺部も輝く
ことになる。これに対して、指ＦがＳｉ系ゴム等で作成
されたレプリカ（非生体）の場合、光照射点の部分の極
近傍のみが光を反射または散乱して輝くことになる。

従って、光照射点を物点とする結像光学系を構成すると
、物点の大きさおよび中心位置等が、生体と非生体とで
異なるため、形成される像の大きさや位置もそれらに応
じて異なる。それゆえ、結像されたスポット画像の大き
さまたは位置等を計測することにより、生体識別を行う
ことができる。

ここで、光スポットを照射したときに光が内部に進入し
て散乱する様子は人間の指独特の現象であり、偽造を極
めて困難にするものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したように、従来、生体識別機能を備えた指紋像入
力装置が提案されているが、この従来の指紋像入力装置
は、第９図に示されるように、スポット光Ｌｏｇの照射
点から反射したスポット画像は、レンズ１２３を介して
画像検出器１２２で検出されるようになされている。す
なわち、従来の指紋像入力装置は、生体識別を行うため
に専用の光学系（レンズ１２３）および画像検出器１２
２を必要としているため、装置の部品数が増加するだけ
でなく、指紋像入力装置が分解された場合に生体識別処
理の方式が容易に推察されてしまうことになる。

本発明は、上述した従来の指紋像入力装置が有する課題
に鑑み、装置を構成する部品数を減少させると共に、装
置が分解された時でも生体識別処理の方式を容易に推察
されないようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明に係る指紋像入力装置の原理を示す図で
ある。

本発明によれば、検出対象の指Ｆに対して光Ｌｌを照射
し、該指Ｆの指紋像を指紋結像光学系３により画像検出
手段４上に結像して指紋像の入力を行う指紋像入力装置
であって、前記指Ｆの表面にスポット状のビーム光Ｌ２
を照射し、該ビーム光Ｌ！の照射点から反射したスポッ
ト画像を前記指紋結像光学系３を用いて前記画像検出手
段４上に結像し、該ビーム光Ｌ２の照射点から反射した
スポット画像を利用して該指Ｆが生体のものであるか否
かを識別するようにしたことを特徴とする指紋像入力装
置が提供される。

〔作　用〕

上述した構成を有する本発明の指紋像入力装置によれば
、第１図（ａ）に示されるように、指紋像の入力は、指
Ｆに対して光Ｌ１を照射し、指Ｆの指紋像を指紋結像光
学系３により画像検出手段４上に結像することによって
行われる。また、第１図（ｂ）に示されるように、指Ｆ
が生体のものであるか否かの識別は、指Ｆの表面にスポ
ット状のビーム光Ｌ！を照射し、ビーム光Ｌ！の照射点
から反射したスポット画像を指紋結像光学系３により画
像検出手段４上に結像し、そして、ビーム光Ｌ２の照射
点から反射したスポット画像の大きさ或いは位置等を測
定することにより行われる。

すなわち、本発明の指紋像入力装置によれば、指紋像の
入力処理と指の生体識別処理とは、同一の指紋結像光学
系３および画像検出手段４を使用して行われる。これに
より、装置を構成する部品数を減少させると共に、装置
が分解された時でも生体識別処理の方式を容易に推察さ
れないようにすることができる。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明に係る指紋像入力装置の実
施例を説明する。

第２図は本発明の指紋像入力装置の一実施例を示すブロ
ック図であり、第３図は第２図の指紋像入力装置におけ
る２つの光源の配置を説明するための図である。また、
第１図は本発明に係る指紋像入力装置の原理を示す図で
あるが、この第１図も参照して指紋像入力装置の一実施
例を説明する。

第１図（ａ）　、　（ｂ）および第２図に示されるよう
に、指紋像入力装置は、透明体５．指紋像を検出するた
めに指Ｆの全面を照射する指紋像検出用光源１゜生体識
別を行うために指Ｆの表面にスポット光を照射する生体
識別用光源２．レンズ３１を有する指紋結像光学系３お
よび画像検出手器４を備えている。透明体５はガラス等
の光透過性物質で構成され、その上部には検出対象の指
Ｆを接触させる検査面５１が設けられている。透明体５
の一端には絞り３２を介してレンズ３１が一体的に設け
られている。

このレンズ３１は、透明体５の内部で全反射された光（
指紋像およびスポット画像）をＣＯＤ等の画像検出手器
４に結像するために使用されるものである。また、透明
体５の他端には鏡５２が設けられていて、指Ｆからの光
をレンズ３１の方向へ反射するようになされている。こ
こで、絞り３２は、レンズ３１が有する光学的収差を減
少させるために挿入されたもので、固定絞りとされてい
る。

画像検出手器４により得られた画像は、画像取り込み回
路７を介して照合回路８に供給されると共に、生体識別
回路６に供給される。生体識別回路６は、指定アドレス
出力検出回路６１およびビデオ信号出力比較回路６２を
具備し、後に詳述するような生体識別処理を実行するも
のである。

以上において、指紋像を検出するための指紋像検出用光
源１および生体識別を行うための生体識別用光源２は、
第３図に示されるように、透明体５の両側下方に設けら
れ、検査面５１上に接触される指Ｆの下部表面を照射す
るようになされている。

すなわち、指紋像検出用光源１からの光Ｌ１は、指Ｆの
表面全体を照射し、また、生体識別用光源２からの光を
レンズ２１で集光したスポット状の光Ｌｚは指Ｆの一点
を照射するようになされている。

ここで、指紋像検出用光源１および生体識別用光源２は
、指Ｆに対して同時に光を照射しないように構成され、
例えば、瞬間的（例えば、数ｍ５ｅｃ。

以下の時間）にスポット光を照射して指Ｆが本物である
か否かを識別し、この識別結果により指Ｆが本物である
と判断された時にだけ、指紋像検出用光源１から指Ｆの
表面全体に光を照射して指紋像の検出処理を行うように
構成するようになされている。

次に、第１図（ａ）および第２図を参照して指紋像の入
力処理を説明する。本実施例における指紋像の入力処理
は、基本的に従来装置のものと同様である。

本実施例の指紋像入力装置は、指Ｆにおける指紋の隆線
部分く凸部分〉の散乱光の中から透明体５の界面で全反
射する成分を光学レンズ３１でＣＣ口等の画像検出器４
上に結像させて指紋の隆線パターンの画像を得るように
なされている。すなわち、ガラス等で構成された透明体
５の検査面５１上に接触された指Ｆには、光源ｌからの
光Ｌ１が全体に照射され、指Ｆの凸部分の画像が画像検
出器４で検出されるようになされている。

ところで、指Ｆを透明体５の検査面５１に押し当てると
、凸部分は接触するが凹部分は接触しないことになり、
透明体５を介して光源１から照射された光は、指Ｆの表
面および内部で反射散乱される。すなわち、指Ｆの凹部
分からの散乱光は、炭窒気中を通り透明体５に入射する
ため、透明体５の中を全反射してレンズ３１まで伝播す
る成分は存在しない。しかし、指Ｆの凸部分からの反射
・散乱光は指Ｆから直接透明体５の中に散乱光として入
射し、その一部は透明体５の中での全反射条件を満足す
る。そして、透明体５の中での全反射条件を満足する光
は、透明体５の中で全反射を繰り返し、絞り３２を介し
てレンズ３１まで伝播される。

この全反射成分は、レンズ３１により画像検出器４上に
結像され、指Ｆの凸部分である隆線パターンの像（指紋
像）となる。

さらに、第１図（ｂ）および第２図を参照して指Ｆの生
体識別処理を説明する。本実施例における生体識別処理
は、光源２からの光をレンズ２１で集光して指Ｆの表面
にスポット状の光Ｌ２を照射し、スポット光りよの照射
点から反射したスポット画像を、指紋像を得るために使
用するのと同じ指紋結像光学系３（レンズ３１）および
画像検出器４により検出するようになされている。

すなわち、指Ｆが本物の指（生体）の場合、指Ｆの表面
にスポット光を照射すると、光照射点の部分が輝くだけ
でなく、スポット状の照射光は指の内部（肉の部分〉で
伝播および拡散され、周辺部も輝くことになる。これに
対して、指ＦがＳｉ系ゴム等で作成されたレプリカ（非
生体）の場合、光照射点の部分の極近傍のみが光を反射
または散乱して輝くことになる。

第４図は本発明の指紋像入力装置における処理を説明す
るための図である。

第４図に示されるように、指Ｆが本物の指の場合、指Ｆ
の表面にスポット光を照射すると、光照射点の部分が輝
くだけでなく、スポット状の照射光は指の内部で伝播お
よび拡散されて、成る程度の周辺部も輝くことになる。

従って、画像検出器４で検出されたスポット画像は、第
４図中の破線で示されるように、広い範囲に渡って明る
い画像となる。

これに対して、指ＦがＳｉ系ゴム等のレプリカの場合、
指Ｆの表面にスポット光を照射すると、光照射点の部分
の極近傍のみが光を反射または散乱して輝くことになり
、画像検出器４で検出されたスポット画像は、第４図中
の実線で示されるように、限られた狭い範囲だけ明るい
画像となる。

穿５図は第４図における各ラインのビデオ信号出力の波
形を示す図であり、第４図中のラインＡおよびＢにおけ
るビデオ信号出力の波形を示すものである。

第５図から明らかなように、レプリカの指では、光照射
点の極近傍だけのラインＡでしかビデオ信号出力が変化
していないのに対して、本物の指の場合には、光照射点
の部分およびその周辺部分の広い範囲、すなわち、ライ
ンＡおよびＢの両方においてビデオ信号出力が変化する
ことになる。すなわち、画像検出器４により得られたス
ポット画像は、第２図の生体識別回路６に供給され、指
定アドレス出力検出回路６エにより予め定められたライ
ンＡおよびＢの位置の指定アドレス出力が検出される。

そして、例えば、スポット画像におけるラインＡおよび
Ｂの指定アドレス出力は、ビデオ信号出力比較回路６２
に供給されて比較される。すなわち、第５図に示される
ように、ラインＡのビデオ信号出力だけが変化している
（ラインＡの位置にだけスポット画像が存在する）とき
には、指Ｆはレプリカであると判断し、また、ラインＡ
およびＢの両方のビデオ信号出力が変化している（ライ
ンＡおよびＢの両方の位置にスポット画像が存在する）
ときには、指Ｆは本物であると判断することになる。

ここで、指定アドレス出力検出回路６１により検出され
る指定アドレス出力は、ラインＡおよびＢの２本の直線
に限定されるものではなく、また、画像検出器４の出力
を直線状に走査してその出力を検出するのに限定される
ものでもない、すなわち、画像検出器４において、複数
本の直線状の出力を検出してスポット画像が含まれるで
いるか否か（ビデオ信号出力が変化しているか否か）を
調べてもよく、また、所定範囲の領域を指定して、その
領域内の各画素に対してスポット画像が存在しているか
否かを調べてもよい。従って、画像検出器４で検出され
たスポット画像において、光照射点の物点の大きさおよ
び中心位置等を計測することにより、透明体５の検査面
５１上に置かれた指Ｆが生体のものであるか非生体のも
のであるか、すなわち、指Ｆが本物であるか否かが識別
できる。

以上において、指Ｆにスポット光を照射したときに光が
内部に進入して散乱する様子は人間の指独特の現象であ
り、このような人間の指の特性を持たせたレプリカを作
成するのは困難である。また、指紋像入力装置を悪意の
ユーザが分解したとしても、生体の識別専用の光学系お
よび画像検出器が存在しないので、直ちに本実施例にお
ける生体識別処理の方式を推察することが困難であるた
め、システムの安全を保持することができる。

第６図は本発明の指紋像入力装置の他の実施例を示すブ
ロック図であり、第７図は第６図の一部を説明するため
の図である。この第６図および第７図に示す実施例は、
第２図および第３図に示した指紋像入力装置において、
指紋像検出用光源１を赤色Ｒの光を出力する光源１ａと
し、生体識別用光源２を緑色Ｇの光を出力する光源２ａ
とし、画像検出器４をカラーＣ０Ｄ（画像検出器）４ａ
とし、そして、画像検出器４の後にＲ，Ｇ、Ｂ分離回路
９を設けるようにしたものである。ここで、指紋像検出
用光源１ａおよび生体識別用光源２ａは、第７図に示さ
れるように、透明体５の両側下方に設けられ、検査面５
１上に接触される指Ｆの下部表面を同時に照射するよう
になされている。

検査面５１上に接触された指Ｆには、光源１ａからの赤
色Ｒの光り、が全体に照射され、指Ｆにおける指紋の隆
線部分の散乱光の中から透明体５の界面で全反射する成
分を光学レンズ３１でカラー分割可能な画像検出器４ａ
上に結像させて指紋の隆線パターンの画像を得るように
なされている。ここで、指紋の隆線パターンの画像（指
紋像）は、赤色Ｒの色成分を有しているため、画像検出
器４ａの赤色Ｒの画像信号をＲ，Ｇ、　Ｂ分離回路９で
分離して画像取り込み回路７に供給し、そして、例えば
、照合回路８において指紋照合処理を行うようになされ
ている。

また、指Ｆの表面には、光源２ａからの緑色の光がレン
ズ２Ｉで集光され、スポット状の光り。が照射されて前
述した生体識別処理が行われる。すなわち、スポット光
Ｌｔｍの照射点から反射したスポット画像は、指紋像を
得るために使用するのと同じレンズ３１および画像検出
器４ａにより検出される。ここで、生体識別に使用され
るスポット画像は、緑色Ｇの色成分を有しているため、
画像検出器４ａの緑色Ｇの画像信号をＲ，Ｇ、Ｂ分離回
路９で分離して生体識別回路６の指定アドレス出力検出
回路６１に供給し、信号出力比較回路６２で指Ｆが本物
であるか否かの識別がおこなわれるようになされている
。ところで、指紋像検出用光源１が照射する光の色およ
び生体識別用光源２が照射する光の色は、上述した赤色
Ｒおよび緑色Ｇに限定されないのはもちろんである。

本実施例の場合には、指Ｆに対して指紋像検出用光源１
ａからの赤色Ｒの光Ｌ０および生体識別用光源２ａから
の緑色Ｇの光り。を両方とも同時に照射することができ
るため、第２図および第３図により説明した実施例のよ
うに、生体識別用光源２からの光を指紋像検出用光源１
からの光が照射される直前に照射する必要がない。

〔発明の効果〕

以上、詳述したように、本発明に係る指紋像入力装置は
、指紋像を検出する光学系を使用して生体識別用のスポ
ット画像を検出するため、装置を構成する部品数を減少
させることができると共に、生体識別を行う専用の光学
系が存在しないので装置が分解された時でも生体識別処
理の方式が容易に推察されないことになる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）および（ｂ）は本発明に係る指紋像入力装
置の原理を示す図、 第２図は本発明の指紋像入力装置の一実施例を示すブロ
ック図、 第３図は第２図の一部を説明するための図、第４図は本
発明の指紋像入力装置における処理を説明するための図
、 第５図は第４図における各ラインのビデオ信号出力の波
形を示す図、 第６図は本発明の指紋像入力装置の他の実施例を示すブ
ロック図、 第７図は第６図の一部を説明するための図、第８図は従
来の指紋像入力装置の一例を示すブロック図、 第９図は従来の指紋像入力装置における生体検知機能を
実現する一例の構成を概略的に示す図である。 （符号の説明） １・・・第１の光源、 ２・・・第２の光源、 ３・・・指紋結像光学系、 ４・・・画像検出手段、 ５・・・透明体、 ５１・・・検査面、 ６・・・生体識別回路、 ６１・・・指定アドレス出力検出回路、６２・・・ビデ
オ信号比較回路、 ７・・・画像取り込み回路、 ８・・・照合回路、 ９・・・Ｒ，Ｇ、　Ｂ分離回路、 Ｆ・・・指。 （ＣＩ） 「 本発明に係る指紋像入力装置の原理を示す図３・・・指
紋結像光学系 生体識別回路 本発明の指紋像入力装置の一実施例を示すプＯツク図第 間 第２図の一部を説明するための図 第 図 ・本物の指のスポット画像 本発明の指紋像入力装置の他の実施例を示すブロック図
＄６　図 第６図の一部を説明するための図 第 図 従来の指紋像入力装置の一例を示すブロック間第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、検出対象の指（Ｆ）に対して光（Ｌ＿１）を照射し
   、該指の指紋像を指紋結像光学系（３）により画像検出
   手段（４）上に結像して指紋像の入力を行う指紋像入力
   装置であって、 前記指の表面にスポット状のビーム光（Ｌ＿２）を照射
   し、該ビーム光の照射点から反射したスポット画像を前
   記指紋結像光学系を用いて前記画像検出手段上に結像し
   、該ビーム光の照射点から反射したスポット画像を利用
   して該指が生体のものであるか否かを識別するようにし
   たことを特徴とする指紋像入力装置。 ２、検査面（５１）を有する透明体（５）と、該検査面
   上に接触された指（Ｆ）に光（Ｌ＿１）を照射して指紋
   像を現出させる第１の光源（１）と、 前記検査面上に接触された指の一部にスポット状の光（
   Ｌ＿２）を照射してスポット画像を現出させる第２の光
   源（２）と、 前記指紋像およびスポット画像を結像する指紋結像光学
   系（３）と、 該結像された指紋像およびスポット画像を電気信号に変
   換する画像検出手段（４）と、 該電気信号に変換された指紋像を取り込んで所定の処理
   を行う指紋像入力処理手段（７、８）と、前記電気信号
   に変換されたスポット画像を取り込んで前記指が生体の
   ものであるか否かを識別する生体検出手段（６）とを具
   備する指紋像入力装置。 ３、前記第１の光源および前記第２の光源は、放射する
   光の波長が各々異なるようにされ、且つ、前記画像検出
   手段は、該第１の光源からの光により得られる指紋像お
   よび該第２の光源からの光により得られるスポット画像
   を区別して検出できるようにされている請求項第２項に
   記載の指紋像入力装置。 ４、前記指紋像入力処理手段は、前記画像検出手段で電
   気信号に変換された指紋像を取り込む画像取り込み回路
   （７）と、該画像取り込み回路の出力により指紋照合を
   行う指紋照合回路（８）とを備えている請求項第２項に
   記載の指紋像入力装置。