JPH04359384A - 指紋信号入力装置 - 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】

［発明の目的］

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は指紋信号入力装置に係り
、特に指紋画像を光学的に検出し電気的に変換する信号
検出部分を改良した指紋信号入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報化社会の発達に伴い、重要エリアへ
の入退室管理やコンピュータ端末へのアクセス管理を目
的とした個人認証方式のセキュリティ技術に対する関心
が高まりつつある。特定の個人をその人自身であるか否
かを判定する個人認証方式は、ＩＤカードやパスワード
を用いる方式が現在最も広く普及しているが、安全性の
限界も問題視され、現在これらより安全でかつ使いやす
い方式の開発が期待されている。

【０００３】指紋は「終生不変」、「万人不同」という
２大特長のために個人認証の対称として利用され、高い
照合精度が得られる。従来は指紋の照合には写真像が用
いられ、写真上のパターンを人が判定・区別していた。 しかしながら電子技術の発達によってコンピュータによ
る判定・区別が行われるようになりつつある。このため
には指紋情報をすばやく、正確にコンピュータに入力す
るための画像入力装置が必要であり、数多くの提案がな
されてきている。このような装置には正確さとデータ処
理の速さ、様々な場所に数多く設置するために小型であ
ること、低価格であることなどの性能が要求される。従
来、指紋画像入力装置に対しては様々な方法が提案され
ているが、光学的に指紋信号を検出し、二次元信号とし
て指紋を取扱う方式が多い。

【０００４】たとえば、プリズムの全反射を利用した方
法（以下、全反射法とよぶ。特願昭４２−９３４７　号
）、プリズムを照射する光軸と検出する光軸を分離した
方法（以下、光路分離法とよぶ。特願昭５７−２６１５
４号）、機械的な掃引を行う方法（以下、スキャニング
法とよぶ。特願昭　５３−１３０６００号）などがある
。こうした指紋検出方式に対して各種の方法により検出
精度向上が図られている。

【０００５】図１４に示した特願昭６０−１７２６８号
、特開昭　６１−１７５８６６号では指ガイドを設ける
ことによって指先の位置ズレを防止する方法が述べられ
ている。また、図１５に示した特願昭６１−１７２７２
号、特開昭　６１−１７５８６８号では指を置く面をへ
こませることによって指ガイドを形成する方法が述べら
れている。

【０００６】さらに、図１６に示した実願昭６２−１５
２２７号、特開昭６３−１２２８６３号では指を垂直方
向に押しつける部材を設け、一定の力で指を押しつける
方法が示されている。また、図１７に示した実願昭６２
−８１０７９号、実開昭　６３−１９２８５２号では指
を押しつける部分に指ホルダーを設け、位置ぎめとプリ
ズムへの近接の判定に用いている。 一方、指紋のみを検出する方式に対して指全体の画像信
号から、指の長手方向への多値射影信号を構成し一次元
の信号とし、この信号を指の特徴量として取出し、個人
認証用の信号として用いる方法が提案されている。例え
ば、「指の特徴を用いた個人認証方式」竹田・内田・平
松・松浪、電子情報通信学会論文集、ＰＲＵ８９−５０
や「個人認証装置」竹田・内田、特願昭　６３−１５４
２２８号、特開平１−３２０５８６号がある。（なお、
ここでいう指全体とは厳密に用いられているわけではな
く、ＰＲＵ８９−５０や図１３ａに示すように関節部分
を含んだところを指すが必ずしも両方の関節を含んでい
る事が必要な訳ではない。以下、同様。）

【０００７】これによれば、信号が一次元で構成されて
いるため二次元信号である画像情報に比べて、データ量
を削減することができ、かつ処理アルゴリズムを簡素化
することができるので信号処理速度が向上し、認証に必
要な時間を短縮する事ができる。さらに、この方法によ
れば指紋凸部すなわち指紋隆線のとぎれなどの影響も少
ないといわれている。

【０００８】さらに「指紋情報入力装置」羽成・樋口、
特願平　２−４２４３８号では、画像情報の一次元化を
光学的に行うことができるため、いっそうの小形化と低
価格化が実現できるとしている。いずれの方法も主とし
て関節部分のしわが個人の重要な情報となる。すなわち
、図１３ａに示すように指の先の方から順に第一関節、
第二関節とよぶことにするとふたつの関節部分では関節
の間の部分に比べてプリズムへの密着量が少ないため、
図１３ａに示す方向に画像信号を加算して一次元の信号
を構成した場合、この信号の変調量は少なくたとえば図
１３ｂに示すような信号が得られる。この信号を一次元
射影信号あるいは射影信号と呼ぶ事にする。しわの数、
関節間隔は一人一人異なっているから、この射影信号を
用いることによって、個人認証を行なうことができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記多値射
影信号を用いる方法は関節部分が重要なポイントである
から、指紋を入力する際に、透明体たとえばプリズムの
面に指全体を押し付ける際、関節部分がきちんと密着す
る様、十分な注意が必要である。しかしながら、一般に
平面に指全体を押し付けるのには若干の習熟を要し、く
りかえし一定の力で同じ様に押し付けるのは難しい。

【００１０】たとえば、指を密着させようと指先に力を
いれると、ものをつかむときと同様の動きすなわち指関
節が曲がるという現象が生じ、力の掛り具合によっては
、かえって指関節部分が透明体たとえばプリズムの面か
ら離れてしまう。すなわち、押し付けようとすればする
ほど指関節部分が透明体たとえばプリズムの面から離れ
てしまうという可能性もある。

【００１１】この現象を細かく観察るすと、指先を押し
付けようとして力が入り、第一関節が曲がる場合と、そ
れを防ごうとして第二関節が曲がってしまう場合とがあ
るが、いずれの場合にも関節部分が透明体たとえばプリ
ズムの面から離れてしまう。

【００１２】このように関節部分が透明体たとえばプリ
ズムの面から離れてしまうともはや検出器によってその
部分の信号が得られなくなってしまい、情報の読み誤り
となる。こうした関節での屈曲に起因した読み誤りは、
関節の屈曲を本人が認識していない事が多く、正しい指
の置き方になかなか修正されない。

【００１３】その結果、例えば個人認証装置に用いる場
合に本人を正しく認識できないといった課題が生じる可
能性があった。この課題の対策として、指を押し付ける
透明体たとえばプリズムの面を湾曲させたりする必要が
あり、こうしたプリズムは一般に高価であるから、これ
が装置のコストアップを招いていた。

【００１４】また、実願昭６２−１５２２７号、実開昭
　６３−１２２８６３号で示された様に指を垂直方向に
押しつける部材を設ける事は指全体を用いる方式では装
置が大型になり、かつコストが上昇するという課題もあ
った。また、特願昭６０−１７２６８号、特開昭６１−
１７５８６６　号で示されたように指ガイドをとりつけ
てもこうした問題は解決しない。

【００１５】さらに、特願昭６０−１７２７２号、特開
昭　６１−１７５８６８号で示されたように指を押しつ
ける面をくぼませる方法ではくぼみの部分では反射光に
収差が生じるために画像が歪む可能性があり射影信号を
用いる方法では信号を正しく検出する事ができない恐れ
がある。加えて、実願昭６２−８１０７９号、実開昭　
６３−１９２８５２号で述べられた指ホルダーでは指全
体の入力ができない。指ホルダーを指全体の大きさにし
た場合、指の大きさは個人差が大きいため一部の人に適
合しない場合もある。さらに、関節部分が密着しないと
いう課題は残る。 ［発明の構成］

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも指
の表面を接触させる透明体と、指の表面と前記透明体の
接触部分を照射する光源と、前記接触部分からの反射光
または散乱光を電気信号に変換する光検出器を備え、前
記透明体表面に接触した指表面の指紋画像を透明体を通
して観察し、指紋信号として制御装置に入力する指紋信
号入力装置において、前記透明体に指先端部分が接触す
る凸部材を設けたことを特徴とする指紋信号入力装置で
ある。

【００１７】

【作用】前記課題を解決するために本発明では、透明体
の指先が密着する部分を凸部とした指紋信号入力装置を
提案する。

【００１８】指全体を透明体に押し付けたとき、指先が
あたる部分を凸部にする。この時、指先に力がはいって
関節が曲がろうとするが、指先が凸部にかかっているの
で、指先はいわば上方にそったかたちに近く、指先の沈
み込みすなわち第一関節での屈曲がしにくくなる。その
結果、第一関節部分で指と透明体が離れるのが防止され
る。さらに、先の述べたように、第一関節が曲がるのを
防ごうとして第二関節が曲がってしまう可能性も減少す
る。

【００１９】これにより、透明体たとえばプリズムの面
を湾曲させたりすることなく、また指を押しつけるなど
の高価な機構を導入する事なく簡単な構成で指と透明体
を密着することができ、いっそうの低価格化が実現でき
る。

【００２０】

【実施例】本考案による指紋画像入力装置の第一の実施
例を図１に示す。

【００２１】光源１から照射された光は透明体２に入射
し指３を押しつける面にて反射し、検出器４にて反射光
を検出する。光源１と透明体２との間にはレンズやミラ
ーなどを含む光学系を設置しても良い。また、透明体２
と検出器４との間には、検出器４に応じたレンズやミラ
ーを含む光学系を設置する。

【００２２】指３が透明体２に押し当てられたとき、指
表面の凸部分は透明体２に密着して反射が妨げられ、反
射光には指の情報が含まれる。この反射光を検出器４に
よって電気信号に変換する。この信号は用いる光学系や
検出器によって二次元の画像信号かまたは、一次元の多
値射影信号となる。たとえば二次元の画像信号のときに
は演算によって一次元の信号に変換してもよいが、これ
は図示しない信号処理装置によって行われる。さらに必
要があれば、いずれの信号においても信号強度を調整し
たりしてもよい。

【００２３】この信号とあらかじめ登録して置いた信号
と比較して、個人認証を行う。比較の際に、特徴を抽出
するためのフィルタ処理がなされても良い。これらの個
人認証に関する処理は図示しない信号処理装置と信号記
憶手段によって行われる。

【００２４】このとき本発明による指紋信号入力装置で
は、透明体２に近接して設けられた凸部材５に指先端部
分がかかるため透明体２に密着しないことが考えられる
。こうした場合、指先端部分の情報が得られないが、指
全体の情報を入力する方法たとえば多値射影信号を用い
て個人認証を行う方法においては関節部分の情報が重要
であるから何等問題はない。この部材がある事によって
指先部分は透明体２の方向への沈み込み、すなわち第一
関節での屈曲が起こりにくくなる。よって、第一関節部
分が透明体２から離れ、情報が欠落する事が防げる。 同時に、第一関節が透明体２から離れるのを防ごうとし
て起きる第二関節の屈曲も防止され、この部分が透明体
２から離れ、情報が欠落する事が防げる。この関節の屈
曲を起きにくくする作用は、本人が意識するしないにか
かわらず働くので、これによって簡単で安価な構成で大
きな効果を生み出す事ができる。

【００２５】なお、本実施例は従来例で述べた全反射法
の原理を基にした構成を採っているが、全反射法による
構成に限定されるものではなく光路分離法やスキャニン
グ法その他のこうした指全体の情報を入力する装置であ
ればいかなる構成でも良い。他の実施例本発明による指
紋画像入力装置の他の実施例を図２に示す。透明体２に
近接して設けられた凸部材５の指先にあたる面を指先の
形状にあわせて曲面にしてある。これによって、指に対
する違和感を減らしている。光源その他の構成部材は第
一の実施例と同様である。本発明による指紋画像入力装
置のその他の実施例を図３に示す。透明体２に近接して
設けられた凸部材５の指先にあたる面を指先の形状にあ
わせて円錐面にしてある。これによって、指に対する違
和感を減らしている。光源その他の構成部材は第一の実
施例と同様である。本発明による指紋画像入力装置のそ
の他の実施例を図４に示す。透明体２に近接して設けら
れた凸部材５の指先にあたる面を指先の形状にあわせて
円錐曲面にしてある。これによって、指に対する違和感
を減らしている。光源その他の構成部材は第一の実施例
と同様である。本発明による指紋画像入力装置のその他
の実施例を図５に示す。

【００２６】透明体２に近接して設けられた凸部材５を
指の方向を規定するための片側の指ガイドを一体化した
ものである。これによって、指の角度ズレにより指情報
を誤って読みとってしまう危険性を低減している。もち
ろん、指先にあたる面を指先の形状にあわせて曲面、円
錐面、円錐曲面にしても良い。光源その他の構成部材は
第一の実施例と同様である。本発明による指紋画像入力
装置のその他の実施例を図６に示す。

【００２７】透明体２に近接して設けられた凸部材５を
指の方向を規定するための両側の指ガイドを一体化した
ものである。これによって、指の角度ズレにより指情報
を誤って読みとってしまう危険性を低減している。もち
ろん、指先にあたる面を簡単のため平面や曲面にしても
、指先の形状にあわせて円錐曲面にしても良い。光源そ
の他の構成部材は第一の実施例と同様である。本発明に
よる指紋画像入力装置のその他の実施例を図７に示す。

【００２８】透明体２に近接して設けられた凸部材５を
指の方向を規定するための両側の指ガイドを一体化した
もので図６の実施例の指ガイドを延長したものである。 これによって、指の角度ズレにより指情報を誤って読み
とってしまう危険性を低減している。また、指の発汗を
促するためのヒーターを兼ねる事も有用である。発熱体
により指ガイドを一体化した凸部材５を作成しても良い
し、発熱体を埋め込んでも良い。これにより、プリズム
を暖める場合にはプリズムの断熱を図る事が肝要である
が、図示しない断熱部材と一体化しても良い。もちろん
、指先にあたる面を簡単のため平面や曲面にしても、指
先の形状にあわせて円錐面、円錐曲面にしても良い。 光源その他の構成部材は第一の実施例と同様である。本
発明による指紋画像入力装置のその他の実施例を図８に
示す。

【００２９】透明体２に近接して設けられた凸部材５を
指の方向を規定するための両側の指ガイドを一体化した
もので図６の実施例の指ガイドを延長したもので、さら
に指を置き易くするための部材と一体化したものである
。これによって、指の角度ズレにより指情報を誤って読
みとってしまう危険性を低減するとともに、指の付け根
がプリズムの角に接触しないようにする部分を設けてよ
り使いやすくしている。図８では、この部分が平面で構
成されているがより指に対する違和感を低減するために
、曲面にしても良い。

【００３０】また、指の発汗を促すためのヒーターを兼
ねる事も有用である。発熱体により指ガイドを一体化し
た凸部材５を作成しても良いし、発熱体を埋め込んでも
良い。これにより、プリズムを暖める場合にはプリズム
の断熱を図る事が肝要であるが、この断熱部材と一体化
してもよい。もちろん、指先にあたる面を簡単のため平
面や曲面にしても、指先の形状にあわせて円錐面、円錐
曲面にしても良い。光源その他の構成部材は第一の実施
例と同様である。以上、図１から図８まで凸部材５はプ
リズムとは別の部材として説明してきたが、凸部材５は
プリズムと一体で形成されても良い。本考案による指紋
画像入力装置のその他の実施例を図９に示す。

【００３１】透明体２に近接して設けられた凸部材５を
指の方向を規定するための両側の指ガイドと組み合わせ
たもので図６の実施例を改変したもので、凸部材５が指
ガイドに沿って移動するので指の長さが違う事による問
題を回避できる。すなわち、凸部材５が固定式の場合、
指が短いときには凸部材５に届かない、逆に指が長い場
合には第二関節がプリズムからはみでてしまいうまく情
報を入力できないという課題が生じる恐れがある。これ
によって、指の角度ズレ、位置ズレにより指情報を誤っ
て読みとってしまう危険性を低減している。

【００３２】図１０に図９の実施例の凸部材５が移動し
たときの図を示す。もちろん、指先にあたる面を簡単の
ため平面や曲面にしても、指先の形状にあわせて円錐面
、円錐曲面にしても良い。光源その他の構成部材は第一
の実施例と同様である。参考のため図１１に図１の実施
例の断面図、図１２に図２の実施例の断面図を示す。

【００３３】

【発明の効果】本発明による指紋信号入力装置には次の
ような効果が期待できる。

【００３４】凸部材を設けるという簡単な構成で関節で
の屈曲がしにくくなり、指と透明体が離れるのが防止さ
れる。これにより、透明体たとえばプリズムの面を湾曲
させたりすることなく、また指を押しつけるなどの高価
な機構を導入する事なく簡単な構成で指と透明体を密着
することができ、低価格化、高性能化が実現できる。可
動部分がないため、機械的にも光学的にも簡単な構成が
実現でき、可搬型の装置も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明による指紋画像入力装置の一実施例
の概略構成図。

【図２】　　本発明による指紋画像入力装置の他の実施
例の概略構成図。

【図３】　　本発明による指紋画像入力装置の他の実施
例の概略構成図。

【図４】　　本発明による指紋画像入力装置の他の実施
例の概略構成図。

【図５】　　本発明による指紋画像入力装置の他の実施
例の概略構成図。

【図６】　　本発明による指紋画像入力装置の他の実施
例の概略構成図。

【図７】　　本発明による指紋画像入力装置の他の実施
例の概略構成図。

【図８】　　本発明による指紋画像入力装置の他の実施
例の概略構成図。

【図９】　　本発明による指紋画像入力装置の他の実施
例の概略構成図。

【図１０】　　本発明による指紋画像入力装置の他の実
施例の概略構成図。

【図１１】　　本発明による指紋画像入力装置の第一の
実施例の断面図。

【図１２】　　本発明による指紋画像入力装置の第二の
実施例の断面図。

【図１３】指射影信号による指紋画像入力装置の信号入
力原理の構成を示す図。

【図１４】　　従来の指紋画像入力装置の概略構成図。

【図１５】　　従来の他の指紋画像入力装置の概略構成
図。

【図１６】　　従来の他の指紋画像入力装置の概略構成
図。

【図１７】　　従来の他の指紋画像入力装置の概略構成
図。

【符号の説明】

１…光源 ２…透明体またはプリズム ３…光検出器 ４…指 ５…凸部材 ６…指ガイド ７…くぼみ ８…指圧板 ９…電磁石 １０…圧力センサ １１…指ホルダー １２…シャフト １３…バネ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　少なくとも指の表面を接触させる透明
   体と、指の表面と前記透明体の接触部分を照射する光源
   と、前記接触部分からの反射光または散乱光を電気信号
   に変換する光検出器を備え、前記透明体表面に接触した
   指表面の指紋画像を透明体を通して観察し、指紋信号と
   して制御装置に入力する指紋信号入力装置において、前
   記透明体に指先端部分が接触する凸部材を設けたことを
   特徴とする指紋信号入力装置。
2. 【請求項２】　　前記凸部材が透明体と一体であること
   を特徴とする請求項１記載の指紋信号入力装置。
3. 【請求項３】　　前記凸部材が可動式であることを特徴
   とする請求項１記載の指紋信号入力装置。
4. 【請求項４】　　前記凸部材が検出する指の方向や位置
   を規定する指ガイドと一体であることを特徴とする請求
   項１記載の指紋信号入力装置。