JPH04367984A - 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】

【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て電気信号に変換する
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５７−２６１５４
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。

【０００５】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。図６に示した特開
昭５８−２０１１７８号、特願昭５７−８３９９５号で
は、指を透明体に押しつける圧力をばね８と圧力検出器
９検出し、アンドゲート１０を介してコントローラ１１
に入力、片寄りのない、あらかじめ決められた圧力で検
出した信号をインターフェース１２に送るようにしてい
る。

【０００６】また、図７に示した特開昭６０−１１４９
７９号、特願昭５９−２４０６３８号では、湾曲歪の少
ない指紋像を得るために透明板１３を潤滑装置１４と板
バネ１５をもちいて水平方向と水平回転方向になめらか
に移動する様に支持台１６に取り付けている。光源１か
らの光はハーフミラー１７で反射した後、透明板１３を
照射する。透明板１３からの反射光を画像センサ１８に
よって検出する。

【０００７】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、電子情報通信学会技術研究報告
ＰＲＵ８９−５０や「個人認証装置」竹田・内田、特願
昭６３−１５４２２８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５ａ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。 ）

【０００８】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。

【０００９】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５ａ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５
ａ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５ｂ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、個人認証を行うことができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前記射影信
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。

【００１１】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。

【００１２】この現象を細かく観察すると、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。

【００１３】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光検出器によってそ
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。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。

【００１４】しかしながら、図６に示したように透明体
にかかる圧力を検出する方法では透明体部分の圧力は均
一でも、関節部分で透明体から離れてしまう可能性は残
る。同様に、図７に示したように水平方向への移動では
指の屈曲を防ぐのは困難である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】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検知し
、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、前記透明体が前記指の接触する面に平行かつ
指長手方向に垂直な軸のまわりに回転する機構を設けた
ことを特徴とする指紋信号入力装置である。

【００１６】

【作用】指全体を透明体に押し付けたとき、指先のみに
力がはいって関節が曲がろうとした場合、力をいれた分
だけ透明体は指先が密着する面に平行かつ指長手方向に
垂直な軸のまわりを回転する。これにより、指先だけに
力がかかって指先が沈み込み、第一関節で屈曲すること
がなくなり、同時に指の付け根部分の圧力が増す事にな
って指全体を透明体に押しつける事ができる。逆に、第
二関節や付け根の方に力がかかった場合も、透明体が回
転して指全体を押しつけ易くする。その結果、いずれの
場合も関節部分が曲がって透明体から離れてしまう事が
なくなる。これにより、簡単な構成で指と透明体を密着
させることができ、よりよい状態で信号を入力する事が
できる。なお、ここでいう平行と垂直は厳密なものでは
なく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で設定すれば良い
。

【００１７】

【実施例】本発明による指紋画像入力装置の実施例を図
１に示す。

【００１８】指３を押しつけたとき、透明体２が指の力
の係り具合に応じて透明体を固定した部材６とともに回
転軸５のまわりに回転するように設置する。部材の大き
さ、形状は各装置に応じて決定する。回転部分の構造も
任意に設定すれば良い。また、回転した後、もとの位置
に戻るような機構、たとえばバネや重りをつけても良い
し、回転軸の位置によっては透明体２たとえばプリズム
や透明体固定部材６自身が重りになって一定の位置を保
つように設定する事もできる。回転軸の位置は、図では
透明体を貫くように描かれているが、回転部分の重さや
装置の構成上の理由から適当な位置に設定すれば良い。

【００１９】本図１は一部分しか書かれていないが、指
紋画像を入力するには、指を押し当てた透明体の面を図
示しない光源１によって照射し、図示しない光検出器４
によって信号を得ればよい。すなわち、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
。この反射光を適当な光学系を用いて光検出器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光検
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。

【００２０】この信号とあらかじめ登録しておいた信号
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。これには、全反射法や光路分
離法、スキャニング法を用いる事ができる。次に図１の
動作について説明する。

【００２１】図２は透明体２に指３を押しつけた時、指
先に力が入ってしまった場合の動作を示しており、図１
を回転軸方向から見た図である。図では装置の他の部分
については省略してある。

【００２２】指先が透明体方向（矢印Ａ）に押しつけら
れた結果、透明体もそれにつれて回転軸のまわりに回転
し（矢印ａ）、指の付け根部分が透明体に押しつけられ
る。これによって、従来指先のみに力が入ってしまい指
関節が曲がり、関節部分が透明体から離れてしまう事が
防げる。

【００２３】図３は透明体２に指３を押しつけた時、指
付け根に力が入ってしまった場合の動作を示しており、
図１を回転軸方向から見た図である。図では装置の他の
部分については省略してある。

【００２４】指付け根が透明体方向（矢印Ｂ）に押しつ
けられた結果、透明体もそれにつれて回転軸のまわりに
回転し（矢印ｂ）、指先部分が透明体に押しつけられる
。これによって、従来指付け根のみに力が入ってしまい
、指先が透明体から離れてしまう事が防げる。

【００２５】以上のことから、指先部分の透明体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
くくなり、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、本発明は簡単な
構成で大きな効果を生み出す事ができる。

【００２６】また、こうした機構は単に指に押しつけ方
の補正にとどまらず、たとえば装置のある高さすなわち
指押しつけ面の高さと被検者（指を押しつける人）のも
っとも指を押しつけ易い高さとのズレを補正する事にも
なる。たとえば、背の高い人が低い位置にある指紋画像
入力装置を使用する場合に、図２の様に検出面が傾けば
、指の付け根部分を正しく検出する事ができる。逆に、
背の低い人、子供、車椅子を使用する人などの場合には
、図３のように、検出面が傾けば指全体を正しく押しつ
ける事ができるのは明白である。このように、本発明は
簡単な機構で信号を確実に入力する指紋画像入力装置を
提供する事ができる。 他の実施例 本発明の他の実施例を図４に示す。 光源１と透明体２と光検出器４と必要に応じた光学系を
設置した固定部材７が、回転軸５のまわりを回転するよ
うに構成されている。

【００２７】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、光検出器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と光検出器４との間には、光検出器４に応じたレンズ
やミラーを含む光学系を設置する。本実施例による信号
検出原理は第一の実施例と同様である。信号処理につい
ても第一の実施例と同様に考えれば良い。また、本実施
例においても、第一の実施例と同様に、図２および図３
で説明したように指にかかった力に応じて透明体２の指
を押しつける面が回転する。これによって得られる効果
もまた第一の実施例と同様に考えれば良い。

【００２８】さらにまた、本実施例は光源１と透明体２
と光検出器４とが一体となって回転する構成になってい
るため、たとえば特願平２−４２４３８のように光源１
と透明体２と光検出器４との相互の距離や角度といった
位置関係が重要な構成を用いた装置に対しても使用する
事ができる。

【００２９】ところで、本実施例では光源１と透明体２
と光検出器４との回転軸は共通であるが、光学系の構成
によっては別の回転軸のまわりを回転するようにしても
よい。

【００３０】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。

【００３１】

【発明の効果】本発明では、透明体を回転可能にすると
いう簡単な構成で指を透明体に密着しやすくなり、関節
での屈曲がしにくく、指と透明体が離れるのが防止され
る。これにより、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。可動部分が少
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一実施例
の原理を説明するための図。

【図３】　　本発明による指紋画像入力装置の一実施例
の原理を説明するための図。

【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】　　指射影信号による指紋画像入力装置の信号
入力原理の構成図。

【図６】　　従来の指紋画像入力装置の概略構成図。

【図７】　　従来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…指 ４…光検出器 ５…回転軸 ６…透明体固定部材 ７…固定部材 ８…バネ ９…圧力検出器 １０…アンドゲート １１…コントローラ １２…インターフェース １３…透明板 １４…潤滑装置 １５…板バネ １６…支持台 １７…ハーフミラー １８…画像センサ

Claims (3)

【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検知し、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
   記透明体が前記指の接触する面に平行かつ指長手方向に
   垂直な軸のまわりに回転する機構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】　　前記光源、透明体および光検出器が前
   記指の接触する面に平行かつ指長手方向に垂直な軸のま
   わりに回転する機構を設けた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】　　前記光源、透明体および光検出器が指
   の接触する面に平行かつ指長手方向に垂直な軸のまわり
   に回転する機構をもち、かつ前記光源、透明体および光
   検出器の回転軸が共通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。