JPH0581414A - 指画像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】小形で安価な指画像入力装置を提供する。 【構成】境界面が光反射面となるようにコーティングし
たガラスあるいはプラスチックスなどの光学部材によっ
て形成された薄板１２を多数枚積層してなる薄板積層ブ
ロック１１の一面を、指１３を接触させるため指接触部
１４とし、この指接触部１４を薄板積層ブロック１１の
内側から光源１５で照明し、指接触部１４からの拡散光
をリニアイメージセンサ１６によって受光することによ
り、リニアイメージセンサ１６から指１３の長手方向の
１次元画像を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば重要施設の出
入管理などで必要とされる個人認証を行なう個人認証装
置において、指の画像情報を光学的に入力する指画像入
力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の指画像入力装置は、通常、プリ
ズムを用い、プリズムの内部反射が、指がプリズム上に
接触した場合は拡散反射、接触しない場合は全反射をす
るという性質を利用して指の凹凸形状を画像としてとら
えている。

【０００３】図５は、このような指画像入力装置が適用
される個人認証装置を概略的に示している。図におい
て、１はプリズムで、その１つの面が指２を接触させる
ための指接触部となっている。プリズム１の指接触部に
接触された指２は、指接触部の内側から、指接触部にほ
ぼ垂直方向より光源３によって照明し、その反射光を、
プリズム１の臨界角θc （θc ＝ｓｉｎ^-1(1／ｎ) 、
ｎ；光屈折率、ガラスｎ＝1.52のとき、θc は約41度）
よりも大きい角度で、テレビジョンカメラ４で受光して
光電変換することにより、指２の画像を得ている。

【０００４】なお、プリズム１の臨界角よりも大きい角
度で受光することにより、図６に示すように、外部から
の入射光を受けることなく、また、内部の全反射光も、
同図の左辺（斜線部分）を無反射処理（たとえば、荒ず
り後黒色塗装）することにより、無視し得る程度にで
き、指２の接触による拡散光のみを受光することができ
る。図７（ａ）は、テレビジョンカメラ４から得られる
指２の画像例を示している（ただし、白黒反転してい
る）。

【０００５】テレビジョンカメラ４から出力される画像
は、画像入力部５でＡ／Ｄ変換された後、射影計算部６
に入力される。射影計算部６は、デジタル信号処理によ
り、指２の短手方向の各画素の信号を加算することによ
り、図７（ｂ）に示すような指２の長手方向の１次元画
像に変換し、判定部７へ送る。判定部７は、入力される
１次元画像をあらかじめ登録されている標準データと比
較照合することにより、この指の画像が登録されている
どの標準データに最も近いかの判定を行なう。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の指画像入力装置
は、上述したように、レンズを用いて２次元イメージセ
ンサ上に結像するテレビジョンカメラを用いるため、レ
ンズの焦点距離と光学倍率とによって決まる一定の光路
長を必要とし、そのため装置の小形化が困難である。ま
た、プリズム、テレビジョンカメラおよび射影計算部な
どの画像処理回路が必要なため高価になる。そこで、本
発明は、小形で安価な指画像入力装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の指画像入力装置
は、光学部材からなる薄板を積層し、それらの境界面が
光反射面となるように形成された複数角柱状の薄板積層
ブロックと、この薄板積層ブロックの１つの面に設定さ
れ、指を接触させるための指接触部と、この指接触部を
薄板積層ブロックの内側から照明する光源と、この光源
の照明による前記指接触部からの反射光を受光して電気
信号に変換する光電変換器とを具備している。

【０００８】

【作用】上記したような薄板積層ブロックを用いること
により、レンズによる結像光学系を用いない単純な構造
で、指の２次元画像の短手方向について光学的に積分し
た指の１次元画像が直接に得られる。また、従来のよう
なプリズム、テレビジョンカメラおよび画像処理回路な
どが不要になる。これらにより、小形で安価な指画像入
力装置が実現できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１０】図１は、第１実施例に係る指画像入力装置
を示すものである。図において、１１は多角柱状の薄板
積層ブロックで、たとえば、境界面が光反射面となるよ
うにコーティングしたガラスあるいはプラスチックスな
どの光学部材によってほぼ「ヘ」字形状に形成された薄
板１２を多数枚積層して、熱融着あるいは接着などの方
法で一体化することにより形成されている。このように
形成された薄板積層ブロック１１のＡＦ面は、指１３を
接触させるための指接触部１４となっている。

【００１１】そして、指接触部１４（ＡＦ面）の内部法
線方向であるＢＣ面側から棒状の光源１５によって照明
し、ＡＦ面の臨界角を越える角度の方向であるＤＥ面に
密着して光電変換器としてのリニアイメージセンサ１６
を設置して、指接触部１４への指１３の接触による拡散
反射光を受光して電気信号に変換するようになってい
る。

【００１２】ここに、薄板積層ブロック１１における薄
板１２の積層ピッチは、認識に必要とされる指１３の長
手方向の分解能で決定されるが、そのとき使用するリニ
アイメージセンサ１６は、指１３の長手方向の画素サイ
ズが積層ピッチの整数分の１となるようなリニアイメー
ジセンサとする。これにより、積層ピッチとリニアイメ
ージセンサの画素ピッチのずれによる感度むらを無くす
ことができる。

【００１３】なお、薄板積層ブロック１１のＡＢ，Ｃ
Ｄ，ＥＦの各面は、それぞれ黒色塗装することにより内
部反射および外部からの光入射を防止している。また、
ＡＦ，ＢＣ，ＤＥの各面は、それぞれ研磨面としてい
る。

【００１４】薄板積層ブロック１１のＢＣ面と光源１５
との間には、光学フィルタ１７が設けられている。この
光学フィルタ１７は、次のような理由で設けられてい
る。すなわち、図２に示すように、ＡＦ面において、Ａ
側に近付くほど反射光線と法線との角度θは大きくな
り、また、反射点からリニアイメージセンサ１６までの
距離ｒも長くなる（θ1 ＞θ2 、ｒ1 ＞ｒ2 ）。

【００１５】指接触部１４がＡＦ面内で均一の照度で照
明されているとすると、θが大きいほど、また、ｒが大
きいほど、リニアイメージセンサ１６に達する光量は少
なくなるので、ＦからＡに近付くほど、指情報の検出感
度が低下する。この傾向は、薄板積層ブロック１１を小
形化して、リニアイメージセンサ１６を指接触部１４に
近付けるほど著しくなる。

【００１６】これを軽減するため、ＢＣ面と光源１５と
の間に光学フィルタ１７を設けている。この光学フィル
タ１７としては、図面に対して左側から右側に向かうに
したがって光透過率が連続的に低下するもの、たとえば
ＮＤフィルタを、左側は薄く、右側にいくほど厚くなる
ように加工したものを用いている。

【００１７】このような構成であれば、指１３の長手方
向については、指接触部１４の拡散光が薄板積層ブロッ
ク１１の薄板１２の各層の中で全反射を繰り返してリニ
アイメージセンサ１６に伝送され、指１３の短手方向に
ついては、指接触部１４全体の拡散光がリニアイメージ
センサ１６に入射される。

【００１８】したがって、従来のように、テレビジョン
カメラからの２次元画像を入力して射影計算を行なう必
要はなく、リニアイメージセンサ１６から直接、指１３
の長手方向の１次元画像が得られる。また、リニアイメ
ージセンサ１６に結像するためのレンズ系なども不要で
ある。

【００１９】以上説明したように第１実施例によれば、
境界面が光反射面となるようにコーティングしたガラス
あるいはプラスチックスからなる薄板を多数枚積層して
形成された多角柱状の薄板積層ブロックを用いることに
より、従来のようなテレビジョンカメラなどのレンズに
よる結像光学系を用いない単純な構造で、指の２次元画
像の短手方向について光学的に積分した指の１次元画像
が得られる。また、従来のような高価なプリズム、テレ
ビジョンカメラおよび画像処理回路などが不要になる。
これらにより、小形で安価な指画像入力装置が実現でき
る。

【００２０】なお、指１３を接触させる指接触部１４
は、耐久性を持たせるために、図３に示すように、薄い
透明なガラス板１８を光学的に接着するようにしてもよ
い。このガラス板１８は、薄板積層ブロック１１との接
合面で反射が生じないように、薄板１２とほぼ光屈折率
が等しいか、あるいは薄板１２よりも光屈折率の高いガ
ラス板を用いる。また、ガラス板１８の厚さは、指の長
手方向に画像がぼけることのないよう、薄板１２の厚さ
よりも薄くする。

【００２１】次に、第２実施例について図４を参照して
説明する。この第２実施例は、薄板積層ブロック１１
を、たとえば、境界面が光反射面となるようにコーティ
ングしたガラスあるいはプラスチックスなどの光学部材
によってほぼ正三角形状に形成された薄板１２を多数枚
積層して、熱融着あるいは接着などの方法で一体化する
ことにより形成し、その一面を指１３を接触させるため
の指接触部１４としている。

【００２２】そして、指接触部１４の内部臨界角を越え
る角度θの方向から棒状の光源１５によって照明し、そ
の正反射光を受光する位置である薄板積層ブロック１１
の一面に密着してリニアイメージセンサ１６を設置して
いる。

【００２３】この第２実施例によれば、指１３の接触に
よる光の拡散によりリニアイメージセンサ１６に入射す
る光量は減衰するため、図１の第１実施例の場合とはリ
ニアイメージセンサ１６の出力の極性が反転する。すな
わち、図１の例とは逆に、指１３の接触面積が大きいほ
ど、光拡散によりリニアイメージセンサ１６への入射光
は減衰する。したがって、非接触時のリニアイメージセ
ンサ１６の出力を記憶しておいて、その値から接触時の
リニアイメージセンサ１６の出力を差し引くことによ
り、図１の例と同等の１次元画像を抽出することが可能
である。

【００２４】なお、前記実施例では、境界面が光反射面
となるようにコーティングしたガラスあるいはプラスチ
ックスなどの光学部材によって形成された薄板を多数枚
積層して、熱融着あるいは接着などの方法で一体化する
ことにより薄板積層ブロックを形成した場合について説
明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、たと
えば、高屈折率材料である平板状のコアと低屈折率材料
である平板状のクラッドとを交互に積層して、熱融着あ
るいは接着などの方法で一体化することにより薄板積層
ブロックを形成してもよい。この場合、光はコア内を進
行し、クラッドとの境界面で全反射しながら進むように
なる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、小
形で安価な指画像入力装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すもので、（ａ）は正
面図、（ｂ）は側面図。

【図２】光学フィルタの設置理由を説明する図。

【図３】本発明の変形例を示す正面図。

【図４】本発明の第２実施例を示すもので、（ａ）は正
面図、（ｂ）は側面図。

【図５】指画像入力装置が適用される個人認証装置を概
略的に示す構成図。

【図６】従来例を説明するための図。

【図７】指の２次元画像および１次元画像を示す図。

【符号の説明】

１１……薄板積層ブロック、１２……薄板、１３……
指、１４……指接触部、１５……光源、１６……リニア
イメージセンサ（光電変換器）、１７……光学フィル
タ。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光学部材からなる薄板を積層し、それら
   の境界面が光反射面となるように形成された複数角柱状
   の薄板積層ブロックと、 この薄板積層ブロックの１つの面に設定され、指を接触
   させるための指接触部と、 この指接触部を薄板積層ブロックの内側から照明する光
   源と、 この光源の照明による前記指接触部からの反射光を受光
   して電気信号に変換する光電変換器とを具備したことを
   特徴とする指画像入力装置。
2. 【請求項２】 前記薄板は、境界面が光反射面となるよ
   うにコーティングしたガラスあるいはプラスチックスか
   らなることを特徴とする請求項１記載の指画像入力装
   置。
3. 【請求項３】 前記光源と薄板積層ブロックとの間に光
   透過率が連続的に変化する光学フィルタを設けたことを
   特徴とする請求項１記載の指画像入力装置。