JPH07174625A - 画像撮影装置に利用される光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、小型で、外乱光が入射されにくい
掌形撮影装置の光学装置を提供することにある。 【構成】この発明の画像撮影装置２によれば、照明光入
射面25から入射された照明ランプ21からの光は、斜面24
を介して全反射され、接触面23に密着された被検査物と
しての掌を照明する。掌の画像光は、斜面24を通過さ
れ、カメラ22に向かって出射される。一方、接触面23に
被検査物としての掌が存在しない場合には、照明ランプ
21からの光は、接触面23で内部反射されたのち、斜面24
に対して所定の距離で配置された吸収体26に吸収され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、たとえば、個人の掌
形画像を用いて特定の個人を認証するための個人認証装
置に用いられ、個人の掌形画像を撮影するために掌形画
像を取込む光学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、企業秘密の漏洩などを防止するた
めに、重要施設の入退室管理やコンピュータへアクセス
管理などには、個人を確認する必要がある。このような
入退室管理或いはアクセス管理のために、個人を確認す
る装置の一つとして、掌形照合装置がある。

【０００３】図８には、掌形照合装置に対して個人の掌
形を入力させるための画像入力装置すなわち掌形撮影装
置が示されている。図８によれば、掌形撮影装置は、個
人の掌が密着される撮影プリズム51、このプリズム51を
照明する照明ランプ52、および、プリズム51に密着され
た掌の模様すなわち隆線の反射を撮影するカメラ53など
により構成される。

【０００４】プリズム51は、たとえば、直角プリズムで
あって、撮影対象としての掌が密着される接触面54を有
している。また、カメラ53は、接触面54で反射された撮
影対象からの反射光がプリズム51の内部臨界角より大き
くなる角度の方向に配置される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８に
示されている構造では、撮影プリズム51の大きさが大き
くなる問題がある。また、プリズム51の大きさが大きく
なるほどプリズム51が高価になるとともに、製作が困難
になる問題がある。

【０００６】一方、接触面54に撮影対象が存在しない場
合には、接触面54の周囲からの不所望な外乱光がカメラ
53に入射される問題がある。この発明は、小型で、外乱
光が入射されにくい掌形撮影装置の光学装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、所定の角度
で入射された光を全反射する全反射面と、この全反射面
に鋭角に接合され、光源からの照明光が入射される照明
光入射面と、この照明光入射面と上記全反射面を接続す
る面であって、この照明光入射面に直角に接合され、被
検査物の像を上記全反射面に向かって伝達させる被検査
物接触面とを具備することを特徴とする光学装置を提供
するものである。

【０００８】また、この発明は、所定の角度で入射され
た光を全反射する全反射面と、この全反射面に鋭角に接
合され、光源からの照明光が入射される照明光入射面
と、この照明光入射面と上記全反射面を接続する面であ
って、この照明光入射面に直角に接合され、被検査物の
像を上記全反射面に向かって伝達させる被検査物接触面
と、上記全反射面から出射される上記被検査物接触面か
らの画像光を遮ることのない位置に上記全反射面に対し
て所定の距離をおいて配置され、上記被検査物接触面、
全反射面及び照明光入射面により形成されるプリズムの
内部反射光を吸収する光吸収部材とを具備することを特
徴とする光学装置を提供するものである。

【０００９】さらに、この発明によれば、斜辺が光学的
に二分された直角プリズムと、この直角プリズムの直角
に接する一辺の近傍に配置され、上記斜辺で全ての光が
全反射されるよう、上記直角プリズムに光を照射する光
源と、上記直角プリズムの直角に接する他の一辺からの
光であって、上記二分された斜辺の一方から出射された
像を撮影する撮影手段と、上記二分された斜辺の他の一
方に対して所定の距離をおいて配置され、上記直角プリ
ズムの内部反射光を吸収する光吸収部材とを具備するこ
とを特徴とする画像撮影装置が提供される。

【００１０】

【作用】この発明によれば、照明光入射面から入射され
た光源からの光は、全反射面を介して全反射され、被検
査物接触面に密着された被検査物を照明する。被検査物
からの画像光は、全反射面を通過されて出射される。一
方、被検査物接触面に被検査物が存在しない場合には、
光源からの光は、被検査物接触面で内部反射されたの
ち、全反射面に対して所定の距離で配置された光吸収部
材に吸収される。

【００１１】すなわち、照明光および画像光は、それぞ
れ、全反射面を共用されることからプリズムの大きさが
低減される。また、光吸収部材により、内部反射が吸収
されることにより、画像光のコントラストが向上され
る。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
して説明する。図１には、この発明の実施例である画像
撮影装置が利用される入退室管理システムが概略的に示
されている。図１において、各部屋の入口にそれぞれ設
けられた各ドア１‥‥‥の近傍には、各ドア１‥‥‥を
制御する掌形画像照合用の画像撮影装置２‥‥‥がそれ
ぞれ設置されている。各ドア１‥‥‥の近傍には、管理
センタと連絡をとるためのインターホン３‥‥‥が設置
されている。

【００１３】各画像撮影装置２‥‥‥は、それぞれ通信
回線４を介してシステムコントローラ５に接続されてい
る。このシステムコントローラ５には、ホストコンピュ
ータ６が接続されている。なお、システムコントローラ
５およびホストコンピュータ６は、たとえば、詳述しな
い監視センタ内に設置されている。

【００１４】ホストコンピュータ６には、画像撮影装置
２とほぼ同様な構成を有し、掌形画像の照合或いは登録
に利用される画像撮影照合装置７が設置されている。図
２には、画像撮影装置２の外観が概略的に示されてい
る。

【００１５】図２によれば、本体11の上部には、操作部
12、および、操作者が掌形画像を光学的に入力するため
の掌形画像入力部13が形成されている。掌形画像入力部
13には、操作者が掌を載置するための撮影プリズム14が
設けられている。

【００１６】操作部12には、暗証番号 (暗証情報) など
の入力に利用されるキーボード15、および、日時情報あ
るいは各種メッセージなどが表示される液晶表示部16な
どが設けられている。なお、操作部12は、操作者が本体
11の前面側に位置したとき、操作者側が傾斜下端となる
ような緩やかな傾斜面に形成されている。このことか
ら、操作者の掌は、プリズム14に正確に密着される。

【００１７】図３は、画像撮影装置の掌形画像入力部の
構成が詳細に示されている。図３によれば、掌形画像入
力部13は、被検査物即ち特定の個人の掌が密着される撮
影プリズム14、このプリズム14を照明する照明ランプ2
1、および、プリズム14に密着された掌の模様すなわち
隆線の反射を撮影するカメラ22などにより構成される。

【００１８】プリズム14は、たとえば、直角プリズムで
あって、被検査物としての掌が密着される接触面23、接
触面23に密着された掌の反射光をカメラ22に向かって出
射させる斜面24、および、接触面23と斜面24とに挟まれ
るとともに、接触面23に対して直角に配置された照明光
入射面25を有している。

【００１９】照明ランプ21は、ランプ21から発生された
光が入射面25に対して後述する所定の角度を維持できる
よう配置されている。カメラ22は、接触面23に導かれた
照明ランプ21の光により被検査物としての掌の隆線の反
射を確実に撮影するために、接触面23に対して、後述す
る所定の角度で配置される。尚、カメラ22には、例え
ば、ＣＣＤなどが利用される。

【００２０】斜面24の外側の所定位置すなわち掌の反射
光をカメラ22に案内するための領域を遮ることのない領
域には、接触面23に被検査物即ち掌が存在しない場合
に、接触面23に掌が存在しないことを示す非反射映像を
提供する吸収体26が配置されている。なお、吸収体26
は、図示しない保持機構により、斜面24に対して所定の
距離、たとえば、０．５ミリメートル程度離れた位置に
配置される。

【００２１】図４によれば、照明ランプ21は、自身が発
生した光の全てが接触面23に向かって反射されるよう、
すなわち、プリズム14の斜面24が全反射面として機能す
るよう、斜面24に対して所定の角度に配置される。この
場合、斜面24の下方に案内される光の入射面25の法線に
対する角度Ａは、図５を参照することで以下のように規
定される。

【００２２】図５によれば、照明ランプ21は、詳細に
は、入射面25に向かう全ての光線がプリズム14の斜面24
の内部臨界角よりも小さな角度で入射面25に入射される
よう、配置される。すなわち、ランプ21から発生された
光の全てが斜面24の内部臨界角よりも小さな角度で入射
面25に入射されるためには、斜面24の下方に案内される
光の入射面25の法線に対する角度Ａが以下の式を満足す
るよう規定されなければならない。ここで、入射面25に
角度Ａで入射された光線は、角度Ｂでプリズム１４内を
通過され、斜面２４に対して角度Ｄで入射されて、斜面
24から角度Ｃで反射されるとすれば、プリズム14の屈折
率をｎとするとき、 ｓｉｎ (Ａ) ／ｓｉｎ (Ｂ) ＝ｎ が満足される。

【００２３】このとき、斜面24への入射角Ｄおよび入射
面24からの反射角Ｃは、 Ｃ＝１８０− (４５＋ (９０−Ｂ) ) °＝４５＋Ｂ°、
および、 Ｄ＝９０− (４５＋９０) °＝４５−Ｂ° で、それぞれ、求められる。ここで、角度Ｂおよび角度
Ｄを、それぞれ、入射面25および斜面24の臨界角に変換
すると、 Ｄ＝ｓｉｎ^-1 (１／ｎ) °、および、 Ｂ＝４５−ｓｉｎ^-1 (１／ｎ) ° と示される。

【００２４】従って、照明ランプ21から入射面25に向か
う光が斜面24で全反射されるための角度Ａは、 Ａ＝ｓｉｎ^-1 (ｎｓｉｎ (Ｂ) ) ° ＝ｓｉｎ^-1 (ｎｓｉｎ (４５−ｓｉｎ^-1 (１／ｎ) ) ) ° で表される。

【００２５】このとき、プリズム14の屈折率ｎを、ｎ＝
１．５２とすれば、 Ａ＝５．８７° が求められる。

【００２６】このことから、図４および図５に示される
角度Ａが概ね６°より小さくなるよう、照明ランプ21が
配置されることで、入射面25に入射されるランプ21の光
の全てが斜面24により、接触面23に向かって全反射され
ることが認められる。

【００２７】図６によれば、プリズム14の接触面23に密
着された掌の隆線を撮影するカメラ22は、接触面23の法
線に対して概ね４５°の角度で配置される。接触面23
は、斜面24で全反射された照明ランプ21からの照明光に
より照明される。接触面23に被検査物としての掌が密着
された場合には、接触面23に導かれた照明光が掌により
反射および散乱されることで、接触面23に、カメラ22が
撮影可能な像即ち掌の隆線が映し出される。

【００２８】一方、被検査物としての掌が接触面23に密
着されない場合には、照明ランプ21からの照明光により
照明された接触面23は、接触面23を通過される。この場
合、カメラ22には、接触面23に写り込んだ吸収体26が撮
影される。すなわち、吸収体26は、接触面23に対し、非
反射映像 (黒画像) を提供することから、接触面23に掌
が密着されないことにより照明ランプ21からの照明光が
接触面23を通過された場合には、カメラ23に、黒画像が
導かれる。

【００２９】次に、画像撮影装置、および、画像撮影装
置を含む入退室管理システムを概略的に説明する。図７
に示されるように、入退室管理システムは、入室を希望
する被照合者の掌の画像を撮影する画像撮影装置２、画
像撮影装置２のカメラ22により撮影された掌の隆線の像
を画像データに変換する映像処理・Ａ／Ｄ変換部27、映
像処理・Ａ／Ｄ変換部27を介して入力された掌形画像デ
ータを照合データとして一時的に記憶する画像メモリ2
8、画像撮影装置２のキーボード15により入力される数
値データ (たとえば、暗証番号あるいはＩＤ番号) など
を照合する照合計算部30、照合計算部30で照合される数
値データおよび画像メモリ28に記憶された画像データと
比較されるための多くのデータなどが予め記憶されてい
る辞書ＲＡＭ30を含み、装置２を動作させるメインＣＰ
Ｕ31などにより構成される。

【００３０】メインＣＰＵ31には、ドア１の電気錠を駆
動制御するとともに、監視センタのホストコンピュータ
６とのデータの受け渡しを制御する通信インタフェイス
(Ｉ／Ｆ) ・錠制御部32も接続されている。なお、映像
処理部・Ａ／Ｄ変換部27は、必要に応じてモニタディス
プレイ33が接続可能に形成され、たとえば、モニタディ
スプレイ33が接続された場合には、各種画像などが表示
できる。また、画像メモリ28には、メモリ28に一時的に
記憶された画像をホストコンピュータ６の図示しない記
憶部に出力するための画像伝送制御部34が接続されてい
る。

【００３１】次に、画像撮影装置、および、画像撮影装
置を含む入退室管理システムの動作を概略的に説明す
る。待機状態において、入退室管理システムの操作部12
には、メインＣＰＵ32の制御により、日時情報 (日付お
よび時刻など) 、あるいは、暗証番号入力要求メッセー
ジなどが液晶表示部16に表示されている。

【００３２】この状態で、たとえば、入室を希望する被
照合者 (操作者) により、キーボード15から自己の暗証
番号 (ＩＤ) が入力されると、メインＣＰＵ32により、
入力された暗証番号と辞書ＲＡＭ31内に記憶されている
暗証番号とが比較・照合される。

【００３３】この比較・照合により、入力された暗証番
号と一致する暗証番号が辞書ＲＡＭ31内に存在すること
がチェックされた場合には、メインＣＰＵ32により、チ
ェックされた暗証番号に対応する登録済みの掌形画像デ
ータが辞書ＲＡＭ31から読出され、照合計算部29に送出
される。同時に、メインＣＰＵ32の制御により、液晶表
示部 (ＬＣＤ) 16に、たとえば、「掌をセットして下さ
い」というメッセージが表示される。

【００３４】操作者の掌がプリズム14の接触面23に密着
されるされることで、プリズム14の接触面23に密着され
た掌が、光源21によって照明される。従って、接触面23
に密着されることで照明された掌の模様すなわち掌の隆
線の反射光がカメラ22に伝達される。

【００３５】カメラ22に伝達された掌の隆線に対応する
反射光は、カメラ22によって電気信号に変換され、映像
処理部・Ａ／Ｄ変換部27へ送出される。映像処理部・Ａ
／Ｄ変換部27に出力された掌の隆線の情報を含む画像信
号は、映像処理部・Ａ／Ｄ変換部27を介してデジタル信
号に変換され、画像メモリ28へ送られて、一次的に保存
記録される。

【００３６】掌形画像として画像メモリ28へ送られた画
像データは、ＣＰＵ31により、ＣＰＵ31内の辞書ＲＡＭ
30内の (既に、登録されている) 掌形画像データ (照合
データ) と比較・照合される。

【００３７】この照合の結果、ＬＣＤ16に、照合一致
(ＯＫ) または照合不一致 (ＮＧ) というメッセージに
よって表示され、１回の操作は終了となる。なお、この
実施例では、この照合をたとえば３回まで繰り返すこと
が可能に形成されている。

【００３８】３回の繰り返し照合動作によって照合一致
が得られた場合には、メインＣＰＵ31により、通信Ｉ／
Ｆ・錠制御部32に解錠命令が出力され、ドア１の電気錠
が解錠されて入室可能となる。

【００３９】なお、この実施例のシステムでは、照合不
一致となった場合、たとえば、被照合者がインターホー
ン３を用いて監視センタと通話することで登録者である
ことの確認が得られるなどの場合に、監視センタからの
解錠指令により入室可能となる。また、照合不一致の場
合であって、被照合者がインターホーン３で監視センタ
と通話しなかった場合あるいは通話によっても登録者で
あることが確認できなかった場合には、メインＣＰＵ31
により、画像伝送制御部34に対して画像伝送命令が出力
され、画像メモリ28に記憶されている被照合者の掌形画
像が監視センタのホストコンピュータ６に伝送され、ホ
ストコンピュータ６の図示しない記憶部に記憶されて、
引続く、入室希望の排除に利用される。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明の画像撮影
装置によれば、掌形画像入力装置に組み込まれる撮影プ
リズムの大きさが低減されることで、撮影装置の大きさ
が減少されるとともに、装置全体のコストが低減され
る。

【００４１】また、撮影プリズムの全反射面であって、
接触面に被照合者の掌が密着されることにより反射ある
いは散乱された光源からの光が通過される領域を遮るこ
とのない位置に配置にされた光吸収体からの非反射映像
により、被照合者の掌が存在しない場合には、主所望な
周囲の外乱光がカメラに入射されることが抑止され、コ
ントラストの高い鮮明な掌形画像が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である光学装置が組込まれる
画像撮影装置と画像撮影装置が利用される入退室管理シ
ステムを示す概略図。

【図２】図１に示されている入退室管理システムに利用
される画像撮影装置の外観を示す概略図。

【図３】図２に示されている画像撮影装置に組込まれる
光学装置を概略図。

【図４】図３に示されている光学装置の照明ランプから
接触面へ向かう光の光路を示す概略図。

【図５】図３に示されている照明ランプから接触面へ向
かう光の入射面への入射角を示す概略図。

【図６】図３に示されている光学装置の接触面及び斜面
からカメラに向かう光の光路をしめす概略図。

【図７】図２に示されている画像撮影装置が利用される
入退室管理システムの概略ブロック図。

【図８】従来から利用されている画像撮影装置のプリズ
ムの一例を示す概略図。

【符号の説明】

１…ドア、２…画像撮影装置、４…通信回線、６…ホス
トコンピュータ、11…本体、12…操作部、13…掌形画像
入力部、14…撮影プリズム、15…キーボード、16…液晶
表示部、21…照明ランプ (光源) 、22…カメラ、23…接
触面、24…斜面、25…入射面、26…吸収体、27…映像処
理・Ａ／Ｄ変換部、28…画像メモリ (画像記録手段) 、
29…照合計算部、30…辞書ＲＡＭ、31…メインＣＰＵ、
32…通信Ｉ／Ｆ・錠制御部、33…モニタ、34…画像伝送
制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０２Ｂ 5/04 Ｆ 27/00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の角度で入射された光を全反射する全
   反射面と、 この全反射面に鋭角に接合され、光源からの照明光が入
   射される照明光入射面と、 この照明光入射面と上記全反射面を接続する面であっ
   て、この照明光入射面に直角に接合され、被検査物の像
   を上記全反射面に向かって伝達させる被検査物接触面
   と、を具備することを特徴とする光学装置。
2. 【請求項２】所定の角度で入射された光を全反射する全
   反射面と、 この全反射面に鋭角に接合され、光源からの照明光が入
   射される照明光入射面と、 この照明光入射面と上記全反射面を接続する面であっ
   て、この照明光入射面に直角に接合され、被検査物の像
   を上記全反射面に向かって伝達させる被検査物接触面
   と、 上記全反射面から出射される上記被検査物接触面からの
   画像光を遮ることのない位置に上記全反射面に対して所
   定の距離をおいて配置され、上記被検査物接触面、全反
   射面及び照明光入射面により形成されるプリズムの内部
   反射光を吸収する光吸収部材と、を具備することを特徴
   とする光学装置。
3. 【請求項３】斜辺が光学的に二分された直角プリズム
   と、 この直角プリズムの直角に接する一辺の近傍に配置さ
   れ、上記斜辺で全ての光が全反射されるよう、上記直角
   プリズムに光を照射する光源と、 上記直角プリズムの直角に接する他の一辺からの光であ
   って、上記二分された斜辺の一方から出射された像を撮
   影する撮影手段と、 上記二分された斜辺の他の一方に対して所定の距離をお
   いて配置され、上記直角プリズムの内部反射光を吸収す
   る光吸収部材と、を具備することを特徴とする画像撮影
   装置。
4. 【請求項４】被検査物が密着される画像取込面と、 この画像取込面に対して鋭角に配置され、照明光として
   の光源からの光を上記画像取込面に向かって反射させる
   とともに、この照明光により提供される上記画像取込面
   に密着された上記対象物からの反射光を外部へ案内する
   画像出射面と、 この画像出射面に対して所定の距離をおいて、かつ、上
   記反射光が外部へ出ることを遮ることのない位置に配置
   され、上記画像取込面に上記被検査物が存在しない場合
   に、少なくとも上記画像取込面及び画像出射面を含んで
   形成されるプリズム部材の内部反射光を吸収すること
   で、上記画像取込面に対象物が存在しないことを示す非
   反射映像を提供する光吸収部材と、を具備することを特
   徴とする光学装置。