JPH10269340A - Fingerprint detector - Google Patents

Fingerprint detector

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JPH10269340A
JPH10269340A JP9075356A JP7535697A JPH10269340A JP H10269340 A JPH10269340 A JP H10269340A JP 9075356 A JP9075356 A JP 9075356A JP 7535697 A JP7535697 A JP 7535697A JP H10269340 A JPH10269340 A JP H10269340A
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fingerprint
layer
elastic layer
light
transparent substrate
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Michihisa Suga
通久 菅
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a clear fingerprint pattern for a long time and also to easily clean stain. SOLUTION: A lubricating layer 11 that has water repellency is provided on the surface of an elastic layer 2. Flororesin and silicone mold release agents are suitable for the layer 11, specially, an elastic layer surface is preliminarily coated with a silane coupling agent and after that, the layer 11 can be formed. Also, the lubricating layer 11 is 5 μm and is preferably formed in 0.5 to 3 μm film thickness, and the layer 2 is below 50 μm and is preferably formed in 10 to 20 μm film thickness.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、指紋検知装置に関
し、特に透明基体を介して指の指紋に光を照射し、その
反射光から指紋パターンを検出する指紋検知装置に関す
るものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fingerprint detection device, and more particularly, to a fingerprint detection device that irradiates a fingerprint of a finger with light through a transparent substrate and detects a fingerprint pattern from the reflected light.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、透明基体に押し当てられた指の
指紋に対して光を照射し、その反射光から指紋パターン
を検出する場合、図5に示すような、光学的性質が利用
されている。図5は、境界面における光の振る舞いを示
す説明図であり、1は光学ガラスなどの透明基体、1S
は透明基体1の表面、8は空気である。例えば、透明基
体1の下部gから、透明基体表面1Sの垂直軸jkと入
射角θbを持って、透明基体表面1Sの点bに入射され
た光は、透明基体表面1Sの垂直軸jkと屈折角θaを
なして空気8中のcに向けて出射される。
2. Description of the Related Art Generally, when light is applied to a fingerprint of a finger pressed against a transparent substrate and a fingerprint pattern is detected from the reflected light, the optical properties shown in FIG. 5 are used. I have. FIG. 5 is an explanatory view showing the behavior of light at the boundary surface, where 1 is a transparent substrate such as optical glass, and 1S.
Is the surface of the transparent substrate 1, and 8 is air. For example, from the lower part g of the transparent substrate 1, light having a vertical axis jk of the transparent substrate surface 1S and an incident angle θb and incident on the point b of the transparent substrate surface 1S is refracted by the vertical axis jk of the transparent substrate surface 1S. The light is emitted toward c in the air 8 at an angle θa.

【0003】このとき、透明基体1および空気8の屈折
率をそれぞれnb,naとすると、入射角θbと屈折角
θaとの関係は、スネルの法則により、 na sinθa=nb sinθb となる。なお、通常、空気8の屈折率naは例えば光学
ガラスなどの透明基体1の屈折率nbより小さい(na
<nb)ことから、屈折角θaは入射角θbより大きく
(θa>θb)なる。
At this time, assuming that the refractive indices of the transparent substrate 1 and the air 8 are nb and na, respectively, the relationship between the incident angle θb and the refraction angle θa is given by Snel's law as na sin θa = nb sin θb. Normally, the refractive index na of the air 8 is smaller than the refractive index nb of the transparent substrate 1 such as optical glass (na).
<Nb), the refraction angle θa is larger than the incident angle θb (θa> θb).

【0004】ここで、 sinθb>na/nbとなるよう
なもっと大きな入射角θbを選択した場合、スネルの法
則を満たす屈折角θaが存在しなくなり、入射された光
は透明基体表面1Sにて全反射するものとなる。この全
反射が起こる入射角すなわち臨界角θcは、 θc=sin-1(na/nb) で求められる。
Here, when a larger incident angle θb is selected such that sin θb> na / nb, there is no refraction angle θa satisfying Snell's law, and the incident light is totally reflected on the transparent substrate surface 1S. It will reflect. The incident angle at which this total reflection occurs, that is, the critical angle θc is obtained by θc = sin −1 (na / nb).

【0005】図5において、∠gbk=θc(=∠hb
k)とすると、gbf(hbi)で示される角度領域か
ら入射された光は、光路dbe(ebd)により透明基
体1側へ全反射される。また、角度領域gbhから入射
された光は、 sinθa>na/nbが成立しないことか
ら、光路abcにより空気8に出射される。なお、空気
8側から入射される光も同様であり、透明基体1側に出
射される光は、角度領域gbhにしか出射されない。
In FIG. 5, ∠gbk = θc (= ∠hb
If k), the light incident from the angle region indicated by gbf (hbi) is totally reflected toward the transparent substrate 1 by the optical path dbe (ebd). Light incident from the angle region gbh is emitted to the air 8 through the optical path abc because sinθa> na / nb is not satisfied. The same applies to the light incident from the air 8 side, and the light emitted to the transparent base 1 side is emitted only to the angle region gbh.

【0006】このような、光学的特性において、透明基
体1側から全反射が発生するような所定入射角にて光を
指紋に照射するようにしたものが、図6に示す従来の指
紋検知装置である。図6において、1は透明基体、3は
指紋3Aを有する指、4は光源、5は画像検出部であ
り、光源4からの光が透明基体1を介して指紋3Aに照
射され、その反射光が画像検出部5により検出される。
[0006] In such optical characteristics, a fingerprint is irradiated with light at a predetermined incident angle such that total reflection is generated from the transparent substrate 1 side. It is. 6, reference numeral 1 denotes a transparent substrate, 3 denotes a finger having a fingerprint 3A, 4 denotes a light source, and 5 denotes an image detecting unit. Light from the light source 4 is applied to the fingerprint 3A via the transparent substrate 1 and reflected light thereof. Is detected by the image detection unit 5.

【0007】通常、指紋の稜線部(凸部)の屈折率は、
空気の屈折率naより大きく、光学ガラスなどの透明基
体の屈折率nbに近いことから、指紋のうち空気が存在
する谷間部(凹部)に接する透明基体表面でのみ全反射
が発生し、透明基体の屈折率nbに近い屈折率を有する
指紋3Aの稜線部では全反射が発生せず、通過した光は
指に吸収され、あるいは乱反射する。
[0007] Usually, the refractive index of the ridge portion (convex portion) of the fingerprint is
Since the refractive index is larger than the refractive index na of air and close to the refractive index nb of a transparent substrate such as optical glass, total reflection occurs only on the surface of the transparent substrate in contact with the valley (concave portion) where air exists in the fingerprint, and the transparent substrate Does not occur at the ridge of the fingerprint 3A having a refractive index close to the refractive index nb, and the passed light is absorbed by the finger or irregularly reflected.

【0008】したがって、画像検出部5では、指紋3A
の谷間部が明るく、稜線部が暗い指紋パターンが得られ
る。ここで、従来の指紋検知装置では、図6に示すよう
に、透明基体1の表面に弾性層2を設けて、指紋3Aの
稜線部の密着性を改善している(例えば、特開平1−1
45785号公報など)。
Therefore, in the image detecting section 5, the fingerprint 3A
A fingerprint pattern with bright valleys and dark ridges can be obtained. Here, in the conventional fingerprint detecting device, as shown in FIG. 6, an elastic layer 2 is provided on the surface of a transparent base 1 to improve the adhesion of the ridge of the fingerprint 3A (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 1
No. 45785).

【0009】稜線部には、図7に示すように、微細な凹
凸35が存在しており、この凹凸35に空気が存在する
と稜線部31において谷間部32と同様に全反射が発生
し、稜線部と谷間部との区別が付きにくくなる。したが
って、弾性層2を設けて稜線部の密着性を改善すること
により、稜線部31では全反射が発生せず、通過した光
は指に吸収され、あるいは乱反射するものとなり、鮮明
な画像が得られるものとなる。
[0009] As shown in FIG. 7, fine ridges and valleys 35 are present in the ridges. When air is present in the ridges and valleys 35, total reflection occurs in the ridges 31 as in the valleys 32. It becomes difficult to distinguish between the part and the valley. Therefore, by providing the elastic layer 2 to improve the adhesiveness of the ridgeline portion, total reflection does not occur at the ridgeline portion 31, and the passed light is absorbed by the finger or diffusely reflected, and a clear image is obtained. It will be something that can be done.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の指紋検知装置では、透明基体1の表面に設け
た弾性層2をシリコーンゴムなどの弾性材などから形成
していたことから、埃や指の汚れなどが付着しやすく、
弾性層2の表面を常にクリーニングする必要があり、実
用性に欠けるという問題点があった。これは、弾性層2
としては、細かな指紋の稜線部との密着性を高めるた
め、弾性係数の大きな膜を透明基体1の表面に形成する
必要があり、弾性層2として適切と思われる弾性係数の
大きな膜は、埃や指の汚れなどが付着しやすいという性
質を合わせ持っているからである。
However, in such a conventional fingerprint detecting device, since the elastic layer 2 provided on the surface of the transparent substrate 1 is formed from an elastic material such as silicone rubber or the like, dust and dirt are not present. It is easy for dirt on the finger to adhere,
It is necessary to always clean the surface of the elastic layer 2, and there is a problem that it is not practical. This is the elastic layer 2
It is necessary to form a film having a large elastic coefficient on the surface of the transparent substrate 1 in order to enhance the adhesion of the fine fingerprint to the ridge line portion. This is because it has a property that dust and dirt on the finger easily adhere.

【0011】したがって、乾燥した指については皮膚な
どのカスや埃が、指紋パターンに沿って弾性層2の表面
に付着し、また湿った指については、脂分や汗が弾性層
2の表面に付着し、その表面をこすっても容易に除去す
ることができなくなる。特に、シリコーンゴムやシリコ
ーンゲルは、表面に物を密着させる性質が顕著であり、
当初においては明瞭な指紋パターンが得られるものの、
短時間でその表面に視認可能な汚れが付着し、不明瞭な
指紋パターンしか得られなくなるという問題点があっ
た。本発明はこのような課題を解決するためのものであ
り、明瞭な指紋パターンを長期的に得ることができると
ともに、汚れを容易にクリーニングできる指紋検知装置
を提供することを目的としている。
Therefore, for a dry finger, scum and dust such as skin adhere to the surface of the elastic layer 2 along the fingerprint pattern, and for a wet finger, grease and sweat accumulate on the surface of the elastic layer 2. It adheres and cannot be easily removed even if its surface is rubbed. In particular, silicone rubber and silicone gel have a remarkable property of adhering things to the surface,
Although a clear fingerprint pattern is obtained at first,
There is a problem that visible dirt adheres to the surface in a short time, and only an unclear fingerprint pattern can be obtained. An object of the present invention is to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a fingerprint detecting device that can obtain a clear fingerprint pattern for a long period of time and can easily clean dirt.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明による指紋検知装置は、請求項1とし
て、透明基体上に形成された光透過性を有する薄膜から
なり指紋稜線部の押圧によりわずかに弾性変形する弾性
層と、この弾性層上に形成された光透過性を有する薄膜
からなり撥水性を有し指紋稜線部の押圧により変形する
潤滑層とを備えるものである。したがって、指紋稜線部
が押圧された場合には、その稜線部の微細な凹凸が潤滑
層を介して弾性層で吸収されるとともに、弾性層に対す
る汚れの付着が潤滑層により抑止される。
In order to achieve the above object, a fingerprint detecting device according to the present invention is characterized in that the fingerprint detecting device comprises a light-transmitting thin film formed on a transparent substrate. And a lubricating layer made of a light-transmitting thin film formed on the elastic layer and having water repellency and deforming by pressing the fingerprint ridge. Therefore, when the fingerprint ridge is pressed, fine irregularities on the ridge are absorbed by the elastic layer via the lubricating layer, and the adhesion of dirt to the elastic layer is suppressed by the lubricating layer.

【0013】また、請求項2として、請求項1記載の指
紋検知装置において、潤滑層を、フッ素系樹脂またはシ
リコーン系離型剤から形成したものである。したがっ
て、光透過性と撥水性とが得られる。また、請求項3と
して、請求項2記載の指紋検知装置において、潤滑層
を、弾性層表面に予めシラン系のカップリング剤を塗布
した後に形成するようにしたものである。したがって、
シラン系のカップリング剤により、弾性層と潤滑層とが
密着される。
According to a second aspect of the present invention, in the fingerprint detecting device according to the first aspect, the lubricating layer is formed of a fluorine-based resin or a silicone-based release agent. Therefore, light transmittance and water repellency can be obtained. According to a third aspect of the present invention, in the fingerprint detecting device according to the second aspect, the lubricating layer is formed after a silane-based coupling agent is applied to the surface of the elastic layer in advance. Therefore,
The elastic layer and the lubricating layer are adhered to each other by the silane coupling agent.

【0014】また、請求項4として、請求項1記載の指
紋検知装置において、潤滑層を、5μm以下であって、
好ましくは0.5〜3μmの膜厚で形成したものであ
る。したがって、指紋稜線部の微細な凹凸が潤滑層を介
して弾性層に伝達される。また、請求項5として、請求
項1記載の指紋検知装置において、弾性層を、50μm
以下であって、好ましくは10〜20μmの膜厚で形成
したものである。したがって、潤滑層を介して伝達され
た指紋稜線部の微細な凹凸が吸収される。
According to a fourth aspect, in the fingerprint detecting device according to the first aspect, the lubricating layer has a thickness of 5 μm or less,
Preferably, it is formed with a thickness of 0.5 to 3 μm. Therefore, the fine unevenness of the fingerprint ridge portion is transmitted to the elastic layer via the lubricating layer. According to a fifth aspect of the present invention, in the fingerprint detection device according to the first aspect, the elastic layer has a thickness of 50 μm.
The following, preferably formed with a film thickness of 10 to 20 μm. Therefore, the fine unevenness of the fingerprint ridge transmitted through the lubricating layer is absorbed.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施の形態である指紋
検知装置を示す説明図であり、同図において、前述の説
明(図6参照)と同じまたは同等部分には同一符号を付
してあり、1は光学ガラスなどの三角プリズムからなる
透明基体、2は指3の指紋3Aを密着させるための弾性
層、5は光源4から透明基体1を介して得られた指紋パ
ターンを画像として検出する画像検出部である。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view showing a fingerprint detecting apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the same or equivalent parts as those described above (see FIG. 6) are denoted by the same reference numerals. Is a transparent substrate made of a triangular prism such as optical glass, 2 is an elastic layer for adhering the fingerprint 3A of the finger 3, and 5 is an image detection for detecting a fingerprint pattern obtained from the light source 4 via the transparent substrate 1 as an image. Department.

【0016】特に、本発明では、前述の説明(図6参
照)と比較して、弾性層2の表面に撥水性を有する潤滑
層11を設けたものである。まず、弾性層2には、透明
性のある弾性材としてシリコーンゴムやシリコーンゲル
が適している。これらシリコーンゴムやシリコーンゲル
の原料形態としては、一液型や二液型で加熱効果型のも
のが良く知られており、硬化前は液状で粘度が小さいも
のが適している。
Particularly, in the present invention, a lubricating layer 11 having water repellency is provided on the surface of the elastic layer 2 as compared with the above description (see FIG. 6). First, silicone rubber or silicone gel is suitable for the elastic layer 2 as a transparent elastic material. As a raw material form of these silicone rubbers and silicone gels, a one-part type or a two-part type and a heating effect type are well known, and those which are liquid and have low viscosity before curing are suitable.

【0017】弾性層2を形成する場合、まず液状の原料
を透明基体表面に適量垂らし、ローラーコートや回転塗
布などにより、透明基体1の表面に薄く塗布した後、常
温から150゜Cくらいまでの温度範囲にある所定温度
により加熱硬化させる。弾性層2の膜厚は50μm以下
とすることにより良好な密着性が得られ、特に10〜2
0μmが最適である。なお、指紋3Aの稜線部31の高
さ(谷間部32の深さ)は約50〜100μm、また稜
線部31のピッチは約100μmであり、弾性層2の膜
厚が薄過ぎると弾性変形が小さくなって指紋との密着性
が得られなくなるとともに、膜厚が厚過ぎると弾性変形
が大きくなって指紋に歪みが生じる。
When the elastic layer 2 is formed, first, an appropriate amount of a liquid material is dripped on the surface of the transparent substrate, and the liquid material is thinly applied to the surface of the transparent substrate 1 by a roller coating or a spin coating. The resin is cured by heating at a predetermined temperature within a temperature range. By setting the thickness of the elastic layer 2 to 50 μm or less, good adhesion can be obtained.
0 μm is optimal. The height of the ridge 31 of the fingerprint 3A (depth of the valley 32) is about 50 to 100 μm, and the pitch of the ridge 31 is about 100 μm. If the elastic layer 2 is too thin, elastic deformation may occur. When the thickness becomes too small, the adhesion to the fingerprint cannot be obtained, and when the film thickness is too large, the elastic deformation increases and the fingerprint is distorted.

【0018】一方、潤滑層11には、フッ素系樹脂やシ
リコーン系の離型剤が適しており、特に、薄膜成形に適
したフッ素系の樹脂として、ハーフルオロ溶媒に溶解さ
せたものが知られている。潤滑層11の膜厚は5μm以
下とすることにより、指紋稜線部の微細な凹凸が潤滑層
を介して弾性層に伝達され、指紋稜線部と弾性層とが確
実に密着される。特に、非晶質特性を有するフッ素樹脂
は、溶解しやすく、また透明性も優れており、回転塗
布、浸漬引き上げ、またはスプレーなどの方法により、
膜厚が約5μm以下の薄膜を形成することができるが、
膜厚0.5μm未満ではピンホールなどが発生しやす
く、膜厚5μmを越えるとその表面の凹凸により潤滑層
11として不適当となる。
On the other hand, a fluorine-based resin or a silicone-based release agent is suitable for the lubricating layer 11. In particular, as a fluorine-based resin suitable for forming a thin film, one dissolved in a herfluoro solvent is known. I have. By setting the thickness of the lubricating layer 11 to 5 μm or less, fine irregularities on the fingerprint ridge are transmitted to the elastic layer via the lubricating layer, and the fingerprint ridge and the elastic layer are securely adhered to each other. In particular, a fluororesin having an amorphous property is easily dissolved and has excellent transparency, and is applied by a method such as spin coating, dipping and pulling, or spraying.
Although a thin film having a thickness of about 5 μm or less can be formed,
When the film thickness is less than 0.5 μm, pinholes and the like are liable to occur, and when the film thickness exceeds 5 μm, the lubricating layer 11 becomes unsuitable due to unevenness on the surface.

【0019】なお、潤滑層11を形成する場合、弾性層
2表面に、予めシラン系のカップリング剤を塗布してお
くことにより、潤滑層11と弾性層2との密着性を高め
ることができ、塗布後、180゜Cくらいまでの温度範
囲で加熱し、溶媒を乾燥させることにより、潤滑層11
が形成される。シリコーン系の離型剤としては、溶液型
やエマルジョン型が知られており、前述した塗布方法に
より薄膜を形成でき、150〜200゜Cの加熱により
潤滑層11が形成される。この場合にも、シラン系のカ
ップリング剤を利用することにより、弾性層2との密着
性を高めることができる。
When the lubricating layer 11 is formed, the adhesion between the lubricating layer 11 and the elastic layer 2 can be improved by applying a silane coupling agent on the surface of the elastic layer 2 in advance. After the application, the lubricating layer 11 is heated in a temperature range up to about 180 ° C. and the solvent is dried.
Is formed. As a silicone release agent, a solution type or an emulsion type is known, and a thin film can be formed by the above-mentioned coating method, and the lubricating layer 11 is formed by heating at 150 to 200 ° C. Also in this case, the adhesion to the elastic layer 2 can be improved by using the silane coupling agent.

【0020】このように、弾性層2上に撥水性のある潤
滑層11を設けたので、従来のように数回の指紋検知と
いう短時間に汚れが発生するものと比較して、数10回
の指紋検知を行った場合でも表面の汚れは目立つほどで
はなく、明瞭な指紋パターンが得られた。また、さらに
指紋検知を実施して視認可能な汚れが付着した場合で
も、柔らかい綿布やティッシュペーパーなどで潤滑層表
面11Sの汚れをふき取ることができ、容易にクリーニ
ングできる。
As described above, since the water-repellent lubricating layer 11 is provided on the elastic layer 2, it is several tens of times as compared with the conventional method in which a fingerprint is detected several times and a stain is generated in a short time. Even when the fingerprint detection was performed, the surface dirt was not so noticeable that a clear fingerprint pattern was obtained. In addition, even when fingerprint detection is performed and visible dirt adheres, the dirt on the lubricating layer surface 11S can be wiped off with a soft cotton cloth or tissue paper, and can be easily cleaned.

【0021】次に、図2を参照して、本発明の動作とし
て、光源4から透明基体1に入射された光の振る舞いに
ついて説明する。光源4から透明基体1に入射された光
は、弾性層2を通過して潤滑層11の表面11Sに所定
入射角θdで照射される。この場合、この入射角θd
は、潤滑層表面11Sに空気8が接している場合に全反
射が発生する臨界角θcより大きな角度を有している。
Next, with reference to FIG. 2, the behavior of light incident on the transparent substrate 1 from the light source 4 will be described as the operation of the present invention. Light incident on the transparent substrate 1 from the light source 4 passes through the elastic layer 2 and irradiates the surface 11S of the lubricating layer 11 at a predetermined incident angle θd. In this case, the incident angle θd
Has an angle larger than the critical angle θc at which total reflection occurs when the air 8 is in contact with the lubricant layer surface 11S.

【0022】潤滑層表面11S上には指3の指紋が押し
当てられており、前述と同様に、指紋3Aの稜線部(凸
部)31と谷間部(凹部)32とでは、その光の振る舞
いが異なる。まず、谷間部32の部分では、空気8が潤
滑層表面11Sに接していることから、全反射が発生す
る。一方、稜線部31では、微細な凹凸35が潤滑層1
1を介して弾性層2に吸収されており、潤滑層表面11
Sと密着している。
The fingerprint of the finger 3 is pressed against the surface 11S of the lubricating layer, and the light behavior at the ridges (convex portions) 31 and the valleys (concave portions) 32 of the fingerprint 3A is the same as described above. Are different. First, since the air 8 is in contact with the lubricating layer surface 11S in the valley portion 32, total reflection occurs. On the other hand, in the ridge 31, fine irregularities 35 are formed on the lubrication layer 1.
1 is absorbed by the elastic layer 2 through the lubricating layer surface 11
Close contact with S.

【0023】これにより、稜線部31では、指紋の稜線
部(凸部)の屈折率nrが、空気8の屈折率naより大
きく、光学ガラスなどの透明基体の屈折率nbに近いこ
とから、全反射が発生せず、その部分に照射された光
は、指3に吸収され、あるいは乱反射する。したがっ
て、画像検出部5では、稜線部31が暗く谷間部32が
明るい指紋パターンが得られる。
Thus, in the ridgeline portion 31, since the refractive index nr of the ridgeline portion (convex portion) of the fingerprint is larger than the refractive index na of the air 8 and close to the refractive index nb of the transparent base such as optical glass, Reflection does not occur, and the light applied to that portion is absorbed by the finger 3 or is irregularly reflected. Therefore, in the image detecting unit 5, a fingerprint pattern in which the ridge portions 31 are dark and the valley portions 32 are bright can be obtained.

【0024】弾性層2および潤滑層11の屈折率na,
njは、透明基体1の屈折率nbとほぼ等しいものが用
いられる。なお、潤滑層11の膜厚は、弾性層2と比較
して5μm以下と薄く、その中を通過する光の光路長も
極端に短いことから、潤滑層11における屈折は無視で
きる程度となるため、その屈折率についてはあまり限定
されるものではない。
The refractive indices na,
As nj, a refractive index substantially equal to the refractive index nb of the transparent substrate 1 is used. The thickness of the lubricating layer 11 is as thin as 5 μm or less as compared with the elastic layer 2 and the optical path length of light passing therethrough is extremely short, so that the refraction in the lubricating layer 11 is negligible. The refractive index is not so limited.

【0025】また、弾性層2の屈折率ndについては、
透明基体1の屈折率naとの差により、図3に示すよう
に、透明基体1に入射された光は、透明基体1と弾性層
2との間の境界面1Sにて屈折する。この場合、潤滑層
表面11Sへの入射角θdが得られれば良いことから、
nb sinθb=nd sinθdを満足する入射角θbに
て、光源4から光を入射すれば良いことがわかる。
The refractive index nd of the elastic layer 2 is as follows:
Due to the difference from the refractive index na of the transparent substrate 1, the light incident on the transparent substrate 1 is refracted at the interface 1S between the transparent substrate 1 and the elastic layer 2, as shown in FIG. In this case, since the incident angle θd to the lubricating layer surface 11S only needs to be obtained,
It can be seen that light should be incident from the light source 4 at an incident angle θb satisfying nb sin θb = nd sin θd.

【0026】この場合、上述した式が満足されることが
前提であり、光源4から入射された光が境界面1Sにて
全反射しないような入射角θb、屈折率nb,ndを選
択する必要がある。なお、以上の説明において、透明基
体1として光学ガラスなどからなる三角プリズムを用い
た場合を例に説明したが、これに限定されるものではな
く、例えば、図5に示すように、マイクロプリズムプレ
ートを用いても良い。
In this case, it is premised that the above-mentioned expressions are satisfied, and it is necessary to select an incident angle θb and refractive indexes nb and nd such that the light incident from the light source 4 is not totally reflected at the boundary surface 1S. There is. In the above description, the case where a triangular prism made of optical glass or the like is used as the transparent substrate 1 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. May be used.

【0027】図5において、1Aはマイクロプリズムプ
レートからなる透明基体である。この透明基体1Aは、
弾性層2が形成される面とは反対側の面に、多数のマイ
クロプリズムが、射出成形などのプラスチック成形技術
により形成されたものであり、厚さが薄いにもかかわら
ず三角プリズムと同等の光学特性を有している。したが
って、前述と同様の作用効果が得られるとともに、装置
の小型化を実現できる。
In FIG. 5, reference numeral 1A denotes a transparent base made of a microprism plate. This transparent substrate 1A
On the surface opposite to the surface on which the elastic layer 2 is formed, a large number of microprisms are formed by plastic molding technology such as injection molding, and have the same thickness as a triangular prism despite their small thickness. Has optical properties. Therefore, the same operation and effect as described above can be obtained, and the size of the apparatus can be reduced.

【0028】なお、以上の説明において、図2に示すよ
うに、例えば指紋3Aの谷間部32に存在する空気8と
接する部分でのみ全反射が生じるように光を照射する方
式を例に説明したが、これに限定されるものではなく、
他の方式の指紋検知装置にも本発明を適用することがで
きる。例えば、前述した図5に示すように、全反射を発
生させない入射角、すなわち角度領域gbh内から光を
照射し、角度領域hbiに反射した光を映像として検出
しても良い。
In the above description, as shown in FIG. 2, for example, a method of irradiating light so that total reflection occurs only in a portion in contact with air 8 existing in valley 32 of fingerprint 3A has been described. However, it is not limited to this,
The present invention can be applied to other types of fingerprint detection devices. For example, as shown in FIG. 5 described above, light may be emitted from an incident angle that does not cause total reflection, that is, light may be emitted from the angle region gbh, and the light reflected on the angle region hbi may be detected as an image.

【0029】この場合、谷間部32と接する部分では、
光が潤滑層表面11Sを透過して谷間部32に吸収さ
れ、あるいは角度領域gbhに反射され、稜線部31と
接する部分において乱反射した光のみが角度領域hbi
で検出される。また、角度領域hbi内から光を照射
し、同じく角度領域hbiに反射した光を映像として検
出しても良く、この場合、谷間部32と接する部分で
は、角度領域dbfへ全反射し、稜線部31と接する部
分において乱反射した光のみが角度領域hbiで検出さ
れる。このように、いずれの方式であっても、弾性層2
上に潤滑層11を設けることができ、前述と同様の作用
効果を奏することができる。
In this case, at the portion in contact with the valley 32,
Light is transmitted through the lubricating layer surface 11S and is absorbed by the valley portion 32 or is reflected by the angle region gbh, and only the light irregularly reflected at the portion in contact with the ridgeline portion 31 is the angle region hbi.
Is detected by Further, light may be emitted from within the angle region hbi, and light reflected on the angle region hbi may be detected as an image. In this case, in the portion in contact with the valley portion 32, the light is totally reflected on the angle region dbf, and the ridge portion Only the light diffusely reflected at the portion in contact with 31 is detected in the angle region hbi. Thus, in either case, the elastic layer 2
The lubricating layer 11 can be provided thereon, and the same operation and effect as described above can be obtained.

【0030】[0030]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、請求項
1として、透明基体上に弾性を有する薄膜からなる弾性
層を形成するとともに、この弾性層上に撥水性を有する
薄膜からなる潤滑層を設けて、指紋稜線部の押圧時に
は、その稜線部の微細な凹凸を潤滑層を介して弾性層で
吸収するとともに、弾性層に対する汚れの付着を潤滑層
により抑止するようにしたので、従来のように数回の指
紋検知という短時間に汚れが発生するものと比較して、
数10回の指紋検知を行った場合でも表面の汚れは目立
つほどではなく、明瞭な指紋パターンを得ることができ
るまた、さらに指紋検知を実施して視認可能な汚れが付
着した場合でも、柔らかい綿布やティッシュペーパーな
どで潤滑層表面の汚れをふき取ることができ、容易にク
リーニングできる。
As described above, the present invention provides, as a first aspect, a method of forming an elastic layer of a thin film having elasticity on a transparent substrate, and forming a lubricating film of a thin film having water repellency on the elastic layer. By providing a layer, when the fingerprint ridge is pressed, fine irregularities on the ridge are absorbed by the elastic layer via the lubricating layer, and the adhesion of dirt to the elastic layer is suppressed by the lubricating layer. Compared to the case where dirt occurs in a short time of several fingerprint detections like
Even when fingerprint detection is performed several tens of times, the surface dirt is not so noticeable that a clear fingerprint pattern can be obtained. Even when fingerprint detection is performed and visible dirt adheres, a soft cotton cloth is used. The surface of the lubricating layer can be wiped off with a paper or tissue paper, and can be easily cleaned.

【0031】また、請求項2として、請求項1記載の指
紋検知装置において、潤滑層を、フッ素系樹脂またはシ
リコーン系離型剤から形成したので、良好な光透過性と
撥水性とが得られるものとなり、さらに低い反応性とあ
る程度高い沸点を有していることから、長期間にわたり
安定した効果が得られる。また、請求項3として、請求
項2記載の指紋検知装置において、潤滑層を、弾性層表
面に予めシラン系のカップリング剤を塗布した後に形成
するようにしたので、潤滑層として比較的反応性の低い
材料を用いた場合でも、弾性層と潤滑層との間で良好な
密着が得られる。
According to a second aspect of the present invention, in the fingerprint detecting device according to the first aspect, since the lubricating layer is formed of a fluorine-based resin or a silicone-based release agent, good light transmittance and water repellency can be obtained. And has a lower reactivity and a somewhat higher boiling point, so that a stable effect can be obtained over a long period of time. According to a third aspect of the present invention, in the fingerprint detecting device according to the second aspect, the lubricating layer is formed after a silane-based coupling agent is applied to the surface of the elastic layer in advance, so that the lubricating layer is relatively reactive. Good adhesion can be obtained between the elastic layer and the lubricating layer even when a material having a low viscosity is used.

【0032】また、請求項4として、請求項1記載の指
紋検知装置において、潤滑層を、5μm以下であって、
好ましくは0.5〜3μmの膜厚で形成したので、指紋
稜線部の微細な凹凸が潤滑層を介して弾性層に伝達さ
れ、指紋稜線部と弾性層とが確実に密着される。また、
請求項5として、請求項1記載の指紋検知装置におい
て、弾性層を、50μm以下であって、好ましくは10
〜20μmの膜厚で形成したので、指紋パターンに歪み
を生じることなく、潤滑層を介して伝達された指紋稜線
部の微細な凹凸を弾性層により確実に吸収できる。
According to a fourth aspect, in the fingerprint detecting device according to the first aspect, the lubricating layer has a thickness of 5 μm or less,
Since the film is preferably formed with a thickness of 0.5 to 3 μm, fine irregularities on the fingerprint ridge are transmitted to the elastic layer via the lubricating layer, and the fingerprint ridge and the elastic layer are securely adhered to each other. Also,
According to a fifth aspect of the present invention, in the fingerprint detection device according to the first aspect, the elastic layer has a thickness of 50 μm or less, preferably 10 μm or less.
Since the film is formed to have a thickness of about 20 μm, fine elasticity of the fingerprint ridge transmitted through the lubricating layer can be reliably absorbed by the elastic layer without causing distortion in the fingerprint pattern.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の一実施の形態による指紋検知装置を
示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a fingerprint detection device according to an embodiment of the present invention.

【図2】 潤滑層表面における光の振る舞いを示す説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the behavior of light on the surface of a lubrication layer.

【図3】 透明基体と弾性層との境界面における光の振
る舞いを示す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a behavior of light at a boundary surface between a transparent substrate and an elastic layer.

【図4】 本発明の他の実施の形態による指紋検知装置
を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a fingerprint detection device according to another embodiment of the present invention.

【図5】 透明基体と空気との境界面における光の振る
舞いを示す説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the behavior of light on a boundary surface between a transparent substrate and air.

【図6】 従来の指紋検知装置を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a conventional fingerprint detection device.

【図7】 従来の弾性層表面を示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory view showing a conventional elastic layer surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1A…透明基体、1S…透明基体表面、2…弾性
層、3…指、3A…指紋、31…稜線部(凸部)、32
…谷間部(凹部)、35…稜線部の微細な凹凸、4…光
源、5…画像検出部、8…空気、11…潤滑層、11S
…潤滑層表面。
1, 1A: Transparent substrate, 1S: Transparent substrate surface, 2: Elastic layer, 3: Finger, 3A: Fingerprint, 31: Ridge (convex), 32
.. Valleys (recesses), 35... Fine ridges and ridges, 4. Light source, 5... Image detector, 8. Air, 11.
... the surface of the lubrication layer.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透明基体を介して指の指紋に光を照射
し、その反射光から指紋パターンを検出する指紋検知装
置において、 透明基体上に形成された光透過性を有する薄膜からなり
指紋稜線部の押圧によりわずかに弾性変形する弾性層
と、 この弾性層上に形成された光透過性を有する薄膜からな
り撥水性を有し指紋稜線部の押圧により変形する潤滑層
とを備えることを特徴とする指紋検知装置。
1. A fingerprint detecting device for irradiating a finger print of a finger with light through a transparent substrate and detecting a fingerprint pattern from the reflected light, comprising a light transmitting thin film formed on the transparent substrate and a fingerprint ridge line. An elastic layer that is slightly elastically deformed by pressing the part, and a lubricating layer that is formed of a light-transmitting thin film formed on the elastic layer, has water repellency, and is deformed by pressing the fingerprint ridge. Fingerprint detection device.
【請求項2】 請求項1記載の指紋検知装置において、 潤滑層は、フッ素系樹脂またはシリコーン系離型剤から
なることを特徴とする指紋検知装置。
2. The fingerprint detection device according to claim 1, wherein the lubricating layer is made of a fluorine-based resin or a silicone-based release agent.
【請求項3】 請求項2記載の指紋検知装置において、 潤滑層は、弾性層表面に予めシラン系のカップリング剤
を塗布した後に形成されることを特徴とする指紋検知装
置。
3. The fingerprint detection device according to claim 2, wherein the lubricating layer is formed after applying a silane coupling agent to the surface of the elastic layer in advance.
【請求項4】 請求項1記載の指紋検知装置において、 潤滑層は、5μm以下であって、好ましくは0.5〜3
μmの膜厚を有することを特徴とする指紋検知装置。
4. The fingerprint detecting device according to claim 1, wherein the lubricating layer has a thickness of 5 μm or less, preferably 0.5 to 3 μm.
A fingerprint detection device having a thickness of μm.
【請求項5】 請求項1記載の指紋検知装置において、
弾性層は、50μm以下であって、好ましくは10〜2
0μmの膜厚を有する ことを特徴とする指紋検知装置。
5. The fingerprint detecting device according to claim 1, wherein
The elastic layer has a thickness of 50 μm or less, preferably 10 to 2 μm.
A fingerprint detection device having a thickness of 0 μm.
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