JPH103532A - 指紋読み取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化が図れ、かつコスト低減化を図ること
ができる指紋読み取り装置を提供すること。 【解決手段】 透明あるいは透光性を有しており、指Ｆ
を支持するための支持手段１０と、支持手段１０を指で
押すことで支持手段１０を直線移動させる際に支持手段
１０の位置を検出する案内手段２０と、支持手段１０に
支持された指紋の画像情報Ｇの一部を支持手段１０を通
して光学的に一次元的に伝達する画像情報伝達手段３０
と、画像情報伝達手段３０により伝達された一次元の指
紋Ｆ１の画像情報を電気的に入力する画像入力手段４０
と、案内手段２０で得られる支持手段１０の位置を、画
像入力手段４０で得られる指紋の画像情報Ｇを対応させ
て、支持手段１０の同一の位置に対応する指紋の一次元
の画像情報Ｇを同一の記憶位置に記憶することで指紋Ｆ
１の画像を得る処理手段５０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、手の指の指紋を読
み取るための指紋読み取り装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の情報処理技術の普及に伴って、シ
ステムの管理や安全性の確保が問題となっている。現
在、情報処理の分野では、暗証番号の入力や暗証番号等
の識別番号を記録した磁気カードやＩＣカード等の利用
が普及してきている。しかしこのような磁気カードある
いはＩＣカードのようなカードを用いる場合であって
も、紛失あるいは盗難されたりあるいは偽造の恐れもあ
る。また暗証番号をテンキーで入力する方式では、番号
入力が面倒であり、暗証番号を忘れてしまうという問題
もある。そこで、その改善策として、個々の人間特有の
指紋情報に着目し、その指紋を利用することで、その本
人かどうかの識別を行い、システムの管理や安全性の確
保を図ることが提唱されている。

【０００３】図７は、従来用いられている指紋読み取り
装置を示している。直角プリズム１は、指紋採取面１ａ
を有しており、この指紋採取面１ａには、指Ｆの指紋Ｆ
１の部分を載せるようになっている。光源２の光ＬＴ
は、この指紋Ｆ１の所の指紋採取面１ａで反射して戻り
光ＬＲとなり、この戻り光ＬＲは、指紋Ｆ１の指紋画像
情報を含んでいる。この戻り光ＬＲは、レンズ３，４を
介して、光電変換素子５に入力される。そして光電変換
素子５で、戻り光ＬＲが光電変換されて、図示しない指
紋画像データ処理部に対して照合用の指紋画像情報とし
て取り込む。指紋画像データ処理部は、この照合用の指
紋画像情報と、予め登録されている参照用の指紋画像情
報とを照合することで、本人かどうかの確認を行う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
従来の指紋読み取り装置では、指紋Ｆの必要とする領域
の指紋画像情報を、戻り光ＬＲに含ませて、その戻り光
ＬＲを広い面積を有する光電変換素子５で受光しなけれ
ばならない。このために、ＣＣＤ（電荷結合素子）のよ
うな光電変換素子５の受光面積が広くなければならず、
多くの素子数を有し高価であるという問題がある。また
図７に示すように三角プリズム１、レンズ３，４及び大
型の光電変換素子５が必要であるので、指紋読み取り装
置自体は大型で、持ち歩くような用途には不向きである
という問題がある。そこで本発明は上記課題を解消し
て、小型化が図れ、かつコスト低減化を図ることができ
る指紋読み取り装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、透明あるいは透光性を有しており、指を支持す
るための支持手段と、支持手段を指で押すことで支持手
段を直線移動させる際に支持手段の位置を検出する案内
手段と、支持手段に支持された指紋の画像情報の一部を
支持手段を通して光学的に一次元的に伝達する画像情報
伝達手段と、画像情報伝達手段により伝達された一次元
の指紋の画像情報を電気的に入力する画像入力手段と、
案内手段で得られる支持手段の位置を、画像入力手段で
得られる指紋の画像情報を対応させて、支持手段の同一
の位置に対応する指紋の一次元の画像情報を同一の記憶
位置に記憶することで指紋の画像を得る処理手段とを備
える指紋読み取り装置により、達成される。

【０００６】本発明では、支持手段は透明あるいは透光
性を有しており、指を支持する。案内手段は、支持手段
を指で押すことで支持手段を直線移動させる際に、支持
手段の位置を検出することができる。画像情報伝達手段
は、支持手段に支持された指紋の画像情報の一部を支持
手段を通して光学的に一次元的に伝達することができ
る。画像入力手段は、画像情報伝達手段により伝達され
た一次元の指紋の画像情報を電気的に入力する。これに
より、使用者が支持手段に指を載せて、その支持手段を
指で押すだけで、画像情報伝達手段は指紋の画像情報の
一部を検出するとともに、支持手段が直線移動していく
ので、画像入力手段は、ライン状の指紋の画像情報の一
部を順次電気的に入力できる。つまり指紋の一次元の画
像情報を指紋の面状の画像情報として得ることができ
る。そして、処理手段では、案内手段で得られる支持手
段の位置を、画像入力手段で得られる指紋の画像情報を
対応させて、支持手段の同一の位置に対応する指紋の一
次元の画像情報を同一の記憶位置に記憶することで指紋
の画像を得る。このため、指をのせた支持手段が仮に直
線移動すべき方向とは逆に移動しても、支持手段の同一
の位置の指紋の一次元の画像情報は必ず同一の記憶位置
にメモリでき、指紋の面状の画像情報が乱れない。しか
も、指の指紋は支持手段に密着できるので指紋の画像情
報を支持手段を通して正しく得ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、
技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明
の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨
の記載がない限り、これらの形態に限られるものではな
い。

【０００８】図１と図２は、本発明の指紋読み取り装置
の好ましい実施の形態を示している。図１と図２におい
て、指紋読み取り装置は、支持手段であるスライダー１
０、スライダー１０の案内手段２０、画像情報伝達手段
３０、画像入力手段４０、処理手段５０及び表示装置６
０等を備えている。まずスライダー１０について説明す
る。このスライダー１０は、使用者の指Ｆの腹Ｆ２を載
せて、しっかりと腹Ｆ２の指紋Ｆ１を密着させる機能を
有している。スライダー１０は、透光性を有する材料あ
るいは透明な材料から作られている。本発明の実施の形
態ではこのスライダー１０は、例えば石英ガラスにより
作られている。スライダー１０は、指Ｆの腹Ｆ２を載せ
て、しかもその指紋Ｆ１を密着させるように指Ｆを支持
する支持凹部１１を有している。支持凹部１１は、腹Ｆ
２の形状にほぼ沿ったものである。このスライダー１０
は、案内手段２０によりＸ方向に指Ｆの力で移動可能に
なっている。つまり案内手段２０は、ベース２１、ガイ
ドレール２２，２２、スプリング２３、位置検出センサ
２４等を有している。

【０００９】ベース２１は、透光性を有する材料あるい
は透明な材料で作られており、本発明の実施の形態では
ベース２１は透明の石英ガラス板である。ガイドレール
２２，２２は、Ｘ方向に平行になるように、ベース２１
の上に固定されている。このレール２２，２２も、好ま
しくは透明の材料あるいは透光性を有する材料で作られ
ており、例えば石英ガラスで作られている。従って、本
実施の形態では、スライダー１０、ガイドレール２２、
ベース２１は、ともに透光性を有するかあるいは透明で
ある。スライダー１０は、固定部材２５に対してスプリ
ング２３により、Ｘ方向（Ｘ１方向）に付勢されてい
る。使用者は指Ｆをスライダー１０の支持凹部１１に載
せて、指Ｆの力で、スプリング２３の力に抗して、Ｘ２
の方向に押すようになっている。

【００１０】次に、位置検出センサ２４の一例について
説明する。位置検出センサ２４は、ベース２１に固定さ
れており、図３に示すような半導体光位置検出器（ＰＳ
Ｄ）のような検出器を採用することができる。この位置
検出センサ２４は、照射された指Ｆの腹Ｆ２からの光Ｌ
の位置を検出するものである。この位置検出センサ２４
は、光ＩＰの光入射Ｉ０の座標信号を連続的に、直線的
に得ようとするものである。

【００１１】この位置検出センサ２４の原理を簡単に説
明すると、光ＩＰの光入射Ｉ０が、電極Ａと電極Ｂの間
に入射すると、光入射Ｉ０の入射位置に比例した電荷が
発生する。この電荷は、位置検出センサ２４の表面に均
一に設けられた抵抗層２７により、電極Ａあるいは電極
Ｂまでの距離に逆比例して分割される。これにより、光
入射Ｉ０の位置信号は、電極Ａの電流をＩＡとし、電極
Ｂの電流をＩＢとすれば、図５のようにして得られる。
光入射Ｉ０の位置信号は、Ｐ１として得られる。図３の
光ＩＰは、スライダー１０の側部に設けられた例えば発
光ダイオード３３から位置検出センサ２４に向けて出力
される。

【００１２】次に、画像情報伝達手段３０と画像入力手
段４０について、図１と図２を参照して説明する。画像
情報伝達手段３０は、画像入力手段４０に対して、指Ｆ
の腹Ｆ２にある指紋Ｆ１の画像情報の一部を、支持手段
であるスライダー１０、ベース２１を通して光学的に一
次元的に伝達するものである。画像情報伝達手段３０と
しては、例えば円柱状のレンズ、例えばセルフォックレ
ンズ（ＳＥＬＦＯＣ ｌｅｎｓ）を用いることができ
る。このセルフォックレンズは、イオン交換法により作
られた一種の屈折率分布型のレンズであり、日本板硝子
株式会社の商標名である。あるいは画像情報伝達手段３
０としては、セルフォック光ファイバ（ＳＥＬＦＯＣ
ｏｐｔｉｃａｌ ｆｉｂｅｒ、日本板硝子株式会社の商
標名「ｓｅｌｆ−ｆｏｃｕｓｉｎｇ」（自己集束))を採
用することができる。従って図１と図２に示すように画
像情報伝達手段３０は上述したようなレンズあるいは光
ファイバ３１を複数本直線状（一次元的）に沿って、つ
まりＹ方向に沿って直列に配列したものである。この画
像情報伝達手段３０に対応するようにして、ライン型
（直線型，一次元的）の画像入力手段４０が配置されて
いる。この画像入力手段４０は、例えば１次元イメージ
センサ、特にＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ
Ｄｅｖｉｃｅ）を用いることができる。

【００１３】画像入力手段４０から得られる腹Ｆ２の指
紋Ｆ１の画像情報は、処理手段５０に送られる。一方上
述した位置検出センサ２４で得られるスライダー１０の
位置（Ｘ方向の位置）も処理手段５０に送られる。処理
手段５０は、位置検出センサ２４からのスライダー１０
のＸ方向の位置に対応させて、画像入力手段４０からの
図４に示すような一列の指紋の画像情報群（一次元の指
紋の画像情報）を処理し、表示手段６０等に表示できる
ようになっている。この時、スライダー１０が指Ｆとと
もに直線移動すべき方向Ｘ２とは逆に移動しても、位置
検出センサ２４からのスライダー１０のＸ方向の位置が
同一ならば、そのＸ方向の位置に対応する指紋Ｆ１の一
列の画像情報は、処理手段５０のメモリの同じアドレス
に記憶されるようになっている。なお、位置検出センサ
２４と画像入力手段４０と画像情報伝達手段３０はベー
ス２１に対して固定されているが、スライダ１０はベー
ス２１に対してＸ方向に移動するようになっている。

【００１４】次に、上述した指紋読み取り装置による指
紋の読み取り動作例を説明する。まず図１と図３のスラ
イダー１０は、初期位置に配置されている。このスライ
ダー１０の初期位置は、スプリング２３の付勢力により
設定できる。使用者が指Ｆの腹Ｆ２をスライダー１０の
支持凹部１１に対して密着するように載せるとともに、
指Ｆに力を入れて図１のＸ２の方向にスライダー１０を
押すことにより、スライダー１０は、スプリング２３の
付勢力に抗して、ガイドレール２２，２２に沿って移動
できる。このスライダー１０の移動にともない、画像情
報伝達手段３０は、指Ｆの腹Ｆ２を指紋Ｆ１の一次元的
な指紋画像情報、複数個のレンズ３１により受光する。

【００１５】画像情報伝達手段３０のレンズ３１が一次
元的な指紋Ｆ１の指紋画像情報を受光すると、画像入力
手段４０に対して伝達する。画像入力手段４０は、伝達
された指紋の画像情報を、光−電気信号に変換して、処
理手段５０に送る。この時のスライダー１０の位置は、
位置検出センサ２４に対して図３のように発光ダイオー
ド３３が光ＩＰを出しているので、発光ダイオード３３
の光ＩＰが光入射Ｉ０として位置検出センサ２４の抵抗
層２７に入射する。位置検出センサ２４は、光入射Ｉ０
の位置を、処理手段５０に伝えることで、現時点で画像
入力手段４０が処理手段５０に送っている図４に示すよ
うなライン状（直線状，一次元的）の一列の指紋画像情
報の位置と対応させる。指Ｆの力により、スライダー１
０がＸ２の方向に移動するので、一次元状の指紋の画像
情報は、例えば図４の一例で示すように、位置検出セン
サ２４のポジションＰ１からＰｎまで順に処理手段５０
に入力される。

【００１６】つまり、画像情報伝達手段３０の一列のレ
ンズ３１を介して得られる指紋の画像情報の一部が、ス
ライダー１０をＸ２の方向に移動することにより、面状
（二次元的）の指紋の画像情報に構築される。スライダ
ー１０は、指Ｆの力により指紋の画像情報を画像情報伝
達手段３０に対してスキャンしていることになる。この
時、使用時に使用者の指Ｆが直線移動すべき方向Ｘ２と
は反対のＸ１方向に動いてしまったとしても、スライダ
ー１０の同一の位置における指紋Ｆ１の一次元の画像情
報は、処理手段５０のメモリ５０Ｍの同一の記憶位置に
メモリするので、指紋Ｆ１の面状の画像情報が変化した
りせず、正確な面状の画像情報が得えられる。このた
め、図６に示すような指紋の画像情報Ｇを得ることがで
き、図１の陰極線管（ＣＲＴ）のような表示手段６０に
表示できる。指紋の画像情報Ｇの明るい（白い）の部分
は、指紋の谷の部分を示し、指紋の画像情報Ｇの暗い
（黒）の部分は、指紋の隆起部分を示すようにすること
ができる。このように明るい部分と暗い部分により、指
紋の画像を表わす場合には、画像入力手段４０から得ら
れる指紋の画像情報Ｇを、ある閾値で、２値化すること
で達成することができる。このような指紋の読み取りを
行う場合に、指Ｆの腹Ｆ２がスライダー１０の支持凹部
１１に対して密着して載せているので、スライダー１
０、ベース２１、ガイドレール２２を通しても、鮮明な
指紋の画像情報Ｇを得ることができる。またスライダー
１０の移動機構は、単に指Ｆの力によりスキャンして得
ることができるので、構造が簡単であり、安価に作るこ
とができる。なお、図１と図２の実施の形態では、指Ｆ
をスライダー１０から離すことにより、スプリング２３
の付勢力が作用してスライダー１０は、初期の位置に戻
すことができる。

【００１７】指Ｆの腹Ｆ２の指紋の画像情報の位置と、
画像入力手段４０、画像情報伝達手段３０の位置関係
は、位置検出センサ２４から処理手段５０に伝えられる
位置信号で関連づけることができるので、指Ｆの動きに
連動して、指紋の画像情報の一部が、指紋の画像情報の
全体を示す面状の画像情報に構築でき、正確な平面的な
指紋の画像情報を得ることができる。一次元状のＣＣＤ
のような画像入力手段４０を用い、一次元状の画像情報
伝達手段３０を用いることで、面状の高価なＣＣＤを用
いる場合に比べて、小型化が図れ安価にすることができ
る。

【００１８】ところで本発明は上記実施の形態に限定さ
れるものではない。上述した実施の形態では、位置検出
センサ２４として、半導体光位置検出器（ＰＳＤ）を用
いているが、これに限らず、ＭＲセンサ（磁気抵抗素子
センサ）を用いることができる。この場合には、発光ダ
イオード３３は不要である。また画像入力手段４０は、
ライン型のＣＣＤに限らず、ライン型のフォトセンサ列
を有するセンサを用いることができる。画像情報伝達手
段３０は、上述した実施の形態では円柱状のレンズを並
べたものを採用しているが、これに限らず、光ファイバ
を一次元的に配列したものを用いることができる。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
小型化が図れ、かつコスト低減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の指紋読み取り装置の好ましい実施の形
態を示す斜視図。

【図２】図１の指紋読み取り装置を示す側面図。

【図３】指紋読み取り装置の位置検出センサの一例とス
ライダー等を示す図。

【図４】指紋の画像情報の一部を順次入力していくこと
で、面状の指紋の画像情報を構築する状態を示す図。

【図５】図３の位置検出センサの位置の検出例を示す
図。

【図６】本発明の指紋読み取り装置で得られて、図１の
表示手段で表示された指紋の画像情報の一例を示す図。

【図７】従来の指紋読み取り装置を示す図。

【符号の説明】

Ｆ・・・指、Ｆ１・・・指紋、Ｆ２・・・指の腹、Ｇ・
・・指紋の画像情報、１０・・・スライダー（支持手
段）、１１・・・支持凹部、２０・・・案内手段、２３
・・・スプリング、２４・・・位置検出センサ、３０・
・・画像情報伝達手段、３３・・・発光ダイオード、４
０・・・画像入力手段、５０・・・処理手段、６０・・
・表示手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明あるいは透光性を有しており、指を
   支持するための支持手段と、 支持手段を指で押すことで支持手段を直線移動させる際
   に支持手段の位置を検出する案内手段と、 支持手段に支持された指紋の画像情報の一部を支持手段
   を通して光学的に一次元的に伝達する画像情報伝達手段
   と、 画像情報伝達手段により伝達された一次元の指紋の画像
   情報を電気的に入力する画像入力手段と、 案内手段で得られる支持手段の位置を、画像入力手段で
   得られる指紋の画像情報を対応させて、支持手段の同一
   の位置に対応する指紋の一次元の画像情報を同一の記憶
   位置に記憶することで指紋の画像を得る処理手段と、を
   備えることを特徴とする指紋読み取り装置。
2. 【請求項２】 支持手段は、指紋を密着させるように指
   を支持する支持凹部を備える請求項１に記載の指紋読み
   取り装置。
3. 【請求項３】 画像情報伝達手段は、レンズの配列ある
   いは光ファイバの配列である請求項１に記載の指紋読み
   取り装置。