JPH10510075A - 掌紋プリンタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、取り込まれた像の視差歪を取り除く光学システムを提供する。装置は、受け面及び対物面を有するプリズムを含む。掌が受け面に置かれ、光が受け面を照らすことにより、掌を表す像が対物面から伝播する。伝播した像は複数のセグメントを有する。レンズは各セグメントを異なる倍率で選択的に拡大することにより、同じ長さの複数の拡大されたセグメントを生成する。それから像記録媒体が拡大されたセグメントを取り込む。本発明は、掌像を取り込む円筒状装置をも提供する。掌が透明の円筒を横切るように移動すると、反射した光は記録媒体に取り込まれて掌紋を表す。

Description

【発明の詳細な説明】 掌紋プリンタ 発明の分野 本発明は像（イメージ）の視差歪を光学的に取り除く方法及び装置に関し、掌 紋(palm print)に代表される皮膚パターン画像を処理する方法及び装置を含む。 発明の背景 光学における視差は、物体を見る位置が変化するときに、物体の見かけ上の相 対的な向きが変化する状態である。視差は台形歪として一般に知られている状態 を引き起こす。これは、像の異なる部分が不均衡になる状態である。プリズムで 像をとらえたときに視差歪が生ずる。プリズムで像をとらえる装置として、指紋 をとる装置がある。 近年、多くの法執行機関が、インクを使用して指紋を採ることに反して光学的 に指紋を処理してディジタル化する装置に注目している。法執行機関に一般に使 用されている２つの装置及び方法が公開された米国特許4,933,976号及び5,230,0 25号に開示されている。 米国特許4,933,976号は、採られた指紋のデータ特性をリアルタイムで発生す る方法を開示している。この方法は、指紋のディジタルデータ特性のアレイを格 納するステップ、及び、採られた指紋画像のディジタルデータ特性の合成アレイ を生成するステップを含んでいる。米国特許5,230,025号の装置はプリズムを有 し、この内部での全反射の原理を利用して指紋像をとらえる。また、ビデオカメ ラ、フレームディジタイザ及びプロセッサを有する。 米国特許5,230,025号は採られた指紋のデータ特性を生成する方法をも開示し ている。米国特許5,230,025号の装置は、内部での全反射の原理を利用して指紋 像をとらえるプリズム、ビデオカメラ、フレームディジタイザ及びプロセッサを 有する。しかし、米国特許5,230,025号の方法は、プリズムを介して指紋の像を 連続的に記録するステップ、及び、その像をディジタル信号に変換するステップ を含んでいる。 米国特許4,933,976号及び5,230,025号はいずれもＣＣＤアレイを用いて、指が プリズムの表面に置かれたときにプリズムを通って反射した光のパターンをとら える。米国特許4,933,976号及び5,230,025号のＣＣＤアレイはいずれも、例えば ７６８ｘ９６０アレイの二次元ＣＣＤアレイである。レンズ及びミラーを使用し て指紋の像をＣＣＤアレイに結像させることにより、指紋の像が取り込まれる。 日本を含む多くの外国、及び多くの私的な組織（例えば、高いセキュリティー を望んでいる企業）が指紋の像に加えて掌紋(palm print)の像を光学的にとらえ る装置を欲している。掌紋が望ましいのは、例えば掌紋は指紋の約１７倍のデー タを含んでいるからである。また、掌紋はしばしば犯罪現場に残される。 サウジアラビアを含むいくつかの国では、逮捕された人の掌紋を定期的に採っ ている。サウジアラビア及び他の外国で現在採用されている方法はインクを使用 するものであり、管理が難しい。掌紋に含まれる大容量データは個人を分類し、 異なる複数の掌紋を比較して一致するか否かを判断するのに有利である。実際、 全犯罪の身元確認の３分の１が部分的に掌紋に基づいて行われると推定されてい る。 米国特許4,933,976号及び5,230,025号のＣＣＤアレイ及びレンズは、指紋の詳 細なパターン像を提供するのに十分な解像度を有する。従来技術の装置が備えて いるＣＣＤアレイは、プリズムの決められた表面エリアに関してのみ所望の解像 度を提供することができる。この決められた表面エリアは、普通の指紋の約４倍 のサイズを有する。顕著な問題は単にプリズムのサイズが大きくなること、そし て米国特許4,933,976号及び5,230,025号に開示された掌紋の像をとらえるための 他の装置にある。これらの問題は視差歪、解像度、及び採光に関することである 。 例えば、プリズムを用いて指紋、掌紋等の像をとらえる光学系に関する一つの 問題は、視差歪、特に台形歪である。台形歪は、像の上端部が下端部に比べて不 釣り合いに狭まり、又は広がっている状態である。台形歪は視差に直接関係する 。 視差歪は、物体、このケースではプリズムの一表面が他の表面に対して傾いて いることによって生ずる。この傾きにより、レンズを通して結像する像も傾く。 もし、像を結像させるレンズに関する被写界深度が十分大きければ、傾いた像は 垂直ＣＣＤアレイ（これは傾いていない）上に焦点を結び得る。被写界深度は、 きれいなフォーカスが得られるレンズの焦点までの距離である。被写界深度は、 Ｆストップ（Ｆナンバーによる絞り）またはレンズ口径の機能であることが良く 知られている。Ｆストップの増加、つまり口径の現象につれて、被写界深度は大 きくなる。同様に、Ｆストップが減少するにつれて被写界深度は小さくなる。さ らに、Ｆストップが大きくなるほどＣＣＤの適正露光に必要な光量も増加する。 指紋をとらえる光学系にとって視差歪の低減及び適正な解像度の提供はかなり むずかしい。例えば、指紋像が台形歪を含む場合、比較しようとする指紋に対し てゆがんでいることになる。ゆがみは、二つの画像の比較をほとんど不可能にす る。さらに、解像度が低すぎる場合は、画像が損なわれて比較が事実上無意味に なる。 視差歪は光学的に、あるいはコンピュータ処理(enhancement)により解決され 得る。世界中のほとんどの法執行機関は視差歪の光学的な補正を望んでいると考 えられる。従来技術のいくつかの指紋印刷装置では、傾いたＣＣＤを高Ｆストッ プのレンズ及びアナモルフィック（ゆがみ形の）プリズムと組み合わせて使用す ることにより視差歪を最小化している。特に、ＣＣＤアレイはプリズムの対物平 面(objective distribution plane)に対して傾いている。対物平面は、最もきれ いなフォーカスが可能な面に対して大きさが等しく位相が反対の角度で位置して いる。対物平面に得られる像は顕著な視差歪を含まない。しかし、対物平面にＣ ＣＤアレイを配置した場合の欠点として、許容される解像度を得るには一層大き な被写界深度が必要である。従って、より大きな被写界深度とより多くの照度を 得るには、より大きなＦストップが必要になる。像をＣＣＤアレイが受け取る際 の方向を適切なものとするために、アナモルフィックプリズムが用いられる。 米国特許4,933,976号及び5,230,025号に開示された装置を利用して掌紋像をと らえるには多大の出費をかけることになるだろう。掌は指に比べてかなり大きな 表面積を有するので、掌紋像をとらえるのに必要なＣＣＤアレイのサイズはかな り大きくなるであろう。このような大型ＣＣＤアレイは、米国特許4,933,976号 及び5,230,025号に用いられるＣＣＤアレイに比べて実質的にもっと高価なもの である。例えば、コダック(K0DAK)が製造しているメガプラス(MEGAPLUS)アレイ は、２０００Ｘ２０００のアレイを有し、掌紋に必要な解像度の生成に適した能 力を持っている。しかしながら、このＣＣＤアレイは指紋をとらえるための市販 されているシステム全体の価格と同じくらい高い。 また、従来技術のシステムにおいて視差歪を低減しながら要求される解像度を 得るには、それが掌像をとらえるのに十分大きいと仮定して、Ｆストップを照度 の増加に対応させて実質的に増加する必要があるだろう。しかし、Ｆストップを 大きくしすぎると、像全体がフォーカスの欠落したものとなる。許容できるフォ ーカスが可能であると仮定して、非常に高いＦストップで掌像をとらえるのに要 求される照度レベルはかなりのエネルギーを必要とし、熱の問題を多分引き起こ すであろう。 米国特許4,933,976号及び5,230,025号に開示された方法及び装置を用いて掌紋 をとらえるのは多大のコストにもかかわらず、掌像をディジタル化する方法及び 装置を提供する必要が依然としてある。 従来技術は掌紋の走査に関し、限られた装置及び方法しか開示していない。こ のような装置の一つが、ナシンベネ(Nassimbene)に付与されＩＢＭ(Internation al Business Machines Corporation)に譲渡された米国特許4,032,889号に開示さ れている。米国特許4,032,889号は、掌像をとらえるのにフォトセルを用いてい る。米国特許4,032,889号に用いられているフォトセル及び米国特許4,032,889号 に教示された方法は、２つの異なる指紋を比較するのに有益である基本的な方法 であるが、他の望ましい特性を欠如している。例えば、米国特許4,032,889号に 開示されている装置は、法執行機関がしばしば必要とする掌紋像の印刷に必要な 解像度を提供しない。 従って、従来のこの問題及び他の問題を解決する掌像のディジタル化のための 装置及び方法を提供する必要が生じている。 発明の概要 本発明は、像の台形歪を低減する装置に関する。像は複数の細長いセグメント に分割することができ、それぞれのセグメントは対応する長さを有する。装置は 、像のセグメントのそれぞれを異なる倍率で選択的に拡大することにより、同じ 長さの複数の拡大されたラインを生成するように動作するレンズとを備えている 。拡大されたセグメントの一つによって選択的に露光されるように動作する媒体 も含まれている。第１の好適な実施形態において媒体はレンズから固定水平距離 に位置する。 本発明の第１の好適な実施形態は掌のディジタルデータ特性を生成するための 装置である。装置は受け面と対物面とを有するプリズムを含む。受け面は掌を受 ける。掌は複数の細長いセグメントに分割できる。光源は受け面を照明し、掌を 表す像が対物面から伝播する。伝播した像は掌の細長いセグメントに対応する複 数の細長いセグメントを有する。伝播した像の各セグメントはそれぞれの長さを 有する。掌の像を取り込むための媒体は、プリズムの対物面に対して複数の位置 の間で移動可能であり、これによって、伝播した像のセグメントのそれぞれを異 なる位置で取り込む。 第１の好適な実施形態は伝播した像の各セグメントを拡大してそれらが全て同 じ長さになるようにするレンズをも含む。 図面の簡単な説明 図１は、本発明に従って掌紋像を生成するのに使用できるシステムの代表的な ブロック図である。 図２は、本発明の第１の好適な実施形態による掌紋装置の概略側面図である。 図３は第１の好適な実施形態の画像レコーダの概略図である。 図４は中空プリズムの側面図である。 図５は複数のセグメントを含む掌の図である。 図６は図２の掌紋プリント装置に含まれる指紋プリント装置の側面図である。 図７は、第２の好適な実施形態による掌紋プリント装置の側面図である。 図８は、図７の８−８線に沿って取られた断面図である。 図９は、図７の装置と移動(roll)する掌との側面図である。 図１０は、内部に照明と画像レコーダとを有する第２の好適な実施形態におけ るシリンダの断面図を示す。 図１１は、図７の装置を横切るように移動させる掌の側面図である。 好適な実施形態の説明 以下に述べる好適な実施形態の詳細な説明において参照する添付図面は詳細説 明の一部を成すものであり、本発明が実施される具体的な実施形態を図示する。 本発明の他の実施形態も可能であり、本発明の技術的範囲から離れることなく構 造の変更を行うことが可能である。 発明の背後にある概念を理解するために、掌像を複数の細長いセグメントに分 割することができ、視差歪は異なる長さ及び幅を有するセグメントによって特長 付けることができる。一端側の遠セグメントと他端側の近セグメントとの間には 複数のセグメントが配置している。遠セグメントはレンズから最も遠く、近セグ メントはレンズに最も近い。視差歪は、像の複数の異なるセグメントがプリズム 内で異なる大きさになるのをまぬがれず、異なる寸法、つまり長さ及び幅を有す る複数のセグメントが生ずることによって生成される。異なる寸法は、像の各セ グメントに対するレンズの倍率を選択的に調整して、各セグメントが同じ寸法と なるようにすることにより除かれる。 本発明のプリズムは掌を受ける面（掌受け面）と対物面(object surface)とを 有する。掌は掌受け面の上に置かれる。対物面は掌の像がプリズムから出射する 面である。対物面は掌受け面に対して傾いている。対物面が掌受け面に対して傾 いているので、掌の異なる部位から反射した光、即ち、遠セグメントは近セグメ ントに対してプリズム内を異なる距離だけ伝播した後、出射する。光が異なる距 離を伝播しなければならないことが、視差歪を生み出す。 特別の理論があるわけではないが、本発明は細長いセグメントの幅よりむしろ 長さに着目する。掌の異なるセグメントに関する異なる長さが視差歪を生み出す と考えられる。視差歪は掌のそれぞれの細長いセグメントを異なる倍率で拡大し て同じ長さにすることにより除くことができる。例えば、近セグメントを拡大し て、その長さが遠セグメントと同じになるようにする。その後、全てのセグメン トを加えて掌紋の像を生成する。加えられたセグメントは、引用された米国特許 4,933,976号又は5,230,025号のいずれかの方法に従って処理される。 本発明の第１の好適な実施形態において、リニアＣＣＤアレイはプリズムに対 して所定の角度のベクトルに沿って移動する。ベクトルは垂直成分及び水平成分 を有する。特に、レンズはＣＣＤからの一定の水平距離を維持しながらプリズム に対して水平に移動する。ＣＣＤはレンズに対して垂直に移動する。リニアＣＣ Ｄアレイは一度に掌像の１セグメント分だけ獲得することができる。獲得される 掌像の各セグメントについて、レンズ及びリニアＣＣＤアレイがプリズムに対し て再配置される。レンズ及びリニアＣＣＤアレイを再配置することにより、掌像 の異なるセグメントが異なる倍率で拡大される。掌像の異なるセグメントを異な る倍率で拡大することにより、等しくない長さのセグメントを等しい長さにする ことができる。 本発明は、像をとらえる掌の部位に対応するプリズムの部分のみを照射する可 動光源をも提供する。可動光源は可動アーム上に位置するミラーと光棒(light b ar)を有する。ミラーはアーム上のどの位置にあるかによって、プリズムの異な る位置に光を反射する。好適な実施形態において、掌紋プリンタは指紋を取り込 む装置をも組合せによって有する。 本発明の第１の好適な実施形態によれば、近セグメントをとらえるとき、レン ズ及びリニアＣＣＤアレイはプリズムにより近く、これによってそのセグメント の倍率が大きくなる。遠セグメントをとらえるときはレンズ及びリニアＣＣＤア レイは遠く離れ、これによって倍率が小さくなる。像のセグメントの標準長さが 選択され、像の各セグメントが個々に走査され、ＣＣＤ上に投影されたときに各 セグメントが同じ長さになるように、異なる倍率で拡大される。 本発明の第２の好適な実施形態は透明円筒を備え、この上で掌を移動する(rol l)ことにより、視差歪を光学的に除く。第２の好適な実施形態は円筒に対して固 定位置に配置されたリニアＣＣＤアレイを使用する。視差歪は第２の好適な実施 形態では生じない。なぜなら、掌の透明円筒に接している部位は円筒を横切るよ うに移動するが、この部位はレンズ及びＣＣＤアレイから一定の距離にあるから である。 掌紋像を光学的に生成するのに用いることができる本発明による掌紋プリント システム１０が図１に示されている。掌紋プリントシステム１０は、マイクロプ ロセッサを用いたシステムであり、プロセッサ１２、付随するランダムアクセス メモリ（ＲＡＭ）１４及びリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）１６を有する。画像 レコーダ２２、ディジタイザ２４、ビデオモニタ２６、アラーム３０、プリンタ ３８、及びターミナル１８がプロセッサ１２に接続されている。掌紋像はプリズ ム２５０を用いて取り込まれる。プリズム２５０は受け面２５６と対物面２５８ とを有する。 掌が接触するように置かれる受け面２５６は照明され、像は対物面２５８から 伝播して画像レコーダ２２で画像記録され、ディジタイザ２４でディジタル化さ れる。特に、光源２００の光がプリズム２５０を通って受け面２５６から離れる 方向に反射する。内部全反射の原理によって受け面に接触している掌の部分は光 を吸収し、接触していない部分では光が反射する。例えば、掌のしわ又は谷部で は光が反射し、峰部では光が吸収される。反射して対物面２５８から伝播した光 は掌像の特長を有する。掌像は画像レコーダに投影される。掌紋像に対応するデ ィジタルデータアレイがプロセッサ１２に与えられる。 画像レコーダ２２は通常、レンズ、シャッター機構、そして掌紋像の記録をす るための記録部材を有する。ターミナル１８は、オペレータが掌紋システム１０ と情報のやりとりをするためのキーボード（別に図示はしない）を有する。シス テム１０で生成された掌紋像はビデオモニタ２６に表示され、又はプリンタ２８ によって標準の掌紋カードに印刷される。アラーム３０は掌紋を正しく取り込む ことができなかったときに作動して、オペレータに再度取り込みが必要なことを 知らせる。指紋を光学的にディジタル化するのに有効なシステムは公開されたフ ィッシュバイン(Fishbein)らの米国特許4,933,976号及び5,230,025号に開示され ており、その明細書及び図面がここに取り入れられる。 本発明の第１の好適な実施形態が図２及び３に示されている。図２は掌を受け るように配置されたプリズム２５０を有する。プリズム２５０は掌全面を受ける に十分な大きさを有する。第１の好適な実施形態において、受け面の面積は少な くとも１４４平方ｃｍであり、もっと大きい受け面が望ましい。 図４に示すように、他の実施形態において、プリズム２５０をプレキシガラス (plexiglass)の側壁を用いて中空に作っても良い。プリズムは屈折率が約１．１ から４．０の透明液体で満たされる。望ましい屈折率は１．５以上である。 図５に示すように、掌が複数のセグメント１からＮに分かれている。セグメン ト１はレンズに最も近いセグメントであり、セグメントＮはレンズから最も離れ たセグメントである。本発明が無ければ、プリズムを通った像はセグメントＮが セグメント１に比べて不釣合いに長くなる。 本発明の構造では、１〜Ｎの各セグメントが同じ長さで記録されるように画像 レコーダ２２が配置される。図２及び３を再び参照して、画像レコーダ２２は、 レンズ１１０と、所望の期間にわたって像を受けるように設けられた残像持続型 の(high-latency)リニアＣＣＤアレイデバイス１２０を有する。レンズ１１０は 好ましくは６０ｍｍレンズであり、例えばフランスのトンプソン・コンポーサン ツ・ミリテイルズ・スパチオ(Thompson Composants Militaires et Spatiaux)、 又はオハイオ州ウォーターローのダルサ(Dalsa)のような種々の製造者から手に 入れることができる。好適な実施形態において、ＣＣＤアレイデバイス１２０は ダルサからダルサＣＣＤアレイ・モデルＣＬ−Ｃ７３４５６として購入される。 図３を参照すると、レンズ１１０は画像レコーダのフレーム又はキャリッジ１２ １にしっかり固定されている。キャリッジ１２１は最も近いプリズム２０が配置 されたギアバー１０２上にスライド可能に配置されている。ギアバー１０２はリ ニアステップモータ１４０に係合し、リニアステップモータ１４０は、キャリッ ジ１２１をギアバー１０２に沿ってプリズム２５０に対して水平に接近・離間さ せるように動作する。これは図２に最も良く示されている。像のセグメントはレ ンズをプリズムに対して接近・離間させることにより拡大される。 ステップモータ１４０はプロセッサ（別に図示はしない）からディジタル入力 信号を受け、精密に制御される。このようなモータはＴＨＫからモデル３０６Ｋ として入手される。レンズ１１０はキャリッジ１２１にしっかり固定され、プリ ズムに対して接近・離間することにより、掌の各セグメントを異なる倍率で拡大 する。キャリッジが動く速度はリニアＣＣＤ１２０の感度によって決まる。本発 明のスキャン速度は普通、１行当たり２２０μである。 図３に最も良く示されているように、リニアＣＣＤ１２０はレンズ１１０から 一定の水平距離に配置されている。第１の好適な実施形態において、ＣＣＤ１２ ０はキャリッジ１２１の垂直レール１２２上にスライド自在に位置する。具体的 には、ＣＣＤアレイ１２０は垂直レール１２２上の回転ガイド１２４に接続され 、垂直レール１２２を上下移動する。ガイド１２４のトップは斜めのレール１２ ６に枢着(hinge)されている。斜めレール１２６はギアバー１０２に対して固定 位置にある。キャリッジ１２１がギアバー１０２に沿ってプリズム２５０に対し て接近・離間すると、回転ガイド１２４及びＣＣＤアレイ１２０は垂直レール１ ２２を上下移動する。このように、ＣＣＤアレイ１２０はキャリッジ１２１の異 なる水平位置に対して異なる垂直位置をとる。 キャリッジ１２１がプリズム２５０に対して接近・離間するように水平移動す るのに伴ってＣＣＤアレイ１２０が上下移動することにより、角度θのベクトル が規定される。角度θはプリズム２５０の形状、構成によって決まる。特に、角 度θはプリズムを形成する物質の屈折率によって決まり、第１の実施形態では４ ７度である。 本発明は重要な利点を有する。リニアＣＣＤアレイ１２０は、従来技術で使用 されている二次元ＣＣＤに比べて明らかに安価である。このことは、掌像をとら えるのに必要な大きさの二次元ＣＣＤアレイの大きさが制限されることを考慮す れば特に当たっている。さらに、ＣＣＤアレイを上下移動させることにより、読 み取られる掌の全てのセグメントについて、ＣＣＤをレンズの焦点に位置させる ことができる。ＣＣＤアレイをレンズの焦点に連続的に位置させることにより、 適切な解像度を得るためにレンズのＦストップを非常に高くする必要はない。ま た、照度に対する要求が最小化され、これによって装置の必要な電力を低減する ことができる。 他の種々の技術を用いて像のセグメントを拡大することができる。例えば、上 述のようにレンズをプリズムに対して接近・離間させる代わりに、望遠レンズを 用いて、望遠機構を回転させることにより像のセグメントを拡大することができ る。また、媒体又はＣＣＤをレンズに対して接近・離間させ、レンズとプリズム との間の距離は一定としてもよい。 第１の好適な実施形態において、可動光源２００が備えられている。図２を参 照して、可動光源２００は受け面２５６上の掌のほぼ１セグメントを照明する。 詳しくは、光源２００はカートリッジ１２１の各位置に対して受け面の異なる位 置を照射する。第１の好適な実施形態において、光源２００は石英管(quartz ro d)２０２である。図２に最も良く示されているように、石英管２０２はアーム２ ０４上に位置するミラー２０６に対して光を照射する。アーム２０４はガイド２ ０８に取り付けられ、ガイド２０８はレール２１０上に受けられてアーム２０４ 及びガイド２０８がその上を移動する。アーム２０４がレール２１０上を移動す るに伴い、アーム２０４は約７度回転する。アーム２０４は、光が受け面２５６ に届くように回転する。具体的には、アーム２０４は第２ステップモータ２１４ によってレール２１０に沿って駆動される。ミラー２０６は、プリズム２５０の 幅（掌のセグメントの長さに相当する）にわたって光を投射するのに十分な長さ を有する。図２の破線２７５で示されるように、光はミラー２０６で反射してプ リズム２５０に入る。別の実施形態において、アーム２０４は７度回転可能な、 そしてレール２１０に沿って移動可能なカム（図示せず）に置き換えることがで きる。石英灯(quartz light)２０２は光ファイバー光源で置き換えることができ る。 第１の好適な実施形態において、ＣＣＤアレイ１２０に取り込まれるデータは 、レンズが動く各時間にディジタイザ２４及びプロセッサ１２に与えられる。キ ャリッジ１２１がプリズム２５０に対して接近・離間するように水平往復移動す る速度はＣＣＤアレイ１２０の感度と光源２００の強さによる。好適な実施形態 における走査速度は１ライン当たり約２２０μである。１走査は、対物面２５８ から伝播した掌紋像のセグメントからＣＣＤアレイが情報を収集するのに要する 時間で規定される。情報がＣＣＤアレイに収集されるに伴い、掌紋像を処理すべ く情報が統合される。統合は、情報の収集に伴って断片的に("piece meal")行わ れ、統合された断片がさらに統合される。あるいは、掌紋を表す情報を集めるの に必要な全時間にわたって統合が行われる。しかし、いずれの方法の動作にあっ ても、掌紋の各セグメントが取り込まれる前にＣＣＤアレイ１１０はクリアされ なければならない。上述の方法によって掌紋を取り込む方法は先に引用した公開 された米国特許4,933,976号及び5,230,025号にそれぞれ記載されている。 動作において、掌がプリズム２０の受け面３４に置かれ、石英灯２０２が発す る光はミラー０６で反射される。ミラー２０６は、掌の単一部分が照明されるよ うに、受け面２５６の限られた部分に光を反射する。内部全反射の原理によって 、掌紋のその部分を表す光像がレンズ１１０を通ってＣＣＤアレイ１２０上に焦 点を結ぶ。レンズ１１０を含むキャリッジ１２１を選択的に配置することにより 、掌の各セグメントが異なる倍率で拡大され、一定の長さになる。ＣＣＤアレイ １２０は、取り込まれる掌のいずれのセグメントに関してもレンズ１１０の焦点 に位置するように調整される。アーム２０４は、キャリッジ１２１が再配置され るごとに、受け面の異なる部分が照明されるようにミラーを再配置する。例えば 、図５に示す掌のセグメント１が最初に取り込まれたとき、キャリッジ１２１及 びレンズ１１０はプリズム２５０に向かって移動し、ＣＣＤアレイ１２０はレン ズ１１０に対して上方へ移動する。これに対応して、アーム２０４とミラー２０ ６も再配置される。セグメント２が取り込まれるときレンズ１１０をプリズム２ ５０に近づけることにより、セグメント２はセグメント１より大きく拡大される 。拡大における差により、これらのセグメントが同じ長さになる。第２セグメン トを取り込むときは焦点の位置が上方へ移動するので、ＣＣＤアレイ１２０は垂 直方向に上方へ移動する。この処理は掌紋の全体が取り込まれるまで続けられる 。 ＣＣＤアレイ１２０によって集められたディジタル情報は先に引用した米国特 許4,933,976号又は5,230,025号に開示されている方法に従って統合される。掌紋 像が一旦処理されると、それは目視検査のためにモニタ２６に送られ、またはプ リンタ２８に送られる。像が不十分な場合はアラーム３０が鳴り、掌像を再度と ることができる。 図６に示すように、本発明の好適な実施形態は、組合せによって指紋像を光学 的に取り込む装置をも有する。 指紋像の装置は近接配置された二つのレンズ１００及び１０１を有しており、 これらは指の像を二つの離れた二次元ＣＣＤアレイ１１０，１１１に結ぶように 動作する。ＣＣＤアレイ１１０，１１１は集めた光を指紋に対応するディジタル データに変換する。ＣＣＤアレイ１１０，１１１によって集められたデータは上 述の方法に従って、個々に統合され、又は全体として統合される。これらの方法 は、先に引用した公開された米国特許4,933,976号及び5,230,025号に従っている 。 各レンズ１００，１０１は、各ＣＣＤアレイ１１０，１１１によって集められ たデータが少しオーバーラップするように調整される必要がある。それからオー バーラップは公知の技術によって補償され、画像が統合される。 本発明の第２の好適な実施形態を図７〜１０に示す。まず図７及び８に示すよ うに、第２の好適な実施形態は透明シリンダチューブ４００を使用する。図９に 示すように、掌の像を取り込むために透明シリンダ４００上を横切るように掌が 移動する(be rolled)。シリンダ４００は円筒状の表面４０２を有する。図７及 び８に最も良く示されているように、第２の好適な実施形態の掌を取り込む装置 はエンコーダ４１０、画像レコーダ４２２及び光源４４０を備えている。画像レ コーダはレンズ及びＣＣＤを有する。 第２の好適な実施形態の掌紋プリンタは内部全反射の原理をも使用する。図８ に最も良く示されているように、光は円筒状表面２０２を角度αで反射する。掌 がシリンダ４００の円筒状表面４０２と接触している箇所では光が吸収され、掌 が接触していない箇所では光が反射される。図９及び１１に最も良く示されてい るように、動作中において掌はシリンダ４００上を前方へ又は横へ移動する。 透明シリンダ４００は軸４０４周りに回転自在である。透明シリンダ４００は 二つの解放端を有し、その間に内室(lumen)を有する。あるいは一体(solid)構造 を有する。透明シリンダ４００はモータ４０６によって回転駆動される。シリン ダ４００がモータ４０６によって回転駆動されると、シリンダ４００は掌を引き 寄せる(pull)。モータを使用しない場合は、掌の移動によって透明シリンダ４０ ０が回転する。 手がシリンダ４００を横切るように移動する(be rolled across)のに伴って、 光源４４０から伝播した光は、透明シリンダ２００の円筒状表面２０２と接触し ている掌の部位に応じて反射され、又は吸収される。反射した光はシリンダ４０ ０に対して固定位置にあるレコーダ４２２によって取り込まれる。ＣＣＤアレイ ４３０が上述のようにデータをディジタイザ及びプロセッサに与える。 プロセッサは、エンコーダ４１０によって検出された回転量をＣＣＤアレイ２ ３０から集められたデータに関連づけ、米国特許4,933,976号又は5,230,025号の 方法に従ってそのデータを統合する。画像はそれから上述と同様にして使用され る。 画像レコーダ４２２は図１０に示すように透明シリンダ内に配置される。又は 図８に示すようにシリンダ４００の外部に配置される。画像レコーダ４２２がシ リンダ内に位置する場合は、ミラー４５０を用いて反射した光が伝播する距離を 増やし、適切な解像度が得られるようにする必要がある。 第２の実施形態において、掌を受ける曲面は、シリンダを横切るように掌を移 動する操作を容易にする。掌の端部について第２の移動(second roll)を行い、 第１のものと統合することにより、掌の端部を取り込むこともできる。各システ ムは、米国特許4,933,976号及び5,230,025号が指紋の処理に用いられる一般特性 について説明している内容に関する限り、これらの利点を有している。 上述の本発明に関する詳細な説明は好ましい実施形態を説明しているが、本発 明は全ての設計変更や均等な設計を含む意図である。従って、本発明の範囲は添 付の請求の範囲によってのみ限定される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年１２月４日 【補正内容】 ………及び米国特許4,032,889号に教示された方法は、２つの異なる指紋を比較 するのに有益である基本的な方法であるが、他の望ましい特性を欠如している。 例えば、米国特許4,032,889号に開示されている装置は、法執行機関がしばしば 必要とする掌紋像の印刷に必要な解像度を提供しない。 欧州特許出願326,497号は、ＣＣＤのような画像装置を使用する電子映像歯科 用カメラを教示している。このカメラは３つの異なるタイプのレンズ、つまり、 広角、望遠、およびリレーレンズを有する。しかし、EP-A 326,497は視差歪につ いて論じておらず、この問題の解決策についても提供していない。 カナダ特許1,286,497号は指紋を光学的に走査して記録する装置を説明してい る。像獲得の改善とコントラストは切り取られた頂部と周囲の空気との界面に示 された追加照明によって達成される。しかし、C 1,286,497は視差歪について論 じておらず、この問題の解決策についても提供していない。 従って、従来のこの問題および他の問題を解決する掌像のディジタル化のため の装置および方法を提供する必要が生じている。 発明の概要 本発明は、像の台形歪を低減する装置に関する。像は複数の細長いセグメント に分割することができ、それぞれのセグメントは対応する長さを有する。装置は 、像のセグメントのそれぞれを異なる倍率で選択的に拡大することにより、同じ 長さの複数の拡大されたラインを生成するように動作するレンズとを備えている 。拡大されたセグメントの一つによって選択的に露光されるように動作する媒体 も含まれている。第１の好適な実施形態において媒体はレンズから固定水平距離 に位置する。 本発明の第１の好適な実施形態は掌のディジタルデータ特性を生成するための 装置である。装置は受け面と対物面とを有するプリズムを含む。受け面は掌を受 ける。掌は複数の細長いセグメントに分割できる。光源は受け面を照明し、掌を 表す像が対物面から伝播する。伝播した像は掌の細長いセグメントに対応する複 数の細長いセグメントを有する。伝播した像の各セグメントはそれぞれの長さを 有する。掌の像を取り込むための媒体は、……………… 請求の範囲 １． 台形歪を有する画像を取り込む装置であって、前記画像は複数のセグメン トに分割され、各セグメントはそれぞれの長さを有し、前記装置は、 前記画像のセグメントを拡大するレンズであって、各セグメントの拡大率を調 整することにより拡大されたセグメントが同じ長さを有するように調整されるレ ンズと、 ＣＣＤを有する画像を取り込む媒体であって、前記拡大されたセグメントのそ れぞれに対して選択的に露光される媒体 とを備えている装置。 ２． 前記媒体が前記レンズから固定水平距離に位置している請求項１記載の装 置。 ３． 前記ＣＣＤが、前記拡大されたセグメントのそれぞれを取り込むように、 複数の位置を移動する一次元ＣＣＤである請求項１記載の装置。 ４． 掌の画像を取り込むような寸法を有する請求項１記載の装置。 ５． 掌を受けるように構成された掌受け面と対物面とを有するプリズムと、 前記掌を表す像が前記対物面から伝播するように前記プリズムの受け面を照明 する光源 とをさらに備えている請求項４記載の装置。 ６． 前記光源が、前記プリズムの掌受け面を選択的に照射することにより、前 記掌の像の一部分のみが前記像面から投射されるように構成され、前記掌の像の 一部分が前記像の少なくとも１セグメントを含み、前記レンズが前記セグメント を拡大するように配置され、前記媒体が前記拡大されたセグメントによって露光 される請求項５記載の装置。 ７． 前記光源が、前記掌受け面の個々の部分を照明するように選択的に配置可 能なミラーに光を向ける細長い照明手段をさらに備えている請求項６記載の装置 。 ８． 前記レンズが、複数の異なる拡大レベルの間で選択的に配置可能な望遠レ ンズを備えている請求項１記載の装置。 ９． レンズと媒体との間の距離を一定に維持しながら、前記プリズムに対して レンズを接近・離間させる移動手段をさらに備えている、像のディジタルデータ 特性を生成するための請求項１記載の装置。 １０． 掌のディジタルデータ特性を生成するための装置であって、 複数のセグメントを有する掌を受けるように構成された受け面と対物面とを有 するプリズムと、 前記掌のセグメントに対応するセグメントであってそれぞれの長さを有する複 数のセグメントを含む、前記掌を表す像が前記対物面から伝播するように前記受 け面を照明する光源と、 前記プリズムの対物面に対して複数の位置の間で移動することにより、前記伝 播した像のそれぞれのセグメントを異なる位置で取り込む画像レコーダ とを備えている装置。 １１． 前記画像レコーダはレンズおよび媒体を備え、前記レンズ及び媒体は前 記対物面から離間し、前記レンズは前記対物面と前記媒体との間に位置し、前記 レンズは前記伝播された像のセグメントを異なる倍率で選択的に拡大することに より複数のセグメントが同じ長さになるようにする請求項１３記載の装置。 １２． 前記プリズムは、屈折率が１．１より大きい液体で満たされている内室 を有する請求項１１記載の装置。 １３． 指の表面を受ける第２のプリズムと、指紋の像をディジタル化する第２ のディジタイザとをさらに備えている請求項１１記載の装置。 １４． 透明シリンダが回転した量を測定するエンコーダをさらに備え、エンコ ーダがディジタイザに接続されている請求項１１記載の装置。 １５． 下記のステップを備えている、掌紋像のデータ特性を生成する方法。 円筒状の掌受け面を用意する。この掌受け面は、掌受け面に接触する掌の山谷 パターンの関数として光を反射させる。 伝播した光を受けるように配置された像記録媒体を用意する。 掌受け面を横切るように掌を移動させる。この際、掌の像が前記像記録媒体に 伝播される。 掌像をディジタル信号に変換する。そして、 取り込みを完了した掌紋像のディジタルデータ特性アレイをディジタル信号か ら生成する。 １６． 前記アレイを生成するステップは、掌が移動する際にリアルタイムでア レイを生成する請求項１５記載の方法。 １７． 前記掌紋像を変換するステップは、掌が掌受け面に接触しているか否か を検出するためにディジタルデータのしきい値を決定することを含んでいる請求 項１５記載の方法。 １８． 前記掌紋像を変換するステップは、 掌が掌受け面を横切るように移動する際に、掌の各部分の隣接しオーバーラッ プする掌紋像のディジタルデータ特性のアレイを格納し、 指紋像のオーバーラップ部分の特性及び複数のアレイからオーバーラップする 像の数学的関数として、移動した掌紋像のディジタルデータ特性の合成アレイを 生成する ステップを備えている請求項１５記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，Ｕ Ｇ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，Ｂ Ｙ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 台形歪を有する画像を取り込む装置であって、前記画像は複数のセグメン トに分割され、各セグメントはそれぞれの長さを有し、前記装置は、 前記画像のセグメントのそれぞれを異なる倍率で選択的に拡大することにより 、拡大されたセグメントが同じ長さを有するように動作するレンズと、 前記拡大されたセグメントの一つによって選択的に露光される媒体 とを備えている装置。 ２． 前記媒体が前記レンズから固定水平距離に位置している請求項１記載の装 置。 ３． 前記媒体がＣＣＤアレイである請求項１記載の装置。 ４． 前記ＣＣＤが、前記拡大されたセグメントのそれぞれを取り込むように、 複数の位置を移動する一次元ＣＣＤである請求項３記載の装置。 ５． 前記像が掌の像である請求項１記載の装置。 ６． 掌を受けるように構成された掌受け面と対物面とを有するプリズムと、 前記掌を表す像が前記対物面から伝播するように前記プリズムの受け面を照明 する光源 とをさらに備えている請求項５記載の装置。 ７． 前記光源が、前記プリズムの掌受け面を選択的に照射することにより、前 記掌の像の一部分のみが前記像面から投射されるように構成され、前記掌の像の 一部分が前記像の少なくとも１セグメントを含み、前記レンズが前記セグメント を拡大するように配置され、前記媒体が前記拡大されたセグメントによって露光 される請求項６記載の装置。 ８． 前記光源が、前記掌受け面の個々の部分を照明するように選択的に配置可 能なミラーに光を向ける細長い照明手段をさらに備えている請求項７記載の装置 。 ９． 前記レンズが、複数の異なる拡大レベルの間で選択的に配置可能な望遠レ ンズを備えている請求項１記載の装置。 １０． 前記レンズは、前記媒体との距離を一定に維持しながら前記プリズムに 対してレンズを接近・離間することにより、前記複数のセグメントのそれぞれを 拡大する、像のディジタルデータ特性を生成するための請求項１記載の装置。 １１． 物体の像を取り込むための方法であって、前記像は複数のセグメントに 分割可能であり、各セグメントはそれぞれの長さを有し、前記方法は、 前記物体のセグメントのそれぞれを異なる倍率でレンズを用いて選択的に増幅 することにより、ほぼ等しい長さを有する複数の拡大されたセグメントを生成し 、 前記拡大されたセグメントで、一度に１セグメントずつ選択的に露光するステ ップを備えている方法。 １２． 前記レンズが前記物体に接近・離間移動することによって前記像が拡大 される請求項１１記載の方法。 １３． 前記像がプリズムから伝播し、前記プリズムが光源で照明される請求項 １１記載の方法。 １４． 掌のディジタルデータ特性を生成するための装置であって、 複数のセグメントを有する掌を受けるように構成された受け面と対物面とを有 するプリズムと、 前記掌のセグメントに対応するセグメントであってそれぞれの長さを有する複 数のセグメントを含む、前記掌を表す像が前記対物面から伝播するように前記受 け面を照明する光源と、 前記プリズムの対物面に対して複数の位置の間で移動することにより、前記伝 播した像のそれぞれのセグメントを異なる位置で取り込む画像レコーダ とを備えている装置。 １５． 前記画像レコーダはレンズ及び媒体を備え、前記レンズ及び媒体は前記 対物面から離間し、前記レンズは前記対物面と前記媒体との間に位置し、前記レ ンズは前記伝播された像のセグメントを異なる倍率で選択的に拡大することによ り複数のセグメントが同じ長さになるようにする請求項１４記載の装置。 １６． 前記レンズがカートリッジ上に位置し、前記カートリッジがベース上を 移動可能であり、前記カートリッジは前記物体の表面に対して接近・離間するこ とにより、前記伝播した像のセグメントを拡大する請求項１５記載の装置。 １７． 前記ベースがギアバーである請求項１６記載の装置。 １８． 前記媒体が前記レンズから固定水平距離にあり、前記媒体が前記レンズ に対して垂直方向に往復移動する請求項１７記載の装置。 １９． 前記媒体は、垂直レールにスライド自在に係合したローラーに配置され 、前記垂直レールは前記キャリッジに固定され、前記ローラーガイドは斜めレー ルにスライド自在に係合し、前記斜めレールは前記ギアバーに対して固定されて いる請求項１８記載の装置。 ２０． 前記レンズは、像のセグメントを選択的に拡大するように動作する望遠 レンズである請求項１５記載の装置。 ２１． 前記プリズムは、屈折率が１．１より大きい液体で満たされている内室 を有する請求項１４記載の装置。 ２２． 指の表面を受ける第２のプリズムと、指紋の像をディジタル化する第２ のディジタイザとをさらに備えている請求項１４記載の装置。 ２３． 前記光源がアーム上に配置されたミラーをさらに備え、前記アームがレ ール上にスライド自在に受けられ、前記光源が前記ミラーを照明して前記ミラー が前記プリズムの受け面の個々の位置に光を反射する請求項１４記載の装置。 ２４． 前記光が高光度の光である請求項２３記載の装置。 ２５． 掌のディジタルデータ特性を生成する装置であって、 ａ）軸心の周りに回転し、上部の外面で掌を受ける透明円筒部材と、 ｂ）透明円筒部材の上部外面を照明するように動作し、光が上部外面から反射 するように配置された光源と、 ｃ）反射した光を受けるように配置され、掌のディジタルデータ特性を生成す るディジタイザ とを備えている装置。 ２６． 透明シリンダが回転した量を測定するエンコーダをさらに備え、エンコ ーダがディジタイザに接続されている請求項２５記載の装置。 ２７． 前記円筒部材が、その軸心に位置する回転軸を有し、回転軸がモータに 駆動される請求項２６記載の装置。 ２８． 円筒部材が中空である請求項２５記載の装置。 ２９． 光源が円筒部材の内部に配置されている請求項２８記載の装置。 ３０． 円筒部材の内部に配置され、光をディジタイザに反射する複数のミラー をさらに備えている請求項２９記載の装置。 ３１． ディジタイザが円筒部材の内部に配置されている請求項３０記載の装置 。 ３２． 光源が透明円筒部材の下方に配置されている請求項２５記載の装置。 ３３． ディジタイザが透明円筒部材の下方に配置されている請求項３２記載の 装置。 ３４． 下記のステップを備えている、掌紋像のデータ特性を生成する方法。 円筒状の掌受け面を用意する。この掌受け面は、掌受け面に接触する掌の山谷 パターンの関数として光を反射させる。 伝播した光を受けるように配置された像記録媒体を用意する。 掌受け面を横切るように掌を移動させる。この際、掌の像が前記像記録媒体に 伝播される。 掌像をディジタル信号に変換する。そして、 取り込みを完了した掌紋像のディジタルデータ特性アレイをディジタル信号か ら生成する。 ３５． 前記アレイを生成するステップは、掌が移動する際にリアルタイムでア レイを生成する請求項３４記載の方法。 ３６． 前記掌紋像を変換するステップは、掌が掌受け面に接触しているか否か を検出するためにディジタルデータのしきい値を決定することを含んでいる請求 項３４記載の方法。 ３７． 前記掌紋像を変換するステップは、 掌が掌受け面を横切るように移動する際に、掌の各部分の隣接しオーバーラッ プする掌紋像のディジタルデータ特性のアレイを格納し、 指紋像のオーバーラップ部分の特性及び複数のアレイからオーバーラップする 像の数学的関数として、移動した掌紋像のディジタルデータ特性の合成アレイを 生成する ステップを備えている請求項３４記載の方法。