JPH11353457A - 指紋画像撮像装置及びそれを用いた指紋照合装置 - Google Patents
指紋画像撮像装置及びそれを用いた指紋照合装置Info
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- JPH11353457A JPH11353457A JP10157734A JP15773498A JPH11353457A JP H11353457 A JPH11353457 A JP H11353457A JP 10157734 A JP10157734 A JP 10157734A JP 15773498 A JP15773498 A JP 15773498A JP H11353457 A JPH11353457 A JP H11353457A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で小型な指紋画像撮像装置、及び
それを用いた指紋照合装置を得る。 【解決手段】 この指紋照合装置は、指７が接触する平
面部１ａを有する光学手段１と、平面部１ａに接触した
指７に対して光を照射する光源手段２と、指７からの指
紋の凹凸による反射光を撮像する撮像手段３と、撮像手
段３によって撮像した指紋の画像信号に、指紋照合に必
要な信号処理を加える信号処理手段５と、信号処理手段
５から出力される指紋の画像信号に基づき、当人である
か否かを判別し、又は登録されている複数の人物の中か
ら該当する人物を検出する指紋判別手段６とを備え、光
学手段１は、平面部１ａにおいて指７が指紋照合に必要
な面積だけ接触可能なように、人間の指７に比べ十分小
さな断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ状に並
べた構造を有すること特徴とするものである。
それを用いた指紋照合装置を得る。 【解決手段】 この指紋照合装置は、指７が接触する平
面部１ａを有する光学手段１と、平面部１ａに接触した
指７に対して光を照射する光源手段２と、指７からの指
紋の凹凸による反射光を撮像する撮像手段３と、撮像手
段３によって撮像した指紋の画像信号に、指紋照合に必
要な信号処理を加える信号処理手段５と、信号処理手段
５から出力される指紋の画像信号に基づき、当人である
か否かを判別し、又は登録されている複数の人物の中か
ら該当する人物を検出する指紋判別手段６とを備え、光
学手段１は、平面部１ａにおいて指７が指紋照合に必要
な面積だけ接触可能なように、人間の指７に比べ十分小
さな断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ状に並
べた構造を有すること特徴とするものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セキュリティー等
のために個人判別の手段として用いられる指紋照合装
置、及びそれに用いる指紋画像撮像装置における、光学
系を含む構成に関するものである。
のために個人判別の手段として用いられる指紋照合装
置、及びそれに用いる指紋画像撮像装置における、光学
系を含む構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１４は、例えば電子通信学会論文誌
「プリズムを用いた指紋情報検出方法-全反射法と光路
分離法の比較-」：清水ら.1985年3月vol.J68-D no.3.P
P.414-415．に指紋を撮像するための光学部が記載され
ている、従来技術における全反射方式の指紋照合装置の
一例である。図１４に示した指紋照合装置において、２
は光源手段、３は反射光を受光する撮像手段、４はレン
ズ、５は信号処理手段、６は指紋判別手段、７は検出対
象の指、２１はプリズムである。
「プリズムを用いた指紋情報検出方法-全反射法と光路
分離法の比較-」：清水ら.1985年3月vol.J68-D no.3.P
P.414-415．に指紋を撮像するための光学部が記載され
ている、従来技術における全反射方式の指紋照合装置の
一例である。図１４に示した指紋照合装置において、２
は光源手段、３は反射光を受光する撮像手段、４はレン
ズ、５は信号処理手段、６は指紋判別手段、７は検出対
象の指、２１はプリズムである。
【０００３】上記のように構成された指紋照合装置の動
作について説明する。光源手段２から出射された光は被
検出体である人間の指７へ向けてプリズムの一方の稜面
から照射される。プリズム２１の一辺から入射された光
はプリズム２１の底面すなわち指の接触する面で反射
し、その反射光はプリズム２１の他の稜面から出射す
る。プリズム２１の出射光はレンズ４によって集光さ
れ、撮像手段３により撮像される。
作について説明する。光源手段２から出射された光は被
検出体である人間の指７へ向けてプリズムの一方の稜面
から照射される。プリズム２１の一辺から入射された光
はプリズム２１の底面すなわち指の接触する面で反射
し、その反射光はプリズム２１の他の稜面から出射す
る。プリズム２１の出射光はレンズ４によって集光さ
れ、撮像手段３により撮像される。
【０００４】図１５は指紋検出の原理を説明するための
図である。光源手段２から照射される光をＡ，Ｂとす
る。人間の指７には指紋による凹凸が存在し、その内の
凸面はプリズム２１底面と接触し、凹面は接触しない。
そして、光源手段２から発せられる光Ａ，Ｂは、プリズ
ム２１底面において、接触部（即ち、凸部）において拡
散し（光Ｂ）、非接触部（即ち、凹部）において全反射
する（光Ａ）。そのため、全反射する光Ａは、図のよう
に反射光Ａ１として反射し、拡散する光Ｂは散乱光はＢ
１として、それぞれ撮像手段３へと反射される。よっ
て、撮像手段３においては、指紋の凹部の方が凸部より
輝度値が高い画像として得られる。
図である。光源手段２から照射される光をＡ，Ｂとす
る。人間の指７には指紋による凹凸が存在し、その内の
凸面はプリズム２１底面と接触し、凹面は接触しない。
そして、光源手段２から発せられる光Ａ，Ｂは、プリズ
ム２１底面において、接触部（即ち、凸部）において拡
散し（光Ｂ）、非接触部（即ち、凹部）において全反射
する（光Ａ）。そのため、全反射する光Ａは、図のよう
に反射光Ａ１として反射し、拡散する光Ｂは散乱光はＢ
１として、それぞれ撮像手段３へと反射される。よっ
て、撮像手段３においては、指紋の凹部の方が凸部より
輝度値が高い画像として得られる。
【０００５】撮像手段３によって検出された指７の画像
は、信号処理手段５によって、画像のレベル調整や、２
値化など、指紋照合にとって検出しやすいように信号処
理が加えられる。又、指紋判別手段６は、前記信号処理
手段５から得られた指紋の画像から、指紋照合のための
検出アルゴリズムによって検出すべき当人か否か、ま
た、指紋照合した人間が登録されている複数の人間の内
の誰であるかなどの検出を行い、その判別結果を出力す
る。指紋検出のためのアルゴリズムなどは例えば「画像
処理ハンドブック」尾上守夫（昭光堂）24.3章pp.579-5
82．に様々な判別方法が、また、三菱電機技報「指紋判
別装置」pp.40-43, vol.72, no.5(1998)．などにもその
一例が挙げられている。
は、信号処理手段５によって、画像のレベル調整や、２
値化など、指紋照合にとって検出しやすいように信号処
理が加えられる。又、指紋判別手段６は、前記信号処理
手段５から得られた指紋の画像から、指紋照合のための
検出アルゴリズムによって検出すべき当人か否か、ま
た、指紋照合した人間が登録されている複数の人間の内
の誰であるかなどの検出を行い、その判別結果を出力す
る。指紋検出のためのアルゴリズムなどは例えば「画像
処理ハンドブック」尾上守夫（昭光堂）24.3章pp.579-5
82．に様々な判別方法が、また、三菱電機技報「指紋判
別装置」pp.40-43, vol.72, no.5(1998)．などにもその
一例が挙げられている。
【０００６】また、図１６は同じく電子通信学会論文誌
「プリズムを用いた指紋情報検出方法-全反射法と光路
分離法の比較-」：清水ら.1985年3月vol.J68-D no.3.P
P.414-415．により記載されている光路分離方式を用い
る指紋照合装置の一例である。本方式ではプリズム２１
の片面は黒コーティングされており、光源手段２と撮像
手段３を同じ方向に配置する。指紋の凸面による散乱光
のみレンズ４を介して撮像手段３上に結像されることと
なる。
「プリズムを用いた指紋情報検出方法-全反射法と光路
分離法の比較-」：清水ら.1985年3月vol.J68-D no.3.P
P.414-415．により記載されている光路分離方式を用い
る指紋照合装置の一例である。本方式ではプリズム２１
の片面は黒コーティングされており、光源手段２と撮像
手段３を同じ方向に配置する。指紋の凸面による散乱光
のみレンズ４を介して撮像手段３上に結像されることと
なる。
【０００７】前述の二例のような、従来の指紋照合装置
においては、全反射方式および光路分離方式のいずれに
おいても、１つの大型の直角プリズム２１を用いる。プ
リズム２１の大きさは検出する人間の指の大きさが定め
られているため、その接触部における面積は一定値以上
の大きさを必要とする。そのため、そのままプリズムを
小型化する事は困難であった。
においては、全反射方式および光路分離方式のいずれに
おいても、１つの大型の直角プリズム２１を用いる。プ
リズム２１の大きさは検出する人間の指の大きさが定め
られているため、その接触部における面積は一定値以上
の大きさを必要とする。そのため、そのままプリズムを
小型化する事は困難であった。
【０００８】又、光源手段２から撮像手段３までの距離
で、空気内とプリズム内の光路の比において、プリズム
２１内の光路が比較的長いため、撮像する像が熱などに
よるプリズムの形状変化、及び光学定数の変化等による
影響を受けやすい。よって、プリズムを形成する材質と
してガラスなどの熱膨張率の小さい材質を用いなければ
ならず、従来のガラスなどに比べて、軽量な材質である
プラスチックなどで構成することが困難であった。
で、空気内とプリズム内の光路の比において、プリズム
２１内の光路が比較的長いため、撮像する像が熱などに
よるプリズムの形状変化、及び光学定数の変化等による
影響を受けやすい。よって、プリズムを形成する材質と
してガラスなどの熱膨張率の小さい材質を用いなければ
ならず、従来のガラスなどに比べて、軽量な材質である
プラスチックなどで構成することが困難であった。
【０００９】また、他の従来例として、図１７に示すよ
うな、1985年電子通信学会総合全国大会「ホログラムを
用いた平板状指紋センサ」に記載される方法がある。図
１７に示した指紋照合装置は、撮像手段３と、導光板２
２と、レーザ光源２４と、ホログラム２３等から構成さ
れている。この装置では、レーザ光源２４で導光板２２
の一部を照明し、その反対側のガラス面には指を接触さ
せる。指紋凹部で散乱された光はスネルの法則によりす
べて導光板から下の空気層へ抜けていく。一方凸部で散
乱された光は、一部は同様に空気層へ抜けていくが、臨
界角以上の光は、ガラスと空気との界面にて全反射を起
こし、導光板２２中を伝搬していく。このため、凹部と
凸部を分離することができ、導光板２２を伝搬していく
全反射光をホログラムを用いて外部に導出する。
うな、1985年電子通信学会総合全国大会「ホログラムを
用いた平板状指紋センサ」に記載される方法がある。図
１７に示した指紋照合装置は、撮像手段３と、導光板２
２と、レーザ光源２４と、ホログラム２３等から構成さ
れている。この装置では、レーザ光源２４で導光板２２
の一部を照明し、その反対側のガラス面には指を接触さ
せる。指紋凹部で散乱された光はスネルの法則によりす
べて導光板から下の空気層へ抜けていく。一方凸部で散
乱された光は、一部は同様に空気層へ抜けていくが、臨
界角以上の光は、ガラスと空気との界面にて全反射を起
こし、導光板２２中を伝搬していく。このため、凹部と
凸部を分離することができ、導光板２２を伝搬していく
全反射光をホログラムを用いて外部に導出する。
【００１０】本従来例では導光板２２の厚みが指の接触
面の幅と同程度必要であり、それより薄くなれば指紋像
が重なってしまうため、先の従来例と同様に導光板の厚
みおよび反射を繰り返すだけの大きさが必要であり、装
置全体が大きくなってしまうという問題点があった。
面の幅と同程度必要であり、それより薄くなれば指紋像
が重なってしまうため、先の従来例と同様に導光板の厚
みおよび反射を繰り返すだけの大きさが必要であり、装
置全体が大きくなってしまうという問題点があった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の必然
的な装置の大型化といった問題点を解消するためになさ
れたもので、指と接触する光学部材の体積を減少させ、
小型、軽量化を図ることのできる指紋画像検出装置、及
びそれを用いた指紋照合装置を得ることを目的としてい
る。
的な装置の大型化といった問題点を解消するためになさ
れたもので、指と接触する光学部材の体積を減少させ、
小型、軽量化を図ることのできる指紋画像検出装置、及
びそれを用いた指紋照合装置を得ることを目的としてい
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る指紋画像撮
像装置は、凹凸のある人間の指が接触する平面部を有す
る、断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ状に配
列した構造の光学部材と、上記光学部材の平面部に接触
した指に対して光を照射する光源手段と、上記指紋の凹
凸による反射光を撮像して指紋画像を得る撮像手段とを
備えたものである。
像装置は、凹凸のある人間の指が接触する平面部を有す
る、断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ状に配
列した構造の光学部材と、上記光学部材の平面部に接触
した指に対して光を照射する光源手段と、上記指紋の凹
凸による反射光を撮像して指紋画像を得る撮像手段とを
備えたものである。
【００１３】又、上記光源手段は、発散光を発光する光
源と、この光源より発光された光を集光する集光レンズ
と、この集光された光を均一に面光源として、光学部材
の平面部に接触した指に照射する拡散板とを備えたこと
を特徴とするものである。
源と、この光源より発光された光を集光する集光レンズ
と、この集光された光を均一に面光源として、光学部材
の平面部に接触した指に照射する拡散板とを備えたこと
を特徴とするものである。
【００１４】又、上記光学部材は、光源手段から光が入
射される稜面の表面が、その入射光を拡散させるように
細かい凹凸状に形成されていることを特徴とするもので
ある。
射される稜面の表面が、その入射光を拡散させるように
細かい凹凸状に形成されていることを特徴とするもので
ある。
【００１５】又、上記光学部材は、プラスチックにより
形成されていることを特徴とするものである。
形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】本発明に係る指紋照合装置は、上記指紋画
像撮像装置を備えるとともに、この指紋画像撮像装置に
より得られた指紋画像の画像信号に、指紋の照合に必要
な信号処理を加える信号処理手段と、上記信号処理手段
から出力される指紋画像の画像信号に基づき、当人であ
るか否かを判別し、又は登録されている複数の人物の中
から該当する人物を検出する指紋判別手段とを備えたこ
と特徴とするものである。
像撮像装置を備えるとともに、この指紋画像撮像装置に
より得られた指紋画像の画像信号に、指紋の照合に必要
な信号処理を加える信号処理手段と、上記信号処理手段
から出力される指紋画像の画像信号に基づき、当人であ
るか否かを判別し、又は登録されている複数の人物の中
から該当する人物を検出する指紋判別手段とを備えたこ
と特徴とするものである。
【００１７】又、上記信号処理手段は、指紋画像上に生
じる光学部材を形成する複数のプリズムの端部に対応す
る複数の線を、信号処理により上記指紋画像の画像信号
から除去すること特徴とするものである。
じる光学部材を形成する複数のプリズムの端部に対応す
る複数の線を、信号処理により上記指紋画像の画像信号
から除去すること特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明に係る表示装置の
実施の形態を図１乃至図１３を用いて説明する。図１乃
至図１３において、従来の技術にて用いた符号と同一の
符号を付したものはそれぞれ同様のものを表す。
実施の形態を図１乃至図１３を用いて説明する。図１乃
至図１３において、従来の技術にて用いた符号と同一の
符号を付したものはそれぞれ同様のものを表す。
【００１９】実施の形態１．図１は本発明に係る指紋照
合装置の実施の形態１を示す構成図である。図１におい
て、１は断面形状が略直角三角形の複数の小型プリズム
をアレイ状に配列した形状を有する光学部材であるプリ
ズムアレイであり、各プリズムの略直角部１ｂを挟む２
つの稜面以外の面が連なることで共通の平面部１ａを形
成している。そして、この平面部１ａは照合される人間
の指７が接触可能な面積を有するものである。
合装置の実施の形態１を示す構成図である。図１におい
て、１は断面形状が略直角三角形の複数の小型プリズム
をアレイ状に配列した形状を有する光学部材であるプリ
ズムアレイであり、各プリズムの略直角部１ｂを挟む２
つの稜面以外の面が連なることで共通の平面部１ａを形
成している。そして、この平面部１ａは照合される人間
の指７が接触可能な面積を有するものである。
【００２０】又、２は光源手段、３は光源手段からの反
射光を撮像して指紋画像を得る撮像手段、４はレンズ、
５は撮像手段３より出力された指紋画像を処理する信号
処理手段、６は信号処理手段５より得られる指紋処理を
施された指紋画像から、指紋照合のための検出アルゴリ
ズムによって、検出すべき当人か否か、また、指紋照合
した人間が登録されている人間の内の誰かなどの検出を
行い、その判別結果を出力する指紋判別手段、７は人間
の指である。
射光を撮像して指紋画像を得る撮像手段、４はレンズ、
５は撮像手段３より出力された指紋画像を処理する信号
処理手段、６は信号処理手段５より得られる指紋処理を
施された指紋画像から、指紋照合のための検出アルゴリ
ズムによって、検出すべき当人か否か、また、指紋照合
した人間が登録されている人間の内の誰かなどの検出を
行い、その判別結果を出力する指紋判別手段、７は人間
の指である。
【００２１】又、ここで、光学部材１、光源手段２、撮
像装置３、及びレンズ４からなる指紋照合装置の部分
を、単体の装置として製造、販売することも可能であ
り、この人間の指の指紋画像を得ることのできる装置を
指紋画像撮像装置と呼ぶこととする。
像装置３、及びレンズ４からなる指紋照合装置の部分
を、単体の装置として製造、販売することも可能であ
り、この人間の指の指紋画像を得ることのできる装置を
指紋画像撮像装置と呼ぶこととする。
【００２２】上記のように構成された指紋照合装置にお
いて、その動作を説明する。光源手段２は被検出体であ
る人間の指７へ向けて光を照射するように構成されてお
り、プリズムアレイ１を介して人の指７を照射する。ま
た、光源手段２は入射光がプリズムアレイの平面部１ａ
に対して、４５度の角度で当たるように位置決めされて
いる。プリズムアレイ１は、図１に示すように、人の指
７より十分小さい小型のプリズムを列状（アレイ状）に
つないだものであり、その平面部１ａの面積は、検出に
必要な大きさの指７の部分が接触できるように構成され
ている。
いて、その動作を説明する。光源手段２は被検出体であ
る人間の指７へ向けて光を照射するように構成されてお
り、プリズムアレイ１を介して人の指７を照射する。ま
た、光源手段２は入射光がプリズムアレイの平面部１ａ
に対して、４５度の角度で当たるように位置決めされて
いる。プリズムアレイ１は、図１に示すように、人の指
７より十分小さい小型のプリズムを列状（アレイ状）に
つないだものであり、その平面部１ａの面積は、検出に
必要な大きさの指７の部分が接触できるように構成され
ている。
【００２３】図２にプリズムアレイ１の外形の斜視図を
示す。図示したように、プリズムアレイ１の底面は平面
であり、この平面部１ａに検出すべき人の指７を接触さ
せる。光源手段２により、プリズムアレイ１の稜面の一
方から入射された光は、プリズムアレイ１の底面すなわ
ち指の接触する平面部１ａで反射し、その反射光はプリ
ズムの他の稜面から出射する。プリズムアレイ１からの
出射光はレンズ４によって集光され、撮像手段３によっ
て撮像される。
示す。図示したように、プリズムアレイ１の底面は平面
であり、この平面部１ａに検出すべき人の指７を接触さ
せる。光源手段２により、プリズムアレイ１の稜面の一
方から入射された光は、プリズムアレイ１の底面すなわ
ち指の接触する平面部１ａで反射し、その反射光はプリ
ズムの他の稜面から出射する。プリズムアレイ１からの
出射光はレンズ４によって集光され、撮像手段３によっ
て撮像される。
【００２４】撮像手段３の一例を図３に示す。撮像手段
３は、上記プリズムアレイ１から反射された光をレンズ
４を介して像面にて検出するイメージセンサ７、及びイ
メージセンサ７を駆動する駆動手段９などから構成され
ている。
３は、上記プリズムアレイ１から反射された光をレンズ
４を介して像面にて検出するイメージセンサ７、及びイ
メージセンサ７を駆動する駆動手段９などから構成され
ている。
【００２５】図４は指紋画像の採取の原理を説明するた
めの図である。今、光源手段２から入射する光をＡ，
Ｂ，Ｃとする。従来例で述べたように、人間の指７には
指紋による凹凸が存在し、凸面はプリズムアレイの平面
部１ａと接触し、凹面は接触しない。プリズムアレイ平
面部１ａにおいて、接触部では拡散し、非接触部では全
反射する。そのため、ある１つのプリズムから入射した
光Ａは全反射光Ａ２として出射され、また他のプリズム
から入射した光Ｃも全反射光Ｃ２として出射される。光
Ｂは指の凸面が接触している面にて反射するため散乱
し、散乱光Ｂ２として撮像手段３へと反射される。その
ため、プリズムアレイ１からの反射光は、撮像手段３に
て指紋の凹部の方が凸部より輝度値が高い画像として撮
像され、指紋画像を得ることができる。
めの図である。今、光源手段２から入射する光をＡ，
Ｂ，Ｃとする。従来例で述べたように、人間の指７には
指紋による凹凸が存在し、凸面はプリズムアレイの平面
部１ａと接触し、凹面は接触しない。プリズムアレイ平
面部１ａにおいて、接触部では拡散し、非接触部では全
反射する。そのため、ある１つのプリズムから入射した
光Ａは全反射光Ａ２として出射され、また他のプリズム
から入射した光Ｃも全反射光Ｃ２として出射される。光
Ｂは指の凸面が接触している面にて反射するため散乱
し、散乱光Ｂ２として撮像手段３へと反射される。その
ため、プリズムアレイ１からの反射光は、撮像手段３に
て指紋の凹部の方が凸部より輝度値が高い画像として撮
像され、指紋画像を得ることができる。
【００２６】上記撮像手段３で得た指紋画像は、信号処
理手段５に入力される。信号処理手段５は、撮像手段３
によって撮像された指７の画像の、かすれや癒着などの
補正処理を行ったり、画像のレベル調整、コントラスト
調整、アパーチャ処理、照明ムラや濃度ムラを除去する
処理など、次段の指紋判別手段６における指紋照合のア
ルゴリズムに適応した指紋画像にするように信号処理を
加える。また、アルゴリズムによっては２値化処理を行
うことも必要である。
理手段５に入力される。信号処理手段５は、撮像手段３
によって撮像された指７の画像の、かすれや癒着などの
補正処理を行ったり、画像のレベル調整、コントラスト
調整、アパーチャ処理、照明ムラや濃度ムラを除去する
処理など、次段の指紋判別手段６における指紋照合のア
ルゴリズムに適応した指紋画像にするように信号処理を
加える。また、アルゴリズムによっては２値化処理を行
うことも必要である。
【００２７】指紋判別手段６は、前記信号処理手段５か
ら得られた指紋の画像から、指紋の特徴点検出などを行
い、指紋照合のための検出アルゴリズムによって検出す
べき当人か否か、また、指紋照合した人間が登録されて
いる人間の内の誰かなどの判別を行い、その判別結果を
出力する。
ら得られた指紋の画像から、指紋の特徴点検出などを行
い、指紋照合のための検出アルゴリズムによって検出す
べき当人か否か、また、指紋照合した人間が登録されて
いる人間の内の誰かなどの判別を行い、その判別結果を
出力する。
【００２８】このように、本実施の形態においては、人
間の指７を接触させる光学部材１を、小型の略直角プリ
ズムをアレイ状に配列して構成したことにより、プリズ
ムアレイを、たとえ従来と同じようにガラスにて形成し
たとしても、光学部材１の全体の体積が従来に比べて小
さいため、光学部材１の小型、軽量化を図ることがで
き、そのため、装置全体として小型、軽量化を実現でき
る。
間の指７を接触させる光学部材１を、小型の略直角プリ
ズムをアレイ状に配列して構成したことにより、プリズ
ムアレイを、たとえ従来と同じようにガラスにて形成し
たとしても、光学部材１の全体の体積が従来に比べて小
さいため、光学部材１の小型、軽量化を図ることがで
き、そのため、装置全体として小型、軽量化を実現でき
る。
【００２９】又、光源手段２から撮像手段３までの空気
内とプリズム内の光路長比において、プリズム内の光路
長が従来技術における指紋照合装置より大幅に小さくす
ることが可能である。そのため、温度変化などに起因す
るプリズムの形状変化に対して、撮像される指紋画像の
影響が小さくなるため、光学部材の材質をガラスなどの
熱膨張率の小さいものを選択する必要が無くなる。すな
わち、プリズムアレイをプラスチックなどによって構成
することができ、光学部材１の軽量化ひいては指紋照合
装置の軽量化を図ることができる。
内とプリズム内の光路長比において、プリズム内の光路
長が従来技術における指紋照合装置より大幅に小さくす
ることが可能である。そのため、温度変化などに起因す
るプリズムの形状変化に対して、撮像される指紋画像の
影響が小さくなるため、光学部材の材質をガラスなどの
熱膨張率の小さいものを選択する必要が無くなる。すな
わち、プリズムアレイをプラスチックなどによって構成
することができ、光学部材１の軽量化ひいては指紋照合
装置の軽量化を図ることができる。
【００３０】さらに、本発明におけるプリズムアレイ１
を用いた指紋照合装置の構成例は図１に示した構成だけ
ではなく、図５に示すように光源部と同じ方向に撮像手
段３を設けることにより、指紋の凸部による散乱光のみ
を検出することで指紋画像を得る光路分離方式に対応す
る構成にしても、同様の効果が得られることは言うまで
もない。ただし、この場合は、プリズムアレイ１の光源
手段２からの光が入射する側と反対側の稜面１ｃを、黒
く塗装して反射を防ぐ必要がある。
を用いた指紋照合装置の構成例は図１に示した構成だけ
ではなく、図５に示すように光源部と同じ方向に撮像手
段３を設けることにより、指紋の凸部による散乱光のみ
を検出することで指紋画像を得る光路分離方式に対応す
る構成にしても、同様の効果が得られることは言うまで
もない。ただし、この場合は、プリズムアレイ１の光源
手段２からの光が入射する側と反対側の稜面１ｃを、黒
く塗装して反射を防ぐ必要がある。
【００３１】実施の形態２．図６は本発明に係る指紋照
合装置の実施の形態２を示した構成図であり、光源手段
２の構成を除いて、他の点は実施の形態１と同様であ
る。図において１０は光を発光する光源、１１は集光レ
ンズ、１２は拡散板である。
合装置の実施の形態２を示した構成図であり、光源手段
２の構成を除いて、他の点は実施の形態１と同様であ
る。図において１０は光を発光する光源、１１は集光レ
ンズ、１２は拡散板である。
【００３２】又、ここで、実施の形態１と同様に、光学
部材１、光源手段２、撮像装置３、及びレンズ４からな
る指紋照合装置の部分を、単体の装置として製造、販売
することも可能であり、この人間の指の指紋画像を得る
ことのできる装置を指紋画像撮像装置と呼ぶこととす
る。
部材１、光源手段２、撮像装置３、及びレンズ４からな
る指紋照合装置の部分を、単体の装置として製造、販売
することも可能であり、この人間の指の指紋画像を得る
ことのできる装置を指紋画像撮像装置と呼ぶこととす
る。
【００３３】本実施の形態において、光源１０より発光
された発散光は集光レンズ１１によって照射すべき指７
の方向へ集光される。拡散板１２は光源１０自体の像
が、撮像手段３上に結像したり、指７への照射光が輝度
ムラを生じないようにする効果を有する。前記拡散板１
２を介した照射光はプリズムアレイ１を介して指７に照
射される。反射光を撮像手段３によって撮像し、指紋判
別を行うことは実施の形態１と同様のためその説明を省
略する。
された発散光は集光レンズ１１によって照射すべき指７
の方向へ集光される。拡散板１２は光源１０自体の像
が、撮像手段３上に結像したり、指７への照射光が輝度
ムラを生じないようにする効果を有する。前記拡散板１
２を介した照射光はプリズムアレイ１を介して指７に照
射される。反射光を撮像手段３によって撮像し、指紋判
別を行うことは実施の形態１と同様のためその説明を省
略する。
【００３４】上記のように光源手段２を光源１０、レン
ズ１１および拡散板１２にて構成することにより、光源
１０は、指の指紋部の面積分を照らすことのできる面光
源である必要はなく、例えばLEDなどの点光源によって
も輝度ムラを生じることなく構成することができる。
ズ１１および拡散板１２にて構成することにより、光源
１０は、指の指紋部の面積分を照らすことのできる面光
源である必要はなく、例えばLEDなどの点光源によって
も輝度ムラを生じることなく構成することができる。
【００３５】実施の形態３．図７は本発明の実施の形態
３を示した図であり、３〜６は実施の形態２で示した装
置の構成と同様であり、７は人間の指である。１３は発
散光を発光する光源１０及び発散光を集光する集光レン
ズ１１からなる光源手段、２０は実施の形態２で示した
プリズムアレイ１と異なる構成の光学部材であるプリズ
ムアレイである。
３を示した図であり、３〜６は実施の形態２で示した装
置の構成と同様であり、７は人間の指である。１３は発
散光を発光する光源１０及び発散光を集光する集光レン
ズ１１からなる光源手段、２０は実施の形態２で示した
プリズムアレイ１と異なる構成の光学部材であるプリズ
ムアレイである。
【００３６】ここで、実施の形態２と同様に、光学部材
２０、光源手段１３、撮像装置３、及びレンズ４からな
る指紋照合装置の部分を、単体の装置として製造、販売
することも可能であり、この人間の指の指紋画像を得る
ことのできる装置を指紋画像撮像装置と呼ぶこととす
る。
２０、光源手段１３、撮像装置３、及びレンズ４からな
る指紋照合装置の部分を、単体の装置として製造、販売
することも可能であり、この人間の指の指紋画像を得る
ことのできる装置を指紋画像撮像装置と呼ぶこととす
る。
【００３７】本実施の形態における、プリズムアレイ２
０の光源手段１３から光が入射される各プリズムが有す
る２つの稜面の一方２０ｂは、プリズムアレイ２０を構
成している各プリズムの綾よりも十分細かな凸凹部がそ
の表面に形成されている。図８にその断面の拡大図を示
す。上記光源手段１３から光が入射される稜面２０ｂを
細かな凸凹にて構成することにより、スリガラスと同様
に入射光に対して拡散板の効果を持つ。
０の光源手段１３から光が入射される各プリズムが有す
る２つの稜面の一方２０ｂは、プリズムアレイ２０を構
成している各プリズムの綾よりも十分細かな凸凹部がそ
の表面に形成されている。図８にその断面の拡大図を示
す。上記光源手段１３から光が入射される稜面２０ｂを
細かな凸凹にて構成することにより、スリガラスと同様
に入射光に対して拡散板の効果を持つ。
【００３８】そのため、LEDなどの点光源１０を用いた
場合においても光源手段１３からの入射光に対して、実
施の形態２と異なり拡散板１２を具備する必要が無くな
り、プリズムアレイ２０だけで光学部材１と拡散板１２
の両方の効果を持たせることができ、図７に示した構成
にて実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
場合においても光源手段１３からの入射光に対して、実
施の形態２と異なり拡散板１２を具備する必要が無くな
り、プリズムアレイ２０だけで光学部材１と拡散板１２
の両方の効果を持たせることができ、図７に示した構成
にて実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【００３９】尚、図７にて示した光源１０とレンズ１１
は光源手段１３の一例であり、該光源手段１３は面光源
を実現する構成、例えば、点光源を複数個面状に配列し
た構成であっても良い。
は光源手段１３の一例であり、該光源手段１３は面光源
を実現する構成、例えば、点光源を複数個面状に配列し
た構成であっても良い。
【００４０】また、図９に示す、指向性を持たせるよう
にもともと発光部上にレンズ１４ａを形成しているLED
１４の場合は、図９に示したLED単体で光源１０と集光
レンズ１１（即ち、光源手段１３）の役目を果たすた
め、上記LED１４にて光源手段を形成する本構成は特に
有効である。
にもともと発光部上にレンズ１４ａを形成しているLED
１４の場合は、図９に示したLED単体で光源１０と集光
レンズ１１（即ち、光源手段１３）の役目を果たすた
め、上記LED１４にて光源手段を形成する本構成は特に
有効である。
【００４１】実施の形態４．上述の実施の形態１乃至３
において、光学部材１を複数のプリズムをアレイ状に配
列して、プリズムアレイとして形成することにより、撮
像手段３から得られる指紋画像は、図１０に示すように
プリズムアレイ１の指を接触させる平面部１ａと反対側
の上記複数のプリズムの略直角部（端部）１ｂが、複数
の平行な線３０（３０ａ〜３０ｅ）となって撮像手段３
にて撮像される。図１１は図１０に示した指紋画像の要
部の拡大図である。プリズムの略直角部１ｂに対応する
複数の線３０は、指紋の情報をなにも含まないため指紋
の照合には不必要な画像であり、そのため削除する必要
がある。そこで、信号処理手段５は複数の線３０が位置
する上下の画像から信号補間処理を行い、この複数の線
３０の削除を行う。
において、光学部材１を複数のプリズムをアレイ状に配
列して、プリズムアレイとして形成することにより、撮
像手段３から得られる指紋画像は、図１０に示すように
プリズムアレイ１の指を接触させる平面部１ａと反対側
の上記複数のプリズムの略直角部（端部）１ｂが、複数
の平行な線３０（３０ａ〜３０ｅ）となって撮像手段３
にて撮像される。図１１は図１０に示した指紋画像の要
部の拡大図である。プリズムの略直角部１ｂに対応する
複数の線３０は、指紋の情報をなにも含まないため指紋
の照合には不必要な画像であり、そのため削除する必要
がある。そこで、信号処理手段５は複数の線３０が位置
する上下の画像から信号補間処理を行い、この複数の線
３０の削除を行う。
【００４２】図１２にプリズムにて生じる複数の線３０
のいずれか一本の近傍の画像データを示す。図１２にお
いて、黒丸が実際の指紋データとし、白丸は線上のデー
タのため指紋の情報がないデータとする。補間処理とし
ては、例えば単純に式(1)に示す上下の画像から補間処
理を行う平均補間が上げられるが、 Xi,j=(Si,j+Si,j+1)/2 ・・・(1) 他に、式(2)の方式など、他の補間方式であっても良
い。 Xi,j=[(Si-1,j+2*Si,j+Si+1,j)/4+(Si-1,j+1+2*Si,j+1+Si+1,j+1)/4]/2 ・・・(2)
のいずれか一本の近傍の画像データを示す。図１２にお
いて、黒丸が実際の指紋データとし、白丸は線上のデー
タのため指紋の情報がないデータとする。補間処理とし
ては、例えば単純に式(1)に示す上下の画像から補間処
理を行う平均補間が上げられるが、 Xi,j=(Si,j+Si,j+1)/2 ・・・(1) 他に、式(2)の方式など、他の補間方式であっても良
い。 Xi,j=[(Si-1,j+2*Si,j+Si+1,j)/4+(Si-1,j+1+2*Si,j+1+Si+1,j+1)/4]/2 ・・・(2)
【００４３】信号処理手段５は、式(1)による補間方式
の場合、図１３に示すように線状の画像を補間処理す
る。ここで、複数の線３０はプリズムアレイ１と撮像手
段３が固定されているため、常に一定の位置に結像さ
れ、プリズムアレイ１にて生じる線３０を画像から毎回
判別する必要はなく、常に同じ処理を行うだけで、補間
が可能となる。。
の場合、図１３に示すように線状の画像を補間処理す
る。ここで、複数の線３０はプリズムアレイ１と撮像手
段３が固定されているため、常に一定の位置に結像さ
れ、プリズムアレイ１にて生じる線３０を画像から毎回
判別する必要はなく、常に同じ処理を行うだけで、補間
が可能となる。。
【００４４】本実施の形態においては、信号処理手段５
の信号処理により、プリズムアレイ１にて生じる複数の
線３０を削除することができ、そのため、指紋照合に必
要な画像を得ることができる。
の信号処理により、プリズムアレイ１にて生じる複数の
線３０を削除することができ、そのため、指紋照合に必
要な画像を得ることができる。
【００４５】
【発明の効果】本発明に係る指紋画像撮像装置は、凹凸
のある人間の指が接触する平面部を有する、断面形状が
三角形の複数のプリズムをアレイ状に配列した構造の光
学部材と、上記光学部材の平面部に接触した指に対して
光を照射する光源手段と、上記指紋の凹凸による反射光
を撮像して指紋画像を得る撮像手段とを備えたので、上
記光学部材の体積を削減でき、そのため、光学部材の軽
量化ひいては装置全体としての軽量化をはかることがで
きる。又、光学部材内の光路長を短くすることができ、
当該光学部材の材質にプラスチック等の熱膨張率は多少
大きいけれども、軽量な材質を使用することが可能とな
り、さらに軽量化を図ることも可能である。
のある人間の指が接触する平面部を有する、断面形状が
三角形の複数のプリズムをアレイ状に配列した構造の光
学部材と、上記光学部材の平面部に接触した指に対して
光を照射する光源手段と、上記指紋の凹凸による反射光
を撮像して指紋画像を得る撮像手段とを備えたので、上
記光学部材の体積を削減でき、そのため、光学部材の軽
量化ひいては装置全体としての軽量化をはかることがで
きる。又、光学部材内の光路長を短くすることができ、
当該光学部材の材質にプラスチック等の熱膨張率は多少
大きいけれども、軽量な材質を使用することが可能とな
り、さらに軽量化を図ることも可能である。
【００４６】又、上記光源手段は、発散光を発光する光
源と、この光源より発光された光を集光する集光レンズ
と、この集光された光を均一に面光源として、光学部材
の平面部に接触した指に照射する拡散板とを備えたこと
を特徴とするので、光源手段の光源を、面光源ではな
く、ＬＥＤなどの簡易的な点光源にて構成することが可
能となり、装置を安価に製造できるという効果がある。
源と、この光源より発光された光を集光する集光レンズ
と、この集光された光を均一に面光源として、光学部材
の平面部に接触した指に照射する拡散板とを備えたこと
を特徴とするので、光源手段の光源を、面光源ではな
く、ＬＥＤなどの簡易的な点光源にて構成することが可
能となり、装置を安価に製造できるという効果がある。
【００４７】又、上記光学部材は、光源手段から光が入
射される稜面の表面が、その入射光を拡散させるように
細かい凹凸状に形成されていることを特徴とするので、
拡散板をあえて設ける必要がなくなり、装置の小型化を
図ることができる。
射される稜面の表面が、その入射光を拡散させるように
細かい凹凸状に形成されていることを特徴とするので、
拡散板をあえて設ける必要がなくなり、装置の小型化を
図ることができる。
【００４８】又、上記光学部材は、プラスチックにより
形成されていることを特徴とするので、軽量化を図るこ
とが可能である。
形成されていることを特徴とするので、軽量化を図るこ
とが可能である。
【００４９】本発明に係る指紋照合装置は、上記指紋画
像撮像装置を備えるとともに、この指紋画像撮像装置に
より得られた指紋画像の画像信号に、指紋の照合に必要
な信号処理を加える信号処理手段と、上記信号処理手段
から出力される指紋画像の画像信号に基づき、当人であ
るか否かを判別し、又は登録されている複数の人物の中
から該当する人物を検出する指紋判別手段とを備えたこ
と特徴とするので、小型の装置により指紋照合が実現で
きる。
像撮像装置を備えるとともに、この指紋画像撮像装置に
より得られた指紋画像の画像信号に、指紋の照合に必要
な信号処理を加える信号処理手段と、上記信号処理手段
から出力される指紋画像の画像信号に基づき、当人であ
るか否かを判別し、又は登録されている複数の人物の中
から該当する人物を検出する指紋判別手段とを備えたこ
と特徴とするので、小型の装置により指紋照合が実現で
きる。
【００５０】又、上記信号処理手段は、指紋画像上に生
じる光学部材を形成する複数のプリズムの端部に対応す
る複数の線を、信号処理により上記指紋画像の画像信号
から除去すること特徴とするので、指紋照合に必要な画
像のみを得ることが可能となる。
じる光学部材を形成する複数のプリズムの端部に対応す
る複数の線を、信号処理により上記指紋画像の画像信号
から除去すること特徴とするので、指紋照合に必要な画
像のみを得ることが可能となる。
【図１】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図２】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１に
おける、プリズムアレイの外形を示す斜視図である。
おける、プリズムアレイの外形を示す斜視図である。
【図３】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１に
おける、撮像手段の構成図である。
おける、撮像手段の構成図である。
【図４】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１に
おける、指紋画像の採取の原理を説明するための図であ
る。
おける、指紋画像の採取の原理を説明するための図であ
る。
【図５】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１に
おける、他の実施例を示す構成図である。
おける、他の実施例を示す構成図である。
【図６】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態２を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図７】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態３を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図８】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態３に
おける、プリズムアレイの断面の拡大図である。
おける、プリズムアレイの断面の拡大図である。
【図９】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態３に
おける、光源とその照射パタンを示す図である。
おける、光源とその照射パタンを示す図である。
【図１０】 撮像手段にて撮像される指紋の画像を示す
図である。
図である。
【図１１】 撮像手段にて撮像される指紋の画像の要部
拡大図である。
拡大図である。
【図１２】 撮像手段にて撮像された指紋の画像データ
を示す図である。
を示す図である。
【図１３】 指紋画像の補間を示す図である。
【図１４】 従来の技術における指紋照合装置の一例を
示す構成図である。
示す構成図である。
【図１５】 従来の技術における指紋照合装置の指紋検
出の原理を説明するための図である。
出の原理を説明するための図である。
【図１６】 従来の技術における指紋照合装置の他の例
を示す図である。
を示す図である。
【図１７】 従来の技術における指紋照合装置の他の例
を示す図である。
を示す図である。
１ プリズムアレイ（光学部材）、 １ａ 平
面部、１ｂ 略直角部（端部）、 １ｃ 光が入射する
側と反対側の稜面、２ 光源手段、 ３ 撮像手
段、 ４ レンズ、５ 信号処理手段、 ６ 指
紋判別手段、 ７ 指、８ イメージセンサ、 ９ 駆
動手段、 １０ 光源、１１ 集光レンズ、 １
２ 拡散板、 １３ 光源手段、１４ ＬＥＤ（光
源手段）、 １４ａ レンズ、２０ プ
リズムアレイ（光学部材）、 ２０ａ 平面部、
２０ｂ 稜面の一方、 ２１ プリズム、 ２２ 導
光板、２３ ホログラム、 ２４ レーザ光源、 ３
０ 複数の線。
面部、１ｂ 略直角部（端部）、 １ｃ 光が入射する
側と反対側の稜面、２ 光源手段、 ３ 撮像手
段、 ４ レンズ、５ 信号処理手段、 ６ 指
紋判別手段、 ７ 指、８ イメージセンサ、 ９ 駆
動手段、 １０ 光源、１１ 集光レンズ、 １
２ 拡散板、 １３ 光源手段、１４ ＬＥＤ（光
源手段）、 １４ａ レンズ、２０ プ
リズムアレイ（光学部材）、 ２０ａ 平面部、
２０ｂ 稜面の一方、 ２１ プリズム、 ２２ 導
光板、２３ ホログラム、 ２４ レーザ光源、 ３
０ 複数の線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 追田 真也 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (6)
- 【請求項１】 凹凸のある人間の指が接触する平面部を
有する、断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ状
に配列した構造の光学部材と、 上記光学部材の平面部に接触した指に対して光を照射す
る光源手段と、 上記指紋の凹凸による反射光を撮像して指紋画像を得る
撮像手段とを備えた指紋画像撮像装置。 - 【請求項２】 光源手段は、発散光を発光する光源と、
この光源より発光された光を集光する集光レンズと、こ
の集光された光を均一に面光源として、光学部材の平面
部に接触した指に照射する拡散板とを備えたことを特徴
とする請求項１記載の指紋画像撮像装置。 - 【請求項３】 光学部材は、光源手段から光が入射され
る綾面の表面が、入射光を拡散させるように細かい凹凸
状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記
載の指紋画像撮像装置。 - 【請求項４】 光学部材は、プラスチックにより形成さ
れていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１
項記載の指紋画像撮像装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項記載の指
紋画像撮像装置と、 この指紋画像撮像装置により得られた指紋画像の画像信
号に、指紋の照合に必要な信号処理を加える信号処理手
段と、 上記信号処理手段から出力される指紋画像の画像信号に
基づき、当人であるか否かを判別し、又は登録されてい
る複数の人物の中から該当する人物を検出する指紋判別
手段とを備えたこと特徴とする指紋照合装置。 - 【請求項６】 信号処理手段は、指紋画像上に生じる光
学部材を形成する複数のプリズムの端部に対応する複数
の線を、信号処理により上記指紋画像の画像信号から除
去すること特徴とする請求項５記載の指紋照合装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10157734A JPH11353457A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 指紋画像撮像装置及びそれを用いた指紋照合装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10157734A JPH11353457A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 指紋画像撮像装置及びそれを用いた指紋照合装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11353457A true JPH11353457A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15656201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10157734A Pending JPH11353457A (ja) | 1998-06-05 | 1998-06-05 | 指紋画像撮像装置及びそれを用いた指紋照合装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11353457A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040039855A (ko) * | 2002-11-05 | 2004-05-12 | 주식회사 코렌 | 지문인식장치 |
| JP2011506039A (ja) * | 2007-12-18 | 2011-03-03 | カリディアンビーシーティー、インコーポレーテッド | 光学制御装置の密封された散光器を有する血液処理装置 |
| KR200462271Y1 (ko) | 2010-10-28 | 2012-09-03 | 징이 테크놀러지 아이엔씨. | 광학 지문 인식 시스템 |
| CN112215124A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-12 | 厦门天马微电子有限公司 | 一种显示面板以及显示装置 |
-
1998
- 1998-06-05 JP JP10157734A patent/JPH11353457A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040039855A (ko) * | 2002-11-05 | 2004-05-12 | 주식회사 코렌 | 지문인식장치 |
| JP2011506039A (ja) * | 2007-12-18 | 2011-03-03 | カリディアンビーシーティー、インコーポレーテッド | 光学制御装置の密封された散光器を有する血液処理装置 |
| KR200462271Y1 (ko) | 2010-10-28 | 2012-09-03 | 징이 테크놀러지 아이엔씨. | 광학 지문 인식 시스템 |
| CN112215124A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-01-12 | 厦门天马微电子有限公司 | 一种显示面板以及显示装置 |
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