JPS62187818A - Detecting device for projection and recess surface information - Google Patents

Detecting device for projection and recess surface information

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JPS62187818A
JPS62187818A JP61004853A JP485386A JPS62187818A JP S62187818 A JPS62187818 A JP S62187818A JP 61004853 A JP61004853 A JP 61004853A JP 485386 A JP485386 A JP 485386A JP S62187818 A JPS62187818 A JP S62187818A
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light
flat plate
hologram
transparent flat
uneven surface
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Shin Eguchi
江口 伸
Seigo Igaki
井垣 誠吾
Hiroyuki Ikeda
池田 弘之
Yushi Inagaki
雄史 稲垣
Hironori Yahagi
裕紀 矢作
Fumio Yamagishi
文雄 山岸
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a sharp image which is not affected by totally reflected illumination light by arranging a guiding-out hologram off the optical path of totally reflected light. CONSTITUTION:When a finger 10, etc., is pressed against a recess and projection surface information input part 1a, the totally reflected light 17 after illuminating a projection and recess surface by total reflection travels by repetitive total reflection. Light scattered by a projection part 6, on the other hand, is propagated radially in every direction. Consequently, only the light which is scattered by projection parts 6 is propagated by repetitive total reflection to the hologram 3 arranged off the optical path of the totally reflected illumination light 17 and then guided out of a transparent flat plate 1, but none of the totally reflected illumination light 17 is propagated to the hologram 3. Thus, there is not such a problem that the totally reflected light 17 is incident on the hologram 3 to make its image brighter and the image decreases in contrast. Further, the totally reflected light 17 is only reflected totally in the transparent flat plate 1 and never reaches human eyes when the finger is placed on the projection and recess surface information input part 1a.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 透明平板中を全反射して来る凸部情報をホログラムを用
いて外部に導出し検出する際に、凹凸面情報入力部を全
反射光で照明する装置において、該全反射光の光路から
外れた位置に取り出し用のホログラムを配置することで
、全反射照明光の影響を受けない鮮明な像を得る。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] In a device for illuminating a concavo-convex surface information input section with total reflection light when guiding convexity information totally reflected in a transparent flat plate to the outside using a hologram and detecting the convexity information. By arranging the extraction hologram at a position out of the optical path of the total reflection light, a clear image that is not affected by the total reflection illumination light is obtained.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

高度情報化社会を迎えた今日、コンピュータシステムに
おけるセキュリティ技術の確立が急務になってきている
。特にこのシステムを扱う人間を正しく識別するために
、コンピュータルームヘノ入室管理を厳格に行なうこと
は、情報の機密保持の上で重要な課題である。現在、こ
の目的の為に、パスワードやIDカードなどが実用化さ
れ、また指紋等による個人照合システムが導入され始め
ている。
In today's highly information-oriented society, the establishment of security technology for computer systems has become an urgent need. In particular, strict control of entry into the computer room is an important issue in maintaining the confidentiality of information, in order to correctly identify the people handling this system. Currently, for this purpose, passwords, ID cards, and the like are being put into practical use, and personal verification systems using fingerprints and the like are beginning to be introduced.

これまで指紋等の凹凸面の情報を入力する方法としては
、インクを塗布して用紙に一度押捺した後、イメージセ
ンサを用いて入力する方法、及びプリズム等の光学素子
を用い、ガラス/空気界面に、臨界角以上の角度で光線
を入射することにより、凹凸パターンを即時的に得る方
法があった。
Up until now, the methods of inputting information on uneven surfaces such as fingerprints have been to apply ink and press it once on paper and then input it using an image sensor, and to use optical elements such as prisms to input information on the glass/air interface. Another method was to instantly obtain a concavo-convex pattern by making a light beam incident at an angle greater than the critical angle.

本発明は、後者のように光学素子を使用して凹凸面情報
を即時に検出する装置において、凹凸面情報が鮮明に得
られるようにするものである。
The present invention is intended to enable uneven surface information to be clearly obtained in a device such as the latter that uses an optical element to immediately detect uneven surface information.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から行なわれている、インクを指に塗布して用紙に
押捺し撮像系を用いて入力する方法は、毎回指をインク
で汚してしまい、また塗布むらやかすれ等による入力の
困難が常につきまとっていた。
The conventional method of applying ink to a finger, stamping it on paper, and inputting using an imaging system has the problem of staining the finger with ink every time, and also making it difficult to input due to uneven application, blurring, etc. was.

この問題を解消するために、特開昭55−81321号
公報でも提案されているように、第6図の如くプリズム
1)を用いた光学的な実時間入力手段が提案されている
。これは、プリズム1)の斜辺部に、指10の表面の指
紋(凹凸パターン)を押しつけ、その斜辺部に照明光1
2を臨界角以上で入射するものである。指紋の凸部6で
は入射光が散乱され、凹部7では空気との界面13で全
反射して撮像素子などの検知器4に入射するので、凹凸
パターンが検知できる。
In order to solve this problem, an optical real-time input means using a prism 1) as shown in FIG. 6 has been proposed, as also proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 55-81321. This is done by pressing the fingerprint (uneven pattern) on the surface of the finger 10 onto the oblique side of the prism 1), and applying the illumination light 1 to the oblique side.
2 is incident at a critical angle or more. The incident light is scattered by the raised portions 6 of the fingerprint, is totally reflected at the interface 13 with air in the recessed portions 7, and enters the detector 4 such as an image sensor, so that the uneven pattern can be detected.

しかしながら、多重反射による漏れ光のために、凹部7
からの散乱光が検知器4に到達し、凹凸パターンのコン
トラストを低下させるという欠点があった。またプリズ
ムを用いているため、薄型化が図れない。特に掌全面の
凹凸パターンを検知するような場合は、プリズムを大型
化しなければならず、大損りな装置となる。
However, due to leakage light due to multiple reflections, the recess 7
There was a drawback that scattered light from the wafer reaches the detector 4, reducing the contrast of the concave-convex pattern. Furthermore, since a prism is used, it is not possible to reduce the thickness. In particular, when detecting a pattern of protrusions and recesses on the entire surface of the palm, the prism must be made larger, resulting in a large loss of equipment.

そこで本発明の出願人は、特願昭60−41437号と
して、第7図(b)のような装置を提案した。1は、使
用される光源2の光に対して透明な平板であり、その凹
凸面情報入力部1aに、指紋などの凹凸面5が押しつけ
られる。そしてこの凹凸面5を照明する光源2が真下に
配設されている。凹凸面情報入力部1aから離れた位置
には、透明平板1中を全反射して来る光9を外部に取り
出すホログラム3が配設され、該ホログラム3で取り出
された光を検知するTVカメラ等の検知器4が配設され
ている。
Therefore, the applicant of the present invention proposed a device as shown in FIG. 7(b) in Japanese Patent Application No. 60-41437. Reference numeral 1 denotes a flat plate that is transparent to the light of the light source 2 used, and an uneven surface 5 such as a fingerprint is pressed against the uneven surface information input section 1a. A light source 2 for illuminating this uneven surface 5 is arranged directly below. A hologram 3 that takes out the light 9 that is totally reflected in the transparent flat plate 1 to the outside is arranged at a position away from the uneven surface information input section 1a, and a TV camera or the like that detects the light taken out by the hologram 3. A detector 4 is provided.

TVカメラに代えてフィルムを置くことで指紋を撮影す
ることもできる。
Fingerprints can also be photographed by placing a film in place of the TV camera.

指紋などの凹凸面5を透明平板1に押しつけた状態で、
光源2で該凹凸面5を照明すると、凹凸面5の凸部6で
散乱された光と、凹部7で散乱された光とでは、以後の
進路が全く異なる。すなわち凹部7で散乱された光8は
、透明平板lに入射し屈折した後、再び透明平板1の外
に出射する。
With the uneven surface 5 such as a fingerprint pressed against the transparent flat plate 1,
When the uneven surface 5 is illuminated by the light source 2, the subsequent paths of light scattered by the convex portions 6 of the uneven surface 5 and light scattered by the concave portions 7 are completely different. That is, the light 8 scattered by the recess 7 enters the transparent flat plate 1, is refracted, and then exits to the outside of the transparent flat plate 1 again.

このときスネルの法則で、透明平板1に入射する角度と
平行に、かつ総て、透明平板1から出射する。一方凸部
6で散乱された光9c;i、ff、界角より小さい成分
は、透明平板下部へ出射するが、臨界角以上のものは、
透明平板/空気界面で全反射を繰り返し、透明平板1内
を伝播していく。すなわち透明平板に圧着した凹凸パタ
ーンを透明平板の界面の空気層の有無による透明平板へ
の散乱光の散乱角度範囲の差により凹部と凸部とを光学
的に弁別している。前記のように凹部7で散乱した光8
は、総て透明平板1の外に出射するため、透明平板1内
を伝播していく光線9は、凸部6だけからの情報である
から、これを検知すれば、指紋の隆線のみのパターン情
報が得られる。
At this time, according to Snell's law, all the light is emitted from the transparent flat plate 1 parallel to the angle of incidence on the transparent flat plate 1. On the other hand, the components of the light 9c; i, ff, smaller than the boundary angle scattered by the convex portion 6, are emitted to the lower part of the transparent flat plate, but the components larger than the critical angle are
It undergoes repeated total reflection at the transparent flat plate/air interface and propagates within the transparent flat plate 1. That is, in a concavo-convex pattern pressed onto a transparent flat plate, concave portions and convex portions are optically discriminated based on the difference in the scattering angle range of scattered light to the transparent flat plate depending on the presence or absence of an air layer at the interface of the transparent flat plate. The light 8 scattered by the recess 7 as described above
are all emitted outside the transparent flat plate 1, so the light ray 9 propagating inside the transparent flat plate 1 is information only from the convex part 6, so if this is detected, it will be possible to detect only the ridges of the fingerprint. Pattern information can be obtained.

透明平板1内を全反射して伝播して来た光は、ホログラ
ム3の位置に到達すると、ホログラム3中に導かれ、か
つホログラム3で回折されて、外部に導き出され、TV
カメラ4等で撮影される。すなわち凸部6のみからのパ
ターン情報が、指紋として観察できる。
When the light that has been totally reflected and propagated within the transparent flat plate 1 reaches the position of the hologram 3, it is guided into the hologram 3, diffracted by the hologram 3, and guided to the outside.
Photographed with camera 4. In other words, pattern information from only the convex portions 6 can be observed as a fingerprint.

第6図(a)のように、凸部6における散乱光のうち、
臨界角以上で散乱した光を直接ホログラム3に入射させ
、取り出すこともできる。
As shown in FIG. 6(a), among the scattered light at the convex portion 6,
It is also possible to make the light scattered at the critical angle or more directly enter the hologram 3 and take it out.

なお透明平板1は、ガラス或いはプラスチック等のいず
れでもよい。ホログラム3は、凹凸面情報入力部1aか
ら到来した光を検出器4側へ取り出すものであるため、
その回折格子縞3sは、凹凸面情報入力部1aからの光
路と直交する角度となっている。
Note that the transparent flat plate 1 may be made of glass, plastic, or the like. Since the hologram 3 extracts the light arriving from the uneven surface information input section 1a to the detector 4 side,
The diffraction grating fringes 3s are at an angle perpendicular to the optical path from the uneven surface information input section 1a.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

ところが、光源2は透明平板1の真下に有るため、コン
ピュータのオペレータが、入室時に指を凹凸面情報入力
部1aに当てる際に、光源2の光が目18に入り、目に
悪影響を与える。光源2としては通常レーザ光が使用さ
れるため、問題が大きい。
However, since the light source 2 is located directly below the transparent flat plate 1, when the computer operator places his or her finger on the uneven surface information input section 1a upon entering the room, the light from the light source 2 enters the eyes 18, which adversely affects the eyes. This is a serious problem because a laser beam is normally used as the light source 2.

鎖線14で示されているように、遮光カバーを設け、そ
の中に指10を挿入することも考えられるが、指先の位
置を確認できないため、所定の凹凸面情報入力部1aの
中央に正確に指先を位置決めできず、指先の位置がずれ
る恐れがある。また凹凸面情報入力部1aは、汗や油成
分などで汚れ易いが、汚損が発見しにくく、また清掃も
困難になる。
As shown by the chain line 14, it is conceivable to provide a light-shielding cover and insert the finger 10 into it, but since the position of the fingertip cannot be confirmed, it is not possible to insert the finger 10 into the light-shielding cover. It is not possible to position the fingertips, and there is a risk that the fingertips may be misaligned. Furthermore, the uneven surface information input section 1a is easily soiled by sweat, oil components, etc., but the soiling is difficult to detect and cleaning is also difficult.

透明平板1上に、指の接触を検出するタフチスイノチを
設け、指が凹凸面情報入力部1aに押し当てられたこと
が検出されて初めて、レーザ光源2がオンするような構
成も可能である。しかしながら特別な制御回路が必要と
なり、また↑旧Oの周囲から漏れた光が目に入るので完
全ではない。
It is also possible to arrange a structure in which a tuff-shaped inlet for detecting finger contact is provided on the transparent flat plate 1, and the laser light source 2 is turned on only when it is detected that the finger is pressed against the uneven surface information input section 1a. However, it is not perfect because a special control circuit is required and light leaking from around the old O enters the eye.

第6図のように全反射照明で凹凸面情報を検出する方法
と、第7図の透明平板1の思想を徂み合わせて、第8図
のような構成とすることもできる。
By combining the method of detecting uneven surface information using total internal reflection illumination as shown in FIG. 6 and the concept of the transparent flat plate 1 shown in FIG. 7, it is also possible to create a configuration as shown in FIG. 8.

すなわら(alのように、透明平板1の端面を斜めにカ
ットして、斜面15からレーザ光16を入射させる。
In other words, the end face of the transparent flat plate 1 is cut diagonally as in (al), and the laser beam 16 is made to enter from the slope 15.

すると、レーザ光が透明平板1の表面の透明平板/空気
界面で反射するa−a’、b−b’・・・の領域で、レ
ーザ光は全反射し、全反射照明が行なわれる。すなわち
(blのように、斜面15の角度αと透明平板表面の臨
界角Cを選択することで、全反射が繰り返えされ、空気
中に逃げ出さずにホログラム3の位置までガイドされる
Then, the laser beam is totally reflected in the regions aa', bb', . . . where the laser beam is reflected at the transparent plate/air interface on the surface of the transparent flat plate 1, and total internal reflection illumination is performed. That is, by selecting the angle α of the slope 15 and the critical angle C of the surface of the transparent flat plate as in (bl), total reflection is repeated and the light is guided to the position of the hologram 3 without escaping into the air.

そして透明平板1の表面側のa−a’、b−b’・・・
の領域を凹凸面情報入力部1aとすると、凹凸面の凸部
6では散乱が行なわれ、散乱光19は第6図の場合と同
様にしてホログラム3の位置まで伝播する。
Then, a-a', bb'... on the front side of the transparent flat plate 1.
Assuming that the area is the uneven surface information input section 1a, scattering occurs at the convex portions 6 of the uneven surface, and the scattered light 19 propagates to the position of the hologram 3 in the same manner as in the case of FIG.

凹部7では透明平板/空気界面において全反射するため
、その全反射光もホログラム3に到達する。
Since the light is totally reflected at the transparent flat plate/air interface in the recess 7 , the totally reflected light also reaches the hologram 3 .

この全反射光がホログラム3で検出されると、凸部6が
暗く凹部7が明るく、ネガ状になってしまう。そこで、
ホログラム3への入射角iが臨界角Cとは異なる角度と
することで、全反射光17はホログラム3に入射しない
で、凸部6からの散乱光°19のみを入射させることが
できる。
When this totally reflected light is detected by the hologram 3, the convex portions 6 are dark and the concave portions 7 are bright, resulting in a negative appearance. Therefore,
By setting the incident angle i to the hologram 3 to be different from the critical angle C, the totally reflected light 17 does not enter the hologram 3, and only the scattered light °19 from the convex portion 6 can enter.

この構成によれば、レーザ光は総て透明平板1内で全反
射するため、人体の目に入る危険は回避できる。しかし
ながら、このように入射角iを臨界角Cと異なる構成と
しても、全反射光17を完全に遮断することはできない
ため、全反射光によってコントラストが低下する、とい
う問題が発生する。
According to this configuration, since all of the laser light is totally reflected within the transparent flat plate 1, the danger of entering the human eye can be avoided. However, even if the incident angle i is different from the critical angle C in this way, the totally reflected light 17 cannot be completely blocked, so a problem arises in that the contrast is degraded by the totally reflected light.

本発明の技術的課題は、透明平板中に全反射光を入射さ
せ、凹凸面情報入力部を全反射照明することでレーザ光
が人体の目に入るのを防止する凹凸面情報検出装置にお
ける前記のような問題を解消し、全反射照明光の影響を
受けず、コントラストに優れた凹凸面情報を検出可能と
することにある。
The technical problem of the present invention is to provide an uneven surface information detection device that prevents laser light from entering the human eye by causing total reflection light to enter a transparent flat plate and illuminating the uneven surface information input section by total reflection. The object of the present invention is to solve the above problems and to make it possible to detect uneven surface information with excellent contrast without being affected by total internal reflection illumination light.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

第1図は本発明による凹凸面情報検出装置の基本原理を
説明する図で、(a)は平面図、(b)は[a)図のb
−b’断面図である。1は光源2の光に対し透明な平板
であり、全反射照明によって凹凸面情報入力部1aが照
明される。凹凸面情報入力部1aは、全反射光17の光
路の途中に、しかも透明平板1の表面側に設けられる。
FIG. 1 is a diagram explaining the basic principle of the uneven surface information detection device according to the present invention, in which (a) is a plan view, and (b) is a
-b' sectional view. Reference numeral 1 denotes a flat plate that is transparent to the light from the light source 2, and the uneven surface information input section 1a is illuminated by total internal reflection illumination. The uneven surface information input section 1 a is provided in the middle of the optical path of the totally reflected light 17 and on the front surface side of the transparent flat plate 1 .

3は透明平板1中から外部に像を取り出すホログラムで
あり、全反射光17の光路から外れた位置に配設され、
このホログラム3で取り出された像が撮像素子4等で検
出される。
3 is a hologram that takes out an image from the inside of the transparent flat plate 1 to the outside, and is arranged at a position away from the optical path of the totally reflected light 17;
An image taken out by this hologram 3 is detected by an image sensor 4 or the like.

なお全反射光を透明平板1中に導入するには、透明平板
lの端面を斜めに形成し、該斜面15からレーザ光を入
射してもよ(、実開昭55−81321号公報でも提案
されているように、像取り出しホログラム3の作用を逆
に利用し、透明平板1の裏面にホログラムを設け、該ホ
ログラムにレーザ光を入射することで、透明平板1中に
導入することもできる。
Note that in order to introduce the totally reflected light into the transparent flat plate 1, the end face of the transparent flat plate l may be formed obliquely, and the laser beam may be incident from the slope 15 (this is also proposed in Japanese Utility Model Application Publication No. 55-81321). As shown in the figure, the effect of the image extraction hologram 3 can be used in reverse to provide a hologram on the back surface of the transparent flat plate 1, and the laser beam can be introduced into the transparent flat plate 1 by making the hologram incident on the hologram.

〔作用〕[Effect]

凹凸面情報入力部la上に第8図の場合と同様に指10
等を押しつけたとき、全反射光17は、凹凸面を全反射
照明した後、全反射を繰り返して進行する。一方凸部6
で散乱した光は、(alに19・・・で示すように、放
射状にあらゆる方向に伝播する。そのため、全反射照明
光17の光路から外れた位置に配置されているホログラ
ム3には、凸部6で散乱された光のみが全反射を繰り返
して伝播し、透明平板1の外に取り出されるが、ホログ
ラム3位置には、全反射照明光17は伝播しない。その
結果、ホログラム3に全反射照明光17が入射して像が
明るくなり、像のコントラストが低下するといった問題
は発生しない。また全反射光17は、透明平板1中を全
反射するのみで、凹凸面情報人力部1aに指を載せる際
に人体の目に入るようなことはない。
As in the case of FIG. 8, touch the finger 10 on the uneven surface information input section la.
etc., the totally reflected light 17 illuminates the uneven surface by total reflection, and then repeats total reflection and travels. One side convex part 6
The scattered light propagates radially in all directions, as shown by 19... Only the light scattered by the portion 6 propagates through repeated total reflections and is taken out of the transparent flat plate 1, but the totally reflected illumination light 17 does not propagate to the hologram 3 position. The incident illumination light 17 brightens the image and does not cause problems such as a decrease in image contrast.Furthermore, the totally reflected light 17 is only totally reflected in the transparent flat plate 1 and is not directed to the uneven surface information manual section 1a. It will not come into contact with the human eye when it is placed.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明による凹凸面情報検出装置が実際上どのよう
に具体化されるかを実施例で説明する。
Next, how the uneven surface information detecting device according to the present invention is actually implemented will be explained using an example.

第2図は本発明による凹凸面情報検出装置の第1実施例
を示す斜視図であり、透明平板1は、第1図(alにお
ける鎖線位置を切断して、L字形の領域のみを残した形
状になっている。そのため、透明平板1中を全反射照明
光が全反射できるように、端部の斜面15からレーザ光
を入射すると、全反射光17は透明平板1中を全反射し
ながら、進行する。
FIG. 2 is a perspective view showing the first embodiment of the uneven surface information detection device according to the present invention, and the transparent flat plate 1 is cut along the chain line in FIG. Therefore, when the laser beam is incident from the slope 15 at the end so that the totally reflected illumination light can be totally reflected inside the transparent flat plate 1, the total reflected light 17 will be totally reflected inside the transparent flat plate 1. ,proceed.

この全反射光で照明され、凹凸面の凸部で散乱した光1
9は、L字状部の他端の裏面に設けられたホログラム3
位置に全反射していき、透明平板1の外部に取り出され
、撮像素子4で検知される。−例として、L字状透明平
板を示したが、第1図(alにおける全反射照明光17
の光路から外れた位置に取り出し用のホログラム3を配
置してあれば、透明平板1の形状は任意にできる。
Light 1 illuminated by this total reflection light and scattered by the convex parts of the uneven surface
9 is a hologram 3 provided on the back side of the other end of the L-shaped part.
It is totally reflected at the position, taken out to the outside of the transparent flat plate 1, and detected by the image sensor 4. - As an example, an L-shaped transparent flat plate is shown, but FIG.
The transparent flat plate 1 can have any shape as long as the extraction hologram 3 is placed at a position out of the optical path.

第3図は第2図の実施例を更に改良した例である。ホロ
グラム3から取り出した像は、反射鏡20で反射され、
2個1組のシリンドリカル・レンズ21.2個1組の空
間フィルター22を介して撮像素子4に入射する構成に
なっている。なお反射鏡20を省いて、ホログラム3の
真下に、シリンドリカル・レンズ21、空間フィルター
22および撮像素子4を配置することも可能である。
FIG. 3 shows an example in which the embodiment shown in FIG. 2 is further improved. The image taken out from the hologram 3 is reflected by a reflecting mirror 20,
The configuration is such that the light enters the image sensor 4 through a set of two cylindrical lenses 21 and a set of two spatial filters 22. Note that it is also possible to omit the reflecting mirror 20 and arrange the cylindrical lens 21, the spatial filter 22, and the image sensor 4 directly below the hologram 3.

シリンドリカル・レンズ21は、縦方向のシリンドリカ
ル・レンズCLvと、横方向のシリンドリカル・レンズ
CLhとから成り、互いに直交している。
The cylindrical lens 21 consists of a vertical cylindrical lens CLv and a horizontal cylindrical lens CLh, which are orthogonal to each other.

ホログラム3の非点収差のために、縦方向(凹凸面情報
入力部1aからホログラム3への光路方向)の焦点と横
力向く凹凸面情報入力部1aからホログラム3への光路
と直角方向)の焦点との位置がずれ、像がぼけるので、
このぼけを補正するために、2個のシリンドリカル・レ
ンズCLv 、 CLhが配置されている。また空間フ
ィルター22は、縦方向のシリンドリカル・レンズCL
vの軸心と平行のスリ71−5vを有する空間フィルタ
ーFvと、横方向のシリンドリカル・レンズCLhの軸
心と平行のスリットShを有する空間フィルターFhと
からなっている。
Due to the astigmatism of the hologram 3, the focal point in the vertical direction (the optical path direction from the uneven surface information input section 1a to the hologram 3) and the lateral direction (direction perpendicular to the optical path from the uneven surface information input section 1a to the hologram 3). Because the position with the focal point shifts and the image becomes blurry,
In order to correct this blur, two cylindrical lenses CLv and CLh are arranged. Moreover, the spatial filter 22 includes a vertical cylindrical lens CL.
It consists of a spatial filter Fv having a slit 71-5v parallel to the axis of the cylindrical lens CLh, and a spatial filter Fh having a slit Sh parallel to the axis of the horizontal cylindrical lens CLh.

第4図は、縦方向の焦点と横方向の焦点とがずれること
を説明する斜視図である。第7図における指上の一点6
からホログラム3までの光路を展開すると、第4図のよ
うになる。第7図では、この一点6で散乱した光を代表
して1本の線9で示されているが、実際には第4図のよ
うに、一点6から拡散球面波状に広がりながら伝播し、
ホログラム3に到達する。そのためホログラム3で取り
出された光を結像レンズ23でスクリーン24上に結像
させて観察者が見ると、回折光25の延長線上に、虚像
6aが見えることになる。
FIG. 4 is a perspective view illustrating that the vertical focus and the horizontal focus are shifted. Point 6 on the finger in Figure 7
When the optical path from to the hologram 3 is developed, it becomes as shown in Fig. 4. In FIG. 7, a single line 9 represents the light scattered at this single point 6, but in reality, as shown in FIG. 4, it propagates from the single point 6 while spreading out in a diffuse spherical wave shape.
Reach hologram 3. Therefore, when the light extracted by the hologram 3 is imaged on the screen 24 by the imaging lens 23 and viewed by an observer, a virtual image 6a will be seen on the extension line of the diffracted light 25.

一点6からホログラム3に入射する光が、ホログラム作
成時の物体波と平行な光のみであれば、収差は発生しな
い。しかしながら実際は、91.92.93のように複
数の散乱光が発生し、ホログラム3に入射する。いま光
線92のみが作成時の物体波と平行であるとすると、他
の光線91.93は収差の原因となり、像がぼけて見え
る。
If the light that enters the hologram 3 from one point 6 is only light that is parallel to the object wave at the time of creating the hologram, no aberration will occur. However, in reality, a plurality of scattered lights such as 91, 92, and 93 are generated and enter the hologram 3. Assuming that only the light ray 92 is parallel to the object wave at the time of creation, the other light rays 91 and 93 cause aberrations and the image appears blurred.

すなわち指上の一点6で散乱された光は、ホログラム3
上の例えば3点旧・・・H3を通り観察者の目18に到
達する。この回折光線25を逆に延長していって交差し
た点が、観察者に観察される指の1点6aである。しか
しこの光線はどこにスクリーン24を置いても一点では
交わらず、3点S1・・・S3となる。
In other words, the light scattered at one point 6 on the finger is the hologram 3
For example, the 3 points above pass through H3 and reach the observer's eye 18. The point where this diffracted light beam 25 is extended in the opposite direction and intersects is a point 6a on the finger observed by the observer. However, no matter where the screen 24 is placed, these light rays do not intersect at one point, but at three points S1...S3.

つまりこれが収差である。情報光を取り出すホログラム
3は、このように、どのような物体光を用いて作成して
も、ホログラムの作成波面と指紋からの再生波面とは異
なるため、観察される指紋像には収差が発生してしまう
In other words, this is an aberration. No matter what kind of object light is used to create the hologram 3 from which information light is extracted, the wavefront created for the hologram is different from the wavefront reproduced from the fingerprint, so aberrations occur in the observed fingerprint image. Resulting in.

ホログラム3における収差は、光路と平行方向を縦方向
■、光路と直角方向を横力向りとすると、縦方向の収差
と、横方向の収差に分けられる。非点収差があるために
、縦方向の焦点位f6bでは、指上の一点は縦方向には
鮮明に結像するが、横方向にはぼける。逆に横方向の焦
点位置6cでは、指上の一点は横方向には鮮明に結像す
るが、縦方向にはぼける。
Aberrations in the hologram 3 can be divided into vertical aberrations and horizontal aberrations, assuming that the direction parallel to the optical path is the vertical direction (2) and the direction perpendicular to the optical path is the lateral direction. Due to astigmatism, at the vertical focus position f6b, a point on the finger is clearly imaged in the vertical direction, but blurred in the horizontal direction. Conversely, at the horizontal focus position 6c, a point on the finger is clearly imaged in the horizontal direction, but blurred in the vertical direction.

したがって第3図において、縦方向のシリンドリカル・
レンズCLνにより、横方向に広がった像が、焦点位置
に配置された空間フィルターFvのスリットSv中に絞
られる。また横方向のシリンドリカル・レンズCLhに
より、縦方向に広がった像が、焦点位置に配置された空
間フィルターFhのスリットsh中に絞られる。このよ
うにぼける方向を絞ることで、コントラストの高い鮮明
な像が得られる。
Therefore, in Fig. 3, the vertical cylindrical
The lens CLν focuses the image spread in the lateral direction into the slit Sv of the spatial filter Fv arranged at the focal position. Further, the image spread in the vertical direction is focused by the horizontal cylindrical lens CLh into the slit sh of the spatial filter Fh arranged at the focal position. By narrowing down the direction of blur in this way, a clear image with high contrast can be obtained.

なお6bを縦焦点、6cを横焦点とすると、両者の間隔
を非点隔差と呼ぶ。2つのシリンドリカル・レンズCL
νとCLhの間隔は、非点隔差と同じ間隔とする。
Note that if 6b is a vertical focal point and 6c is a horizontal focal point, the distance between the two is called an astigmatism difference. Two cylindrical lenses CL
The interval between ν and CLh is the same as the astigmatism difference.

ホログラムによってもシリンドリカル・レンズと同様な
作用が得られるので、本発明では、このようにシリンド
リカル・レンズ作用が可能な光学素子は総てシリンドリ
カル・レンズの概念に含まれるものとする。
Since a hologram can also provide the same effect as a cylindrical lens, in the present invention, all optical elements capable of such a cylindrical lens effect are included in the concept of a cylindrical lens.

第5図は空間フィルター22の作用を示す側面図であり
、縦焦点の例について説明する。シリンドリカル・レン
ズCLvの焦点位置に、縦焦点用の空間フィルターFv
が配置されているため、横方向に拡大してぼけた像6b
は、シリンドリカル・レンズCLvで、空間フィルター
FvのスリットSv中に絞られ、スクリーン24上に、
像6dが写る。虚像6bと空間フィルターFvとの間の
光25・・・のうち、シリンドリカル・レンズCLvの
焦点位置を通らない光25nによる像はぼけの要因とな
る。そこで、シリンドリカル・レンズCLvの焦点位置
にスリットSνを有する空間フィルターFνを配置して
、焦点位置付近の光のみを通過させることで、コントラ
ストの良い像が得られる。
FIG. 5 is a side view showing the function of the spatial filter 22, and an example of vertical focus will be described. A spatial filter Fv for vertical focus is placed at the focal position of the cylindrical lens CLv.
is placed, the horizontally enlarged and blurred image 6b
is focused by a cylindrical lens CLv into a slit Sv of a spatial filter Fv, and appears on the screen 24,
Image 6d appears. Among the lights 25 between the virtual image 6b and the spatial filter Fv, the image caused by the light 25n that does not pass through the focal position of the cylindrical lens CLv becomes a cause of blur. Therefore, by arranging a spatial filter Fv having a slit Sv at the focal position of the cylindrical lens CLv and allowing only light near the focal position to pass through, an image with good contrast can be obtained.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、全反射照明によって凹凸
面情報入力部Laを照明し、レーザ光が人体の目に入る
のを防止する凹凸面情報検出装置において、全反射光の
光路から外れた位置に取り出し用のホログラム3を配置
しているので、全反射光がホログラム3に到達すること
はない。その結果従来のように、全反射光の一部がホロ
グラム3に到達して、凹凸面情報の像のコントラストを
低下させるという問題が解消される。
As described above, according to the present invention, in the uneven surface information detection device that illuminates the uneven surface information input section La with total internal reflection illumination and prevents laser light from entering the human eye, Since the hologram 3 for extraction is placed at the position where the hologram 3 is located, the total reflected light does not reach the hologram 3. As a result, the conventional problem of a part of the total reflection light reaching the hologram 3 and reducing the contrast of the image of uneven surface information is solved.

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

第1図は本発明による凹凸面情報検出装置の基本原理を
示す平面図と断面図、第2図は本発明の第1実施例を示
す斜視図、第3図は第1実施例を更に改良した第2実施
例の斜視図、第4図は非点収差の発生作用を示す斜視図
、第5図は空間フィルターの作用を示す側面図、第6図
は従来のプリズムを使用した凹凸面情報検出装置の側面
図、第7図は透明平板を使用した凹凸面情報検出装置の
側面図、第8図は透明平板において全反射照明を行なう
ことでレーザ光が人体の目に入るのを防止する装置の側
面図である。 図において、1は透明平板、1aは凹凸面情報入力部、
2はレーザ光源、3はホログラム、5は凹凸面、6は凸
部(凸部の一点)、6a、6b、6cは凸部の一点の像
、15は斜面、17は全反射(照明)光、19・・・は
凸部における散乱光をそれぞれ示す。 特許出願人     冨士通株式会社 代理人 弁理士   青 柳   稔 第4図 空間74げ0作屑 披&兼直 第6図
Fig. 1 is a plan view and a sectional view showing the basic principle of the uneven surface information detection device according to the present invention, Fig. 2 is a perspective view showing the first embodiment of the present invention, and Fig. 3 is a further improvement of the first embodiment. FIG. 4 is a perspective view showing the effect of generating astigmatism, FIG. 5 is a side view showing the effect of the spatial filter, and FIG. 6 is a perspective view of the uneven surface information using a conventional prism. Fig. 7 is a side view of the detection device; Fig. 7 is a side view of the uneven surface information detection device using a transparent flat plate; Fig. 8 is a side view of the uneven surface information detection device using a transparent flat plate, and Fig. 8 shows that total internal reflection illumination is performed on the transparent flat plate to prevent laser light from entering the human eye. FIG. 3 is a side view of the device. In the figure, 1 is a transparent flat plate, 1a is an uneven surface information input section,
2 is a laser light source, 3 is a hologram, 5 is an uneven surface, 6 is a convex part (one point on the convex part), 6a, 6b, 6c are images of one point on the convex part, 15 is a slope, 17 is total internal reflection (illumination) light , 19 . . . indicate scattered light at the convex portions, respectively. Patent Applicant: Fujitsu Co., Ltd. Agent, Patent Attorney: Minoru Aoyagi

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、凹凸面が圧着される凹凸面情報入力部(1a)
を有する透明平板(1)、透明平板/空気界面で全反射
する全反射光が該凹凸面情報入力部(1a)に到来する
ように、全反射光を透明平板(1)中に入射させる全反
射照明手段、凹凸面情報入力部(1a)で散乱され、指
紋などの凸部からの散乱光の内、臨界角以上の角度で透
明平板(1)に入射する光(9)を、その全反射条件を
崩すことで外部に導出するホログラム(3)、並びに外
部に導出された光を検知する手段を備えた凹凸面情報検
出装置において、 全反射照明光(17)の光路から外れた位置に、前記の
取り出し用のホログラム(3)を配設することで、全反
射照明光(17)がホログラム(3)に入射できないよ
うにしたことを特徴とする凹凸面情報検出装置。
(1), uneven surface information input section (1a) where the uneven surface is crimped;
A transparent flat plate (1) having a transparent flat plate (1) having a transparent flat plate (1), and a transparent flat plate (1) that makes the total reflected light enter the transparent flat plate (1) so that the total reflected light that is totally reflected at the transparent flat plate/air interface reaches the uneven surface information input section (1a). The reflected illumination means, among the light scattered by the uneven surface information input section (1a) and incident on the transparent flat plate (1) at an angle equal to or greater than the critical angle, among the scattered light from the convex parts such as fingerprints, is In an uneven surface information detection device that is equipped with a hologram (3) that is guided to the outside by breaking the reflection conditions and a means for detecting the light that has been guided to the outside, a hologram (3) that is emitted to the outside by disabling the reflection conditions is used. An uneven surface information detection device characterized in that the above-mentioned extracting hologram (3) is disposed to prevent total internal reflection illumination light (17) from entering the hologram (3).
(2)、前記の全反射照明手段は、透明平板(1)の端
面を斜めに形成し、該斜面(15)からレーザ光を入射
するものであることを特徴とする特許請求の範囲第(1
)項記載の凹凸面情報検出装置。
(2) The total internal reflection illumination means is characterized in that the end face of the transparent flat plate (1) is formed obliquely, and the laser light is incident from the slope (15). 1
The uneven surface information detection device described in ).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007535065A (en) * 2004-04-29 2007-11-29 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Optical input device and method for measuring relative motion of object and optical input device

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