JPS62191816A - 凹凸面情報入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 導光体中を全反射して来る凸部情報のみをホログラムで
外部に導出し検出する装置において、該導光体を語形柱
状とし、その中心軸側の一部に、小径切除面を設けてホ
ログラムを設け、他の一部に大径切除面を設けて凹凸面
情報入力部を凹曲面とし、導光体の外周に対向して配置
したシリンドリカル・レンズを、扇形柱状導光体の中心
軸の周りに移動させることで、凹凸面情報入力部の各位
置における入力像を、ホログラムに対向して配設したラ
インセンサで検出し、凹凸面情報入力部の各位置からホ
ログラムまでの光路長を一定とすることにより、検出さ
れる像に歪みが発生しないようにする。

〔産業上の利用分野〕

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への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。

これまで指紋等の凹凸面の情報を入力する方法としでは
、インクを塗布して用紙に一度押印した後、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。

本発明は、後者の光学素子を使用して凹凸面情報を採取
する装置において、歪みの無い鮮明な像が得られるよう
にした装置に関する。

〔凹凸面情報検出装置の概要〕

従来から行なわれている、インクを指に塗布して用紙に
押捺し描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。

この問題を解消するために、第５図のようにプリズムを
用いた光学的な実時間入力手段が提案されているが、多
重反射による漏れ光のために、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。

そこで本発明の出願人は、特願昭６０−４１４３７号と
して、第６図（ｂｌ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カメラ等の検知器が配設されている。

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。

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１に入射し屈折した後、再び透明平板１の外
に出射する。

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９は、臨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。

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。

第６図（ａｌ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。

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。

〔従来の技術〕

凹凸面情報検出として、指紋などの検出を行なう場合は
、指先が円柱状をしているために、指先の一部しか凹凸
面情報入力部１ａに接触しない、そのため、より広い面
にわたって指紋検出するには、指を強く押圧しなければ
ならないが、個人差などもあり、期待はできない。

そこで第７図（イ）のように、指先の曲面に対応した形
状の円弧状溝１４を形成することで、凹凸面情報入力部
とし、（ロ）のように、該溝１４中に指先１０を入れる
ことが提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このようにすれば、指先１０と透明平板１との接触面積
は増大できるが、第８図のＡ−Ａ断面とＢ−Ｂ断面とで
は、円弧状溝１４の面と透明平板裏面１ｂ間の肉厚が異
なるために、散乱光の光路長が異なる。その結果、ホロ
グラム３で得られる像に歪みが生じる。

本発明の技術的課題は、従来の凹凸面情報入力装置にお
けるこのような問題を解消し、像の歪みを招くことなし
に、指先のより広い面にわたって凹凸面情報を入力可能
とすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明による凹凸面情報入力装置の基本原理を
説明する斜視図である。１５は導光体であり、円柱を扇
形状に切り取った形状をしている。

そして、扇の要位置の軸心１６と平行方向の一部は、中
心部１６から小径の扇形柱１７を切除し、他の一部は、
中心部１６から大径の扇形柱１８を切除した形状となっ
ている。

この小径扇形柱１７の除去面１９には、導出用ホログラ
ム３を設け、大径扇形柱１Ｂの除去面２０を、凹凸面情
報入力部とし、指先が押し当てられる。なお大径扇形柱
除去面２０と外周面２１とは同心円になっている。

一方、導光体１５の円弧状外周面２１に対間して、該外
周面２１と平行に、照明光を凹凸面情報入力部となる大
径扇形柱除去面２０に照明光を線状に収束させるシリン
ドリカル・レンズ２２が配置されている。また、扇形柱
状導光体１５の中心軸１６位置に、前記ホログラム３で
導出されたライン状の光を検出するラインセンサ２３が
配設されている。

このような装置において、扇形柱状導光体１５の中心１
６を回転中心として、前記シリンドリカル・レンズ２２
が回転移動し、凹凸面情報入力部の線状照明光が円周方
向に走査される。

〔作用〕

第２図は中心線１６に垂直な面で切断した断面図、第３
図は、扇形柱状導光体１５を半径方向の面で切断した断
面図である。いま第２図において、シリンドリカル・レ
ンズ２２が左側のＣ１位置にあるとすると、光源から入
射した光は、シリンドリカル・レンズ２２で凹凸面情報
入力面２０に絞られ、シリンドリカル・レンズ２２の軸
方向に長い線状の光となる。この凹曲面からなる凹凸面
情報入力面２０上に指先１０を当てると、凸部６で散乱
された光は、ａｌ−ａ２の光路で外周面２１に到達し、
導光体１５への入射角が臨界角以上の光のみが、第３図
に示すように、外周面２１で全反射して、小径扇形柱除
去面１９のホログラム３に入射し、ラインセンサ２３側
に導出される。このときラインセンサ２３で検出される
像は、凹凸面情報入力面２０上の点ａ１を含むｘｉ−ｘ
２間の線上の像であり、−次元方向の像となる。ライン
センサ２３の出力は、光電変換されて可視像として取り
出される。

シリンドリカル・レンズ２２は、第２図のＣ１位置から
Ｃ２位置に向けて回動するため、線状の照明光は、凹凸
面情報入力面２０を円周方向に移動し、凹凸面情報入力
面２０の全面を走査することになる。

そのため、凹凸面情報入力面２０を線状照明光が移動す
る各位置における一次元方向の凹凸面情報が、ラインセ
ンサ２３で検出され、各位置における一次元方向の凹凸
面情報を走査方向に寄せ集めることで、二次元方向の指
紋像となる。シリンドリカル・レンズ２２がｃ２で示す
右端まで移動し、全面を走査終了すると、ラインセンサ
２３で検出された一次元方向の情報が、二次元方向の像
として完成する。

凹凸面情報入力面２０と外周面２１は同心円なため、両
者間の肉厚はどの部分も同一である。そのため、線状照
明光が凹凸面情報入力面２０を走査する際の光路長は、
どの時点においても、全く等しくなる。

その結果、従来のように像に歪みが生じることはない。

〔実施例〕

次に本発明による凹凸面情報入力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。

第１図において、小径扇形柱除去面１９は、凹凸面情報
入力面２０および外周面２１と同心円に形成し、この面
にホログラム３を貼りつけることができる。

あるいはこの小径扇形柱除去面１９を、中心軸１６にで
きるだけ近い位置に設ければ、該面１９を平面にしても
、光路長はホログラム３のどの位置でも、はぼ同等とな
るので、像の歪みは少ない。また中心軸１６に近いほど
、ホログラム３を小さくできる。

ラインセンサ２３と凹凸面情報入力面２０とを離したい
場合は、第４図のように導光体１５を、中心軸１６と平
行方向に長くし、その端部の小径扇形柱除去面１９に、
ホログラム３を設けるとよい。

またシリンドリカル・レンズ２２を移動させる際に、レ
ーザ光源も一緒に移動させる必要がある。

そのため、シリンドリカル・レンズ２２とレーザ光源２
は、同じフレームに取付けるのがよい。

なおホログラムによってもシリンドリカル・レンズ２２
と同様な機能が得られるので、本発明において、シリン
ドリカル・レンズ２２とは、ホログラム等によりシリン
ドリカル・レンズ機能を得られるものも含むものとする
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、導光体１５の凹凸面情報
の入力面２０と外周面２１を同心円にすることで、入力
面２０と外周面２１間の肉厚を等しくし、凹凸面情報入
力面２０における散乱光のホログラム３まので光路長を
一定にできる。その結果、ホログラム３から取り出され
た像に歪みが生じない。しかも凹凸面情報人力面２０は
、凹曲面となっているため、指先の広い面にわたって入
力できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による凹凸面情報入力装置の基本原理を
説明する斜視図、第２図、第３図は作用を説明する断面
図、第４図は本発明の実施例を示′　す断面図、第５図
は従来のプリズムを用いた凹凸面情報入力装置の側面図
と、第６図は従来の透明平板を用いた凹凸面情報入力装
置の側面図、第７図は従来の凹凸面情報入力面を円弧状
溝にした装置の斜視図と側面図、第８図は同装置におけ
る光路長を説明する断面図である。 図において、３はホログラム、６は凸部、１５は導光体
、１９は小径扇形柱除去面、２０は凹曲面の凹凸面情報
入力面、２１は外周面、２２はシリンドリカル・レンズ
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２　区 實糞利 第４図 名５因 、し）凸含昏詣旬り白ざ、＋反幅ｔ＜’＋及１もス梵１
（の凹凸釦昂陸反入力ぶう［ 第６図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、凹凸面が圧着される凹凸面情報入力面を有する
   導光体、該入力面を照明する光源、凹凸面情報入力面に
   押圧された指紋などの凸部からの散乱光の内、臨界角以
   上の角度で導光体に入射する光を、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を備えた凹凸面情報
   検出装置において、導光体（１５）に同心円の凹曲面（
   ２０）と凸曲面２１を形成し、該凹曲面２０を凹凸面情
   報入力面とすることで、凹凸面情報入力面２０と外周面
   ２１間の肉厚を一定とすることを特徴とする凹凸面情報
   入力装置。
2. （２）、前記の導光体（１５）の形状を、円柱を扇形状
   に切り取り、その軸心方向の一部は、中心部から小径の
   扇形柱（１７）を切除し、他の一部は、中心部から大径
   の扇形柱（１８）を切除した形状とし、かつ小径扇形柱
   の除去面（１９）は、平面としたこと、該小径扇形柱除
   去面（１９）に導出用ホログラム（３）を設け、大径扇
   形柱除去面（２０）を、凹凸面情報入力面としたこと、 導光体外周面（２１）に対向して、該外周面（２１）と
   平行に、照明光を凹凸面情報入力面（２０）に線状に結
   像させるシリンドリカル・レンズ（２２）を配置したこ
   と、 扇形柱状導光体（１５）の中心軸（１６）位置に、前記
   ホログラム（３）で導出された光を検出するラインセン
   サ（２３）を配設したこと、 扇形柱状導光体（１５）の中心を回転中心として、前記
   シリンドリカル・レンズ（２２）を回転移動させる回転
   手段を設けたこと、を特徴とする特許請求の範囲第（１
   ）項記載の凹凸面情報入力装置。