JPS63261485A - 対象物パターン画像の処理装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般に光学的な対象物パターン画像の処理装
置に関し、特に、プラテンを使用せずに被検体としての
対象物パターンの走査から画像を発生する光学的対象物
パターン画像の処理装置に関する。

本発明は例えは、光学的な指紋画像の発生および処理用
に用いられる。

〔従来技術、及び発明が解決しようとする昧題〕機械司
胱信号にコード化することがｈ］能な指紋ｉ！！Ｉｌ像
を発生することができる指紋装置は先行技術において知
られている。そのような装置の一例は米国特許第４，３
２２．１６３号に記載されている。

この装置は、指を支えるプラテンを横断するように変位
される問合せ元ビームとしてほぼコリメートされた元を
使用して、指紋画像を発生する。プラテンに当てられた
指は問合せ元ビームを変調し、指紋情報を富む反射光ビ
ームを形成する。プラテン上の指にＬプ支持される一紋
被検体を問合せ光ビームに工って走査させる光学走査手
段が使用される。変調光ビームは光亀変換益の列の上に
結像され、そこで、変調情報を示す一部の出力信号が発
生される。変換器列の出力は、指紋情報を含む一組の信
号を供給するために、連続する走査位置において順次問
合せされる。

光学的な指画像処理技術においては、システムをできる
限シ低コストに抑え且つできる限シ小型化すると共に、
システムの信頼性を確実に維持できるようにすることが
望ましい。有用な指紋画像を得るためには、パックグラ
ウンド信号をできる限シ低く且つ一様に保持しなけれは
ならない。さらに、指紋被検体の高分解能画像が得られ
なければならない、高分解能を示し、パックグラウンド
信号を制御した信頼しうるシステムを提供する従来の装
置は、走査すべき指を支えるグラテンを使用する。プラ
テンは、パックグラウンド信号の制御及び分解能の向上
には有用であるが、間組点もいくつかある。使用中にプ
ラテン油、グリース及び農が付着すると、指紋画像に影
響を及を魯す。さらに、指をプラテンに押付けるときの
圧力が被検指紋をひずませ、このひずみは指をプラテン
に当てるたびに少しずつ異なる。

このようなひずみは少なくとも４３類の状況から発生す
る。指の指紋の間隔がつまっている珈轡では、指をプラ
テンに押付けたときに、麺起部が谷部の位置Ｋまで迫ろ
うとする。第２に、指をプラテン上に位置決めするとき
に、指をプラテンに沿りて所定の位置まで動かさなけれ
はならないので、指とプラテン表面との摩擦によりて計
算尺ひずみが発生する。帛３のａｔ類のひすみは、先に
指をプラテンに押当てた際に残されていた潜像によシ起
こる潜像ひずみである。第４のａ１拳のひずみは、指の
皮脂とプラテンとの相互作用によりて起こる。この第４
のひずみは、ＢＬ脂の分泌量の多い指の場合には％に大
きくなる。これらのひずみ発生条件は全て弗机性のない
ものであるので、同じ指をプラテンに当てても、そのＳ
度、指画像は変化する。その九め、解析は複雑になシ、
これらのひずみｔ補償する次めに比較的高コストの処理
が必要となる。

テャールズ・サドウスキイ（Ｃｈａｒｌ＠ｓ　５ａｄｏ
ｖｓｋｙ）の米国特許第３，６１４，７４７号に記載さ
れる指紋装置は、スリットを介して指の一部を走査する
ために、規則的な元を使用する。該米国特許の装置はパ
ックグラウンド元のレベル（すなわち、電気信号におけ
るベースライン）をできる限り低く保つために点光源を
使用し、また、それを使用しなけれはならない。該米国
特許は、問合せ光の点を単一のスリット開口に沿って７
）：食することにニジ隆起部と谷部との照度差を発生さ
せるために陰影づけ技術を採用している。

本発明の一つの目的は、プラテンを使用せずに正確な指
紋画像音発生する光学的な指画像処理装置を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は、ｔｈ像信号のベースライン信号へ
の沈み込みを回避するその工うな装置を提供することで
ある。

本発明のさらに他の目的は、比較的低コストで信頼性が
あシ且つ再現可能な画像を発生するそのＬりな装置を提
供することである。

本発明のさらに他の目的は、比較的小型のそのような装
置を提供することである。

本発明の一つの目的は、谷部の浅い指や、谷部の深い指
を含み、また、隆起部の幅がきわめて狭い指や、隆起部
が比較的幅広い指をも含む個体群の中に存在する広範囲
にわたる指表面に対して有効である装置において、前述
の樵々の目的ｔ−達成することである。

〔課題を解決するだめの手段〕

不発明においては、所定の位置に保持される対象物パタ
ーン１ｉｌｌＩ像を提供する欠字的対象物パターンｔｈ
像の処理装置であって、スリットの形態の問合せゾーン
を有するほぼコリメートされた元ビームを供給する照明
を段を有し、該問合せゾーンは該所定の位置に保持され
る対象物パターンに入射し、光学的焦点合せ手段と、直
線変換器列とは共に光学的に対象物パターンの下流側に
あって、該問合せゾーンにより問合せされている対象物
パターンから反射されるスリットの形態の変調光ゾーン
を受光し、変ｖＩ４元ゾーンの平面と、問合せゾーンの
平面とは実質的に同一平面であって、照明平面を規定し
、回転手段は該照明手段と、該光学的焦点合せ手段と、
該変換器列とを所定の軸に関して所定の円弧だけ回転さ
せ、該所定の軸は問合せされるべき対象物、ｐ４ターン
の公称中心軸であり、該円弧の分だけの回転によって該
照明平面は対象物パターンの膝元表面を走査し、該照明
平面内の元は問合せされるべき対象物パターン表面に垂
線から外れた所定の角度で入射し、該垂線から外れた角
度は該Ｆ５ｒ定の軸に対して垂直でるる平面に関するも
のであり、該変換器のｔｈ像平面は問合せされるべき被
検体としての対象物パターン表面から位置のずれた物体
平面に関して該欠字手段の主像平面である光学的対象物
パターン１Ｉｌｉｌ像の処理装置において、該照明平面
は該回転のあらゆる位置を通じて該所定の軸と平行であ
り且つ該所定の軸からのオフセット（ｄｊを有する。対
象物パターン画像の処理装置、が提供される。

簡潔に表現すると、本発明の装置は、コリメートされ九
コヒーレントな問合せ元ビームを使用して指の表面の直
接読取シ装置を提供する。

コヒーレント光ビームによシ問合せされた指表面から反
射される光ビームは指紋情報を含む。この反射光ビーム
は直線光電変換器列に入射する。

従って、ある１つの時点で、直線変換器列には指の細い
１本のラインのみが結像されることになる。

そのため、変換器列に像を形成するために、細いスリッ
ト状の問合せ元ビームを使用するだけで良い。すなわち
、問合せ元ビームはビーム形成円柱レンズにより平坦な
光ビームＶＣ整形され、このビームが光のスリットとし
て指に入射する。問合せ元ビームの平面と、反射変調光
ビームの平面とは同一平面である。問合せラインは間付
せされるべき指の軸とほぼ平行である。

同一平面にある問合せ元ビームと、反射変ｉｌＩ元ビー
ムとは照明平面を形成する。照明平面は指の周囲で、照
明平面に対して垂直な周囲方向に主食される。光字的主
食は、照明平面を理想化された円筒形の指の公称軸でる
る所定の軸と平行に維持するように照明平面を回転させ
ることを含む。

照明平面全指の表面のＴ＠囲で回転させることにより、
指紋押捺方法における１ころがシ分と同等の出力画像が
得られる。従りて、光字問合せ及び検出装置の回転円弧
はこの１ころがプ分の指画像を十分に提供しうる角度で
ある。

このように、プラテンで支えられていない指の表面の周
囲で照明平面を回転させるために１問合せ元ビームと反
射変調光ビームとを同一平面とすることが必璧になる。

指の表面は一様な円筒ではないので、た１進行中に、変
換器列の画像には相当の幾（＋’Ｊ学的ひずみが現われ
ると考えられる。問合せされるべき指に沿った長手方向
ラインがｉｉｋ変換器列に確実に現われるようにするた
めに、問合せ平面と反射変調平面とは同一でなけれはな
らない。

レーザーダイオードが発生するコヒーレント光ビームは
、原画レンズと円柱レンズとの組立体によシ、ほぼコリ
メートされた問合せ平面光に整形される。問合せ光ビー
ムは、支持体よシ先に突出している指の一部分を問合せ
るため及び指紋情報を含む反射光ビームを発生するため
に、指を横断するように走査される。照明平面の内部に
おいて、コリメートされた問合せ元ビームは、問合せさ
れるべき指の表向に垂直な麿に対しである角度を成す。

すなわち、照明平面の内部で、問合せ元は垂直かられず
かに外れた角度で指の表面に当たる。

さらに、照明平面が問合せラインの箇所における指の表
向に対して完全に垂直とならないように確保するために
、照明平面は回転軸かられずかにずれている。照明平面
の内部の垂線から外れた角度と、照明平面の指の公称軸
からの位置すれとの組合せによって、二次元のｈ影っけ
が確実に行なわれる。

レーザーダイオードと、問合せビームと、ビーム形成レ
ンズと、変換器列と、変換器列上に像を焦点合せする集
束レンズとを含む九字系は、全て、爪の端から端まで行
渡ることができる走査を実行するように、指の公称軸を
中心として回転する支持台に堰付けられる。

照明平面と指の軸との位置ずれは、指の周囲ラインに沿
った陰影づけ効果を発生させる結果となる。これは、照
明平面の内部の垂線から外れた光入射によって発生され
る指に沿った軸方向、すなわち長手方向ライン上の陰影
つけと同様のものである。

陰影づけを最小にするため及び最大にするために本発明
を試験した際に、互いに輛強し合って、広範囲にかたる
指表面に対して有意な画像を提供する２つの現象がある
ことが観察された。

個体群の中に存在する広範囲にわたる指に対して意味の
ある画像を得るように不発明の装置が最適の状態で利用
していると思われる２つの現象とは、上述の陰影っけの
現象と、強め合う干渉及び弱め合う干渉の現象である。

本発明が観察しうる、著しく改醤された成果を提供する
態様に関する厳密な説明は完全には理触されないが、１
１１Ｉ像平面において、反射コヒーレント光によシ、陰
影つけにより提供される像の負を相当に向上させる工う
な着しく大きな強め合う干渉及び籾め合う干渉が起こっ
ていると考えられる。

詳細にいえは、隆起部から反射されるコヒーレント光は
強め合う干渉を発生して、変換器列に明るい画像を形成
し、谷部から反射されるコヒーレント光は弱め合う干渉
を発生して、変換器列に暗い画像を形成する。

Ｌ用語の説明〕 「照明平面」・・・ここでいう照明平面とは、直線光！
変換器列上取囲む幅の狭い平面状ゾーンである。従って
、この平面には）！＃みがあり、その厚さは、変換器列
を構成するダイオードの開口にニジはは決定される。問
合せ光ビームはその平面をごくわずかに越えて延伸する
工うに整形されるのが好ましい。問合せ元ビームをその
ように整形することにニジ、光は鰍も効率良く便用され
る。すなわち、無駄な元が最も少なくなり、必要な電力
も最小である。この工うな問合せ党ビームの整形の結果
、指紋情報を搬送する反剰変論元ビームも、照明平面の
厚みを大きく框越えない輪となる。照明平面の厚みの外
側の元は全て変換器の開口の外ＩＮ’ｌシ、画像形成に
は関係しない。

問合せ元ビームがこの照明平面にごく近接する幅まで整
形されなかったとしても、本発明は実施可能であるが、
照度が低下するために、変換器列によシ発生される明る
い画素と、暗い画素とのコントラストが少なくなるであ
ろう。しかし、照明平面は依然として存在していると考
えられる。すなわち、照明平面は、変換器列の位置及び
開口幅と、結像レンズの光軸とにＬシ規定され続ける。

「コリメートされた」・・・レーザーダイオードと、集
束レンズアセンブリは、ほぼコリメートされたコヒーレ
ント光のビームを供給する。コリメート光ンは党の散乱
及び元の損失をなくす。この光がいくらか発散又は収束
することは避けられず、その程度の発散や収束は様々な
レンズによシｙ４！！できるので、この光の発散又は収
束をなくすことは不可欠ではない。従って、ここでいう
コリメートされた光とは、個々の光線が散乱しない元ビ
ームである。すなわち、コリメート光は発散光、平行光
又は収束光のいずれであっても良い。さらに、光線が互
いに全く交差しないということも不可欠ではない、従っ
て、ほぼコリメートされたという用語は、ここでは、大
半の光線が互いに交差せず且つ多少の発散又は収束が存
在していてもよい元ビームをあられすために使用される
。指板検体に強い元を与えることによシ光効率を達成す
るためには、徐々に収束するビームとすることが有用で
ある。そのようなコリメートされた問合せ元ビームは、
＃ｉ影づけ効果を得るためには不可欠である。

「幾例学的ひずみ」・・・成る時点で指を照明し、照明
平面により規定される元のスリットは、二方向に湾曲す
る表面に入射している。便って、そのスリットが？ｂを
爪の一端から他端に至るまで走査するにつれて、変換器
列の１９Ｒは、問合せ元ビームの平面と変！ｌ！１元ビ
ームの平面とが一致していない限シ、七の直線形状ｔ−
変化させてしまうと考えられる。幾例字的ひずみという
用ぴは、ここでは、同一平面性からの進脱がある場合に
、走査の進行中に起こる間付せ中の画掘の直線幾１ｐ」
字形状の変化をめられす九めに使用される。

「物体平面」・・・集束レンズは、変換器列にお照明中
の指のスライスのｔｈＩ像を焦点合せするために使用さ
れる。このレンズは、レンズの焦点距離にニジ決定され
る像距離と物体距離との通常の逆法則関係に従う。本発
明の装置は、像距離（すなわち、集束レンズの平面から
変換、審判までの距ｌ１ｌｉｋ）に関して、その逆法則
にニジ決定される物体距離が問合せされるべき指の表面
のわずかに上流側にあるように構成される。従って、こ
こで説明される装置の物体平面は指の表面とは一致しな
い。しかしながら、物体平面は指の表面に非常に近接し
ている。支え構造に乗った指の太さに応じて、物体平面
は指の表面から２から７ミリメードル上流偶に位置する
。物体平面が指の表面にあったとすると、変換器列に入
射するコヒーレント元の干渉関係が変換器列における像
に写える恩恵はほとんど、あるいは全くなくなってしま
う。このわずかな焦点外れ状態が画像の干渉をより高め
るのである。陰影づけ効果はこの焦点外れ状態によシ大
きな影響を受けない。

「反射変調光ビーム」・・・問合せ元ビーム１６は指板
検体から指紋情報を搬送する変調光ビーム２２として反
射される。この変調光ビーム２２は、鏡面反射と、拡散
反射又は散乱反射とによ）指から戻される光を含む。こ
こで使用される反射されたという用験は鏡面状反射のみ
を示唆しよりとするものではない。

〔実施例〕

以下、添付の図面を一照して本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の改良された元学的な対象物パターン
画像の処理装置を示す。装置は、従来通シの構成の直線
フォトダイオード列１２ｔ−含む。

ここで使用される１つのダイオード列は２０４８個の電
荷結合フォトダイオードを有する。フォトダイオードは
互いに接触する状態で７ライメントされている。従って
、ダイオード列の受光開口はスリットの形状を呈し、ス
リットの長辺がダイオード列の長手方向に相応する。

レーデ−ダイオード１４は問合せ光ビーム１６０発生源
として使用される。レーデ−ダイオード１４はコヒーレ
ント元のビームを発生し、このビームはレンズによシコ
リメートピームの形に整形される。ここでいうほぼコリ
メートされた光とは、個々の光線が散乱しない元ビーム
のことである。

−ｙｔＩｉ＆が互いに交差しないという点は１１！では
ない。

さらに、コリメート元ビームは発散ビーム、平行ビーム
又は収束ビームのいずれであってもよ−。

球面レンズアセンブリ１８及び円柱レンズ２０は問合せ
ビーム１６の元路内にあって、九を幅の狭いスリット状
に整形すると共に、過切な光の強さが得られるように元
を集束させる。わずかに発散する問合せ元ビーム１６は
指Ｆにおける光のスリットを最良の状態でコントロール
することができる。

問合せ元ビーム１６は対象物と７しての指Ｆ６Ｃニジ変
調されて、対象物ノ々ターン画像情報としての指紋情＠
を含む反射光ビーム２２となる。

結像レンズアセンブリ２４は反射光ビーム２２によシ搬
送される指紋′ＵｊＡＪ像をＣＣＤ列１２の上に投影す
る。ダイオード列１２上に投影された指紋幽像は、指紋
情報を表わす明るい点と、暗い点とを含む、ダイオード
列１２は、ダイオード列１２の受光開口の平面が照明平
面に対して垂直となるように位置決めされるのが好まし
い。

回転自在の支持体３８は、レーザーダイオード１４と、
ビームを形成するレンズ１８及び２０と、結像レンズ２
４と、０００列１２とを取付けるための台を形成する。

この支持体３８は軸ｘ−ｘ１に中’Ｌ？とじて回転自在
であり、使用中、１８０度までの円弧を画くように１ｇ
１転される。このように問合せ元ビーム１６が回転する
ことによって完全なロール画像を得ることができ、また
、指Ｆに対する問合せ元ビーム１６の入射角は、有用な
変！！１４情報を提供する範囲に保持される。軸Ｘ−Ｘ
は問合せ中の指Ｆの公称軸である、支持体３８は軸受３
９に関して（９）転運動するように取付けられる。

支持体の回転の中心となる軸には、回転位置エンコーダ
４０が結合される。回転位置エンコーダ４０は従来通シ
のもので、支持体３８がある増分距離だけ回転するたび
に信号を発生する。ダイオード列１２に含まれるそれぞ
れのダイオードの一辺は約０．０１■（約０．５ミル）
である。回転位置エンコーダ４０は、支持体がダイオー
ド列における画像を約０．０１■変位させる円弧角艮だ
け回転するたびに同期イき号を発生するように校正され
る。

走査の開始と同時に、回転位置エンコーダ４０は同期信
号を発生し、この信号は、リード１１２ａ上のＣＣＤ列
の出力に結合される電子走査回路に印加される。電子走
査回路は従来通りの構成であり、同期信号に応答して、
０００列１２を構成するそれぞれのＣＯＤ素子を順次問
合せる。このようにして、一方の軸（軸Ｘ−Ｘに対して
垂直）に沿っている光学的走査は、発生中の画像の画素
、すなわちビクセルを構成する一連の信号を発生する周
期的方式で、他方の軸（ダイオード列１２のライン）に
沿って電子的に走査される。

問合せ元ビーム１６は円筒レンズ１８及び球面レンズア
センブリ２０によシ整形されて、長く狭い平面状の問合
せ元ビームとなる。指に入射するときの元ビームの長さ
は、ある一実施例では、軸Ｘ−Ｘとほぼ平行で約２．５
ｍ（１インチ）である。

指Ｆにおける元ビームの１ＩＩＩｉ１は約０．１鱈から
０．１２瓢である。この幅は軸Ｘ−Ｘの方向とはｌ’を
直交する方向に沿っ九値である。

このように１元４ＩｊＩは狭いスリット照明を形成する
ように集束される。この問合せスリットの内側にある元
ＩｔＩｌは、軸Ｘ−Ｘと平行であって、軸Ｘ−Ｘと交差
しない平面ｔ−規定する。第２図に示されるように、照
明平面４２と軸Ｘ−Ｘとの間にはオフセラ）　Ｉ−ｄ　
Ｊが存在している。軸Ｘ−Ｘを中心とする元字糸の回転
はこの平行関係を維持すると共に、照明平面と軸Ｘ−Ｘ
との間のオフセットｒｄＪをも維持する。試販した実施
例においては。

このオフセットは約１．５２５■（０，０６インチ）で
ある。

問合せ元ビーム１６の照明平面４２の内部で、入射光線
は問合せされるべき指表向のラインに対しである角度を
形成する。図面をわかりやすくする九め、第１図では、
問合せ元ビーム１６の光線の入射角を誇張して示しであ
る。一実施例においては、入射角は第１図の平面で１１
°である。

１．５鱈のオフセラ）ｒｄＪと、照明平面４２内での１
１°の入射角との組合せによって、２つの軸において谷
部の陰影づけが起こる結果となる。この陰影つけはダイ
オード列１２に暗い谷部と、明るい山部とを含む画像を
形成する。軸Ｘ−Ｘから公称の指の問合せラインまでの
＠離ｒ　ｒ　Ｊは約８．７■である。従りて、１．５−
のオフセット「ｄ」は一方の軸に沿って、他方の軸にお
ける１１″の入射角が発生させるのとほぼ等しい陰影を
発生させようとする。

装ｆｉｌｌＯはプラテンを使用しない。指Ｆを指又え３
２によシ保持し、指先位置決め景素３６にニジ位置決め
する。これら２つの指又え３２及び３６は互いにｍ間し
て配置されるので、指Ｆの一部は指又え３２の前鰍部３
２Ｆから前方へ突出する。指又え３２を使用するのが好
ましいが、走査すべき化が問合せ元ビーム１６の元路内
の適正な位置に静止状態で保持されるならは、このよう
な指又えを使用せずに本発明を実施することも可能であ
る。

指Ｆと結像レンズ２４との距離と、ダイオード列１２と
結像レンズ２４との距離との比は装置１０の縮小率を決
定する。たとえは、本発明の一実施例においては、指Ｆ
と結像レンズ２４との距離は約１３．１１（５，１６イ
ンチ）であり、ダイオード列１２と結像レンズ２４との
距離は約８．７４ｃｍ（３，４４インチ）であるので、
ｌＩａ小率は１．５となる。

この実施例では、被検体である指の分解能は０．０１９
■（０，７５ミル）である。ダイオード列１２のセル中
心間距離は０．０１３ｍ（０，５１ミル）であり、指の
平均隆起部間距離は約０．４■（１５ミル）である。

第１図は、入射する問合せ光ビーム１６及び反射光ビー
ム２２の垂線からのずれ角度を誇張して示している。−
実施例においてに、入射光ビームは垂線に対して１１匿
（１１’）の角度を成し、結像レンズ２４の元軸は垂線
に対して４度（４６）の角度を成す。ただし、鋭面反躬
は想定されておらず、実際には１反射元ビームにおける
結像レンズ２４の軸の角度に変動が坑われるものと考え
られる。

１つの実施例が試験された。この実施例は、指紋の隆起
部の頂部に沿った１本の明瞭な明るい線と、頂部の間の
実質的に低レベルの、すなわち詣いゾーンとを有する画
像を発生する。明るい線は隆起部間距離のお工そ１０か
ら１５／”−セントを占め、暗いゾーンはこの距離の残
る８５から９０ノ９−セントを占める。明るい頂部線は
反射変調光ビームの強め合う干渉による増強の結果でお
るように見える。暗いゾーンは反射光の刺め合う干渉を
表わしているように見える。背景となる、ゆっくりと変
化する直流成分は頂部機の振幅に対して十分に低いので
、この成分を容易にサブトラクト、し、′ｘ喪な使用で
きる画像を残すことができる。

さらに、画像はあらゆるパックグラウンドノイズに対し
てははクリアな状態で玩われる。

この干渉の結果はコヒーレント光を使用した場合にのみ
得られることがわかっている。コヒーレント光が隆起部
の頂ｉＫ沿って増強を生じさせ、残る画像部分について
は相殺を生じさせる精密なメカニズムについては完全に
はわかっていない。

試験的具体例（オフセット「ｄ」を設けない）の検査に
当たっては、非干渉性の単色コリメート元を発生する光
源にニジ照明を行なった。しかし、この光源は、コヒー
レントな問合せ元ビームにより発生される画像に匹敵す
る意味ある１、使用可能な画像を発生することができな
い。また、非干渉性でコリメート度は高いが、単色では
ない問合せ元ビームを発生する光学点検ランｆを使用し
てシステムを検査した。その結果も比較的有用性に欠け
ていた。そこで、干渉性は不可欠の％似であるという結
論に達した。促って、隆起部のＩｋｓに沿った増強は強
め合う電気的位相干渉によるものであり、跣る画像部分
における実質的な九の欠如は弱め合う電気的位相干渉に
よるものであると結論づけられる。

隆起部の頂部において光に発生する強め合う増強は、関
連する被検体の変動する性質によって起こる。第３図は
、指の表面に対して垂直にとった平面に沿って見た隆起
部と谷部との関係を理想化した形で示す。隆起部Ｒはを
ｇｖニジ相轟に広く、ＲとＶとの比は４対１もしくは５
対１であると思われる。被検体であるｒｒｌをプラテン
に当てると、隆起部の中心部はガラスプラテンに接して
、平たくなってしまう。中心部以外の隆起部と、谷部ゾ
ーンはガラスプラテンの表面から一関した位［ＶＣある
。反射される画像はガラスグラテンの背面の画像である
ので、その結釆得られる画像の隆起部ゾーンと谷部ゾー
ンの暢の差は、第３図に示されるＬうな実際の被検体に
存在する差ニジもさらに類似している０人によっては、
指のいくつかの領域で、指をプラテンに押付ける力が強
いために、隆起部が平坦になシ、谷部とほぼ同じ高さに
なってしまうこともある。しかし、通常は、隆起部の相
当多くの部分がプラテンの表向に接触すらしない。

実際問題として、通常の谷部の幅は隆起部間距離と比べ
て極めて小さいので、システムの分解能を画素１つ当た
シ少なくとも約０．０２ｍ（０，７５ミル）程度には微
細にすることが必要である。これによシ、指の個体群の
谷部幅の適切な画像形成が確保される。

しかしながら、グ２テ／を使用しない本発明の直接指読
取りと関連して、隆起部ゾーンに沿った光字的距離の変
動は谷部ゾーン全体にわたる光字的距離の変動に対して
かなシ少ないことがわかるであろう。これは、コヒーレ
ント元によって強め合う干渉及び鞠め合う干渉が観察さ
れる理由を説明する上で′Ｊｋ景なポイントであると考
えられる。

ここで起こるのは、＃に起部表面に沿って互いに近接し
ているが、わずかに異なる焦点距Ｘｉｌ有する複数個の
点は画像平面に同一の点として椀われることが可能であ
り、実際にそのようになるということたと思われる。そ
の結果、強め会う干渉が発生する。これは、画像平Ｎ内
の隆起部ゾーンの頂部の中心に沿って照明を相当に烏め
る。隆起部表面は実際には（Ｉ’Ｊらかの凹凸と、光字
的距離の変動とを含んでいるので、増強は隆起部表面全
体について一様ではなく、隆起Ｓ表面の頂部に関してさ
え一様でにありえない。しかしながら、増強は、関連す
る分解能、すなわち画素ごとに０．０２ｍ（０，７５ミ
ル）の分解能で得られた画像の頂部に沿って各々の画素
の内部に正体の増強を実現する程度には十分に一様であ
る。

これに対し、谷部領域から反射される光１Ｃ起こる弱め
合う干渉は、谷部ゾーンの様々な点の焦点距離の差がよ
シ大きく、よシはらついているために、電気的な位相の
相殺が起こり、その結果、画像平面に暗いゾーンとして
現われることに起因する。

走査すべき指の表面が物体平面のわずかに下流側に位置
するように指を位置決めすることが大切である。この条
件は、コヒーレント元に工９ダイオード列において発生
される強め会う干渉及び弱め合う干渉を得るために必要
である。焦点外れの場合でも、胸影つけ効果はｌ大な影
ｊｉｌｉＩｔ−受けない。

結像レンズ２４の焦点深度は、物体平面からのこのわず
かな量の変位に対応しうるように十分に大きくなけれは
ならない。当然のことながら、焦点外れ状態がある最適
の点を越えてしまうと、情報は失なわれ始める。

光軸に沿って実施されるべきｉ！ｌｌｉ整は、予期され
る最も幅の狭い指の表面が、物体平面から約２ｍだけ下
流側に位置するようなものである。その結果、予期され
る最も太い指は物体平面から６又は７■下流側に位置す
ることになる。このような寸法は被検体である指の表面
を十分に合焦点状態に保持するので、所望の情報は失な
われず、弱め合う干渉効果と強め合う干渉効果とが起こ
って、陰影つけ効果を高める。なお、物体平面からのこ
の２■から７■の変位は、被検体から結像レンズ２４ま
での距離が約１３．１ｍｍである場合に関するものであ
る。

あるいは、指が物体平面のわずかに上流側に位置するよ
うな構成とすることも可能であろう。その場合、寸法は
、予期される敢も太い指が物体平面から＃２鱈上流慟に
位置し、予期される最も細い指は、物体平面から６から
７謹上流側に位置するように設定されると、考えられる
。

結像レンズ２４は、指の多様さと、走査すべき指の表面
が個人ごとの指の太さの違いによって軸方向に変動する
ことと１走査すべき個々の指が完全な円筒形ではないこ
ととを考慮に入れて、妥当な焦点深度を有しているべき
である。

コヒーレント元の使用によるこの干渉効果と、コリメー
ト元の角度設定及び位置ずれによる照影つけ効果とは、
広範囲にわたる個人群について有効である装置を提供す
る増強効果である。

おそらく、どのような問合せ元ビームであっても、指画
像変調がある程度介在する反射光ビームを供給するであ
ろう。しかしながら、その画像情報は、被検体でおる指
自体のはらつきの多い性質に起因する背景照明によシ沈
み込んでしまうため、そのような情報をそれが有効に埋
込まれている大きな、変動するベースライン、すなわち
ペデスタルから取出す実用的な方法は存在しない。

ここで論じられる関係は、走査すべき指の表面を軸ｘ−
ｘｌ−中心とする円筒として扱うことができるという仮
足の上に立っていた。実際の表ｉｆ＋はその理想概念と
は異なるが、円筒にごく近いため、上述のようなシステ
ムは実際の実施例においては実用に値する結果を提供す
るように動作する。この理想からの偏差があったとして
も、その結果起こるひずみ又は偏差Ｃ２プラテンを採用
するシステムの場合よシ少ない。

しかしながら、ダイオード列１２のライン（第１図の平
面と平行なうイン）と、結像レンズ２４の光軸とが問合
せ光ビーム１６の平面と同じである平面を規定すること
は不可欠である。この同一平面という特徴は、真の円筒
ではない指Ｆの表面の回転定食を実施することを可能に
するためには重要である。ダイオード列がその平面内に
ある限り、照明されている指のライン全体はダイオード
列１２において受光される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、指が問合せ元ビーム１６により間会せされて
いる位置にある状態を示す本発明の装置の光学的及び機
械的な概略を示す図、 第２図は、欠字問合せ及び検出装置の照明平面と回転軸
とのオフセラ）ｄを誇張した形で示す、指先を見た第１
図の装置の部分を示す図、及び第３図は、ひずみのない
指の隆起部ゾーンＲと谷部ゾーンＶとの典型的関係を理
想化して概略的に示す図である。 １０・・・光学指画像処理装置、１２・・・直線フォト
ダイオード列、１２ａ・・・リード線、１４・・・レー
ザーダイオード、１６・・・問合−＋！：元ビーム、１
８・・・円柱レンズ、２０・・・球面レンズアセンブリ
、２２・・・反ｌＦｉ元ビーム、２４・・・結像レンズ
、３２・・・指支え、３２Ｆ・・・指支え前鰍部、３６
・・・指先位置決め要素、３８・・・支持体、３９・・
・軸受、４０・・・回転位置エンコーダ、４２・・・照
明平面、Ｆ・・・指。 手続補正書（方式） 昭和６３年４月　１ｇ日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、　事件の表示 昭和６３年特許願第０１７５４７号 ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号５、
　補正命令の日付 自発補正 ６、補正の対象 （］）　　１９１書の「出願人の代表者」の欄（２）委
任状 （３）明細書 ７、補正の内容 （１）（２）　　別紙の通り （３）明細書の浄書（内容に変更なし）８、　添付書類
の目録 （１）訂正願書　　　　　１１１！１ （２）委任状及び訳文　　　　　　　　　各１通（３）
浄書明細書　　　　　　　１通 手続補正書（自発） 昭和６３年４月　２１７日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 昭和６３年特許願第０１７５４’７号 ２　発明の名称 対象物パターン画像の処理装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名称　フィンガーマトリックス。 インコーホレイティド ４、代理人 住所　〒１０５東京都港区虎ノ門−丁目８番１０号ガ ＆　補正の対象 明細書の「特許請求の範囲」および「発明の詳細な説明
」の欄 ６、補正の内容 （１）　　特許請求の範囲を別紙のとおりに補正する。 （２）明細書第７頁第１１〜第１２行「問合せゾーン」
を１問合せゾーン（ｉｎｔｅｒｒｏｇａｔｉｎｇ　ｚｏ
ｎｅ）Ｊと補正する。 （３）同第７頁第１２〜第１３行「ほぼコリメートされ
た光ビーム」を ｒ実質的にコリメートされたコヒーレントな光ビーム１
と補正する。 （４）同第１５頁第１９〜第２０行「変換器列にお照明
中の指の」を ｒ変換器列上に函・いて照明されつつある指の」と補正
する。 ７、添付書類の目録 特許請求の範囲　　　　　　　　１通 ２、特許請求の範囲 １．所定の位置に保持される対象物パターン画像を提供
する光学的対象物パターン画像の処理装置であって、ス
リットの形態の問合せゾーンを有する実質的にコリメー
トされたコヒーレントな光ビームを供給する照明手段を
有し、該問合せゾーンは該所定の位置に保持される対象
物パターンに入射し、光学的焦点合せ手段（２４）と、
直線変換器列（１２）とは共に光学的に対象物パターン
の下流側にあって、該問合せゾーンにより問合せされて
いる対象物パターンから反射されるスリットの形態の変
調光ゾーンを受光し、変調光ゾーンの平面と、問合せゾ
ーンの平面とは実質的に同一平面であって、照明平面（
４２）を規定し、回転手段（４０、３８）は該照明手段
と、該光学的焦点合せ手段と、該変換器列とを所定の軸
（Ｘ−Ｘ）に関して所定の円弧だけ回転させ、該所定の
軸は問合せされるべき対象物パターンの公称中心軸であ
り、該円弧の分だけの回転によって該照明平面は対象物
パターンの露光表面を走査し、該照明平面内の先は問合
せされるべき対象物パターン表面に垂線から外れた所定
の角度で入射し、該垂線から外れた角度は該所定の軸に
対して垂直である平面に関するものであり、該変換器の
画像平面は問合せされるべき被検体としての対象物パタ
ーン表面から位置のず“ｈｒ＝物体平面に関して該光学
手段の主像平面である光学的対象物パターン画像の処理
装置において、該照明平面は該回転のあらゆる位置にわ
たり該所定の軸と平行であり且つ該所定の軸からのオフ
セット（ｄ）を有する、対象物パターン画像の処理装置
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、所定の位置に保持される対象物パターン画像を提供
   する光学的対象物パターン画像の処理装置であって、ス
   リットの形態の問合せゾーンを有するほぼコリメートさ
   れた光ビームを供給する照明手段を有し、該問合せゾー
   ンは該所定の位置に保持される対象物パターンに入射し
   、光学的焦点合せ手段（２４）と、直線変換器列（１２
   ）とは共に光学的に対象物パターンの下流側にあって、
   該問合せゾーンにより問合せされている対象物パターン
   から反射されるスリットの形態の変調光ゾーンを受光し
   、変調光ゾーンの平面と、問合せゾーンの平面とは実質
   的に同一平面であって、照明平面（４２）を規定し、回
   転手段（４０、３８）は該照明手段と、該光学的焦点合
   せ手段と、該変換器列とを所定の軸（Ｘ−Ｘ）に関して
   所定の円弧だけ回転させ、該所定の軸は問合せされるべ
   き対象物パターンの公称中心軸であり、該円弧の分だけ
   の回転によって該照明平面は対象物パターンの露光表面
   を走査し、該照明平面内の光は問合せされるべき対象物
   パターン表面に無線から外れた所定の角度で入射し、該
   垂線から外れた角度は該所定の軸に対して垂直である平
   面に関するものであり、該変換器の画像平面は問合せさ
   れるべき被検体としての対象物パターン表面から位置の
   ずれた物体平面に関して該光学手段の主像平面である光
   学的対象物パターン画像の処理装置において、該照明平
   面は該回転のあらゆる位置にわたり該所定の軸と平行で
   あり且つ該所定の軸からのオフセット（ｄ）を有する、
   対象物パターン画像の処理装置。 ２、該ほぼコリメートされた問合せ光ビームはコヒーレ
   ント光ビームである、請求項第１項記載の装置。