JPS63503206A - 指紋検知法 - 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】 指　紋　検　知　法 技術分野 本発明は、平滑平面上に置いた指の構造を走査し、記憶された構造と比較する形 式の、指紋および同様の皮膚表面構造の検知法に関する。本発明は、更に、この 種の方法を実施するシステムに関する。

背景技術 指紋検知装置は、すでに、多種多様のものが知られており、あるいは、提案され ている。即ち、例えば、一度検知された指紋の特徴を中央コンピュータに記憶し 、検知装置から得られた実際の指紋と比較するため、必要に応じて、コンピュー タから上記特徴を呼出す形式のシステムが知られている。しかしながら、この種 のシステムは、データ保護に関して疑問がある。従って、すでに、カード所有者 自身が対応する指との比較のために直接に検知装置に入力する一種の特定カード に指紋を記録するシステムも知られている。

公知のシステムの場合、比較は異なる態様で行われる。

即ち、純粋な電子的方法が知られているが、大半の検知を光学的に行い、データ の最終比較のみを電子的に行う方法も知られている。純粋に電子的な検知法の場 合は、例えば、マトリックス形に配置した容量式のまたは別の対応する小形セン サによって、指紋を走査できる。光学的検知の場合、プリズムに指の表面を押し つければよい。

この場合、例えば、隣接媒体が空気ではなくプリズム面に接する指表面の隆起個 所であるようなプリズム表面の個所の反射挙動は変化する。

これらすべての公知の装置は、何れも、構造が比較的複雑で６Ｃ１従って、安価 でなく、量産される小形検知装置には組込み得ないと云う欠点を有する。上記の 比較的複雑な、従って、概ね比較的正確な検知装置の大半は、データ処理設備に 問題なく接続できる。しかしながら、この利点は、特定の事例において必要であ るにすぎず、指紋データの中央処理には、既述の如く、データ保護法上の疑問が ある。

発明の開示 本発明の目的は、このような基礎にもとづき作製した装置が、複雑でなく、作動 確実で安価であり、データ処理設備と関係なく任意の個所で使用できるよう、構 成が簡単な指紋検知法および対応するシステムを創生ずることにある。この場合 、検知精度が極めて高い必要はなく、ある程度の誤認率が許容される。何故なら ば、偶然的誤認が、指をデータ担体と比較する者に対して不利な結果を招くこと はないからである。誤認率は、場合によっては、複数の検知操作を順次に行うこ とによって、減少することができ、即ち、最後の操作のみが成果を挙げれば十分 である。

上記の目的は、本発明にもとづき、請求の範囲第１項の特徴記載部分に記載の方 法によって達成される。

指紋検知において光波の代わシに超音波を使用することによって、下記の利点が 得られる。

（１）空気中の音速は水中の音速の光であり、水は人体の大部分をなし、更には 、指の載置板として、水と同様の音響伝播性を有する材料を容易に見付は得ると 云う事実にもとづき、音波は、皮膚と載置面との移行個所において、指の皮膚の 隆起個所が載置面と直接に接触する個所をほぼ同一の速度で通過し、指の構造の 凹みがある個所、即ち、載置面と皮膚との間に空気層が存在する個所で反射され る。かくして、補足の方策を講することなく、指紋の特徴の良好なコントラスト が得られる。

（２）音波は、光波よりもゆつくシ伝播し、よシ長いので、干渉縞を電子的に簡 単に解析できる。

（３）　ホログラフィックな記録を行うにはレーザ光を使用しなければならない 光と異なシ、音響ホログラフィ−を使用する場合、波のコヒーレンスに関する問 題はない。

（４）本方法の場合に好ましい１０〜１５　Ｍ　Ｈｚの範囲の周波数の超音波発 生器は、簡単且つ安価であり、極めて精密に制御でき、例えば、反射および散乱 波を問題なく除くことができる。これは、受信器にも当てはまる。しかも、更に 、同一の要素を音響発生器および受信器として使用することができる。

（５）　音響ホログラムを使用した場合、音響ホログラムは、光学的ホログラム よシも本質的に容易に計算、作成できる。何故ならば、波長がよシ長いからであ る。

（６）波長は、指表面の構造に適合させることができるので、検知時、指を能動 要素として利用できる。

音波（＊に、超音波範囲の音波）による指紋の検知は、本発明にもとづき、３種 の態様で実施できる。

最も判シ易い態様の場合、合焦された超音波束によって指表面を点状または線状 に走査する。この場合、超音波束と指表面との所要の相対運動は、掲載置板の機 械的運動およびまたは超音波源の運動によって達成できる。

更に、行路内で偏向装置を旋回することによって超音波束を移動できる。集束す べき音波フロントにおりて移相を行うことによって、機械的に駆動される部材を 使用することなく超音波束を移動することもできる。次いで、超音波束で走査せ る強度ラスタまたはコントラストラスタをコンピュータで評価して記憶されたデ ータと比較する。

超音波による指紋の別の同等の検知法では、反射された音波構造の特徴を物理的 にまたは計算で変換（例えば、フーリエ変換）′ｆ：行い、評価および比較のた めによシ簡単な構造を得る。これは、指表面の場合に可能である。

何故ならば、指表面は、その線形配置にもとづき、一種のフーリエ変換が可能な 概ね周期的な構造を示すからである。公知の指紋検知法は、主として、線形配置 の直接的比較（特に、分岐個所の検知）を意図する。指表面の構造を点ラスタの みから成る簡単な像に変換する方式は、これまで、指紋の検知に利用されていな い。

変換された構造の信号は、マトリックス受信器またはスキャナによって、コンピ ュータに伝送され、このコンピュータにおりて、対応する変換によって形成して 記憶されたデータと比較される。

更に、音響ホログラフィ−も指紋検知に利用できる。

検知プロセスに使用される記憶された指表面の音響ホログラムは、指の特徴に対 応し音波反射性の異なる表面レリーフ構造を有する。しかしながら、特徴構造を 表面に可視化するこの種のホログラムは、安全上の理由から好ましくない。従っ て、外部から見える平坦な表面を有するが、表面下に、音響伝播性の異なる材料 を使用した音響ホログラムが好ましい。超音波を透過するホログラムの場合、音 響的透明さの異なる範囲を使用できる。

検知システムにおける音波の推移および各要素の配置は、任意に選択できる。即 ち、例えば、超音波発生器または超音波源から来る音波フロントラ、まず、音響 ホログラムを含む記録担体を通過させ、次いで、掲載置板を介して指境界面に入 射させ、上記境界面から指表面構造に対応して反射された音波を超音波ラスタ受 信器に供給する。しかしながら、逆の配置も可能である。この場合は、音波は、 まず、指境界面に照射され、上記境界面で反射された音波は、次いで、ホログラ ムを通過して、出口側でラスタ受信器に入射する。

別の方法では、音響ホログラムを含む記録担体を掲載置板として使用する。この 構成の場合、音波は、音響ホログラムの指載置面とは逆の側から音響ホログラム に入射し、ホログラムおよび指境界面から反射された音波は、受信器に受信され る。

更に、音源から来る音波を同時に指境界面および反射性のホログラムに向ける構 成も可能である。双方の面で反射された音波は、次いで、ラスタ受信器に供給さ れる。

この構成の変更例では、音響発生器および音響受信器は、本質的に同一の平面内 に、１、音波は、正三角の推移をとって、発生器から指の境界面に達し、次いで 、ホログラムに達し、受信器にもどり、同時に逆方向へ送られる。

音響発生器および受信器が同一の構造部材である場合は、・セルス法で間欠的な 操作を行い、一方、受信器が別個の場合は、音響発生器を連続的に作動すること もできる。

システムの作動態様について、超音波の推移に関する限り、全測定装置、即ち、 本質的に、超音波発生器および受信器を液中（好ましくは、水中）に設置すれば 、特に有利である。すべての場合、液体は、既述の如く、境界面の移行を避ける ため液体と本質的に同一の音響伝播速度を有する材料から成る掲載置板の背面に 接する。液体の代わりに、例えば、対応する性質を有する固体の合成樹脂材料を 使用し、この材料に、測定装置を埋込むか、音響発生器および受信器を結合する ことができる。

添付の図面を参照して以下に本発明に係る方法を詳細に説明する。

図面の簡単な説明 第１図は、指表面と平坦な載置面との間の境界面における超音波の反射態様を示 す略図、第２図は、音響ホログラフィ−による指紋の検知における音波の第１推 移態様を示す図面、第３図は、ホログラフィ−法における音波の第２推移態様を 示す図面１．第４図は、ホログラフィ−法における音波の第３推移態様を示す図 面、第５図は、ホログラフィ−法における音波の第４推移態様を示す図面、第６ 図は、ホログラフィ−法における音波の第５推移態様を示す図面、第７図は、合 焦された超音波による指表面の走査装置の略図、第８図は、指表面で反射された 超音波構造の物理的変換装置の略図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図に、平坦な表面２を有する載置板１（但し、下面は示してない）を示した 。上面２には、人間の指の一部が載っている。指の表面４は、隆起個所５および 凹み個所６を有する。１０〜１５　Ｍ　Ｈｚの周波数範囲の超音波フロント７は 、できる限シ水に対応する音響伝播速度を有する材料から成る載置板１を通って 、載置板１と指表面４との間の境界面に達する。指表面４の隆起範囲５が載置板 １の表面と接触する個所において、超音波の大半は、指の載置板との間の境界面 を通シ、載置板１の音響伝播速度が本質的に短円の音響伝播速度に対応する場合 、本質的に同一の速度で短円金伝播する。一方、載置板１の表面の後３に空間８ が存在する指表面の凹み６の範囲では、音波は、空気中の伝播速度が本質的に小 さいので、局部的な音波フロント９の形で反射される。上記音波フロント９は、 音波フロント９の伝播路に設置したラスタ受信器で検知される干渉構造を形成す る。

以下の図面に、本発明に係るシステムにおける音波の各種の推移態様を示した。

第２図の態様の場合、超音波発生器１０で作られた音波７は、まず、指紋の音響 ホログラムを含むカード１１に入射する。カード１１ヲ通過した音波は、次いで 、載置板１と指３との間の境界面に達する。

上記境界面で反射された音波の方向には、得られた干渉、ｅターンを検知するラ スタ受信器１２が設けてアｂ０第３図の態様は、音波が、まず、指と載置板との 間の境界面に入射し、反射された音波が、音響ホログラムを含むカード１１を通 過する点で、第２図の態様と異なる。

第４図の場合、超音波発生器１０から発生された音波フロントの音波７は、指３ と載置面との間の境界面および音響ホログラムを含むカード１３に直接に送られ 、上述の双方の実施例とは異なシ、上記境界面およびカードにおいて反射される 。反射された双方の音波は、干渉し、受信器１２で検知される。音波の全行路は 、指載置板と本質的に一致する音響伝播速度を有する液体中に置くのが合目的的 である。

第５図の態様の場合、音響ホログラムを含むカード１１は、指３の載置面として 使用する。音波７は、カード１１を通過し、部分的に指とカードとの間の境界面 で反射され、反射され 第６図に、最後の実施例を示した。この場合、音響発生器および受信器は、１つ のユニット１４に組合されている。このユニットは、載置面２と指との間の境界 面および音響反射ホログラムを含むカード１３に対して音波を送る。正三角形の 対称的配置にもとづき、音波は、一方では、指の境界面からカード１３へ反射さ れ、他方では、カードから指の境界面へ反射される。この場合、反射された音波 は、再び、送信器／受信器にもどされる。

超音波のラスタ受信器は、例えば、１つの単位ラスタに加わる音圧を電気信号に 変換する小さい圧電素子のラスタから構成できる。得られた電気信号ラスタは、 次いで、必要な比較を電子的に行う電子評価装置（図示してない）に供給される 。

第７図に、集束された超音波による指表面の走査装置を模式的に示した。超音波 発生器と受信器との組合せ装置１５は、超音波フロント１６を送信し、このフロ ントは、音波を合焦するレンズ装置１７によって、接触面１９と指Ｉ表面との間 の境界面上の点１８に合焦される。点１８で反射された音波は、矢印で示した如 く、再び、発生器／受信器１５に送られる。発生器／受信器１５は、間欠的に発 生および受信を行うよう構成しであるので、走査は／ｅルス的に行われる。矢印 ２１は、指表面の走査のため音源を往復運動させることを意味する。

第８図に、反射された音波構造全物理的に変換する検知装置’を示した。超音波 送信器ｎは音波フロント２３ヲ送信し、このフロントは、この方向へ透過性のミ ラー２４を通って接触面Ｉ９と指加の表面との間の境界面に向けられる。境界面 で反射された音波フロントは、ミラー冴において少くとも部分的に方向変更され 、音波７０／トとして、音響レンズ装置の形の物理的変換要素かに送られる。

捕集面２７（例えば、音響／電気変換器マ）　ＩＪラックス上には、変換によっ て簡単化された点ラスタあの形の構造像が生ずる。この構造像は、簡単に評価で き、即ち、対応して形成して記憶した特徴ラスタと比較できる。

閑　鋸　ｉＩ　審　軸　牛 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　Ａ’ＨＥ　ｒＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨＲＥ ＰＯＲＴ　ＯＮ

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. １．平滑平面上に置いた指の構造を走査し、記憶された構造と比較する形式の、 指紋および同様の皮層表面構造の検知法において、指表面の構造を音波で走査し 、得られた音波構造を適切左評価特徴に変換し、対応して形成して記録した特徴 構造と比較することを特徴とする方法。
2. ２．１０〜１５ＭＨｚの周波数範囲の超音波を使用することを特徴とする請求の 範囲第１項記載の方法。
3. ３．合焦せる音波束で、いわゆる、スキヤンニングによつて、指表面を走査する ことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項記載の方法。
4. ４．指および音源およびまたは音波束の行路内に設けた偏向要素を駆動すること によつて、合焦せる音波束と指表面とを相対運動させることを特徴とする請求の 範囲第３項記載の方法。
5. ５．形成された音波フロント内の移相によつて、合焦せる音波束の終点を移動す ることを特徴とする請求の範囲第３項記載の方法。
6. ６．得られた音響信号を電気信号に変換し、構造解析のためコンピュータにおい て評価することを特徴とする請求の範囲第３〜５項の１つに記載の方法。
7. ７．指表面で反射された音波構造の特徴を適切な物理的変換要素によって変換（ 例えば、フーリエ変換）し、変換せる構造をスキヤンニング受信器またはマトリ ックス受信器によって信号像に変換することを特徴とする請求の範囲第１項１た は第２項記載の方法。
8. ８．音響ホログラムの形の指表面の特徴を含む記録担体（１１、１３）を使用し 、指表面（３）と平滑表面（２）との間の境界面で反射された超音波干渉構造を 記録担体（１１、１３）の音響ホログラムと比較することを特徴とする請求の範 囲第１項または第２項記載の方法。
9. ９．特徴の比較のため、超音波発生器（１０）から発生された音波（７）を音響 ホログラムへ向け、ホログラムを通過した音波を指の境界面へ向け、上記境界面 で反射された音波をラスタ受信器（１２）によつて検知することを特徴とする請 求の範囲第８項記載の方法。
10. １０．特徴の比較のため、超音波発生器（１０）から発生された音波（７）を、 まず、指の境界面へ向け、上記境界面で反射された音波を音響ホログラムを通過 させ、上記ホログラムから出た音波をラスタ受信器によつて検知することを特徴 とする請求の範囲第８項記載の方法。
11. １１．超音波発生器から発生された音波を指の境界面および音響ホログラムへ向 け、上記境界面およびホログラムで反射された音波をラスタ受信器によつて検知 することを特徴とする請求の範囲第８項記載の方法。
12. １２．正三角形の対称的配置の場合、超音波発生器から発生された音波を、まず 、指の境界面へ向け、上記境界面で反射された音波をホログラムへ向け、上記ホ ログラムで反射された音波を超音波発生器の平面内にあるマトリックス受信器に もどし、上記とは逆方向へも音波を同様に推移させることを特徴とする請求の範 囲第８項記載の方法。
13. １３．超音波発生器を同時に受信器として使用することを特徴とする請求の範囲 第１２項記載の方法。
14. １４．請求の範囲第８〜１３項のいずれか１つに記載の方法を実施するシステム において、超音波発生器（１０）と、指（３）を載せる平滑な表面（２）を有し 超音波に対して透明な載置板（１）と、記録担体（１１、１３）上に設けてあっ て指紋の特徴を含む音響ホログラムと、超音波エネルギを電気信号に変換するラ スタ受信器（１２）と、上記信号を評価する電子評価ユニットとを有し、これら の要素は、超音波発生器（１０）から放射された音波が順次にまたは同時に指の 境界面および音響ホログラムに入射し、上記境界面およびホログラムで反射され た音波がラスタ受信器に供給されることを特徴とするシステム。
15. １５．載置板（１）の材料が、空気よりも大きい（好ましくは、５倍の）音速を 有することを特徴とする請求の範囲第１４項記載のシステム。
16. １６．音響ホログラムが、超音波を透過できることを特徴とする請求の範囲第１ ４項または第１５項記載のシステム。
17. １７．音響ホログラムが、透音性または音速がより大きい範囲およびより低い範 囲としての指紋特徴を有することを特徴とする請求の範囲第１４〜１６項の１つ に記載のシスアム。
18. １８．超音波発生器（１４）が、同時に、音響受信器（１４）として構成してあ ることを特徴とするクレーム第１４〜１７項のいずれか１つに記載のシステム。
19. １９．超音波発生器が、載置板まで延びる液体または合成樹脂に結合されている ことを特徴とする請求の範囲第１４〜１８項のいずれか１つに記載のシステム。
20. ２０．全測定装置が、音波の推移に関する限り、液中にあることを特徴とする請 求の範囲第１４〜１９項のいずれか１つに記載のシステム。
21. ２１．更に、音響合焦要素および音響反射要素が設けてあることを特徴とする請 求の範囲第１４〜２０項のいずれか１つに記載のシステム。