KR20120092563A - 요철 패턴 검출 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신뢰성이 높은 요철 패턴 검출 장치(1)를 제공하는 것을 목적으로 하고, 대상물 표면이 접촉하는 입력 단면(4) 및 입력 단면(4)에 대략 평행한 출력 단면(5)을 가지는 경사 FOP(3)와, 경사 FOP(3)의 출력 단면(5)측에 배치되어 출력 단면(5)에 광을 조사하는 조사 광원(10)과, 경사 FOP(3)의 출력 단면(5)측에 배치되어 출력 단면(5)으로부터 출사된 광에 기초하여 요철 패턴을 검출하는 CCD 카메라(11)를 구비하고, 광섬유(6)의 광축 Rf는, 출력 단면(5)과 대략 직교하는 소정의 면내에 있어서 출력 단면(5)으로부터 일방향 둘레에 90° 미만의 제1의 각도 α를 이루도록 경사지고, 조사 광원(10)은 소정의 면내에 있어서 출력 단면(5)으로부터 타방향 둘레에 90° 미만의 제2의 각도 β를 이루는 방향으로부터 출력 단면(5)에 대해서 광을 조사하고, 제1의 각도 α와 제2의 각도 β는 출력 단면(5)으로부터 광섬유(6)의 코어(8)에 입사한 광이 클래드(9) 내에 인입되도록 설정되어 있다.

Description

요철 패턴 검출 장치{RELIEF PATTERN DETECTION DEVICE}

본 발명은 요철 패턴 검출 장치에 관한 것이다.

종래, 대상물 표면의 요철 패턴을 검출하는 장치로서 프리즘을 이용한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1, 2 참조). 특허 문헌 1에 기재된 지문 패턴 입력 장치에서는 손가락을 접촉시키는 손가락 접촉면을 상면에 가지는 삼각기둥 형상의 프리즘과, 프리즘의 기울기 하에 배치되어 프리즘의 손가락 접촉면을 향해 광을 조사하는 광원과, 프리즘의 손가락 접촉면에서 반사된 반사광으로부터 지문의 화상을 검출하는 카메라를 구비하고 있다.

그렇지만, 전술의 지문 패턴 입력 장치에서는 프리즘의 손가락 접촉면에 대해서 광이 비스듬하게 조사되어, 그 반사광도 손가락 접촉면의 기울기 방향으로 출사되기 때문에, 검출된 지문의 화상은 지문을 비스듬하게 본 것으로 되어, 정면으로부터 본 경우에 비해 화상이 왜곡되어 버린다고 하는 문제가 있었다. 그래서, 이러한 문제를 해결하기 위해서 프리즘에 대신하여 파이버(fiber) 광학 플레이트를 이용한 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 3~7 참조).

특허 문헌 3에 기재된 지문 검출 장치는, 손가락이 놓여지는 입력 단면과 입력 단면에 평행한 출력 단면을 가지는 파이버 광학 플레이트와, 입력 단면측에 설치되어 손가락을 향해 광을 조사하는 광원과, 출력 단면측에 설치되어 손가락을 투과한 광으로부터 지문을 촬상하는 CCD 카메라를 구비하고 있다. 이 지문 검출 장치에서는, 손가락을 투과한 광을 이용하여 지문을 촬상함으로써 지문을 정면으로부터 본 화상을 얻는 것이 가능하게 된다.

일본국 특허공개 1987-212892호 공보 일본국 특허공개 1980-13446호 공보 일본국 특허 제3461591호 공보 일본국 특허공개 1995-171137호 공보 미국 특허 제4,932,776호 명세서 미국 특허 제4,785,171호 명세서 일본국 특허공개 1994-300930호 공보

그런데, 전술한 특허 문헌 3의 지문 검출 장치에 있어서는, 손의 장문(掌紋) 등의 두께가 있는 대상물 표면의 요철 패턴 검출에 이용하는 경우, 광이 대상물을 투과할 필요가 있기 때문에, 대상물의 두께에 따라 화상의 콘트라스트(contrast)가 저하한다. 이 때문에 대상물의 두께의 영향으로 검출 결과에 격차가 생겨 버려서 이에 의해 요철 패턴 검출의 신뢰성이 저하할 우려가 있었다.

그래서, 본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것이고, 신뢰성이 높은 요철 패턴 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 대상물 표면의 요철 패턴을 검출하는 요철 패턴 검출 장치로서, 복수의 광섬유의 제1의 단면에 의해 구성되고, 대상물 표면이 접촉하게 하는 제1의 면, 및 복수의 광섬유의 제2의 단면에 의해 구성되고, 제1의 면에 대략 평행한 제2의 면을 가지는 파이버 광학 플레이트와, 파이버 광학 플레이트의 제2의 면측에 배치되고, 제2의 면에 대해서 광을 조사하는 조사 수단과, 파이버 광학 플레이트의 제2의 면측에 배치되고, 제2의 면으로부터 출사된 광에 기초하여 요철 패턴을 검출하는 요철 패턴 검출 수단을 구비하고, 복수의 광섬유의 광축은, 제2의 면과 대략 직교하는 소정의 면내에 있어서 제2의 면으로부터 일방향 둘레에 90° 미만의 제1의 각도를 이루도록 경사지고, 조사 수단은, 소정의 면내에 있어서 제2의 면으로부터 타방향 둘레에 90° 미만의 제2의 각도를 이루는 방향으로부터 제2의 면에 대해서 광을 조사하고, 제1의 각도와 제2의 각도는, 제2의 면으로부터 광섬유의 코어(core)에 입사한 광이 광섬유의 클래드(clad) 내에 인입되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명과 관련되는 요철 패턴 검출 장치에서는, 조사 수단이 제2의 면에 대해서 광을 조사하면, 제2의 면으로부터 제1의 면을 향해 광이 전파되고, 제1의 면과 접촉하는 대상물 표면의 볼록부에서는 광이 산란 또는 흡수되고, 제1의 면과 접촉하지 않는 대상물 표면의 오목부에서는 제1의 면에서 광이 반사된다. 이에 의해 대상물 표면의 요철 패턴이 반사광의 명암으로서 나타나므로 화상으로서 요철 패턴을 검출할 수가 있다. 따라서, 이 요철 패턴 검출 장치에 의하면, 광이 대상물을 투과할 필요가 없기 때문에, 대상물의 두께의 영향으로 화상의 콘트라스트가 저하하는 것을 피할 수가 있다. 이에 의해 충분한 콘트라스트의 화상을 검출할 수가 있으므로 요철 패턴 검출의 신뢰성의 향상을 도모할 수가 있다.

본 발명과 관련되는 요철 패턴 검출 장치에 있어서는, 제1의 각도는, 63°~73°의 범위내의 각도이고, 또한 제2의 각도는, 5°~30°의 범위내의 각도인 것이 바람직하다.

본 발명과 관련되는 요철 패턴 검출 장치에 있어서는, 파이버 광학 플레이트의 제2의 면에는, 조사 수단의 광을 투과하는 보강 부재가 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 보강 부재에 의해 파이버 광학 플레이트를 보강할 수가 있으므로 장치의 장기 수명화를 도모할 수가 있다. 또한, 조사 수단의 광 및 반사광을 투과하는 보강 부재를 파이버 광학 플레이트의 제2의 면측에 배치함으로써, 요철 패턴의 검출 정밀도에의 영향을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다. 또, 간단하고 쉬운 구조로 내구성의 향상을 실현할 수 있으므로 장치의 저비용화에 유리하다.

본 발명과 관련되는 요철 패턴 검출 장치에 있어서는, 파이버 광학 플레이트의 제1의 면은, 소정의 면과 대략 평행한 방향으로부터 본 경우에 볼록한 모양으로 되는 제1의 곡면을 가지고 있는 것이 바람직하다. 제1의 곡면을 대상물 표면, 예를 들면 손바닥을 따라 형성함으로써, 요철 패턴 검출시에 대상물 표면을 제1의 면에 밀착시키기 쉬워지므로 검출 정밀도의 향상을 도모할 수가 있다.

본 발명과 관련되는 요철 패턴 검출 장치에 있어서는, 파이버 광학 플레이트의 제1의 면은, 소정의 면과 대략 평행한 방향으로부터 본 경우에 오목한 모양으로 되는 제2의 곡면을 가지고 있는 것이 바람직하다. 제1의 곡면을 대상물 표면, 예를 들면 손가락의 표면을 따라 형성함으로써, 요철 패턴 검출시에 대상물 표면을 제1의 면에 밀착시키기 쉬워지므로 검출 정밀도의 향상을 도모할 수가 있다.

본 발명에 의하면 신뢰성이 높은 요철 패턴 검출 장치를 제공할 수가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 요철 패턴 검출 장치의 제1의 실시 형태를 나타내는 개략 측면도이다.
도 2는 도 1의 경사 FOP를 나타내는 확대 단면도이다.
도 3은 종래의 프리즘식 요철 패턴 검출 장치에 의해 검출된 지문을 나타내는 도이다.
도 4는 도 1의 요철 패턴 검출 장치에 의해 검출된 지문을 나타내는 도이다.
도 5(a)는 화상 검출 가능 범위의 측정 상황을 나타내는 측면도이고, 도 5(b)는 화상 검출 가능 범위의 측정 상황을 나타내는 정면도이고, 도 5(c)는 화상 검출 가능 범위의 측정 상황을 나타내는 하면도이다.
도 6은 조사 각도가 20°인 경우의 화상 검출 가능 범위의 각도와 경사각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 조사 각도가 20°인 경우의 화상 검출 가능 범위의 각도와 경사각의 관계를 나타내는 도이다.
도 8은 조사 각도가 30°인 경우의 화상 검출 가능 범위의 각도와 경사각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 조명 중심의 콘트라스트와 조명 각도 및 경사각의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제2의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 측면도이다.
도 11은 제3의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 측면도이다.
도 12는 도 11의 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 하면도이다.
도 13은 도 11의 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 정면도이다.
도 14는 도 11의 XIV-XIV선을 따른 단면도이다.
도 15는 도 11의 요철 패턴 검출 장치에 있어서의 화상 검출 가능 범위를 설명하기 위한 개략 측면도이다.
도 16은 도 11의 요철 패턴 검출 장치에 있어서의 화상 검출 가능 범위를 설명하기 위한 단면도이다.
도 17은 도 11의 요철 패턴 검출 장치에 의해 검출된 장문(掌紋)의 사진이다.
도 18은 제4의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 측면도이다.
도 19는 도 18의 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 하면도이다.
도 20은 도 18의 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 정면도이다.
도 21은 제5의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 측면도이다.
도 22는 도 21의 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 하면도이다.
도 23은 도 21의 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 정면도이다.
도 24(a)는 제6의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 측면도이고, 도 24(b)는 도 24(a)의 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 개략 정면도이다.
도 25(a)는 도 24(a)의 XXIVa-XXIVa선을 따른 단면도이고, 도 25(b)는 도 24(b)의 XXIVb-XXIVb선을 따른 단면도이다.
도 26(a)는 화상 검출 가능 범위의 각도 폭을 설명하기 위한 도 25(a)에 대응하는 단면도이고, 도 26(b)는 화상 검출 가능 범위의 각도 폭을 설명하기 위한 도 25(b)에 대응하는 단면도이다.
도 27은 도 24의 요철 패턴 검출 장치에 의해 검출된 회전 지문을 나타내는 도이다.
도 28(a)는 제7의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 도 25(a)에 대응하는 단면도이고, 도 27(b)는 도 27(a)의 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 도 25(b)에 대응하는 단면도이다.
도 29(a)는 제8의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 도 24(a)에 대응하는 단면도이고, 도 29(b)는 도 29(a)의 요철 패턴 검출 장치를 나타내는 도 24(b)에 대응하는 단면도이다.

이하, 본 발명의 매우 적합한 실시 형태에 대해서 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 붙이고 중복된 설명을 생략한다.

［제1의 실시 형태］

도 1 및 도 2에 나타나듯이, 본 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(1)는 손가락 표면의 요철 패턴인 지문을 검출하는 것이고, 손가락(2)과 접촉하는 입력 단면(제1의 면)(4)을 상면에 가지는 경사 파이버 광학 플레이트(이하, 경사 FOP라고 함)(3)를 구비하고 있다.

경사 FOP(3)는 묶어 일체화시킨 복수의 광섬유(6)를 플레이트 형상으로 형성한 이른바 파이버 광학 플레이트(FOP : Fiber Optic Plate)의 일종이다. 파이버 광학 플레이트는, 수㎛ 직경의 싱글 파이버(single fiber)를 예를 들면 수천만개 묶음 융착(예를 들면, 가열, 가압에 의해)한 광학 소자이다. 싱글 파이버는 일반적으로는 광을 전달하는 코어 유리와 그것을 피복하는 클래드 유리 및 코어 유리로부터 누설된 광을 흡수하는 흡수체(E.M.A.) 유리의 3종류로 구성되어 있다. 싱글 파이버는 코어 유리와 클래드 유리의 굴절률의 차이에 의해 그 경계에서 전반사가 일어나 광을 전달한다. 최대 수광각 이상의 각도로 입사한 광은 전반사를 일으키지 않고, 파이버 밖으로 빠져나가 버리지만 클래드 유리의 주위에 배치된 흡수체 유리로 흡수된다. 그 때문에 해상도를 저하시키는 일 없이 광학상의 전달이 가능하다.

경사 FOP(3)는 복수의 광섬유(6)와, 광섬유(6)의 사이에 배치되어 광섬유(6)로부터 누설된 광을 흡수하는 흡수체(7)로 구성되어 있다. 또, 광섬유(6)는 코어(8)와, 코어(8)의 주위를 덮는 클래드(9)로 구성되어 있다.

경사 FOP(3)는 복수의 광섬유(6)의 상단면(제1의 단면)에 의해 구성된 입력 단면(4)과, 복수의 광섬유(6)의 하단면(제2의 단면)에 의해 구성된 출력 단면(제2의 면)(5)을 가지고 있다. 경사 FOP(3)는 두께가 일정하게 되도록 형성되어 있고, 입력 단면(4)과 출력 단면(5)은 서로 평행하게 되어 있다.

또, 경사 FOP(3)는 광섬유(6)의 광축 Rf를 포함하고 또한 출력 단면(5)과 대략 직교하는 소정의 법선면내에서, 광섬유(6)의 광축 Rf와 출력 단면(5)이 이루는 각도가 소정의 경사각 α(제1의 각도)가 되도록 형성되어 있다. 경사각 α는 90° 미만의 각도이다. 또, 법선면은 도 1 및 도 2의 지면에 상당한다.

여기서, 출력 단면(5)에 대해서 광섬유(6)의 광축 Rf가 기울어지는 방향을 도 2의 화살표 S로 나타낸다. 이하, 이 방향을 광축 기울기 방향 S라고 한다. 경사 FOP(3)의 입력 단면(4) 상에는 손가락끝이 광축 기울기 방향 S를 향하도록 손가락(2)이 놓여진다.

경사 FOP(3)의 출력 단면(5)측에는 출력 단면(5)에 대해서 광을 조사하는 조사 광원(조사 수단)(10)과, 출력 단면(5)으로부터 출사한 광에 기초하여 지문의 화상을 검출하는 CCD(Charge　Coupled　Device) 카메라(요철 패턴 검출 수단)(11)가 배치되어 있다.

조사 광원(10)으로서는 백열전구, 방전등, LED(Light　Emitting　Diode), 유기 EL(Electro　Luminescence), 레이저 등이 이용된다. 이 조사 광원(10)은 경사 FOP(3)의 출력 단면(5)측에서 경사 FOP(3)로부터 보아 광축 기울기 방향 S에 배치되어 있다. 조사 광원(10)은 법선면내에서 광을 조사하는 방향과 출력 단면(5)이 이루는 각도가 소정의 조사 각도 β(제2의 각도)가 되도록 배치되어 있다. 조사 각도 β는 90° 미만의 각도이다.

CCD 카메라(11)는 경사 FOP(3)의 직하에 배치되어 있고, 입력 단면(4) 상에 놓여진 손가락(2)의 지문 전체를 정면으로부터 촬상한다. 또, CCD 카메라(11)는 조사 광원(10)보다도 하측에 배치되어 있다.

다음에, 요철 패턴 검출 장치(1)에 있어서의 경사 FOP(3)의 경사각 α와 조사 광원(10)의 조사 각도 β의 관계에 대해서 설명한다.

이 요철 패턴 검출 장치(1)에서는, 출력 단면(5)으로부터 광섬유(6)의 코어(8)에 입사한 광이 클래드(9) 내에 인입되는 클래드 입사 조건을 만족하도록, 경사(slant) FOP(3)의 경사각 α 및 조사 광원(10)의 조사 각도 β가 설정되어 있다(도 2의 화살표 A 참조). 이와 같이 설정된 요철 패턴 검출 장치(1)에서는, 조사 광원(10)이 출력 단면(5)에 대해서 조사한 광이 광섬유(6)에 있어서의 파이버 전송의 주체로 되지 않는다. 즉, 이 요철 패턴 검출 장치(1)에서는, 출력 단면(5)으로부터 코어(8) 내에 입사한 광은, 코어(8)와 클래드(9)의 경계면에서 전반사되지 않고 클래드(9) 내에 인입되어 산란한다. 산란한 광의 일부는 흡수체(7)에 흡수되고, 흡수체(7)에 흡수되지 않은 광의 일부는 경사 FOP(3) 내를 진행하여 입력 단면(4)에 도달한다.

구체적으로는, 두께가 1㎜, 파이버 크기가 6㎛, 개구수가 1, 코어(8)의 굴절률이 1.82, 클래드(9)의 굴절률이 1.495인 경사 FOP(3)에 있어서, 경사각 α가 68°, 또한 조사 각도 β가 법선 N으로부터 24°~90°의 범위내의 각도이면 클래드 입사 조건을 만족하고, 광이 클래드(9) 내에 인입되어 산란한다.

한편, 경사각 α와 조사 각도 β가 클래드 입사 조건을 만족하지 않는 경우, 조사 광원(10)이 출력 단면(5)에 대해서 조사한 광은, 광섬유(6)에 있어서의 파이버 전송의 주체로 된다. 즉, 조사 광원(10)이 출력 단면(5)으로부터 코어(8) 내에 입사시킨 광은, 광섬유(6)의 코어(8)와 클래드(9)의 경계면에서 전반사되어 코어(8) 내를 진행하여 입력 단면(4)에 전송된다(도 2의 화살표 B 참조).

구체적으로는, 두께가 1㎜, 파이버 크기가 6㎛, 개구수가 1, 코어(8)의 굴절률이 1.82, 클래드(9)의 굴절률이 1.495인 경사 FOP(3)에 있어서, 경사각 α가 68°, 또한 조사 각도 β가 법선 N으로부터 0° 이상 24° 이하의 각도의 경우, 클래드 입사 조건을 만족하지 않고, 광이 코어(8) 내를 진행한다. 또한, 도 2의 화살표 C는, 경사 FOP(3)의 측방으로부터 조사된 출력 단면(5)에 평행한 방향의 광이 클래드 입사 조건을 만족하지 않는 경우가 있는 것을 나타내고 있다.

이상의 구성을 가지는 요철 패턴 검출 장치(1)에서는, 조사 광원(10)이 조사한 광이 출력 단면(5)으로부터 입사하여 입력 단면(4)에 도달하면, 입력 단면(4)과 접촉하는 손가락 표면의 볼록부에서는 광이 산란 또는 손가락(2) 내에 흡수되고, 입력 단면(4)과 접촉하지 않는 오목부에서는 입력 단면(4)에서 광이 반사된다. 이에 의해 손가락 표면의 요철 패턴인 지문이 반사광의 명암으로서 나타나므로 CCD 카메라(11)에 의해 화상으로서 지문의 검출을 행할 수가 있다. 이와 같이, 요철 패턴 검출 장치(1)에 의하면, 지문 검출시에 광이 손가락(2)을 투과할 필요가 없기 때문에, 손가락(2)의 두께의 영향으로 화상의 콘트라스트가 저하하는 것을 피할 수가 있다. 또한, 조사 광원(10)의 조사한 광은 클래드 입사 조건을 만족하므로 지문의 요철에 따른 반사광의 명암이 명확하게 나타나고, 이에 의해 충분한 콘트라스트의 화상을 검출할 수가 있다. 따라서, 이 요철 패턴 검출 장치(1)에 의하면, 요철 패턴 검출의 신뢰성의 향상을 도모할 수가 있다.

또, 이 요철 패턴 검출 장치(1)에 의하면, 프리즘에 대신하여 경사 FOP(3)를 채용하고 있으므로 입력 단면(4) 상에 손가락의 기름 등의 오염이 부착해도, 지문 검출의 정밀도가 저하하는 것을 방지하는 것이 가능하게 된다. 즉, 도 3에 나타나듯이, 프리즘에 손가락을 꽉 눌러 지문을 채취하는 방법에서는, 손가락의 수분에 기인하는 전반사 조건의 변화를 이용하여 지문을 검출하기 때문에, 입력 단면(4) 상에 부착한 손가락의 기름 등의 영향으로 검출 대상의 지문 M 외에 잔류 지문 N이 검출되어 버린다. 이것에 대해서, 도 4에 나타나듯이, 요철 패턴 검출 장치(1)에서는, 경사 FOP(3)를 채용하고 있으므로 입력 단면(4) 상에 부착한 오염의 영향을 받기 어렵고, 검출 대상의 지문 M만을 정밀도 좋게 검출하는 것이 가능하게 된다. 또, 프리즘에 대신하여 경사 FOP(3)를 채용하는 것은 장치의 소형화 및 경량화에 유리하다.

여기서, 클래드 입사 조건을 만족하는 경사각 α와 조사 각도 β의 관계에 대해서 측정 결과에 기초하여 설명한다. 우선, 경사각 α 및 조사 각도 β의 변화에 수반하는 화상 검출 가능 범위의 변화의 측정 결과에 대해서 설명한다. 화상 검출 가능 범위는 출력 단면으로부터 출사된 광에 기초하여 CCD 카메라가 충분한 콘트라스트의 화상을 검출 가능한 범위이다.

우선, 측정 조건에 대해서 설명한다. 이 측정에서는 경사 FOP로서 두께가 1㎜, 파이버 직경이 6㎛, 개구도가 1의 하마마츠포토닉스 주식회사제 FOP를 사용하였다. 또, 조사 광원으로서 하야시시계공업 주식회사제 LA-150 TX의 섬유 라이트를 사용하였다. 이 섬유 라이트는 정격 전압이 AC 100/120V, 정격 소비 전력이 180W, 정격 주파수가 50/60Hz, 램프 소비 전력이 150W(15V)이다. CCD 카메라로서는 광학 크기가 1/2인치로 화소수 200만의 것을 사용하였다. 또, CCD 카메라의 렌즈로서는 CCTV(Closed　Circuit　Television)용의 C마운트에서, F값이 1.4, 초점 거리가 25㎜인 것을 사용하였다.

도 5(a)~(c)에 나타나듯이, 이 측정에서는 콘트라스트 비교를 위해, 경사각이 68°인 표준 경사 FOP(12)와 임의의 경사각 α를 가지는 측정용 경사 FOP(13)를 옆으로 늘어놓아 배치하였다. 마찬가지로 조사 각도를 20°로 고정한 표준 조사 광원(14)와 조사 각도 β가 조정 가능한 측정용 조사 광원(15)을 경사 FOP(12, 13)의 출력 단면측에서, 또한 경사 FOP(12, 13)로부터 보아 광축 기울기 방향 S에 배치하였다. 이 측정에서는 측정용 경사 FOP(13)의 경사각 α 및 측정용 조사 광원(15)의 조사 각도 β를 변경하고, 표준 경사 FOP(12)에 대한 표준 조사 광원(14)의 광의 반사광의 화상을 기준으로 하여 화상 검출 가능 범위내인지 아닌지, 즉 충분한 콘트라스트의 화상이 검출 가능한지 아닌지에 대해서 목시로 판정하였다.

표준 조사 광원(14) 및 측정용 조사 광원(15)에 대해서는, 조사하는 광이 평행광에 가까워지도록 조정을 행하였다. 구체적으로는, 조사광의 직경이 조사 광원의 직근에서 직경 20㎜, 조사 광원으로부터 70㎜ 떨어진 위치에서 직경 15㎜, 100㎜ 떨어진 위치에서 직경 20㎜가 되도록 조정하였다. 표준 조사 광원(14)의 광은 표준 경사 FOP(12)와 측정용 경사 FOP(13)의 경계선을 넘는 범위에 조사되고, 그 조사 중심 T1은 이 경계선 상에 위치하고 있다. 또, 표준 조사 광원(14)과 조사 중심 T1의 거리를 80㎜로 하였다. 마찬가지로 측정용 조사 광원(15)의 광은 표준 경사 FOP(12)와 측정용 경사 FOP(13)의 경계선을 넘는 범위에 조사되고, 그 조사 중심 T2는 이 경계선 상에 위치하고 있다. 또, 측정용 조사 광원(15)과 조사 중심 T2의 거리를 80㎜로 하였다.

이어서 측정용 조사 광원(15)의 조사 각도 β를 20°로 고정한 상태로 범위(range)를 변화시켜, 그 조사광 및 반사광의 조명 강도에 대해서 조도계를 이용하여 계측하였다. 그 계측 결과를 표 1에 나타낸다. 이 계측 결과에 의해, 측정시에 있어서의 측정용 조사 광원(15)의 조명 강도에 관해서 범위를 7로 설정하였다. 마찬가지로 표준 조사 광원(14)에 대해서도 범위를 7로 설정하였다.

측정 대상인 화상 검출 가능 범위는, 조사 중심 T2를 정점으로 한 대략 타원추 형상으로 퍼지는 범위로서 개략적으로 표현된다. 여기에서는, 조사 중심 T2를 정점으로 하고, 출력 단면을 기준(0°)으로 한 3개의 각도 θf, θb, θw에 의해 화상 검출 가능 범위를 나타낸다.

θf는 출력 단면의 법선 및 측정용 조사 광원(15)의 광축을 포함하는 평면(이하, 「법선면」이라고 함) 내에서 조사 중심 T2를 중심으로 한 각도이다. θf는 측정용 조사 광원(15)측의 출력 단면을 0°로 하여 관측점인 CCD 카메라(도시하지 않음)를 원호상으로 이동시킨 경우에, 충분한 콘트라스트의 화상이 검출 가능하게 될 때까지의 각도이다.

θb는 θf와 마찬가지로 법선면내에서 조사 중심 T2를 중심으로 한 각도이다. θb는 θf를 넘어 측정용 조사 광원(15)과 반대측의 출력 단면을 향해 CCD 카메라를 이동시킨 경우에, 충분한 콘트라스트의 화상을 검출할 수 없게 될 때까지의 각도이다. 여기서, θf와 θb의 평균의 각도를 중앙 각도 θc로서 나타내고, 출력 단면과 중앙 각도 θc를 이루는 선분을 W로 나타낸다.

θw는 선분 W를 포함하고 또한 법선면에 대해서 수직인 평면인 중앙 각도 면내에서, 조사 중심 T2를 중심으로 한 각도이다. θw는 출력 단면을 0°로 하여 중앙 각도 면내에서 CCD 카메라를 원호상으로 이동시킨 경우에, 충분한 콘트라스트의 화상이 검출 가능하게 될 때까지의 각도이다. 이 θw는 측정용 조사 광원(15)으로부터 본 경우 좌우 모두 동일한 값으로 된다.

화상 검출 가능 범위는 이상 설명한 θf, θb, θw를 이용하여 나타낼 수가 있다. 구체적으로는, 법선면내에 있어서의 θf~θb의 범위, 중앙 각도 면내에 있어서의 θw~180-θw의 범위가 화상 검출 가능 범위로 된다. 또한, γa는 화상 검출 가능 범위의 법선면내에 있어서의 각도 폭이고, θf 및 θb의 차분으로서 나타내진다.

표 2~표 4에 측정용 조사 광원(15)의 조사 각도 β 및 측정용 경사 FOP(13)의 경사각 α와 θf, θb, θw의 관계를 나타낸다. 표 2는 조사 각도 β가 10°인 경우에 있어서의 경사각 α와 θf, θb, θw의 관계를 나타내는 표이다. 표 3은 조사 각도 β가 20°인 경우에 있어서의 경사각 α와 θf, θb, θw의 관계를 나타내는 표이다. 표 4는 조사 각도 β가 30°인 경우에 있어서의 경사각 α와 θf, θb, θw의 관계를 나타내는 표이다.

도 6은 표 3에 나타내는 조사 각도가 20°인 경우에 있어서의 경사각 α와 θf, θb의 관계를 나타내는 그래프이고, 도 7은 조사 각도가 20°인 경우에 있어서의 경사각 α와 θf, θb의 관계를 나타내는 도이다. 또, 도 8은 표 4에 나타내는 조사 각도가 30°인 경우에 있어서의 경사각 α와 θf, θb의 관계를 나타내는 그래프이다.

표 2, 3 및 도 6, 7에 나타나듯이, 경사각 α가 커짐에 수반하여 θf, θb로 나타내지는 화상 검출 가능 범위는 조명 광원측으로 기울고, 경사각 α가 작아짐에 수반하여 조명 광원의 반대측으로 기울었다. 조명 각도가 10° 또는 20°인 경우에는, 경사각 α가 작을수록 각도 폭 γa, 즉 화상 검출 가능 범위가 커졌다.

또, 표 4 및 도 8에 나타나듯이, 조명 각도 β가 30°인 경우에 있어서는, 경사각 α가 68°일 때에 실용적인 화상 검출 가능 범위가 얻어졌다. 또한, 조명 각도 β가 30°인 경우에 있어서도, 경사각 α가 68°일 때에는 각도 폭 γa는 존재하였다.

다음에, 경사각 α 및 조명 각도 β의 변화에 수반하는 조사 중심 T2의 콘트라스트의 변화의 측정 결과에 대해서 설명한다.

도 5(a)~도 5(c)에 나타내는 조사 중심 T2의 콘트라스트에 대해서, 경사각 α 및 조명 각도 β를 변화시켜 목시로 측정하였다. 측정 조건은 전술의 화상 검출 가능 범위의 경우에 비해 관측점으로서의 CCD 카메라(도시하지 않음)의 위치가 고정되어 있는 점과 조사 광원의 범위를 변경하여 측정하고 있는 점이 주로 다르다. CCD 카메라는 표준 경사 FOP(12)와 측정용 경사 FOP(13)의 경계선의 직하에서 조사 중심 T1, T2를 촬상할 수 있는 위치에 고정되어 있다.

표 5는 목시에 의한 콘트라스트의 평가를 나타내는 표이다. 표 5에 나타나듯이, CCD 카메라로 촬상한 조사 중심 T2의 화상의 콘트라스트를 5단계로 평가하였다. 여기서, 경사각 α가 68°, 조사 각도 β가 10°인 경우의 콘트라스트를 평점 5로 하여 평가를 실시하였다. 또한, 전술의 화상 검출 가능 범위는 표 5에 있어서의 평점 4이상의 콘트라스트를 가지는 범위에 상당한다.

표 6~표 8에 경사각 α 및 조명 각도 β와 조사 중심 T2의 콘트라스트의 관계를 나타낸다. 표 6은 측정용 조사 광원(15)의 범위가 7인 경우에 있어서의 경사각 α 및 조명 각도 β와 조사 중심 T2의 콘트라스트의 관계를 나타내는 표이다. 표 7은 측정용 조사 광원(15)의 범위가 9인 경우에 있어서의 경사각 α 및 조명 각도 β와 조사 중심 T2의 콘트라스트의 관계를 나타내는 표이다. 표 8은 측정용 조사 광원(15)의 범위가 6인 경우에 있어서의 경사각 α 및 조명 각도 β와 조사 중심 T2의 콘트라스트의 관계를 나타내는 표이다. 또, 도 9는 표 6의 경사각 α 및 조명 각도 β와 조사 중심 T2의 콘트라스트의 관계를 나타내는 그래프이다.

표 6~표 8에 나타나듯이, 측정용 경사 FOP(13)의 경사각 α가 63°~73°이고, 또한 측정용 조사 광원(15)의 조사 각도 β가 5°~30°인 경우에, 평점 4부근의 양호한 콘트라스트의 화상이 얻어졌다. 특히, 경사각 α가 68°이고 조사 각도 β가 5°~20°인 경우에 평점 5의 현저한 콘트라스트의 화상이 얻어졌다. 또, 측정용 조사 광원(15)의 범위를 6, 7, 9로 변경한 경우에서도, 조사 중심 T2의 콘트라스트의 평가에 변화는 없었다.

또한, 측정용 경사 FOP(13)로서 흡수체(7)를 구비하지 않는 것을 이용한 경우, 배경광 있음의 상태에서는 콘트라스트가 약간 느슨한 경향이 있었다. 흡수체(7)를 갖지 않는 측정용 경사 FOP라도, 배경광 없음의 상태에서는 흡수체(7)를 가지는 측정용 경사 FOP와 대략 동일한 콘트라스트로 되었다.

이상의 측정 결과에 의해, 경사 FOP의 경사각 α가 63°~73°이고, 또한 조사 광원의 조사 각도 β가 5°~30°인 경우에 양호한 콘트라스트가 얻어졌다. 실용적으로는, 경사각 α가 68°이고, 또한 조사 각도 β가 5°~30°인 경우가 특히 바람직하다. 이 때의 화상 검출 가능 범위는, θf가 70°, θb가 105°, γa가 35°로 되고, θw는 약 45°이므로 측방으로부터의 관찰에 적절하다. 이 때문에, 경사각 α가 68°이고, 또한 조사 각도 β가 5°~30°인 경우에 있어서는, 관찰 방향과 출력 단면(5)이 이루는 각도가 약 45°까지인 것이 바람직하다고 생각된다.

［제2의 실시 형태］

제2의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(21)는 제1의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(1)에 비해 보강 부재를 구비하고 있는 점이 상위하다.

도 10에 나타나듯이, 제2의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(21)는 경사 FOP(3)의 출력 단면(5)에 배치된 후판(厚板) 형상의 보강 부재(22)를 구비하고 있다. 보강 부재(22)는 아크릴 수지나 유리 등으로 구성되고, 조사 광원(10)의 광 및 입력 단면(4)에서 반사되어 출력 단면(5)으로부터 출사되는 반사광을 투과한다.

이와 같이 구성된 제2의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(21)에서는 보강 부재(22)에 의해 경사 FOP(3)를 보강함으로써 장치의 내구성 향상을 도모할 수가 있다. 또한, 조사 광원(10)의 광 및 반사광을 투과하는 보강 부재(22)를 경사 FOP(3)의 출력 단면(5)측에 배치함으로써 지문의 검출 정밀도에의 영향을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다. 또, 간단하고 쉬운 구조로 내구성의 향상을 실현할 수 있으므로 장치의 저비용화에 유리하다.

［제3의 실시 형태］

제3의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(31)은 제1의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(1)에 비해 손의 장문을 검출하는 점과 경사 FOP의 형상이 상위하다.

도 11~도 14에 나타나듯이, 제3의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(31)는 검출 대상자의 왼쪽의 손(32)의 장문을 검출하는 것이고, 손(32)과 접촉하는 입력 단면(제1의 면)(34)을 상면에 가지는 경사 FOP(33)를 구비하고 있다.

경사 FOP(33)는 볼록한 모양으로 만곡된 전부(前部)(33a)와 오목한 모양으로 만곡된 후부(後部)(33b)에 의해 기와 모양으로 형성되어 있다. 전부(33a)의 상면(제1의 곡면)(34a)은, 도 11에 나타내듯이, 광섬유(6)의 광축 Rf를 포함하고 또한 출력 단면(35)과 대략 직교하는 소정의 법선면(도 14의 지면에 상당)에 평행한 방향으로부터 본 경우에 볼록한 모양의 만곡면을 이루고 있다. 이 전부(33a)의 상면(34a)은 손바닥을 따른 완만한 볼록한 모양의 만곡면을 이루고 있다.

마찬가지로 후부(33b)의 상면(34b)은 법선면에 평행한 방향으로부터 본 경우에 오목한 상태의 만곡면을 이루고 있다. 이 후부(33b)의 상면(34b)은 손바닥의 수근부(手根部)를 따른 오목한 상태의 만곡면을 이루고 있다. 이 경사 FOP(33)에서는 손바닥의 수근부가 후부(33b)의 상면(34b), 그 이외의 부분이 전부(33a)의 상면(34a)과 접촉하도록 손(32)이 놓여진다. 이와 같이 경사 FOP(33)의 전부(33a)의 상면(34a)을 형성함으로써 손바닥을 입력 단면(34)에 밀착시키기 쉽게 할 수가 있으므로 장문의 검출 정밀도의 향상이 도모된다.

또, 경사 FOP(33)는 경사 FOP(33)를 구성하는 광섬유의 광축 Rf가 손(32)의 폭방향으로 엄지손가락측을 향해 경사지도록 형성되어 있다. 즉, 경사 FOP(33)의 광축 기울기 방향 S는 손(32)의 폭방향 중에서 새끼손가락측으로부터 엄지손가락측을 향하는 방향에 상당한다. 또한, 도 11에 나타나듯이, 경사 FOP(33)를 광축 기울기 방향 S로부터 본 경우에는 광섬유의 광축 Rf는 출력 단면(35)의 법선 N과 겹친다.

경사 FOP(33)의 하면에는 출력 단면(제2의 면)(35)이 형성되어 있다. 경사 FOP(33)의 두께는 일정하고, 경사 FOP(33)의 입력 단면(34)과 출력 단면(35)은 그 간격이 일정하게 되도록 형성되어 있다.

경사 FOP(33)의 출력 단면(35)측에는 조사 광원(10) 및 CCD 카메라(11)가 설치되어 있다. 조사 광원(10)은 입력 단면(34) 상의 손바닥을 향해 광을 조사한다. 조사 광원(10)은 경사 FOP(33)의 전부(33a)의 하측에서 경사 FOP(33)로부터 보아 광축 기울기 방향 S의 위치에 배치되어 있다. 또, 조사 광원(10)은 조사하는 광이 경사 FOP(33) 내에서 파이버 전송의 주체로 되지 않는 방향으로부터 출력 단면(35)에 입사하는 위치에 배치되어 있다.

CCD 카메라(11)는 경사 FOP(33) 전부(33a)의 직하에서 또한 손(32)의 장문을 충분한 콘트라스트의 화상으로서 검출 가능한 화상 검출 가능 범위내에 배치되어 있다. 도 15, 16에 화상 검출 가능 범위의 각도 폭 γa, γb를 나타낸다. 여기서, γb는 중앙 각도 면에 있어서의 화상 검출 가능 범위의 각도 폭이고, 그 값은 180°로부터 θw의 2배의 값을 뺀 것과 동일하다. CCD 카메라(11)는 입력 단면(34) 상에 놓여진 손(32)의 손바닥 전체를 정면으로부터 촬상한다.

이와 같이 구성된 요철 패턴 검출 장치(31)에서는 제1의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(1)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 특히, 장문 검출시에 광이 손(32)을 투과할 필요가 없기 때문에, 손가락과 비해 개인차가 큰 손(32)의 두께의 영향으로 화상의 콘트라스트가 저하하는 것을 피해 대략 균일 조명의 화상을 얻을 수 있다. 또한, 프리즘에 대신하여 경사 FOP(33)를 채용함으로써 입력 단면(34)의 대면적화가 용이하게 되고, 또한 경사 FOP(33)를 기와 모양으로 형성함으로써 입력 단면(34)의 면적을 충분히 확보하면서도 장치의 소형화를 도모하는 것이 가능하게 된다.

또, 이러한 구성의 요철 패턴 검출 장치(31)는 장문 검출 외에 4손가락의 지문 일괄 검출에 대해서도 매우 적합하게 활용할 수 있다.

［제4의 실시 형태］

제4의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(41)는 제3의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(31)에 비해 보강 부재를 구비하고 있는 점이 상위하다.

도 18~도 20에 나타나듯이, 제4의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(41)는 경사 FOP(33)의 출력 단면(35)을 따라 파상(波狀)으로 형성된 후판의 보강 부재(42)를 구비하고 있다. 보강 부재(42)의 상면은 경사 FOP(33)의 출력 단면(35)과 접착하고 있다. 보강 부재(42)는 아크릴 수지나 유리 등으로 구성되고, 조사 광원(10)의 광 및 입력 단면(34)에서 반사되어 출력 단면(35)으로부터 출사되는 반사광을 투과한다.

이와 같이 구성된 제4의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(41)에서는 보강 부재(42)에 의해 경사 FOP(33)를 보강할 수가 있으므로 장치의 내구성의 향상을 도모할 수가 있다. 또한, 조사 광원(10)의 광 및 반사광을 투과하는 보강 부재(42)를 경사 FOP(33)의 출력 단면(35)측에 배치함으로써, 지문의 검출 정밀도에의 영향을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다. 또, 간단하고 쉬운 구조로 내구성의 향상을 실현할 수 있으므로 장치의 저비용화에 유리하다.

［제5의 실시 형태］

제5의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(51)는 제4의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(41)에 비해 보강 부재의 형상만이 상위하다.

도 21~도 23에 나타나듯이, 제5의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(51)는 기와 모양의 경사 FOP(33)가 놓여지는 전체가 약간 높고 평평한 모양의 보강 부재(52)를 구비하고 있다. 보강 부재(52)의 상면은 경사 FOP(33)의 출력 단면(35)을 따라 파상으로 형성되어 있어 경사 FOP(33)의 출력 단면(35)과 틈새 없이 접착된다. 보강 부재(52)는 아크릴 수지나 유리 등으로 구성되고, 조사 광원(10)의 광 및 입력 단면(34)에서 반사되어 출력 단면(35)으로부터 출사되는 반사광을 투과한다.

이와 같이 구성된 제5의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(51)에 의하면, 제4의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(41)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 보강 부재(52)를 전체가 약간 높고 평평한 모양으로 형성함으로써, 다른 부재에 대한 보강 부재(52) 및 경사 FOP(33)의 조립성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.

［제6의 실시 형태］

제6의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(61)는 제1의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(1)에 비해 회전 지문이 검출 가능한 점과 경사 FOP의 형상과 조사 광원의 배치 및 개수와 CCD 카메라의 배치가 상위하다.

도 24, 25에 나타나듯이, 제6의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(61)는 검출 대상자의 손가락(2)의 회전 지문을 검출하는 것이고, 손가락(2)이 접촉하는 입력 단면(제1의 면, 제2의 곡면)(64)을 상면에 가지는 경사 FOP(63)를 구비하고 있다.

경사 FOP(63)는 대략 하프(half) 파이프 형상을 이루고 있다. 경사 FOP(63)는 손가락(2)의 직하에서 좌우로 돌아 들어가도록 형성되어 있다. 또, 경사 FOP(63)의 선단부(63a)는 상방으로부터 본 경우에 U자 모양을 이루도록 연속하고 있고, 그 내면에 손가락끝이 부딪히게 되어 있다.

경사 FOP(63)의 입력 단면(64)은, 도 25(a)에 나타내듯이, 광섬유(6)의 광축 Rf를 포함하고 또한 출력 단면(35)과 대략 직교하는 소정의 법선면(도 25(b)의 지면에 상당)에 평행한 방향으로부터 본 경우에 오목한 상태의 만곡면을 이루고 있다. 입력 단면(64)은 손가락(2)의 하측 표면을 따르도록 오목한 상태의 만곡면을 이루고 있다. 이와 같이 경사 FOP(63)의 입력 단면(64)을 형성함으로써 손가락(2)의 하측 표면을 입력 단면(64)에 밀착시키기 쉽게 할 수가 있으므로 장문의 검출 정밀도의 향상이 도모된다.

경사 FOP(63)의 하면에는 출력 단면(제2의 면)(65)이 형성되어 있다. 경사 FOP(63)의 두께는 일정하고, 경사 FOP(63)의 입력 단면(64)과 출력 단면(65)은 그 간격이 일정하게 되도록 형성되어 있다.

도 25(b)에 나타나듯이, 경사 FOP(63)는 경사 FOP(63)를 구성하는 광섬유의 광축이 선단부(63a)를 제외하고 손가락끝이 향하는 방향으로 경사지도록 형성되어 있다. 즉, 경사 FOP(63)의 광축 기울기 방향 S는 선단부(63a)를 제외하고 손가락(2)의 손가락끝이 향하는 방향에 상당한다. 또한, 선단부(63a)에 있어서는 손가락끝 표면을 따라 상향으로 경사진 경사 FOP(63)에 맞추어 광축 기울기 방향 S도 상향으로 경사진 방향으로 된다. 한편, 도 25(a)에 나타나듯이, 경사 FOP(63)를 손가락끝 측에서 본 경우에는 광섬유의 광축은 출력 단면(65)의 법선 N과 겹친다.

도 24, 26에 나타나듯이, 경사 FOP(63)의 기울기 하에는 손가락(2)의 하측의 표면을 향해 좌우로부터 광을 조사하는 2개의 조사 광원(66A, 66B)이 배치되어 있다. 조사 광원(66A, 66B)은 경사 FOP(63)의 출력 단면(65)측에서 손가락끝이 향하는 방향으로 일률적으로 배치되어 있다. 또, 조사 광원(66A, 66B)은 조사하는 광이 경사 FOP(63) 내에서 파이버 전송의 주체로 되지 않는 방향으로부터 출력 단면(65)에 입사하는 위치에 배치되어 있다.

또, 경사 FOP(63)의 기울기 하에는 경사 FOP(63)의 출력 단면(65)로부터 출사한 반사광을 검출하는 CCD 카메라(67)가 배치되어 있다. CCD 카메라(67)는 조사 광원(66A, 66B)보다 하부에 배치되어 있다. CCD 카메라(67)는 지문의 화상을 검출 가능한 위치, 즉 화상 검출 가능 범위내에 배치되어 있다. 도 26에 화상 검출 가능 범위의 각도 폭 γa, γb의 예를 나타낸다.

이와 같이 구성된 요철 패턴 검출 장치(61)에서는 제1의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(1)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또, 손가락(2)의 하측의 표면이 좌우의 부위까지 입력 단면(64)과 밀착하고 있으므로 손가락(2)을 회전시키는 일 없이 회전 지문을 검출하는 것이 가능하게 된다(도 27 참조). 또한, 간단하고 쉬운 구성으로 회전 지문의 검출이 실현되기 때문에 장치의 소형화가 용이하다.

또, 복수의 조사 광원(66A, 66B)을 구비함으로써 화상의 밝기를 균일화할 수가 있다. 또한, 조사 광원의 수는 2대에 한정되지 않고 3대 이상 구비하고 있어도 좋다.

［제7의 실시 형태］

제7의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(71)는 제6의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(61)에 비해 보강 부재를 구비하고 있는 점과 조사 광원 및 CCD 카메라의 개수가 상위하다.

도 28에 나타나듯이, 제7의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(71)는 대략 하프 파이프 형상의 경사 FOP(63)가 놓여지는 블록 형상의 보강 부재(72)를 구비하고 있다. 보강 부재(72)의 상면의 일부는 경사 FOP(63)의 출력 단면(65)의 형태로 움푹 패여져 있고, 이 움푹 패인 곳에 경사 FOP(63)가 끼워넣어진 상태로 경사 FOP(63)의 출력 단면(65)과 보강 부재(72)의 상면이 틈새 없이 접착된다. 보강 부재(72)는 아크릴 수지나 유리 등으로 구성되고, 조사 광원(76A~76D)의 광 및 입력 단면(64)에서 반사되어 출력 단면(65)으로부터 출사되는 반사광을 투과한다.

조사 광원(76A~76D)은 경사 FOP(63)의 출력 단면(65)측(보강 부재(72)의 외측)에서 손가락(2)의 손가락끝이 향하는 방향으로 배치되어 있다. 조사 광원(76A, 76B)은 경사 FOP(63)의 기울기 상에 배치되어 있고, 상향으로 경사지는 경사 FOP(63)의 선단부(63a)를 통해 손가락(2)의 손가락끝 하측을 향해 좌우로부터 광을 조사한다. 조사 광원(76C, 76D)은 경사 FOP(63)의 기울기 하에 배치되어 있고, 경사 FOP(63)를 통해 손가락(2)의 복(腹)의 하측을 향해 좌우로부터 광을 조사한다.

경사 FOP(63)의 하측에는 손가락(2)의 복(腹)의 화상을 좌우로부터 검출하는 2대의 CCD 카메라(77A, 77B)가 배치되어 있다. 또, 경사 FOP(63)로부터 보아 손가락끝이 향하는 방향의 하측에는 손가락(2)의 손가락끝의 화상을 검출하는 CCD 카메라(77C)가 배치되어 있다. 이 CCD 카메라(77C)의 옆에는 CCD 카메라(77C)의 대(對)가 되는 CCD 카메라(도시하지 않음)가 배치되어 있다. 이들 CCD 카메라는 좌우로부터 손가락(2)의 손가락끝의 화상을 검출한다.

이와 같이 구성된 요철 패턴 검출 장치(71)에서는 보강 부재(72)에 의해 경사 FOP(63)를 보강할 수가 있으므로 장치의 내구성의 향상을 도모할 수가 있다. 또한, 조사 광원(76A, 76B)의 광 및 반사광을 투과하는 보강 부재(72)를 경사 FOP(63)의 출력 단면(65)측에 배치함으로써, 지문의 검출 정밀도에의 영향을 최소한으로 억제하는 것이 가능하게 된다. 또, 간단하고 쉬운 구조로 내구성의 향상을 실현할 수 있으므로 장치의 저비용화에 유리하다.

또, CCD 카메라를 복수대 구비하어 각각의 검출한 화상을 합성함으로써 사각이 없는 회전 지문의 화상 검출이 실현된다.

［제8의 실시 형태］

제8의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(81)는 제7의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(71)에 비해 보강 부재의 형상만이 상위하다.

도 29에 나타나듯이, 제8의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(81)는 경사 FOP(63)의 출력 단면(65)을 따른 오목부를 상면에 가지는 후판의 보강 부재(82)를 구비하고 있다. 보강 부재(82) 상면의 오목부와 경사 FOP(63)의 출력 단면(65)은 틈새 없이 접착되어 있다. 보강 부재(82)는 아크릴 수지나 유리 등으로 구성되고, 조사 광원(76A~76D)의 광 및 입력 단면(64)에서 반사되어 출력 단면(65)으로부터 출사되는 반사광을 투과한다.

이와 같이 구성된 제8의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(81)에 의하면, 제7의 실시 형태와 관련되는 요철 패턴 검출 장치(71)와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또한, 후판 형상에 보강 부재(82)를 형성하고 있으므로 장치의 박형화에 유리하다.

본 발명은, 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 본 발명과 관련되는 요철 패턴 검출 장치는 지문이나 장문의 검출 외에 고무인 등의 부드러운 대상물 표면의 요철 패턴 검출에 대해서도 매우 적합하게 이용할 수 있다.

또, 경사 FOP(3)의 형상은 상술한 형상에 한정되지 않고 장문 검출용의 것이어도 평판 모양으로 형성되어 있어도 좋다. 또, 조사 광원 및 CCD 카메라의 배치는 경사 FOP(3)의 형상 등에 따라 적절히 설정된다. 또한, CCD 카메라 외에 적절한 촬상 소자 등을 이용하여 요철 패턴의 화상을 검출하는 형태라도 좋다.

또, 보강 부재는 후판 형상이나 전체가 약간 높고 평평한 모양, 블록 모양의 것에 한정되지 않고, 여러 가지 형상의 것을 채용할 수가 있다. 예를 들면, 보강 부재를 다른 부품과의 연결 부재로서 이용 가능한 형상으로 해도 좋다.

<산업상의 이용 가능성>

본 발명에 의하면, 대상물 표면의 요철 패턴을 검출하는데 즈음하여 충분한 콘트라스트의 화상을 검출할 수 있으므로 요철 패턴 검출의 신뢰성의 향상을 도모할 수가 있다.

1, 21, 31, 41, 51, 61, 71, 81…요철 패턴 검출 장치
2…손가락(대상물) 3, 33, 63…경사 FOP
4, 34…입력 단면(제1의 면)
5, 35, 65…출력 단면(제2의 면)
6…광섬유
10, 66A, 66B, 77A~77D…조사 광원(조사 수단)
11, 67, 77A~77C…CCD 카메라(요철 패턴 검출 수단)
22, 42, 52, 72, 82…보강 부재 32…손(대상물)
34…전부(前部)의 상면(제1의 곡면)
64…입력 단면(제1의 면, 제2의 곡면).

Claims (5)

1. 대상물 표면의 요철 패턴을 검출하는 요철 패턴 검출 장치로서,
   복수의 광섬유의 제1의 단면에 의해 구성되고, 상기 대상물 표면이 접촉하게 하는 제1의 면, 및 복수의 상기 광섬유의 제2의 단면에 의해 구성되고, 상기 제1의 면에 대략 평행한 제2의 면을 가지는 파이버 광학 플레이트와,
   상기 파이버 광학 플레이트의 상기 제2의 면측에 배치되어 상기 제2의 면에 대해서 광을 조사하는 조사 수단과,
   상기 파이버 광학 플레이트의 상기 제2의 면측에 배치되어 상기 제2의 면으로부터 출사된 광에 기초하여 상기 요철 패턴을 검출하는 요철 패턴 검출 수단을 구비하고,
   복수의 상기 광섬유의 광축은, 상기 제2의 면과 대략 직교하는 소정의 면내에 있어서 제2의 면으로부터 일방향 둘레에 90° 미만의 제1의 각도를 이루도록 경사지고,
   상기 조사 수단은, 상기 소정의 면내에 있어 상기 제2의 면으로부터 타방향 둘레에 90° 미만의 제2의 각도를 이루는 방향으로부터 상기 제2의 면에 대해서 광을 조사하고,
   상기 제1의 각도와 상기 제2의 각도는, 상기 제2의 면으로부터 상기 광섬유의 코어에 입사한 광이 상기 광섬유의 클래드 내에 인입되도록 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 요철 패턴 검출 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1의 각도는 63°~73°의 범위내의 각도이고, 또한 상기 제2의 각도는 5°~30°의 범위내의 각도인 것을 특징으로 하는 요철 패턴 검출 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 파이버 광학 플레이트의 상기 제2의 면에는, 상기 광을 투과하는 보강 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 요철 패턴 검출 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파이버 광학 플레이트의 상기 제1의 면은, 상기 소정의 면과 대략 평행한 방향으로부터 본 경우에 볼록한 모양으로 되는 제1의 곡면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 요철 패턴 검출 장치.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 파이버 광학 플레이트의 상기 제1의 면은, 상기 소정의 면과 대략 평행한 방향으로부터 본 경우에 오목한 모양으로 되는 제2의 곡면을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 요철 패턴 검출 장치.

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