CN100376922C - 个人识别装置以及指纹图像拍摄方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种不受指纹表面状态的影响能够得到稳定的指纹图像的，能够提高个人识别性能的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。该个人识别装置具备能够在指纹接触的状态下保持具有指纹的被检查体的透明的被检查体保持构件(2)；在上述指纹接触的状态下被保持在上述被检查体保持构件中的上述被检查体上，照射能够透过上述被检查体的光的光源(3)；感光透过了上述指纹的凸部的光和透过了凹部的光，得到上述凸部暗淡上述凹部明亮的指纹图像的拍摄单元(4)；根据从该拍摄单元输出的指纹图像识别个人的信号处理单元(5)，另外，在具有指纹的被检查体上照射能够透过上述被检查体的光，得到与上述被检查体的指纹表面附近的内部组织的光透射率相对应的指纹图像。

Description

个人识别装置以及指纹图像拍摄方法
技术领域
本发明涉及个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，特别是涉及尽管在指纹皮肤表面潮湿的状态下，进而在指纹的凹凸不明确的情况下也能够得到稳定的指纹图像，能够提高个人识别的性能的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
背景技术
在以往的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法中，使指尖的指纹部分与透明对接体棱镜的对接面接触，用照明光源照明指尖的指甲一侧。从指尖的指甲一侧入射的光由作为出色的光散射体的指尖内部散射，从内侧用均匀的光强度照明指纹。从指纹峰线部分以及指纹谷线部分出射的光在对接面的边界面，由于以不同的角度入射到棱镜内，因此通过在从指纹峰线部分出射的光的方向，即，比对接面中的空气与透明对接体棱镜界面的全反射临界角大的方向配置拍摄装置，拍摄高对比度的良好的指纹图像(例如，参照专利文献1)。
【专利文献1】特开平95-134419号公报(第3～4页，第1～3图)。
但是，以往的个人识别装置以及指纹图像识别方法利用了在对接面与指尖之间是否有空气层而引起的对于棱镜内的出射角的差异，根据指纹表面的状态，例如，由汗、油、水引起的皮肤表面的湿润程度，指纹皮肤与棱镜对接面的接触性发生很大变化，对接面与手指之间的空气层的状态变化。其结果，具有根据皮肤表面的湿润状态所得到的指纹图像的画质发生变化，导致个人识别性能恶化的问题。例如，如果皮肤干燥，则由于指纹的凸部的皮肤不能够充分地与对接面接触，因此具有在指纹图像中不能够与指纹的凹部区别的问题。另外，在由于磨损等指纹的凹凸不清晰的情况下，具有导致个人识别性能的恶化，有时不能够进行个人识别的问题。
发明内容
本发明是为解决这样的问题而产生的，目的在于获得不受指纹表面状态的影响而能够得到稳定的指纹图像，能够提高个人识别性能的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
本发明的个人识别装置具备：能够在指纹接触的状态下保持具有指纹的被检查体的透明的被检查体保持构件；在上述指纹接触的状态下被保持在上述被检查体保持构件中的上述被检查体上，照射能够透过上述被检查体的光的光源；接受透过了上述指纹的凸部的光和透过了凹部的光，得到上述凸部暗淡上述凹部明亮的指纹图像的拍摄单元；根据从该拍摄单元输出的指纹图像识别个人的信号处理单元，上述拍摄单元拍摄：透过了位于从被检查体保持构件的指纹接触面向被检查体一方离开预定距离的面上的、上述被检查体的内部组织的至少一部分的光的强度分布。
另外，本发明的指纹图像拍摄方法其特征在于包括：在指纹接触的状态下保持具有指纹的被检查体的步骤；在上述被检查体上照射能够透过上述被检查体的光的步骤；接受透过了上述指纹的凸部的光和透过了凹部的光，得到上述凸部暗淡上述凹部明亮这样的指纹图像的步骤；以及根据上述指纹图像而识别个人的步骤，在上述的得到指纹图像的步骤中，拍摄：透过了位于从被检查体保持构件的指纹接触面向被检查体一方离开预定距离的面上的、上述被检查体的内部组织的至少一部分的光的强度分布。
如果依据本发明，则由于具备：能够在指纹接触的状态下保持具有指纹的被检查体的透明的被检查体保持构件；在上述指纹接触的状态下被保持在上述被检查体保持构件中的上述被检查体上，照射能够透过上述被检查体的光的光源；接受透过了上述指纹的凸部的光和透过了凹部的光，得到上述凸部暗淡上述凹部明亮的指纹图像的拍摄单元；根据从该拍摄单元输出的指纹图像识别个人的信号处理单元，上述拍摄单元拍摄透过了位于从被检查体保持构件的指纹接触面向被检查体一方离开预定距离的面上的、上述被检查体的内部组织的至少一部分的光的强度分布，因此可以获得不受指纹表面状态的影响而能够得到稳定的指纹图像，能够提高个人识别的性能的个人识别装置。
另外，如果依据本发明，则由于包括：在指纹接触的状态下保持具有指纹的被检查体的步骤；在上述被检查体上照射能够透过上述被检查体的光的步骤；接受透过了上述指纹的凸部的光和透过了凹部的光，得到上述凸部暗淡上述凹部明亮这样的指纹图像的步骤；以及根据上述指纹图像而识别个人的步骤，在上述的得到指纹图像的步骤中，拍摄：透过了位于从被检查体保持构件的指纹接触面向被检查体一方离开预定距离的面上的、上述被检查体的内部组织的至少一部分的光的强度分布，因此可以获得不受指纹表面状态的影响而能够得到稳定的指纹图像，能够提高个人识别的性能的指纹图像拍摄方法。
附图说明
图1用于说明本发明实施形态1的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图2示出本发明实施形态1的个人识别装置的主要部分的其它的结构。
图3示出本发明实施形态1个人识别装置的主要部分的又一种结构。
图4示出本发明实施形态1的个人识别装置的主要部分的又一种结构。
图5示出本发明实施形态1的个人识别装置的主要部分的又一种结构。
图6用于说明本发明实施形态2的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图7用于说明本发明实施形态3的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图8用于说明本发明实施形态4的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图9用于说明本发明实施形态4的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图10用于说明本发明实施形态5的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图11用于说明本发明实施形态5的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图12用于说明本发明实施形态5的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图13用于说明本发明实施形态6的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图14用于说明本发明实施形态6的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图15用于说明本发明实施形态7的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图16用于说明本发明实施形态7的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图17用于说明本发明实施形态8的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图18用于说明本发明实施形态9的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图19用于说明本发明实施形态1～9的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
图20根据本发明实施形态1的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法得到的指纹图像。
图21示出根据以往技术得到的指纹图像。
具体实施方式
本发明者们发现了指纹表面附近的内部组织的光学特性与指纹部分的凹凸图形相对应，对应于该内部组织的指纹峰部(凸部)的部分与对应于指纹谷部(凹部)的部分相比较，光的透射率低。即，透过了该内部组织的光的强度分布表现出指纹的凹凸图形。
本发明是着眼于该特性而完成的，特征是检测具有与上述指纹的指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性的内部组织中的光的强度分布。
具有与上述指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性的内部组织的部位存在于从指纹的表面向内侧进入了大约0.1mm～1.0mm的范围，即，从指纹表面向内侧进入了大约0.1mm的边到进入了1.0mm的边。另外，根据个人差异等，有时还存在于从1.0mm进一步进入到内侧的边。
实施形态1
图1用于说明本发明实施形态1的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，更具体地讲，是示出个人识别装置的总体结构的侧面图。
图1中，相当于被检查体的指尖1具有指纹11，指纹11具有由凸部(峰部)12和凹部13(谷部)构成的凹凸图形。另外，在本发明中，作为指尖1不是仅涉及手指的顶端部分，还涉及从手指的顶端部分到第1关节或者第2关节的边。
能够在指纹11接触的状态下保持指尖1的透明的被检查体保持构件2具备透明板21，在透明板21的指纹11接触一侧的面以及相反一侧的面上分别具备作为防反射单元的防反射膜22。防反射膜22至少可以存在于透明板21的指纹11接触一侧的面上，而更好地是在相反一侧的面上也具备该膜。防反射膜22的透射率最好是95％以上，更理想的是99％以上。
在指尖1上照射能够透过指尖1的光的光源3设置成使得光从指尖1的指甲一侧(指纹11的相反一侧)向指纹一侧行进。作为光源3使用出射主波长是红色光至近红外光区的光，即，作为主波长包括遍及红外光至近红外光区中的某一个波长(单色)的投射光，混合了遍及红色光至近红外光区的光的投射光，或者红色光至近红外光区的光(既有单色的情况也有混合的情况)的投射光的光源，例如使用激光器，发光二极管，灯泡光源。红色光至近红外光区的光由于对于作为被检查体1的生体的光的透射率高因此最好使用该区域的光，而主波长600nm～1400nm区域的光更理想。进而，由于血管中的血红朊的光吸收特性在660nm前后为最小，因此为了降低血管对于指纹图像的影响，最好使用主波长630nm～780nm区域的光。
另外，还可以用遮光体覆盖指尖1以及光源3使得不受来自外部的光的影响。
拍摄单元4(以下，有时也称为拍摄***4)拍摄从被检查体保持构件2的指纹接触面2a向指尖1的方向离开预定距离的面(图1中用A-A线表示。以下，把该面称为观察面。)中的指尖1的内部组织的光强度分布，得到与指纹图像对应的指纹图像。拍摄单元4具备作为波长选择单元的波长选择元件41，作为成像单元的成像透镜42，拍摄元件43，图像输出线路44。
作为反射单元的平面镜100设置成使通过了被检查体保持构件2的光直角偏振，波长选择元件41，成像透镜42和拍摄元件43设置成使得与偏振了的光相对。
波长选择元件41是仅选择性地透过具有与光源3同等程度的波长的光(红色光至近红外光区的光)的元件，作为波长选择元件41，例如使用干涉光片，滤光玻璃，塑料滤光片。
来自波长选择元件41的输出光信号通过成像透镜42在成像元件43成像，成像透镜42的焦点位置设定成以被检查体保持构件2的指纹接触面2a为基准，与朝向图1位于上方的指尖1的内部，即从指纹接触面2a向指尖1的一方离开预定距离的面(观察面)中的指尖1的内部组织，更好地是从指纹接触面2a向指尖1的一方离开0.1mm～1.0mm的范围的面中的指尖1的内部组织相吻合。另外，成像透镜42的透镜可以使用被拍摄物体深度浅的透镜，理想的是0.5mm以下，更理想的是0.1mm以下的透镜。
拍摄元件43例如是CCD(电荷成像元件)，CMOS(互补型金属氧化物半导体)图形传感器等二维固体摄像元件或者摄像管等。拍摄元件43使用具有对于透过指尖1到达指尖1的内部组织的观察面的光具有灵敏度的元件，即，使用对于红色光至红外线光区的光具有灵敏度的元件。拍摄元件4被遮光使得不感光来自指尖1以外的光。
图像输出电路44把来自拍摄元件13的电信号变换为图像电信号。
在本实施形态中，光源3配置成使得在指纹11接触的状态下保持在被检查体保持构件2上的指尖(被检查体)1上，从指甲一侧，即，从被检查体保持构件2中的被检查体1配置一侧照射光，拍摄单元4配置成使得从与被检查体保持构件2中的被检查体1配置一侧相反的一侧，拍摄从被检查体保持构件2的指纹接触面2a向被检查体1的一方离开预定距离的面(观察面)中的被检查体1的内部组织的光强度分布。
信号处理单元5根据从拍摄元件4的图像输出电路44输出的指纹图像识别个人。信号处理单元5具备亮度判定电路51(与亮度判定单元相当。)。亮度判定电路51判定从拍摄单元4的图像输出电路44输出的指纹图像的亮度是否在预先确定的阈值的范围以内，根据判定结果控制光源驱动电路6(与光源驱动单元相当。)。在本实施形态中，亮度判定电路51和光源驱动电路6构成调整照射被检查体1的光强度的调整单元，使得从拍摄单元4输出的指纹图像的亮度成为预先确定的阈值的范围以内。
下面说明动作。
如果使指尖1的指纹11成为接触状态那样，指尖1保持在被检查体保持构件2中，则在指尖1的指甲一侧(与指纹11相反的一侧)照射从光源3出射的光。照射了指尖1的光沿着指尖1的内部传输，到达位于观察面的指尖1的内部组织。这里，由于位于观察面的指尖1的内部组织的光透射率在凹部13中比在指纹11的凸部12中高，因此位于观察面中的指尖1的内部组织中的光强度在指纹11的凹部13中比凸部12中高，成为与指纹11的凹凸图形相对应的光强度分布。
而且，由拍摄单元4的成像透镜42把位于观察面中的指尖1的内部组织的光强度分布在拍摄元件43中成像。如果按照光的行进顺序说明该过程，则首先，来自位于具有强度分布的观察面中的指尖1的内部组织的透射光透过在透明板21中具备防反射膜22的被检查体保持构件2。透过了被检查体保持构件2的光由用于实现光学***的小型化所具备的平面镜100直角偏振，由波长选择元件41仅选择与光源3同等程度的波长的光(红色光至近红外光区的光)。从波长选择元件41输出的光信号通过成像透镜42在拍摄元件13上成像。在图像输出电路44中输入来自拍摄元件43的电信号，作为图像电信号输出与指纹的峰部相比较谷部明亮的指纹图像。
这样在拍摄单元4中得到的指纹图像输出到信号处理单元5。在信号处理单元5中，首先，在指纹图像上例如像在特开平10-334237号公报记述的那样，实施二值化、精细化等图像处理，抽取出指纹的特征信息(指纹信息)。接着，信号处理单元5进行指纹特征信息的登录以及所登录的指纹特征信息的对照。由此能够识别个人。
另外，在本实施形态中，在信号处理单元5中具备亮度判定电路51，例如在抽取出上述的指纹特征信息之前，如果用亮度判定电路51判定指纹图像的亮度的过与不足，则使得指纹图像的亮度成为预先确定的阈值的范围以内那样把光源驱动电路6控制，进行再次拍摄。即，在指纹图像的亮度低于预先确定的阈值的范围时，向光源驱动电路6发送电信号，驱动光源3使得在亮度不饱和的范围内出射亮度尽可能高的出射光，在指纹图像的亮度高于预先确定的阈值的范围时，驱动光源3使得相反地出射亮度低的透射光。
这样，通过把指纹图像的亮度的阈值设定为适当的值，能够防止由于亮度的原因引起指纹图像以及识别性能的恶化。
如上述那样，如果依据本实施形态，则由于根据具有与指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性的内部组织的光透射率检测光的强度分布，因此可以获得不受指纹11的表面状态(例如，由汗、油、水引起的皮肤表面潮湿情况或者有无伤痕、磨损等)的影响，能够得到稳定的指纹图像，能够提高个人识别性能的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
在本实施形态中，通过把成像透镜(成像单元)的焦点位置取为从被检查体保持构件2的指纹接触面2a进入到被检查体1的内部组织一侧，因此能够拍摄从被检查体保持构件2的指纹接触面2a向被检查体1的一方离开预定距离的面中的被检查体1的内部组织的光强度分布。
另外，由于具备在指纹11接触的状态下能够保持具有指纹11的被检查体(指尖)1的透明的被检查体保持构件2，因此在指纹11接触的状态下保持在被检查体保持构件2中的指尖1与被检查体保持构件2的接触部分几乎成为平坦状态，因此还能够高精度而且容易地使成像透镜42的焦点与从被检查体保持构件的指纹接触面2a向指尖1的一方离开预定距离的面(观察面)中的指尖1的内部组织相吻合。
另外，在皮肤表面附近的内部组织中，在与指纹形状的凹凸图形相对应的光学特性的部位具有是从表皮(指纹11的表面)进入到大约0.1mm～1.0mm内侧的范围的情况下，通过使用使成像透镜42的焦点与该范围的任一个位置相吻合，进而被拍摄体深度比表皮与上述部位的距离短的0.5mm以下，最好是0.1mm以下的成像透镜42，能够高精度地检测从被检查体保持构件2的指纹接触面2a向被检查体1的一方离开0.1mm～1.0mm范围内的距离的面中的被检查体1的内部组织的光强度分布，即，不受皮肤表面的影响，具有反映了指纹的凹凸图形的内部组织的光学特性的光。
进而，由于被检查体保持构件2具备防反射膜22，因此能够防止透过了指纹11的谷部(凹部)13的光的一部分由被检查体保持构件2反射。其结果，能够不打乱被检查体(指尖)1的观察面(从被检查体保持构件2的指纹接触面2a向被检查体1的一方离开了预定距离的面)中的光强度分布的对比度，即，能够不损害观察面中的内部组织的反映了谷部的光学特性的部件的透射光量与反映了峰部的光学特性的部位的透射光量的差异，使得透射光能够到达成像透镜42。
另外，通过把指尖1按压在被检查体保持构件2上，能够使得在指尖1的主要部分中，位于指纹1部分的表面附近的血管中的血液从指尖1的指纹11部分的表面附近向其它部位移动，因此在来自光源3的投射光到达观察面之前在指尖1的主要部分中被指纹11部分的表面附近的血管吸收，能够防止对于与观察面中的指纹的凹凸图形相对应的光强度分布产生影响。
另外，上述中说明了成像透镜(成像单元)42的焦点位置处于从被检查体保持构件2的指纹接触面2a向被检查体1的一方离开0.1mm～1.0mm范围内的面中，成像透镜42的被拍摄体深度可以是0.5mm以下。而如前面叙述的那样，透过了具有与指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性的内部组织(存在于从指纹的表面向内侧进入大约0.1mm的边到进入1.0mm的边之中。)的光的强度分布表示指纹的凹凸图形，可以检测通过了该内部组织的厚度内的至少一部分的光的强度分布。从而，成像透镜42的焦点位置可以位于从被检查体保持构件2的指纹接触面2a到具有与上述指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性的内部组织的范围内任一个面上。即，在具有与上述指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性的内部组织处于从指纹的表面向内侧进入大约0.1mm～1.0mm的范围内的情况下，成像透镜42的焦点位置可以位于从指纹表面即被检查体保持构件2的指纹接触面2a向被检查体1的一方离开0～1.0mm范围距离的面上。换言之，在成像透镜42的被拍摄体深度的范围内可以包括从指纹表面到内部组织的范围内的任一个面。这一点在以下的各实施形态中虽然没有特别地提到但也都是相同的。
实际上，对于使用被拍摄体深度为100μm的成像透镜42，焦点位置位于从被检查体保持构件2的指纹接触面2a向被检查体1的一方离开0.5mm的面上的情况，以及焦点位置位于被检查体保持构件2的指纹接触面2a上的情况，感光透过了指纹的凸部的光和透过了凹部的光，得到凸部暗淡凹部明亮的指纹图像，在每一种情况下，都可以得到没有对比度差异的清晰的指纹图像。另外，对于使用被拍摄体深度为100μm的成像透镜42和5mm的成像透镜42，焦点位置位于从被检查体保持构件2的指纹接触面2a向被检查体1的一方离开0.5mm的面中的情况下，感光透过了指纹的凸部的光和透过了凹部的光，分别得到凸部暗淡凹部明亮的指纹图像，在每种情况下都可以得到没有对比度差异的清晰的指纹图像。
根据这些实验结果，可知成像透镜42的被拍摄体深度对于获得清晰的指纹图像没有什么影响。这一点在以下的各实施形态中虽然没有特别提到但都是相同的。
图20中示出使用被拍摄体深度5mm的成像透镜，在成为测定对象的指纹表面涂敷了硅胶的情况下的由CCD拍摄的指纹图像。图20中拍摄为指纹的凹部明亮(白)，凸部暗淡。
另外，为了比较，在图21中示出由根据特开2001-153630号公报的以往技术，即，具备具有光源的第一光学***；用于放置具有凹凸图形的被检查体的检测面；使来自检测面的散射光反射的曲面；与曲面相对设置，具有出射来自光吸收面和曲面的反射光的开口部分的面；具有使来自光源的光入射的入射面的透明导光体；使来自开口部分的出射光入射到拍摄元件的第二感光***的凹凸图形检测装置，在成为测定对象的指纹表面涂覆了硅油的情况下拍摄的指纹图像。图21中拍摄为指纹的凸部明亮(白)，凹部暗淡。
在图21所示的以往的凹凸图形检测装置中，在指纹表面涂敷了硅胶的情况下，可以看到大量的凹凸图形的断裂，与此不同，可知在图20所示的本实施形态的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法中，即使在指纹表面涂敷了硅胶的情况下，也可以得到几乎没有凹凸图形断裂的指纹图像。
另外，图1中示出了检测沿着被检查体保持构件2的与指纹接触一侧的面(指纹接触面2a)几乎正交的方向入射到被检查体保持构件2的光的情况，而并不限定于这种情况。如图19放大并且模式地示出被检查体保持构件与被检查体1的接触部分那样，在被检查体保持构件2的指纹接触面2a中，可以检测沿着由指纹的凹部12与被检查体保持构件2之间的气体的折射率以及被检查体保持构件2的折射率决定的全反射临界角θ以下的方向入射到被检查体保持构件2的光。这一点在以下各实施形态中虽然没有特别提到但也都是相同的。
特别是，指纹的凹部12与被检查体保持构件2之间的气体是空气，被检查体保持构件2是玻璃，如果把空气的折射率n0取为1.0，玻璃的折射率ng取为1.5，则临界角θ成为θ＝arcsin(n0/ng)＝41(度)，透过了指纹凹部12的光以41度以内的角度入射到被检查体保持构件2。
另一方面，例如如果把生体的折射率取为1.45，则成为arcsin(1.45/1.5)＝75(度)，透过了指纹凹部12的光以75度以内的角度入射到被检查体保持构件2。
从而，通过以41度以内的角度检测入射到被检查体保持构件2中的光，能够检测透过了指纹凸部的光和透过了凹部的光。
另外，图1中，为了在指纹11接触的状态下保持在被检查体保持构件2中的指尖(被检查体)1上，从被检查体保持构件2中的被检查体1的配置一侧照射光，而配置光源3使得从指甲一侧照射与被检查体保持构件2正交的光，而也可以如图2中用正面图示出指尖附近的结构那样，配置光源3使得与被检查体保持构件2并行地照射光，或者，还可以如图3中用正面图示出指尖附近的结构那样，从图1与图2之间的倾斜方向照射光。
另外，还可以如图4中用正面图示出指尖附近的结构那样，配置光源3，使得例如照射与图1所示的被检查体保持构件2正交方向的光和来自图3所示的倾斜方向的光，如果依据该结构，则由于不仅是从指尖的指甲一侧，还从侧面一侧也照射光，因此能够在与皮肤表面的指纹相对应的内部组织的几乎整体上照射光，能够遍及拍摄范围的整个区域保持平均的亮度。
另外，如图5所示，把光源3配置指尖1的指甲一侧，在指尖1与光源3之间设置扩散板7，也同样地能够在与皮肤表面的指纹相对应的内部组织的几乎整体上照射光，能够遍及拍摄范围的整个区域保持平均的亮度。
另外，图1中在平面镜100与成像透镜42之间设置了波长选择单元44，而波长选择单元44也可以设置在成像透镜42与拍摄元件43之间，被检查体保持构件2的指纹接触面2a上，以及被检查体保持构件2与平面镜100之间等任意的位置。另外，还可以使用具有波长选择功能的成像透镜或者被检查体保持构件等。
另外，为了遮挡来自指尖1的光以外的外光入射到拍摄单元4中而进行了覆盖的情况下，不一定必须设置波长选择单元44。
另外，在图1中，作为反射单元使用了平面镜100，而并不限定于平面镜100，例如通过使用曲面镜，能够减轻图像的畸变以及像差。
另外，在上述说明中，说明了在信号处理单元5中处理由拍摄单元4得到的指纹图像识别个人的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，而当然也能够用作为不进行个人识别，只是得到指纹图像的指纹图像拍摄装置以及指纹图像的方法。
实施形态2
图6用于说明本发明实施形态2的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，更具体地讲，是示出个人识别装置的整体结构的侧面图。
在上述实施形态1中，分别构成被检查体保持构件2和作为反射单元的平面镜100，而在本实施形态中，如图6所示，代替被检查体保持构件2和平面镜100，使用透明的直角棱镜200。直角棱镜200的指纹接触面200a与图1的指纹接触面2a，反射面201与平面镜5分别具有相同的作用。另外，在本实施形态中，也在直角棱镜200的指纹接触面200a上具备防反射膜22。其它的结构与实施形态1相同。
在本实施形态中也能够得到与实施形态1相同的效果。
另外，不限于直角棱镜200，还可以是其它形态的棱镜，例如，反射面201通过使用曲面的棱镜，能够减轻图像的畸变以及像差。
实施形态3
图7用于说明本发明实施形态3的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，更具体地讲，是示出个人识别装置的整体结构的侧面图。
在上述实施形态1以及2中，使用平面镜100或者直角棱镜200，使透过了被检查体保持构件2的光偏振，而在本实施形态中，使透过了被检查体保持构件2的光不偏振。
在本实施形态中也能够得到与实施形态1以及2相同的效果。
在上述各实施形态中，说明了为了使成像透镜42的焦点与位于指尖1的内部组织中的观察面一致而具备在指纹11接触的状态下能够保持被检查体(指尖)1的透明的被检查体保持构件2(或者直角棱镜200)的情况，但不一定在指纹11接触的状态下才保持被检查体1。以下，说明在指纹11部分不接触的状态下保持被检查体1，拍摄从被检查体1的指纹表面向内侧进入预定距离的面中的被检查体的内部组织的光强度分布的结构。
实施形态4
图8以及图9用于说明本发明实施形态4的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，更具体地讲，图8是示出个人识别装置的指尖附近的结构的侧面图，图9是示出从指尖附近的拍摄***一侧观看的结构的俯视图。其它的结构与实施形态1或者3相同。以下主要说明与实施形态1的不同点。
在本实施形态中，在带开口的被检查体保持构件800中保持在拍摄范围500外侧的指尖1的附近，而不是被检查体(指尖)1的位于拍摄范围500内的指纹部分。即，在位于拍摄范围500内的指纹的表面(作为测定对象的指纹的表面)非接触的状态下保持被检查体(指尖)1。带开口的被检查体保持构件800设置成在不接触指尖1的拍摄范围500而保持了指尖1的状态下，使得成像透镜42的焦点面(图8中用B-B线示出。)与指尖1的观察面(从指纹的表面向内侧进入预定距离的面)一致。
另外，作为带开口的被检查体保持构件800，例如，如图8以及图9所示，能够使用具有比拍摄范围500大一圈的贯通开口的板或者在拍摄范围500的外侧把拍摄范围500夹在中间相对配置的至少一对棒等。
在这样构成的装置中，使位于指尖1的拍摄范围500内的指纹部分不接触带开口的被检查体保持固件800，能够高精度而且容易地使成像透镜42的焦点(焦点面)与从指纹的表面向内侧进入了预定距离的面(观察面)中的指尖1的内部组织相吻合。
这样，如果依据本实施形态，则由于检测根据具有与指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性内部组织的光透射率所产生的光的强度分布，因此可以获得不受到指纹的表面状态(例如，由汗、油、水引起的皮肤表面的潮湿情况或者有无伤痕、磨损等)的影响，能够得到稳定的指纹图像，能够提高个人识别性能的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
另外，如在实施形态1中说明过的那样，在本实施形态中，也可以在成像透镜42被拍摄体深度的范围内包括从指纹表面到内部组织的范围内的任一个面。
另外，如果成像透镜42的被拍摄体深度深，则能够覆盖指纹的曲线，但是与实施形态1的情况相同，在得到清晰的指纹图像方面，成像透镜42的被拍摄体深度没有什么影响。
这一点在以下的各实施形态中虽然没有特别提到但也是相同的。
另外，在生物体的血液中，由于近红外光的透射率低，因此在从拍摄单元4输出的指纹图像中，指尖1内部的血管图形与指纹的凹凸图形重叠。因此，如以下那样，还可以从拍摄单元4所输出的指纹图像中去除血管的图形。
即，首先，把从拍摄单元4输出的指纹图像作为原图像，对于原图像进行平滑处理得到平滑图像。指纹的凹凸图形由于比血管图像的线宽更细，因此在平滑图像中，清除指纹的凹凸图形保留血管图形。而且，如果进行原图像与平滑图像的差分运算则可以得到仅保留了指纹的凹凸图形的指纹图像，从该指纹图像进行指纹的特征信息的抽取。
这一点在以下的各实施形态中也相同。
另外，在上述实施形态1～3中，通过把指尖1按压在被检查体保持构件2上，使指尖1的主要位于指纹11部分的表面附近的血管内的血液从指尖1的指纹1部分的表面附近移动到其它的部位，因此能够防止上述那样的由血液产生的影响。
实施形态5
图10～图12用于说明本发明实施形态5的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，更具体地讲，图10是示出个人识别装置的整体结构的正面图，图11是示出图10的指尖附近的结构的侧面图，图12是示出从图10的指尖附近的拍摄***一侧观看的结构的俯视图。
另外，在图10中，与实施形态3中所示的相同，示出使来自被检查体的观察面的光不偏振的结构，而也可以与实施形态1相同，使用平面镜100使其偏振。
以下主要说明与实施形态1的不同点。
在本实施形态中，使用开关600，使成像透镜42的焦点面(在图10以及图11中用B-B示出。)与被检查体(指纹)1的观察面相吻合。
开关600设置成使得在拍摄范围500以外的附近，当手指接触开关600时，成像透镜42的焦点面与指尖1的观察面一致。
光线501是从位于成像透镜42的焦点面上的拍摄范围500内出射的光线中的主光线，由拍摄***4决定。
其次说明动作。
如果指尖1的拍摄范围500的附近接触开关600，则成像透镜42的焦点面与指尖1的观察面一致。这时，开关600向信号处理单元5发送信号。在信号处理单元5中如果接收到该信号，则使用来自图像输出电路44的指纹图像，与上述实施形态1相同进行个人识别。
这样，在本实施形态中，使用开关600，不接触被检查体1的指纹表面(处于指尖1的拍摄范围500内的指纹部分)检测指纹表面的位置。即，不接触指纹的表面，检测被检查体1的指纹表面位于从成像透镜42的焦点位置(焦点面)向成像透镜42一侧离开了预定距离的位置。
从而，使被检查体保持构件2不接触被检查体1的指纹部分(处于指尖1的拍摄范围500以内的指纹部分)，能够高精度而且容易地使成像透镜42的焦点(焦点面)与从指纹表面向内侧进入了预定距离的面(观察面)中的指尖1的内部组织相吻合。
如以上那样，如果依据本实施形态，则由于不是通过被检查体1的内部检测透过了指纹的光的强度分布，而是检测与通过指纹之前的指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性的具有内部组织部位中的光的强度分布，因此可以获得不受到指纹的表面状态(例如，由汗、油、水引起的皮肤表面的潮湿情况或者有无伤痕、磨损等)的影响，能够得到稳定的指纹图像，能够提高个人识别性能的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。
在上述各实施形态中，为了使成像透镜42的焦点面与位于指尖1的内部组织中的观察面一致，使被检查体(指尖)1接触被检查体保持构件2(或者直角棱镜200)、带开口的被检查体保持构件800以开关600等，而以下说明在使被检查体1不接触任何部件的非接触状态下，拍摄从被检查体1的指纹表面向内侧进入了预定距离的面中的被检查体的内部组织的光强度分布的结构。
实施形态6
图13以及图14用于说明本发明实施形态6的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，更具体地讲，图13是示出个人识别装置的整体结构的正面图，图14是示出从图13的指尖附近的拍摄***一侧观看的结构的俯视图。
另外，在图13中，与实施形态3所示的相同，示出使来自被检查体的观察面的光不偏振的结构，而也可以与实施形态1相同，使用平面镜100使其偏振。
以下主要说明与实施形态1的不同点。
在本实施形态中，代替在上述实施形态1～5中示出的被检查体保持构件2(或者直角棱镜200)，带开口的被检查体保持构件800或者开关600，设置例如由PD(光电二极管)等构成的感光单元301和例如由LED(发光二极管)等构成的第2光源30。(这里，原文明显错误)
感光单元301和第2光源30配置成由第2光源30和感光单元301形成的光路502平行成像透镜42的焦点面(在图13中用B-B线示出。)而且存在于从成像透镜42的焦点面以0.1mm～1.0mm的范围内的距离靠近成像透镜42的平面内，而且成为与作为从拍摄范围500内出射的光线的光线501交差的位置。即，当指尖1的指纹部分接触光路502时，成像透镜42的焦点与被检查体(指尖)1的观察面一致。
在感光单元301与信号处理单元5之间连接图像取入判定电路303。
其次说明动作。
如图13以及图14所示那样，在配置了被检查体(指尖)1的情况下，如果指尖1的指纹部分接触光路502，则由感光单元301检测出的光量减少。这时，成像透镜42的焦点面与被检查体(指尖)1的观察面一致。于是，在图像取入判定电路303中，通过预先决定阈值，并且判定来自感光单元301的输出信号是否在阈值的范围以内，判定拍摄面与观察面是否一致。
作为具体的一个例子，首先，点亮第2光源30。从被检查体(指尖)1的指纹部分不遮挡光路501，而且比光路501更靠近光源一侧的状态出发，使被检查体(指尖)1向光路502移动。在指尖1的移动过程中，以预先确定的间隔，在图像取入判定电路303中判定来自感光单元301的输出信号是否在阈值的范围以内。如果指尖1的指纹部分接触光路502，并且由图像取入判定电路303判定为来自感光单元301的输出信号成为阈值以下，则图像取入判定电路303把信号发送到信号处理单元5。在信号处理单元5中使用来自图形输出电路44的指纹图像，与上述实施形态1相同，进行个人识别。
这样，在本实施形态中，由感光单元301感光来自第2光源30的光，由图像取入判定电路303判定是否是阈值以下，由此不接触被检查体1的指纹表面，检测指纹表面的位置。即，不接触指纹表面，检测出被检查体1的指纹表面位于从成像透镜42的焦点位置(焦点面)离开成像透镜42一侧预定距离的位置。
从而，在使被检查体1不接触任何部件的非接触状态下，能够使成像透镜42的焦点(焦点面)高精度而且容易地与从指纹表面向内侧进入了预定距离的面(观察面)中指尖1的内部组织相吻合。
如以上那样，如果依据本实施形态，则由于不是通过被检查体1的内部，检测透过了指纹的光的强度分布，而是检测具有与透过指纹之前的指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性的内部组织部位中的光的强度分布，因此可以获得不受到指纹的表面状态(例如，由汗、油、水引起的皮肤表面的潮湿情况或者有无伤痕、磨损等)的影响，能够得到稳定的指纹图像，能够提高个人识别性能的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。进而，由于能够不接触被检查体1的指纹表面检测指纹表面的位置因此很卫生。
实施形态7
图15以及图16用于说明本发明实施形态5的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，更具体地讲，图15是示出个人识别装置的总体结构的正面图，图16是示出从图15的指尖附近的拍摄***一侧观看的结构的俯视图。
另外，在图15中，与在实施形态3中所示的相同，示出使来自被检查体的观察面的光不偏振的结合，而也可以与实施形态1相同，使用平面镜100使其偏振。
以下，主要说明与实施形态1的不同点。
在本实施形态中，从第3光源300向指尖1的指纹一侧投射光线，用拍摄元件43拍摄来自指尖1的反射光，计测从指尖1的指纹一侧表面到成像透镜42的距离。
第3光源300例如由发光二极管和透镜或者半导体激光器和透镜等构成，出射光束形的光。设置第3光源300，使得其出射光410在平行于成像透镜42的焦点面(在图15中用B-B线示出。)而且从成像透镜42的焦点面靠近成像透镜42以0.1mm～1.0mm范围以内的距离的平面(图15中用C-C线示出。)上，通过光线501通过的范围以内。
信号处理单元5具备接收来自图像输出电路44的信号，求指尖1的指纹一侧的表面与拍摄元件43的距离的距离测定电路401，以及接收来自距离测定电路401的输出，判定其信号是否处在预先确定的阈值的范围以内的图像取入判定电路402。
其次说明动作。
从第3光源300在指尖1的指纹一侧投射光线，使指尖1几乎沿着成像透镜的光轴接近或者远离拍摄元件43那样运动，用拍摄元件43以预先确定的间隔拍摄来自指尖1的反射光。拍摄的图像通过图像输出电路44输出到信号处理单元5。在信号处理单元5中，通过图像处理求拍摄元件43上的反射光入射的位置，在距离测定电路401中用三角测量的方法求指尖1的指纹一侧的表面与拍摄元件43的距离，输出到图像取入判定电路402。图像取入判定电路402中，当由距离测定电路401求出的距离比成像透镜42的焦点面与拍摄元件43的距离长0.1mm～1.0mm范围内的距离时(即，成像透镜42的焦点面与指尖1的观察面一致时)，把信号输出到信号处理单元5内。在信号处理单元5中，使用来自图像输出电路44的指纹图像，与上述实施形态1相同，进行个人识别。
这样，在本实施形态中，把来自第3光源300的出射光410出射到指尖1的指纹一侧，用拍摄元件43检测来自指尖1的表面的反射光，从拍摄元件43上的反射光入射的位置用三角测量的方法求指尖1的指纹一侧的表面与拍摄元件43的距离，由此不接触被检查体1的指纹表面，检测指纹表面的位置。
从而，使被检查体保持构件2不接触被检查体1的指纹部分，使成像透镜42的焦点(焦点面)高精度而且容易地与从指纹表面向内侧进入了预定距离的面(观察面)中的指尖1的内部组织相吻合。
如以上那样，如果依据本实施形态，则由于不是通过被检查体1的内部检测透过了指纹的光的强度分布，而是检测具有与透过指纹之前的指纹部分的凹凸图形相对应的光学特性的内部组织部位中的光的强度分布，因此可以获得不受到指纹的表面状态(例如，由汗、油、水引起的皮肤表面的潮湿情况或者有无伤痕、磨损等)的影响，能够得到稳定的指纹图像，能够提高个人识别性能的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法。进而，由于能够不接触被检查体1的指纹表面检测指纹表面的位置因此很卫生。
实施形态8
图17用于说明本发明实施形态8的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，更具体地讲，是示出个人识别装置的整体结构的正面图。另外，在图17中与实施形态3所示的相同，示出使来自被检查体的观察面的光不偏振的结构，而也可以与实施形态1相同，使用平面镜100使其偏振。以下，主要说明与实施形态7的不同点。
在上述实施形态7中，为了使成像透镜42的焦点面与位于指尖1的内部组织中的观察面一致，使作为被检查体的指尖1移动，而在本实施形态中，使用在手指上照射光检测手指表面的位置，用透镜驱动机构700驱动成像透镜42侠焦点面与观察面吻合的有源自动聚焦的方法，使成像透镜42的焦点面与指尖1的观察面一致。
在这样构成的装置中，也与上述实施形态7相同，不接触被检查体1的指纹表面，检测指纹表面的位置，能够得到与实施形态7相同的效果。
实施形态9
图18用于说明本发明实施形态9的个人识别装置以及指纹图像拍摄方法，具体地讲，是示出个人识别装置整体结构的正面图。另外，在图18中，与实施形态3所示的相同，示出使来自被检查体的观察面的光不偏振的结构，而也可以与实施形态1相同，使用平面镜100使其偏振。以下主要说明与实施形态8的不同点。
在上述实施形态8中，使用有源自动聚焦的方法使成像透镜42的焦点面与指尖1的观察面一致，而在本实施形态中，使用分析由拍摄元件43拍摄的指纹图像的对比度，用透镜驱动机构700驱动拍摄透镜42，使得聚焦面与观察面一致的被动(passive)自动聚焦的方法，使成像透镜42的焦点面与指尖1的观察面一致。
在这样构成的装置中，与上述实施形态7以及8相同，不接触被检查体1的指纹的表面检测指纹表面的位置，可以得到与实施形态7以及8相同的效果。
另外，在上述各实施形态中，说明了作为成像单元使用了成像透镜42的情况，而除去成像透镜以外，也能够使用具有成像功能的曲面反射镜，针孔等。

Claims (9)

1.一种个人识别装置，其特征在于具备：
能够在指纹接触的状态下保持具有指纹的被检查体的透明的被检查体保持构件；
在上述指纹接触的状态下被保持在上述被检查体保持构件中的上述被检查体上，照射能够透过上述被检查体的光的光源；
接受透过了上述指纹的凸部的光和透过了凹部的光，得到上述凸部暗淡上述凹部明亮这样的指纹图像的拍摄单元；以及
根据从该拍摄单元输出的指纹图像而识别个人的信号处理单元，
上述拍摄单元拍摄：透过了位于从被检查体保持构件的指纹接触面向被检查体一方离开预定距离的面上的、上述被检查体的内部组织的至少一部分的光的强度分布。
2.根据权利要求1所述的个人识别装置，其特征在于：
上述拍摄单元接受：在被检查体保持构件的与指纹接触的一侧的面上，沿着由指纹的凹部与被检查体保持构件之间的气体的折射率以及被检查体保持构件的折射率决定的全反射临界角或该角以下的方向，入射到上述被检查体保持构件的光。
3.根据权利要求1所述的个人识别装置，其特征在于：
上述拍摄单元具备成像单元，上述成像单元的焦点位置位于从被检查体保持构件的指纹接触面到内部组织的范围内的任一个面上。
4.根据权利要求1所述的个人识别装置，其特征在于：
上述预定距离是指位于0.1mm～1.0mm的范围。
5.根据权利要求1所述的个人识别装置，其特征在于：
透明的被检查体保持构件具有防反射单元。
6.根据权利要求1所述的个人识别装置，其特征在于：
照射被检查体的光的主波长处于红色光至近红外光区，拍摄单元对于红色光至近红外光区的光具有灵敏度。
7.根据权利要求6所述的个人识别装置，其特征在于：
照射被检查体的光的主波长处于630nm～780nm的区域，拍摄单元对于630nm～780nm的区域的光具有灵敏度。
8.根据权利要求1所述的个人识别装置，其特征在于：
具备调整照射被检查体的光的强度的单元，该单元进行上述调整使得从拍摄单元输出的指纹图像的亮度在预先确定的阈值的范围以内。
9.一种指纹图像取得方法，其特征在于包括：
在指纹接触的状态下保持具有指纹的被检查体的步骤；
在上述被检查体上照射能够透过上述被检查体的光的步骤；
接受透过了上述指纹的凸部的光和透过了凹部的光，得到上述凸部暗淡上述凹部明亮这样的指纹图像的步骤；以及
根据上述指纹图像而识别个人的步骤，
在上述的得到指纹图像的步骤中，拍摄：透过了位于从被检查体保持构件的指纹接触面向被检查体一方离开预定距离的面上的、上述被检查体的内部组织的至少一部分的光的强度分布。
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