JP2000011142A - 指紋画像撮像装置及びそれを用いた指紋照合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的構造の自由度が高い光学部材を用いる
ことができる指紋画像検出装置、及びそれを用いた指紋
照合装置を得る。 【解決手段】 この指紋照合装置は、指２が接触する平
面部１ａを有する光学手段１と、平面部１ａに接触した
指２に対して光を照射する光源手段２と、指２からの指
紋の凹凸による反射光を撮像する撮像手段３と、撮像手
段３によって撮像した指紋の画像信号に、指紋照合に必
要な信号処理を加える信号処理手段６と、信号処理手段
６から出力される指紋の画像信号に基づき、当人である
か否かを判別し、又は登録されている複数の人物の中か
ら該当する人物を検出する指紋判別手段７とを備え、光
学手段１は、平面部１ａにおいて指２が指紋照合に必要
な面積だけ接触可能なように、人間の指２に比べ十分小
さな断面形状が二等辺三角形の複数のプリズムをアレイ
状に並べた構造を有すること特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セキュリティー等
のために個人判別の手段として用いられる指紋照合装
置、及びそれに用いる指紋画像撮像装置における、光学
系を含む構成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、例えば電子通信学会論文誌
「プリズムを用いた指紋情報検出方法-全反射法と光路
分離法の比較-」：清水ら.1985年3月vol.J68-D no.3.P
P.414-415．に指紋を撮像するための光学部が記載され
ている、従来技術における全反射方式の指紋照合装置の
一例である。図１４に示した指紋照合装置において、２
は検出対象の指、３は光源手段、４はレンズ、５は反射
光を受光する撮像手段、６は信号処理手段、７は指紋判
別手段、２０はプリズムである。

【０００３】上記のように構成された指紋照合装置の動
作について説明する。光源手段３から出射された光は被
検出体である人間の指２へ向けてプリズムの一方の稜面
から照射される。プリズム２０の一辺から入射された光
はプリズム２０の底面すなわち指の接触する面で反射
し、その反射光はプリズム２０の他の稜面から出射す
る。プリズム２０の出射光はレンズ４によって集光さ
れ、撮像手段５により撮像される。

【０００４】図１５は指紋検出の原理を説明するための
図である。光源手段３から照射される光をＡ，Ｂとす
る。人間の指２には指紋による凹凸が存在し、その内の
凸面はプリズム２０の底面２０ａと接触し、凹面は接触
しない。そして、光源手段３から発せられる光Ａ，Ｂ
は、プリズム２０の底面２０ａにおける、接触部（即
ち、凸部）において拡散し（光Ｂ）、非接触部（即ち、
凹部）において全反射する（光Ａ）。そのため、全反射
する光Ａは、図のように反射光Ａ１として反射し、拡散
する光Ｂは散乱光はＢ１として、それぞれ撮像手段５へ
と反射される。よって、撮像手段５においては、指紋の
凹部の方が凸部より輝度値が高い画像として得られる。

【０００５】撮像手段５によって検出された指２の画像
は、信号処理手段６によって、画像のレベル調整や、２
値化など、指紋照合にとって検出しやすいように信号処
理が加えられる。また、指紋判別手段７は、前記信号処
理手段６から得られた指紋の画像から、指紋照合のため
の検出アルゴリズムによって検出すべき当人か否か、ま
た、指紋照合した人間が登録されている複数の人間の内
の誰であるかなどの検出を行い、その判別結果を出力す
る。指紋検出のためのアルゴリズムなどは例えば「画像
処理ハンドブック」尾上守夫（昭光堂）24.3章pp.579-5
82．に様々な判別方法が、また、三菱電機技報「指紋判
別装置」pp.40-43, vol.72, no.5(1998)．などにもその
一例が挙げられている。

【０００６】前述の従来の指紋照合装置においては、１
つの大型の直角プリズム２０を用いる。プリズム２０の
大きさは検出する人間の指の大きさが定められているた
め、その接触部における面積は一定値以上の大きさを必
要とする。そのため、そのままプリズムを小型化する事
は困難であった。

【０００７】また、光源手段３から撮像手段５までの距
離で、空気内とプリズム内の光路の比において、プリズ
ム２０内の光路が比較的長いため、撮像する像が熱など
によるプリズムの形状変化、及び光学定数の変化等によ
る影響を受けやすい。よって、プリズムを形成する材質
としてガラスなどの熱膨張率の小さい材質を用いなけれ
ばならず、従来のガラスなどに比べて、軽量な材質であ
るプラスチックなどで構成することが困難であった。

【０００８】これらの問題を解決し、指と接触する光学
部材の体積を減少させ、小型、軽量化を図るために、発
明者は先に図１６に示されるような発明（特願平１０−
１５７７３４号に記載した発明）を行った。以下、図１
６に示される発明について説明する。

【０００９】図１６について２〜７までは図１４に示し
た構成と同様である。２１は断面形状が略直角三角形の
複数の小型プリズムをアレイ状に配列した形状を有する
光学部材であるプリズムアレイであり、各プリズムの略
直角部（端部）２１ｂを挟む２つの稜面以外の面が連な
ることで共通の平面部２１ａを形成している。そして、
この平面部２１ａは照合される人間の指２が接触可能な
面積を有するものである。そして、指紋照合時には、こ
の底面２１ａに指２を接触させる。

【００１０】光源手段３は被検出体である人間の指２へ
向けて光を照射するように構成されており、プリズムア
レイ２１を介して人の指２を照射する。そして、この光
源手段３は入射光がプリズムアレイ２１の平面部２１ａ
に対して、４５度の角度で当たるように位置決めされて
いる。

【００１１】光源手段３により、プリズムアレイ２１の
稜面の一方から入射された光は、プリズムアレイ２１の
底面すなわち指の接触する平面部２１ａで反射し、その
反射光はプリズムの他の稜面から出射する。このプリズ
ムアレイ２１からの出射光はレンズ４によって集光さ
れ、撮像手段５によって撮像される。

【００１２】指紋画像の採取の原理は図１５に示したも
のと同様に、指紋による凸面はプリズムアレイの平面部
２１ａと接触し、凹面は接触しない。光源手段３から出
射されプリズムアレイ２１の稜面の一方から指２へ入射
された光は、指２が接触するプリズムアレイ平面部２１
ａにおいて、接触部では拡散し、非接触部では全反射す
る。そのため、プリズムアレイ２１からの反射光は、撮
像手段５にて指紋の凹部の方が凸部より輝度値が高い画
像として撮像され、指２の指紋画像を得ることができ
る。

【００１３】上記撮像手段５で得た指紋画像は、信号処
理手段６に入力される。信号処理手段６は、撮像手段５
によって撮像された指２の画像の、かすれや癒着などの
補正処理を行ったり、画像のレベル調整、コントラスト
調整、アパーチャ処理、照明ムラや濃度ムラを除去する
処理など、次段の指紋判別手段７における指紋照合のア
ルゴリズムに適応した指紋画像を得るために、入力され
た指紋画像に信号処理を加える。

【００１４】図１７は撮像手段５にて撮像された指紋の
画像を示す図であり、図１８は図１７の要部拡大図であ
る。図１７および図１８に示すように、プリズムアレイ
２１の端部２１ｂが複数の線２２になって結像するた
め、信号処理手段６によって、上記端部２１ｂに対応の
複数の線２２も削除するように信号処理を行わなければ
ならない。

【００１５】又、指紋判別手段７は、前記信号処理手段
６から得られた指紋の画像から、指紋の特徴点検出など
を行い、指紋照合のための検出アルゴリズムによって検
出すべき当人か否か、また、指紋照合した人間が登録さ
れている人間の内の誰かなどの判別を行い、その判別結
果を出力する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このように、先の出願
における指紋画像撮像装置及びそれを用いた指紋照合装
置においては、その実施の形態として、プリズムアレイ
２１を略直角プリズムにて構成する技術を開示したが、
このような構成を採用した場合、平面部２１ａと逆側に
位置する稜面に挟まれる角を直角にするための加工精度
が必要であった。

【００１７】また、略直角プリズムの端部２１ｂが撮像
手段５上に結像するため、撮像した指紋画像から上記不
必要な直角プリズムの端部２１ａによる複数の線２２の
像を削除するための信号処理を行う必要があった。

【００１８】さらにまた、撮像するために反射光を集光
するレンズ４が必要であり、構成する部品点数が多いと
いう問題点があった。

【００１９】本発明は、このような問題点に鑑み、比較
的構造の自由度が高いプリズムアレイにて光学部材を構
成できる指紋画像検出装置、及びそれを用いた指紋照合
装置を得ることを目的としている。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る指紋画像撮
像装置は、凹凸のある人間の指が接触する平面部を有す
る、断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ状に配
列した構造の光学部材と、上記光学部材の平面部に接触
した指に対して光を照射する光源手段と、上記指紋の凹
凸による反射光を撮像して指紋画像を得る集光レンズお
よび撮像手段とを備え、上記各プリズムの断面形状であ
る三角形は、略二等辺三角形であり、かつ等しい長さの
２辺に挟まれる角が略直角又は鈍角であることを特徴と
するものである。

【００２１】又、凹凸のある人間の指が接触する平面部
を有する、断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ
状に配列した構造の光学部材と、上記光学部材の平面部
に接触した指に対して光を照射する光源手段と、上記指
紋の凹凸による反射光を撮像して指紋画像を得る集光レ
ンズおよび撮像手段とを備えた指紋画像撮像装置におい
て、上記撮像手段を構成する各画素の幅は指紋の凹間の
距離の半分よりも小さく、かつ上記プリズムのピッチは
上記撮像手段を構成する各画素の幅よりも小さいことを
特徴とするものである。

【００２２】又、上記光学部材の平面部を、上記光学部
材から反射された人間の指の像が、集光レンズを介する
ことなく、直接撮像手段上に結像するように球面状に形
成していることを特徴とするものである。

【００２３】本発明に係る指紋照合装置は、上記指紋画
像撮像装置と、この指紋画像撮像装置により得られた指
紋画像の画像信号に、指紋の照合に必要な信号処理を加
える信号処理手段と、上記信号処理手段から出力される
指紋画像の画像信号に基づき、当人であるか否かを判別
し、又は登録されている複数の人物の中から該当する人
物を検出する指紋判別手段とを備えたこと特徴とするも
のである。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る指紋画像撮
像装置及びそれを用いた指紋照合装置の実施の形態を、
図１乃至図１３を用いて説明する。図１乃至図１３にお
いて、従来の技術にて用いた符号と同一の符号を付した
ものはそれぞれ同様のものを表す。

【００２５】実施の形態１．図１は本発明に係る指紋照
合装置の実施の形態１を示す構成図である。１はプリズ
ムアレイ、２は被照合部である指紋を含む指、３は光源
手段、４はレンズ、５は光源手段からの反射光を撮像し
て指紋画像を得る撮像手段、６は撮像手段５より出力さ
れた指紋画像を処理する信号処理手段、７は信号処理手
段６より得られる信号処理を施された指紋画像から、指
紋照合のための検出アルゴリズムによって、検出すべき
当人か否か、また、指紋照合した人間が登録されている
人間の内の誰かなどの検出を行い、その判別結果を出力
する指紋判別手段である。

【００２６】図２は図１に示したプリズムアレイ１の断
面を拡大した図である。プリズムアレイ１は、配列方向
と直角方向の断面形状が略二等辺三角形の複数の小型プ
リズムをアレイ状に配列した形状を有する光学部材であ
り、各プリズムの二等辺に対応する稜面以外の面が連な
ることで、共通の平面部１ａを形成している。そして、
この平面部１ａは照合される人間の指２が接触可能な面
積を有している。また、上記プリズムアレイ１の各プリ
ズムのそれぞれの両角θ１とθ２はほぼ等しく、両辺に
挟まれた角θ３は９０度より大きい鈍角、又はほぼ直角
である。

【００２７】また、ここで、光学部材１、光源手段３、
レンズ４、及び撮像手段５からなる指紋照合装置の部分
を、単体の装置として製造、販売することも可能であ
り、この人間の指の指紋画像を得ることのできる装置を
指紋画像撮像装置と呼ぶこととする。

【００２８】上記のように構成された指紋照合装置にお
いて、その動作を説明する。光源手段３は被検出体であ
る人間の指２へ向けて光を照射するように構成されてお
り、プリズムアレイ１を介して人の指２を照射する。プ
リズムアレイ１は、図２に示すように、人の指２より十
分小さい小型のプリズムを列状（アレイ状）につないだ
ものであり、その平面部１ａの面積は、検出に必要な大
きさの指２の部分が接触できるように構成されている。

【００２９】図３に指紋を撮像する原理を示したプリズ
ムアレイ１の断面図、図４にプリズムアレイ１の外形の
斜視図を示す。図示したように、プリズムアレイ１の底
面は平面であり、この平面部１ａに検出すべき人の指２
を接触させる。光源手段３により、プリズムアレイ１の
稜面の一方から角度φ１で入射された光は、スネルの法
則に従い角度φ２で屈折する。さらにプリズムアレイ１
の底面すなわち指の接触する平面部１ａで反射し、その
反射光はプリズムの他の稜面から出射する。このとき、
プリズムアレイの屈折率と光源手段３からの入射光の角
度との関係は、上記角度φ２で屈折してプリズムアレイ
１内に入射された光が、底面１ａにて全反射するような
角度が満たされるように規定する。

【００３０】又、プリズムアレイの底面１ａでの反射
は、指紋の凹部では全反射し、凸部では散乱する。プリ
ズムアレイ１からの出射光はレンズ４によって集光さ
れ、撮像手段５によって撮像される。このプリズムアレ
イ１からの反射光は、撮像手段５にて指紋の凹部の方が
凸部より輝度値が高い画像として撮像され、指紋画像を
得ることができる。

【００３１】撮像手段５の一例を図５に示す。撮像手段
５は、上記プリズムアレイ１から反射された光をレンズ
４を介して像面にて検出するイメージセンサ８、及びイ
メージセンサ８を駆動する駆動手段９などから構成され
ている。

【００３２】上記撮像手段５で得た指紋画像は、信号処
理手段６に入力される。信号処理手段６は、撮像手段５
によって撮像された指２の画像の、かすれや癒着などの
補正処理を行ったり、画像のレベル調整、コントラスト
調整、アパーチャ処理、照明ムラや濃度ムラを除去する
処理など、次段の指紋判別手段７における指紋照合のア
ルゴリズムに適応した指紋画像にするように信号処理を
加える。また、アルゴリズムによっては２値化処理を行
うことも必要である。

【００３３】指紋判別手段７は、前記信号処理手段６か
ら得られた指紋の画像から、指紋の特徴点検出などを行
い、指紋照合のための検出アルゴリズムによって検出す
べき当人か否か、また、指紋照合した人間が登録されて
いる人間の内の誰かなどの判別を行い、その判別結果を
出力する。

【００３４】このように、本実施の形態においては、プ
リズムの形状を直角プリズムだけに限定する必要が無く
なり、比較的自由度の高い三角プリズムの組み合わせに
てプリズムアレイ１を構成できる。

【００３５】さらに、本発明におけるプリズムアレイ１
を用いた指紋照合装置の構成例は図１に示した構成だけ
ではなく、図６に示すように光源部と同じ方向に撮像手
段５を設けることにより、指紋の凸部による散乱光のみ
を検出することで指紋画像を得る光路分離方式に対応す
る構成にしても、同様の効果が得られることは言うまで
もない。ただし、この場合は、プリズムアレイ１の光源
手段３からの光が入射する側と反対側の稜面１ｃを、黒
く塗装して反射を防ぐ必要がある。

【００３６】実施の形態２．本実施の形態は、実施の形
態１に対して、撮像手段３を構成するイメージセンサ８
の各画素の大きさと、指紋の凹部間の距離との関係、及
び上記各画素の大きさと、プリズムアレイの各プリズム
間のピッチとの関係を、それぞれ規定した点に特徴があ
り、その他の点については実施の形態１と同様である。

【００３７】図７は本発明に係る指紋照合装置の実施の
形態２における、光学部材そのものを示す断面図であ
る。図７において、１０は光学部材であり、実施の形態
１と同様に略二等辺三角プリズムをアレイ状に形成した
プリズムアレイであり、２等辺に挟まれる端部１０ｂに
おける角度はほぼ直角又は鈍角であれば良い。上記プリ
ズムアレイ１０は、図１及び図６において、プリズムア
レイ１の代わりに用いることで指紋照合装置を構成でき
る。

【００３８】また、ここで、実施の形態１と同様に、プ
リズムアレイ１０、光源手段３、撮像装置５、及びレン
ズ４からなる指紋照合装置の部分を、単体の装置として
製造、販売することも可能であり、この人間の指の指紋
画像を得ることのできる装置を指紋画像撮像装置と呼ぶ
こととする。

【００３９】本実施の形態においても、実施の形態１と
同様に、光源２より発光された照射光はプリズムアレイ
１０を介して指２に照射される。指２にて反射した反射
光を撮像手段５によって撮像し、指紋判別を行うことは
実施の形態１と同様のためその説明を省略する。

【００４０】図７はプリズムアレイ１０の断面図を表し
ており、平面部１０ａに照合される人の指２を押し当て
る構造になっている。図７においてＤｐａはプリズムア
レイ１０の大きさであり、Ｄｐはプリズムアレイの三角
プリズムのピッチを示す距離である。図８は検出対象で
ある指２の指紋部分の断面拡大図であり、図８において
Ｄｆａは検出に必要な指の大きさ、Ｄｆは指紋の谷線部
（凹部）間の距離を表している。また、図９は撮像手段
５の構成要素であるイメージセンサ８の拡大図であり、
図９においてＤｓａｈ，Ｄｓａｖはイメージセンサ８の
縦、横の大きさを示しており、Ｄｓｈ，Ｄｓｖはイメー
ジセンサ８を構成している各画素のサイズを示してい
る。

【００４１】上記のように形成された各構成要素におい
て、プリズムアレイ１０の大きさＤｐａは検出する指２
の大きさＤｆａより大きく、検出に必要な指２の大きさ
Ｄｆａはイメージセンサ８のＤｓａｈ、Ｄｓａｖ内に結
像されるような関係にある。

【００４２】いま、ＤｆａがＤｓａｈ、Ｄｓａｖの大き
さに結像されたとすると、指２の指紋の画像が明瞭に撮
像できるようにするためには、イメージセンサ８の各画
素の大きさＤｓｈ、Ｄｓｖは、指紋のピッチに対するナ
イキスト周波数を満たすように、 １／Ｄｆ＜１／（２×Ｄｓｈ） 及び、１／Ｄｆ＜１／（２×Ｄｓｖ） より、 Ｄｓｈ＜Ｄｆ／２ 及び、Ｄｓｖ＜Ｄｆ／２ --（１） の関係を同時に満たす必要がある。本実施の形態におい
ても、このような関係を満たすように設計されている。

【００４３】尚、ここで、式（１）がＤｓｈ及びＤｓｖ
のそれぞれについて、同時に規定している理由は、指２
に対して、イメージセンサ８の縦及び横の両方向に平面
的に指紋を検出しなければならず、そのため、縦及び横
の両方向について同時に規定する必要があるからであ
る。

【００４４】これに加えて、さらに、本実施に形態にお
いては、特に、プリズムアレイ１０のプリズム間のピッ
チＤｐが、 Ｄｐ＜Ｄｓｈ 又は、Ｄｐ＜Ｄｓｖ --（２） の関係を満たすように、プリズムアレイ１０が形成され
ている。ここで、式（２）は式（１）と異なり、縦又は
横の一方向にのみ式に示した関係が満たされれば良い。
これは、プリズムアレイ１０におけるプリズムの配列方
向と、イメージセンサ８の設置状態は、任意に変化する
ことなく、設置状態が一定のまま保持されることによ
る。

【００４５】式（２）を満たすようにプリズムアレイ１
０を形成することにより、イメージセンサ８上に結像さ
れるプリズムアレイの端部１０ｂに対応する複数の線２
２は、指紋画像上から消えることになる。これはプリズ
ムアレイの端部１０ｂ間のピッチが、式（２）に示すよ
うに、画素ピッチＤｓｈ又はＤｓｖより狭くなると、イ
メージセンサ８の画素ピッチから定まる解像度では、上
記端部１０ｂは解像できなくなるためである。

【００４６】図１０に撮像された指紋画像の一例を示
す。指紋画像に記載した点線が、プリズムレンズの端部
１０ｂに対応する複数の線２２である。ここでは、分か
り易いように点線にて記載しているが、イメージセンサ
８にて解像可能な画素ピッチ以下であるため、この複数
の線２２自体は結像した画像上には現れない。

【００４７】上記のように、指紋照合装置における光学
部材を上記の関係を満たす上記プリズムアレイ１０にて
構成することにより、従来技術のように撮像した指紋画
像から不必要な端部１０ｂに対応する複数の線２２を削
除することなく、指紋照合に用いる指紋画像を得ること
ができる。

【００４８】実施の形態３．本実施の形態における指紋
照合装置の構造は、実施の形態１に対して、光学部材の
構造が異なるだけであり、その他の点においては同様で
ある。

【００４９】図１１は本発明に係る指紋照合装置の実施
の形態３において、指紋画像の撮像装置を示す図であ
る。図１１に示す１１は光学部材であり、実施の形態１
と同様に１１ｃに示すような略二等辺三角プリズムを複
数アレイ状に配列し、かつ各プリズムの二等辺に対応の
稜面以外の面が連なった面１１ａが球面形になるように
形成した球面プリズムアレイである。ここで、もちろ
ん、上記二等辺に挟まれる角は、略直角又は鈍角であれ
ばよい。又、３は光源手段、５は撮像手段である。

【００５０】本実施の形態において、光源手段３より発
光された照射光は球面プリズムアレイ１１を介して指２
に照射される。球面プリズムアレイ１１はそれを構成し
ているひとつひとつのプリズムは実施の形態１と同様に
三角プリズムであるが、その指２が接触する面１１ａが
球面状に構成されており、この面１１ａにて反射した光
が、集光レンズを介する必要なく、撮像手段３上に結像
するように構成されている。

【００５１】図１２は球面プリズムアレイ１１の断面図
を表しており、球面１１ａに照合する人に指２を押し当
てている状態を示している。人の指２は柔らかく、接触
される部分が球面であっても、指紋を接触させることが
可能であり、かつ押し当てることにより指紋の凹凸が欠
如することもない。球面プリズムアレイ１１に接触した
指にて入射光は、実施の形態１で説明したように凹部で
全反射、凸部で拡散し、その反射光を撮像手段５にて撮
像することにより指紋画像を得ることができる。撮像手
段５にて得られた指紋画像を信号処理手段６および、指
紋判別手段７で指紋を照合することは実施の形態１と同
様でありその説明を省略する。

【００５２】上記のように光学部材を球面プリズムアレ
イ１１で構成することにより撮像手段５に対して像を集
光させるレンズ４（図１参照）を削除し、装置全体の構
成を簡略化することが可能となる。

【００５３】また、球面プリズムアレイ１１は図１１に
示したようにひとつひとつのプリズムが三角プリズムの
形状を正確にしていなくても、図１３に示すように球面
プリズムアレイ１１の底面全体がなだらかな球面状にな
っていても、同様の効果が得られることはいうまでもな
い。尚、ここで、図１３（ａ）はプリズムアレイ１１の
他の例を示す要部断面図であり、図１３（ｂ）は図１３
（ａ）の拡大図である。

【００５４】

【発明の効果】本発明に係る指紋画像撮像装置は、凹凸
のある人間の指が接触する平面部を有する、断面形状が
三角形の複数のプリズムをアレイ状に配列した構造の光
学部材と、上記光学部材の平面部に接触した指に対して
光を照射する光源手段と、上記指紋の凹凸による反射光
を撮像して指紋画像を得る集光レンズおよび撮像手段と
を備え、上記各プリズムの断面形状である三角形は、略
二等辺三角形であり、かつ等しい長さの２辺に挟まれる
角が略直角又は鈍角であることを特徴とするので、光学
部材を直角プリズムのみに限定することなく構造の自由
度を向上でき、光学部材の製造を容易にすることが可能
であり、製造における歩留まりが向上するとともに、、
装置の製造コストを低減できる。

【００５５】又、凹凸のある人間の指が接触する平面部
を有する、断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ
状に配列した構造の光学部材と、上記光学部材の平面部
に接触した指に対して光を照射する光源手段と、上記指
紋の凹凸による反射光を撮像して指紋画像を得る集光レ
ンズおよび撮像手段とを備えた指紋画像撮像装置におい
て、上記撮像手段を構成する各画素の幅は指紋の凹間の
距離の半分よりも小さく、かつ上記プリズムのピッチは
上記撮像手段を構成する各画素の幅よりも小さいことを
特徴とするので、プリズム端部に対応する複数の線は画
像に現れず、指紋だけの画像を得ることが可能である。
そのため、上記複数の線を削除するための信号処理を施
す必要が無くなり、指紋照合に応用した場合、指紋の照
合にかかる時間が短くなる。

【００５６】又、上記光学部材の平面部を、前記光学部
材から反射された上記指の像が、集光レンズを介するこ
となく、直接撮像手段上に結像するように球面状に形成
していることを特徴とするので、結像用のレンズを特別
に用意する必要はなく、光学部材そのものが、プリズム
とレンズとの両方の役割を果たすため、装置全体の部品
点数を減らし、装置構成の簡略化を図ることができる。

【００５７】本発明に係る指紋照合装置は、上記指紋画
像撮像装置と、この指紋画像撮像装置により得られた指
紋画像の画像信号に、指紋の照合に必要な信号処理を加
える信号処理手段と、上記信号処理手段から出力される
指紋画像の画像信号に基づき、当人であるか否かを判別
し、又は登録されている複数の人物の中から該当する人
物を検出する指紋判別手段とを備えたこと特徴とするの
で、小型の装置により指紋照合が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１を
示す構成図である。

【図２】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１に
おける光学部材の要部断面図である。

【図３】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１に
おける、指紋画像の採取の原理を説明するための図であ
る。

【図４】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１に
おける、プリズムアレイの外形を示す斜視図である。

【図５】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１に
おける、撮像手段の構成図である。

【図６】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態１に
おける、他の実施例を示す構成図である。

【図７】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態２に
おける光学部材を示す断面図である。

【図８】 指の指紋の大きさおよび凹凸のピッチを示す
要部断面図である。

【図９】 イメージセンサの大きさおよび画素ピッチを
示す図である。

【図１０】 撮像手段にて撮像される指紋画像の要部拡
大図である。

【図１１】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態３
における要部を示す構成図である。

【図１２】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態３
における、光学部材に指を接触させた要部断面図であ
る。

【図１３】 本発明に係る指紋照合装置の実施の形態３
における光学部材の他の実施例を示す要部断面図であ
る。

【図１４】 従来の技術における、指紋照合装置の一例
を示す構成図である。

【図１５】 従来の技術における指紋照合装置の指紋検
出の原理を説明するための図である。

【図１６】 発明者がなした先の発明に係る指紋照合装
置を示す構成図である。

【図１７】 図１６に示される指紋照合装置の撮像手段
にて撮像される指紋画像を示す図である。

【図１８】 図１７の要部拡大図である。

【符号の説明】

１ プリズムアレイ（光学部材）、 １ａ 平
面部、１ｂ 端部、 １ｃ 光が入射する側と反
対側の稜面 ２ 指、 ３ 光源手段、 ４ レンズ、
５ 撮像手段、 ６ 信号処理手段、 ７ 指紋判別
手段、８ イメージセンサ、 ９ 駆動手段、１０ プ
リズムアレイ（光学部材）、 １０ｂ 端部、１１ 球
面プリズムアレイ、２０ プリズム、 ２１ プリ
ズムアレイ、２２ 複数の線。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹凸のある人間の指が接触する平面部を
   有する、断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ状
   に配列した構造の光学部材と、 上記光学部材の平面部に接触した指に対して光を照射す
   る光源手段と、 上記指紋の凹凸による反射光を撮像して指紋画像を得る
   集光レンズおよび撮像手段とを備え、 上記各プリズムの断面形状である三角形は、略二等辺三
   角形であり、かつ等しい長さの２辺に挟まれる角が略直
   角又は鈍角であることを特徴とする指紋画像撮像装置。
2. 【請求項２】 凹凸のある人間の指が接触する平面部を
   有する、断面形状が三角形の複数のプリズムをアレイ状
   に配列した構造の光学部材と、 上記光学部材の平面部に接触した指に対して光を照射す
   る光源手段と、 上記指紋の凹凸による反射光を撮像して指紋画像を得る
   集光レンズおよび撮像手段とを備えた指紋画像撮像装置
   において、 上記撮像手段を構成する各画素の幅は指紋の凹間の距離
   の半分よりも小さく、かつ上記プリズムのピッチは上記
   撮像手段を構成する各画素の幅よりも小さいことを特徴
   とする指紋画像撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の指紋画像撮像装
   置において、光学部材の平面部を、上記光学部材から反
   射された人間の指の像が、集光レンズを介することな
   く、直接撮像手段上に結像するように球面状に形成して
   いることを特徴とする指紋画像撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項記載の指
   紋画像撮像装置と、 この指紋画像撮像装置により得られた指紋画像の画像信
   号に、指紋の照合に必要な信号処理を加える信号処理手
   段と、 上記信号処理手段から出力される指紋画像の画像信号に
   基づき、当人であるか否かを判別し、又は登録されてい
   る複数の人物の中から該当する人物を検出する指紋判別
   手段とを備えたこと特徴とする指紋照合装置。