JP2003016432A - 指紋照合装置およびそのプリズム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３角プリズムの所定面を指先がタッチされる
照合面とし、プリズムのケース等への組付性向上、照合
面への指先の密着性向上を図る。 【解決手段】 プリズム１３が、基本的に２等辺直角３
角形等の３角プリズムとされる。９０度の頂角に対向す
る対向面が、指先Ｙがタッチされる照合面１３ａとされ
る。光源１１からの検知光は、９０度頂角を挟む２つの
側面のうち一方の側面１３ｃより入射されて、照合面１
３ａで反射され、他方の側面１３ｄから出射されて、最
終的にＣＣＤ１８等の撮像手段に入射される。プリズム
１３は、照合面１３ａと平行なフランジ面１３ｆを有
し、照合面１３ａは、フランジ面１３ｆよりも所定分高
くなるように突起状に形成されている。照合面１３ａ
は、ケースＫに形成された開口部３に位置される。フラ
ンジ面１３ｆが開口部３の内周縁部裏面に当接された状
態で、照合面１３ａが開口部３の内周縁部の表面とほぼ
面一とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は指紋照合装置および
そのプリズムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】指紋照合装置は、種々の分野で本人確認
のための一手法として広く利用されており、あらかじめ
本人の指紋が電子情報として記憶されている。指紋照合
に際しては、プリズム等の透明部材に形成された指紋照
合面に押しつけられた指先の指紋を光学的に読み取っ
て、読み取った指紋を電気信号に変換し、この変換され
た電気信号を上記記憶されている電子情報と比較するこ
とによりにより、本人であるか否かの判別が行われる。
照合面にタッチされた指先の指紋読取のために、光源か
らの検知光が照合面に照射されて、この照合面からの反
射光が撮像手段に入射されることになる。

【０００３】照合面には、他人の指紋を金属、紙、プラ
スチック等の適宜の部材に転写して、転写した指紋を利
用して本人でないにもかかわらず本人であるかのように
偽装することが考えられる。このような偽装防止のため
に、照合面に生体であることを検知する電極膜を形成す
ることも提案されている（例えば特開２０００−９８０
４８号公報、特開平１０−１６５３８２号公報、特開平
９−４６２０５号公報）。

【０００４】指先がタッチされる照合面を構成するた
め、マイクロプリズムアレイと呼ばれる全体的に薄板状
のものがある。このものは、薄い透明板材の裏面側に、
小さい透明な２等辺３角形状を多数並べて構成したも
の、つまり極めて薄いプリズムを多数並べた構造のもの
で、肉眼では単なる一枚の平板状の板材として把握され
る。

【０００５】マイクロプリズムアレイは、照合面を含む
プリズムを平板状に薄く形成するという利点を有する反
面、薄いために、マイクロプリズムアレイを通過する光
の減衰度合いが弱く、また、入射／屈折して出射まで進
む距離も短いため、基本的に外乱光に弱くなってしまう
という問題がある。すなわち、照合面にタッチした指先
の周囲から差し込む光量が大きい外乱光が、マイクロプ
リズムアレイをほとんど直進して通過し、縮小光学系第
１レンズに入射し結果的にＣＣＤを飽和させてしまい、
良好な指紋画像が取得できない。太陽光等の外乱光は、
指紋照合装置光源に比べてかなり光量が大きいため、マ
イクロプリズムアレイのような、外乱光エネルギーのレ
ンズ入射効率が良いものにおいては、シャッター速度Ｕ
Ｐと寿命実用限度内光源輝度アップにより「指紋パター
ンを構成する反射光＞＞外乱光」とすることはできな
い。指紋照合装置を、例えば自動車における乗車許可用
として使用する等屋外で使用する場合は、太陽光の影響
を大きく受け照合できない場合が多発する。

【０００６】一方、照合面を、例えば三角プリズムの所
定面に形成したものもある（例えばＰＣＴ／ＵＳ９９／
１７８４４の国際公開公報参照）。すなわち、断面三角
形とされたプリズムのうち、所定の頂角と対向する対向
面を照合面とし、この照合面を交差する２つの側面の一
方を、光源からの検知光が入射される入射面とし、他方
の側面を照合面からの反射光が出射される出射面とする
ものがある。

【０００７】断面三角形のプリズムに照合面を構成する
ものにあっては、照合面から入射される外乱光は、プリ
ズム照合面に入射／屈折して長い距離を移動しなければ
ならないので、プリズムから出射した外乱光は、縮小用
光学系第１レンズから大きくそれる。その結果、プリズ
ムから出射され縮小用光学系第１レンズに入射する外乱
光光量は、マイクロプリズムアレイの場合よりもかなり
小さくなる。その結果、シャッター速度ＵＰと寿命実用
限度内の装置光源輝度アップにより「外乱光＜＜指紋パ
ターンを構成する反射光」の関係を実現でき、外乱光に
よるＣＣＤの電荷飽和は抑えられる。このようなプリズ
ムは、通常、光学ガラスを加工することにより形成され
て、全体的な外観形状は三角柱構造となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、外乱光の悪
影響を低減させてシャッター速度を速くするという観点
から、断面略三角形のプリズムを利用するのが好ましい
ものとなる。しかしながら、従来のこのようなプリズム
を利用した指紋照合装置にあっては、プリズムの形状設
定等を指紋照合装置に最適な構造として設定したものと
はなっておらず、この点において改善の予知がある。

【０００９】この改善が望まれる点について詳述する
と、まず、プリズムをケース等に対して精度良く位置決
めすることが、光学系全体としての精度を高めて、指紋
照合判定を精度よく行う上で重要となる。しかしなが
ら、従来のプリズムは、ケース等に対する位置決めのた
めに特別の形状等を採択する等の工夫をしておらず、こ
の点において対策が望まれることになる。

【００１０】次に、プリズムは通常ケース内に収納され
て、プリズムの照合面はケースに形成された開口部に位
置されることになる。この場合、少なくともケースの肉
厚の分だけ、照合面がケース表面から低い位置となる。
つまり、照合面の周囲には、少なくともケースの肉厚に
相当する段差面が位置することになる。このような段差
面が存在すると、爪が長い者が照合面にタッチしようと
すると、爪先が開口部の周縁部に当接して、指先が照合
面に対してしっかりと密着させることが難しくなる。照
合面に対する指先の密着性が悪くなると、指紋照合判定
を精度よく行うことが困難になる。このような事態を解
消するために、照合面の面積を大きく、特にタッチされ
る指の長手方向に長くなるように照合面を形成すること
が考えられるが、この場合は、照合面からの外乱光の入
射量が多くなり、照合面を大きくするには限界がある。

【００１１】本発明は以上のような事情を勘案してなさ
れたもので、その目的は、プリズムのケース等に対する
組付性を良好なものとすることができ、しかも照合面に
対する指先の密着性も良好に確保できるようにした指紋
照合装置およびそのプリズムを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明における指紋照合装置あっては次のような解
決手法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲にお
ける請求項１に記載のように、光源（例えば図２の光源
１１）からの検知光を指先（例えば図２の指先Ｙ）がタ
ッチされる照合面（例えば図２の照合面１３ａ）で反射
させて撮像手段（例えば図２のＣＣＤ１８）に入射させ
るようにした指紋照合装置において、開口部（例えば図
２の開口部３）が形成された所定面（例えば図２のケー
スＫの前面部２ｂ）と、前記所定面の裏面側に配設さ
れ、光学プラスチックによって断面略３角形に形成され
たプリズム（例えば図２のプリズム１３）と、を有し、
前記プリズムのうち所定の頂角と対向する対向面が、前
記開口部に位置される前記照合面（例えば図２の照合面
１３ａ）とされており、該プリズムのうち前記所定の頂
角を挟む２つの側面のうち一方の側面が、前記光源から
の検知光が入射される入射面（例えば図２の入射面１３
ｃ）とされると共に、他方の側面が前記照合面で反射さ
れた検知光が出射される出射面（例えば図２の出射面１
３ｄ）とされ、前記照合面の周囲には、フランジ面（例
えば図２のフランジ面１３ｆ）が形成されており、前記
照合面が前記フランジ面よりも若干高くなるように突出
形成されて、該フランジ面を前記所定面の裏面側に位置
させた組付状態で、該照合面と前記所定面の表面とがほ
ぼ面一となるように設定されている、ようにしてある。

【００１３】上記解決手法によれば、フランジ面そのも
のは指紋照合のための光学系に必要な機能部ではないの
で、フランジ面を利用して、所定面に対する位置決めや
取付けを容易かつ精度よく行うことができる。また、照
合面の周囲には、照合面側へ突出する段差部分が存在し
ないので、爪の長い者が照合面にタッチしても、長い爪
にぶつかる障害物がなく、照合面への指先の密着性を常
に良好に確保されることになる。勿論、開口部に対して
突起物となる照合面をがたつきなく嵌合させる構造とす
ることにより、照合面の周囲方向の位置決めを精度よく
行うことが可能となる。勿論、プラスチックにより形成
するので、形状設定の自由度は光学ガラスで形成する場
合よりもはるかに高いものとなり、かつコスト的にも有
利となる。

【００１４】頂角が９０度の２等辺３角形を想定したと
きに、前記照合面が該９０度の頂角に対向する辺に沿う
面となるように設定され、前記入射面と出射面とが互い
に９０度の角度をなす辺に沿う面となるように設定され
ている、ようにすることができる。

【００１５】前記所定面が、ケース（例えば図２のケー
スＫ）の一部の面（例えば図２の前面部２ｂ）によって
構成され、前記プリズムと撮像手段との間に、プリズム
からの検知光を縮小させて該撮像手段に入射させると共
にその光軸が１直線となるように設定された縮小用の光
学系（例えば図２のレンズ１４〜１６）が配設され、前
記ケース内に、前記プリズムと光源と撮像手段と縮小用
の光学系とが配設され、前記ケースが前記光軸線に対し
て傾斜された傾斜面（例えば図２のケースＫの前面部２
ｂ）を有して、該記傾斜面に前記開口部が形成されてお
り、前記プリズムが、その入射面が前記光軸に対して平
行な状態でかつその出射面が該光軸と直交する状態で、
前記照合面が前記開口部に位置されており、前記光源
が、プリズムの近傍でかつ前記記入射面に対向させて位
置されている、ようにすることができる。この場合、光
源から撮像手段に到るまでの一連の光学系をケース内に
１セット化して収納することができる。特に、プリズム
から撮像手段を結ぶ方向に細長い構造とする場合に好適
となる。

【００１６】前記開口部の内周縁部には、前記照合面と
の間をシールする環状のシール部材（例えば図１１のシ
ール部材３０）が配設されている、ようにすることがで
きる。この場合、ケース内への塵埃等の侵入が防止され
る他、屋外に露出して使用される場合には、雨水の浸入
をも防止することができる。また、照合面の周囲より外
乱光が不用意に撮像手段に入力されてしまう事態を防止
する上でも好ましいものとなる。

【００１７】前記開口部の内周面形状と前記照合面の外
周面形状とがほぼ合同形状の関係となるように形成され
ている、ようにすることができる。この場合、照合面の
周囲からの外乱光の入射という事態を防止あるいは抑制
する上で好ましいものとなる。

【００１８】前記開口部の内周面形状および照合面の外
周面形状が、ほぼ楕円形とされている、ようにすること
ができる。照合面に指先をタッチしとき、タッチ部分の
形状は通常ほぼ楕円形状となるので、照合面をこのほど
楕円形とすることにより、照合面の面積を極力小さいも
のとして照合面からの外乱光の入射を極力抑制する上で
好ましいものとなる。

【００１９】前記照合面とフランジ面との段差部分の側
面形状が、該フランジ面に向かうにつれて徐々に広がる
ようにテーパ面（例えば図２のテーパ面１３ｇ）とされ
ている、ようにすることができる。この場合、フランジ
面から直角に照合面を立ち上げる場合に比して、プリズ
ムを成形し易いものとなる。

【００２０】前記照合面に、生体検知用の電極膜（例え
ば図５の電極４１、４２）が形成され、前記電極膜が、
前記テーパ面に沿った後前記フランジ面に伸びるように
形成されている、ようにすることができる。これによ
り、電極膜を部分的にきつく折曲させることなく、配設
することが可能となる。

【００２１】前記目的を達成するため、本発明における
指紋照合装置用のプリズムにあっては次のような解決手
法を採択してある。すなわち、特許請求の範囲における
請求項９に記載のように、光学プラスチックによって断
面略三角形に形成されて、所定の頂角に対向する対向面
と該所定の頂角を挟む２つの側面とを有し、前記対向面
が指先（例えば図２の指先Ｙ）がタッチされる照合面
（例えば図２の照合面１３ａ）とされ、前記２つの側面
のうち一方の側面が、光源からの検知光が入射される入
射面（例えば図２の入射面１３ｃ）とされると共に、他
方の側面が前記照合面で反射された検知光が出射される
出射面（例えば図２の出射面１３ｄ））とされ、前記照
合面の周囲には、フランジ面（例えば図２の１３ｆ）が
形成されており、前記照合面が前記フランジ面よりも若
干高くなるように突出形成されている、ようにしてあ
る。

【００２２】前記照合面の形状がほぼ楕円形とすること
ができる。また、前記照合面とフランジ面との段差部分
の外周面形状が、照合面に向かうにつれて徐々に細幅と
なるようにテーパ面（例えば図２のテーパ面１３ｇ）と
されている、ようにすることができる。

【００２３】なお、以下の実施形態においては、指紋照
合面に生体検知用の電極膜を形成するようにしてある
が、この電極膜は存在しないものであってもよい。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１、図２において、指紋照合装
置のケースＫは、底板１と上蓋２とを有する。上蓋２
は、ケースＫの上面部２ａ、前面部２ｂ、後面部２ｃ、
左右の側面部２ｄを有し、底板１に対して着脱自在とし
て一体化されている。

【００２５】ケースＫ内には、基板１０、ＬＥＤを利用
して構成された光源１１、拡散板１２、プリズム１３、
第１レンズ１４、第２、第３のレンズ１５、１６、ＣＣ
Ｄカバーガラス１７、ＣＣＤ１８、アイリス１９等が装
備されている。ＣＣＤ１８は、ＣＭＯＳイメージャとす
ることもできる。

【００２６】上記基板１０は、底板１に沿って当該底板
１０に固定されている。上記光源１１と拡散板１２とプ
リズム１３とは、第１保持体２１を利用して一体的に組
み付けられた状態で、底板１の所定位置に固定されてい
る。上蓋２の前面部２ｂには、プリズム１３に対応した
位置において開口部３が形成されている。プリズム１３
の所定面が開口部３を施蓋するようにケースＫの外部に
臨んでおり、この所定面が指先Ｙがタッチされる指紋照
合面１３ａとされている。なお、指紋照合面１３ａつま
り上蓋２の前面部２ｂは、指先Ｙがタッチし易くなるよ
うに底板１に対して傾斜されている。上記第１保持体２
１は、プリズム１３への入射光量が極力多くなるよう
に、リフレクタ（反射板）の機能を有するようにその内
面が白色とされている。

【００２７】プリズム１３からの反射光は、第１レンズ
１４、アイリス１９、第２レンズ１５、第３レンズ１６
を経ることによりほぼ平行光線とされて、最終的にＣＣ
Ｄ１８に入力される。ＣＣＤ１８に入力された反射光は
電気信号に変換され、この電気信号は、基板１０を介し
て、ケーブル２３、コネクタ２４を介して、パーソナル
コンピュータ等の処理装置に供給される。

【００２８】前記各レンズ１４〜１６、カバーガラス１
７およびＣＣＤ１８は、第２保持体２２に保持されてい
る。ただし、第２レンズ１５、第３レンズ１６は、第３
保持体２０を介して第２保持体２２に保持されている。
図２に示される光源１１から撮像手段としてのＣＣＤ１
８に到る光学経路が、わかりやすく図３に示される。こ
の図３において、光源１１で発光された検知光は、拡散
板１２によって均一に拡散されてプリズム１３に入力さ
れる。プリズム１３に入力された検知光は、指紋照合面
１３ａにタッチされた指先Ｙで反射された反射光となる
が、この反射光は指紋形状に応じたものとなる。

【００２９】第１レンズ１４は、入射面１４ａ、出射面
１４ｂがそれぞれ凸となった両面凸レンズとされてい
る。また、第２レンズ１４と第３レンズ１５とは共働し
て１つのレンズ群を構成すべく互いに近接配置されて、
第１レンズ１４とは離れた位置でかつカバーガラス１７
に近い位置に配設されている。

【００３０】第２レンズ１５は、入射面１５ａが平坦面
とされ、出射面１５ｂのみが凸となった片面凸レンズと
されている。第３レンズ１６は、入射面１６ａのみが凸
とされて、出射面１６ｂは平坦面とされた片面凸レンズ
とされている。そして、片面凸レンズとされた第２レン
ズ１５と第３レンズ１６とは、その凸面同士が向き合う
状態で近接配置されている。

【００３１】照合面１３ａの延長線Ｅ１と、レンズ１
５、１６からなる１つのレンズ群の主面（第３レンズ１
６の主面）の延長線Ｅ２と、ＣＣＤ１８における撮像面
の延長線Ｅ３とは、１つの点Ｐで交差するように設定さ
れている（シャインプループの条件の完全な成立）。な
お、シャインプループの条件を完全に満足させるまでに
は到らないがほぼ満足できるように、延長線Ｅ１とＥ２
とＥ３とがほぼ１点で交差するように設定してもよい。

【００３２】第１レンズ１４の各凸面１４ａ、１４ｂの
曲率半径は互いに等しく設定されている。第２レンズ１
５は、第１レンズ１４に対して、凸面１４ｂの焦点位置
よりも遠い位置に設定されている。第２レンズ１５の凸
面１５ｂの曲率半径と、第３レンズ１６の凸面１６ａの
曲率半径とは、互いに等しくなるように設定されてい
る。そして、第３レンズ１６を通過した反射光は、光軸
に対してほぼ平行となるように設定されている（実施形
態では完全平行に設定）。

【００３３】図２、図３および前述の説明から明らかな
ように、照合面１３ａからの反射光が各レンズ１４、１
５、１６を経てＣＣＤ１８に到るまでの光学経路は、一
直線とされている。また、照合面１３ａの面積よりもＣ
ＣＤ１８の撮像面積の方が小さくされて、レンズ１４〜
１６は画像縮小用とされている。

【００３４】ここで、照合面１３ａとＣＣＤ１８におけ
る撮像面との光軸方向長さとなる共役長さは、同じ画質
を得るのに、４ｆレンズ系の場合に１１２ｍｍであった
ものが、図３の実施形態のものでは５５ｍｍにすること
ができた。

【００３５】次に、プリズム１３に着目してその詳細に
ついて、図４〜図８をも参照しつつ説明する。まず、プ
リズム１３は、光学プラスチックを例えば射出成形する
ことにより、例えば図４に示すような形状に形成されて
いる。プリズム１３は、その指紋照合１３ａに後述のよ
うに膜形成が行われているが、この膜は薄いので、実質
的に図４に示されるプリズム形状は、光学プラスチック
からなるプリズム本体３１の形状そのものと考えること
ができる。

【００３６】プリズムつまりプリズム本体３１は、光学
経路を考えたときに、断面略３角形とされて、２等辺頂
角を有するブロック状とされている。実施形態では、２
等辺直角３角形を想定したとき、所定の頂角としての９
０度の角度部分に対向する対向面が、照合面１３ａとさ
れる、また、９０度の頂角を挟む２つの側面１３ｃ、１
３ｄのうち、一方の側面１３ｃが、光源１１からの検知
光が入射される入射面とされ、他方の面１３ｄが出射面
とされる。入射面１３ｃと出射面１３ｄとは、互いに９
０度の角度をなすことになり、照合面１３ａに対しては
それぞれ４５度の角度をなしている。

【００３７】レンズ１４〜１６等の光軸に対して、照合
面１３ａは４５度の角度をなし、入射面１３ｃは平行で
あり、出射面１３ｄは直交している。そして、所定の頂
角としての９０度の角度部分は、先端が鋭利とされるこ
となく、照合面１３ａと平行な平坦な特定面１３ｅとし
て形成されている。

【００３８】照合面１３ａは、ほぼ楕円形とされている
が、これは、指先Ｙがタッチされたときに、タッチされ
る部分の軌跡がほぼ楕円形になることを考慮したもので
ある。照合面１３ａの形状は、楕円形以外の任意の形状
とすることもできるが、タッチされる指の方向に細長く
なるようにし、しかも少なくとも指の先端側となる端部
形状は、指の先端形状に合わせて丸く湾曲された形状に
設定するのが好ましい。勿論、このような好ましい形状
設定は、照合面１３ａに指先Ｙがタッチされた状態で、
外乱光が指先Ｙの周囲から照合面１３ａに極力入射され
ないようにするためである。

【００３９】前記フランジ部１３ｂの上面（表面）つま
り照合面１３ａ側となる面が、フランジ面１３ｆとされ
る。このフランジ面１３ｆは、照合面１３ａの全周囲に
存在されている。照合面１３ａは、フランジ面１３ｆか
ら若干高くなるように突出形成されているが、この突出
高さは、開口部３の周縁部におけるケースＫの肉厚とほ
ぼ同じとなるように形成されている。そして、照合面１
３ａの形状がほぼ楕円形とされている関係上、フランジ
面１３ｆからは、照合面１３ａを構成するためにほぼ楕
円柱状の突起部つまり段差部分が形成されることにな
る。このほぼ楕円柱状の突起部つまり段差部分の側面の
形状が、フランジ面１３ｆに向かうにつれて徐々に広が
るようにテーパ面１３ｇとされている。

【００４０】照合面１３ａの外周面形状がほぼ楕円形に
形成されているのに伴って、開口部３の内周面形状も、
ほぼ楕円形に形成されている。開口部３の内周面形状
は、照合面１３ａの外周面形状に対応して適宜設定され
るが、この両者の形状は互いにがたつきなく嵌合できる
ようにほぼ合同形状としておくのが好ましい。

【００４１】プリズム１３でケースＫの開口部３を塞い
だとき、フランジ部１３ｂが開口部３の内方周縁部の内
面に当接されると共に、指紋照合面１３ａが開口部３の
周縁部にあるケースＫの外面とほぼ面一となるようにさ
れる。必要に応じて、別途ねじ等の固定具をフランジ部
１３ｂに対して作用させて、プリズム１３をより一層し
っかりとケースＫに対して固定することも可能である。

【００４２】プリズム本体３１を光学プラスチックによ
って射出成形するとき、図６に示すように、金型のパー
ティングラインが符号αで示され、このラインαはフラ
ンジ部１３ｂの上面高さ位置となるように設定されてい
る。そして、プラスチックの金型内への流入方向（ゲー
トの位置）が、フランジ部１３ｂに沿って設けられてい
る。イジェクタピン２９（図８破線で示し、図６矢印β
でイジェクト方向を示す）は、プリズムの頂角部分とフ
ランジ部１３ｂの位置に対応して設けられている。

【００４３】プリズム本体３１のうち指紋照合面１３ａ
を有する面には、膜が成形されている。この膜は、生体
検知膜としての電極膜３２と、その保護膜としてハード
コート３３との２種類とされている。図５の平面図で
は、電極膜３２の存在を明確に示すために電極膜３２部
分に右上がりのハッチングを施してあり、同様にハード
コート３３の存在を明確に示すためにハードコート３３
部分に右下がりのハッチングを施してある。

【００４４】まず、電極膜３２は、互いに近接配置され
た第１電極４１と第２電極４２とからなり、例えばＩＴ
Ｏ膜等によって透明膜として形成されている。各電極膜
４１と４２とは、ほぼ楕円形状とされた指紋照合面１３
ａの長円方向の中心部分が境界となるようにほぼ左右対
称形状に形成されて、それぞれフランジ部１３ｂまで延
設されている。そして各電極４１、４２には、リード線
（平衡線）４３あるいは４４がハンダ付けされている。
このハンダ付けに際しては、ハンダ材として、通常のハ
ンダ材にＺｎ、Ｓｂ，Ｔｉ，Ｓｉ，Ａｌ，Ｃｕなどを添
加した低融点金属酸化物用ハンダ材を用い、超音波ハン
ダ装置によるハンダ付けを行うことによって、プラスチ
ックからなるプリズム本体３１へのダメージを防止する
ことができる。電極膜３２がＩＴＯ膜のようにハンダ材
の構成物質であるＳｎ等を含むものであれば、中間層に
Ｎｉ／Ｎｉ−Ｃｕ合金／Ｃｒ等のバリア膜を設けて移行
現象による変質を防止するのが好ましい。

【００４５】プリズム本体３１のうち、指紋照合面１３
ａが形成されている側の面は、その全面積に渡ってハー
ドコート３３が施されている。ハードコート３３は、無
孔質で透明とされている。このようなハードコート３３
は、例えばシリコン系塗料、アクリル系塗料またはウレ
タン系塗料を、ＵＶ硬化または加熱硬化させることによ
って形成することができる。あるいは、この他、透明保
護膜材要求性質として適当なものを用いることができ
る。このようなハードコート３３は、電極膜３２を全体
的に被覆しているのみならず、電極膜３２の全周囲にも
位置されている。このハードコート３３は、リード線４
３、４４のハンダ付け部分をも被覆している。

【００４６】ハードコート３３そのものは、金属やプラ
スチックへの密着性が極めて良好なので、電極膜３２の
プリズム本体３１からの剥離が確実に防止される。ま
た、プリズム本体３１と電極膜３２とハードコート３３
との間には大きな線膨張の相違がないので、温度変化に
伴うクラック発生ということも防止される。ハードコー
ト３３は無孔質であるので、溶剤等がハードコート３３
を通して電極膜３２やプリズム本体３１と電極膜３２と
の境界面に到達することもなく、電極膜３２の保護がよ
り一層確実に行われる。勿論、ハードコート３３は、繰
り返しの指先タッチ等によっても摩耗や損傷を受けるこ
ともなく、長期に渡って電極膜３２の保護機能を持続す
ることができる。

【００４７】ハードコート３３に要求される特性とし
て、前述のように無孔質で透明であること（光透過率が
７０％以上であることが好ましい）に加えて、次のよう
な条件を満足することが好ましいものである。すなわ
ち、電極膜３２との関係上、比誘電率が６以下であるこ
とが好ましく、厚みは７０μｍ以下であることが好まし
い。また、幅広い温度環境下で使用する場合（例えば自
動車に使用の場合）、耐熱性（８５度Ｃ以上）や耐寒性
（−４５度Ｃ以下）も考慮することが好ましい。

【００４８】実施形態では、光学プラスチックからなる
プリズム本体３１をＪＳＲ製ＡＲＴＯＮ（１２０度Ｃの
耐熱性、吸水率１％以下、比誘電率４以下）で製作して
ある。また、電極膜３２をＩＴＯ膜として、膜厚１．５
μｍ以下に形成してある。ハードコート３３としては、
三菱レーヨン製のＵＶ硬化型アクＬリル系ハードコート
塗料（製品番号ＵＲ−１１０４）を用い、スプレー塗装
で厚さ１５μｍにコントロールした。なお、厚さコント
ロールには、スプレー塗装以外にスピンコートを用いる
こともできる。このようにして形成したプリズム１３
を、−４５度Ｃと８０度Ｃとの間での温度変化を２５０
サイクル与えた後、８５度Ｃの高温で５００時間放置し
た後の状態において、プリズム本体３１、電極膜３２お
よびハードコート３３には、クラック発生や剥離等の異
常はなんら発生しなかった。

【００４９】前述した電極膜３２は、どのように呼称し
ようが、指先Ｙ等の生体がタッチされたときにその電磁
気的特性が変化するものであれば、適宜の構成とするこ
とができる。すなわち、生体がタッチされたときに電気
抵抗値や電気容量値の一方または両方が変化して、この
変化が、生体以外の物質（例えば紙、金属、プラスチッ
ク等）をタッチしたときとは大きく相違するものであれ
ばよい。このための電極膜３２は、前述した公報記載の
各種の構造のものをも利用することができるが、一例と
して、図９に電極膜３２を含む生体検知のための等価回
路例を示してある。

【００５０】図９において、判別回路４５とセンサヘッ
ド回路４６とが平衡線４７により接続される。センサヘ
ッド回路４７のうち少なくとも電極４１、４２部分が指
紋照合面３２に電極膜３２として構成されるものであ
る。

【００５１】基本的に、発振部５１からの高周波が、マ
ッチングトランス５２の一次側に与えられる。電極４１
と４２に生体がタッチされない状態では、マッチングト
ランス５２の２次側はオープン状態であるが、電極４１
と４２とに指先Ｙが触れることにより、図８のような等
価回路がマッチングトランス５２の２次側に接続された
状態となる。指が電極４１と４２とにタッチされたとき
のトランス５２の２次側をみたインピーダンスがマッチ
ングのとれるものとなるように設定されている。電極４
１と４２とが生体によって結合されたとき、発振部５１
からの高周波がマッチングトランス５２で反射されて、
この反射波が検知部５３によって検知され、検知された
反射波が生体に相当するものであるが否かが判定部５４
で判定されて、この判定結果が判別回路４５から出力さ
れる。

【００５２】勿論、生体であることが検出され、かつ指
紋照合面１３ａにタッチされた指先Ｙの指紋があらかじ
め記憶されている正当なものであるときの両方の条件を
満足したときに、最終的に本人であると確認されること
になる。なお、図８の例では、電気抵抗値Ｒの変化と電
気容量値Ｃ２、Ｃ４の両方の変化でもって生体であるか
否かの検知を行うので、生体でないものを誤って生体で
あると波判別してしまう事態を防止して検知精度を向上
させる上で好ましい例となっている。

【００５３】電極膜３２およびハードコート３３は、照
合面１３ａは勿論のこと、フランジ面１３ｆに跨がって
も形成されている。このため、段差のある照合面１３ａ
とフランジ面１３ｆとの間を、前述のように滑らかにテ
ーパ面１３ｇとして形成しておくことにより、電極膜３
２はハードコート３３が部分的に大きく折曲されること
がなくなる。

【００５４】図９と図１０は、電極４１，４２の他の構
成例を表している。図５の例においては、電極４１，４
２が指紋照合面１３ａの内部の面の一部を占有する大き
さとされているが、図９の例においては、ほぼ全体を占
有する大きさとされている。また、図１０の例において
は、指紋照合面１３ａの内側だけでなく、外側にも電極
４１，４２が配置されている。

【００５５】図１０、図１１は、本発明の別の実施形態
を示すものであり、開口部３部分のシール性を高めるよ
うにした例を示す。すなわち、弾性部材からなるリング
状のシール部材３０が別途用いられ、このシール部材３
０が、突起状の照合面１３ａの周囲に嵌合された状態と
される。ケースＫへの組付状態において、シール部材３
０は、開口部３の内周縁部とフランジ面１３ｆとで挟持
された状態とされて、この部分のシールを行う。シール
部材３０を構成する材質としては適宜のものを用いるこ
とが可能であるが、実施形態では独立気泡を有するスポ
ンジによって形成してある。

【００５６】図１２、図１３は、電極４１、４２の他の
構成例を示している。図１２の例では、図５の例に比し
て、照合面１３ａのほぼ全体を占有する大きさとされて
いる。また、図１３の例においては、照合面１３ａの内
側だけでなく、外側にも電極４１、４２が形成されてい
る。いずれにしても図１４に原理的に示されているよう
に、電極４１と電極４２の間には、クリアランスＧが形
成されている。このクリアランスＧの値が０でない限
り、指紋の識別が可能である。

【００５７】図１５は、アイリス１９の第２レンズ１５
と第３レンズ１６に対する具体的な配置の例を表してい
る。また、図１３は、そのアイリス１９だけの構成を表
している。これらの図に示されるように、アイリス１９
には孔１９ａが形成されており、入射された光を絞り込
むようになされている。

【００５８】もちろん、アイリス１９は、図１７と図１
８に示されるように、原理的には、光を遮断する部分
（孔１９ａでない部分）と光を透過させる部分（孔１９
ａ）とを有していればよく、その形状は、図１７に示さ
れるように、４角形状であっても、図１８に示されるよ
うに、円盤状であってもよい。アイリス１９は、第１レ
ンズ１４の焦点近傍に配置される。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、基本的に外乱光に強い構造と
しつつ、ケース等への組付を容易かつ精度よく行うこと
が可能となる。また、照合面への指先の密着性を高める
上で好ましいものとなる。勿論、プリズムそのものの製
造が容易でありかつ形状設定の自由度が極めて高いもの
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された指紋照合装置の一例を示す
全体斜視図。

【図２】図１に示す装置の拡大側面断面図。

【図３】図２に装備された指紋照合用の光学系を示す
図。

【図４】指紋照合面を有するプリズムの一例を示す斜視
図。

【図５】指紋照合面に形成された電極膜とハードコート
とを示す平面図。

【図６】図５のＸ６−Ｘ６線相当断面図。

【図７】図５のＸ７−Ｘ７線相当断面図。

【図８】図図６の下面図。

【図９】電極膜を利用して生体検知を行うための等価回
路例を示す図。

【図１０】シール部材の一例を示す斜視図。

【図１１】図１０のシール部材によってシールされてい
る様子を示す要部側面断面図。

【図１２】電極の他の構成を示す平面図。

【図１３】電極のさらに他の構成を示す平面図。

【図１４】電極の電気的な構成の原理を示す図。

【図１５】アイリスの具体的な配置の位置を示す断面
図。

【図１６】アイリスの構成を示す断面図。

【図１７】アイリスの原理的構成を示す斜視図。

【図１８】アイリスの他の原理的構成を示す斜視図。

【符号の説明】

Ｋ：ケース Ｙ：指先 ３：開口部 １１：光源 １３：プリズム １３ａ：照合面 １３ｂ：フランジ部 １３ｃ：入射面 １３ｄ：出射面 １３ｅ：特定面（平坦面） １３ｆ：フランジ面 １３ｇ：テーパ面 １４：第１レンズ １５：第２レンズ １６：第３レンズ １８：ＣＣＤ（撮像手段） ３０：シール部材

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 13/24 Ｇ０１Ｂ 11/24 Ｋ Ｆターム(参考） 2F065 AA54 BB05 CC16 DD12 FF04 GG07 HH13 JJ03 JJ26 LL04 LL46 LL49 2H042 CA00 CA17 2H087 KA00 KA03 LA01 NA02 PA03 PA17 PB03 QA02 QA05 QA14 QA21 QA25 QA33 QA41 QA45 RA32 RA41 4C038 FF05 FG01 5B047 AA25 BA02 BB04 BC04 BC20

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの検知光を指先がタッチされる
   照合面で反射させて撮像手段に入射させるようにした指
   紋照合装置において、 開口部が形成された所定面と、 前記所定面の裏面側に配設され、光学プラスチックによ
   って断面略３角形に形成されたプリズムと、を有し、 前記プリズムのうち所定の頂角と対向する対向面が、前
   記開口部に位置される前記照合面とされており、 該プリズムのうち前記所定の頂角を挟む２つの側面のう
   ち一方の側面が、前記光源からの検知光が入射される入
   射面とされると共に、他方の側面が前記照合面で反射さ
   れた検知光が出射される出射面とされ、 前記照合面の周囲には、フランジ面が形成されており、 前記照合面が前記フランジ面よりも若干高くなるように
   突出形成されて、該フランジ面を前記所定面の裏面側に
   位置させた組付状態で、該照合面と前記所定面の表面と
   がほぼ面一となるように設定されている、ことを特徴と
   する指紋照合装置。
2. 【請求項２】 頂角が９０度の２等辺３角形を想定した
   ときに、前記照合面が該９０度の頂角に対向する辺に沿
   う面となるように設定され、前記入射面と出射面とが互
   いに９０度の角度をなす辺に沿う面となるように設定さ
   れている、ことを特徴とする請求項１に記載の指紋照合
   装置。
3. 【請求項３】 前記所定面が、ケースの一部の面によっ
   て構成され、 前記プリズムと撮像手段との間に、プリズムからの検知
   光を縮小させて該撮像手段に入射させると共にその光軸
   が１直線となるように設定された縮小用の光学系が配設
   され、 前記ケース内に、前記プリズムと光源と撮像手段と縮小
   用の光学系とが配設され、 前記ケースが前記光軸線に対して傾斜された傾斜面を有
   して、該記傾斜面に前記開口部が形成されており、 前記プリズムが、その入射面が前記光軸に対して平行な
   状態でかつその出射面が該光軸と直交する状態で、前記
   照合面が前記開口部に位置されており、 前記光源が、プリズムの近傍でかつ前記記入射面に対向
   させて位置されている、ことを特徴とする請求項２に記
   載の指紋照合装置。
4. 【請求項４】 前記開口部の内周縁部には、前記照合面
   との間をシールする環状のシール部材が配設されてい
   る、ことを特徴とする請求項１に記載の指紋照合装置。
5. 【請求項５】 前記開口部の内周面形状と前記照合面の
   外周面形状とがほぼ合同形状の関係となるように形成さ
   れている、ことを特徴とする請求項１に記載の指紋照合
   装置。
6. 【請求項６】 前記開口部の内周面形状および照合面の
   外周面形状が、ほぼ楕円形とされている、ことを特徴と
   する請求項５に記載の指紋照合装置。
7. 【請求項７】 前記照合面とフランジ面との段差部分の
   側面形状が、該フランジ面に向かうにつれて徐々に広が
   るようにテーパ面とされている、ことを特徴とする請求
   項１に記載の指紋照合装置。
8. 【請求項８】 前記照合面に、生体検知用の電極膜が形
   成され、 前記電極膜が、前記テーパ面に沿った後前記フランジ面
   に伸びるように形成されている、ことを特徴とする請求
   項７に記載の指紋照合装置。
9. 【請求項９】 光学プラスチックによって断面略三角形
   に形成されて、所定の頂角に対向する対向面と該所定の
   頂角を挟む２つの側面とを有し、 前記対向面が指先がタッチされる照合面とされ、 前記２つの側面のうち一方の側面が、光源からの検知光
   が入射される入射面とされると共に、他方の側面が前記
   照合面で反射された検知光が出射される出射面とされ、 前記照合面の周囲には、フランジ面が形成されており、 前記照合面が前記フランジ面よりも若干高くなるように
   突出形成されている、ことを特徴とする指紋照合装置用
   のプリズム。
10. 【請求項１０】 前記照合面の形状がほぼ楕円形とされ
    ている、ことを特徴とする請求項９に記載の指紋照合装
    置用のプリズム。
11. 【請求項１１】 前記照合面とフランジ面との段差部分
    の外周面形状が、照合面に向かうにつれて徐々に細幅と
    なるようにテーパ面とされている、ことを特徴とする請
    求項９に記載の指紋照合装置用のプリズム。