JP2005110991A - 指紋照合装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 指の乾き過ぎや湿り過ぎを改善して、明瞭な指紋画像が得られる指紋照合装置を提供する。
【解決手段】 指紋採取面１ｂに当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサ１と、出力された指紋画像データを処理して特徴点データを抽出する画像データ処理部２と、予め複数の指紋データが登録されている指紋データ登録部４と、抽出された特徴点データと指紋データ登録部４に登録されている指紋データを照合する照合処理部３と、照合結果を表示する照合結果表示部５を有した指紋照合装置において、指紋採取面１ｂの周辺に配置されて湿度を検出する湿度センサ７と、湿度センサ７の検出結果に応じて指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、採取した指紋と予め登録されている指紋を照合する指紋照合装置に係わり、
特に、指紋採取時の雰囲気を考慮することによって明瞭な指紋を採取できる指紋照合装置関する。

指紋採取時の雰囲気（例えば、外気湿度）や個人の特性差（皮膚の乾き具合）を考慮した従来の光学式指紋照合装置の指紋読取り装置に関しては、例えば、特許文献１（特開平１１−３０９１３３号公報）に示された光学式指紋等読取り装置がある。
該特許文献１には、指紋等の採取面の当接する光学面と、この光学面に光を照射する光源と、採取面からの映像を読み取る撮像手段と、撮像手段で読み取った映像または映像処理結果を表示する表示器とを備えると共に、採取雰囲気中の湿度を検出する湿度センサと、該湿度センサの検出値を基準値と比較し、その結果によって読み取り画像の濃度を自動調整する調整手段とを備えた光学式指紋読取り装置」が示されている。

また、「指紋採取雰囲気中の湿度を検出する湿度センサに代えて指紋採取面の皮膚表面抵抗を測定する皮膚表面抵抗測定センサを設け、該皮膚表面抵抗測定センサの検出値を基準値と比較し、その結果によって読み取り画像の濃度を自動調整する調整手段とを備えた光学式指紋読取り装置」が示されている。
あるいは、「湿度センサと皮膚表面抵抗測定センサの両方を備え、両センサの検出値をそれぞれ基準値と比較し、その結果によって読み取り画像の濃度を自動調整する調整手段とを備えた光学式指紋読取り装置」が示されている。

特許文献１に示された光学式指紋読取り装置は、指紋検出時に湿度センサによって指紋採取雰囲気中の湿度を測定したり、あるいは皮膚表面抵抗測定センサによって指紋採取面の皮膚表面抵抗（即ち、指の乾き具合）測定し、測定された値と基準値とを比較し、比較結果に応じてカメラ（撮像手段）のゲイン調整あるいは光源の光量調整を行って、明瞭な指紋画像を取り込もうとするものであった。
特開平１１−３０９１３３号公報（図１、図４、）

一般的に、指紋照合装置に用いられる指紋センサにはプリズムが用いられており、指紋を採取する指が押しつけられている光学面（採取面）に光を照射し、この光学面（採取面）から反射される映像をカメラで読み取る。
このような全反射方式の指紋センサでは、光学面（採取面）に接している部分と接していない部分での光の屈折率の違いにより、指の凹凸（即ち、指紋）を検出している。
そのため、指が乾燥している場合には光学面（採取面）に接している部分の光の散乱が少ないので指紋の凸部が検出されにくくなり、また、汗を多くかいている場合には凹部を検出することが難しくなる。
上述した従来の指紋照合装置の指紋読取り方法では、指紋採取する時の指の状態（即ち、乾き過ぎや湿り過ぎ）を直接改善できないので、発汗が少ない人の場合、あるいは多汗症の人の場合には、カメラのゲイン調整あるいは光源の光量調整だけでは明瞭な指紋は採取できず、あまり効果を得ることはできなかった。

この発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、指紋採取時の指の状態（即ち、乾き過ぎや湿り過ぎ）を改善し、明瞭な指紋画像を得ることができる指紋照合装置を提供することを目的とする。

この発明に係る指紋照合装置は、指紋採取面に当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサと、上記指紋センサから出力された指紋画像データを処理して指紋照合に必要な特徴点データを抽出する画像データ処理部と、予め複数の指紋データが登録されている指紋データ登録部と、上記画像データ処理部で抽出された特徴点データと上記指紋データ登録部に登録されている指紋データを照合する照合処理部と、上記照合処理部での照合結果を表示する照合結果表示部を有した指紋照合装置において、上記指紋センサの上記指紋採取面の周辺に配置されて上記指紋採取面周辺の湿度を検出する湿度センサと、上記湿度センサの検出結果に応じて上記指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部とを備えたものである。

また、この発明に係る指紋照合装置は、指紋採取面に当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサと、上記指紋センサから出力された指紋画像データを処理して指紋照合に必要な特徴点データを抽出する画像データ処理部と、予め複数の指紋データが登録されている指紋データ登録部と、上記画像データ処理部で抽出された特徴点データと上記指紋データ登録部に登録されている指紋データを照合する照合処理部と、上記照合処理部での照合結果を表示する照合結果表示部を有した指紋照合装置において、上記指紋センサの上記指紋採取面の周辺に配置されて上記指紋採取面に当接される指の乾き具合を測定するための皮膚抵抗測定センサと、上記皮膚抵抗測定センサの検出結果応じて上記指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部とを備えたものである。

本発明の指紋照合装置によれば、湿度センサの検出結果に応じて指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿するので、適度な湿度状態で指紋を採取することが可能となり、明瞭な指紋画像を得ることができる。

また、本発明の指紋照合装置によれば、指紋が採取される指の乾き具合を測定する皮膚抵抗測定センサの検出結果応じて指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿するので、指が乾き過ぎ、あるいは湿り過ぎの状態で指紋が採取されるのを防止することが可能となり、明瞭な指紋画像を得ることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態について説明する。
なお、各図間おいて、同一符号は、同一あるいは相当のものを表す。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１による指紋照合装置の構成を示す図である。また、図２は、実施の形態１による指紋照合装置全体の外観を概念的に示す図である。
図において、１は指紋採取面１ｂに当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサである。
指紋センサ１は、指紋採取面１ｂを有した角度４５°のプリズム１ａ、該プリズム１ａの指紋採取面１ｂに光を照射する光源１ｃ、指紋採取面１ｂで反射した光（即ち、指紋採取面１ｂに当接された指の指紋画像）を集光するレンズ１ｄ、レンズ１ｄで集光された光（指紋画像）を撮像して指紋画像データとして出力するカメラ（ＣＣＤカメラ）１ｅとで構成されている。

なお、図３は、指紋を採取する指１０が押しつけられている指紋採取面１ｂに光源１ｃから光を照射した時に、光が反射される様子を示す図である。
図３に示すように、指の凸部が指紋採取面１ｂに接触している部分では光は散乱し、指が指紋採取面１ｂに接触していない部分（指の凹部）では全反射する。
全反射方式の指紋センサでは、指紋採取面１ｂに接している部分（即ち、指の凸部）と、接していない部分（即ち、指の凹部）での照射光の散乱・反射の違いにより、指の凹凸（即ち、指紋）を検出している。
そのため、指が乾燥している場合には指紋採取面１ｂに接している部分の光の散乱が少ないので指紋の凸部が検出されにくくなり、また、汗を多くかいている場合には凹部を検出することが難しくなる。

図１において、画像データ処理部２は、カメラ１ｅから出力される指紋画像データを処理し、指紋照合するために必要な特徴点データを抽出する。
照合処理部３は、画像データ処理部２が抽出した特徴点データと指紋データ登録部4
に予め登録されている複数の指紋データを照合する。
そして、照合結果表示部５は、照合処理部３における照合結果を表示する。
本実施の形態による指紋照合装置は、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺に配置され、指紋採取面周辺の湿度を検出する湿度センサ７と、この湿度センサ７の検出結果に応じて指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部６を備えたことを特徴とする。

図１に示すように、湿度制御部６は、除湿器６ａおよび加湿器６ｂを備えており、湿度センサ７による指紋採取面１ｂの周辺（指紋採取面１ｂの上面部も含む）の湿度が所定の基準値より低ければ、加湿器６ｂからの空気を送風器６ｃによって送風し、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺の空気を加湿する。
一方、湿度センサ７による指紋採取面１ｂの周辺（指紋採取面１ｂの上面部も含む）の湿度が所定の基準値より高ければ、除湿器６ａからの乾燥した空気を送風器６ｃによって送風し、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺の空気を除湿する。
なお、図４は、指紋センサ１の指紋採取面１ｂ周辺の構成を示した図であり、指紋採取面１ｂの近傍に湿度センサ７が配置されていると共に、指紋採取面１ｂの周辺には、湿度制御部６の送風器６ｃから送風されてくる加湿あるいは除湿された空気が吹き出される複数の吹き出し孔６ｄが配置されている。

以上説明したように、本実施の形態による指紋照合装置は、指紋採取面１ｂに当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサ１と、指紋センサ１から出力された指紋画像データを処理して指紋照合に必要な特徴点データを抽出する画像データ処理部２と、予め複数の指紋データが登録されている指紋データ登録部４と、画像データ処理部２で抽出された特徴点データと指紋データ登録部４に登録されている指紋データを照合する照合処理部３と、照合処理部３での照合結果を表示する照合結果表示部５を有した指紋照合装置において、指紋センサの指紋採取面１ｂの周辺に配置されて指紋採取面周辺の湿度を検出する湿度センサ７と、湿度センサ７の検出結果に応じて指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部６とを備えている。
従って、湿度センサ７の検出結果に応じて指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿するので、適度な湿度状態で指紋を採取することが可能となり、明瞭な指紋画像を得ることができる。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２による指紋照合装置の構成を示す図である。
図において、８は指紋が採取される指の乾き具合を検出するための皮膚抵抗測定センサである。
本実施の形態は、前述の実施の形態１における湿度センサ７に代えて、皮膚抵抗測定センサ８を用いたことを特徴とする。
皮膚抵抗測定センサ８は、指紋を採取する指の皮膚抵抗を測定することによって指の乾燥状態あるいは湿り状態を検出する。

実施の形態１の場合と同様に、湿度制御部６は除湿器６ａ、加湿器６ｂ、送風器６ｃを備えており、皮膚抵抗測定センサ８による皮膚抵抗の測定値が所定の基準値より高ければ、指は乾きすぎているものと判断して、加湿器６ｂからの空気を送風器６ｃによって送風し、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺の空気を加湿する。
一方、皮膚抵抗測定センサ８による皮膚抵抗の測定値が所定の基準値より低ければ、指は湿りすぎているものと判断して、除湿器６ａからの乾燥した空気を送風器６ｃによって送風し、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺の空気を除湿する。
なお、図６は、指紋センサ１の指紋採取面１ｂ周辺の構成を示した図であり、指紋採取面１ｂの近傍に皮膚抵抗測定センサ８が配置されていると共に、指紋採取面１ｂの周辺には、湿度制御部６の送風器６ｃから送風されてくる加湿あるいは除湿された空気が吹き出される複数の吹き出し孔６ｄが配置されている。

以上説明したように、本実施の形態による指紋照合装置は、指紋採取面１ｂに当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサ１と、指紋センサ１から出力された指紋画像データを処理して指紋照合に必要な特徴点データを抽出する画像データ処理部２と、予め複数の指紋データが登録されている指紋データ登録部４と、画像データ処理部２で抽出された特徴点データと指紋データ登録部４に登録されている指紋データを照合する照合処理部３と、照合処理部３での照合結果を表示する照合結果表示部５を有した指紋照合装置において、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺に配置されて指紋採取面１ｂに当接される指の乾き具合を測定するための皮膚抵抗測定センサ８と、皮膚抵抗測定センサ８の検出結果応じて指紋センサ１周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部６とを備えている。
従って、皮膚抵抗測定センサ８の検出結果に応じて指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿し、指紋が採取される指の乾き過ぎや湿り過ぎを防止するので、適度な湿度状態で指紋を採取することが可能となり、明瞭な指紋画像を得ることができる。

実施の形態３．
前述の実施の形態１あるいは２では、湿度センサ７あるいは皮膚抵抗測定センサ８を個別に用いた場合について述べたが、湿度センサ７および皮膚抵抗測定センサ８の両方を同時に用いてもよい。
即ち、湿度センサ７の検出結果および皮膚抵抗測定センサ８の検出結果に応じて、除湿器６ａあるいは加湿器６ｂからの空気を送風器６ｃによって送風し、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺の空気を除湿あるいは加湿する。

本実施の形態では、指紋センサ周辺の空気の乾燥あるいは湿り具合、および指紋が採取される指の乾燥あるいは湿り具合の両方の状態に応じて、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺の空気を除湿あるいは加湿するので、実施の形態１あるいは２の場合よりも更に改善された指紋照合装置を得ることができる。
なお、図７は、指紋センサ１の指紋採取面１ｂ周辺の構成を示した図であり、指紋採取面１ｂの近傍に湿度センサ７および皮膚抵抗測定センサ８の両方が配置されていると共に、指紋採取面１ｂの周辺には、湿度制御部６の送風器６ｃから送風されてくる加湿あるいは除湿された空気が吹き出される複数の吹き出し孔６ｄが配置されている。

実施の形態４．
図８は、実施の形態４による指紋照合装置の構成を示す図である。
図において、９は、時間情報や季節情報（例えば、１月、２月・・・などの月情報）を出力する時計装置である。
本実施の形態は、前述の実施の形態１における湿度センサ７、あるいは実施の形態２における皮膚抵抗測定センサ８に代えて、時計装置９を用いたことを特徴とする。

実施の形態１あるいは２の場合と同様に、湿度制御部６は、除湿器６ａ、加湿器６ｂ、送風器６ｃを備えている。
また、湿度制御部６は、時計装置９からの時間情報や季節情報に基づいて、指紋照合装置が設置されている場所の雰囲気が乾燥している状態であるのか、あるいは湿気の多い状態であるのかを判断する。
例えば、時計装置が梅雨の季節の６月や７月であることを示す情報を出力しておれば、湿気の多い状態であると判断し、冬の１月や２月あることを示す情報を出力しておれば、乾燥状態であると判断する。
そして、湿度制御部６は、時計装置９からの情報に基づいて、乾燥状態であると判断すると、指紋を採取される指は乾きすぎているものと判断して、加湿器６ｂからの空気を送風器６ｃによって送風し、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺の空気を加湿する。
一方、時計装置９からの情報に基づいて、湿気の多い状態であると判断すると、指は湿りすぎているものと判断して、除湿器６ａからの乾燥した空気を送風器６ｃによって送風し、指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺の空気を除湿する。

以上説明したように、本実施の形態による指紋照合装置は、指紋採取面１ｂに当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサ１と、指紋センサ１から出力された指紋画像データを処理して指紋照合に必要な特徴点データを抽出する画像データ処理部２と、予め複数の指紋データが登録されている指紋データ登録部４と、画像データ処理部で抽出された特徴点データと指紋データ登録部４に登録されている指紋データを照合する照合処理部３と、照合処理部３での照合結果を表示する照合結果表示部５を有した指紋照合装置において、時計装置９と、時計装置９が出力する季節情報に応じて指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部６とを備えている。
従って、指が乾燥する冬は指紋センサ周辺の空気を自動的に加湿し、湿度の高い梅雨時あるいは汗を多くかく夏は指紋センサ周辺の空気を自動的に加湿されるので、適度な湿度状態で指紋を採取することが可能となり、明瞭な指紋画像を得ることができる。
なお、時計装置９が出力する時間情報に基づいて湿度制御部６が動作してもよい。また、時計装置９が出力する季節情報と時間情報の両情報に基づいて湿度制御部６が動作してもよい。

実施の形態５．
図９は、実施の形態５による指紋照合装置の外観構造を示す図である。
本実施の形態による指紋照合装置は、基本的な構成は前述の実施の形態１〜４による指紋照合装置と同じであるが、図に示すように、送風器６ｃからの除湿あるいは加湿された空気を吹き出すための複数の吹き出し孔６ｄを指紋センサ１の指紋採取面１ｂの周辺部に配置し、指紋が採取される指に送風器６ｃから空気が効率よく吹き付けられるようにしていることを特徴とする。
これにより、より早く、かつ確実に指紋が採取される指の状態を改善することができる。

実施の形態６．
図１０は、実施の形態６による指紋照合装置の外観構造を示す図である。
本実施の形態による指紋照合装置は、基本的な構成は前述の実施の形態１〜４による指紋照合装置と同じであるが、指紋を採取される指１０が指紋センサ１の指紋採取面１ｂに接触する前に、送風器６ｃからの除湿あるいは加湿された空気が指に吹き付けられるように、複数の吹き出し孔６ｄを配置したことを特徴とする。
例えば、図に示すように、指紋センサ１の指紋採取面１ｂは、指紋照合装置の一部を切り欠いて設けた指１０を挿入するための空間部１１内に配置されていると共に、吹き出し孔６ｄは指紋採取面１ｂの指１０が挿入されてくる側の端部に配置されている。
これにより、指紋が採取される指１０が指紋採取面１ｂに接触する前に、除湿あるいは加湿した空気を指１０に吹き付けることが可能となり、確実に指紋が採取される指の状態を改善することができる。

本発明は、指紋を採取する指の湿り具合を最適な状態に改善し、明瞭な指紋データを得ることのできる指紋照合装置に有用である。

実施の形態１による指紋照合装置の構成を示す図である。 実施の形態１による指紋照合装置の外観を示す図である。 全反射式指紋センサの原理を説明するための図である。 実施の形態１における指紋センサの指紋採取面周辺の構成を示す図である。 実施の形態２による指紋照合装置の構成を示す図である。 実施の形態２における指紋センサの指紋採取面周辺の構成を示す図である。 実施の形態３における指紋センサの指紋採取面周辺の構成を示す図である。 実施の形態４による指紋照合装置の構成を示す図である。 実施の形態５による指紋照合装置の外観を示す図である。 実施の形態５による指紋照合装置の要部の構成を示す図である。

符号の説明

１ 指紋センサ １ａ プリズム １ｂ 指紋採取面
１ｃ 光源 １ｄ レンズ １ｅ カメラ
２ 画像データ処理部 ３ 照合処理部
４ 指紋データ登録部 ５ 照合結果表示部
６ 湿度制御部 ６ａ 除湿器 ６ｂ 加湿器
６ｃ 送風器 ６ｄ 吹き出し孔
７ 湿度センサ ８ 皮膚抵抗測定センサ
９ 時計装置 １０ 指 １１ 空間部

Claims (6)

1. 指紋採取面に当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサと、上記指紋センサから出力された指紋画像データを処理して指紋照合に必要な特徴点データを抽出する画像データ処理部と、予め複数の指紋データが登録されている指紋データ登録部と、上記画像データ処理部で抽出された特徴点データと上記指紋データ登録部に登録されている指紋データを照合する照合処理部と、上記照合処理部での照合結果を表示する照合結果表示部を有した指紋照合装置において、
   上記指紋センサの上記指紋採取面の周辺に配置されて上記指紋採取面周辺の湿度を検出する湿度センサと、上記湿度センサの検出結果に応じて上記指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部とを備えたことを特徴とする指紋照合装置。
2. 指紋採取面に当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサと、上記指紋センサから出力された指紋画像データを処理して指紋照合に必要な特徴点データを抽出する画像データ処理部と、予め複数の指紋データが登録されている指紋データ登録部と、上記画像データ処理部で抽出された特徴点データと上記指紋データ登録部に登録されている指紋データを照合する照合処理部と、上記照合処理部での照合結果を表示する照合結果表示部を有した指紋照合装置において、
   上記指紋センサの上記指紋採取面の周辺に配置されて上記指紋採取面に当接される指の乾き具合を測定するための皮膚抵抗測定センサと、上記皮膚抵抗測定センサの検出結果応じて上記指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部とを備えたことを特徴とする指紋照合装置。
3. 上記指紋センサの上記指紋採取面の周辺に配置されて上記指紋採取面に当接される指の乾き具合を測定するための皮膚抵抗測定センサを備え、
   上記湿度制御部は、上記湿度センサおよび上記皮膚抵抗測定センサの両方の検出結果応じて上記指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿することを特徴とする請求項１記載の指紋照合装置。
4. 指紋採取面に当接された指の指紋画像を検出して指紋画像データを出力する指紋センサと、上記指紋センサで検出された指紋画像データを処理して指紋照合に必要な特徴点データを抽出する画像データ処理部と、予め複数の指紋データが登録されている指紋データ登録部と、上記画像データ処理部で抽出された特徴点データと上記指紋データ登録部に登録されている指紋データを照合する照合処理部と、上記照合処理部での照合結果を表示する照合結果表示部を有した指紋照合装置において、
   時計装置と、上記時計装置が出力する季節情報に応じて上記指紋センサ周辺の空気を加湿あるいは除湿する湿度制御部とを備えたことを特徴とする指紋照合装置。
5. 上記湿度制御部は、加湿あるいは除湿された空気を吹き出す送風器を備え、
   上記送風器の吹き出し孔は、上記指紋センサの上記指紋採取面の周辺に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の指紋照合装置。
6. 上記湿度制御部は、加湿あるいは除湿された空気を吹き出す送風器を備え、
   上記送風器の吹き出し孔は、指が上記指紋センサの上記指紋採取面に当接する前に加湿あるいは除湿された空気が指に吹き付けられるように配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の指紋照合装置。

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