JPH025190A - 指紋センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 コンピュータルームへの入室や端末利用の際の本人確認
手段として用いられる指紋センサに関し、生体検知を短
時間で行なうことを目的とし、入力面に指を接触させる
方式の指紋センサにおいて、入力面に接触させた指の側
面をレーザダイオード等により照射する照明手段と、該
レーザダイオードと対向する位置もしくは入力面の下方
に配置した受光手段とからなるスペックル光検出手段と
、レベル検出回路とスペックル検出回路からなる生体信
号検出手段とを具備して成り、入力面に接触した指が生
体であるか否かを識別可能とするように構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明のコンピュータルームへの入室や端末利用の際の
本人確認手段として用いられる指紋センサに関する。

近年、コンピュータが広範な社会システムのなかに導入
されるに伴い、システム・セキュリティに関係者の関心
が集まっている。コンピュータルームへの入室や端末利
用の際の本人確認の手段として、これまで用いられてき
たＩＤカードや、パスワードは、他人が使用した場合に
本人との区別ができずセキュリティ確保の面から疑問が
提起されている。

これに対して指紋は、「万人不同」　・　１終生不変」
という三大特徴をもつため、本人確認の最も有力な手段
と考えられ、指紋を用いた簡便な個人照合システムに関
して多くの研究開発が行なわれている。

〔従来の技術〕

第５図は従来の指紋センサの１例を示す図である。これ
は透明平板１にホログラム２を設け、別に照明用レーザ
光＃３と邊像素子４を配設して構成されている。そして
透明平板ｌに指５を接触させると、指紋の凸部での反射
光は散乱光となり透明平板１の中のあらゆる方向に進む
のに対し、指紋の凹部で反射した散乱光は空気があるた
めに一定の入射角範囲にしか進めない。この原理を利用
して指紋の凸部から反射した光６を全反射条件で透明平
板１内を伝播させ、この光をホログラム２によって外部
に導き、撮像素子４によって指紋を検知するようになっ
ている。

ところがこのような指紋センサでは入力面における皮膚
とガラスの接触・非接触による反射光量の違いを利用し
てコントラストを得ているため、シリコンゴムのような
弾力性のある材料で作成した指紋のレプリカなどを人力
面に押し当てた場合は、あたかも生体の措を押し当てた
と同じような指紋像が得られてしまうという欠点があっ
た、このためセキュリティ確保のために指紋センサに生
体検知機能を持たせたものが開発されている。

従来の生体検知方式としては、指先を入力面のガラスに
押しつけて光学的に画像を取り込むときに、センサ出力
の時間的変化をソフトで判断する方法が用いられている
。即ち、第６図に示すように、指先からの発汗により、
指紋の凸部とガラスの光学的な接触が良くなりセンサ出
力が時間とともに増加するのを捉えて生体か否かを判別
するものである。

〔発明が解決しようとする課Ｈ］ 上記のセンサ出力の時間的変化をソフトで判断する生体
検知方式では、画像の取込み、Ａ／Ｄ変換、前回の出力
との比較などのソフトルーチンを繰返す必要があり、こ
の間はｃｐｕは指紋照合処理に入ることができないため
、所要時間が長くなるという問題があった。

本発明は、生体検知を短時間で行なうことができる指紋
センサを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図は本発明の詳細な説明するための図である。

一般に、レーザのようなコヒーレントな光で粗面を照明
すると、粗面の前方で反射光同士が干渉し「スペックル
ノと呼ばれるノイズ光を発生する。

このとき粗面をわずかに振動させると、干渉条件が崩れ
てスペックルが消えることが知られている。

第１図（ａ）は、指の代わりにシリコンゴムなどで模造
した指先のレプリカＩＯを人力面１２に置いた場合であ
る。この場合、レーザダイオード１３からレプリカ１０
に入射したレーザ光はレプリカ内部を拡散し、人力面に
接触した隆線部からガラス１４内部に入射する。このと
き、レプリカ内部でレーザ光のコヒーレンシーが失なわ
れることは無いから、撮像素子ではスペックルを含んだ
指紋像が観察される。これに対し、第１図（ｂ）は人力
面１２に生体の指１１を置いた場合である。

この場合、生体の指１１では指先の末端に至るまで毛細
血管１５が分布し、絶えず血の流れがある。

そこで、指１１の側面から入射したレーザ光は、主にヘ
モグロビンの動きによって拡散方向を乱されるため、入
力面におけるスペックルが消滅する。

〔作　用〕

スペックル検出手段により入力面に接触した指からのス
ペックルを検出した場合には、生体信号検出手段により
生体でないことを検知し、入力面に接触した指からスペ
ックルを検出しない場合には、生体信号検出手段は生体
であることを検知する。

〔実施例］ 本実施例は生体検知光学系とスペックル検出手段とより
成る。

第２図（ａ）（ｂ）は生体検知光学系の２例を示す図で
ある。（ａ）図に示すものは、レーザダイオード１３を
検出すべき指１１の側面近傍に配置し、集光レンズ１６
及び受光素子１７を入力面１２の下方に配置したもので
ある。また（ｂ）図に示すものは、人力面１２上の指１
１を挾んで一方にレーザダイオード１３を、他方に集光
レンズ１６及び受光素子１７を配置したもので、何れも
受光素子１７によってスペックル光の有無を検出できる
ようになっている。

なお上の例はホログラフィック指紋センサに適用した例
であるが、プリズム式指紋センサに適用することもでき
る。また他の光学系を用いる場合には後述するようにス
ペックル検出手段のアルゴリズムを変える必要がある。

第３図は本発明の実施例のスペックル検出手段を示すブ
ロック図であり、該スペックル検出手段２０は、レベル
検出回路２１とスペックル検出回路２２とよりなる。レ
ベル検出回路２１はアンプ２３とアナログコンパレータ
２４とで構成され、受光素子１７の出力信号と闇値との
比較を行ない、一定値以上の出力が得られた時にｒ指検
出信号」を出力する。一方、スペックル検出回路２２は
バンドパスフィルタ２５、アナログコンパレータ２Ｇ、
アンドゲート２７、ディジタルカウンタ２８、ワンショ
ットマルチ２９、ディジタルコンパレータ３０などから
構成されでいる。そして受光素子１７の出力信号はバン
ドパスフィルタ２５、アナログコンパレータ２６を経て
アンドゲート２７に接続される。また、指検出信号はワ
ンショットマルチ２９に接続され、第４図のタイミング
チャートに示すように、入力面への指の接触後の一定時
間だけゲートを開く。この間にゲートを通過したスペッ
クルパルス数が一定値以上であればレプリカが接触した
と判断し、スペックルパルス数が一定値以下であれば生
体であると判断して生体検知信号を出力する。

このようにホログラフィック指紋センナでは、入力面に
指を接触するまではセンサ出力が低い。

そこでレベル検知回路２１が指の接触を検知したあと、
スペックル検出回路２２からスペックル検出信号が出力
された場合に、レプリカが押し当てられたと判断するの
である。なお、他の方式の指紋センサ光学系が用いられ
る場合には、レベル検知回路の「指検出信号」の出力ア
ルゴリズムに若干の変更を加えれば良い。

また本実施例では、スペックル光の受光素子を指紋像の
壜像素子と独立に配置したが、指紋像の撮像素子出力の
中からスペックル光による信号成分を分離しても同様の
目的・課題を達成しうろことは言うまでもない。

（発明の効果〕 以上説明した様に、本発明によれば、照合ハードウェア
を制御するＣＰＵの動きとは独立に生体検知を行なうこ
とが可能となり、制御ソフト量の減少と照合時間の短縮
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の実施例の生体検知光学系を示す図、 第３図は本発明の実施例のスペックル検出手段を示すブ
ロック図、 第４図はスペックル検出回路のタイミングチャート、 第５図は従来の指紋センサを示す図、 第６図は指先の発汗にともなう指紋センサの出力の変化
を示す図である。 図において、 １０はレプリカ、 １１は生体の指、 １２は入力面、 １３はレーザダイオード、 １４はガラス、 １５は血管、 を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力面に指を接触させる方式の指紋センサにおいて
   、 入力面（１２）に接触させた指（１１）の側面をレーザ
   ダイオード（１３）等により照射する照明手段と、 該レーザダイオード（１３）と対向する位置、もしくは
   入力面（１２）の下方に配置した受光手段とからなるス
   ペックル光検出手段と、 レベル検出回路（２１）とスペックル検出回路（２２）
   からなる生体信号検出手段とを具備して成り、 入力面（１２）に接触した指が生体であるか否かを識別
   可能にしたことを特徴とする指紋センサ。