JPH0798754A - 指紋検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明媒質上に形成された光学参照面に指を押
圧し、前記透明媒質を介して前記光学参照面に光を照射
し、反射光あるいは散乱光から前記指の指紋を検出する
指紋検出装置に関し、環境条件によらず、又、個人差に
よらず良好な指紋映像を得ることができ、更に、光学参
照面が簡単にしかも安価に交換できる指紋検出装置を提
供することを目的とする。 【構成】 透明媒質２０として、硬質透明光学部材２１
と、硬質透明光学部材２１上に配設される弾性透明光学
部材２２と、硬質透明光学部材２１,弾性透明光学部材
２２間に充填された液体カップリング材２３とを用い、
光学参照面２４を弾性光学部材２２の硬質透明光学部材
２１と対向する面と反対側の面とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透明媒質上に形成され
た光学参照面に指を押圧し、前記透明媒質を介して前記
光学参照面に光を照射し、反射光あるいは散乱光から前
記指の指紋を検出する指紋検出装置に関する。

【０００２】現在、個人の識別方法として、暗証番号,I
Dカード等が広く用いられている。しかし、情報のもつ
価値が更に増大するにつれて、高度な個人識別方法が要
望されている。そこで、身体的特徴から個人識別を行う
方法が開発されてきている。

【０００３】身体的特徴をもって個人を識別する方法と
しては、指紋,声紋,網膜等がある。この内、指紋による
方法は、 指紋パターンが個人,個人で異なっている。

【０００４】 一生の間変化しない。 紛失の恐れがない。 偽造が困難である。

【０００５】 使用に煩わしさがない。 パターンの取出しが比較的簡便である。 等の理由により、最も期待されている。

【０００６】

【従来の技術】先ず、図５及び図６を用いて指紋検出の
原理を説明する。図５において、１は一面に光学参照面
２が形成されたガラスや硬質プラスチック等の透明媒質
である。

【０００７】この透明媒質１の光学参照面２に指３の腹
を押圧すると、光学参照面２に当接する部分は指紋の隆
線４であり、指紋の谷５と光学参照面２との間には、空
間が介在している。

【０００８】ここで、透明媒質１を介して光学参照面２
へ光を照射すると、図６(a)に示すように、隆線４の部
分では入射光は四方八方に散乱し、図６(b)に示すよう
に谷５の部分では、入射光の一部が光学参照面２で正反
射する。この正反射光の割合を多くするには、入射光が
光学参照面２で全反射するようにすればよい。

【０００９】そして、この谷５での正反射光を検出する
ことで、指紋の形状を認識することができる。又、散乱
光の強度が隆線４の部分と、谷５の部分とは異なるの
で、この違いを利用して散乱光を検出することにより、
指紋の形状を認識することができる。この場合は、正反
射光を用いる場合と明暗は逆転する。

【００１０】次に、図７を用いて従来の全反射式指紋検
出装置の構成を説明する。１１は透明媒質としての断面
形状が三角形のプリズムである。このプリズム１１の一
面は、光学参照面１２に、他の二面は入射面１３と出射
面１４とに用いられる。

【００１１】入射面１３近傍には、入射面１３へ光を照
射する光源１５と、光源１５より出射した光を平行光と
するレンズ１６とが設けられている。そして、光源１５
とレンズ１６とは、光学参照面１２で入射光が全反射す
るように配設されている。

【００１２】又、出射面１４の近傍には、出射面１４よ
り出射する平行光を集めるレンズ１７と、集められた光
を検出するCCDカメラ等の撮影系１８とが設けられてい
る。そして、光学参照面１２に指１９の腹を押接する
と、指紋の隆線が光学参照面１２に当接し、入射光はこ
の部分で散乱し、谷の部分でのみ正反射し正反射光のみ
が出射面１４より出射し、撮影系１８に行く。よって、
撮影系１８では、背景と谷が明るく見え、隆線は暗く見
える。

【００１３】次に、図８を用いて従来の光路分離式指紋
検出装置の構成を説明する。本装置と前述の全反射式指
紋検出装置との相違点は、撮影系２１を正反射光が入ら
ない領域Rに配設し、散乱光のみをとらえるようにした
点である。

【００１４】この様な構成によれば、背景と谷が暗く見
え、隆線は明るく見える。ところで、指の指紋の隆線は
細かな凹凸が有る。このため、指紋検出装置の光学参照
面１２に指１９を押接すると、最初は隆線がとぎれて見
えることがある。しかし、指を光学参照面１２に強く押
し続けていると、1〜2秒の間に指紋映像が次第にはっき
りしてくる。これは、指１９が汗をかき、汗によって隆
線の凹凸が埋められるためである。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成の指
紋検出装置においては、下記のような問題点が有る。 日本のように、湿度の高い環境の場合、従来の指紋
検出装置では、光学参照面１２がガラスや硬質プラスチ
ックでも、指紋を比較的容易に得ることができた。しか
し、湿度の低いところでの検出や、ドライフィンガーの
人の場合では、指１９を光学参照面１２に長く押圧して
も、指が汗をかかず、良好な指紋映像を得ることができ
ない場合がある。

【００１６】 指の表面状態は個人差がある。適度な
量の汗は隆線の凹凸を埋め、指紋映像を良好とするが、
ウエットフィンガーの人の場合、過剰の汗により谷の部
分まで汗で埋められ良好な指紋映像を得られないという
問題点がある。

【００１７】 光学参照面１２になんらかの理由で傷
等が形成されると、透明媒質の交換が必要となるが、交
換には、組付精度が要望され、困難で且つ高価である。 ,を解決するために、光学参照面１２上にシリコン
ゴムコーティングを行う事がなされている。

【００１８】しかし、シリコンゴムのコーティングは剥
離しやすく、更にフラットな光学参照面が得にくい。
又、材料が限定されるため、最適な硬度(弾性)が得にく
いという問題点がある。更に、汚れや傷が発生した時の
再生には、時間と労力を要する。よって、の問題点は
依然として存在する。

【００１９】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、環境条件によらず、又、ドライフィ
ンガーの人でも、さらには、ウエットフィンガーの人で
も良好な指紋映像を得られる指紋検出装置を提供するこ
とにある。

【００２０】又、本発明の別の目的は、光学参照面が簡
単にしかも安価に交換できる指紋検出装置を提供するこ
とにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する請求
項１記載の発明は、透明媒質上に形成された光学参照面
に指を押圧し、前記透明媒質を介して前記光学参照面に
光を照射し、反射光あるいは散乱光から前記指の指紋を
検出する指紋検出装置において、前記透明媒質として、
硬質透明光学部材と、該硬質透明光学部材上に配設され
る弾性透明光学部材と、前記硬質透明光学部材,前記弾
性透明光学部材間に充填された液体カップリング材とを
用い、前記光学参照面を前記弾性光学部材の前記硬質透
明光学部材と対向する面と反対側の面としたものであ
る。

【００２２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明における弾性透明部材は、撥水性を有する。請求項３
記載の発明は、請求項１又は２記載の発明におけ弾性透
明部材は、シリコンゴムである。

【００２３】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３記
載の発明における液体カップリング材は、シリコンオイ
ルである。請求項５記載の発明は、請求項１乃至４記載
の発明における透明弾性光学部材上に、押圧する指の形
状に合った凹部を形成したものである。

【００２４】

【作用】請求項１記載の発明の指紋検出装置において、
光学参照面を弾性透明光学部材上に形成した。よって、
指を光学参照面に強く押接すると、指紋の隆線と光学参
照面との密着性が向上し、湿度の低い環境やドライフィ
ンガーであっても、良好な指紋映像を得ることができ
る。

【００２５】更に、光学参照面が形成される弾性透明光
学部材は、硬質透明光学部材上に液体カップリングを介
して配設した。よって、光学参照面の交換は、弾性透明
光学部材のみ、或は、場合によって液体カップリングを
含めて交換すればよい。

【００２６】請求項２乃至４記載の指紋検出装置におい
て光学参照面は撥水性を有していることにより、ウエッ
トフィンガーであっても汗が隆線部分へ集中し、良好な
指紋画像を得ることができる。

【００２７】又、請求項５記載の発明の指紋検出装置に
おいては、光学参照面に指の形状に合った凹部を形成し
たことにより、指と光学参照面との密着性が更に向上す
る。

【００２８】

【実施例】次に図面を用いて本発明の一実施例を説明す
る。尚、本発明は、指紋検出装置における透明媒質の改
良であり、他の撮影系や光源等は同一なので、それらの
説明は省略する。

【００２９】先ず、図１を用いて本発明の第１の実施例
の透明媒質２０を説明する。図において、２１は硬質透
明光学部材である。この硬質透明光学部材２１の上に
は、撥水性を有した弾性透明光学部材２２が配設されて
いる。硬質透明光学部材２１と弾性透明光学部材２２間
には、液体カップリング材２３が充填され、硬質透明光
学部材２１と弾性透明光学部材２２とは光学的に結合し
ている。そして、光学参照面２４を弾性光学部材２２の
硬質透明光学部材２１と対向する面と反対側の面に形成
した。

【００３０】本実施例では、硬質透明光学部材２１とし
て、ガラスや硬質透明のプラスチックを選定した。尚、
本明細書で使用する用語で「透明」とは、「少なくとも
撮影系で利用する光波長が、周波数遷移を受けずに通過
すること」をいう。

【００３１】弾性透明光学部材２２としては、硬さ,透
明度,耐薬品性,耐候性,耐摩耗性等を考慮する必要が有
る。又、指からの発汗を考慮すれば、撥水性を持つこと
が望ましい。更に、硬さは28〜80(JIS K6301)であるこ
とが望ましい。これらの諸条件を考慮し、本実施例で
は、シリコンゴム,フッ素ゴムを選定した。

【００３２】又、弾性透明光学部材２２に形成される光
学参照面２４は、光学滑面でなければならない。市販さ
れているシリコンゴムやフッ素ゴムの成形シートを利用
すると、安価で容易に光学滑面を得ることができる。

【００３３】液体カップリング材２３としては、粘度,
透明度,耐薬品性,耐候性等を考慮し、選定する。更に、
本実施例のように単に弾性透明光学部材２２を硬質透明
光学部材２１上に載置するだけの場合、液体カップリン
グ材２３の蒸発を防止するために、蒸気圧が低く蒸発し
にくい液体を選定すべきである。よって、本実施例で
は、グリセリン,シリコンオイルを選定した。

【００３４】次に、図２を用いて図１に示す指紋検出装
置の透明媒質上に指２５を押圧した時の説明を行う。指
２５を透明媒質２０の光学参照面２４上に押圧すると、
弾性透明光学部材２２は、指紋の隆線２６に押されて変
形し、指紋の隆線２６と光学参照面２４との密着性が向
上する。よって、湿度の低い環境やドライフィンガーで
あっても、良好な指紋映像を得ることができる。

【００３５】又、光学参照面２４が形成される弾性透明
光学部材２２は撥水性を有していることにより、ウエッ
トフィンガーであっても汗が隆線２６部分へ集中し、良
好な指紋画像を得ることができる。

【００３６】光学参照面２４に傷等が付き、交換する必
要が有る場合には、弾性透明光学部材２２を剥がし、硬
質透明光学部材２１上に液体カップリング材２３が残っ
ている場合には、弾性透明光学部材２２を載置する。
又、硬質透明光学部材２１上に液体カップリング材２３
が残っていない場合には、新たに、硬質透明光学部材２
１上に液体カップリング材２３を数滴滴下し、弾性透明
光学部材２２を載置する。そして、弾性透明光学部材２
２をしごき、硬質透明光学部材２１,弾性透明光学部材
２２間の空気を排除し、両者間には液体カップリング２
２のみが存在するようにして、両者を光学的に結合す
る。

【００３７】よって、従来行われてきた透明媒質全体の
交換に比べ、弾性透明光学部材２２のみあるいは弾性透
明光学部材２２と液体カップリング材２３とを交換すれ
ばよく、交換作業が簡単でしかも安価である。

【００３８】次に、図３を用いて本発明の第２の実施例
を説明する。本実施例と第１の実施例との相違点は、弾
性透明光学部材３０の光学参照面３１上に押圧する指２
５の形状に合った凹部３２を形成した点である。

【００３９】上記構成によれば、第１の実施例の効果に
加え、更に、指２５と光学参照面３１との密着性が向上
するので、良好な指紋映像を得ることができる。次に、
図４を用いて本発明の第３の実施例を説明する。本実施
例では、弾性透明光学部材４０の厚さを薄くすると共
に、硬質透明光学部材２１に固着される周縁部４０ａ
と、硬質透明光学部材２１との間に空間を有する中央部
４０ｂとからなるように形成した。そして、弾性透明光
学部材４０の中央部４０ｂと硬質透明光学部材２１との
空間に液体カップリング材４１を充填した。

【００４０】この様な構成によれば、第１の実施例の効
果に加え、光学参照面４２の弾性が更に増加することに
より、指と光学参照面４２との密着性が向上するので、
良好な指紋映像を得ることができる。

【００４１】そして、弾性透明光学部材４０の厚さを薄
くしたことにより、材質の選択の幅を広げることができ
る。又、弾性透明光学部材４０の周縁部４０ａと硬質透
明光学部材２１とのシールを完全に行えば、液体カップ
リング材４１は、例えば、水,アルコールやエチレング
リコール等の蒸発しやすい液体でも使用できる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように本発明の指紋検出装置
によれば、透明媒質として、硬質透明光学部材と、硬質
透明光学部材上に配設される弾性透明光学部材と、硬質
透明光学部材,弾性透明光学部材間に充填された液体カ
ップリング材とを用い、光学参照面を弾性光学部材の硬
質透明光学部材と対向する面と反対側の面としたことに
より、湿度の低い環境であっても、又、ドライフィンガ
ーであっても良好な指紋映像を得ることができ、更に、
光学参照面が簡単にしかも安価に交換できる。

【００４３】又、弾性透明光学部材をシリコンゴム等の
撥水性を有する材料としたことにより、ウエットフィン
ガーであっても、良好な指紋映像を得ることができる。
更に、液体カップリング材を蒸気圧の低いシリコンオイ
ルとしたことにより、シリコンオイルは蒸発せず、再利
用が可能となる。

【００４４】又、透明弾性光学部材上に、押圧する指の
形状に合った凹部を形成したことより、指と光学参照面
との密着性が向上するので、良好な指紋映像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の要部構成断面図であ
る。

【図２】図１における作動を説明する図である。

【図３】本発明の第２の実施例の要部断面構成図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施例の要部断面構成図であ
る。

【図５】指紋検出の原理を説明する図である。

【図６】図５における指紋の隆線と谷線とでの光の反射
を説明する図である。

【図７】従来の全反射式指紋検出装置の要部構成図であ
る。

【図８】従来の光路分離式指紋検出装置の要部構成図で
ある。

【符号の説明】

２０ 透明媒質 ２１ 硬質透明光学部材 ２２ 弾性透明光学部材 ２３ 液体カップリング材 ２４ 光学参照面

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明媒質上に形成された光学参照面に指
   を押圧し、前記透明媒質を介して前記光学参照面に光を
   照射し、反射光あるいは散乱光から前記指の指紋を検出
   する指紋検出装置において、 前記透明媒質として、 硬質透明光学部材と、 該硬質透明光学部材上に配設される弾性透明光学部材
   と、 前記硬質透明光学部材,前記弾性透明光学部材間に充填
   された液体カップリング材とを用い、 前記光学参照面を前記弾性光学部材の前記硬質透明光学
   部材と対向する面と反対側の面としたことを特徴とする
   指紋検出装置。
2. 【請求項２】 前記弾性透明部材は、撥水性を有するこ
   とを特徴とする請求項１記載の指紋検出装置。
3. 【請求項３】 前記弾性透明部材は、シリコンゴムであ
   ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の指紋検
   出装置。
4. 【請求項４】 前記液体カップリング材は、シリコンオ
   イルであることを特徴とする請求項１乃至３記載の指紋
   検出装置。
5. 【請求項５】 前記透明弾性光学部材上に、押圧する指
   の形状に合った凹部を形成したことを特徴とする請求項
   １乃至４記載の指紋検出装置。