JPH10255050A

JPH10255050A - 指紋検知方法および装置

Info

Publication number: JPH10255050A
Application number: JP9057306A
Authority: JP
Inventors: Michihisa Suga; 通久菅
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-03-12
Filing date: 1997-03-12
Publication date: 1998-09-25
Anticipated expiration: 2017-03-12
Also published as: JP2980051B2

Abstract

(57)【要約】【課題】１次元イメージセンサを固定し指の方を動かす
構成の指紋検知装置は、指の移動距離を検知するための
機構を別に必要とし、叉、指の移動に伴い指の表皮が歪
むので、小型化、低価格化、正確な指紋パターンの検知
が困難である。【解決手段】ガイド１２に沿って直線的に移動可能なよ
うにされたスライダー１４に、指１５を密着させるため
の光学的指台１３を固定する。指台１３に指１５を密着
させたまま指を矢印方向に平行移動させることにより、
指の移動時に指の表皮が歪むのを防ぐ。指台１３に等間
隔パターンを形成しこれを指紋パターンを検知するため
の１次元イメージセンサで読み取るように構成して、指
紋パターン検知用のイメージセンサを、指の移動距離検
知用のセンサとしても兼用することで、部品点数を少な
くし、装置の簡素化、小型化、低価格化を実現する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指紋パターンを検
知する方法および装置に関わり、特に、光学的手段によ
って指紋の凹凸により生じるパターンを検出する方法お
よびこれに使用する装置に関わる。

【０００２】

【従来の技術】情報化の進展に伴い、個人の識別やセキ
ュリティを電子的に処理したいという要求が、金融関係
や秘密管理等の分野で強まってきている。電子情報化さ
れた指紋パターンの利用は上記要求に応える有力な手段
と考えられているが、広く実用化されるまでには至って
いない。その最大の理由は、指紋パターンを電子情報化
するための指紋検知装置が、形状が大きく高価であると
いうところにある。

【０００３】指紋のパターンを明確に検知するために従
来広く使用されていた方法は、図９に示したように、直
角プリズムの対角面に指を当て、２つの直交面の一方か
ら光源からの照射光を入射し、他方から出射した光を光
学的画像センサで読み取るというものである。光源から
の入射光は対角面で全反射されるが、指を当てたとき指
紋の山部が密着している部分は、入射光はその多くが吸
収され全反射成分が少なくなる。一方、指紋の谷部は、
入射光の殆どが全反射する状態が変わらないので、光学
的画像センサで読み取った指紋パターンは山部が黒く谷
部が白い画像として得られる。この方法は、プリズムの
サイズを小さくできない、対象を斜めに見るので、焦点
深度を深くする必要があり光学距離が長くなるだけでな
く、画像センサで読み取った後で画像補正が必要である
等の問題があり、特に小型化に対する困難性があった。

【０００４】プリズムサイズを小型化するための従来の
技術の一例として、マイクロプリズム板を使用するもの
が、特開平４−１８２８７９号公報の第１図および第２
図に示されている。図１０（ａ），（ｂ）はそれぞれ、
上記第１図および第２図を示す図である。但し、図中の
符号は、説明の都合上、原図のものを省略し叉は変更し
て付してある（尚、図中の符号の変更、省略について
は、この後に述べるいくつかの従来技術に関わる記載に
おいて、同様である）。図１０を参照して、微細なプリ
ズム５１を多数並べてフィルム状としたもの５１は、従
来の直角プリズムと同様な使い方が出来るというもので
ある。この従来例では、プリズムは確かにフィルム状に
薄くできるものの、対象を斜めに見ることは変わらない
ことから、光学距離を短くできない、画像センサで読み
取った後の画像補正が必要である等の問題は残ってお
り、装置全体の小型化を図ることには困難性があった。

【０００５】上記公報には、ラインイメージセンサを用
いて１次元画像を撮像可能なように構成し、その撮像デ
バイスを移動させて得た１次元画像から２次元画像を合
成する技術も記載されている。このようにラインイメー
ジセンサを用いることで、対象を斜めに見ることで生じ
る歪みの問題は解消できると考えられる。しかし、この
場合はラインイメージセンサを精密に移動させるために
モーター等の駆動装置が必要であり、そのために、指紋
検知装置全体として見た場合、小型化さらには低価格化
に限界があった。

【０００６】指紋画像の歪みの発生を避け且つ濃度むら
のない均一な指紋パターンを検知するためにラインイメ
ージセンサを使用することは、他にも、例えば特開平４
−１２０６７１号、特開昭６３−２２１４８５号、特開
昭６３−２０５７７７号等の公報で広く知られている。

【０００７】図１１に、上記特開平４−１２０６７１号
公報の第１図に示された図を示す。同図を参照すると、
この公報記載の発明は、照明装置６１と１次元イメージ
センサ６２とが一体となって、指ガイド６３に固定され
た指の周囲を回転する構造を備えている。この従来技術
による指紋検出装置は、回転運動を生じるための駆動装
置６４や、回転位置検知のための角度センサ６５等を必
要とし、その複雑な構造のために装置としての小型化、
低価格化が困難であった。

【０００８】特開昭６３−２２１４８５号公報および特
開昭６３−２０５７７７号公報に記載された発明はいず
れも、撮像素子に入射する光を取り出すためにホログラ
ムを使用することで光学系の小型化を図った指紋検知装
置に関わるものであり、光源部と撮像素子は指の接触面
と平行に移動可能な構造を有している。従って、これら
従来の技術による指紋検知装置は、光源部と撮像素子の
移動のための空間や駆動装置を必要とし、小型化や低価
格化が困難であるという問題を有していた。

【０００９】上述した従来技術とは異なって、光源やイ
メージセンサを移動させる替りに指を移動させることに
より装置の小型化を図ったものが、特開昭６３−２７３
９７５号公報および特開昭６３−２７３９７６号公報に
記載されている。これら公報記載の指紋検知装置はいず
れも、指台の上を指を滑らせて移動させ、そのときの移
動距離は滑らせる指の先端で押した移動距離検出センサ
で検知し、この検知出力信号をパラメータとしてライン
センサで読み取った１次元画像を合成し２次元の指紋パ
ターンを得るものである。これら従来の指紋検知装置の
最も重大な欠点は、指台の上を指を滑らせたときに指と
指台との摩擦により指表面の皮が歪み、且つ、この歪み
が指を滑らせる度に一定していないということである。
このことから、常に安定した指紋パターンを得ることは
困難であり、個人識別において識別率が低くなるという
問題を有していた。更に、これら従来技術による指紋検
知装置は、指紋パターンを読み取るためのラインセンサ
の他に、移動距離検出センサを使用しており、装置の小
型化、低価格化を図る上で不利となる要素を有してい
た。

【００１０】指の方を動かすようにした指紋検知装置の
他の従来例として、特開平４−１９０４７０号公報に記
載されているものが知られている。図１２は、上記公報
の第１図を示す図である。図１２を参照すると、この指
紋検知装置では、スリット７１が設けられた指紋入力台
７２に指を当て、この指を滑らせる際に上記スリット部
に設けられたローラー７３を回転させる。そして、その
ときの回転量をロータリーエンコーダー７４で検知し、
その検知信号をパラメータとしてラインイメージセンサ
７５で読み取った１次元画像を合成し、２次元の指紋パ
ターンを得る。この指紋検知装置は、スリット部に露出
した指紋を読み取るため、指紋入力台の汚れ等の影響を
受けないことを特徴としているが、一方では、指紋入力
台に指を押し当てる力の大きさによっては、スリット部
に露出した指の表面がスリット内部に大きく膨らみ、そ
の結果、指の移動に対する抵抗力が大きくなり指表面の
皮が引っ張られて歪み、正確な指紋パターンが得にくく
なるという欠点を有している。更に、指の移動距離を検
知するのにローラーとロータリーエンコーダーを使用す
ることは、装置構成を複雑なものとし、小型化と低価格
化を図る上で大きな障害となっていた。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上の従来例で述べた
ように、指紋検知装置の小型化、低価格化、濃度むらの
ない指紋画像の検知、指台の汚れの影響のない指紋画像
の検知のために、１次元イメージセンサが使用されてき
た。しかし、照明用の光源や１次元イメージセンサを移
動させ、且つ、その移動距離を検知するための装置構成
を必要とするものは、小型化、低価格化に限界があり、
個人識別やセキュリティ分野における実用的な要請に十
分応えることはできなかった。

【００１２】一方、光源や１次元イメージセンサを固定
し指の方を移動させることで装置構成を少しでも簡単化
しようとした指紋検知装置においても、指の移動距離を
検知するための機構が別に必要となり、小型化、低価格
化の要請に十分応えることはできなかった。叉、指を移
動させるときに指を指台の表面を滑らせたり、回転ロー
ラーに押し当てたりすると、指の表面が歪んで正確な指
紋パターンの検知が困難になるという問題を有してい
た。

【００１３】従ってこの発明の目的は、歪みのない指紋
パターンの検知が可能で、しかも十分な小型化、低価格
化を実現せしめる指紋検知の方法とその装置を提供する
ことにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明によれば、一つ
の定められた方向に移動可能に構成された光学的指台の
表面に指紋が当たるように指を密着させ、前記密着状態
を維持したまま前記指を前記移動方向に平行移動させる
ことで前記光学的指台を移動させ、前記光学的指台が移
動する間に、前記光学的指台に前記移動方向に沿って設
けられた等間隔パターンを、前記光学的指台の裏面側に
配置された光学的結像手段を通して前記移動方向と直交
して配置された１次元イメージセンサで読み取ってタイ
ミング信号を生成し、前記タイミング信号をトリガーと
して前記光学的指台の裏面から見える指紋パターンを前
記イメージセンサで読み取り、指紋画像信号を出力する
ことを特徴とする指紋検知方法が得られる。

【００１５】更に、この発明によれば、表面に指を密着
させるための光学的指台と、前記光学的指台をその周辺
部で固定し保持するスライダーであって、ガイドに沿っ
て直線的に移動可能に構成され、指を前記密着状態を維
持したまま平行移動させることで、前記光学的指台と指
とを一体的に平行移動可能ならしめるスライダーと、前
記光学的指台の裏面側に配置され、指が密着させられた
前記光学的指台の裏面から見える指紋パターンを結像す
るための光学的結像手段と、前記光学的結像手段の結像
面に結像された光学像を読み取るように前記光学的指台
の移動方向と直交して配置され、前記指紋パターンを前
記光学的結像手段を通して読み取り指紋画像信号を出力
する１次元イメージセンサと、前記光学的指台の表面に
その移動方向に沿って設けられた等間隔パターンを前記
１次元イメージセンサで読み取って得られる等間隔パタ
ーン信号からタイミング信号を生成し、前記タイミング
信号を基準として前記１次元イメージセンサから前記指
紋画像信号を出力させるための駆動手段とを含んで成る
ことを特徴とする指紋検知装置が得られる。

【００１６】叉、この発明によれば、表面に指を密着さ
せるための光学的指台であって、裏面に多数のマイクロ
プリズムが形成されたマイクロプリズムプレートからな
る光学的指台と、ガイドに沿って直線的に移動可能なよ
うに構成されて、前記指と光学的指台との密着状態を維
持したまま前記指を平行移動させることで前記光学的指
台を平行移動可能ならしめるスライダーであって、前記
マイクロプリズムの頂点からなる稜線が前記移動方向と
直交するように前記光学的指台をその周辺部で固定し保
持するスライダーと、前記光学的指台の裏面側に配置さ
れ、指が密着させられた前記光学的指台の裏面から見え
る指紋パターンを結像するための光学的結像手段と、前
記光学的結像手段の結像面に結像された光学像を読み取
るように前記光学的指台の移動方向と直交して配置さ
れ、前記指紋パターンを前記光学的結像手段を通して読
み取り指紋画像信号を出力する１次元イメージセンサ
と、細長い発光面を有する発光手段とシリンドリカルレ
ンズとを含んで構成された光源手段であって、前記光学
的指台の裏面側に配置され、前記発光手段と前記シリン
ドリカルレンズとが、前記細長い発光面を前記シリンド
リカルレンズを通して前記マイクロプリズムの頂点から
なる稜線が移動する平面に結像し、且つ前記マイクロプ
リズムの稜線に平行な線状の光源像を形成するように配
置された光源手段と、前記マイクロプリズムの稜線に前
記線状の光源像が重なったときに前記光学的結像手段に
より結像される光学像が暗くなるのに対応して、前記１
次元イメージセンサで読み取って得られる等間隔パター
ン信号からタイミング信号を生成し、前記タイミング信
号を基準として前記１次元イメージセンサから前記指紋
画像信号を出力させるための駆動手段とを含んでなるこ
とを特徴とする指紋検知装置が得られる。

【００１７】この発明における光学的指台は、ガイドに
沿って直線的に移動可能なスライダーに保持されてお
り、小さな力で移動させることが出来る。一方、光学的
指台に指を密着させた状態では、上記光学的指台と密着
させた指との間の摩擦力は、上記スライダーが移動する
ときに発生する摩擦力よりも十分大きい。従って、光学
的指台に指を当て、密着させたまま指を上記ガイドの方
向に移動させることにより、光学的指台も指からずれる
ことなく移動させることができる。すなわち、指と指台
との密着状態を殆ど変えることなく指を移動できるの
で、従来のプリズムに指を押し当てて得られる指紋パタ
ーンと殆ど変わらない安定な指紋パターンが得られる。

【００１８】指を動かしながら１次元イメージセンサで
順次１次元画像を読み取り、これを合成して２次元の指
紋パターンを得るためには、指の移動距離を検知し、こ
の移動距離と読み取った１次元画像との対応を明確にす
る必要がある。この発明においては、光学的指台に等間
隔パターンが形成されており、１次元イメージセンサ
は、指紋画像と共にこの等間隔パターンも読み込むよう
になっている。等間隔パターンは１次元イメージセンサ
に平行になるように形成されているので、このパターン
を読み込んだときのイメージセンサの出力は常に一定値
を示し、濃淡の変化のある指紋画像の出力とは異なるた
め容易に識別が出来る。従って、このパターン信号を識
別した後に一定のタイミングで読み込んだ指紋画像は、
指の表面に等間隔に並んだ指紋パターンを示しており、
これらの１次元画像を合成することで歪みのない２次元
の指紋パターンが形成できる。移動距離を検知するため
のセンサを別個に設ける必要がないため装置構成が簡単
になり、小型化、低価格化のために極めて有効である。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図１を参照して、
本発明の望ましい実施の形態は、その内部に指紋画像読
み取りのために配置せられた光源手段、光学的結像手
段、１次元イメージセンサを有する筐体１１の上面に、
ガイド１２に沿って直線的に移動可能なように構成さ
れ、且つ指を密着させるための光学的指台１３を保持す
るスライダー１４を備えている。図示のごとく、光学的
指台に指１５を密着させたまま、ガイド１２に沿って矢
印で示した方向に指を平行移動させると、光学的指台１
３も指からずれることなくスライダー１４ごと移動す
る。この移動の間に、筐体内部に設けられた１次元イメ
ージセンサで指紋パターンを読み込む。ガイド１２は、
周知の方法によりスライダー１４を常に滑らかに平行移
動させ、かつ保持するように構成されている。

【００２０】筐体１１の内部には、図２に断面構造を示
したように、光源手段１７、光学的結像手段１８及び１
次元イメージセンサ１９が配置されている。光学的指台
１３は、その周囲２０がスライダー１４に保持されるよ
うに構成されている。

【００２１】光学的指台１３は、図３に拡大された断面
を模式的に示したように、多数のマイクロプリズム２１
が裏面に形成されたマイクロプリズムプレート２２で構
成されている。マイクロプリズム２１の入射面２３に
は、照明用の光源手段１７からの照明光を入射する。マ
イクロプリズム２１の出射面２４からは、表面２５で全
反射した光源手段１７からの照明光が出射される。出射
面２４から出た光は、光学的結像手段１８を通して、結
像面２６に結像される。この結像面２６には上記１次元
イメージセンサ１９の光電変換素子２７が配置されてお
り、結像された光は、その強弱に応じて電気信号に変換
される。かくして、１次元イメージセンサ１９からは、
表面２５における光学パターンに対応した１次元画像信
号が出力される。

【００２２】表面２５に指を置いた場合、指紋の谷部は
表面２５との間に空気層ができているので、マイクロプ
リズムプレート２２内部における光の全反射は、何ら妨
げられることがない。一方、指紋の山部は指表面の水分
や脂分によって表面２５に密着するので、光の大部分は
表面２５を通り抜けて指紋の山部に到達し、そこで多く
は吸収され、また一部は散乱される。従って、指紋の山
部に対応したマイクロプリズムプレート２２内部では、
全反射光は大幅に減衰する。その結果、結像面２６に
は、指紋の山部が黒く谷部が白くなったコントラストの
高い１次元画像が形成される。

【００２３】光学的指台１３の表面２５に押し当てた指
を動かすと、スライダー１４に保持された光学的指台１
３も一緒に移動する。これは、周知の機械設計、加工技
術により、スライダー１４とガイド１２との間の摩擦抵
抗を光学的指台１３の表面２５と指１５との間のそれよ
りも十分小さくすることが容易にできるからである。押
しつけた指１５を表面２５との接触状態を感知しながら
動かすことができるので、移動の間に表面２５に対して
指１５がずれるということも、容易に防止できる。その
結果、歪みのない高品質な画像を安定に形成することが
容易に行える。

【００２４】図３に示したように、マイクロプリズム２
１は等間隔で形成されている。従って、上記間隔を１次
元イメージセンサ１９によって読み取れば、光学的指台
１３に押し当てた指を動かしたときの移動距離を検出で
き、指紋の１次元画像から歪みのない２次元指紋画像を
合成することが可能となる。但し、光学的結像手段１８
は焦点がマイクロプリズムプレート２２の表面２５に合
うようにされているので、マイクロプリズム２１の境目
が光学的結像手段１８の視野角内に入ってもこれを結像
面２６に明瞭に結像出来ない。その結果、１次元イメー
ジセンサで上記間隔を明確に読み取ることは、できな
い。

【００２５】そこでこの問題を解決するために、一実施
例（実施例１）では、光源手段１７を発光手段２８とシ
リンドリカルレンズ２９とで構成する。発光手段２８に
は、各種のランプやＬＥＤ発光素子から出た光を拡散板
等を用いて細長い面状で一様な光強度にしたものが、望
ましい。ＥＬ発光素子のような面発光体等も、発光手段
２８として適している。シリンドリカルレンズ２９は、
発光手段２８の面発光している細長い面を焦点の位置３
０に縮小投影して線状の発光像３１に変換するするため
に、使用する。光源手段１７は、上記の焦点の位置３０
がマイクロプリズム２１の頂点から成る稜線３２が移動
する平面３３にあり、かつ稜線３２と線状の発光像３１
とが平行となるように配置する。このような配置のもと
でマイクロプリズムプレート２２を移動させると、線状
の発光像３１が入射面２３に重なるときはマイクロプリ
ズム内部に光が入射するが、線状の発光像３１が稜線３
２と重なったときは、発光像３１を通過する入射光の内
特に入射面２３に垂直な成分の多くは散乱されてマイク
ロプリズム２１の内部に入り得ない。これは、マイクロ
プリズムの頂点を形成する稜線３２では角度を厳密に形
成することが困難で、どうしても先端は丸まってしまう
からである。このとき、マイクロプリズム内部の表面２
５で全反射される光の強度も大幅に減少するため、１次
元イメージセンサからは暗レベルに対応した一様なレベ
ルの１次元画像信号が出力される。この画像信号は、様
々な明暗レベルを有する１次元指紋パターン信号とは明
瞭に異なり、識別が容易に出来る。

【００２６】本実施例において１次元イメージセンサと
してＣＣＤセンサを用いたときの回路構成を、図４に示
す。よく知られているＣＣＤセンサの駆動方法に従っ
て、同期信号発生回路３４で発生させた同期信号に基づ
いてドライバー回路３５を動かす。これにより、ＣＣＤ
センサ内部における光電変換電荷の蓄積、蓄積電荷の移
送および移送電荷の転送の動作を行わせる。１次元の画
像信号は、ＣＣＤセンサ内部で転送された電荷量に対応
した電圧信号として、ＣＣＤセンサより出力される。出
力された画像信号は信号処理回路３６に送られ、黒レベ
ル、白レベル及びダイナミックレンジの調整が施され、
更にサンプルホールドにより時間的に連続した１次元画
像信号となる。この連続した１次元画像信号が指紋パタ
ーンを検出したものであるのか、マイクロプリズムの間
隔を検出したものであるのかの判定は、タイミング信号
抽出回路３７において、連続した１次元画像信号におけ
る振幅変化の程度を見て行う。指紋パターンに対応した
画像信号は濃淡に対応して振幅が変化するのに対して、
マイクロプリズムの間隔に対応した画像信号では振幅の
値も変化も小さい。この振幅の変化の違いから、マイク
ロプリズムの間隔に対応した画像信号と判定された時点
で、タイミング信号抽出回路３７はタイミング信号を出
力する。このタイミング信号を受けて、Ａ／Ｄ変換回路
３８は信号処理回路３６から出力された１次元画像信号
を１ライン分だけ取り込み、ディジタル信号に変換した
後、メモリー回路３９の制御された所定のアドレスに格
納する。メモリー回路３９には順次１次元画像信号が格
納され、最終的には指紋パターンに対応した２次元画像
信号が構成される。

【００２７】画像信号における振幅の変化の程度を調べ
てタイミング信号を出力するための回路は、通常の回路
技術を用いて構成できる。その一実施例を図５に示す。
信号処理回路３６から出力された１次元画像信号は微分
回路４０で変化分を示す信号に変換された後、絶対値増
幅器４１により絶対値に変換され、さらに積分回路４２
により１次元画像信号における全ての変化分が積算さ
れ、この総変化分をコンパレータ４３において基準値と
比較し、この基準値より小なる場合は、コンパレータ４
３の出力レベルがオン状態となり画像信号がマイクロプ
リズムの間隔に対応したものであるものと判断され、コ
ンパレータ４３のオン状態を受けてタイミング信号発生
回路４４より１つ若しくは複数のタイミング信号を発生
する。以上の実施例における１次元イメージセンサとし
てはＣＣＤセンサの他にも、例えば、ＭＯＳ型として広
く知られたものや、アモルファスシリコン半導体材料で
構成されたイメージセンサ等も使用することが出来る。

【００２８】次に、光学的指台１３に押し当てた指を動
かすときの移動距離を検出するための構成を示す他の実
施例（実施例２）では、図６に示すように、光学的指台
１３の指を当てるための表面２５に等間隔パターン４５
を形成する。この等間隔パターン４５は、例えば、スラ
イダー１４の移動方向に直交する線またはストライプパ
ターンで構成する。この等間隔パターン４５をイメージ
センサで読み取ることで、移動距離を検知する。

【００２９】この実施例では上記実施例１におけると同
様に、光学的指台１３はマイクロプリズムプレート２２
で構成され、その裏面側には、図７に拡大断面図で示し
たように、実施例１におけると同様の光源手段１７、光
学的結像手段１８、１次元イメージセンサ１９が配置さ
れている。但し、本実施例では、光源手段１７は発光手
段２８のみから構成される。実施例１に必要であったシ
リンドリカルレンズ２９は、不要である。等間隔パター
ン４５は、光学的指台１３の屈折率よりも小さい屈折率
を持ったバインダー中に黒色の顔料若しくは染料を分散
させたインクを使用して表面２５に印刷形成する。或い
は、ガラス等無機材料の加工技術として周知のフォトエ
ッチング技術を用いて、光学的指台１３の表面２５に等
間隔パターンを刻みつけて形成する。この等間隔パター
ンがインクを使用して印刷形成されたものである場合
は、そのパターン形成部分では、光源手段１７からマイ
クロプリズム２２内部に入射した光はインクに吸収され
る。従って、表面２５で全反射して１次元イメージセン
サ１９に入力される光は、大幅に減少する。一方、等間
隔パターンが表面２５に刻みつけられたものである場合
は、そのパターン刻印部分では、マイクロプリズム内部
への入射光は刻み部分で散乱される。従って、この場合
も、１次元イメージセンサ１９に入力される光は、大幅
に減少する。いずれの場合でも実施例１におけると同様
に、１次元イメージセンサからは、等間隔パターンに対
応して一様に或る暗レベルを持った１次元画像信号が出
力されるので、様々な明暗レベルを有する１次元指紋パ
ターン信号との識別は容易に出来る。

【００３０】次に、図８を参照して、本発明の望ましい
他の実施の形態は、平板形状の光学的指台１３を用い
る。その光学的指台の周辺２０はスライダー１４に保持
され、表面２５には、上述した実施例２におけると同様
の方法により、等間隔パターン４５が形成されている。
本実施の形態においては、光源手段１７を光学的指台１
３の端部４６近傍に配置し、光源手段１７からの光を上
記指台の端部４６から指台１３内部に斜めに入射する。
入射された光は、光学的指台の表面２５及び裏面４７で
全反射しながら指台内部を伝播する。この状態で指台表
面２５に指１５を押し当てると、表面２５に密着する指
紋の山部では光学的指台１３の内部を伝播する光は全反
射されることなく、一部吸収され一部散乱される。一
方、指紋の谷部では、表面２５と指との間に空気層があ
るので、光学的指台１３内部における光の全反射状態に
変化はない。指紋の山部で散乱された光は、光学的指台
１３の裏面側に配置された光学的結像手段１８を通して
結像面２６に結像される。結像された１次元の指紋パタ
ーンは、前述の実施例１におけるものとは明暗の関係が
反転したものとなっている。すなわち、指紋の山部が
明、谷部が暗である。この結像面２６には１次元イメー
ジセンサ１９の光電変換素子が配置されており、結像さ
れた光を、その強弱に応じて電気信号に変換する。この
１次元イメージセンサの駆動回路および画像処理回路等
としては、実施例１の図４および図５に示したものが使
用できる。画像の明暗の関係を上記実施例１と同一にす
ることが必要な場合は、図４に示した回路構成における
信号処理回路３６に、周知の信号反転機能を付加すれば
よい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、光学的指台をスライダーに載せ、指台に押し当てた
指とスライダーとを一体の状態で移動させる。従って、
指は光学的指台１３との接触状態を感知しながら移動さ
せられる。これにより本発明によれば、指台表面２５に
形成された指紋パターンを、移動の間、殆ど変化させる
ことなく保持することが可能となり、高品質な指紋パタ
ーンを安定に取り込むことが可能となる。

【００３２】叉、本発明においては、光学的指台に等間
隔パターンを形成し、このパターンを指紋パターンを検
知するための１次元イメージセンサで読み取るように構
成することにより、指の移動距離を検知するセンサとし
て兼用している。

【００３３】これにより本発明によれば、部品点数を少
なくして装置構成を簡単化し、装置の小型化を進めるこ
とが可能になっただけでなく、構成部品に広く市販され
ているものを使用できるようになって、装置価格の大幅
な低減が実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態の実施例１を示す斜視図
である。

【図２】図１をＡ−Ａ線で切断したときの断面図であ
る。

【図３】図２における光学的指台を中心とした拡大図で
ある。

【図４】１次元ＣＣＤセンサを駆動し画像信号を出力す
るための回路構成図である。

【図５】１次元画像を取り込むタイミング信号を発生す
るための回路構成図である。

【図６】本発明の一実施の形態の実施例２を示す斜視図
である。

【図７】図６における光学的指台を中心とした拡大図で
ある。

【図８】本発明の他の実施の形態を示す断面図である。

【図９】従来の指紋検知動作を説明するための断面図で
ある。

【図１０】従来の指紋検知装置の一例の断面図である。

【図１１】従来の指紋検知装置の他の例の断面図であ
る。

【図１２】従来の指紋検知装置の更に他の例の断面図で
ある。

【符号の説明】

１１筐体１２ガイド１３光学的指台１４スライダー１５指１６矢印１７光源手段１８光学的結像手段１９イメージセンサ２０光学的指台の周囲２１マイクロプリズム２２マイクロプリズムプレート２３入射面２４出射面２５表面２６結像面２７光電変換素子２８発光手段２９シリンドリカルレンズ３０焦点の位置３１線状の発光像３２稜線３３稜線の移動平面３４同期信号発生回路３５ドライバー回路３６信号処理回路３７タイミング信号抽出回路３８Ａ／Ｄ変換回路３９メモリー回路４０微分回路４１絶対値増幅器４２積分回路４３コンパレーター４４タイミング信号発生回路４５等間隔パターン４６指台の端部４７指台の裏面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一つの定められた方向に移動可能に構成
された光学的指台の表面に指紋が当たるように指を密着
させ、前記密着状態を維持したまま前記指を前記移動方向に平
行移動させることで前記光学的指台を移動させ、前記光学的指台が移動する間に、前記光学的指台に前記
移動方向に沿って設けられた等間隔パターンを、前記光
学的指台の裏面側に配置された光学的結像手段を通して
前記移動方向と直交して配置された１次元イメージセン
サで読み取ってタイミング信号を生成し、前記タイミング信号をトリガーとして前記光学的指台の
裏面から見える指紋パターンを前記イメージセンサで読
み取り、指紋画像信号を出力することを特徴とする指紋
検知方法。
【請求項２】表面に指を密着させる透明板材からなる
光学的指台と、指が密着させられた前記光学的指台の裏
面から見える指紋パターンを一次元で読み取る一次元イ
メージセンサを含む指紋パターン読取り手段とを備え、
指と前記指紋パターン読取り手段とを相対的に水平移動
させることにより、指紋パターンの二次元像を生成する
構成の指紋検知装置において、前記光学的指台に指を密着させた状態を維持したまま、
前記指及び前記光学的指台を一体的に水平移動可能に構
成したことを特徴とする指紋検知装置。
【請求項３】前記指紋パターン読取り手段を、前記指
及び前記光学的指台の一体的水平移動の際の移動距離検
出センサとして兼用するように構成したことを特徴とす
る、請求項２に記載の指紋検知装置。
【請求項４】表面に指を密着させるための光学的指台
と、前記光学的指台をその周辺部で固定し保持するスライダ
ーであって、ガイドに沿って直線的に移動可能に構成さ
れ、指を前記密着状態を維持したまま平行移動させるこ
とで、前記光学的指台と指とを一体的に平行移動可能な
らしめるスライダーと、前記光学的指台の裏面側に配置され、指が密着させられ
た前記光学的指台の裏面から見える指紋パターンを結像
するための光学的結像手段と、前記光学的結像手段の結像面に結像された光学像を読み
取るように前記光学的指台の移動方向と直交して配置さ
れ、前記指紋パターンを前記光学的結像手段を通して読
み取り指紋画像信号を出力する１次元イメージセンサ
と、前記光学的指台の表面にその移動方向に沿って設けられ
た等間隔パターンを前記１次元イメージセンサで読み取
って得られる等間隔パターン信号からタイミング信号を
生成し、前記タイミング信号を基準として前記１次元イ
メージセンサから前記指紋画像信号を出力させるための
駆動手段とを含んで成ることを特徴とする指紋検知装
置。
【請求項５】光学的指台が、その裏面に移動方向と直
交する向きの多数のマイクロプリズムが形成されたマイ
クロプリズムプレートで構成され、表面に指が密着させられた前記光学的指台の裏面側から
見える指紋パターンを照明するために配置された光源手
段を有し、前記光学的指台の表面に前記光源手段からの光を吸収し
叉は散乱する等間隔パターンが形成されていることを特
徴とする、請求項４に記載の指紋検知装置。
【請求項６】光学的指台が透明部材から成る平板部材
で構成され、前記平板部材の内部に光を導くために前記平板部材の端
面に光源手段が配置されており、前記平板部材の指を密着させる面に、前記内部に導かれ
た光を散乱する等間隔パターンが形成されていることを
特徴とする請求項４に記載の指紋検知装置。
【請求項７】表面に指を密着させるための光学的指台
であって、裏面に多数のマイクロプリズムが形成された
マイクロプリズムプレートからなる光学的指台と、ガイドに沿って直線的に移動可能なように構成されて、
前記指と光学的指台との密着状態を維持したまま前記指
を平行移動させることで前記光学的指台を平行移動可能
ならしめるスライダーであって、前記マイクロプリズム
の頂点からなる稜線が前記移動方向と直交するように前
記光学的指台をその周辺部で固定し保持するスライダー
と、前記光学的指台の裏面側に配置され、指が密着させられ
た前記光学的指台の裏面から見える指紋パターンを結像
するための光学的結像手段と、前記光学的結像手段の結像面に結像された光学像を読み
取るように前記光学的指台の移動方向と直交して配置さ
れ、前記指紋パターンを前記光学的結像手段を通して読
み取り指紋画像信号を出力する１次元イメージセンサ
と、細長い発光面を有する発光手段とシリンドリカルレンズ
とを含んで構成された光源手段であって、前記光学的指
台の裏面側に配置され、前記発光手段と前記シリンドリ
カルレンズとが、前記細長い発光面を前記シリンドリカ
ルレンズを通して前記マイクロプリズムの頂点からなる
稜線が移動する平面に結像し、且つ前記マイクロプリズ
ムの稜線に平行な線状の光源像を形成するように配置さ
れた光源手段と、前記マイクロプリズムの稜線に前記線状の光源像が重な
ったときに前記光学的結像手段により結像される光学像
が暗くなるのに対応して、前記１次元イメージセンサで
読み取って得られる等間隔パターン信号からタイミング
信号を生成し、前記タイミング信号を基準として前記１
次元イメージセンサから前記指紋画像信号を出力させる
ための駆動手段とを含んでなることを特徴とする指紋検
知装置。
【請求項８】光学的手段が屈折率分散型レンズを横１
列に並べて一体としたものであることを特徴とする、請
求項４叉は請求項７に記載の指紋検知装置。