JP3966397B2

JP3966397B2 - 指紋検出装置

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、個人の識別のために指紋や掌紋などを検出する指紋検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、指紋は、個人を識別するための重要な情報として利用されている。近年、画像認識技術の進歩等によって、指紋による個人認識を、比較的小型の装置で行うことが可能となり、さらには特定の装置への１つの入力手段として用いることも可能になってきている。
【０００３】
たとえば、特開平５−２６６１７４号公報には、三角柱状のプリズムの１つの側面や、透明平板の１表面に指を接触させ、接触部分を指紋入力面として、指紋入力面を内部から照明し、指紋の凹凸による散乱反射光を集光光学系で集光して結像させ、指紋の隆線パターン像を得る指紋像入力装置についての先行技術が開示されている。この先行技術では、隆線パターン像を、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などのイメージセンサで２次元的に撮像している。指紋入力面として、プリズムや透明平板を用いる代りに、フレネルレンズを用いる先行技術もある。
【０００４】
特開平１０−７９０１７号公報には、１次元配列の撮像素子を用いて指紋や掌紋、鼻紋等を採取する指掌紋採取装置についての先行技術が開示されている。この先行技術では、透明な円筒を採取部として、円筒の表面に指や手のひらを接触させ、円筒の一部に速度認識用パターンを形成しておいて、１次元配列の撮像素子によって指紋等と速度認識用パターンとを撮像し、採取部の回転を検出しながら撮像素子によって撮像される１次元画像を２次元的に合成して、指紋等を採取する。１次元配列の撮像素子を用いて指紋等を採取する構成としては、複写機やフラットベッドスキャナのように、光学系や撮像素子側を走査させる方式も考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平５−２６６１７４号公報に示されているような２次元の撮像素子を用いる構成では、指紋等を撮像する検出対象の人体表面部分全体に一様に光を照射する面発光素子や、反射光から指紋等の画像を検出する２次元的な撮像素子とを組合わせて検出を行う必要がある。面発光素子や２次元撮像素子は、高価であるので、指紋検出を各種装置の１つの入力手段として用いることはコスト的に困難となる。
【０００６】
特開平１０−７９０１７号公報の先行技術のように、１次元配列の撮像素子を用いて指紋等を採取することができれば、採取のための照明の範囲も狭くすることができ、面発光素子や２次元撮像素子を使用する場合よりも、コスト低減を図り、各種装置の１つの入力手段として用いることも容易となる。この先行技術では、透明な円筒状の採取部に速度認識用パターンも形成し、１次元の撮像素子で指紋等とともに速度認識用パターンも抽出している。速度認識用パターンはのこぎり歯状であり、画像の幅の変化から採取部の回転方向と回転速度とを検出するように構成されている。
【０００７】
しかしながら、のこぎり歯状の速度認識用パターンを指紋等の画像と同時に１次元の撮像素子で検出して、２次元的な指紋等の画像を得ることができるようにするためには、速度認識用パターンを連続的に撮像する必要がある。速度認識用パターンの撮像を、間隔をあけて行うと、のこぎり歯状の連続的な変化を認識することができず、指などが途中で逆方向に動いても一方向に動いたものとして指紋の採取を行ってしまうおそれがある。したがって、指などを動かす速度は一定にしないと、精度の高い採取を行うことができない。特開平１０−７９０１７号公報には、指紋の採取を開始すると、モータによって採取部が構成される透明円柱を回転させ、自動的に指紋等の採取を行う構成も開示されている。このようなモータ等による回転駆動を行えば、指紋等の採取方向は一方向化されるけれども、モータ等の回転駆動用の構成が必要となる。前述の光学系や撮像素子を走査させる構成でも、モータ等を用いて駆動する機構が必要となる。このような構成では、大型化やコスト高を招いてしまう。
【０００８】
さらに、従来の指紋や掌紋を入力する装置では、義指等を用いる「なりすまし」に対して、有効な区別を行うことができず、信頼性が高い指紋の入力を行うことができない。
【０００９】
本発明の目的は、指紋等の検出を行う装置を小型化し、コストを低減することができ、しかも信頼性を高めることができる指紋検出装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、指紋等、個人を識別可能な人体表面の２次元的情報を、被検出用の人体表面の部分を接触させて移動させながら、１次元配列の撮像素子で検出する指紋検出装置において、
被検出用の人体表面部分に光を照射し、反射光を１次元配列の撮像素子に導く光学系と、
被検出用の人体表面部分の移動の方向および距離を検出する移動検出手段と、
移動検出手段によって、被検出用の人体表面部分が一定の方向に予め定める距離だけ移動していることが検出される毎に、１次元配列の撮像素子によって撮像される画像データを蓄積し、蓄積された画像データを合成して得られる２次元情報を、検出結果として導出する画像合成手段とを含み、
前記光学系は、回転可能に支持され、光透過可能な円筒状の外周面を有し、該外周面に前記被検出用の人体表面部分を接触させる読取りローラを含み、
前記移動検出手段は、
読取りローラの側面に設けられるエンコーダディスクと、
前記エンコーダディスクからの反射光によって移動方向および移動距離を検出する光反射型２相出力エンコーダと、
前記光反射型２相出力エンコーダから前記一定の方向に対応して予め定める一方の相が先行し他方の相が後行するように前記２相の出力が導出されるときのみ、前記撮像を行うように前記撮像素子を駆動する駆動手段とを含むことを特徴とする指紋検出装置である。
【００１１】
本発明に従えば、個人を識別可能な指紋等の人体表面の２次元情報を、被検出用の人体表面部分を接触させて移動させながら検出する指紋検出装置は、光学系によって被検出用の人体表面部分に光を照射し、反射光を１次元配列の撮像素子に導く。被検出用の人体表面部分の移動の方向および距離は、移動検出手段によって検出される。画像合成手段は、移動検出手段によって、被検出用の人体表面部分が一定の方向に予め定める距離だけ移動していることが検出される毎に、１次元配列の撮像素子によって撮像される画像データを蓄積し、蓄積された画像データから２次元的情報を合成して検出結果として導出する。被検出用の人体表面部分を一定の方向に移動させながら１次元配列の撮像素子で人体表面の２次元的情報を撮像し、画像合成手段によって２次元的情報に合成するので、撮像素子や照明のための光源の低コスト化を図ることができる。移動検出手段によって、被検出用の人体表面部分が一定の方向に予め定める距離だけ移動していることを検出して、１次元配列の撮像素子によって撮像される画像データを蓄積するタイミングとするので、１次元配列の撮像素子のみによって指紋等の画像データの撮像と移動の検出とを行う必要はなく、移動の方向および距離の検出を精度よく行い、この検出結果に基づいて蓄積する画像データに基づく指紋等の検出の信頼性を高めることができる。
また、光透過可能な円筒状の外周面を有する読取りローラの外周面に被検出用の人体表面部分を接触させて、人体表面部分の撮像を行い、人体表面部分の移動に伴う読取りローラの側面に設けたエンコーダディスクの反射光を光反射型２相出力エンコーダによって検出し、この検出結果に基づいて人体表面部分の移動の方向および距離を検出するので、指先等で読取りローラの表面を角変位させることによって、同時に指紋等の読取りを精度よく行うことができる。
さらに、読取りローラが一定の方向に角変位するときのみ、撮像素子を駆動して２次元的情報を得ることができる。
さらに光反射型２相出力エンコーダを用いて、移動検出手段は移動の方向および距離を検出するので、被検出対象の一方側で移動の方向および検出を行うことができ、検出に必要なスペースを小さくして、小型化を図ることができる。
【００１４】
また本発明で前記光学系は、
前記読取りローラに近接して配置される複数の発光素子と、
複数の発光素子と読取りローラとの間に配置され、複数の発光素子からの光を拡散させて、読取りローラに照射する光を均一化させる拡散板とを含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、複数の発光素子を読取りローラに近接させ、複数の発光素子と読取りローラとの間に配置される拡散板によって拡散させて均一化させる光を読取りローラに照射するので、指紋検出装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
また本発明で前記光学系は、
単一の光源と、
該光源からの光を拡げて前記読取りローラに照射するコリメートレンズとを含むことを特徴とする。
【００１７】
本発明に従えば、単一の光源からの光をコリメートレンズによって拡げて読取りローラに照射するので、消費電力の低減や低コスト化を図ることができる。
【００２６】
また本発明は、前記被検出用の人体表面部分またはその近傍で、人体の生態認証を行う生態認証手段と、
生態認証手段による人体の生態認証が有効なときのみ、検出を有効とするように制御する制御手段とを含むことを特徴とする。
【００２７】
本発明に従えば、生態認証手段によって人体表面部分またはその近傍で人体の生態認証を行い、制御手段は生態認証手段による人体の生態認証が有効なときのみ、検出を有効となるように制御するので、義指等を用いるなりすましでは人体認証を無効として、指紋等の検出を無効とすることができる。
【００３０】
また本発明で前記生態認証手段は、脈拍センサを備え、脈拍センサによって検出される脈拍が、予め定める条件を満たすときに生態と認証することを特徴とする。
【００３１】
本発明に従えば、生態の認証を脈拍センサによって検出される脈拍が予め定める条件を満たすときに行うので、実際に生きている人体の表面部分が接触しているときのみ有効となる生態の認証を確実に行うことができる。
【００３２】
また本発明で前記脈拍センサは、受発光一体型の光反射型センサであることを特徴とする。
【００３３】
本発明に従えば、受発光一体型の光反射型センサで脈拍センサを構成し、脈拍に伴う人体の表面部分の光学的性質の変化を光学的に検出して、人体の表面部分を接触させるだけで脈拍を検出することができる。光反射型センサは、受発光一体型であるので、容易に小型化することができる。
【００３４】
また本発明で前記脈拍センサは、近赤外線を用いて脈拍を検出することを特徴とする。
【００３５】
本発明に従えば、脈拍センサは近赤外線を用いて脈拍を検出するので、皮膚表面を透過し、人体内の毛細血管内を通る血液濃度の差に基づく脈拍の検出を精度よく行うことができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明が基礎とする実施の形態の指紋検出装置１についての簡略化した側面から見た構成を示す。指紋検出装置１は、指２の表面の指紋３を光学的に検出する。指紋３の検出は、指２を読取りローラ４の外周面に接触させ、矢符２ａの方向に移動させながら読取りローラ４を角変位させることによって行う。読取りローラ４は、回転可能に支持され、外周面が円筒状で光透過可能である。読取りローラ４は、指紋検出装置１の外部に部分的に突出し、指２による接触が可能となっている。
【００３７】
指紋検出装置１の内部には、光学系５と、読取りローラ４の角変位によって指２の移動を検出する移動検出手段６とが設けられる。光学系５には、読取りローラ４に接触している指２の表面に光を照射するための光源７と、指紋３からの反射光を撮像するラインセンサ８とが含まれる。ラインセンサ８は、複数の受光素子が１次元的に配列されて構成されるＣＣＤなどであり、受光素子の配列方向を主走査方向として、指２が主走査方向に交差する副走査、たとえば主走査方向に直交する矢符２ａの方向に移動することによって、２次元的な画像の撮像を行うことができる。ラインセンサ８によって撮像される１次元的な画像は、画像合成手段９によって蓄積されて、２次元的な指紋等の画像に合成され、出力される。
【００３８】
本実施形態の指紋検出装置１には、指２の脈拍を検出する脈拍センサ１０も設けられる。脈拍センサ１０は、指２の脈拍を光学的に検出し、生態の認証を行う。制御手段１１は、脈拍センサ１０によって指２が生態であることの認証があるときにのみ、指紋の検出が有効となるようにする制御を行う。
【００３９】
図２は、図１の指紋検出装置１によって指２の指紋３を検出する原理を示す。図１で指２を矢符２ａに示すように移動させると、ラインセンサ８によって１次元的な画像を撮像する位置が、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。副走査方向への移動量が一定の距離となる毎に撮像を行えば、全体として２次元的な指紋３の撮像を行うことができる。指２を静止させ、複写機やフラットベッドスキャナと同様にラインセンサ８による撮像位置を移動させても同様の撮像を行うことができるけれども、ラインセンサ８の撮像位置を移動させるための機構が必要となり、指紋検出装置１を小型化することが困難となる。
【００４０】
図３および図４は、図１に示す指紋検出装置１の内部構成をより詳細に示す。図３は図１と同様な側面から見た断面、すなわち読取りローラ４の軸線に垂直な断面構成を示し、図４は読取りローラ４の軸線に平行な断面構成を示す。光学系５を構成する光源７は、単一の発光素子１２と、発光素子１２から発光されるパルス光を読取りローラ４の軸線方向に拡げて導くレンズ１３、ミラー１４およびレンズ１５を含む。これらのレンズ１３、ミラー１４およびレンズ１５は、コリメートレンズとして機能する。読取りローラ４の表面で指紋３の部分を光で照射すると、隆線パターンに応じた反射光が得られ、ミラー１６で反射されて、スリット１７からレンズ１８に入射され、ラインセンサ８の表面で結像する。ラインセンサ８は、走査線方向に指紋３の撮像を行う。指紋３について副走査線方向の撮像を行うタイミングは、エンコーダディスク１９および光透過型エンコーダ２０によって検出される。エンコーダディスク１９および光透過型エンコーダ２０は、増速ローラ２１とともに、移動検出手段６を構成する。増速ローラ２１の外周面は、読取りローラ４の外周面と接触しており、読取りローラ４の角変位が増速ローラ２１に伝達される。増速ローラ２１は、エンコーダディスク１９と同軸であり、増速ローラ２１の角変位がエンコーダディスク１９および光透過型エンコーダ２０によって検出される。増速ローラ２１の直径は、読取りローラ４の直径よりも小さいので、同じ外周部分の変位量に対し、角変位量は増速ローラ２１の方が読取りローラ４よりも大きくなる。
【００４１】
読取りローラ４の直径をα、増速ローラ２１の直径をβ、エンコーダディスク１９および光透過型エンコーダ２０による読取り角度の分解能をγとすると、読取りローラ４の角変位量の読取りピッチは、α／β×γとなる。通常、５０μｍ以下の読取り精度であれば、精度のよい指紋認識が可能となる。γは、エンコーダディスク１９上に形成される遮光スリット１９ａのピッチに等しい。
【００４２】
ラインセンサ８は、基板２２上に配置され、基板２２上には画像処理を行って指紋としての画像を構成する画像合成手段９も形成される。指紋検出装置１の主要な構成部分は、筺体２３内に収納される。筺体２３は、遮光性材料で形成され、読取りローラ４の一部が筺体２３から部分的に突出している部分のみ外部からの光を受けることができる。ただし、この部分は、指２から指紋３を検出する際には、指２によって覆われるので、指紋３の検出の際に外部からの光が障害となることはない。
【００４３】
図５は、図１の指紋検出装置１の概略的な電気的構成を示す。光透過型エンコーダ２０は、２つの発光素子２４ａ，２４ｂと、２つの受光素子２５ａ，２５ｂとを有する。発光素子２４ａ，２４ｂと受光素子２５ａ，２５ｂとの間には、エンコーダディスク１９が配置される。エンコーダディスク１９には、一定のピッチで遮光スリット１９ａが形成される。発光素子２４ａ，２４ｂとは、エンコーダディスク１９の周方向に、遮光スリット１９ａの１／４ピッチ分、あるいは１／４ピッチ＋整数ピッチ分ずれて配置される。受光素子２５ａ，２５ｂは、発光素子２４ａ，２４ｂから発生される光をそれぞれ受光するように配置される。受光素子２５ａ，２５ｂからの出力は、フリップフロップ（以下、「ＦＦ」と略称する）２６ａ，２６ｂにそれぞれ入力される。ＦＦ２６ａ，２６ｂは、クロック発生器２７から発生されるクロック信号に基づいて、Ｄ入力端子に与えられる入力値をサンプリングするＤ−ＦＦである。クロック信号の周期は、遮光スリット１９ａの変位に比較し、充分に短くしておく。ＦＦ２６ａの出力は、発光素子１２に与えられ、ＦＦ２６ａの出力がハイレベル（High）になると、発光素子１２はＯＮになって発光する。ＦＦ２６ｂの出力は、ラインセンサ駆動回路２８に与えられる。ラインセンサ駆動回路２８は、ラインセンサ８の読取りのための制御信号を、ＦＦ２６ａの出力がハイレベルで、かつＦＦ２６ｂがローレベル（Low）からハイレベルに立上がるタイミングで発生する。ラインセンサ８によって読取られる画像データは、メモリ２９に順次格納される。画像処理回路３０は、メモリ２９に格納されている読取られた画像データを合成して、指紋として検出する。すなわち、メモリ２９および画像処理回路３０は、画像合成手段９を構成する。
【００４４】
図６は、図５に示す回路の主要部分の動作タイミングを示す。光透過型エンコーダ２０では、エンコーダディスク１９の遮光スリット１９ａに関して、１組の発光素子２４ａと受光素子２５ａの組に対し、他の組の発光素子２４ｂと受光素子２５ｂとの組は、１／４ピッチ、あるいは１／４ピッチと整数ピッチだけずれて配置されている。図１の矢符２ａのように、指紋３を読取る方向に指２を移動させるときに、受光素子２５ａからの出力であるＡ相は、受光素子２５ｂからの出力であるＢ相よりも、１／４波長先行して変化する矩形波となる。図５のクロック発生器２７は、指２の移動による遮光スリット１９ａの変位に比較して充分に短い周期でクロック信号を発生してＦＦ２６ａ，２６ｂによるサンプリングを行っているので、発光素子１２の発光タイミングは、Ａ相がハイレベルとなる期間とほぼ同等である。ラインセンサ駆動回路２８によって駆動されるラインセンサ８の読取りタイミングは、Ｂ相がローレベルからハイレベルに立上がった後の短い瞬間である。
【００４５】
図６では、ラインセンサ読取りタイミングがハイレベルになるときに、発光素子発光タイミングはＯＮであるので、指紋の読取りが行われる。読取りローラ４の回転方向が逆になって、Ｂ相の方が先行するようになると、Ｂ相の立上がりに基づくラインセンサ読取りタイミングではＡ相はローレベルであり、ラインセンサ８での読取りは行わない。また、発光素子の発光タイミングはＯＦＦであるので、指紋３に光を照射しない。また、ある程度の範囲で読取りローラ４の回転速度が変化しても、エンコーダディスク１９の遮光スリット１９ａのピッチに基づいてラインセンサ読取りタイミングとなるので、指紋３をラインセンサ８で読取る距離は一定となる。
【００４６】
図７は、図１に示す指紋検出装置１による指紋検出の手順を示す。本実施形態では、ステップｓ１で脈拍センサ１０をＯＮにし、ステップｓ２で脈拍測定による生態認証を行う。脈拍は、指２の毛細血管内を通る血液の反射を読取って、血液濃度の変動から検出する。血液濃度の差を大きく読取るためには、皮膚表面を透過し、赤血球による反射が大きな近赤外線の発光ダイオードを光源とすることが好ましい。脈拍センサ１０は、発光素子の発光波長に合わせた感度波長を有する受光素子と組合わせて一体化させておくことが好ましい。検出された脈拍数が予め設定される範囲内であれば、生態であると判断する。生態と判断されるときには、ステップｓ３で、指紋読取りが可能であることを示すスキャンＯＫ信号を発生する。仮に、義指などを読取ろうとしているときには、生態認証が得られないので、エラー出力となる。
【００４７】
ステップｓ３でスキャンＯＫ信号が導出されると、ステップｓ４で指紋読取りが行われる。次にステップｓ５では、ラインセンサ８によって読取られたラインデータを復元し、ステップｓ６でラインデータを組合わせて画像データ化し、また特徴点抽出を行って、ステップｓ７で指紋として検出した結果を示すデータ送出を行い、ステップｓ８で終了する。必要に応じて、ステップｓ１からの手順を繰返す。
【００４８】
図７に示す指紋読取り手順では、ステップｓ１からステップｓ２で脈拍センサ１０による生態認証を行って、生態と認証されてから実際の指紋の読取りを行う。これによって、義指などを用いるなりすましを防止することができる。
【００４９】
図８および図９は、本発明の実施の他の形態の指紋検出装置３１の概略的な構成を示す。本実施形態で、図１に示す実施形態の指紋検出装置１と対応する部分には同一の参照符を付し、重複する説明を省略する。図８は読取りローラ４の軸線に垂直な断面を示し、図９は読取りローラ４の軸線を含む断面を示す。本実施形態では、読取りローラ４の角変位を、反射型エンコーダディスク３２上の遮光パターン３２ａの変位として、光反射型エンコーダ３３によって検出し、光透過型エンコーダ２０と同様に移動方向と移動距離を検出することができる。
【００５０】
図１０は、本発明の実施の一形態として、読取りローラ４の側面に直接反射型エンコーダディスク３２を貼付け、光反射型エンコーダ３３によって移動方向と移動距離とを検出する構成を示す。図１０（ａ）は読取りローラ４の周辺の簡略化した平面構成を示し、図１０（ｂ）は反射型エンコーダディスク３２の概要を示す。本実施形態では、反射型エンコーダディスク３２を読取りローラ４の側面に貼付けているので、増速ローラ２１などを用いる必要はなく、装置の小型化を図ることができる。ただし、反射型エンコーダディスク３２として製作可能な解像度に制限される。反射型エンコーダディスク３２には、一定のピッチの遮光パターン３２ａが放射状に一定の角度ピッチで形成されている。読取りローラ４が回転すると、反射型エンコーダディスク３２も回転し、遮光パターン３２ａの反射光を光反射型エンコーダ３３で検出することによって、図６に示すようなＡ相とＢ相との２つの出力が得られる。
【００５１】
図１１は、本発明の実施のさらに他の形態としての読取りローラ４の照明のための構成を示す。複数の発光素子３４は、ＬＥＤなどを直線状に配列して形成されるものを用いる。発光素子３４からの光は、拡散板３５を介して拡散され、幅方向に拡がって読取りローラ４の読取り領域を照射する。本実施形態では、複数の発光素子３４が直線状に配列されているので、図３に示すようなコリメートレンズは不要となり、発光素子３４と読取りローラ４とを接近して配置し、全体を小型化することができる。
【００５２】
以上説明した実施形態では、脈拍センサ１０による生態認証で生態と認証された後で指紋等の画像を採取しての検出を行うようにしているけれども、画像を採取した後で生態の認証を行うようにすることもできる。また、指紋を採取する部分と生態の認証を行う部分とは、指２の同一の表面部分であることが好ましい。生態の認証では、脈拍に基づくばかりではなく、体温や電気抵抗値など、他の特性を利用したり、あるいは脈拍とともに他の特性を組合わせて認証するようにすることもできる。さらに、生態の認証と指紋検出とを組合わせる考え方は、２次元的な画像センサを用いて指紋を検出する場合にも適用することができる。
【００５３】
図１および図８に示す実施形態では、透明な読取りローラ４の表面に指２を接触させて指紋３の読取りを行うようにしているけれども、指紋３ばかりではなく、掌紋なども本発明を適用して検出することができる。
【００５４】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、１次元配列の撮像素子を用いて、小型化が容易、低コストでかつ高精度で信頼性の高い指紋等の検出を行うことができる。
【００５５】
また、透明な読取りローラの表面に被検出用の人体表面部分を接触させて、人体表面部分を一方向に移動させることによって、１次元配列の撮像素子で高精度な指紋等の検出を行うことができる。
また読取りローラの側面にエンコーダディスクを設け、このエンコーダディスクの反射光を光反射型２相出力エンコーダによって検出するので、装置を小型化して高精度で指紋等を検出することができる。
【００５６】
また、人体表面部分の撮像を行う光学系を小型化することができる。
【００５７】
また本発明によれば、人体表面部分の撮像を行う光学系を低コスト化し、かつ消費電力を低減することができる。
【００６２】
また本発明によれば、指紋等を検出する人体の表面部分またはその近傍について生態認証を行い、生態認証が有効なときのみ指紋等の検出を有効とするように制御するので、義指等を用いるなりすましを有効に防止することができる。
【００６４】
また本発明によれば、脈拍の検出に基づいて生態認証を行うので、直接人体の表面部分が接触しているか否かを容易に識別して、有効な生態認証を行うことができる。
【００６５】
また本発明によれば、脈拍センサとして受発光一体型の光反射型センサを用いるので、脈拍センサを小型に構成することができる。
【００６６】
また本発明によれば、脈拍センサは近赤外線を用いて脈拍を検出するので、人体の皮膚表面を透過して、毛細血管中の赤血球の流れの基づく脈拍の検出を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が基礎とする実施の形態の指紋検出装置１の基本的な構成を示す側面図である。
【図２】図１の指紋検出装置１が指紋３を検出するために撮像する画像を示す図である。
【図３】図１の指紋検出装置１の側面断面図である。
【図４】図１の指紋検出装置１の平面断面図である。
【図５】図１の指紋検出装置１の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図６】図５の主要部分の動作状態を示すタイムチャートである。
【図７】図１の指紋検出装置１によって指紋を検出する手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の一形態の指紋検出装置３１の側面断面図である。
【図９】図８の指紋検出装置３１の平面断面図である。
【図１０】本発明の実施のさらに他の形態の指紋検出装置に用いる移動検出手段の構成を示す部分的な平面図および側面図である。
【図１１】本発明の実施のさらに他の形態の指紋検出装置に用いる光源の構成を示す部分的な側面断面図である。
【符号の説明】
１，３１指紋検出装置
２指
３指紋
４読取りローラ
５光学系
６移動検出手段
７光源
８ラインセンサ
９画像合成手段
１０脈拍センサ
１１制御手段
１２，２４ａ，２４ｂ，３４発光素子
１３，１５，１８レンズ
１９エンコーダディスク
２０光透過型エンコーダ
２１増速ローラ
２５ａ，２５ｂ受光素子
２９メモリ
３０画像処理回路
３２反射型エンコーダディスク
３３光反射型エンコーダ
３５拡散板

Claims

指紋等、個人を識別可能な人体表面の２次元的情報を、被検出用の人体表面の部分を接触させて移動させながら、１次元配列の撮像素子で検出する指紋検出装置において、
被検出用の人体表面部分に光を照射し、反射光を１次元配列の撮像素子に導く光学系と、
被検出用の人体表面部分の移動の方向および距離を検出する移動検出手段と、
移動検出手段によって、被検出用の人体表面部分が一定の方向に予め定める距離だけ移動していることが検出される毎に、１次元配列の撮像素子によって撮像される画像データを蓄積し、蓄積された画像データを合成して得られる２次元情報を、検出結果として導出する画像合成手段とを含み、
前記光学系は、回転可能に支持され、光透過可能な円筒状の外周面を有し、該外周面に前記被検出用の人体表面部分を接触させる読取りローラを含み、
前記移動検出手段は、
読取りローラの側面に設けられるエンコーダディスクと、
前記エンコーダディスクからの反射光によって移動方向および移動距離を検出する光反射型２相出力エンコーダと、
前記光反射型２相出力エンコーダから前記一定の方向に対応して予め定める一方の相が先行し他方の相が後行するように前記２相の出力が導出されるときのみ、前記撮像を行うように前記撮像素子を駆動する駆動手段とを含むことを特徴とする指紋検出装置。
前記光学系は、
前記読取りローラに近接して配置される複数の発光素子と、
複数の発光素子と読取りローラとの間に配置され、複数の発光素子からの光を拡散させて、読取りローラに照射する光を均一化させる拡散板とを含むことを特徴とする請求項１記載の指紋検出装置。
前記光学系は、
単一の光源と、
該光源からの光を拡げて前記読取りローラに照射するコリメートレンズとを含むことを特徴とする請求項１または２記載の指紋検出装置。
前記被検出用の人体表面部分またはその近傍で、人体の生態認証を行う生態認証手段と、
生態認証手段による人体の生態認証が有効なときのみ、検出を有効とするように制御する制御手段とを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の指紋検出装置。
前記生態認証手段は、脈拍センサを備え、脈拍センサによって検出される脈拍が、予め定める条件を満たすときに生態と認証することを特徴とする請求項４記載の指紋検出装置。
前記脈拍センサは、受発光一体型の光反射型センサであることを特徴とする請求項５記載の指紋検出装置。
前記脈拍センサは、近赤外線を用いて脈拍を検出することを特徴とする請求項５または６記載の指紋検出装置。