JPH11306332A

JPH11306332A - 指紋検出装置

Info

Publication number: JPH11306332A
Application number: JP10126821A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Hisama; 和生久間; Hidekazu Funatsu; 英一船津; Takeshi Miura; 武三浦; Toru Suzuki; 亨鈴木
Original assignee: DIGITAL STREAM KK; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: DIGITAL STREAM KK; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-04-21
Filing date: 1998-04-21
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】比較的簡単な構成で、小型化でき、高い組立
精度を必要とすることなく、低コストで、全体的に鮮明
な指紋の光像が得られる指紋検出装置を提供する。【解決手段】指紋検出装置の構成として、フラッシュ
光源１と、フラッシュ光源からフラッシュされた光を第
１面２ａで入射し、指紋を採るべき指が置かれた第２面
２ｃで反射し、反射した光を第３面２ｂから出射するプ
リズム２と、プリズムの第３面２ｂから出射した光を絞
って通すためのピンホール３と、ピンホールを通った光
を受光するイメージセンサ４とを設ける。イメージセン
サとして人工網膜チップが用いられるのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指紋検出装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、本人であるか否かを確認する
ために指紋を認識することが広く行われており、近年の
パソコン等による情報伝達の普及により、セキュリティ
ーの確保のため、本人の確認の一環としてログイン時の
パスワードと共に、またはパスワードに代えて認識した
指紋を用いようとする要請がある。また、インターネッ
トを介する商品の売買の際、指紋での照合を行えば、現
在のカード番号を暗号化して伝えるだけよりも、安全性
が一層高まるために、指紋を用いようとする要請もあ
る。

【０００３】一方、指紋検出装置としては、従来から種
々の提案がなされており、図４で示すような指紋検出装
置が代表的なタイプのものである。図４において、指紋
検出装置５０は、断面が直角二等辺三角形のプリズム５
２と、プリズム５２の直角をなす面５２ａに対向するよ
うに配置された光源５１と、プリズム５２の直角をなす
他の面５２ｂに対向するように配置されたレンズ５３
と、レンズ５３を通して結像される位置に配置されたイ
メージセンサ５４とからなる。光源５１は、点光源タイ
プのもの、または面光源タイプのものが用いられている
（図示のものは面光源タイプのものである）。また、イ
メージセンサ５４としては、ＣＣＤが一般に用いられて
いる。

【０００４】指紋（通常は親指の指紋）の検出は、プリ
ズム５２の斜面５２ｃに親指（図示せず）を当てた状態
で行うものであり、光源５１からの照射された光はプリ
ズム５２の面５２ａからプリズム５２内に侵入し、面５
２ｃで反射して面５２ｂから出射するが、面５２ｃで反
射する際、指紋に応じて光の吸収が起こり、指紋情報を
持った光（光像）として面５２ｂから出射し、出射した
光はレンズ５３を通され、レンズ５３の焦点位置に置か
れたイメージセンサ５４に入射され、イメージセンサ５
４による光／電流変換によって光像として取り出され
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の指紋検出装置
は、前述したような構成であるので、以下のような欠点
がある。（１）レンズを用いているため、光像の周囲の端部分が
ぼける。像質を上げようとすると、レンズ構成が複雑
（複数枚）になり、製造コストが高くなる。（２）レンズを用いているため、装置全体の容積が大き
くなり、特に、レンズの高さにより、装置全体の高さが
大きくなり、小型化するのが困難である。（３）レンズの焦点にイメージセンサを正確に位置決め
する必要があるので、組立精度を高くしなけらばならな
い。（４）レンズを用いているため、製造コストが高くな
る。（５）ＣＣＤのイメージセンサは入射した光像パターン
をそのまま出力するのみなので、その出力を用いて認識
を行う場合に後段の処理機構が複雑になり、低コスト化
するのが困難である。（６）プリズムとレンズの組み合わせでは、親指を置く
面とイメージセンサが平行な位置関係にならず、ある一
か所に焦点を合わせると、そこから離れた位置では焦点
ずれを起こし易い。

【０００６】しがって、本発明の目的は、比較的簡単な
構成で、小型化でき、高い組立精度を必要とすることな
く、低コストで、全体的に鮮明な指紋の光像が得られる
指紋検出装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、フラッシュ光源と、該フラッシュ光源
からフラッシュされた光を第１面で入射し、指紋を採る
べき指が置かれた第２面で反射し、反射した光を第３面
から出射するプリズムと、該プリズムの前記第３面から
出射した光を絞って通すためのピンホールと、該ピンホ
ールを通った光を受光するイメージセンサとを有するこ
とを特徴とする指紋認識装置を採用するものである。

【０００８】また、本発明では、前述の構成において、
該イメージセンサとして人工網膜チップ（商標登録第４
０００３２１号）を用いるのが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を説明す
る。図１は、本発明の実施例の指紋検出装置の構成を示
す図であり、図２は、指紋検出装置を、指紋検出装置を
動作させるタイミング装置と共に示す断面図であり、図
３は、タイミング波形を示す波形図である。

【００１０】最初に、図１を参照すると、指紋検出装置
１０が示されている。指紋検出装置１０は、断面が直角
二等辺三角形のプリズム２と、プリズム２の直角をなす
面２ａに対向する位置よりやや下方に配置されたフラッ
シュ光源１と、プリズム２の直角をなす他の面２ｂに対
向するように配置されたピンホール（開口）３と、ピン
ホール３を通った光を捕捉できる適切な位置に配置され
たイメージセンサ４とからなる。イメージセンサ４とし
ては、ＣＣＤが用いられてもよいが、人工網膜チップが
用いられるのが好ましい。なお、ここで、人工網膜チッ
プとはオンセンサでの画像処理機能を持たせた画像セン
サである。

【００１１】指紋（通常は親指の指紋）の検出は、プリ
ズム２の斜面２ｃに親指（図示せず）を当てた状態で行
うものであり、フラッシュ光源１から光がフラッシュさ
れ、フラッシュされた光はプリズム２の面２ａからプリ
ズム２内に侵入し、面２ｃで反射して面２ｂから出射す
るが、面２ｃで反射する際、指紋に応じて光の吸収が起
こり、指紋情報を持った光（光像）として面２ｂから出
射し、出射した光はピンホール３を通り、イメージセン
サ４に入射され、イメージセンサ４による光／電流変換
によって光像として取り出される。なお、イメージセン
サ４として人工網膜チップを用いると、人工網膜チップ
が画素間の演算機能を持っているので、人工網膜チップ
内で光像の特徴量を強調するなどの処理ができる。この
ため以降の画像処理の処理量を減らすことが出来るた
め、装置全体の構成を簡単にすることが出来るととも
に、ＣＰＵの負担を減らすことが出来、高速化、低価格
化が図れる。

【００１２】次に、図２を参照すると、本発明のタイミ
ング装置２０が示されている。なお図２において、図１
で用いた部品と同様な機能を持つ部品は、同一の符号で
示している。タイミング装置２０は、ほぼ直方体のケー
シング１０を備えており、ケーシング１０は、隔壁１０
ｃによって、２つの室１０ａ、１０ｂに分割されてい
る。なお、室１０ａの上部には開口１０ｄが形成されて
いる。室１０ａの下方の適切な位置には、フラッシュ光
源１が配置されており、プリズム２はその斜面２ｃがケ
ーシング１０の開口１０ｄの面に位置するように、ケー
シング１０に固定されている。したがって、フラッシュ
光源１からフラッシュされた光はプリズム２の面２ａか
らプリズム２内に入射し、親指が置かれた面２ｃで反射
し、面２ｂから出射するようになっている。

【００１３】隔壁１０ｃの面２ｂに面する部分にピンホ
ール３が形成されており、室１０ｂ内には、ピンホール
３を通った光を受光するように人工網膜チップ４が配置
されている。このため、面２ｂから出射した光はピンホ
ール３を通り、人工網膜チップ４に入射されて、前述の
ように光像が記憶される。なお、隔壁１０ｃがあるの
で、フラッシュ光源１からの光は、プリズム２、ピンホ
ール３を通してのみ室１０ｂ内の人工網膜チップ４に入
射されることになる。

【００１４】ケーシング１０の下方には、支持プレート
１１が配置されており、支持プレート１１上にはケーシ
ング１０を弾力的に支持するためのバネ１２が配置され
ている。また、ケーシング１０と支持プレート１１の間
には、機械スイッチ、圧力センサ等のスイッチ手段１３
が配置されている。このスイッチ手段に関連してタイミ
ング発生回路１４が設けられている。

【００１５】ケーシング１０は、通常、バネ１２によっ
てスイッチ手段１３が非作動状態にあるように支持プレ
ート１１から上方に位置している。指紋を検出しようと
するとき、親指をプリズム２の面２ｃに対して押しつ
け、バネ１２の力に抗してケーシングを押し下げると、
押し下げ力が所定の押圧力になったときに、スイッチ手
段が動作状態となるように、バネ１２が設定されてい
る。ここで、所定の押圧力は、親指の指紋を鮮明な光像
として得ることができるようなものであり、例えば、押
圧力が小さいと、即ち、親指でプリズムを押し下げる力
が弱いと、指紋を構成する線形状の輪郭がはっきりせ
ず、鮮明な指紋が得られず、また逆に、押圧力が大き過
ぎると、指紋を構成する線形状が潰れ、やはり鮮明な指
紋が得られない。

【００１６】前述のように親指によって所定の押圧力が
ケーシング１０に対して働かされると、スイッチ手段１
３が作動状態になり、タイミング発生回路１４が働くこ
とになる。

【００１７】タイミング発生回路１４が働くと、スイッ
チが入り、所定期間経過後に、フラッシュ光源１が作動
させられて、光をフラッシュする。また、人工網膜チッ
プは、スイッチのオン期間中に、光のフラッシュによっ
て受光した光像を最初のモードで蓄積（記憶）し、次の
モードで、一連の読み出しカーネル処理（方向線分検
出）を行う。ここで、カーネル処理とは、受光した光像
の画素間の和や差等をそのチップ内で直接行う処理であ
り、その画素間の演算パターンをマトリクスに簡単に設
定できる。この演算機能で、画像のエッジを強調した
り、ぼかしたり等の処理ができ、本発明では、指紋の光
像から鮮明な指紋を得るために、人工網膜チップに取り
入れた光像に対して適切な演算処理を行うものである。

【００１８】以上により、適切なタイミングによって鮮
明な指紋が検出される。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
指紋検出装置において以下の効果が得られる。（１）レンズを用いるときに生じる光像の周囲の端部分
のぼやけが生じない。（２）レンズを用いずに、ピンホールを用いているため
に、装置全体の容積を小さくでき、特に、装置全体の高
さ小さくして、小型化できる。（３）装置全体を小型化できるので、例えば、指紋検出
装置をパソコンと共に用いる場合には、例えば、パソコ
ンのキーボードに組み込むことができる。（４）レンズを用いないので、イメージセンサを正確に
位置決めする必要がなく、高い組立精度を維持する必要
がない。（５）レンズをないため製造コストを安くすることがで
きる。（６）ピンホールと共にフラッシュ光源（帯域幅の広い
光源）を用いているで、ピンホールの開口口径を小さく
できる。（７）所定の押圧力になったとき、指紋の光像を取り込
むように構成しているので、鮮明な指紋が得られる。（８）人工網膜チップ自身が画素間の演算機能を持って
いるので、装置全体の構成を簡単にすることが出来ると
ともに、高速化、低価格化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例の指紋検出装置の構成
を示す図である。

【図２】図２は、指紋検出装置を、指紋検出装置を動作
させるタイミング装置と共に示す断面図である。

【図３】図３は、タイミング波形を示す波形図である。

【図４】図４は、従来例の代表的な指紋検出装置の構成
を示す図である。

【符号の説明】

１フラッシュ光源２プリズム３ピンホール４イメージセンサ１０ケーシング１１支持プレート１２バネ１３スイッチ手段１４タイミング発生回路２０タイミング装置

フロントページの続き (72)発明者三浦武青森県弘前市大字竪田４−15−１ (72)発明者鈴木亨神奈川県大和市下鶴間２−３−28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フラッシュ光源と、該フラッシュ光源か
らフラッシュされた光を第１面で入射し、指紋を採るべ
き指が置かれた第２面で反射し、反射した光を第３面か
ら出射するプリズムと、該プリズムの前記第３面から出
射した光を絞って通すためのピンホールと、該ピンホー
ルを通った光を受光するイメージセンサとを有すること
を特徴とする指紋検出装置。
【請求項２】請求項１記載の指紋検出装置において、
前記プリズムは断面が二等辺直角三角形であり、前記第
１面が直角をなす１つの面であり、前記第３面が直角を
なす他の１つの面であり、前記第２面が斜面であること
を特徴とする指紋検出装置。
【請求項３】請求項１記載の指紋検出装置において、
前記イメージセンサに、オンセンサでの画像処理機能を
持たせたことを特徴とする指紋検出装置。
【請求項４】請求項３記載の指紋検出装置において、
前記イメージセンサは、受光した光像を蓄積し、次に、
指紋としての光像の特徴量を強調するための画像処理を
行うことを特徴とする指紋検出装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれか１つに記載の
指紋検出装置において、タイミング装置をさらに有し、
該タイミング装置は、前記フラッシュ光源、前記プリズ
ム、前記ピンホール、前記イメージセンサを収容するケ
ーシングと、該ケーシングを支持する支持プレートと、
前記ケーシングを前記支持プレートに対して弾力的に支
持するために前記ケーシングと前記支持プレートの間に
配置されたバネと、該バネの力に抗して前記ケーシング
を前記支持プレートに向けて押圧し、所定の押圧力に達
したとき、前記フラッシュ光源および前記イメージセン
サを作動させるタイミングを発生させるタイミング発生
回路とを有することを特徴とする指紋検出装置。