JPH04120671A - 指紋入力装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、指紋照合または照合識別等に使用する指紋入
力装置に関する。

［従来の技術］ 指紋を個人識別の手段として実用化するためには、利用
者の心理的、肉体的負担の少ない簡易な無インク式の指
紋入力装置か望ましい。また、指紋の隆線部と谷線部と
てコントラストのよい画像を得ること、１画素あたり５
０μｍ程度の読み取り精度をもつことなどが後の処理の
容易さを考える上で必要である。

従来、指紋認識の入力装置としては、皮膚分泌物に含ま
れる物質のレーザー先による発光を利用するものと、ガ
ラス面などに指を接触させてその反射光の変化を利用す
るものがある（指紋自動識別技術・河越政弘著、計測と
制御・Ｖｏｌ、　２５　Ｎｏ、　８ｐｐ、　７０１−７
０６９照）。このうち多くの場合「プリズム法Ｊが用い
られている。このプリズム法は、プリズムの斜面をカラ
スの内側から全反射照明し、ガラス内面での正反射光を
プリズム外の結像光学系で撮像素子上に結像させるもの
であり、指紋画像の入力時にはこの斜面に指を押し当て
るようになっている。そして、指を押し当てると指紋の
凸部では皮膚とガラスか接触するため反射光か散乱して
撮像素子に到達しない。この原理を利用してコントラス
トの強い指紋画像を得ることができる。

（指紋パターンの自動分類・河越１棟上共著、情報処理
学会研究報告、コンピュータビジョン・１８−２．１９
８２参照） 又、指紋の凹部からの散乱光が到達しない領域に撮像素
子を置いてコントラストを向上させる方式が考案されて
いる。（プリズムを用いた指紋情報検出方法・清水他著
、７４子通信学会全国大会・１３１１、１９８４参照） ［発明が解決しようとする課題」 この方法では、 ■　指紋の各点毎に撮像素子までの光路か異なることに
よる台形歪の発生。

■、前個使用者残留指紋による「ノイズ光」の重畳■　
プリズムの外側に結像のための光学系を必要とするため
原理的に小型化か困難。

などの問題点かある。

又、残留指紋による影響を避けるためにホロクラムを使
って指紋の隆線部のパターンの２次元画像を入力する装
置も考案されている。（ホログラフィック指紋センサを
用いた個人照合装置・井垣他著、電子情報通信学会研究
報告、パターン認識と理解・８８−３８．１９８８参照
） しかしなから、指紋かガラス面などに接触する手段を備
える入力装置は、前使用者の残留指紋によるノイズ光の
重畳の問題があり、指紋の特徴抽出が困難となる。指紋
接触面にプリズムを使用する場合には指紋の各点毎に撮
像素子までの光路が異なることによる台形歪が発生して
、指の接触位置のズレによって指紋画像が更に大きく歪
む恐れかある。更に、指先の湿り気に個人差があるため
、人によっては指紋画像がかすれた不鮮明な画像となる
場合がある。２次元イメージセンサ−により指紋面を直
接撮像するものも考えられているが、指紋面全体に均一
な照明がなされないとムラのある指紋画像か入力される
ことになり、指紋照合に不都合を来すことになる。

本発明は、指紋をガラス面などに接触させない状態（非
接触状態）で指紋面の隆線部と谷線部とを１次元ライン
イメージセンサ−で直接撮像し、残留指紋の影響及び照
明ムラのない指紋画像を入力できるようにすることを目
的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するために本発明の構成は、入力すべき
指の指紋面を所定位置に導くガイド部分と指紋面想定位
置に対応して開口する開口窓毎を有する指ガイドと、前
記指紋面想定位置に焦点を合わせて配設された１次元ラ
インイメージセンサ−と、前記指紋面想定位置を照明す
る照明装置と、前記１次元ラインイメージセンサ−と照
明装置とを一体的に移動させる駆動手段と、前記１次元
ラインイメージセンサ−の移動量を検出する移動量検出
手段と、該検出手段の出力信号に基づき１次元画像を撮
像し合成して２次元画像とする指紋入力制御手段とを備
える。

又、前記駆動手段としては指紋面に沿って曲線移動させ
るものが良いが前後方向若しくは左右方向に直線移動さ
せるものでも構わない。

更に又、装置を自動的に作動させるために、指ガイド内
に挿入された指の頭頂部にて作動する撮像スイッチを指
ガイド奥部に備える。該撮像スイッチとしては光学式や
機械式のものが考えられる。

［作用］ 指先か指ガイドに沿って所定位置に導かれ、撮像スイッ
チをＯＮすると、非接触状態の指紋の一部が開口窓を介
して１次元ラインイメージセンサ−上に結像し、１次元
ラインイメージセンサ−と照明装置とを一体的に移動さ
せることにより照度の均一な１次元画像が連続的に取り
込まれ、合成によって照度の均一な２次元の指紋画像か
入力される。

又、１次元ラインイメー／センサーと照明装置とを指紋
面に沿って曲線移動させることにより、指の側面の指紋
まで入力できる。

更に又、指ガイド内に挿入された指の頭頂部にて作動す
る撮像スイッチを指ガイド奥部に備えることにより、指
先を指ガイドに沿って所定位置に導くだけて指紋画像を
入力できる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明の指紋入力装置の一実施例を示す構成
図であり、指先を挿入するための円筒状の指ガイド１と
、該指ガイド１の指紋面想定位置に対応して設けられた
開口窓１ａと、前記指ガイド１の奥面に配設され挿入さ
れた指先によって作動する撮像スイッチ２と、指の挿入
方向に配設されスイッチ２の指先検知に基づく撮像開始
信号を受けて指紋の一部を撮像する１次元ラインイメジ
センサー３（以下イメージセンサ−と称す）と、円筒状
レンズ４と、イメージセンサ−３と平行に２本一対に配
設され前記開口窓１ａを介して指紋面想定位置を照明す
る照明装置５と、イメージセンサ−３，レンズ４．照明
装置５を１体的に支持する支持台６と、該支持台６を円
筒状術ガイド１の中心軸を中心にして開口窓１ａに沿っ
て回動させる駆動装置７及びクランクシャフト８と、駆
動装置７の回転角を検出する角度センサー９と、前記撮
像スイッチ２からの入力信号に基ついてイメーセンサー
３　照明装置５及び駆動装置７に撮像開始信号を出力す
ると共に角度センサー９からの出力信号に基づいて撮像
した１次元画像を連続的に合成バッファ１０に転送し、
合成ノ・７フア１０から２次元の指紋画像を出力させる
等の制御を司るＣＰＵＩＩとを備える。

尚、ＣＰＵＩＩは合成バ・ソファ１０の他、外部インタ
フェースとの信号線を有している。

照明装置５は、例えば蛍光管のような線状の光源を２本
用いて、指紋の色調か均一になるようにイメージセンサ
−３の両側面から照明するようになっている。又、レン
ズ４とイメージセンサ−３とで決まる分解能は、対象物
を２０画素／ｍｙから３０画素／ｗｒｙで捕らえるよう
に配置しである。レンズ４の焦点深度は、最大で２ｖｔ
、１１となる指紋面の高低差を吸収して指紋画像を鮮明
に捕らえるように、焦点深度２ｕ以上のものを使用する
とよい。

次に、上記装置の指紋入力動作を説明する。

指紋画像を入力する被験者は、円筒錠の指ガイド１に沿
って第１関節から第２関節へと指先を進入させる。指紋
面か開口窓１ａを介してイメージセンサ−３の撮像範囲
に入った状態て撮像スイ・ソチ２が押圧されてＯＮする
と、ＣＰＵＩＩに指先検知（撮像可能）の信号を送る。

ＣＰＵ　ｌ　１は該信号を受けて照明装置５に点灯信号
を出力し、合成バッファ１０の初期化を行う。照明装置
５からの照明光が指ガイド１に設けられた開口窓１ａを
介して指紋面で反射し、反射光りとなってレンズ４に入
射し、指紋の隆線部と谷線部との陰影を１次元濃淡画像
としてイメージセンサ−３上に結像する。その状態て、
ＣＰＵＩＩから駆動装置７に駆動開始信号か出力される
と共に、イメージセンサ３に撮像信号が出力されると１
次元画像ｇ（θ）か合成バッファ１０に転送される。θ
は角度センサー９の検知回転角を表し、検知回転角θか
画素ピンチに対応する回転角σの正数倍になる毎にＣｐ
ｕｌｌからイメージセンサ−３に撮像信号か出力される
ように設定されている。従って駆動装置７か回転角σ回
転する毎に１次元画像ｇ（θ１）か合成バッファ１０に
転送され、合成によって２次元画像か得られる。

第２図（ａ）は駆動装置の回転によるイメージセンサ−
３の回動と指先との関係を示し、第２図（ｂ）は駆動装
置か回転角σ回転する毎にイメーセンサー３から１次元
画像ｇ（θ１）か合成ノ＼。

ファ１０に転送されて２次元指紋画像が合成される模式
図である。尚、回転角σは画素ピッチか５０μｍ以下に
なるように設定するのが好ましい。

駆動装置が所定の回転角θｅまて回転すると、ＣＰＵか
ら駆動装置に逆回転の信号が出力されイメ／センサー３
を初期の回転角θＳに戻して撮像動作か終了し、指紋画
像の入力が完了する。

第３図は上記撮像動作のフローチャートを示す。

上記の実施例では１次元イメージセンサーと照明装置と
を一体的に移動させることにより照度の均一な１次元画
像か連続的に取り込まれ、合成によって照度の均一な２
次元の指紋画像か入力される。

又、指先の指紋のある全表面（両側面）に亙って広範囲
に均等ピッチの指紋画像を入力できる。

従って、指紋面中央部の指紋か摩耗していたりキズかあ
ったりしても指紋照合または指紋識別に支障を来さない
と言う特徴かある。

第４図はイメー７センサー、レンズ、照明装置を一体的
に水平移動させる実施例の構成図であり、１０１か指ガ
イド、１０１ａか開口窓、１０２か撮像スイッチ、１０
３が１次元ラインイメージセンサ−１０４かレンズ、１
０５が照明装置、１０６が支持台、１０７か駆動装置、
１０８かガイドレール、１０９か角度センサー　１１０
か合成バッファ、１１１かＣＰＵ、１１２かプーリー１
１３かヘルドである。

次に、第１図に示す実施例と原理か同しであるので指紋
入力動作を簡単に説明する。

指ガイド１０１に沿って指先を進入させ撮像スイ。

チ１０２か押されてＯＮすると、照明装置１０５か点灯
すると共に合成ノ＼ノファ１１０の初期化か行われる。

ＣＰｔ；　ｌ　１１から駆動装置１０７に駆動開始信号
が出力されると共に、イメージセンサ１０３に撮像信号
か出力されると１次元画像か合成バッファ１００に転送
される。駆動装置１０７か回転するとプーリー１１２か
ヘルド１１３を移動させガイドレール１０８に沿って支
持台１０６か水平移動し、イメージセンサ−１０３，レ
ンズ１０４．照明装置１０５か一体的に水平移動する。

そして、角度センサー１０９の検知回転角か画素ピッチ
に対応する回転角の正数倍になる毎にＣＰＵＩＱＱから
イメー７センサー１０３に撮像信号が出力されて、水平
移動の１次元画像か合成ハソファ１００に転送され、合
成によって２次元画像か得られる。

駆動装置１０７が所定の回転角まで回転すると、ＣＰＵ
１１１から駆動装置１０７に逆回転の信号か出力されイ
メージセンサ−１０３を初期の回転角に戻して撮像動作
が終了し、指紋画像の入力か完了する。上記の実施例で
はイメージセンサーと照明装置とを一体的に移動させる
ことにより照度の均一な１次元画像か連続的に取り込ま
れ、合成によって照度の均一な２次元の指紋画像か入力
される。この実施例に於いて、支持台１０６の移動方向
は前後方向でも良い。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、指紋面
を上向きから左右９０度までの適当な角度で挿入する指
ガイドに構成し、レンズ面及びイメーセンサーを下向き
から左右９０度までの適当な角度に配設すれば、光学系
が下向きになるので舞い降りるホコリの影響を受けにく
くすることかできる。

更に、指ガイドに２本の筒状部を設けて、同時に２本の
指を挿入するようにすれば、指先の回転方向の位置ズレ
を防止できる。即ち、人間工学的に２本以上の指を筒状
部に挿入すれば指は回転しなくなる。そして、各筒状部
に開口窓を設け、つのイメー７センサーで同時に複数の
指紋画像を取り込み並列に照合処理すれば、指紋認識の
曖昧さを低下でき信頼性を向上できる。

又、指紋の入力状況および終了を報知するようにすれば
使用者に安心感を与えることができる。

［発明の効果］ 本発明による指紋入力装置は、ガラス面などに接触させ
ることなく指紋画像を採取するので、残留指紋の影響を
全く受けることかな（、残留指紋等の汚れによるノイズ
光の影響を極力低下させることかでき、１次元ラインイ
メーンセンサーと照明装置とを一体的に移動させること
により照度の均一な１次元画像か連続的に取り込まれ、
合成によって照度の均一な２次元の指紋画像か入力され
るので、認識性の高い装置の実現に大きく寄与できる。

又、１次元ラインイメージセンサ−と光源とを指ガイド
の開口窓に対応する想定指紋面に沿って曲線移動させる
駆動手段を採用した場合には、指先の指紋のある全表面
に亙って広範囲に均等ピッチの指紋画像を入力できる。

従って、指紋面中央部の指紋か摩耗していたりキズかあ
ったりしても指紋照合または指紋識別に支障を来さない
と言う利点かある。

更に又、指紋の採取が指ガイドに指先を挿入するたけで
自動的に行われるので操作か極め゛τ簡申である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の指紋入力装置の第１の実施例を示す構
成図、 第２図（ａ）は第１の実施例に於けるイメージセンサ−
の回動と指先との関係を示す関係図、第２図（ｂ）は１
次元画像が合成バッファに転送されて２次元指紋画像が
合成される模式図で、第３図は本発明に係るフローチャ
ート、第４図は本発明の指紋入力装置の第２の実施例を
示す構成図である。 符号 １．１０１　　・　・　・指ガイド、 Ｉａ、１０１ａ・開口窓 ２．１．０２・・・撮像センサ ３．１０３・・・１次元ラインイメ〜／センサ５．１０
６・・・照明装置、 ６．１０６・・・支持台、 ７．１０７・・・駆動装置、 ９．１０９・・・角度センサ １０．１１．０・・合成バッファ、 １１．１１１・・ＣＰＵ０ 代理人　弁理士　梅１）　勝（他２名）（ａ） 第２図 １０（４１Ａ）ぐ−ノ１ｒ） （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力すべき指の指紋面を所定位置に導くガイド部分
   と指紋面想定位置に対応して開口する開口窓を有する指
   ガイドと、 前記指紋面想定位置に焦点を合わせて配設された１次元
   ラインイメージセンサーと、 前記指紋面想定位置を照明する照明装置と、前記１次元
   ラインイメージセンサーと照明装置とを一体的に移動さ
   せる駆動手段と、 前記１次元ラインイメージセンサーの移動量を検出する
   移動量検出手段と、 該検出手段の出力信号に基づき１次元画像を撮像し合成
   して２次元画像とする指紋入力制御手段とを備え、 非接触状態での指紋面の隆線部と谷線部とを直接撮像す
   ることを特徴とする指紋入力装置。 ２、１次元ラインイメージセンサーと光源とを指ガイド
   の開口窓に対応する想定指紋面に沿って曲線移動させる
   駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の指
   紋入力装置。 ３、指ガイド内に挿入された指の頭頂部にて作動する撮
   像スイッチを備えたことを特徴とする請求項１に記載の
   指紋入力装置。