(57)【要約】【課題】  指置き部に指を触接させないように遊挿させて指紋を写し撮る指紋画像撮像装置を提供する。【解決手段】  指置き部１に非接触で指６を遊挿させて指紋６ｃを写し撮る指紋画像撮像装置であって、指６の反指紋側から指置き部１に向けて位置決め用投光器１５から光を照射して、その反射光が爪６ｃからの反射光であることが検出されると、光軸方向の爪６ｃの位置を上記反射光から検出し、指６が指置き部１の内側に触接しない範囲として予め設定された所定の範囲内に位置していることが検出されると、指６の指紋６ａを写し撮るようにしたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指置き部に指を遊挿させて撮像手段で指紋を写し撮る指紋画像撮像装置において、上記指の反指紋側から上記指置き部に向けて光を照射する位置決め用投光器と、この位置決め用投光器から照射された光の反射光を受光する位置決め用受光器と、この位置決め用受光器によって受光された上記反射光の反射部位を検出する反射光検出手段と、この反射光検出手段によって検出された上記爪からの上記反射光によって上記爪の光軸方向の位置を検出する爪位置演算手段と、この爪位置演算手段によって検出された上記爪の上記光軸方向の位置が、上記指が上記指置き部に触接しない範囲として予め設定された所定の範囲内のときに上記撮像手段を作動させる爪位置偏差演算手段とを備えた指紋画像撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の指紋画像撮像装置において、撮像手段を、反指紋側から撮像用投光器によって照射されて指を透過した光を指紋側で受光して上記指の上記指紋を写し撮るものとし、反射光検出手段を、上記撮像用投光器によって照射されて上記指の爪で反射された反射光を検出するものとして、上記撮像用投光器で位置決め用投光器を兼用するものとした指紋画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、指置き部に指を触接させないように遊挿させて指紋を写し撮る指紋画像撮像装置に係る。
【背景技術】
【０００２】
指紋は、例えば、汗や指油による皮膚表面の汚れによって変動して指紋画像が変化する。この変化による影響を軽減するため、従来の指紋画像撮像装置では、指を板ガラスやプリズムに載置するのではなく、指置き部に開口部を形成し、この開口部に指の指紋部分を晒して非接触状態にして指紋を写し撮るようにしていた（例えば、特許文献１参照）。
図６は、上記特許文献１に記載されたものと、同様の構成を有する従来の指紋画像撮像装置を示す。即ち、指置き部３１の上面３２及び下面３３は、切り欠かれていて、それぞれ上部開口３２ａ及び下部開口３３ａが形成されている。指置き部３１に遊挿された指３６の指紋の撮像対象部分は、下部開口３３ａを介して露呈される。また、上部開口３２ａの上位には光源４１が取り付けられていて、レンズ４２によって屈折されて平行光線で指３６の反指紋側を照射し、指３６を透過した透過光４１ａを下部開口３３ａから指置き部３１の下方へ通過させる。透過光４１ａは、レンズ４３によって集光されて撮像手段であるＣＣＤ４４に、指３６の指紋を描き出す。ＣＣＤ４４は描き出された指３６の指紋を写し撮る。
【０００３】
ここで、下部開口３３ａを挟んで手前側と奥側に、それぞれマイクロスイッチ３７が取り付けられている。指３６が指置き部３１に遊挿されて、双方のマイクロスイッチ３７が指３６によって押されて作動すると、指紋が写し撮られるようになっている。
即ち、指置き部３１に指３６が遊挿されて双方のマイクロスイッチ３７が作動すると、指置き検出手段５１がマイクロスイッチ３７の作動を検出する。この検出によって、光源点灯手段５２が作動して光源４１を点灯させる。この光源４１によって指３６が照射され、その透過光４１ａが撮像手段５３であるＣＣＤ４４に指紋を描き出す。撮像手段５３は、指３６の指紋を写し撮る。指紋の撮像が終了すると、指３６が指置き部３１から離される。この結果、双方のマイクロスイッチ３７が復帰して光源消灯手段５５が作動し、光源４１が消灯して指紋の撮像が終了する。
【０００４】
また、特許文献２によって開示された非接触型指紋識別装置も同様に、ガラス面に指を載置することによる指脂や塵埃等による上記ガラス面の汚濁によって指紋の認識率が低下するのを避けるようにしたものである。即ち、開口部の縁部に支えられるようにして指を置いて固定する。開口部に指の指紋部分が露呈される。この指紋部分にＬＥＤランプの光を照射し、その反射光をＣＣＤで受光して指紋を撮像するようにしたものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−８５５３８号公報（段落番号１２〜１４、図１）
【特許文献２】特開２００１−１６７２５５号公報（段落番号２７、２８、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の指紋画像撮像装置は、上記のとおり構成されており、指３６は、一部の撮像対象部分を除いて指置き部３１に直接触接するようになっている。このため、他人の指脂や指に付着していた塵等が指置き部３１に残留し、自己に転移することが想定される。こうした他人の指脂等が自己に転移するのは、心情的にも、また、衛生上からも好ましくない、という問題があった。
この発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、指置き部に指を触接させないように遊挿させて指紋を写し撮る指紋画像撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る指紋画像撮像装置は、指置き部に非接触で指を遊挿させて指紋を写し撮る指紋画像撮像装置であって、指の反指紋側から指置き部に向けて位置決め用の光を照射して、その反射光が爪からの反射光であることが検出されると、光軸方向の爪の位置を上記反射光から検出し、指が上記指置き部の内側に触接しない範囲として予め設定された所定の範囲内に位置していることが検出されると、指の指紋を写し撮るようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る指紋画像撮像装置は、上記のとおり、指置き部に遊挿された指を、指置き部に触接しない範囲として予め設定された所定の範囲内に位置させて指紋を写し撮るようにしたものである。上記所定の範囲を特定するため、指の反指紋側から指置き部に向けて位置決め用の光を照射し、その反射光が爪からのものであることを検出することによって、指の光軸方向、即ち指置き部における上下方向の位置を規制することができると共に、光軸と直交する指の奥行方向及び左右方向の位置も爪の寸法範囲によって規制することができる。即ち、指の爪からの反射光を検出することによって、指置き部の三次元空間における指の位置を特定することができるので、指置き部に指を触れさせることなく指紋を写し撮ることができる、という効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一符号を付し、説明の重複を省いた。
実施の形態１．
図１から図５は、この発明の実施の形態１を示す。
図１は、この発明の実施の形態１における指紋画像撮像装置の構成を示すブロック図である。
指置き部１は筒状になっており、上面２及び下面３は、切り欠かれていて、それぞれ上部開口２ａ及び下部開口３ａが形成されている。正面４及び左右の側面５は閉塞されている。指置き部１の幅は、少なくとも指６の爪６ｃの幅相当寸法だけ指６の左右方向に移動余裕があるものとする。
【００１０】
指置き部１に遊挿された指６の指紋６ａの撮像対象部分は、下部開口３ａの上位に位置するように予定されている。また、上部開口２ａの上位には光源１１が取り付けられていて、レンズ１２によって屈折された平行光線で指６の反指紋側の外皮６ｂ部分を照射する。指６を透過した透過光１１ａは下部開口３ａから指置き部１の下方へ通過する。更に、レンズ１３によって集光されて指紋画像撮像手段２６の構成要素であるＣＣＤ１４に、指６の指紋６ａを描き出す。ＣＣＤ１４は描き出された指６の指紋６ａを写し撮る。
指６の反指紋側には位置決め用投光器１５が設けられていて、指置き部１に向けて光を照射している。この位置決め用投光器１５から照射された光の反射光は、隣接して設置された位置決め用受光器１６によって受光される。
また、指６が指置き部１の内側に触接しない範囲として、所定の範囲が予め設定されている。この所定の範囲内に指６が位置されるように誘導するため、表示器１７がケース１８の前面に取り付けられている。
【００１１】
次に、動作を説明すると、位置決め用投光器１５は、投光器点灯手段２１によって常時点灯している。このため、位置決め用受光器１６は、常時下面３からの反射光を受光している。下面３は、漆黒になっているので、その反射光は極めて微弱である。このため、爪６ｃからの反射光か否か判別することができる。反射光検出手段２２は、位置決め用受光器１６によって受光され反射光から反射部位を検出する。この結果、下面３から反射された場合は、表示器１７の「前」が点灯して、指６を前進させるように誘導する。反射光が外皮６ｂからのものである場合も、爪６ｃと反射率の差異から、外皮６ｂからの反射であることを識別することができる。そこで、外皮６ｂから反射された場合は、「後」が点灯して指６を後退させるように誘導する。爪６ｃで反射された場合は、「前」及び「後」が消灯して前後位置Ｄが設定される。更に、指６の上下位置Ｌも予め設定された範囲の場合、即ち、所定の範囲内に指６が位置すると「ＯＫ」が点灯する。
【００１２】
反射光検出手段２２によって爪６ｃからの反射光が検出されると、爪位置演算手段２３によって爪６ｃの光軸方向の位置、即ち指置き部１における上下位置Ｌが演算される。爪位置演算手段２３による演算結果は、爪位置偏差演算手段２４に入力されて所定の範囲内にあるか否か調べられる。この結果、指６が所定の範囲から外れて上位の場合は、表示器１７の「下」が点灯して指６を下げるように誘導する。逆に下位の場合は、「上」が点灯して指６を上げるように誘導する。上下位置Ｌ及び前後位置Ｄが共に所定の範囲内になると、「ＯＫ」が点灯されると共に、光源点灯手段２５が作動して光源１１を点灯させる。この点灯によって、指６の指紋６ａの画像が透過光１１ａによってＣＣＤ１４上に映し出される。この指紋６ａの画像は、指紋画像撮像手段２６に取り込まれて記録される。記録されると、光源消灯手段２７が作動して光源１１が消灯し、指紋画像の撮像が終了する。
【００１３】
図２は、反射光検出手段２２の動作特性を示す説明用図である。反射光検出手段２２は反射光の強弱によって検出レベルＰが異なる。従って、反射面によっても、また、位置決め用投光器１５から反射面までの距離によっても検出レベルＰは変化する。爪６ｃから反射された場合は、曲線Ｃ１で示す特性となり、指６を下面３に接したときは、検出レベルＰはＰ１ｂとなり、上面２に接したときは、検出レベルＰはＰ１ｔとなる。検出レベルＰがＰｍａｘのときは、爪６ｃは位置決め用投光器１５から許容し得る最短距離、即ち、許容最上位Ｌｍｉｎに位置する。逆に、検出レベルＰがＰｍｉｎのときは、許容最長距離、即ち、許容最下位Ｌｍａｘに位置する。検出レベルＰｍｉｎとＰｍａｘの間が検出レベル許容範囲Ｐｗである。対応する上下位置ＬｍｉｎとＬｍａｘの間が上下位置許容範囲Ｌｗとなり、指６は、爪６ｃが上下位置許容範囲Ｌｗ内となる位置で指紋６ａが撮像される。
【００１４】
また、指６の外皮６ｂから反射される場合は、爪６ｃよりも反射率が低いので曲線Ｃ２で示す特性となる。即ち、指６を下面３に接したときは、検出レベルＰはＰ２ｂとなり、上面２に接したときは、検出レベルＰはＰ２ｔとなる。
更に、指置き部１の下面３は漆黒に塗装されていて光の反射は殆どない。このため、位置決め用投光器１５が下面３を照射しているときは、検出レベルＰ＝０となる。
【００１５】
図３は、指置き部１に指６を遊挿するときの反射光の反射部を示す説明用である。図４は、指６の遊挿に伴う反射光検出手段２２の検出レベルＰの変化を、図３に対応させて示す説明用図である。
図３（ａ）は、指６の遊挿が十分でなく、指置き部１の正面４からの距離、即ち、前後位置ＤがＤ１の状態を示す。このため、位置決め用投光器１５は、指置き部１の下面３を照射しており、その反射光は極めて低レベルで、図４に示したとおり、検出レベルＰはＰ１となる。
【００１６】
図３（ｂ）は、指６の遊挿が進行して、前後位置ＤがＤ２となり、位置決め用投光器１５が爪６ｃを照射する状態を示す。爪６ｃからの反射光は位置決め用受光器１６によって受光される。前後位置Ｄ２では、図４に示したとおり、反射光検出手段２２の検出レベルＰはＰ３となり、検出レベル許容範囲Ｐｗの範囲内にある。
ここで、指６が下方に微動して検出レベルＰがＰ４になると、図１の表示器１７の「上」が点灯して、指６を上げるように誘導する。逆に、指６が上方に微動して検出レベルＰがＰ５になると、図１の表示器１７の「下」が点灯して、指６を下げるように誘導して上下位置許容範囲Ｌｗ内に位置するようにする。
【００１７】
図３（ｃ）は、指６の遊挿が更に進行して、前後位置ＤがＤ３となり、位置決め用投光器１５が外皮６ｂを照射する状態を示す。外皮６ｂは爪６ｃよりも反射率が低いので、反射光検出手段２２の検出レベルＰはＰ２となる。
ここで、指置き部１の下面３、指６の外皮６ｂ及び爪６ｃは、それぞれ反射率が異なる。このため、図４において、検出レベルＰが爪反射域判別レベルＰＨよりも高い場合は、爪６ｃからの反射として検出することができる。
また、検出レベルＰが爪反射域判別レベルＰＨと外皮反射域判別レベルＰＬの間の場合は、外皮６ｂからの反射として検出することができる。
更に、検出レベルＰが外皮反射域判別レベルＰＬよりも低い場合は、下面３からの反射として検出することができる。
【００１８】
図５は、指紋画像撮像装置の動作を示す流れ図である。手順Ｓ１１で、タイマ値ｔ＝０に初期設定する。このタイマ値ｔは、指紋画像を撮像する時間を設定するためのものである。手順Ｓ１２で、位置決め用投光器１５によって照射された光の反射光から検出レベルＰを調べる。
（検出レベルＰ＜外皮反射域判別レベルＰＬ）の場合は、手順Ｓ１４へ移り、表示器１７の前進灯「前」を点灯させて指６を前進させるように誘導すると共に、改めて手順Ｓ１１が動作を始める。
（外皮反射域判別レベルＰＬ＜検出レベルＰ＜爪反射域判別レベルＰＨ）の場合は、手順Ｓ１５へ移り、表示器１７の後退灯「後」を点灯させて指６を後退させるように誘導すると共に、改めて手順Ｓ１１が動作を始める。
（検出レベルＰ＞爪反射域判別レベルＰＨ）の場合は、手順Ｓ１３へ移り、爪６ｃの上下位置を演算して手順Ｓ１６へ移る。
【００１９】
手順Ｓ１６では、演算された爪６ｃの上下位置Ｌが許容最下位Ｌｍａｘよりも下位の場合は、手順Ｓ１７へ移り、表示器１７の上昇灯「上」を点灯させて指６を上昇させるように誘導して、改めて手順Ｓ１１が動作を始める。爪６ｃの上下位置Ｌが許容最下位Ｌｍａｘよりも上位の場合は手順Ｓ１８へ移る。
手順Ｓ１８では、演算された爪６ｃの上下位置Ｌが許容最上位Ｌｍｉｎよりも上位の場合は、手順Ｓ１９へ移り、表示器１７の下降灯「下」を点灯させて指６を下降させるように誘導して、改めて手順Ｓ１１が動作を始める。爪６ｃの上下位置Ｌが許容最上位Ｌｍａｘよりも下位の場合は手順Ｓ２０へ移る。即ち、指６は上下位置許容範囲Ｌｗにあることになり、表示器１７のＯＫ灯が点灯して、その旨が表示される。
【００２０】
手順Ｓ２１で、光源１１が点灯され、手順Ｓ２２で透過光１１ａによって指紋６ｃの画像がＣＣＤ１４に映し出されて撮像される。手順Ｓ２３で、タイマ値ｔを読み取る。手順Ｓ２４で、タイマ値ｔが、指紋６ｃを撮像するために必要な時間として予め定められた撮像所要時間を越えたか調べる。超えていない場合は、手順Ｓ１２へ戻り、手順Ｓ１２以下の処理を行って、指６の位置を監視しながら撮像を行う。
手順Ｓ２４で、タイマ値ｔが撮像所要時間を越えた場合は、手順Ｓ２５へ移り、光源１１を消灯して撮像処理を終わる。
【００２１】
上記実施の形態１の指紋画像撮像装置によれば、指６の反指紋側から指置き部１に向けて位置決め用投光器１５から光を照射し、その反射光が爪６ｃから反射されたことを検出することによって、指６の光軸方向、即ち指置き部１における上下方向の位置を規制するようにしたので、光軸方向の位置は勿論のこと、光軸と直交する指６の奥行方向及び左右方向の位置も爪６ｃの寸法範囲によって自ずと規制される。即ち、指６の爪６ｃからの反射光を検出することによって、指置き部１の三次元空間における指６の位置を特定することができる。このため、指６が指置き部１に触接しない範囲として予め設定された所定の範囲に指６を置くことができるので、指置き部１に指６が触接することなく、指紋６ｃを撮像することができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態１では、光源１１を反指紋側に設けたが、指紋側に設置して反射光をＣＣＤ１４に映し出して撮像するようにしてもよい。
また、上記実施の形態１におけるように、反指紋側に光源１１を設けて指６を透過した光を指紋側で受光して指６の指紋６ａを写し撮る場合は、位置決め用受光器１６は、光源１１によって照射されて爪６ｃで反射された反射光を受光するようにして、光源１１で位置決め用投光器１５を兼用させることもできる。この兼用によって、装置を簡略化させることができる。
更に、指６の左右方向の位置は、爪６ｃの幅寸法によるまでもなく、目視によって容易に判断することもできるので、利用者に一任することもできる。
更にまた、指６を空間に浮かせるため不安定になるが、撮像動作の速いものを採用することによって、手順Ｓ２４における撮像所要時間を短縮化することができ、上記不安定に係る問題を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１における指紋画像撮像装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】この発明の実施の形態１における指紋画像撮像装置の反射光検出手段２２の動作特性を示す説明用図。
【図３】この発明の実施の形態１における指紋画像撮像装置の指置き部１に指６を遊挿するときの反射光の反射部を示す説明用。
【図４】この発明の実施の形態１における指紋画像撮像装置の指６の遊挿に伴う反射光検出手段２２の検出レベルＰの変化を示す説明用図。
【図５】この発明の実施の形態１における指紋画像撮像装置の動作を示す流れ図。
【図６】従来の指紋画像撮像装置の全体構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００２４】
１  指置き部、  ２  上面、  ２ａ  上部開口、  ３  下面、  ３ａ  下部開口、  ４  正面、  ５  側面、  ６  指、  ６ａ  指紋、  ６ｂ  外皮、  ６ｃ  爪、  １１  光源、  １１ａ  透過光、  １２  レンズ、  １３  レンズ、  １４  ＣＣＤ、  １５  位置決め用投光器、  １６  位置決め用受光器、  １７  表示器、  １８  ケース、  ２１  投光器点灯手段、  ２２  反射光検出手段、  ２３  爪位置演算手段、  ２４  爪位置偏差演算手段、  ２５  光源点灯手段、  ２６  指画像撮像手段、  ２７  光源消灯手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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