(57)【要約】【課題】回転指紋像を容易に且つ確実に検出可能とするファイバ光学プレート、ファイバ光学ユニット及び指紋検出装置を提供する。【解決手段】ファイバ光学プレート１Ａには、複数の光ファイバＦの一端面により構成され、光ファイバＦに指紋像を入力すべく指の先端部が載置される入力面２、及び、複数の光ファイバＦの他端面により構成され、光ファイバＦを伝搬した指紋像が出力される出力面３が設けられている。入力面２は、光ファイバＦの光軸に対して傾斜した中心線ＣＬを有する円錐ＣＣの側面に沿った凹面となっている。入力面２と指の先端部の表面とを密着させつつ、指の先端部の回転指紋像を容易且つ確実に検出することが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光ファイバの一端面により構成され、前記光ファイバに指紋像を入力すべく指が載置される入力面、及び、複数の前記光ファイバの他端面により構成され、前記光ファイバを伝搬した指紋像が出力される出力面を有するファイバ光学プレートであって、
前記入力面は、前記入力面における前記光ファイバの光軸に対して傾斜した中心線を有する円錐の側面の少なくとも一部に沿った凹面となっており、
前記凹面は、前記円錐の中心線を含み且つ前記入力面における前記光ファイバの光軸に略平行な平面と、前記円錐の側面との交線を含み、
前記交線と前記入力面における前記光ファイバの光軸との傾斜角度は、空気と前記光ファイバの一端面との境界面を介して前記光ファイバのコアに入射した光が、前記光ファイバのクラッドとの境界面で全反射されないような角度であることを特徴とするファイバ光学プレート。
【請求項２】
前記入力面は、前記光ファイバの光軸に対して傾斜した中心線を有する円錐形状の孔の内面であることを特徴とする請求項１記載のファイバ光学プレート。
【請求項３】
前記入力面は、前記円錐の側面の一部に沿った凹面であることを特徴とする請求項１記載のファイバ光学プレート。
【請求項４】
請求項３記載のファイバ光学プレートを複数備え、
前記ファイバ光学プレートのそれぞれの前記入力面は、同一の前記円錐の側面に沿った凹面であり、
複数の前記ファイバ光学プレートは、前記入力面が連続するように並設されていることを特徴とするファイバ光学ユニット。
【請求項５】
複数の前記ファイバ光学プレートの前記出力面に接続され、前記出力面のそれぞれから出力された指紋像の伝搬方向を制御する伝搬方向制御用ファイバ光学プレートを備えることを特徴とする請求項４記載のファイバ光学ユニット。
【請求項６】
請求項１〜３の何れか一項記載のファイバ光学プレートと、
前記ファイバ光学プレートの前記入力面に載置された指に対して光を照射する光源と、
前記ファイバ光学プレートの前記出力面から出力された指紋像を検出する検出器と、を備えることを特徴とする指紋検出装置。
【請求項７】
請求項４又は５記載のファイバ光学ユニットと、
前記ファイバ光学プレートの前記入力面に載置された指に対して光を照射する光源と、
前記ファイバ光学プレートの前記出力面から出力された指紋像を検出する検出器と、を備えることを特徴とする指紋検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋像を検出するためのファイバ光学プレート、ファイバ光学ユニット及び指紋検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のファイバ光学プレートとして、光ファイバを複数束ねた状態で一体的に形成されると共に、この複数の光ファイバの各光軸に対して所定角度傾斜した円柱形状の貫通孔が設けられたファイバ光学プレートが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４６１５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のファイバ光学プレートは、貫通孔に指を挿し込むことによって、貫通孔の内面である入力面に指の先端部を載置し、入力面と指の先端部の表面とを密着させて、いわゆる回転指紋像（Rolled  Fingerprint）を検出するように構成されている。このようなファイバ光学プレートにおいては、回転指紋像をより容易に且つ確実に検出可能とすることが求められている。
【０００５】
そこで、本発明は、回転指紋像を容易に且つ確実に検出可能とするファイバ光学プレート、ファイバ光学ユニット及び指紋検出装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のファイバ光学プレートは、複数の光ファイバの一端面により構成され、光ファイバに指紋像を入力すべく指が載置される入力面、及び、複数の光ファイバの他端面により構成され、光ファイバを伝搬した指紋像が出力される出力面を有するファイバ光学プレートであって、入力面は、入力面における光ファイバの光軸に対して傾斜した中心線を有する円錐の側面の少なくとも一部に沿った凹面となっており、凹面は、円錐の中心線を含み且つ入力面における光ファイバの光軸に略平行な平面と、円錐の側面との交線を含み、交線と入力面における光ファイバの光軸との傾斜角度は、空気と光ファイバの一端面との境界面を介して光ファイバのコアに入射した光が、光ファイバのクラッドとの境界面で全反射されないような角度であることを特徴とする。
【０００７】
このファイバ光学プレートでは、入力面が円錐の側面の少なくとも一部に沿った凹面となっている。そのため、円錐が相対的に細い場合（すなわち、円錐の頂角が相対的に小さい場合）には、円錐の中心線に沿って指を進退させることで、入力面に指をフィットさせることができる。一方、円錐が相対的に太い場合（すなわち、円錐の頂角が相対的に大きい場合）には、入力面に対する指の滑りを防止して、入力面上で指を回転させることができる。したがって、このファイバ光学プレートによれば、回転指紋像を容易に且つ確実に検出することが可能となる。
【０００８】
ここで、入力面は、光ファイバの光軸に対して傾斜した中心線を有する円錐形状の孔の内面であることが好ましい。この場合、指を円錐形状の孔に差し込むことで、指の太さに応じた入力面上の位置であって入力面が指の表面を覆うように密着する位置に、指が位置決めされる。したがって、指の太さに関わらず、容易に且つ確実に回転指紋像を検出することが可能となる。
【０００９】
或いは、入力面は、円錐の側面の一部に沿った凹面であることが好ましい。この場合、入力面を円錐形状の孔の内面とする場合に比べて、当該ファイバ光学プレートの小型化を図ることができる。
【００１０】
また、本発明に係るファイバ光学ユニットは、入力面が円錐の側面の一部に沿った凹面である本発明に係るファイバ光学プレートを複数備え、ファイバ光学プレートのそれぞれの入力面は、同一の円錐の側面に沿った凹面であり、複数のファイバ光学プレートは、入力面が連続するように並設されていることを特徴とする。
【００１１】
このファイバ光学ユニットでは、ファイバ光学プレートの入力面において相対的に解像度が高い部分が連続して新たな入力面が構成されている。ファイバ光学プレートの入力面においては、交線（円錐の中心線を含み且つ入力面における光ファイバの光軸に略平行な平面と、円錐の側面との交線）上で解像度が最も高くなり、交線から離れるほど解像度が低くなるからである。したがって、このファイバ光学ユニットによれば、回転指紋像の解像度を向上させることができる。
【００１２】
ここで、複数のファイバ光学プレートの出力面に接続され、出力面のそれぞれから出力された指紋像の伝搬方向を制御する伝搬方向制御用ファイバ光学プレートを備えることが好ましい。この場合、複数のファイバ光学プレートのそれぞれの出力面から出力された指紋像の伝搬方向を略同一方向に制御することで、一の検出器で各指紋像を検出することができる。
【００１３】
更に、本発明に係る指紋検出装置は、本発明に係るファイバ光学プレートと、ファイバ光学プレートの入力面に載置された指に対して光を照射する光源と、ファイバ光学プレートの出力面から出力された指紋像を検出する検出器と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る指紋検出装置は、本発明に係るファイバ光学ユニットと、ファイバ光学プレートの入力面に載置された指に対して光を照射する光源と、ファイバ光学プレートの出力面から出力された指紋像を検出する検出器と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
これらの指紋検出装置は、上述したファイバ光学プレートやファイバ光学ユニットを備えているので、回転指紋像を容易に且つ確実に検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、回転指紋像を容易に且つ確実に検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るファイバ光学プレートの第１実施形態の斜視図である。
【図２】図１のファイバ光学プレートにおける光ファイバの配列を示す図である。
【図３】図１のａ−ａ線に沿っての断面図である。
【図４】図３の要部拡大断面図である。
【図５】本発明に係る指紋検出装置の第１実施形態の構成図である。
【図６】本発明に係るファイバ光学プレートの第２実施形態の正面図である。
【図７】図６のｂ−ｂ線に沿っての断面図である。
【図８】本発明に係る指紋検出装置の第２実施形態の構成図である。
【図９】本発明のファイバ光学ユニットの一実施形態の正面図である。
【図１０】本発明の指紋検出装置の第３実施形態の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［ファイバ光学プレートの第１実施形態］
【００１９】
図１は、本発明に係るファイバ光学プレートの第１実施形態の構成を示す斜視図である。図１に示されるように、ファイバ光学プレート（以下、ＦＯＰと称する）１Ａは、光ファイバを複数束ねた状態で略直方体状に一体的に形成されている。なお、以下の図中において、ＦＯＰ１Ａを構成する複数の光ファイバの各光軸の方向を矢印ｘで示す。このＦＯＰ１Ａには、複数の光ファイバの一端面により構成され、光ファイバに指紋像を入力すべく指の先端部が載置される入力面２、及び、複数の光ファイバの他端面により構成され、光ファイバを伝搬した指紋像が出力される出力面３が設けられている。
【００２０】
入力面２は、光ファイバの光軸に対して傾斜した中心線ＣＬを有する円錐ＣＣの側面に沿った凹面となっている。具体的には、入力面２は、ＦＯＰ１Ａの二つの面を連通する略円錐形状の貫通孔４の内面となっている。貫通孔４の中心線は、円錐ＣＣの中心線ＣＬと共通している。出力面３は、ＦＯＰ１Ａにおいて貫通孔４が先細りとなる側の貫通孔４の開口４ａが形成された面であり、光ファイバの光軸に略直交している。なお、入力面２及び出力面３には鏡面加工が施されている。
【００２１】
図２に示されるように、ＦＯＰ１Ａの各光ファイバＦは、入射した光を伝搬するコア６と、コア６の外周部を覆うクラッド７と、を有している。隣接する光ファイバＦの間には、クラッド７を覆うように吸収体８が設けられている。この吸収体８によって、コア６から漏れてクラッド７に入射した光が吸収されるので、隣接する光ファイバＦ同士が吸収体８によって光学的に絶縁された状態となる。よって、隣接する光ファイバＦの間でのクロストークの発生が防止され、出力像（指紋像）のＳ／Ｎ比が改善される。
【００２２】
図３は、図１のａ−ａ線に沿っての断面図である。図３に示されるように、入力面２は、円錐ＣＣの中心線ＣＬを含み且つ光ファイバＦの光軸に略平行な平面Ｐ（図３の紙面）と、円錐ＣＣの側面との交線のうち出力面３側の交線Ｌを含んでいる。この交線Ｌは光ファイバＦの光軸に対して傾斜しており、その傾斜角度はθとなっている。交線Ｌと光ファイバＦの光軸との傾斜角度θは、空気中から光ファイバＦのコア６に入射した光が、光ファイバＦのクラッド７との境界面で全反射されないような角度となっている。このような傾斜角度θは、次のようにして決めることができる。
【００２３】
図４は、図３に示される領域Ａの概略拡大図である。図４において、ｎは空気の屈折率、ｎ０はコア６の屈折率、ｎ１はクラッド７の屈折率をそれぞれ表わしている。この場合、光がいかなる角度で空気中からコア６に入射しても、コア６とクラッド７との境界面で全反射されないような角度αを、以下の式により求めることができる。
【数１】
2011043772.tif 000003
【数２】
2011043772.tif 000004
【数３】
2011043772.tif 000005
【００２４】
傾斜角度θは、上記の式により求められる角度α以下の角度として決めればよい。なお、入力面２と光ファイバＦの光軸との傾斜角度は、交線Ｌ上において最大（角度θ）であり、交線Ｌから離れるにしたがって徐々に小さくなる。そして、中心線ＣＬを含み且つ平面Ｐに略垂直な面と、入力面２との交線上において、入力面２と光ファイバＦの光軸との傾斜角度が最も小さくなる。よって、傾斜角度θを角度α以下の角度とすれば、入力面２の全領域において、空気中から光ファイバＦのコア６に入射した光が、光ファイバＦのクラッド７との境界面で全反射されないような条件を満たすことができる。
【００２５】
続いて、ＦＯＰ１Ａを用いた指紋検出装置について説明する。図５は、ＦＯＰ１Ａを用いた指紋検出装置の構成図であって、本発明に係る指紋検出装置の第１実施形態を示している。
【００２６】
図５に示されるように、指紋検出装置１０Ａは、ＦＯＰ１Ａと、ＦＯＰ１Ａの貫通孔４内に開口４ａから挿入され、ＦＯＰ１Ａの入力面２に載置された指の先端部に対して光照射するファイバライト（光源）１１と、ＦＯＰ１Ａの出力面３側に配置され、ＦＯＰ１Ａの出力面３に出力される指紋像を検出するカメラ（検出器）１２と、を備えている。
【００２７】
この指紋検出装置１０Ａを用いて回転指紋像を検出する場合には、まず、貫通孔４が末広がりとなる側の貫通孔４の開口４ｂから貫通孔４内に指の先端部を差し込み、中心線ＣＬに沿って指の先端部を進退させることで、指の先端部の表面を入力面２に密着させる。そして、ファイバライト１１から指の先端部に対して光を照射し、入力面２から入力されて複数の光ファイバＦを伝搬し出力面３から出力された回転指紋像をカメラ１２によって検出する。
【００２８】
以上説明したように、第１実施形態のＦＯＰ１Ａにおいては、入力面２が円錐ＣＣの側面に沿った凹面となっている。そのため、円錐ＣＣの中心線ＣＬに沿って指を進退させることで、入力面２に指をフィットさせることができる。特に、入力面２は、円錐形状の貫通孔４の内面である。したがって、指を貫通孔４に差し込むことで、指の太さに応じた入力面２上の位置であって入力面２が指の表面を覆うように密着する位置に、指が位置決めされる。よって、指の太さに関わらず、容易に且つ確実に回転指紋像を検出可能とすることができる。
【００２９】
さらに、ＦＯＰ１Ａにおいては、入力面２と光ファイバＦの光軸との傾斜角度は、空気中から光ファイバＦのコア６に入射した光が、光ファイバＦのクラッド７との境界面で全反射されないような角度となっている。これにより、入力面２に載置された指の先端部を透過し、入力面２に接触しない指紋の凹部から出射される光は、空気を介して入力面２から光ファイバＦのコア６に入射するので、コア６とクラッド７との境界面で全反射されない。したがって、指紋の凹部からの光は、吸収体８によって吸収され、減衰しながら光ファイバＦを伝搬するので、指紋の凹部の像は暗くなる。その結果、出力面３から出力される回転指紋像は、凹凸が明瞭な像となる。
【００３０】
また、第１実施形態の指紋検出装置１０Ａは、ＦＯＰ１Ａを備えているので、上述したように、凹凸が明瞭な回転指紋像を容易に且つ確実に検出することができる。
【００３１】
なお、上記第１実施形態のＦＯＰ１Ａは、円錐ＣＣが指の先端部に対して相対的に細い場合（すなわち、円錐ＣＣの頂角が相対的に小さい場合）であったが、指の先端部に対して円錐ＣＣを相対的に太くしてもよい（すなわち、円錐の頂角を相対的に大きくしてもよい）。この場合には、入力面に対する指の滑りを防止して、入力面上で指を回転させることができるので、回転指紋像を容易に且つ確実に検出することが可能となる。
［ファイバ光学プレートの第２実施形態］
【００３２】
図６は、本発明に係るファイバ光学プレートの第２実施形態の正面図であり、図７は、図６のｂ−ｂ線に沿っての断面図である。図６，７に示されるように、第２実施形態のＦＯＰ１Ｂは、入力面２が円錐ＣＣの側面の一部に沿った凹面である点で、入力面２が円錐形状の貫通孔４の内面である第１実施形態のＦＯＰ１Ａと異なっている。第２実施形態のＦＯＰ１Ｂは、円錐ＣＣの中心線ＣＬにおいて所定角度（ここでは、１２０°）で交わる二つの平面によって第１実施形態のＦＯＰ１Ａが切り取られた部分であって、交線Ｌを含む部分（下側の部分）となっている。
【００３３】
ＦＯＰ１Ｂは、円錐ＣＣの中心線ＣＬを含み且つ光ファイバＦの光軸に略平行な平面Ｐに対して交線Ｌ側から一方向に６０°の角度をなす平面によって切り取られた端面２１を有している。更に、ＦＯＰ１Ｂは、平面Ｐに対して交線Ｌ側から他方向に６０°の角度をなす平面によって切り取られた端面２２を有している。
【００３４】
続いて、ＦＯＰ１Ｂを用いた指紋検出装置について説明する。図８は、ＦＯＰ１Ｂを用いた指紋検出装置の構成図であって、本発明に係る指紋検出装置の第２実施形態を示している。
【００３５】
図８に示されるように、指紋検出装置１０Ｂは、ＦＯＰ１Ｂと、ＦＯＰ１Ｂの入力面２と対向するように配置され、ＦＯＰ１Ｂの入力面２に載置された指の先端部に対して光を照射するＬＥＤ（光源）１３と、ＦＯＰ１Ｂの出力面３側に配置され、ＦＯＰ１Ｂの出力面３に出力される指紋像を検出するカメラ１２と、を備えている。
【００３６】
この指紋検出装置１０Ｂを用いて回転指紋像を検出する場合には、まず、指の先端部をＦＯＰ１Ｂの入力面２に載置し、中心線ＣＬに沿って指の先端部を進退させることで、指の先端部の表面を入力面２に密着させる。そして、ＬＥＤ１３から指の先端部に対して光を照射し、入力面２から入力されて複数の光ファイバＦを伝搬し出力面３から出力された回転指紋像をカメラ１２によって検出する。
【００３７】
以上説明したように、第２実施形態のＦＯＰ１Ｂによれば、第１実施形態のＦＯＰ１Ａと同様に、凹凸が明瞭な回転指紋像を容易に且つ確実に検出することが可能となることに加えて、入力面２が円錐の側面の一部に沿った凹面であることにより、入力面２を円錐形状の孔の内面とする場合に比べ当該ＦＯＰの小型化を図ることができる。
【００３８】
また、第２実施形態の指紋検出装置１０Ｂは、ＦＯＰ１Ｂを備えているので、上述したように、凹凸が明瞭な回転指紋像を容易に且つ確実に検出することができる。
［ファイバ光学ユニットの実施形態］
【００３９】
図９は、本発明に係るファイバ光学ユニットの一実施形態の正面図である。図９に示されるように、ファイバ光学ユニット２０は、第２実施形態のＦＯＰ１Ｂを複数（ここでは、３個）備えている。各ＦＯＰ１Ｂの入力面２は、同一の円錐ＣＣの側面に沿った凹面となっており、各ＦＯＰ１Ｂは、入力面２が連続するように並設されて接合されている。
【００４０】
より具体的には、各ＦＯＰ１Ｂは、中心線ＣＬ回りに配置され、隣接するＦＯＰ１Ｂ間においては、対面する一方のＦＯＰ１Ｂの端面２１と他方のＦＯＰ１Ｂの端面２２とが互いに接合されている。そして、各ＦＯＰ１Ｂの入力面２によって、貫通孔４の内面となる新たな入力面２Ａが構成されている。
【００４１】
続いて、ファイバ光学ユニット２０を用いた指紋検出装置について説明する。図１０は、ファイバ光学ユニット２０を用いた指紋検出装置の構成図であって、本発明に係る指紋検出装置の第３実施形態を示している。
【００４２】
図１０に示されるように、指紋検出装置１０Ｃは、ファイバ光学ユニット２０と、ユニット２０の貫通孔４内に開口４ａから挿入され、ユニット２０の入力面２Ａに載置された指の先端部に対して光照射するファイバライト１１と、ユニット２０の出力面３側に配置され、ユニット２０の出力面３に出力される指紋像を検出するカメラ１２と、を備えている。
【００４３】
この指紋検出装置１０Ｃを用いて回転指紋像を検出する場合には、まず、貫通孔４の開口４ｂから貫通孔４内に指の先端部を差し込み、中心線ＣＬに沿って指の先端部を進退させることで、指の先端部の表面を入力面２Ａに密着させる。そして、ファイバライト１１から指の先端部に対して光を照射し、入力面２Ａから入力されて複数の光ファイバＦを伝搬し出力面３から出力された回転指紋像をカメラ１２によって検出する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態に係るファイバ光学ユニット２０においては、ＦＯＰの入力面において相対的に解像度が高い部分が連続して新たな入力面２Ａが構成されている。ファイバ光学プレートの入力面においては、交線Ｌ（円錐ＣＣの中心線ＣＬを含み且つ入力面における光ファイバＦの光軸に略平行な平面と、円錐ＣＣの側面との交線）上で解像度が最も高くなり、交線Ｌから離れるほど解像度が低くなるからである。したがって、このファイバ光学ユニット２０によれば、回転指紋像の解像度を向上させることができる。
【００４５】
また、第３実施形態の指紋検出装置１０Ｃは、ファイバ光学ユニット２０を備えているので、上述したように凹凸が明瞭で解像度が向上した回転指紋像を容易に且つ確実に検出することができる。
【００４６】
なお、ファイバ光学ユニット２０においては、接合された３つのＦＯＰ１Ｂの各出力面３に、出力面３のそれぞれから出力された指紋像の伝搬方向を制御する伝搬方向制御用ファイバ光学プレート接続してもよい。この場合、３つのＦＯＰ１Ｂのそれぞれの出力面３から出力された指紋像の伝搬方向を略同一方向に制御することで、一の検出器で各指紋像を検出することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１Ａ，１Ｂ…ファイバ光学プレート、２，２Ａ…入力面、３…出力面、４…貫通孔、４ａ，４ｂ…開口、６…コア、７…クラッド、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…指紋検出装置、１１…ファイバライト（光源）、１２…カメラ（検出器）、１３…ＬＥＤ（光源）、２１，２２…端面、ＣＣ…円推、ＣＬ…中心線、Ｆ…光ファイバ、Ｌ…交線。
【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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【図７】
2011043772.tif 000012
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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