(57)【要約】【課題】光学的に対象物を画像化するシステムを提供する。【解決手段】光学的に対象物を画像化するシステムは、対象物受け入れ表面を有する光学プラテンを含む。対象物受け入れ表面は、多色光源によって照射され、カラー画像化システムは、対象物受け入れ表面上の対象物の画像を形成する。【選択図】図１
2008519334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物を光学的に画像化するシステムであって、
対象物受け入れ表面を有する光学プラテン、
前記対象物受け入れ表面を照射するよう配置された多色光源、
画像平面を有し、前記対象物受け入れ表面からの光を受け取るように配置されることによって、前記対象物受け入れ表面上の対象物の画像を形成するカラー画像化システム、および
前記対象物受け入れ表面からの光を前記画像平面に収束させて、前記収束された光の色補正を提供するレンズ構成
を備えるシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムであって、前記レンズ構成はアクロマートを含むシステム。
【請求項３】
請求項２に記載のシステムであって、前記レンズ構成は、ダブレットのペア、またはダブレットのペアおよびシングレットのペアのいずれかを含むシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムであって、前記レンズ構成は、色収差の実質的な部分を除去するものであるシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムであって、前記レンズ構成はアパーチャを含むシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のシステムであって、前記対象物受け入れ表面からの光を前記レンズ構成に導くフォールディングミラーをさらに含むシステム。
【請求項７】
請求項６に記載のシステムであって、２つのフォールディングミラーがあるシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムであって、前記光源によって提供される前記光は、約４５０および６５０ナノメートルのあいだの波長を有するシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムであって、前記画像化システムは、ＣＭＯＳイメージャのペアをさらに含むシステム。
【請求項１０】
請求項９に記載のシステムであって、前記イメージャは、法線からある角度傾けられているシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムであって、前記画像化システムは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージャのいずれかを含むシステム。
【請求項１２】
請求項１に記載のシステムであって、５００および１，０００ピクセル毎インチの画像が作られるシステム。
【請求項１３】
請求項１に記載のシステムであって、少なくとも４指スラップ、１指スラップ、および回転された指紋の画像がキャプチャされるように構成されたシステム。
【請求項１４】
請求項１に記載のシステムであって、前記光源は、白色光、赤および緑、青および緑、シアン，マゼンタおよび緑、シアン，緑およびイエロ、または緑，イエロおよびマゼンタの光源であるシステム。
【請求項１５】
請求項１に記載のシステムであって、前記光源は、発光ダイオード、冷陰極蛍光管、またはプラズマパネル照射器からなるグループから選択されるシステム。
【請求項１６】
請求項１に記載のシステムであって、前記対象物は指であるシステム。
【請求項１７】
手の表面上の特徴を光学的に画像化するシステムであって、
指受け入れ表面を形成する光学板手段、
前記指受け入れ表面を照射する非単色光源手段、
前記指受け入れ表面からの光を受け取り、前記指受け入れ表面上の指の画像を形成するカラー画像化手段、および
前記対象物受け入れ表面からの光を前記カラー画像化手段の画像平面上に収束させ、前記収束された光の色補正を提供するレンズ手段
を備えるシステム。
【請求項１８】
対象物を画像化する方法であって、
光学プラテンの対象物受け入れ表面において対象物を受け入れ、
前記対象物受け入れ表面を多色光源で照射し、
前記対象物受け入れ表面からの光を集め、
前記集められた光を補正し、前記対象物の画像を形成するようにカラー画像化システムの画像平面上に収束させる
方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、前記受け取られた対象物は指である方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法であって、前記光学プラテンを照射する前記光源からの光は、前記対象物受け入れ表面の法線に対して特定の臨界角より小さい角度において前記光学プラテン上に入射する方法。
【請求項２１】
照射源であって、
光出力表面、
前記光出力表面に実質的に直交する受光表面、
前記光出力表面における拡散構成、および
前記光出力表面に近接して配置された非単色光源
を備える照射源。
【請求項２２】
請求項２１に記載の照射源であって、前記拡散構成はマイクロプリズムのアレイである照射源。
【請求項２３】
請求項２１に記載の照射源であって、前記光源は、白色光、赤および緑光、青および緑光、シアン，マゼンタおよび緑光、シアン，緑およびイエロ光、または緑，イエロおよびマゼンタ光を作る照射源。
【請求項２４】
請求項２１に記載の照射源であって、光源が、前記光出力表面および背面間に形成された空洞の反対側に配置されたそれぞれの反射エンドキャップ群に配置される照射源。
【請求項２５】
請求項２１に記載の照射源であって、前記背面は不透明であり、前記光出力表面は透明である照射源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば指紋画像化システムとともに用いられる画像化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子データへの指紋画像転送を用いる最新の指紋画像化システムは、指紋パターンを作るために既知の接触方法をふつう適用する。指の表面形状は、あいだにある谷部（valleys）をもつ一連の山部（ridges）によって近似される。指が透明な光学板またはプリズムの表面に当てられるとき、山部は光学板に接触するが、谷部は接触せず、その代わり、空気および／または水蒸気の領域の境界を形成する。
【０００３】
画像化されるべき指は、光学板の下または近傍に配置された光源によって照射される。光源からの画像化光は、その表面の法線方向に対して測られる入射角において、光学板の表面に入射する。その表面から反射された画像化光は、なんらかのかたちの検出器を含む画像化システムによって検出される。
【０００４】
典型的な指紋画像化システムの要素は、観察の角度（画像化システムの光学軸および光学板表面の法線の間の角として定義される）が表面および表面における空気間の境界についての臨界角より大きいように、方向づけられる。表面／空気境界における臨界角は、表面／空気境界に入る画像化光が光学板内で完全に内部反射される（ＴＩＲ）入射の最小角として定義される。したがって、表面／空気境界における臨界角は、空気および光学板の屈折率に依存する。観察の角度についての他の制約は、実用的ななるべく小さい観察の角度で画像を観察したいという動機付けが存在するために起こり、これは対象物が傾くことによる歪みを減らすからである。したがって、観察の角度は、表面／空気境界における臨界角に近く、しかしそれよりは大きいように典型的には選ばれる。
【０００５】
ライブスキャン（livescan）画像化システムは、４本指の平面（slap）、１本指の平面、および回転された指紋の画像をキャプチャするよう構成されえる。このタイプの従来の指紋画像化システムは、５００ピクセル毎インチ（ｐｐｉ）の画像を提供しえる。しかし、１，０００ｐｐｉ画像のようなより詳細な画像を提供することも望まれる。
【０００６】
従来の指紋画像化プラットフォームは、単色の電荷結合素子（ＣＣＤ）イメージャ、単色の光源、および対物平面を画像平面にマッピングするためのアナモルフィック補正光学系を使用する。しかしＣＣＤイメージャおよび電子回路は高価である。光学系および光学・機械系も高価であり、単色光源は１色の光しか作らない。
【０００７】
他のプラットフォームは、２つの小さなフォーマットの、低フレームレート（約４〜５フレーム毎秒（ｆｐｓ））、１．３メガピクセルの相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）カラーイメージャ、単色の光源および単色の光学系を使う。対物平面は、それぞれ半分が一対のイメージャのうちの一つにマッピングされるようスプリットされる。しかしパフォーマンスは、従来の設計による他のものに比較して改善されない。低いフレームレートは、アーティファクトを作り、単色光光源の使用は青および赤のピクセルにおいて信号対雑音比を制限する。さらに、比較的低いイメージャピクセル数は、コントラスト伝達関数（ＣＴＦ）を制限する。
【０００８】
他のライブスキャンシステムは、２つの別個の画像化チェーンを用い、これは１つが回転された画像のためであり、１つが４本の指の平面画像（４指スラップ、four-finger slaps）のためである。ＣＣＤイメージャが採用される。照射は単色光である。４指スラップイメージャは、ＣＭＹＧ（シアン・マゼンタ・イエロ・グリーン）カラーマトリクスＣＣＤを採用する。４指スラップイメージャは、マゼンタおよびイエロピクセルを強く刺激するが、グリーンおよびシアンピクセルは弱くしか刺激しない（もしするなら）赤色単色光源を用いる。このような弱いピクセルパフォーマンスは、ピクセル依存のノイズパターンを作る強力な等化によって、または弱いピクセル値を作るまたは強調するために強いピクセル値を補間することによって補償されなければならない。この技術は、劣化したパフォーマンスにつながる。また４指スラップイメージャは、低フレームレート（約４ｆｐｓ）を提供し、これは画像が形成されるときに指が動くと動きアーティファクトを生む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
さらに他のシステムは、ライトパイプ照射（light pipe illumination）法を用いる。しかし照射されるべき表面は小さく（１．６×１．５インチ）およびシステムは、約６５０ナノメートル（ｎｍ）の波長を有する光を用いる単色である。あるそのようなシステムは、対物平面テレセントリック光学系を採用する。他のものは、アナモルフィック歪みを提供することによって対物平面フォーマットを画像平面フォーマットに最大数のピクセル（非正方形ピクセル）を用いてマッピングするために、一対のシリンダーレンズを用いる。他のシステムは、プリズムペアを利用して、アナモルフィックに画像を鉛直領域において歪ませ、対物平面を画像平面に正確にマッピングし、正方形ピクセルで正確に５００ｐｐｉを実現する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ある局面において、本発明は、光学的に対象物を画像化するシステムに関する。このシステムは、対象物受け入れ表面を有する光学プラテンを含む。前記対象物受け入れ表面を照射するよう多色光源が配置される。カラー画像化システムは、画像平面を有し、前記対象物受け入れ表面からの光を受け取るように配置されることによって、前記対象物受け入れ表面上の対象物の画像を形成する。レンズ構成は、前記対象物受け入れ表面からの光を前記画像平面に収束させて、前記収束された光の色補正を提供するように提供される。
【００１１】
本発明のさまざまな実現例は、以下の特徴の少なくとも１つ以上を含みえる。前記レンズ構成はアクロマートを含む。前記レンズ構成は、ダブレットのペア、またはダブレットのペアおよびシングレットのペアのいずれかを含む。前記レンズ構成は、色収差の実質的な部分を除去する。前記レンズ構成はアパーチャを含む。前記システムは、前記対象物受け入れ表面からの光を前記レンズ構成に導くフォールディングミラーをさらに含む。前記システムは、２つのフォールディングミラーを備える。前記光源によって提供される前記光は、約４５０および６５０ナノメートルのあいだの波長を有する。前記画像化システムは、ＣＭＯＳイメージャのペアをさらに含む。前記イメージャは、法線からある角度傾けられている。前記画像化システムは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳイメージャのいずれかを含む。５００および１，０００ピクセル毎インチの画像が作られる。少なくとも４指スラップ、１指スラップ、および回転された指紋の画像がキャプチャされるように構成される。前記光源は、白色光；赤および緑；青および緑；シアン、マゼンタおよび緑；シアン、緑およびイエロ；または緑、イエロ、およびマゼンタの光源である。前記光源は、発光ダイオード、冷陰極蛍光管、またはプラズマパネル照射器からなるグループから選択される。前記対象物は指である。
【００１２】
さらに他の局面において、本発明は、手の表面上の特徴を光学的に画像化するシステムに関する。このシステムは、指受け入れ表面を形成する光学板手段を含む。前記指受け入れ表面を照射する非単色光源手段が用いられる。カラー画像化手段は、前記指受け入れ表面からの光を受け取り、前記指受け入れ表面上の指の画像を形成する。レンズ手段は、前記対象物受け入れ表面からの光を前記カラー画像化手段の画像平面上に収束させ、前記収束された光の色補正を提供する。
【００１３】
さらに他の局面において、本発明は、対象物を画像化する方法に関する。この方法は、光学プラテンの対象物受け入れ表面において対象物を受け入れることを含む。前記対象物受け入れ表面は、多色光源で照射される。前記対象物受け入れ表面からの光が集められる。前記集められた光は補正され、前記対象物の画像を形成するようにカラー画像化システムの画像平面上に収束される。
【００１４】
本発明のさまざまな実現例は、以下の特徴の少なくとも１つ以上を含みえる。前記受け取られた対象物は指である。前記光学プラテンを照射する前記光源からの光は、前記対象物受け入れ表面の法線に対して特定の臨界角より小さい角度において前記光学プラテン上に入射する。
【００１５】
さらなる局面において、本発明は、照射源に関する。この照射源は、光出力表面、および前記光出力表面に実質的に直交する受光表面を含みえる。拡散構成が前記光出力表面にある。非単色光源が前記光出力表面に近接して配置される。
【００１６】
本発明のさまざまな実現例は、以下の特徴の少なくとも１つ以上を含みえる。前記拡散構成はマイクロプリズムのアレイである。前記光源は、白色光；赤および緑光；青および緑光；シアン、マゼンタおよび緑光；シアン、緑およびイエロ光；または緑、イエロ、およびマゼンタ光を作る。光源が、前記光出力表面および背面間に形成された空洞の反対側に配置されたそれぞれの反射エンドキャップ群に配置される。前記背面は不透明であり、前記光出力表面は透明である。
【００１７】
本発明は、以下の優位性の１つ以上を含みえる。本システムは、４指スラップ、１指スラップ、および回転された指の画像について、アーティファクトを避けるのに充分高いフレームレートで、５００ｐｐｉおよび１，０００ｐｐｉの画像キャプチャをサポートする。従来の５００ｐｐｉ画像化システムの３倍に達する増加されたＣＴＦが５００ｐｐｉモードにおいて提供される。本システムは、１，０００ｐｐｉモードにおいて、サンプリングがエイリアシングを生む周波数に至るまで、かつその周波数を含む全ての刺激周波数（stimulus frequencies）においてFBI Electronic Fingerprint Transmission Specification (CJIS-RS-0010) Appendix Fに適合または超える。本システムは、１，０００ｐｐｉモードにおいてAppendix F要件よりもよい幾何学的正確さを達成する。本システムはまた、Appendix F要件よりもよい信号対雑音パフォーマンスを達成する。本システムは、構成において単色であるかのように機能する。しかし光学系、光学機械系およびイメージャ電子回路のコストは、従来の５００ｐｐｉ指紋画像化システムに匹敵するか、それ未満のレベルまで下げられる。
【００１８】
１つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の記載において述べられる。他の特徴、目的および優位性は、この記載および図面および特許請求の範囲から明らかであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
忘れたり失ったりすることのない指紋を識別子として使うことには優位性があるので、指紋画像化装置の応用分野は常に拡大している。例えば、指紋はアクセスキーとして用いられえる。
【００２０】
指紋画像化装置は、４指スラップ（four-finger slap）、１指スラップ（single-finger slap）、および回転指紋（rolled fingerprint）の画像をキャプチャするのに用いられえる。指紋画像化装置は、掌および全体の手の画像をキャプチャするのにも用いられえる。理想的にはそのような装置は、５００ｐｐｉ画像だけでなく、１，０００ｐｐｉ画像も作れるべきである。両方の画像は、例えばＦＢＩ電子指紋送信仕様（FBI Electronic Fingerprint Transmission Specification）（CJIS-RS-0010）Appendix Fの要件のような特定の要件または標準を、サンプリングがエイリアシングを生む周波数に至り、かつそれを含む全ての刺激周波数（stimulus frequencies）において、満足するかまたは超えるべきである。また指紋画像化装置は、より高い解像度画像をサポートし、発展する規格に互換性があるべきである。
【００２１】
図１および２に示されるように、このような指紋画像化装置またはシステム１００は、光学板またはプラテン１０２、主レンズ１０４、ミラー系１０６、対物レンズ系１０７、画像センサシステム１０８、および照射源１１０を含む。のちの参照のために、直交座標系の方向ＹおよびＺは、図１上で矢印で示される。この直交座標系の第３の方向Ｘは、図１の図面の平面について垂直である。
【００２２】
光学プラテン１０２は、その頂部に配置された対象物受け入れ表面またはフィンガーフィールド１１２を含む。指紋のような識別されるべき対象物は、表面１１２に当てられる。表面１１２は、システム１００の対物平面を備える。
【００２３】
フィンガーフィールド１１２は、指の皮膚の隆線（ridges）とよく接触するように、光学的に滑らかな表面を有する。指の皮膚の隆線および谷部とインタフェースするフィンガーフィールド領域は、指紋パターンを形成する。フィンガーフィールドは、指紋パターンの信頼性のある識別に充分な寸法を有する。対象物受け入れ表面は、回転された指紋画像とともに、４指を同時に画像化するのに充分なＸ−Ｙ寸法を提供するよう充分に大きい。対象物受け入れ表面のＸ−Ｙ平面の表面は、例えば、約８６ミリメートル（ｍｍ）の長さ（Ｘ方向）で、約６６ｍｍの幅（Ｙ方向）でありえる。
【００２４】
光学板またはプリズム１０２は、フィンガーフィールド１１２に対して傾いた第１側面表面１１４および第２側面表面１１６を含む。フィンガーフィールドおよび表面１１４および１１６は、平面形状である。これら表面のいずれかまたは両方については、指紋画像のさまざまな特性を向上させるために、例えば、円筒形状のような他の形状も可能である。
【００２５】
表面１１４は、対物平面表面１１２のための照射源を受け入れるよう構成される。表面１１６は、照射された対物平面がＴＩＲによって見られる可視領域である。図１に示されるように表面１１４は、フィンガーフィールドに対して角度１１８だけ傾けられている。角度１１８の値は、対物平面の所望の照射を実現するように一般に選ばれる。表面１１６は、フィンガーフィールドに対して角度１２０だけ傾けられている。対物平面表面１１２は、２５から４０゜（度）の範囲の角度においてプリズムの照射面１１４を通して照らされる。ある実施形態において角度１１８および１２０は、それぞれほぼ４０および５０度でありえる。この実施形態は、明視野照射を表す。対物平面がほぼ９０度において照射される暗視野照射も利用されえる。この場合、指摩擦隆線は、暗視野背景上において明るい対象物として見られる。光学系の構成から対物平面プリズムまたは板の前部表面以外から照射が行われなければならない場合には、暗視野の実現例も好ましいかもしれない。
【００２６】
主レンズ１０４は、光学板１０２の外部に、かつその側部表面１１６の後ろに配置される。主レンズ１０４は、例えば、正方形の視野レンズを備えうる。視野レンズは、対物平面において光のテレセントリック性（telecentricity）を実現する。このレンズは、対物平面からの光を対物レンズ系１０７に導く。
【００２７】
指が対物平面に当てられるとき、指の隆線の詳細は、減衰全内部反射（ＦＴＩＲ）によって見られる。ある実施形態における光学板またはプリズムは、水蒸気弁別（moisture discrimination）の原理を採用し、これによりガラスの屈折率および対物面の視野角は、対物面表面において、空気および水の両方の屈折率から皮膚の屈折率を弁別できる。この技術は、「Apparatus For Producing Fingerprint Images Which Are Substantially Free Of Artifacts Attributable To Moisture On The Finger Being Imaged」と題され、本願の譲受人に譲受された米国特許第5,416,573号に記載され、それはここで参考に供される。
【００２８】
具体的にはある実施形態において、画像センサシステム１０８は、空気または水が接触しているプラテン表面からの光を受け取るが、摩擦隆線皮膚（friction ridge skin）が接触しているプラテン表面の領域からの光は大幅に少ししか受け取らない。一般に、水蒸気弁別は、許容可能な幾何学的歪みでＴＩＲを実現するために高屈折率ガラスで実現される。より低い屈折率のガラスも、幾何学的歪みを補正し、関連するより急な視野角において許容可能なコントラスト伝達関数（ＣＴＦ）を提供するために、関連する技術によって実現可能である。
【００２９】
このプリズムは、高品質ガラス製造者から容易に入手可能なＳＦ−１１ガラス（屈折率＝１．７８５）を備えうる。視野角１２０は、ある実施形態においては、水蒸気弁別を実現するために記されたようにほぼ５０度である。例えばＢＫ７ガラスのようなより低い屈折率のガラスも用いられえ、例えばほぼ６５度のようなより低い角度で見られる対物面も対物面につけられた皮膚および水についてＦＴＩＲを実現するのに用いられえる。例えばガラスまたはプラスチックのような他の透明な材料もこれらの特定のガラスの代わりに用いられえる。
【００３０】
ミラー系１０６は、２つ折りミラー１１８および１２０を含む。ミラーは、光学路長を短くするために約１１度の角度で折り畳みされえる。示されるようにミラーは、照射源１１０によって作られた約４５０から６５０ｎｍのような波長の光を反射する。
【００３１】
図２に示されるように、対物レンズ系１０７は、２つのダブレットアクロマート１２１および１２２のペアを備えうる。この実施形態においては、イメージセンサシステム１０８のそれぞれのイメージャについて２つのダブレットがある。図１に示されるように対物レンズつまりアクロマート１２１は、ダブレットレンズ１２３および１２４を含む。対物レンズつまりアクロマート１２２も、同様のやり方で構成された２つのダブレットレンズ（不図示）を含む。それぞれの２つのダブレット対物レンズは、色消しレンズとして機能し、それによって色収差の相当部分を除去する。すなわち、対物レンズは、例えば約４５０から６５０ｎｍのような対象波長について横方向および軸方向の色補正を提供する。レンズ構成１０７は、指紋パターンの画像を形成する画像化光線の開口部光ビームを定義する、それぞれの対物レンズについてのそれぞれのアパーチャストップ１２６も提供する。より高いＣＴＦをより広い視野にわたって提供するために、例えば２つのダブレット、２つのシングレット、およびアパーチャストップを備える６要素対物レンズのような、他の色補正レンズ構成も、色収差なく画像平面上への画像フォーカスを実現するために対物レンズにおいて適用されえる。
【００３２】
ダブレットは、バレル構成１２７でマウントされえる。バレル構成は、約１．５０インチの直径および約３インチの長さを有しえる。
【００３３】
対物面視野（ＦＯＶ）は、よって、画像センサシステム１０８にフォールドミラーを含む色補正光学系を通してマッピングされる。全ての色についてＦＯＶ全体で小さなボケの点しか示さない高い光学パフォーマンスの広い領域を提供するために、光学系構成は、対物面および画像平面の両方においてテレセントリックである。鉛直ＦＯＶはさまざまな実施形態において約２および４インチのあいだでありえる。
【００３４】
ある実施形態において、画像センサシステム１０８は、ＣＭＯＳイメージセンサ１２８および１３０のペアを備える。イメージセンサは、高ピクセル密度カラーイメージャである。採用されるイメージセンサは、Micron Semiconductorによって製造される３メガピクセルＣＭＯＳデバイスでありえる。代替として、イメージセンサは、３メガピクセルより少ないピクセルを用いえる。画像化されるべき水平視野および利用可能なイメージャの水平および鉛直ピクセルに依存して、単一のイメージャが採用されえる。
【００３５】
イメージャセンサおよびセンサ群は、ディジタル出力データを約１２フレーム毎秒以上のフレームレートで与える。フレームレートは、アーティファクトを避けるのに充分なだけ高い。センサは、急な視野角において引き起こされる鉛直ＦＯＶ内の台形画像歪みおよびフォーカスバラツキのシャインプルーク（Scheimpflug）の補正を実現するために傾けられている。センサ角度は、２および１１度のあいだであり、対物面視野角１２０の関数である。センサは、ある実施形態においては、画像軸から約２．８度の角度で傾けられている。それぞれのセンサは、全体のＦＯＶの一部を見る。例えば、図示された実施形態においては、それぞれのイメージャまたはセンサは、全体のＦＯＶのほぼ半分を見る。
【００３６】
イメージャセンサまたはセンサ群は、ＲＧＢ（レッド・グリーン・ブルー）カラーマトリクスまたはＣＭＹＧ（シアン・マゼンタ・イエロ・グリーン）カラーマトリクスを用いえる。またカラーＣＣＤイメージャがカラーＣＭＯＳイメージャの代わりに用いられえる。
【００３７】
図１に示されるように、照射源１１０は、フィンガーフィールド１１２を照射するよう構成され動作される。照射源１１０は、多色または非単色光源である。照射源はある実施形態においては、例えば約４５０から６５０ｎｍのような範囲の光を作る白色光源でありえる。他の実施形態においては照射源は、赤および緑；青および緑；シアン、マゼンタおよび緑；シアン、緑および黄；または緑、黄、およびマゼンタの光源でありえる。照射源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極蛍光管、またはプラズマライトパネルのような放射源でありえる。
【００３８】
図３に示されるように、照射源は、光パイプ１３２でありえる。この光パイプは、光入力表面１３４に実質的に直交する受光表面１３８を含む。光入力表面１３６は、外側の受光または背面表面１３８から間隔がおかれ、実質的に平行である。開放空間または空洞１３９が光出力表面１３６および背面表面１３８の間に形成される。
【００３９】
光パイプは、クリアアクリルで作られえる。光出力表面の反対側の、光パイプの外側表面１３８は、不透明な白でありえる。例えば、この表面は、不透明であるようにペイントまたはコーティングがなされえる。光パイプの内部表面は、ペイントされた表面の均一な照射を提供するように構成される。
【００４０】
拡散構成１４０は、光パイプの外側面１３６に位置する。拡散構成は、表面１３６から出力される光の微小なムラを拡散し、対物面を通してシステムに入る不要な光を、光パイプから遠ざけるように偏光させる。拡散構成はマイクロプリズムのアレイを備えうる。マイクロプリズムは、ミネソタ州、St. Paulの3M Corporationから入手可能なVikuiti Display Enhancement Filmでありえる。マイクロプリズム構成は、光パイプの前面１３６に入り込むようにモールドされえる。代替として、マイクロプリズム構成は、表面１３６からは別個の部品として形成されえる。
【００４１】
ある構成においては光源は、光パイプ受光表面１３４上に、または近接してマウントされた、それぞれの反射エンドキャップ１４２にマウントされたＬＥＤデバイス１４０を含む。このデバイス１４０は、高出力白色（ほぼ３０００Ｋ）ＬＥＤでありえる。このＬＥＤは、例えば約４５０から６５０ｎｍの範囲の白色光を作る。
【００４２】
照射源は、表面１１２において均一な照射を提供する。これは、ＦＯＶにわたって必要な利得等化の量を減らし、それによって信号対雑音比を高め、高グレイスケールコントラストを確保する。さらに、この照射法は、脂および他の指の残渣によって対物面１１２上に残される潜在的な指紋隆線の残渣を弱く画像化するという利点を有する。よって、この照射法は、低いノイズで比較的高いコントラスト比を提供する。
【００４３】
ＣＭＯＳイメージャ出力は、当てられた光の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、および青（Ｂ）成分に対応する出力データをもつディジタルである。白色光は、全てのＲＧＢ成分を等しい照射で刺激し、１次のバラツキである。（１）３原色における照射差、（２）ベイヤ（Bayer）フィルタ損失、および（３）イメージャＲＧＢチャネル利得の不完全性による２次のバラツキは、まず、ＲＧＢの不均衡を正規化することによってイメージャのダイナミックレンジにわたってチャネル当たり等しい出力を達成することで補償され、次に、照射プロファイルにおける２次のバラツキを補償するために照射の等化によって補償される。
【００４４】
図４に示されるように、画像化表面１１２から生じたイメージャ１０８からの画像データの処理は、特定用途用ディジタルシグナルプロセシング（ＤＳＰ）コンピュータ１５０において実現される。このコンピュータ１５０は、指紋画像センサまたはイメージャ１２８および１３０から画像出力データ１５２を受け取る。この処理された画像データは、例えばFBI Appendix Fの仕様のようなＦＢＩが特定した要件に適合する。処理された画像は、画像およびテキストデータのセットを含むレコードに組み立てられるよう、ホストコンピュータ（不図示）にＩＥＥＥ１３９４ファイヤワイヤリンク１５４を介して出力される。コンピュータ１５０のイメージグラブ１５６は、本願の譲受人に譲受された「Method and Device for Reducing Smear in Rolled Fingerprint Image.」と題された米国特許第5,748,766号に記載される技術、または「System for Generating Rolled Fingerprint Images」と題された米国特許第4,933,976号に記載された技術を用いて実現されえ、これらはここで参考に供される。
【００４５】
コンピュータ１５０は、制御ボックス１５８によって表されるように、画像センサシステム１０８および照射源１１０の動作も制御する。画像化システム１００の光学系は、ボックス１６０によって表される。
【００４６】
他の実施形態において、データは、最終的な指紋の形態に処理される前にホストコンピュータに転送されえる。最終的な指紋処理はそれから、ソフトウェアまたはハードウェアおよびソフトウェアの組み合わせでホストコンピュータ上で実現されえる。
【００４７】
また、画像化システム１００と連係してオプションのハンドスキャナ１６２が用いられえる。ハンドスキャナは、コンピュータ１５０の制御ボックス１６４の制御のもとで動作する。コンピュータは、ハンドスキャナ１６２から画像出力データ１６６を受け取る。ハンドスキャナ１６２は、本願の譲受人に譲受された「Apparatus And Method For Optically Imaging Features On The Surface Of A Hand」と題された米国特許第6,175,407号に記載されたタイプでありえ、これはここで参考に供される。
【００４８】
多くの実現例および技術が記載されてきた。しかしさまざまな改変が記載された要素および技術についてなされえることが理解されよう。例えば、もし記載された技術が異なる順番で実行されたとしても、またはもし記載されたシステム中の要素が異なるように組み合わされ、他の要素によって置き換えられ、補われたとしても、有利な結果が依然として達成されよう。
【００４９】
例えば、画像化システム１００の光学レイアウトは、１フォールドミラーだけ、または２より多いフォールドのミラーを用いえる。ある実施形態においては、前部および後部フォーカス長または対物レンズを減らすこと、および／または光学系をより長い筐体に収めることのいずれかによってフォールドミラーをそもそもなくしてしまうことも可能である。対物レンズ系は、ダブレットのペア以外の、他のレンズの組み合わせを備えうる。例えば、ダブレットの３つのペアの組み合わせが、より高いＣＴＦをより大きなＦＯＶにわたって提供するために用いられえる。また指以外の対象物が本画像化装置によって画像化されえる。
【００５０】
さらに２つのイメージャの代わりに、ただ１つのイメージャも採用されえる。より小さなプリズムが用いられえ、プリズムはＬＥＤ白色光源によって照射されえる。ＦＯＶは、解像度を増すために倍率が下げられた色補正光学系を通して、単一の高ピクセル密度カラーＣＭＯＳイメージャへマッピングされえる。単一のＣＭＯＳイメージャの実施形態は、より小さな解像度の画像をより大きなＦＯＶにわたって生むように、倍率が大きくされたより大きなプリズムも用いえる。他の構成においては、説明された光源は、ＣＭＯＳまたはＣＣＤ画像化デバイスにおいて１つより多いピクセルカラーを刺激するよう、色補正された光学系を通して１つより多い波長の光を提供する多色のものでありえる。例えば、ＣＭＹＧ（シアン・マゼンタ・イエロ・グリーン）イメージャは、４つのイメージャカラーのうち３つを刺激するが４番目を刺激しない光源によって効率的に照射されえる。光学系における色補正は、サポートされなければならない波長のより狭い広がりのおかげでより簡単になり、そのような照射は２色ＬＥＤで実現されえる。
【００５１】
本発明の多くの実施形態が記載されてきた。にもかかわらず、本発明の精神および範囲から逸脱することなくさまざまな改変がなされえることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による画像化システムの側部断面を概略的に示す説明図である。
【図２】図１の画像化システムの照射源なしの概略を透視的に示す説明図である。
【図３】図１の画像化システムの照射源を概略的に示す説明図である。
【図４】図１の画像化システムの処理システムを概略的に示す説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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