JPH10283464A - 指紋像入力装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 操作が容易で確実に指紋認識が行える小型で
構造が簡単な指紋像入力装置を提供する。 【解決手段】 基台１の中央部分に配置された指紋入力
面２上に着脱可能な略Ｕ字形のガイド３が置かれ、その
内側形状は使用者個人ごとの指先形状に適合して作成さ
れている。ガイド３の開口部の指挿入口４にはバー状の
設置目安突起５が配置されている。ガイド３の外周部
は、コの字形に成形され、内側に抜け防止溝７が設けら
れたガイド支持部６によって覆われ、固定されている。
入力面２には、ガイド３と対向する面にプリズム８とＬ
ＥＤ９が配置され、プリズム９の出力光路上に、レンズ
１０とＣＣＤ１１が置かれている。指紋入力時には、指
をガイド３に押し付けることにより、入力される指紋像
の再現性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、個人を識別するた
めに用いられる指紋像入力装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】保安のために、個人を識別する手段とし
て指紋により識別する手段がある。こうした指紋識別の
ために指紋像を入力する装置として、特開平２−１６７
１３９号公報に開示された技術がある。

【０００３】この技術の指紋認識装置の概略図を図８に
示す。この装置は、基台１の上面４０にガラス板からな
る指紋入力面２が設けられており、この入力面２を囲む
ようにＵ字形のガイド３が形成され、このガイド３の開
口部が指挿入口４になっている。一方、基台１の指挿入
口側の側面、つまり前面４１は斜面になっており、その
上側にセンサ４３が配置されている。そして、このセン
サ４３は、水平方向に２つに分割されており、センサ４
３上には、それぞれ複数の検知電極４４ａ、４４ｂが水
平に一列に並んで配置されている。

【０００４】次に、この装置の動作を図９を参照して説
明する。指紋像を入力する際には、指１２をその第１関
節１３部分が、装置の上面４０と前面４１の境界である
稜線４２にあたるように指１２を曲げて入力面２に接触
させる。このときこの指１２の中腹部が検知電極４４
ａ、４４ｂの一部を押圧する。押圧される検知電極４４
ａ、４４ｂの数が左右で等しいときは、指１２が中央に
入力面２中央に置かれていると判断して、指紋像が読み
取られる。押圧される検知電極４４ａ、４４ｂの数が左
右で等しくないときは、指１２が入力面２の中央部分か
らずれていると判断して指紋像の読み取りは行われな
い。このようにして指１２が入力面２の中央に置かれて
いる場合にのみ指紋像を読み取るので、常に良好な状態
で指紋像を読み取ることができ、確実に指紋認識が行え
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この装置で
は、指が長く太い人に合わせてガイド３を作成する必要
があるため、指が短い人や細い人の場合は、ガイド３が
大きすぎるために、指を入力面２の中央に置くことが困
難である。この装置では、指を入力面２の中央に置いた
状態、すなわち左右の検知電極４４を平均に押圧しない
限り、指紋像の読み取りが行われないため、こうした場
合には、読み取りが行われるまで、すなわち左右の検知
電極４４を平均に押圧するまで指を移動させて平均に押
圧される位置を探す必要がある。

【０００６】また、左右の検知電極４４を平均に押圧し
た場合でも、ガイド３と指の間に余裕があると、入力面
２上の指の位置がずれている場合があり、この場合は読
み取った画像と認識用の記憶画像のずれにより確実な指
紋認識が行えない場合がある。

【０００７】さらに、指位置を検知する機構が必要なた
め、装置が複雑化して、低価格化がむずかしいこと、ま
た小型化も困難であった。

【０００８】本発明は、操作が容易で確実に指紋認識が
行える小型で構造が簡単な指紋像入力装置を提供するこ
とを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の指紋像入力装置
は、入力面上に指先を置いてその指紋を画像情報として
読み取る指紋像入力装置であり、指先の形状に適合して
形成されており、入力面上に配置されて、指先を入力面
上の所定読み取り位置に固定する少なくとも指挿入部分
が開口したガイドと、入力面の周囲に指先の挿入方向を
開放して形成され、ガイドを外側から固定するガイド支
持部と、を備えることを特徴とする。

【００１０】これにより、指先がガイドによって入力面
上の所定の位置に確実に固定されるので、常に同一の指
紋像が入力される。

【００１１】このガイドは、着脱可能な構造であっても
よい。これにより、指先形状に合わせたガイドを選択す
ることで、さらにガイドによる指先の固定が確実にな
る。

【００１２】また、このガイドは、指紋入力者の個人ご
との指先形状に合わせて作成されていてもよい。これに
より、自分用のガイドを使用する際は、ガイドによる指
先位置の固定がさらに確実になるとともに、他人用のガ
イドでは、指先位置の固定が不確実になる。

【００１３】さらに、このガイドは、指先を入力面上の
所定読み取り位置に配置して、ガイド支持部と指先の間
の空間に満たした流動状の印象採取剤を硬化させて形成
されているものでもよい。これにより、個人ごとの指先
形状に合わせたガイドが得られる。

【００１４】あるいは、このガイドは、入力面上に配置
された指先挿入部分が開口した可塑性材料の内側の前記
入力面の所定読み取り位置に指先を配置することによ
り、指先形状に合わせて変形させたこの可塑性材料を硬
化させて形成されているものでもよい。これによって
も、個人ごとの指先形状に合わせたガイドが得られる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態の概
略構造図である。このうち、(a)は平面図、(b)は正面
図、(c)は(a)のＡ−Ａ線断面図、(d)は(a)のＢ−Ｂ線断
面図を示している。

【００１６】まず、本装置の構成を説明する。基台１の
中央部分に指紋入力面２が配置されている。この入力面
２上には、略Ｕ字形のガイド３が置かれている。このガ
イド３のＵ字形の内側形状は個人ごとの指先形状に適合
して作成されている。そして、ガイド３のＵ字形の開口
部は指挿入口４であり、指挿入口４には、ガイド３に接
して細長いバー状の設置目安突起５が配置されている。
ガイド３の指挿入口４部分を除く三方を囲んでコの字形
のガイド支持部６が配置され、ガイド３の外周部を覆っ
てこれを固定している。このガイド支持部６には、ガイ
ド３を確実に固定するため、入力面２側の内周に沿って
抜け防止溝７が設けられており、ガイド３には、この抜
け防止溝７に対応する凸部が設けられている。

【００１７】一方、入力面２のガイド３と反対の面に
は、入力面２に面してプリズム８が配置され、このプリ
ズム８の入力面２に対向する頂点部分に指紋入力用の読
み取り光源となるＬＥＤ９が複数個配置されている。プ
リズム８の側面から出射する光の光路上には、この出射
光を集光するレンズ１０と、出射光に含まれる画像情報
を読み取るＣＣＤ１１が配置されている。

【００１８】次に、図２、図３を参照して、本装置のガ
イド３の作成方法について述べる。

【００１９】まず、図２により、流動状の印象採取剤を
用いてガイド３を作成する例について説明する。

【００２０】同図(a)(b)に示されるように、ガイド３の
ない状態で、ガイド支持部６の開口部分である入力面２
のほぼ中央部に指１２を配置する。この時、設置目安突
起５に指１２の第１関節部１３部分を合わせれば、入力
面の中央部に指１２を容易に配置することができる。指
１２とガイド支持部６の間には、空間１４が形成され
る。この空間１４に同図(c)(d)に示されるように、ディ
スペンサー１５を用いて流動状の印象採取剤１６を注入
する。

【００２１】この印象採取剤１６には、指１２とガイド
支持部６の間の空間１４に隙間なく入り込むだけの流動
性を有する必要がある。一方、完全な液体状では、指挿
入口４側の隙間からこぼれてしまうので、ジェル状の適
度な粘性を有する必要がある。また、指１２に接着せ
ず、硬化に際しての寸法安定性が高く、短時間で硬化し
て十分な強度を有する必要がある。したがって、歯科治
療で義歯やブリッジ作成時の型取りに使われている親水
性付加重合型ビニルシリコーン印象材である（株）ジー
シー製のジーシーエクザミックスファイン等を用いるこ
とが好ましい。そのほかにシリコーン系印象材などを用
いることができる。

【００２２】こうして、空間１４は印象採取剤１６によ
り充填される。充填完了後約２分間ほど指１２を固定し
たまま放置し、印象採取剤１６により指１２の型をと
る。その後、同図(e)(f)に示されるように、指１２を外
して更に約３分間ほど放置することにより、硬化させ、
ガイド３が完成する。このように印象採取剤１６を用い
ることにより、個人の指１２の形状に合わせたガイド３
を容易に作成することができる。

【００２３】続いて、図３を参照して、熱可塑性材料を
用いてガイド３を作成する例について説明する。

【００２４】熱可塑材料としては、指先形状の型取りに
用いるため、比較的低温で軟化して、軟化時の変形に必
要な応力が少なくてすみ、硬化後は、十分な強度を有す
る必要がある。また、軟化時に指先に接着しないことが
必要である。このような熱可塑材料としては、医療用に
用いられる（株）東京衛材研究所製の合成ゴム系のポリ
キャスト−ＥＸや、同社製の熱可塑性プラスチックであ
るサーモスプリント等を用いることが好ましい。ここで
は、熱可塑性プラスチックを用いた例について説明す
る。

【００２５】まず、同図(a)に示されるように、略Ｕ字
形に成形した熱可塑性プラスチック１７を恒温水槽１８
中の６０℃〜７０℃の湯１９により数分間温めて軟化さ
せる。そして、軟化させた熱可塑性プラスチック１７を
同図(b)(c)に示されるように、ガイド支持部６の内側の
入力面２上に固定する。あるいは、成形した熱可塑性プ
ラスチック１７を同図(b)(c)に示されるように入力面２
上に固定した後で、熱風等をあてて温め、軟化させても
良い。

【００２６】続いて、同図(d)(e)に示されるように、設
置目安突起５に指１２の第１関節１３部分を合わせて、
指１２を入力面２のほぼ中央部に該当する位置に配置す
る。これにより、指１２が熱可塑性プラスチック１７の
Ｕ字形の内側に押し付けられて、指先形状が熱可塑性プ
ラスチック１７により型取られる。このように指１２を
押し付けることによって熱可塑性プラスチック１７は外
側に膨張するが、膨張したプラスチックの一部は、抜け
防止溝７に入り込む。熱可塑性プラスチック１７は外力
によって瞬時に変形するが、外力が加わらなければ容易
には元の形状には戻らない。したがって、指１２は熱可
塑性プラスチック１７に押し付けた直後に入力面２から
外してよい。同図(f)(g)に示されるように、指１２を外
した後に、熱可塑性プラスチック１７を放置するか、積
極的に冷却することによって、温度を低下させ、熱可塑
性プラスチック１７を硬化させてガイド３とする。これ
により、前述の印象採取剤を使用する場合と同様に、個
人の指先形状に合わせたガイドが作成できる。

【００２７】次に、図４を参照して、本装置の動作につ
いて説明する。予め前述した工程により製作しておいた
印象採取剤あるいは熱可塑性プラスチック等からなるガ
イド３をガイド支持部６により入力面２上に固定してお
く。次に、指１２をガイド３上に置いて、入力面２の入
力位置に指先を固定する。この際に、ガイド３は指１２
から型取りされたものであるため、ガイド３の凹凸に指
先を合わせることにより、正確に指先位置を入力面２の
中央に合わせることができる。

【００２８】指先位置を固定した後で、指紋像の読み取
りを行う。ＬＥＤ９から射出された読み取り光は、入力
面２上に置かれた指１２を照らし、この指紋像情報を含
む光が反射される。この反射光は、プリズム９内部で反
射された後に、その一部が一方の側面から出射される。
この出射光をレンズ１０で集光して、ＣＣＤ１１に導
き、指紋像の画像情報を２次元に並んだ画素により画像
情報に対応したデジタル信号に変換して外部に出力す
る。

【００２９】この出力信号をパソコン等に送出して、予
め登録しておいた指紋像の画像情報と照合して本人確認
を行う。前述したように、本装置では、指先位置が入力
面２の中央に固定されるので、常に同一の位置で指紋像
を入力することができる。したがって、指紋像の回転や
ずれが少なく、複雑な補正をすることなく、指紋の照合
が行える。また、指先の接触面積が異なることもないた
め、常に鮮明な画像が得られ、照合も容易になる。

【００３０】また、本装置では、他人用のガイド３を使
用した場合、ガイド３が小さい場合（指先が太い人が使
用した場合）は、指先を正確に入力面２に押し当てるこ
とができず、正確な指紋入力像ができない。一方、ガイ
ド３が大きい場合（指先が細い人が使用した場合）は、
ガイド３と指１２の間に空間ができるため、指先の位置
を正確に入力面２中央に合わせることができず、この場
合も正確な指紋像入力ができない。したがって、ガイド
３自体が入力者を限定する機能を有し、本人確認が容易
になる。

【００３１】このように、本装置では、ガイド３の構成
のみにより正確な指紋像が入力できるので、装置自体の
構成を簡略化できるため、小型化、低価格化が可能であ
る。さらに、安定した指紋像が得られるので、照合時に
複雑な補正手段を用いる必要がなく、照合用のプログラ
ムは簡便なもので済み、パーソナル用途にも用いること
ができる。

【００３２】次に、本装置の応用例のいくつかについて
具体例を挙げて説明する。

【００３３】図５は、ガイド３の着脱を容易にした応用
例１の概略構成図である。ガイド支持部６の指挿入口４
に対向する側の中央にこのガイド支持部６を入力面に平
行して貫通する孔２０が設けられている。前述のガイド
３作成時には、印象採取剤１６や熱可塑性プラスチック
１７が孔２０内に侵入しないよう、栓２１が差し込まれ
ている。ガイド３作成後の指紋像入力時には、栓２１は
差し込まれている必要はないが、紛失防止のため差し込
んだ状態で使用することが好ましい。異なる人物の指紋
像を入力するため、ガイド３を交換する際には、栓２１
を取り外し、押し棒２２を用いてガイド３を押し出せ
ば、容易にガイド３をガイド支持部６から取り外すこと
ができる。

【００３４】前述の実施形態では、ガイド３を個人ごと
に作成したが、指のサイズが同じ程度の人のグループで
ガイド３を共通化して、ガイド３を取り替えて使用する
ことも可能である。この実施形態を図６を用いて説明す
る。細い指の人用のガイド３Ａ、中くらいの太さの指の
人用のガイド３Ｂ、太い指の人用のガイド３Ｃが用意さ
れている。使用者は、自分の指の太さに合わせて３種類
のガイドのうち、一つを選択して利用することにより、
指先位置を固定して指紋入力を行うことができる。この
場合は、多人数で使用する際に、ガイド３の数が人数分
だけ増加せずにすむという利点がある。

【００３５】さらに、図７を参照して、登録用の入力装
置と照合用の入力装置が異なる応用例について、説明す
る。図７(a)(b)に示されるように、登録用の装置３０に
は、ガイド３がなく、同図(c)に示されるように、照合
用の装置３１にのみ、ガイド３が設けられている。照合
用の装置３１の構成は、前述の実施形態と同じであり、
登録用の装置３０の構成もガイド３がないことを除け
ば、照合用の装置３１と同じである。

【００３６】登録時は、登録用の装置３０により指紋像
を入力する。この際に、設置目安突起５に指の第一関節
部を合わせたうえで、指の置き方を多少変えて複数の指
紋像（図７の(d)〜(f)に相当）を補助登録パターンとし
て入力しておく。照合用入力装置３１では、登録用装置
３０と同様に、設置目安突起５に指の第一関節部を合わ
せておき、ガイド３を作成し、このガイド３を用いて指
紋像の入力を行う。設置目安突起５により、指の配置位
置が限定されるので、照合用入力装置３１における指の
配置位置は、登録用装置３０における指の配置位置と大
きくは異ならない。したがって、照合用入力装置３１で
得られた指紋像（同図(g)に相当）は、登録時に得られ
た補助登録パターンのいずれか（同図(d)〜(f)）と高い
確率で一致する。この例の場合は、同図(d)(f)のパター
ンは回転が加わっているが、同図(e)のパターンは回転
がなく、同図(g)のパターンと一致する。したがって、
この(e)のパターンを正式な登録パターンとすれば良
い。

【００３７】相関演算を用いて照合結果を出す場合に
は、ある一定のしきい値以上の相関信号出力となる補助
登録パターンのうち最も高い相関信号出力が得られた補
助登録パターンを登録指紋像とすれば良い。

【００３８】一方、補助登録パターンではなく、最初の
照合の際に、照合用装置で得られた照合用パターンのほ
うを登録指紋像としてもよい。この場合は、ガイド形状
を含めた登録指紋像が得られるので、その後の照合時に
ガイド形状によるノイズ等が問題となることがなく、ま
た、ガイド形状も含めた相関検出ができるので、検出精
度も向上する。

【００３９】登録用装置により、得られた補助登録パタ
ーンと一致する場合にのみ指紋像を登録するようにすれ
ば、登録する指紋像を一括して管理することができ、指
紋入力装置自体を分散使用する場合でも、指紋像の不正
登録によるトラブルが防止できる。

【００４０】以上の説明では、指紋の読み取り装置とし
てＬＥＤ、プリズム、ＣＣＤを利用する形態について説
明したが、読み取り装置はこれに限られるものではな
く、入力面上におかれた指の指紋像に対応する電気信号
を出力できるものであれば、各種の画像センサを用いた
ものが適用できる。

【００４１】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の指紋像
入力装置によれば、指紋像入力面上のガイドが指先に密
着するので、指紋入力時の指先位置の再現性が向上し
て、一度の操作で安定した指紋像を入力することがで
き、複雑な補正手段を用いなくても高い精度で本人確認
をすることができる。

【００４２】ガイドを着脱可能とすれば、入力者が異な
る場合も指先に密着するガイドを選択して、これに交換
して使用することで、常に安定した指紋像を入力するこ
とができる。

【００４３】特に、ガイドを指紋入力者の指先形状に合
わせて作成すれば、指紋入力面に奥指先の位置変動がさ
らに少なくなるとともに、他人が使用する場合には、ガ
イドにより指先位置を固定して指紋像を入力するのが困
難になるため、構造自体が本人確認の補助手段となる。
また、個人ごとにガイド形状が異なるので、ガイド形状
も本人確認のための指紋情報の一部として活用できる。

【００４４】このガイドは、流動状の印象採取剤あるい
は可塑性材料であってもよい。印象採取剤の場合は、流
動状のため、ガイドが指形状に密着しやすい。また、可
塑性材料の場合は、型取りが短時間ですむ利点がある。
いずれも、個人ごとに異なる形状のガイドを簡単に作成
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の概略構造図である。

【図２】印象採取剤を用いた図１の装置にかかるガイド
作成の工程を示す図である。

【図３】熱可塑性プラスチックを用いた図１の装置にか
かるガイド作成の工程を示す図である。

【図４】図１の装置の動作を説明する図である。

【図５】本発明の装置の応用例１の概略構成図である。

【図６】本発明の装置のガイドの交換使用例を示す図で
ある。

【図７】登録用と照合用で異なる装置を使用する例を示
す図である。

【図８】従来の指紋認識装置の概略図である。

【図９】図８にかかる装置の使用を説明する図である。

【符号の説明】

１…基台、２…入力面、３…ガイド、４…指挿入口、５
…設置目安突起、６…ガイド支持部、７…抜け防止溝、
８…プリズム、９…ＬＥＤ、１０…レンズ、１１…ＣＣ
Ｄ、１２…指、１３…第１関節部、１４…空間、１５…
ディスペンサー、１６…印象採取剤、１７…熱可塑性プ
ラスチック、１８…恒温水槽、１９…湯、２０…孔、２
１…栓、２２…押し棒、３０…登録用指紋像入力装置、
３１…照合用指紋像入力装置、４０…上面、４１…前
面、４２…稜線、４３…センサ、４４…検知電極。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力面上に指先を置いてその指紋を画像
   情報として読み取る指紋像入力装置において、 前記指先の形状に適合して形成されており、前記入力面
   上に配置されて、前記指先を前記入力面上の所定読み取
   り位置に固定する少なくとも指挿入部分が開口したガイ
   ドと、 前記入力面の周囲に前記指先の挿入方向を開放して形成
   され、前記ガイドを外側から固定するガイド支持部と、 を備えることを特徴とする指紋像入力装置。
2. 【請求項２】 前記ガイドは、着脱可能な構造であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の指紋像入力装置。
3. 【請求項３】 前記ガイドは、指紋入力者の個人ごとの
   指先形状に合わせて作成されていることを特徴とする請
   求項１記載の指紋像入力装置。
4. 【請求項４】 前記ガイドは、前記指先を前記入力面上
   の所定読み取り位置に配置して、前記ガイド支持部と前
   記指先の間の空間に満たした流動状の印象採取剤を硬化
   させて形成されていることを特徴とする請求項３記載の
   指紋像入力装置。
5. 【請求項５】 前記ガイドは、前記入力面上に配置され
   た指先挿入部分が開口した可塑性材料の内側の前記入力
   面の所定読み取り位置に前記指先を配置することによ
   り、前記指先形状に合わせて変形させた前記可塑性材料
   を硬化させて形成されていることを特徴とする請求項３
   記載の指紋像入力装置。