JPS63211468A - 凹凸面画像検出装置 - 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】 「か慎腎　ＬＭ　壬１　田へ田蓼　。

本発明は、指紋、印鑑などの凹凸面画像の検出を、イン
ク等を用いないで簡易な光学系で実現する凹凸面画像検
出装置の改良に関する。

「従来の技術」 従来技術では、特開昭５８−１４４２８０号公報に開示
されたごとく、インクなどを用いない方法として、プリ
ズムなどの透明なガラス体に指を押し当て、光源により
指紋凹凸面に光を照射し、指紋の凸部からの光が到達し
、指紋の凹部からの光は到達しないように、空気の臨界
角を考慮した位置にカメラなどを置くことにより、指紋
画像が検出されていた。しかし、この方法では、検出装
置を車両に搭載して屋外で指紋画像を検出する際に、プ
リズムの検出面と指紋の間に雨などによる多量の水があ
った場合はは、指紋の凸部からの光と凹部からの光が双
方共にカメラに到達するので、指紋画像を検出すること
ができなくなるという問題点があった。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもの
であり、指紋等の凹凸面画像を検出する際に、検出面と
凹凸面画像の間に多量の水があっても鮮明な凹凸面画像
を検出することができる検出装置を提供することを目的
とする。

「問題点を解決するための手段」 しかして、上記目的に沿う本発明の装置は、凹凸面画像
を検出する凹凸面画像検出装置において、凹凸面に圧着
され、光を透過し水および空気とは屈折率の異なる透光
物体と、前記凹凸面に物体を通して光を照射する光源と
、前記凹凸面のうち前記透光物体と接触する凸部からの
光の通過路に位置し、かつ前記凹凸面が前記透光物体と
接触しない凹部から、水の層を通る光の通過路には位置
しないように配設された検出部とを備えることを特徴と
する。

「作用」 上記構成による本発明装置は、水の臨界角を考慮したも
のであり、前記透光物体の検出面と凹凸面の間に多量の
水があっても、凹凸面のうち凸部からの光だけが検出部
に到達するため、凸部は明るく四部は暗い凹凸面画像が
検出される。

「実施例」 次に、本発明の実施例を第１図から第３図について説明
する。

本システムは、第１図で示すように、光源１、プリズム
２、カメラ３、および画像処理装置４から構成される。

光源１は、ハロゲンランプ、タングステンランプなどの
散乱光光源でも、コリメータ等の平行光光源でもよいが
、プリズム２の而Ｃで全反射しないように、カメラ３と
同じ側に設置する必要がある。プリズム２は、光学ガラ
スく材［ＢＫ７）による直角プリズムであり、プリズム
面ａ４こ指Ｆを押しあてる。また、プリズム面すには、
黒色のコーティングを施す、カメラ３は固体撮像素子（
ＣＣＤ　）によるカメラであり、第３図の９０°−θａ
＋θ＠ｌ１ｌｎ内に配置する０画像処理装置４は、指紋
画像の登録、照合、または自動車キーの解錠などを行な
うものである。

第２図に示すように、指紋の凹部８とプリズム面ａの間
には水の層７があり、また、指紋の凸部５とプリズム面
ａの間には指Ｆからの汗や脂の層６があって、層６の方
が水のＨ７よりも屈折率が高い、これにより、指紋の凸
部５からの光線１０のプリズム２から出射する角度θう
は、プリズム２の屈折率をｎｌとするとスネルの法則に
より、ｎｌ５ｉｎθ、　＝　ｓｉｎθＳ 、°、θｓ＝　１５！ｎ−’　（ｎｌ５ｉｎθ、）・・
・（１）で示される。

屋外などで本実施例の装置を使用する場合、雨等でプリ
ズム面ａが濡れていたり、屋内でも指が濡れていた場合
など、第２図ように、プリズム面ａと指紋の凹部８の間
には、水の層７ができる。

また、指紋凸部５とプリズム面ａの間にある層６は、指
からの汗や脂を含んでいるため水の層７よｈｔ、産枡嵩
バ京い　トうで　笛９摩め＋め圏７シ指からの汗や脂の
層６の屈折率は、次のような関係となる。

Ｈ６＞層７　・　・・　・　・（２） 次に第２図の光＆ｉ３０は、水の屈折率を０２とすると ｎｌ５ｉｎθｇ＝ｎ、ｓｉｎθフ 、°、θ　ｙ＝ｓｉｎす（−ｓ　ｉ　ｎθ　６）　・　
　・　　・　（３）ｎｌ となる、また、光線３０がプリズム２から出射する角度
θ、は、プリズム２の底角をθａとするとｓｉｎθｍ　
＝　ｎ　ＩＢ　！　ｎ　（θａ−θ、）、、θｍ＝５ｉ
ｎ−’　（ｎＩｓｉｎ（θａ−θ、））−−−（４）と
なり、第（４）式に第（３）式を代入するとθ、＝３ｉ
１す［ｎ＋５ｉｎ（θａ−ｓｉｎ−’（ｓｉｎθ、））
］ｌ ・・・（５） ここでθ、→９０°として、θ、を水の臨界角とすると
きのθ、を６ｍｍ１ｎとすると、第（５）式よりθ＠ｍ
１ｎ＝ｓｉｎ−’（ｎ＋５ｉｎ（θａ−ｓｉｎ−’　−
））・　・　・　（６） となる。

また、プリズム面ａを基準に考えて、光線１０のプリズ
ム２から出射する角度をθｒ、光線３０のプリズム２か
ら出射する角度をθｑ２として、一般式で表わすと、 ９０°−〇ａ＋θ＠ｓｉｎ≦θｑｉ’　ＨＨ＋　（７）
θａ−θ、＝θｒ　　　　・・・・・（８）となる、そ
こで、第３図のように、カメラ３を一般式９０°−θａ
÷θ、ｍｉｎ内に配置すれば、プリズム２のａ面や指に
水が付着していても指紋の凸部が白く、指紋の凹部が黒
い指紋画像を得ることができる。また、第（６）式より ９０°　−θａ＋θ＠ｗｉｎ ＝９０＠−θａ＋５ｉｎ−’（ｎ＋５ｉｎ（θａ−ｓｉ
ｎ−’））ｌ ・　・　・　く９） となる。

今、ｎ＋＝　１．５２　、　ｎｔ＝　１．３３　、θａ
＝４５°とすると、本方式では、第（９）式より ９０″　−θａ　＋θ＠ｓｉｎ ＃２０．１６＠ となる。

すなわち、本方式では、プリズム面ａを基準としてカメ
ラ３を２０．１６’以内に配置しなければならない。

「他の実施例」 第４図に示す第２の実施例のように、光源１は高輝度Ｌ
ＥＤをアレイ状に並べたものでもよいが、その場合、指
向性の強いＬＥＤの光線を均一にするために、メタクリ
ル酸メチルエステルよりなる合成樹脂板などの光学的拡
散部９を光源１とプリズム面Ｃとの間に配置する必要が
ある。

第３の実施例として、第５図のように、プリズム２′と
して６０°分散プリズムを使用することも可能であり、
その場合、カメラ３の位置は、プリズム２゛の屈折率を
１．５２とし、水の屈折率を１．３３として、第く９）
式に代入すると９０”−θａ＋θｍｓ＋１ｎ ＝９０°−６０°＋５ｉｎ−’ ξ２８．４１′″ となり、プリズム面ａを基準にして、θ−＝２８゜４１
°以内にカメラ３を配置する必要がある。

第４図の実施例として第６図のように、ガラス板２”を
使用してもガラス面すとガラス面ｄに黒色のコーティン
グを施せば指紋画像を得ることが可能である。その場合
、カメラ３の位置は、ガラス板２”の屈折率を１．５２
とし、水の屈折率を１゜３３として、第（９）式に代入
すると ９０°　−θａ十〇、麟１ｎ ＝９０°−９０”　＋　５ｉｎ−’ −４７．３８″″ となりガラス板２″のａ面を基準にしてθ、−１１＝４
７．３８°以内にカメラ３を配置する必要がある。また
、第７図のように、ガラス板２”を使用し、ガラス板２
”のｂ面に黒色のコーティングを施せば光源１をガラス
板２”の上部のｄ面から入射しても指紋画像を得ること
が可能である。この場合、第８図に示すように、ガラス
板２のｄ面から入射し、ガラス板２″のａ面で散乱した
光線のうち、上部のｄ面で反射し０面から出射する光線
４０が考えられる。そのため、カメラ３を光線４０が到
達しない領域に配置する今要がある。今、０面からａ面
の実質的検出部の最遠端までの距離をα２、ガラス板２
”の厚さをα２とするとθ、、輸ｉ１＝　０１１ｍ１ｎ また、ガラス板２″の屈折率を１１とすると、ｎｌＸ５
ｉｎθｚｌｌ！ｎ＝９！ｎθ１２−１ｎ・　・　・　（
１１）第（１１）式に第（１ｏ）式を代入するとα　１ となる、今、α１＝２０曽陶、αｇ＝１０ｍｓ＋とじ、
ｎ。

＝　１．５２とすると、第９図のθ＋ｚｌｌ！ｎは第（
１３）式より次の値になる。

θ５．醜ｉｎ　　舛　４２．８３゜ また、第６図で示すように、ａ面を基準にしてθ１゜−
１ｎ＝４７．３８°以内にカメラ３を配置する必要があ
るので、カメラ３は第９図の領域ｅ内に配置しなければ
ならない、ところで、第（１２）式％式％ 図の光線４０は、ガラス面Ｃから出射しないので第（９
）式のみを考慮した範囲にカメラ３を配置すればよい、
ここで、ｎ、＝　１．５２　、α１＝２０曽陶とすると
、第（１５）式に代入して、α、が求まる。

α　、　　＃　　１７．４フＩＩＩＩ よってガラス面Ｃから２０ｍｍ＋の長さまで検出すると
すると、ガラス板２″の厚さを１７．４７ｍ５以上にす
れば、光源１をガラス面一方向に配置した上に、第（９
）式の条件のみを溝たせば指紋の凹部は暗く、指紋の凸
部が明るい指紋画像を得ることができる。

「効果」 以上述べたように、本発明の凹凸面画像入力装置は上記
の構成を有するものであり、水の臨界角を考慮して、凹
凸面のうち透光物体と接触する凸部からの光の通過路に
位置し、かつ凹凸面が透光物体と接触しない凹部から、
水の層を通る光の通過路には位置しないように検出部を
配設するものであるから、実際の使用に際して、透光物
体の検出面と凹凸面の間に多量の水があっても、鮮明な
凹凸面画像を検出することができるという優れた効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す正面図、第２図および第
３図は原理説明図、第４図は第２の実施例を示す正面図
、第５図は第３の実施例を示す正面図、第６図は第４の
実施例を示す正面図、第７図は第５の実施例を示す正面
図、第８図および第９図は第５の実施例の原理説明図で
ある。 １１．、光源、　２．２’、、、プリズム、　２’、、
。 ガラス板、　３１１．カメラ、　４１９１画像処理装置
、５１９．指紋の凸部、　６０２．汗や脂の層、　７１
．。 水の層、　８００．指紋の凹部、　９．１．光学的拡散
部、　１０．、、凸部からの光線、　３０．、、凹部か
らの光線、　４０．、、光源からの反射光線。 第２　図 フ ′１ｊＪ３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 凹凸面画像を検出する凹凸面画像検出装置において、 凹凸面に圧着され、光を透過し水および空気とは屈折率
   の異なる透光物体と、 前記凹凸面に前記透光物体を通して光を照射する光源と
   、 前記凹凸面のうち前記透光物体と接触する凸部からの光
   の通過路に位置し、かつ前記凹凸面が前記透光物体と接
   触しない凹部から、水の層を通して通過する光の通過路
   には位置しないように配設された検出部と を備えることを特徴とする凹凸面画像検出装置。