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発明の名称 指紋照合機
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−256487(P2001−256487A)
公開日 平成13年9月21日(2001.9.21)
出願番号 特願2000−67004(P2000−67004)
出願日 平成12年3月10日(2000.3.10)
代理人 【識別番号】100082131
【弁理士】
【氏名又は名称】稲本 義雄
【テーマコード(参考)】
4C038
5B047
【Fターム(参考)】
4C038 FF01 FF05 FG01 
5B047 AA25
発明者 岩井 一 / 吉田 功
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】光源からの検知光線を指紋読み取り用の窓部材に対して照射するようにした光学式の指紋照合機において、板面が前記窓部材に向かうように配設された導光板を備え、前記光源からの検知光線を前記導光板の一端面側から入力させることにより、該検知光線が該導光板の板面全体から照射される面発光となるようにされている、ことを特徴とする指紋照合機。
【請求項2】請求項1において、前記導光板が、前記窓部材に対して傾斜配置されている、ことを特徴とする指紋照合機。
【請求項3】請求項1または請求項2において、前記導光板が、本体板部と、該本体板部の板面のうち前記窓部材に向かう側の表面に配設された表面板部とを有し、前記本体板部の表面側には、前記光源からの検知光線の入力方向とほぼ平行な方向に伸びる溝部が、該検知光線の入力方向に渡って多数形成されている、ことを特徴とする指紋照合機。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は光学式の指紋照合機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】本人確認のためのパスワードを用いる代わりに、指紋照合によって本人であるか否かの確認を行うことが多くなっており、このために指紋照合機が用いられる。光学式の指紋照合機にあっては、指紋の凹凸を光りの強弱に変換して、これを撮像素子にて電気信号(指紋に応じた画像信号)に変換し、得られた電気信号をあらかじめ記憶されている本人用の電気信号と比較することにより、本人であるか否かの確認が行われるようになっている。このような光学式の指紋照合機にあっては、指先が接触される指紋読み取り窓を備えて、その内方側に装備された光源からの検知光線が指紋読み取り窓に当てられ、この指紋読み取り窓からの反射光を最終的に撮像素子に入力させるようになっている。光学式の指紋照合機を開示したものとして、例えば特開平10−289304号公報がある。
【0003】ところで、指紋読み取り用の窓部材に照射される検知光線は、指先全体を照射する関係上、面発光とする必要がある。このような面発光を得るため、従来は、窓部材に対向して配置された基板上に、多数の発光素子を分散配置した構造を採択していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来のように、基板上に多数の発光素子を分散配置した構造のものでは、高価な発光素子を多数用いる必要があり、全体として非常に高価になると共に、消費電力も極めて大きくなってしまうことになる。これに加えて、発光素子からの検知光線を十分拡散させる必要上、基板と窓部材との間隔をかなり大きく確保する必要があり、指紋照合機がかなり大型化してしまうという問題も有していた。
【0005】本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、光源の数を少なくしつつ、小型化が図れるようにした指紋照合機を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため、本発明にあってあっては次のような解決手法を採択してある。すなわち、光源からの検知光線を指紋読み取り用の窓部材に対して照射するようにした光学式の指紋照合機において、板面が前記窓部材に向かうように配設された導光板を備え、前記光源からの検知光線を前記導光板の一端面側から入力させることにより、該検知光線が該導光板の板面全体から照射される面発光となるようにされている、ようにしてある。このような解決手法によれば、光源からの検知光線は、導光板を通過するまでの間に十分拡散されて、導光板の板面全体から面発光されることになる。導光板による検知光線の拡散によって、用いる光源の数も少なくてすみ、コスト的に有利となる他、消費電力も小さくすることができる。また、導光板と指紋読み取り用窓部材との間隔も近接させることができ、指紋照合機の小型化、特に、薄型化を図ることができる。
【0007】導光板を指紋読み取り用の窓部材に対して傾斜して配設するのが好ましく、この場合は、窓部材からの反射光を撮像素子へ導くまでの検知光線経路を余裕をもって確保することができる。
【0008】導光板を、本体板部と、本体板部の表面側(窓部材に対向する側の面)に配設された表面板部とから構成することができ、この場合、本体板部の表面に、光源からの検知光線の入力方向とほぼ平行な方向に伸びる溝を、検知光線の入力方向に渡って多数形成しておくことにより、導光板による拡散作用を高めつつ、表面板部によって、面発光とされた検知光線を均一光線に矯正することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明が適用された指紋照合機の一例について、図面を参照しつつ以下に説明するが、まず図1〜図4を参照しつつ本発明の概要について説明する。指紋照合機の外殻を構成するケースKは、それぞれ合成樹脂によって形成された下ケース1と上ケース2とから構成されている。この下ケース1と上ケース2とは、下ケース1の下方から取付、取外されるねじ3(図4を参照))によって互いに固定、一体化されている。このようなケースK内に、後述する各種部品が装備される空間が画成されている。
【0010】上ケース2の一部は、蓋部材4によって構成されている。この蓋部材4は、合成樹脂によって上ケース2とは別体に形成されて、上ケース2の上面のかなり大きい面積部分と側面の一部とを構成するようになっている。この蓋部材4は、別途固定具を用いることなく上ケース2に対して着脱自在とされており、この蓋部材4の形状に対応した形状の開口5が上ケース2に形成されている。勿論、この開口5は、蓋部材4によって施蓋されるものであり、蓋部材4によって開口5を施蓋した取付状態では、蓋部材4における外周縁部の表面が開口5における内周縁部の表面に対して面一とされる。
【0011】蓋部材4のうち上ケース2の上面部分を構成する部分には、開口部6が形成され、この開口部6が窓部材7によって施蓋されている。窓部材7は、蓋部材4の内方側(ケースK内の空間側)に配設されて、後述するように開口部6を施蓋した状態で蓋部材4に保持されている。勿論、この窓部材7の上面に指先が接触されるものである。
【0012】蓋部材4は、後述するように、ねじ等の固定具を別途用いることなく、上ケース2(ケースK)に対してその外部から着脱自在に取付けられる。図1から図3には蓋部材4の上ケース2に対する取付状態が示され、図4には蓋部材4の上ケース2からの取外し状態が示される。窓部材7は蓋部材4に保持されているので、蓋部材4を上ケース2から取外すことにより、窓部材7が蓋部材4と共に上ケース2から取外される。同様に、蓋部材4を上ケース2に取付けることにより、蓋部材7が上ケース2に取付けられる。
【0013】蓋部材4と窓部材7とのセット体は、窓部材7が汚損されたときの交換用として、他の部材とは別途独立して提供(販売))することが可能である。つまり、窓部材7が汚損されときは、汚損された古い窓部材7と蓋部材4とのセット体を上ケース2から取外して、新しい窓部材7と蓋部材4とのセット体をあらたに上ケース2に取付ければよいことになる。勿論、窓部材7と蓋部材4とのセット体のみの交換となるので、指紋照合機全体のコストからすれば、極めて安価に交換することができる。勿論、上記セット体の交換は、ユーザ自身で容易に行うことができる。
【0014】ケースK内には、後述するように、窓部材7に接触された指先の指紋に応じた信号を得るための各種要素が内蔵され、得られた信号は最終的に電気信号として、接続ケーブル8を介して外部へ出力される。なお、接続ケーブル8つまりその接続端子8aの形式は、実施形態ではUSB式とされているが、他の形式のものを採択することもできる。
【0015】次に、本発明実施形態の詳細について説明する。まず、蓋部材4と窓部材7との詳細について、図12〜図18を参照しつつ説明する。薄い肉厚とされた蓋部材4に形成された開口部6の周縁部は、開口部6から離れるにしたがって徐々に高くなるように傾斜されて(この傾斜面部が符号4aで示される)、指先を開口部6(つまり窓部材7)へ導入し易くなるように設定されている。この蓋部材4の内面のうち開口部6の直近位置から、複数(実施形態では4個)の保持用脚部(保持部を構成))11が突出形成されている。この保持用脚部11は、細長くされて、十分に弾性変形できるようにされており、蓋部材4と一体成形されている。4つの保持用脚部11は、長方形の4隅に位置するように位置設定されている。なお、蓋部材4には、ケースKに対する着脱自在な取付けのために係合部が形成されているが、この点については、後述する。
【0016】窓部材7は、透光性(光透過性)部材によって薄い板状として形成されており、その平面形状が、図18に示されるように長方形の4隅を斜めに切り欠いたような形状とされている。窓部材7の左右(図18上下方向)の各端面からは、わずかに突出する突起部7aが形成されている。この左右一対の突起部7aは、窓部材7の側面に沿って比較的長く伸びているが、その端部は窓部材7の前後方向(図18左右方向)までは達しない長さとされている。この突起部7aは、窓部材7に一体成形されているものである。
【0017】前記蓋部材4に形成された保持用脚部11は、窓部材7における左右一対の突起部7aの長手方向端部に位置されて、窓部材7をその周縁部から弾力的に保持するようになっている。なお、保持用脚部11の先端部に爪部を形成して、この爪部が窓部材7の下面に位置するように設定することにより、窓部材7の保持機能を一層高めることもできる。窓部材7が保持用脚部11に保持された保持状態では、窓部材7によって蓋部材4の開口部6がその内方側から施蓋されることになる。この施蓋状態において、窓部材7のうち上面となる面には、シリコン膜のように、指紋の凹凸の検知精度を向上させる(光りの強弱をより明確にする)ためのコーティング層12(図17参照))が形成されている。なお、図17において、コーティング層12は、その存在を明確に示すために実際よりも誇張して厚く描かれている。
【0018】蓋部材4を、別途固定具を用いることなく上ケース2に着脱自在にするために、図4に示すように、ケースKには、第1係止部21と、第2係止部22とが形成されている。第1係止部21は、上ケース2の上面のうち開口5の一方側端部付近において、差込用開口部の形式として左右一対形成されている。また、第2係止部22は、上記開口5の他方側端部付近において、下ケース1の側壁上部の内面に、1つの凹部形式として形成されている。蓋部材4には、第1係止部11に対応して第1係合部23が一体成形され、第2係止部22に対応して第2係合部24が一体成形されている。第1係合部23は、蓋部材4の一方側端部より突出された左右一対の舌片状の形式として形成されている。また、第2係合部24は、蓋部材4の他方側端部付近において、先端部が爪部状の形式として形成されている。
【0019】窓部材7を保持した蓋部材4のケースKに対する取付けは、図4に示すように、蓋部材4を上ケース2の上面に対して若干傾斜させて状態で、その第1係合部23を第1係止部21内に挿入する。次いで、係止部11付近を中心として蓋部材4を下方へ揺動させて、第2係止部12に第2係合部24を係合させれば、取付完了となる。蓋部材4のケースKからの取外しは、上記とは逆の手順で行えばよい。すなわち、蓋部材4のうち第2係合部24に対応した位置に外部から若干の押圧力を加えて、第2係合部24を第2係止部22から離脱させた状態として、蓋部材4を上方へ揺動させ、この後、第1係合部23を第1係止部21から引き抜けばよい。このように、実施形態では、2モーションの所定の動きによって蓋部材4のケースKに対する着脱を行うようにしたが、例えば蓋部材4をケースKに対してスライドさせるという1モンーションによって着脱するようにさせるようにする等、着脱するのに必要な蓋部材4の所定の動き(つまり係止部と係合部との構造選択)は、適宜改変できるものである。
【0020】次に、ケースK内の詳細について図4〜図11を参照しつつ説明する。まず、ケースK内には、合成樹脂からなる保持体Hが装備される。この保持体Hは、その上部側面に形成された爪部形状の係合部31を、上ケース2の内面から突出形成されて先端が爪部形状の係止部32に係合させることにより、ケースK内の所定位置に固定される。この保持体Hには、光源装置Lと、第1,第2の2つの反射ミラー33、34と、レンズ35と、撮像素子36とが保持されている。光源装置Lは、光源としての発光素子42(実施形態ではLEDであるがこれに限定されない)と、発光素子42からの光線を広く面状に拡散させる導光板43とを有して、導光板43が、取付状態にある窓部材7に対して光線を面状に照射する。窓部材7からの反射光が、第1ミラー33より第2ミラー34を経てレンズ35に入力され、このレンズ35を通過した反射光線が撮像素子36に入力される。撮像素子36では、入力された反射光の強弱を電気信号に変換する。
【0021】上記保持体Hは、その左右側壁部の上面が、窓部材7を支承する支承面37として構成されている。すなわち、取付状態にある窓部材7の左右一対の突起部7aが、支承面37上に載置されて、指先により窓部材7が押圧されたときでも、窓部材7が下方へ変位しないように、しっかりと下方から窓部材7を支承する。そして、窓部材7の取付状態では、支承面37と蓋部材4(の開口部6の内周縁部)によって窓部材7が挟持されて、窓部材7は上下方向(板厚方向)に位置ずれしないようにされている。また、保持体Hには、取付状態にある(支承面37に支承された)窓部材7の周囲のうち、支承面37よりも若干高く上方へ伸びる左右壁部38および前壁部39が形成されている。さらに、前記光源装置Lにおける後述するホルダ41には支承面37よりも若干高く上方へ伸びる後壁部41aが形成されており、このストッパ部としての前後左右の壁部38、39、41aにより、取付状態にある窓部材7が、前後左右に大きく変位してしまう事態が防止されるようになっている。
【0022】光源装置Lについて、図4〜図11を参照しつつ説明する。光源装置Lは、合成樹脂で形成されたホルダ41を有して、前述の発光素子42と導光板43の他、発光素子42用の基板44を保持している。ホルダ41は、ほぼ平板状の支承板部41bを有して、この支承板41b上に導光板42が載置される。ホルダ41の後端部(図9左方側)には薄い開口部41cが形成されて、導光板43の後端部がこの開口部41c内にがたつきなく嵌合されている。さらに、支承板部41bの前端部は、上方へ短く伸びるストッパ壁部41dとされて、導光板43の前方への変位を規制している。
【0023】ホルダ41には、導光板43よりも後方において、基板44が保持されている。図10に示すように、基板44の上端面には係止突起部44aが形成されて、この係止突起部44aが、ホルダ41の基端部に形成された係止開口部41eへがたつきなく嵌合されている。また、基板44の下端面には切欠開口44bが形成されて、この切欠開口44b内に、ホルダ41から後方へ短く突出された係止突起部41fが嵌合されている。このようにしてホルダ41に保持された基板44には、左右方向(導光板43の後端面に沿う方向で、図8上下方向)に間隔をあけて複数(実施形態では3個)の発光素子42が取付けられている。この発光素子42は、導光板43の後端面直近に位置されて、導光板43の後端面に向けて発光される。
【0024】図11に示されるように、導光板43は、それぞれ光透過性部材からなる本体板部43Aと本体板部43Aの上面に一体化された表面板部43Bとから構成されている。本体板部43Aの上面には、そのほぼ全面に渡って、細かい溝部46が形成されている。この溝46は、入力された発光素子42からの光線を広く面状に分散させるためのもので、発光素子42からの受光方向とほぼ平行な方向に伸びており、かつ受光方向に沿って多数形成されている。上記表面板部43Bによって、本体板部43Aで広く分散された光線が所定方向に向けて発光される均一光線となるように矯正される。
【0025】ホルダ41は、その後端部から前後方向(図4左右方向))中間部に渡って、保持体Hに形成された保持部45上に載置、保持されている。ホルダ41には、基板44よりも後方において、ほぼ上下方向に伸びる係止孔部41gが形成され、この係止孔部41gに、保持体Hに形成された上下方向に短く伸びる係止突起部47がきつく嵌合されている(図4参照)。ホルダHは、上記保持部45の直下方において、レンズ35を保持しており、このレンズ45の直後方において撮像素子36を保持している。第1反射ミラー33は、取付状態にある窓部材7の下方で、導光板43の延長線上に配置されている。第2反射ミラー34は、取付状態にある窓部材7の下方に位置するようにして、もっとも低い位置に配置されている。導光板43の厚さが薄いので、また窓部材7に対して近接配置することができるので、ケースK全体として上下方向長さを小さく設定することができる。
【0026】導光板43は、取付状態にある窓部材7に対して傾斜配置されて、斜め方向から窓部材7に向けて光線を照射するようになっており、このような斜めからの照射を行うことから、第1反射ミラー33が導光板43の延長方向に配置されている。つまり、導光板43と第1反射ミラー33との間の空間が、第1反射ミラー33から第2反射ミラー34への反射光線経路(の一部)構成しており、第2反射ミラー34からの反射光が、導光板43の傾斜方向とほぼ一致するようにされて、導光板43の下方に設置されたレンズ35へ反射光が入力されるように設定されている。
【0027】窓部材7に指先が接触されているか否かを確認するために、保持体Hには、その左側の側壁部の上部において発光素子51(実施形態ではLED)が配設される一方、右側の側壁部の上部において、発光素子51の延長線上において受光素子52が配設されている。この各素子51、52の高さ位置は、取付状態にある窓部材7の上面よりも若干高い位置とされている。窓部材7に指先が接触されたとき、発光素子51からの光線が遮断されて受光素子42に入力されないことによって、指先の存在が確認されることになる。蓋部材4における開口部6の内周縁部のうち、上記発光素子51と受光素子52とを結ぶ結合線上において、左右一対の切欠開口4bが形成されて(図4,図12,図16参照))、蓋部材4が指先検知の邪魔にならないようにされている。
【0028】図19は、指紋照合機のケースを、ノートパソコンNPにおけるキーボード用ケース61によって兼用させた場合の一例を示す。すなわち、ノートパソコンNPにおいて、本人確認のために、パスワードの代わりに指紋照合機を用いるようにしたものである。図19において、62はデイスプレイ63を有する蓋側ケース、64は各種キー、65はマウスパッド、66,67はクリックキーである。上記キー64、マウスパッド65、クリックキー66、67を有するキーボード用ケース61が、前述した指紋照合機のケースKとして用いられている。そして、蓋部材4がキーボード用ケース61の一部を構成している。勿論、蓋部材4の下方に配設される図4に示されるような指紋照合機用の各種部品は、キーボード用ケース61内に装備されている(ただし接続ケーブル8は不用である)。勿論ノートパソコン以外に、デスクトップ型パソコン、その他の情報処理装置にも本発明は適用することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、安価に提供でき、消費電力み小さくてすみ、しかも指紋照合機全体としての小型化を図ることができる。




 

 


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