(57)【要約】【課題】小型機器への搭載に適した薄型・小型の静脈認証装置を提供する。【解決手段】照明手段１７により特定の偏光方向の直線偏光を指１に照射した状態で、レンズアレイ３を含む縮小光学系を用い、非接触で指の縮小像（個眼像）の集合からなる複眼像を撮像・入力する。撮像素子１０として、撮像面１１の小さな安価なものを使用可能である。レンズアレイ３の一部のレンズ８には上記特定偏光方向の偏光成分のみ通過させる検光子３０が設けられる。レンズアレイ３の上記検光子が設けられていないレンズ７による個眼像から、上記検光子３０が設けられたレンズ８による個眼像の成分を除去する補正演算を補正演算部４６で行うことにより、指内部で反射・散乱された光による鮮明な静脈像を得る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレンズがアレイ配列されてなるレンズアレイと、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位に特定偏光方向の直線偏光を照射する照明手段と、該レンズアレイの一部のレンズの物体側又は像面側に設けられた、該特定偏光方向と平行な方向の偏光成分のみ通過させる第１の検光子と、該レンズアレイのレンズにより略結像される、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位の縮小像（以下、個眼像と称する）の集合である複眼像を撮像する、該レンズアレイの像面側に設けられた撮像素子とを含み、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位と非接触で前記複眼像を入力する像入力装置と、
前記像入力装置により入力された複眼像における、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられていないレンズによる個眼像の各画素値に対し、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられたレンズによる個眼像の対応画素値を減算する補正演算を施す補正演算手段と、
前記補正演算手段による補正演算後の個眼像を利用して個人認証を行う認証手段とを有することを特徴とする生体認証装置。
【請求項２】
前記像入力装置は、前記レンズアレイの一部のレンズの物体側又は像面側に設けられた、前記特定偏光方向と非平行な方向の偏光成分のみを通過させる第２の検光子を含み、
前記補正演算手段において、前記像入力装置により入力された複眼像における、前記レンズアレイの前記第１の検光子も前記第２の検光子も設けられていないレンズによる個眼像の各画素値に対し、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられたレンズによる個眼像の対応画素値を減算し、かつ、前記レンズアレイの前記第２の検光子が設けられたレンズによる個眼像の対応画素値を加算する補正演算を施すことを特徴とする請求項１記載の生体認証装置。
【請求項３】
前記補正演算手段による補正演算に先立って、該補正演算に係る個眼像に対し該個眼像間の視差を打ち消すように像位置を調整する視差調整演算を施す視差調整演算手段と、
前記視差調整演算手段による視差調整演算に用いられる個眼像間視差を、前記像入力装置により入力された複眼像に基づいて算出する視差検出演算手段と
を有することを特徴とする請求項１又は２記載の生体認証装置。
【請求項４】
複数のレンズがアレイ配列されてなるレンズアレイと、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位に特定偏光方向の直線偏光を照射する照明手段と、該レンズアレイの一部のレンズの物体側又は像面側に設けられた、該特定偏光方向と平行な方向の偏光成分のみ通過させる第１の検光子と、該レンズアレイのレンズにより略結像される、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位の縮小像（以下、個眼像と称する）の集合である複眼像を撮像する、該レンズアレイの像面側に設けられた撮像素子とを含み、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位と非接触で前記複眼像を入力する像入力装置と、
前記像入力装置により入力された複眼像における、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられていない複数のレンズによる複数の個眼像から、その視差を利用して第１の単一画像を再構成し、また、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられた複数のレンズによる複数の個眼像から、その視差を利用して第２の単一画像を再構成する再構成演算を行う再構成演算手段と、
前記第１の単一画像の各画素値に対し、前記第２の単一画像の対応画素値を減算する補正演算を施す補正演算手段と、
前記補正演算手段による補正演算後の単一画像を利用して個人認証を行う認証手段とを有することを特徴とする生体認証装置。
【請求項５】
前記像入力装置は、前記レンズアレイの一部のレンズの物体側又は像面側に設けられた、前記特定偏光方向と非平行な方向の偏光成分のみを通過させる第２の検光子を含み、
前記再構成演算手段において、前記像入力装置により入力された複眼像における、前記レンズアレイの前記第２の検光子が設けられた複数のレンズによる複数の個眼像から、その視差を利用して第３の単一画像を再構成し、
前記補正演算手段において、前記第１の単一画像の各画素値に対し、前記第２の単一画像の対応画素値を減算し、かつ、前記第３の単一画像の対応画素値を加算する補正演算を施すことを特徴とする請求項４記載の生体認証装置。
【請求項６】
前記補正演算手段による補正演算に先立って、該補正演算に係る単一画像に対し該単一画像間の視差を打ち消すように像位置を調整する視差調整演算を施す視差調整演算手段と、
前記視差調整演算手段による視差調整演算に用いられる単一画像間視差及び前記再構成演算手段による再構成演算に用いられる個眼像間視差を、前記像入力装置により入力された複眼像に基づいて算出する視差検出演算手段と
を有することを特徴とする請求項４又は５記載の生体認証装置。
【請求項７】
前記照明手段は、前記レンズアレイの視野内にかざされた生体部位に照射される直線偏光の光量を均一化するための照明用レンズを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の生体認証装置。
【請求項８】
前記照明用レンズは前記レンズアレイに形成されることを特徴とする請求項７記載の生体認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指等の生体部位の静脈パターンを利用して個人認証を行う生体認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レンズアレイを用いることにより、薄型化を図った生体認証装置が知られている（例えば特許文献１，２，３参照）。
【０００３】
一方、モバイル機器のような小型機器に搭載される生体認証装置においては、薄型・小型であることが重要である。しかし、特許文献１，２，３に開示されている装置は、薄型化することはできても小型化することは困難である。
【０００４】
すなわち、特許文献１の装置は、レンズアレイを構成するレンズと撮像素子の画素とが１対１対応となっているため、観察したい指の領域とほぼ同じサイズの撮像素子が必要になる。そして、まばらに存在する静脈のパターンを利用する認証の精度を確保するには、指のかなり広い領域を観察する必要があるので、必然的に撮像面積の大きな撮像素子が要求されるため装置が大型化してしまう。また、撮像面積の大きな撮像素子は高価であるため、装置コストが増大するという問題もある。
【０００５】
特許文献２，３の装置においても、指をレンズアレイに接触もしくは接近させて撮像するため、静脈認証の精度を確保するため指の広い範囲を撮像しようとすると、撮像面積の大きい高価な撮像素子を必要とし、装置の大型化、コスト増大が避けられない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、撮像面積の小さい安価な撮像素子を使用して高精度な静脈認証が可能であって、装置の薄型化・小型化及び低コスト化が容易な生体認証装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明による生体認証装置は、
複数のレンズがアレイ配列されてなるレンズアレイと、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位に特定偏光方向の直線偏光を照射する照明手段と、該レンズアレイの一部のレンズの物体側又は像面側に設けられた、該特定偏光方向と平行な方向の偏光成分のみ通過させる第１の検光子と、該レンズアレイのレンズにより略結像される、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位の縮小像（以下、個眼像と称する）の集合である複眼像を撮像する、該レンズアレイの像面側に設けられた撮像素子とを含み、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位と非接触で前記複眼像を入力する像入力装置と、
前記像入力装置により入力された複眼像における、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられていないレンズによる個眼像の各画素値に対し、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられたレンズによる個眼像の対応画素値を減算する補正演算を施す補正演算手段と、
前記補正演算手段による補正演算後の個眼像を利用して個人認証を行う認証手段とを有することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明の特徴は、請求項１の発明による生体認証装置において、前記像入力装置は、前記レンズアレイの一部のレンズの物体側又は像面側に設けられた、前記特定偏光方向と非平行な方向の偏光成分のみを通過させる第２の検光子を含み、前記補正演算手段において、前記像入力装置により入力された複眼像における、前記レンズアレイの前記第１の検光子も前記第２の検光子も設けられていないレンズによる個眼像の各画素値に対し、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられたレンズによる個眼像の対応画素値を減算し、かつ、前記レンズアレイの前記第２の検光子が設けられたレンズによる個眼像の対応画素値を加算する補正演算を施すことである。
【０００９】
請求項３の発明の特徴は、請求項１又は２の発明による生体認証装置において、前記補正演算手段による補正演算に先立って、該補正演算に係る個眼像に対し該個眼像間の視差を打ち消すように像位置を調整する視差調整演算を施す視差調整演算手段と、該視差調整演算手段による視差調整演算に用いられる個眼像間視差を、前記像入力装置により入力された複眼像に基づいて算出する視差検出演算手段とをさらに有することである。
【００１０】
請求項４の発明による生体認証装置は、
複数のレンズがアレイ配列されてなるレンズアレイと、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位に特定偏光方向の直線偏光を照射する照明手段と、該レンズアレイの一部のレンズの物体側又は像面側に設けられた、該特定偏光方向と平行な方向の偏光成分のみ通過させる第１の検光子と、該レンズアレイのレンズにより略結像される、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位の縮小像（以下、個眼像と称する）の集合である複眼像を撮像する、該レンズアレイの像面側に設けられた撮像素子とを含み、該レンズアレイの視野内にかざされた生体部位と非接触で前記複眼像を入力する像入力装置と、
前記像入力装置により入力された複眼像における、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられていない複数のレンズによる複数の個眼像から、その視差を利用して第１の単一画像を再構成し、また、前記レンズアレイの前記第１の検光子が設けられた複数のレンズによる複数の個眼像から、その視差を利用して第２の単一画像を再構成する再構成演算手段と、
前記第１の単一画像の各画素値に対し、前記第２の単一画像の対応画素値を減算する補正演算を施す補正演算手段と、
前記補正演算手段による補正演算後の単一画像を利用して個人認証を行う認証手段とを有することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５の発明の特徴は、請求項４の発明による生体認証装置において、前記像入力装置は、前記レンズアレイの一部のレンズの物体側又は像面側に設けられた、前記特定偏光方向と非平行な方向の偏光成分のみを通過させる第２の検光子を含み、前記再構成演算手段において、前記像入力装置により入力された複眼像における、前記レンズアレイの前記第２の検光子が設けられた複数のレンズによる複数の個眼像から、その視差を利用して第３の単一画像を再構成し、前記補正演算手段において、前記第１の単一画像の各画素値に対し、前記第２の単一画像の対応画素値を減算し、かつ、前記第３の単一画像の対応画素値を加算する補正演算を施すことである。
【００１２】
請求項６の発明の特徴は、請求項４又は５の発明による生体認証装置において、前記補正演算手段による補正演算に先立って、該補正演算に係る単一画像に対し該単一画像間の視差を打ち消すように像位置を調整する視差調整演算を施す視差調整演算手段と、該視差調整演算手段による視差調整演算に用いられる単一画像間視差及び前記再構成演算手段による再構成演算に用いられる個眼像間視差を、前記像入力装置により入力された複眼像に基づいて算出する視差検出演算手段とをさらに有することである。
【００１３】
請求項７の発明の特徴は、請求項１乃至６のいずれか１項の発明による生体認証装置において、前記照明手段は、前記レンズアレイの視野内にかざされた生体部位に照射される直線偏光の光量を均一化するための照明用レンズを含むことである。
【００１４】
請求項８の発明の特徴は、請求項７の発明による生体認証装置において、前記照明用レンズは前記レンズアレイに形成されることである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明による生体認証装置において、像入力装置は、レンズアレイを含む縮小光学系を用い、レンズアレイの視野内にかざされた生体部位の縮小像の集合である複眼像を撮像するので、撮像面積の小さな安価な撮像素子を用いて生体部位の十分に広い範囲の像を入力可能であり、このことは像入力装置及びそれを含めた生体認証装置の薄型・小型化を可能にする。
【００１６】
像入力装置において、照明手段により特定偏光方向の直線偏光が照明光として生体部位へ照射されるが、この照明光は生体部位の表面近傍で反射され、あるいは生体部位の内部に進入し反射・散乱されるので、生体部位からレンズアレイへ戻る光には、生体部位の表面近傍での反射光と、生体部位の内部で反射・散乱された光とがある。生体部位の表面近傍からの反射光は照明光の偏光方向と平行な方向の偏光成分が大きな割合を占めているのに対し、生体部位内部で反射・散乱された光は照明光の偏光方向と異なった方向の偏光成分が大きな割合を占めている。したがって、像入力装置により入力された複眼像において、第１の検光子が設けられたレンズによる個眼像は生体部位の表面近傍での反射光による像であり、第１の検光子が設けられないレンズによる個眼像は生体部位の内部で反射・散乱された光による静脈の像に、表面での反射光による像が重畳した像である。生体部位をレンズアレイから離してかざした場合、生体部位をレンズアレイに密着させるような場合に比べて、生体部位の表面近傍での反射光が増加し、また、生体部位の位置の変動に伴い照明光の面内強度分布も変化するが、その面内強度分布の変化は主に表面近傍での反射光に起因するため、静脈認証の場合には生体部位表面近傍での反射光による影響を強く受けやすい。本発明によれば、生体部位の表面近傍での反射光による影響を排除することにより、高精度の個人認証が可能である。
【００１７】
すなわち、請求項１の発明においては、補正演算によって、第１の検光子が設けられないレンズによる個眼像から表面反射光による像の成分を除去し、生体内部での反射・散乱された光による鮮明な静脈像を得られ、このような静脈像を利用することにより高精度の個人認証が可能となる。同様に、請求項４の発明においては、第１の検光子が設けられない複数のレンズによる複数の個眼像から再構成した高解像の単一画像から、表面反射光による像の成分を除去し、生体内部での反射・散乱された光による鮮明な高解像の静脈像を得られるため、より高精度の個人認証が可能となる。
【００１８】
像入力装置において、レンズアレイの一部のレンズの物体側又は像面側に設けられた第２の検光子は、照明光（直線偏光）の偏光方向と非平行な方向の偏光成分を通過させるが、この通過する偏光成分は照明光が生体部位内の静脈等により反射されて偏光方向が変化した成分である。したがって、請求項２の発明において、補正演算によって、検光子が設けられないレンズによる個眼像から、第１の検光子が設けられたレンズによる個眼像の成分を減算し、第２の検光子が設けられたレンズによる個眼像の成分を加算することにより、生体部位の表面近傍での反射光の影響を除去し、静脈のエッジを強調した鮮明な静脈像を取得し、個人認証に利用することができる。同様、請求項５の発明において、補正演算にって、検光子が設けられない複数のレンズによる複数の個眼像から再構成した高解像度の単一画像から、第１の検光子が設けられた複数のレンズによる複数の個眼像から再構成された単一画像の成分を減算し、第２の検光子が設けられた複数のレンズによる複数の個眼像から再構成された単一画像の成分を加算することにより、生体部位の表面近傍での反射光の影響を除去し、静脈のエッジを強調した鮮明な高解像の静脈像を取得し、個人認証に利用することができる。
【００１９】
生体部材のレンズアレイからの距離が変化すると、複眼像中の個眼像間の視差が変化し、複眼像から再構成された単一画像間の視差も変化する。これに対し、請求項３又は６の発明によれば、視差調整演算に用いられる個眼像間視差又は単一画像間視差、さらには単一画像の再構成演算に用いられる個眼像間視差が、入力された複眼像に基づいて算出されるため、生体部材のレンズアレイからの距離の変化しても高い認証精度を確保可能である。
【００２０】
生体部位に対する照明光が特徴的な面内強度分布をもっていると、レンズアレイの視野内にかざした生体部位の位置により入力される静脈像の強度分布が変化し、認証精度を低下させるおそれがある。請求項７の発明においては、照明用レンズによって照明光の光量が均一化されるため、生体部位の位置による静脈像の強度分布の変化を抑制することができる。また、請求項８の発明においては、照明用レンズはレンズアレイに形成されるため、レンズアレイから独立した照明用レンズを設ける場合に比べ、照明用レンズにかかわる装置コストを削減でき、また装置の小型化にも有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置の構成説明図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る像入力装置の平面構造説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置の動作説明用フローチャートである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る生体認証装置の構成説明図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る像入力装置の平面構造説明図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る生体認証装置の動作説明用フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る生体認証装置の構成説明図である。この生体認証装置は、生体部位として手の指を用い、指内部の静脈のパターン情報を利用して個人認証を行うもので、図示のように離れた位置にある指１と非接触の状態で、指１の像を入力するための像入力装置２を備える。図１においては像入力装置２の断面構造が概略的に示されている。図２に、指と対向する側から見た像入力装置２の平面構造を概略的に示す。なお、指の長手方向は、図１及び図２の左右方向に対応する。
【００２３】
像入力装置２は、複数の撮像用レンズをレンズ光軸と略直交する平面内にアレイ配列したレンズアレイ３を有する。ここに示す例では、図２に見られるように６個のレンズ４，５，６，７，８，９が２×３アレイ配列されている。
【００２４】
像入力装置２は、レンズアレイ３の像面側に、各レンズ４〜９により略結像される像を撮像するための撮像素子１０を備える。この撮像素子１０は、その撮像面１１に多数の画素が二次元的に配列されたもので、例えば、一般的なＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサを用いることができる。像入力装置２は、レンズアレイ３から離れた指１の縮小像を撮像することになるため、撮像面１１の小さな安価な撮像素子１０を使用し、指１をレンズアレイ３に密着させた状態で撮像する形態に比べ指１の十分広い領域の像を入力可能になる。このことは、像入力装置２の小型化、低コスト化を可能にする。
【００２５】
また、像入力装置２は、各レンズ４〜９を通過した光線の像面上でのクロストークを防止するための遮光壁部材１２を備える。これらのレンズアレイ３、遮光壁部材１２、撮像素子１０は筐体１３により一体的に保持されている。
【００２６】
像入力装置２は、近赤外帯の直線偏光を指に照射するための照明装置１７を備える。ここに示す例では、照明装置１７は、光源としての近赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）１４と、この近赤外ＬＥＤ１４の発した近赤外光を効率的に、より均一な光量で指へ向けて照射させるための、レンズアレイ３に一体的に設けられた照明用レンズ１５と、この照明用レンズ１５を通過した近赤外光を所定の偏光方向の直線偏光にするための偏光子としての、レンズアレイ上に設けられた偏光フィルム１６とを含む。近赤外帯の光は、生体に対して透過率を有し、また、血液中の還元ヘモグロビンで吸収を受けるため、指内部の静脈の像を入力する目的に好適である。
【００２７】
図２に示されるように、レンズアレイ３は、指と対向する側より観察した場合、遮光壁部材１２により各撮像用レンズ４〜９に対応した四角形の領域２４，２５，２６，２７，２８，２９に区画されている。そして、レンズアレイ３には、レンズ８に対応した領域２８に、照明装置１７よる照明光の偏光方向と平行な方向の偏光成分のみを通過させる検光子としての偏光フィルム３０が設けられ、また、レンズ９に対応した領域２９に、照明装置１７による照明光の偏光方向と直交する方向の偏光成分のみを通過させる検光子としての偏光フィルム３１が設けられている。
【００２８】
また、図１及び図２には図示されていないが、レンズアレイ３のレンズ４，６，７，８，９に対応した領域２４，２６，２７，２８，２９に、レンズアレイの上面又は下面に成膜された金属薄膜等からなる可視光カットフィルタ（又は近赤外光透過フィルタ）が形成されている。なお、レンズ５に対応した領域２５には可視光カットフィルタ（又は近赤外光透過フィルタ）を設けないが、これは、このレンズ５による像を装置周囲の照度の検出に利用可能にするためである。このような利用を考えないならば、このレンズ５の領域２５にも同フィルタを設けてよい。また、可視光が入射する可能性のないような環境で生体認証装置を利用するのであれば、そのようなフィルタを省いてもよい。また、レンズアレイ３の撮像用の各レンズは円形であるので、それら各レンズの有効範囲外の領域からの光の入射を阻止するための金属箔膜等の遮光膜（不図示）が例えばレンズアレイ３の像面側の面に形成されている。
【００２９】
なお、偏光フィルム１６，３０，３１に代えて、レンズアレイ３の上面又は下面に微細構造を形成することによって、同様の偏光子又は検光子を実現することも可能であり、かかる実施形態も当然に本発明に包含される。このような実施形態は、レンズアレイ３に偏光フィルムを貼り付けたり塗布する形態に比べ、生産コストや加工精度の面で一般的に有利である。
【００３０】
図１を参照し、生体認証装置の他の構成要素について説明する。図１において、ＬＥＤ駆動部４１は照明装置１７の近赤外ＬＥＤ１４を駆動する手段である。画像キャプチャ部４２は、撮像素子１０より出力される画像データを取り込み、レンズ４，６，７，８，９による像（個眼像）のデータＳ１，Ｓ２，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を抽出する手段である。撮像素子１０より取り込まれる画像データは、レンズ４〜９による個眼像の集合した複眼像データであり、その各個眼像の周囲が遮光壁部材１２の影で囲まれている。したがって、複眼像データの画素値を適当な閾値と比較して遮光壁部材１２の影部分を検出することにより、各個眼像データを容易に抽出可能である。なお、レンズアレイ３のレンズピッチや遮光壁部材１２の寸法等の精度が十分に高い場合には、予め決めた領域を単純に個眼像として切り出すようにしてもよい。
【００３１】
視差検出演算部４３は、レンズ４，６に対応した個眼像データＳ１，Ｓ２より両個眼像間の視差(画像シフト）を算出するとともに、この視差を基に、レンズ７に対応した個眼像データＩ１に対する、レンズ８，９の個眼像データＩ２，Ｉ３の視差を算出する演算手段である。例えば、個眼像データＳ１，Ｓ２のうちの一方の個眼像データＳ２をｘ方向，ｙ方向にシフトしたものと、もう一方の基準側の個眼像データＳ１との間の輝度偏差をとり、その二乗和を求める計算を、シフト量を変化させながら繰り返し、輝度偏差の二乗和が最小となったｘ方向，ｙ方向のシフト量を、それら個眼像間のｘ方向，ｙ方向の視差とするような演算を行う。このようにして個眼像データＳ１，Ｓ２間の視差が算出されたならば、レンズピッチ等に基づいて個眼像データＩ１に対する、個眼像データＩ２，Ｉ３の視差も容易に計算することができる。
【００３２】
視差調整演算部４４は、視差検出演算部４３により算出された個眼像データＩ２，Ｉ３の個眼像データＩ１に対する視差に基づき、その視差を打ち消すように像位置を調整する視差調整演算を個眼像データＩ２，Ｉ３に対し施す手段である。被写体距離と視差との間には、被写体距離が増加すると視差が減少するという関係があるが、このような視差調整演算を施すため、レンズアレイ３から指１までの光軸方向の距離が一定でなくとも正常な認証が可能になる。
【００３３】
補正演算部４６は、個眼像データＩ１に対し、視差調整演算後の個眼像データＩ２，Ｉ３を用いた補正演算を施す手段であり、演算モード選択信号４７に応じて第１の演算モード又は第２の演算モードを選択可能である。なお、演算モード選択信号４７は、例えば、当該生体認証装置の備える不図示のスイッチの操作や、当該生体認証装置が搭載された情報端末等の機器の備えるスイッチの操作により設定されたり、あるいは、当該機器で動作するプログラムにより設定される。第１の演算モードが選択された場合、補正演算部４６では、個眼像データＩ１の各画素値に対し、視差調整演算後の個眼像データＩ２の対応画素値を減算する演算（Ｉ１−Ｉ２）が行われる。第２の演算モードが選択された場合、個眼像データＩ１の各画素値に対し、視差調整演算後の個眼像データＩ２の対応画素値を減算し、また、視差調整演算後の個眼像データＩ３の対応画素値を加算する演算（Ｉ１−Ｉ２＋Ｉ３）が行われる。
【００３４】
補正演算部４６による補正演算後の個眼像データは照合／登録切替部４８に入力される。照合／登録切替部４８には、照合／登録切替信号５０も入力される。この照合／登録切替信号５０は、例えば、当該生体認証装置の備える不図示のスイッチの操作や、当該生体認証装置が搭載された情報端末等の機器の備えるスイッチの操作により設定され、あるいは、当該機器で動作するプログラムにより設定される。
【００３５】
照合／登録切替信号５０が登録側に設定されているときには、照合／登録切替部４８は補正演算部４６より出力された個眼像データ（（Ｉ１−Ｉ２）又は（Ｉ１−Ｉ２＋Ｉ３））を登録データベース（ＤＢ）５１へ転送し、登録データベース５１において、その個眼像データを登録データとして登録させる。また、照合／登録切替信号５０が照合側に設定されているときには、照合／登録切替部４８は、補正演算部４６より出力された個眼像データ（（Ｉ１−Ｉ２）又は（Ｉ１−Ｉ２＋Ｉ３））を照合演算部５２へ転送し、照合演算部５２において、その個眼像データと、登録データベース５１の登録データとの照合演算を行わせる。照合演算部５２は、登録データベース５１とともに、静脈認証を行う手段を構成するものである。
【００３６】
以上に説明した各演算部等は、ハードウェアで実現してもよいし、マイクロプロセッサ等のハードウェア資源を利用してプログラムにより実現してもよい。
【００３７】
なお、登録データベース５１において、個眼像データより抽出した静脈走行の分岐点座標等の静脈特徴情報を登録データとして登録させ、照合演算部５２において、個眼像データより抽出した静脈特徴情報と、登録データベース５１に登録されている静脈特徴情報との照合演算を行わせるようにしてもよい。
【００３８】
なお、認証／登録動作は開始信号５５により開始する。この開始信号５５は、例えば、当該生体認証装置の備える不図示のスイッチの操作や、当該生体認証装置が搭載された情報端末等の機器の備えるスイッチの操作により発生し、あるいは、当該機器で動作するプログラムで発生する。
【００３９】
図３は、生体認証装置の全体的な動作の流れを説明するためのフローチャートである。以下、図３を参照しながら生体認証装置の動作について説明する。
【００４０】
手の指を図１に示すようにレンズアレイ３の視野内にかざし、スイッチ操作等により開始信号５５を発生させると、動作が開始する。
【００４１】
ＬＥＤ駆動部４１が所定時間だけ近赤外ＬＥＤ１４を駆動し発光させる。レンズアレイ３にかざした指１に近赤外帯の直線偏光が照射され、この状態で撮像素子１０によりレンズ４〜９による個眼像の集合である複眼像が撮像され、その複眼像データが画像キャプチャ部４２に取り込まれる（ｓｔｅｐ１）。
【００４２】
画像キャプチャ部４２で、複眼像データから、レンズ４，６，７，８，９に対応した個眼像データＳ１，Ｓ２，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が抽出される（ｓｔｅｐ２）。
【００４３】
視差検出演算部４３において、個眼像データＳ１，Ｓ２間の視差が算出され、この視差を基に、個眼像データＩ１に対する、個眼像データＩ２，Ｉ３の視差が算出される（ｓｔｅｐ３）。
【００４４】
視差調整演算部４４において、個眼像データＩ１に対する個眼像データＩ２，Ｉ３の視差を打ち消すように像位置を調整するための視差調整演算が個眼像データＩ２，Ｉ３に施される（ｓｔｅｐ４）。
【００４５】
補正演算部４６において、演算モード選択信号４７が第１モードを選択しているならば（ｓｔｅｐ５，第１モード）、個眼像データＩ１の各画素値から個眼像データＩ２の対応画素値を減算する補正演算を行い、補正後の個眼像データを照合／登録切替部４８へ転送する（ｓｔｅｐ６）。演算モード選択信号４７が第２モードを選択しているならば（ｓｔｅｐ５，第２モード）、個眼像データＩ１の各画素値に対し個眼像データＩ２の対応画素値を減算し、さらに個眼像データＩ３の対応画像値を加算する補正演算を行い、補正後の個眼像データを照合／登録切替部４８へ転送する（ｓｔｅｐ７）。そして、照合／登録切替部４８は、照合／登録切替信号５０が照合に設定されているならば（ｓｔｅｐ８，Ｙｅｓ）、照合演算部５２で該個眼像データと登録データとの照合演算を実行させ（ｓｔｅｐ９）、照合／登録切替信号５０が登録に設定されているならば（ｓｔｅｐ８，Ｎｏ）、登録データベース５１で当該個眼像データを登録させる（ｓｔｅｐ１０）。
【００４６】
さて、照明装置１７による照明光は、指の表面近傍で反射され、あるいは指の内部に進入して反射・散乱されるので、指からレンズアレイ３へ戻る光には、指の表面近傍での反射光と、指の内部で反射・散乱された光とがある。指の表面近傍での反射光は照明光の偏光方向と平行な方向の偏光成分が大きな割合を占めているのに対し、指内部で反射・散乱された光は照明光とは偏光方向が異なった偏光成分が大きな割合を占めている。
【００４７】
レンズ８の領域２８に設けられた偏光フィルム（検光子）３０は、照明光の偏光方向と平行な方向の偏光成分は通すが、それ以外の方向の偏光成分の通過を阻止するので、もっぱら指表面近傍での反射光による像がレンズ８により結像され、これが個眼像データＩ２として入力される。
【００４８】
一方、レンズ７に対しては検光子が設けられないため、指内部で反射・散乱された光と指表面近傍での反射光による像がレンズ７により結像され、この像が個眼像データＩ１として入力される。この個眼像は静脈像であるが、指表面反射光の影響により、その鮮明度は良くない。特に、指をレンズアレイ３から離してかざした場合、指をレンズアレイ３に密着させるような場合に比べて、指の表面近傍での反射光が増加し、また、指位置の変動に伴い照明光の面内強度分布も変化するが、その面内強度分布の変化は主に指表面近傍での反射光に起因するため、静脈認証の場合には指表面近傍での反射光による影響を強く受けやすい。しかし、補正演算部４６による第１又は第２の演算モードの補正演算によって、指表面での反射光の影響を効果的に排除し、指内部で反射・散乱した光による鮮明な指静脈像のデータを取得することができるため、これを用いて高精度の静脈認証が可能となるのである。なお、レンズ４，６に対応した個眼像データＳ１，Ｓ２も、レンズ７に対応した個眼像データＩ１と同様な、やや鮮明度の悪い静脈像のデータである。
【００４９】
また、レンズ９に対応して設けられた偏光フィルム（検光子）３１は照明光の偏光方向に直交する方向の偏光成分を通すが、この通過する偏光成分は指に照射された直線偏光が静脈により反射されて偏光方向が大きく変化した成分である。したがって、補正演算部４６で、レンズ９に対応した個眼像データＩ３の画素値を加算する第２の演算モードの補正演算を施した場合、静脈のエッジを強調したような静脈像のデータを取得することができる。このようなエッジを強調した静脈像を利用することが静脈認証の精度面でより有利となる場合がある。
【００５０】
なお、検光子としての偏光フィルム３１は照明光の偏光方向と非平行な方向の偏光成分を通すものであればよく、その偏光方向は必ずしも照明光の偏光方向と直交する方向でなくともよい。
【００５１】
また、レンズアレイ３から指までの距離を一定となるように規制するような場合には、個眼像間の視差は一定であってレンズピッチ等に基づいて予め計算することができる。したがって、この場合には視差検出演算部４３を省くことができる。また、視差検出に利用するための個眼像データＳ１，Ｓ２を抽出する必要もなく、レンズ４，６を省くことも可能である。かかる実施形態も本発明に包含されるものである。
【００５２】
［第２の実施形態］
図４及び図５を参照し、本発明の第２の実施形態に係る生体認証装置の構成について説明する。なお、図４及び図５において、前記第１の実施形態に係る生体認証装置と同一要素又は対応要素には同一の参照符号が付けられている。
【００５３】
本実施形態においては、図５に示すように、レンズアレイ３の撮像用レンズ４，５，６，７，８，９はそれぞれ４個ずつ２×２アレイを構成するように配列されている。このように撮像用レンズが増加しているが、レンズ５以外の撮像用レンズの各領域２４，２６，２７，２８，２９には、図示しないが可視光カットフィルタ（又は近赤外光透過フィルタ）が設けられていること、照明装置１７による照明光の偏光方向と平行な方向の偏光成分のみを通過させる検光子としての偏光フィルム３０が、レンズ８に対応した領域２８に設けられていること、照明装置１７による照明光の偏光方向と直交する方向の偏光成分のみを通過させる検光子としての偏光フィルム３１が、レンズ９に対応した領域２９に設けられていることは、前記第１の実施形態の場合と同様である。また、撮像用の各レンズの有効範囲外の領域からの光の入射を阻止するための金属薄膜等の遮光膜（不図示）が、例えばレンズアレイ３の像面側の面に形成されている。
【００５４】
さて、照明装置１７により直線偏光の照明光をレンズアレイ３から離れた指１（生体部位）に照射した状態で、撮像用レンズ７〜９による像（個眼像）の集合（複眼像）が撮像素子１０により撮像される。画像キャプチャ部４２は、撮像素子１０より複眼像データを取り込み、この複眼像データから個眼像のデータを抽出し出力する手段であるが、本実施形態の場合、４個のレンズ７に対応した４個の個眼像のデータＩ１、４個のレンズ８に対応した４個の個眼像のデータＩ２、４個のレンズ９に対応した４個の個眼像のデータＩ３、１個のレンズ４（例えば図５において左上のレンズ４）に対応した１個の個眼像のデータＳ１、１個のレンズ６（例えば図５において右上のレンズ６）に対応した１個の個眼像のデータＳ２を抽出し出力する。
【００５５】
再構成演算部６１は、視差のある複数の個眼像を、視差を利用し、より高解像の単一画像に再構成する処理を行う手段である。ここに示す例では、再構成演算部６１は、４個の個眼像のデータＩ１、４個の個眼像のデータＩ２、４個の個眼像のデータＩ３のそれぞれについて再構成処理を行う。具体的には、４個のレンズ７に対応した個眼像のデータＩ１の場合、例えば図５において左上位置にあるレンズ７に対応した個眼像を基準とした、残りの３個のレンズ７に対応した個眼像の視差を利用し、各個眼像のデータの画素輝度を、メモリ上に用意した再構成画像空間における個眼像の位置及び視差に応じて決まる位置に配置する操作を、全ての個眼像の全画素について繰り返すことにより、再構成画像空間上に再構成画像を得ることができる。他の個眼像のデータＩ２，Ｉ３についても同様の方法により再構成画像を得ることができる。各再構成画像のデータは視差調整演算部４４へ入力される。
【００５６】
視差調整演算部４６は、前記第１の実施形態の場合と同様の視差調整演算を行うが、その対象が個眼像ではなく再構成演算部６１により生成された再構成画像である点が前記第１の実施形態の場合と異なる。すなわち、視差調整演算部４６は、個眼像データＩ２からの再構成画像と個眼像データＩ３からの再構成画像に対し、それぞれの個眼像データＩ１からの再構成画像との視差を打ち消すように像位置を調整する視差調整演算を施す。そして、この視差調整演算では、図５において、例えば、４個のレンズ７のうちの左上のレンズによる個眼像を基準として、４個のレンズ８のうちの左上のレンズによる個眼像の視差がレンズ８による個眼像からの再構成画像の視差として用いられ、同様に、４個のレンズ９のうちの左上のレンズによる個眼像の視差をレンズ９による個眼像からの再構成画像の視差として用いられる。
【００５７】
視差検出演算部４３においては、個眼像のデータＳ１と個眼像のデータＳ２から前述したような方法によって両個眼像間の視差（画像シフト）を算出し、この視差を基に、再構成演算部６１における再構成演算に用いられる上記した視差と、視差調整演算部４４における視差調整演算に用いられる上記した視差とが算出され、それぞれの視差は再構成演算部６１と視差調整演算部４４に与えられる。
【００５８】
補正演算部４６は、個眼像データＩ１からの再構成画像データ（便宜、Ｉ１で表す）に対し、視差調整演算後の個眼像データＩ２，Ｉ３からの再構成画像データ（便宜、Ｉ２，Ｉ３で表す）による補正演算を施す手段であり、演算モード選択信号４７に応じて第１の演算モード又は第２の演算モードを選択可能である。第１の演算モードが選択された場合、補正演算部４６では、再構成画像データＩ１の各画素値に対し、再構成画像データＩ２の対応画素値を減算する補正演算（Ｉ１−Ｉ２）が行われる。第２の演算モードが選択された場合、再構成画像データＩ１の各画素値に対し、再構成画像データＩ２の対応画素値を減算し、さらに、再構成画像データＩ３の対応画素値を加算する補正演算（Ｉ１−Ｉ２＋Ｉ３）が行われる。
【００５９】
なお、以上に説明した各演算部等は、ハードウェアで実現してもよいし、マイクロプロセット等のハードウェア資源を利用してプログラムにより実現してもよい。
【００６０】
図６は、本実施形態に係る生体認証装置の全体的な動作の流れを説明するためのフローチャートである。以下、図６を参照しながら生体認証装置の動作について説明する。
【００６１】
図４に示すように手の指１をレンズアレイ３にかざし、スイッチ操作等により開始信号５５を発生させると、動作が開始する。
【００６２】
ＬＥＤ駆動部４１が所定時間だけ近赤外ＬＥＤ１４を駆動し発光させる。レンズアレイ３にかざした指１に近赤外帯の直線偏光が照射され、この状態で撮像素子１０によりレンズ４〜９により略結像される個眼像の集合である複眼像が撮像され、その複眼像データが画像キャプチャ部４２に取り込まれる（ｓｔｅｐ２１）。
【００６３】
画像キャプチャ部４２で、複眼像データからレンズ４に対応した個眼像のデータＳ１，レンズ６に対応した個眼像のデータＳ２，４個のレンズ７に対応した４個の個眼像のデータＩ１，４個のレンズ８に対応した４個の個眼像のデータＩ２，４個のレンズ９に対応した４個の個眼像のデータＩ３が抽出される（ｓｔｅｐ２２）。
【００６４】
視差検出演算部４３において、個眼像データＳ１，Ｓ２間の視差が算出され、この視差を基に、再構成演算部６１における再構成演算に用いられる視差と、視差調整演算部４４における視差調整演算に用いられる視差とが算出される（ｓｔｅｐ２３）。
【００６５】
再構成演算部６１において、レンズ７による４個の個眼像から単一画像を再構成する演算、レンズ８による４個の個眼像から単一画像を再構成する演算、レンズ９による４個の個眼像から単一画像を再構成する演算が行われる（ｓｔｅｐ２４）。
【００６６】
視差調整演算部４４において、再構成画像データＩ２，Ｉ３に対し視差調整演算が施される（ｓｔｅｐ２５）。
【００６７】
補正演算部４６において、演算モード選択信号４７が第１モードを選択しているならば（ｓｔｅｐ２６，第１モード）、再構成画像データＩ１の各画素値から再構成画像データＩ２の対応画素値を減算する補正演算を行い、補正後の再構成画像データを照合／登録切替部４８へ転送する（ｓｔｅｐ２７）。演算モード選択信号４７が第２モードを選択しているならば（ｓｔｅｐ２６，第２モード）、再構成画像データＩ１の各画素値から再構成画像データＩ２の対応画素値を減算し、さらに再構成画像データＩ３の対応画像値を加算する補正演算を行い、補正後の再構成画像データを照合／登録切替部４８へ転送する（ｓｔｅｐ２８）。そして、照合／登録切替部４８は、照合／登録切替信号５０が照合に設定されているならば（ｓｔｅｐ２９，Ｙｅｓ）、照合演算部５２で該再構成画像データと登録データとの照合演算を実行させ（ｓｔｅｐ３０）、照合／登録切替信号５０が登録に設定されているならば（ｓｔｅｐ２９，Ｎｏ）、登録データベース５１で当該再構成画像データを登録させる（ｓｔｅｐ３１）。なお、登録データベース５１において、再構成画像データより抽出した静脈走行の分岐点座標等の静脈特徴情報を登録データとして登録させ、照合演算部５２において、再構成画像データより抽出した静脈特徴情報と、登録データベース５１に登録されている静脈特徴情報との照合演算を行わせるようにしてもよい。
【００６８】
さて、指をレンズアレイ３から離してかざした場合、指をレンズアレイ３に密着させるような場合に比べて、指の表面近傍での反射光が増加する。また、指位置の変動に伴い照明光の面内強度分布も変化するが、その面内強度分布の変化は主に指表面近傍での反射光に起因する。したがって、指をレンズアレイ３から離して撮像する場合には、指表面近傍での反射光による影響を強く受けやすい。本実施形態においては、レンズ７による個眼像（指表面反射光の影響で線明度がやや悪い静脈像）のデータＩ１の再構成画像データから、もっぱら指表面近傍での反射光による像であるレンズ８による個眼像のデータＩ２の再構成画像データを減算する補正演算（第１の演算モード）によって、指表面近傍での反射光の影響を効果的に除去した鮮明で高解像の指静脈像を取得することができるため、高精度の静脈認証が可能となる。
【００６９】
また、照明光の偏光方向に直交する方向の偏光成分による像であるレンズ９による個眼像のデータＩ３の再構成画像データを加算する補正演算（第２の演算モード）により、静脈のエッジを強調したような再構成画像データを取得することができる。このようなエッジを強調したような高解像の静脈像を利用すると、静脈認証の精度面でより有利となる場合がある。
【００７０】
なお、検光子としての偏光フィルム３１は照明光の偏光方向と非平行な方向の偏光成分を通すものであればよく、その偏光方向は必ずしも照明光の偏光方向と直交する方向でなくともよい。
【００７１】
また、レンズアレイ３から指までの距離を一定となるように規制するような場合には、視差も一定であってレンズピッチ等に基づいて予め計算することができる。したがって、この場合には視差検出演算部４３を省くことができる。また、視差検出に利用するための個眼像データＳ１，Ｓ２を抽出する必要もなく、レンズ４，６を省くことも可能である。かかる実施形態も本発明に包含されるものである。
【符号の説明】
【００７２】
１    指
２    像入力装置
３    レンズアレイ
４〜９    撮像用レンズ
１０    撮像素子
１１    撮像面
１２    遮光壁部材
１３    筐体
１４    近赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）
１５    照明用レンズ
１６    偏光フィルム（偏光子）
１７    照明装置
３０，３１    偏光フィルム（検光子）
４１    ＬＥＤ駆動部
４２    画像キャプチャ部
４３    視差検出演算部
４４    視差調整演算部
４６    補正演算部
４８    照合／登録切替部
５１    登録データベース（ＤＢ）
５２    照合演算部
６１    再構成演算部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７３】
【特許文献１】特開２００８−３６０５８号公報
【特許文献２】特開２００９−１７９４３号公報
【特許文献３】特開２００８−２１２３１１号公報
【図１】
2010218258.tif 000003
【図２】
2010218258.tif 000004
【図３】
2010218258.tif 000005
【図４】
2010218258.tif 000006
【図５】
2010218258.tif 000007
【図６】
2010218258.tif 000008