(57)【要約】【課題】指を安定させるための構成を設け、さらに、左右指による悪影響を防ぐことで、小型かつ高精度な下方照射方式の指静脈認証装置を実現する。【解決手段】認証対象の指を載置させる中央指置き台２６と、指へ赤外光を照射する光源３と、光源３からの光による指の静脈画像を撮像する撮像部４と、撮像部４の撮像方向に開口する開口部２０と、指の生体情報を保存する記憶装置１４と、撮像部４によって撮像された画像からの特徴抽出と記憶装置１４に保存された生体情報との特徴照合を行う認証処理部１０と、認証対象の指の左右の指を載置する左右指置き台２７、２８を備える。この左右指置き台２７、２８は、中央指置き台２６に対してやや高い位置に設置する。さらに、この左右指置き台２７、２８は遮光部材で作成され、その下部に光源３が設置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
指により認証を行う指静脈認証装置であって、
認証対象の指を載置させる中央指置き台と、前記中央指置き台に形成された開口部と、前記指へ光を照射する光源と、前記開口部の底部に設置され、前記光による前記指の静脈画像を撮像する撮像部と、前記指の生体情報を保存する記憶部と、前記撮像部によって撮像された前記静脈画像からの特徴抽出と前記記憶部に保存された生体情報との特徴照合を行う処理部と、前記指の左右の指を載置する左右指置き台を備え、前記左右指置き台が前記中央指置き台よりも高い位置にある、
ことを特徴とする指静脈認証装置。
【請求項２】
前記左右の指の指置き台が遮光部材で作成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の指静脈認証装置。
【請求項３】
前記光源は前記左右指置き台の下部に設置され、前記左右指置き台は前記中央指置き台側の側面に、前記中央指置き台に載置される前記指の高い方向に向かう前記光を透過する隙間を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の指静脈認証装置。
【請求項４】
前記左右指置き台の前記中央指置き台側の側面に、前記光が前記中央指置き台に載置される前記指の低い方向に向かう光を遮断する遮光壁を備える、
ことを特徴とする請求項３に記載の指静脈認証装置。
【請求項５】
前記左右指置き台の前記中央指置き台からの高さが、前記光源の照射軸と前記隙間の前記中央指置き台側の端との交点より高い、
ことを特徴とする請求項３に記載の指静脈認証装置。
【請求項６】
前記光源は前記左右指置き台の下部に設置され、前期左右指置き台と前記開口部との間の前記中央指置き台に、前記光が前記中央指置き台に載置される前記指の低い方向に向かう光を遮断する遮光壁が設置され、前記遮光壁と前記左右指置き台の間に、前記光が前記中央指置き台に載置される前記指の高い方向に向かう光を透過する隙間を備える、
ことを特徴とする請求項２に記載の指静脈認証装置。
【請求項７】
前記光源は赤外光光源であり、前記開口部には赤外透過フィルタが設置されている、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の指静脈認証装置。
【請求項８】
前記処理部は前記光源の光量を制御し、前記記憶部に前記光源の光量の制御結果を保存する、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の指静脈認証装置。
【請求項９】
前記処理部は、実行する認証処理に先立ち、前記中央指置き台に前記指が正しく載置されたことを判定する、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の指静脈認証装置。
【請求項１０】
前記処理部における前記判定は、前記光源を点灯させた時に前記撮像部により撮像された画像の輝度値に基づいて行なう、
ことを特徴とする請求項９に記載の指静脈認証装置。
【請求項１１】
前記中央指置き台は、認証対象の前記指が触れたことを検出する複数のタッチセンサを備え、
前記処理部は、複数の前記タッチセンサの出力に基づき前記判定を行う、
ことを特徴とする請求項９に記載の指静脈認証装置。
【請求項１２】
前記記憶部に先の登録時において作製した複数枚の先の登録データを保存しておき、
前記処理部は、新たに作成した登録データと前記記憶部に保存された前記先の登録データを照合し、同一データと判定された場合に、現在の登録データとして、保存された前記先の登録データを再利用する、
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の指静脈認証装置。
【請求項１３】
前記光源は照射方向の異なる複数の光源素子からなり、
前記処理部は、前記中央指置き台に載置された前記指に適した前記光源素子のみを用いて前記光源の光量を制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の指静脈認証装置。
【請求項１４】
前記処理部は、照射方向の異なる複数の前記光源素子のうち、角度の大きい前記光源素子から順に点灯させ、前記中央指置き台に載置された前記指に適した前記光源素子を決定する、
ことを特徴とする請求項１３に記載の指静脈認証装置。
【請求項１５】
前記光源は、前記中央指置き台の両側にそれぞれ設置された複数の光源素子からなり、
前記処理部は、複数の前記光源素子の光量をそれぞれ独立して制御する、
ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の指静脈認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体を用いた個人認証装置に関し、特に、生体を透過した光を撮像して得られる血管パターンを利用して認証する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個人情報に対するセキュリティが重要視されている。セキュリティを守る個人認証技術として、バイオメトリクス認証が注目されている。バイオメトリクス認証は、人間の生体情報を用いて認証する技術であり、利便性及び機密性に優れている。
【０００３】
従来のバイオメトリクス認証技術として、指紋、虹彩、音声、顔、手の甲の静脈又は指静脈を用いる認証が知られている。このうち、特許文献１に記載されているような、静脈を用いるバイオメトリクス認証では、生体の内部情報を用いるため、耐偽造性に優れている。
【０００４】
以下、特に指静脈認証装置について記載する。指静脈認証装置は、指に赤外光を照射する。赤外光は、指内部で散乱した後、外部へ透過する。そして、指静脈認証装置は、指の掌側に透過した赤外光を撮像する。このとき、血液中のヘモグロビンは、周囲の組織に比べて赤外光をより多く吸収する。よって、指静脈認証装置が撮像した画像には、指の掌側の皮下に分布する血管（指静脈）が暗い影のパターン（指静脈パターン）として可視化される。指静脈認証装置は、この指静脈パターンの特徴を予め登録しておき、認証時に提示された利用者の指静脈パターンと予め登録した特徴との相関を求めることによって、個人認証を行う。
【０００５】
この種の指静脈認証の従来例として、例えば特許文献１に記載の認証装置が知られている。これは指の左右から赤外光を照射することにより指静脈画像を撮影する。また、指静脈認証装置を小型化するための手法として、特許文献２では、撮影範囲を狭め、光源を指の下側に設置した装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２６５２６９号公報
【特許文献２】特開２００８−１８１５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２で示されるような撮影範囲の狭い装置では、指の提示位置がずれた場合に、本人であっても誤って他人と判定されてしまう場合がある。また、指先側を強く押し付けることで血管パターンがつぶれてしまい正しい認証結果が得られない場合がある。撮影範囲の狭い装置で認証精度を高めるためには、より安定して指を提示できるような装置構成や、指の押し付けを防ぐための装置構成が必要になる。また、特許文献１のように指の左右側から光を照射する方式では、認証対象外の指によって光源が塞がれる、認証対象外の指で反射した光によって鮮明な静脈画像が撮影できなくなる等の悪影響を受ける場合がある。
【０００８】
従来の小型指静脈認証装置では、安定して指を提示させるための装置構成や、認証対象外の指による悪影響については考慮されていない。
【０００９】
そこで、本発明では指静脈認証装置において、指を安定させるための構成を設け、さらに、左右指による悪影響を防ぐことで、小型かつ高精度な指静脈認証装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明で開示する代表的な発明は以下の通りである。
【００１１】
指を載置させる筐体と、指へ赤外光を照射する光源と、光源の光量を制御する光量制御手段と、光源からの光による指の静脈画像を撮像する撮像部と、撮像部の撮像方向に開口する開口部と、指の生体情報を保存する記憶装置と、撮像部によって撮像された画像からの特徴抽出と記憶装置に保存された生体情報との特徴照合を行う画像演算部とを備えた指静脈認証装置であって、指の左右の指を載置する指置き台を設ける。さらに、前記左右の指の指置き台は遮光部材で作成する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、指の提示の再現性が高まる。また、認証対象の指の左右の指に起因する認証精度劣化を防止できるため、小型かつ高精度な指静脈認証装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１(ａ)は、第一の実施例の認証システムの構成図である。図１(ｂ)は第一の実施例における認証システム内の記憶部であるメモリ１２と記憶装置１４の内部を示す図である。
【００１５】
本認証システムは、指静脈データ取得装置２、画像入力部１８、認証処理部１０、記憶装置１４、表示部１７、情報入力部１９、音声出力部６及び電源部１５を含む。
【００１６】
指静脈データ取得装置２は、一つの筐体であり、光源３、撮像装置４、中央指置き台２６、左指置き台２７、右指置き台２８を備える。光源３は、例えば、赤外線発行ダイオード（Light Emitting Diode：ＬＥＤ）であり、中央指置き台２６上に提示された指２００に赤外光を照射する。撮像装置４は、提示された指２００を撮像する。
【００１７】
画像入力部１８は、撮像装置４で撮像された画像を、処理部として機能する認証処理部１０へ入力する。
【００１８】
認証処理部１０は、中央処理部（Central Processing Unit：ＣＰＵ）１１、メモリ１２、種々のインタフェース（Interface：ＩＦ）１３を含む。ＣＰＵ１１は、メモリ１２に記憶されている認証プログラム１００を実行することによって各種処理を行う。メモリ１２は、ＣＰＵ１１が実行する認証プログラム１００を一時的に記憶する。また、メモリ１２は、画像入力部１８から入力された画像を記憶する。インタフェース１３は、認証処理部１０の外部の装置と接続されている。具体的には、インタフェース１３は、指静脈データ取得装置２、記憶装置１４、表示部１７、情報入力部１９、音声出力部６、画像入力部１８等と接続する。
【００１９】
記憶装置１４は、利用者の登録データ２２０と認証プログラム１００を予め記憶する。図１（ｂ）の登録データ１２０は、利用者を照合するための情報であり、例えば、指静脈パターンの画像等である。指静脈パターンの画像は、指の掌側の皮下に分布する血管（指静脈）を暗い影のパターンとして撮像した画像である。
【００２０】
表示部１７は、例えば、液晶ディスプレイ等であり、認証処理部１０から受信した情報を表示する。情報入力部１９は、例えば、キーボード等であり、利用者から入力された情報を認証処理部１０に送信する。音声出力部６はスピーカ等であり、認証処理部１０から受信した情報を、音声で発信する。電源部１５は、乾電池や外部電源であり、指静脈データ取得装置２や認証処理部１０を駆動するための電力を供給する。
【００２１】
本認証システムでは、利用者が指静脈データ取得装置２に指２００を提示すると、光源３から指２００に対して赤外光が照射される。光は指２００の内部で散乱し、指２００を透過した光が撮像部４に入射する。入射した光は撮像部４により電気信号に変換され、画像として認証処理部１０に取り込まれる。取り込まれた画像はメモリ１２に記憶される。また、記憶装置１４に保存されている登録データ２２０と認証プログラム１００が記憶装置１４よりメモリ１２に格納される(図１(ｂ))。ＣＰＵ１１はメモリ１２に格納された認証プログラム１００に従って、入力画像から認証データ２４０を作成し、登録データ２２０との照合を行う。照合処理では比較する２つのデータ間の相関を算出し、その値に応じて登録されているデータと一致するかを判定する。この判定結果を利用して個人を認証する。認証結果は表示部１７に表示を行う、または音声出力部６から音声で知らせる。
【００２２】
図２は第一の実施例における、指静脈データ取得装置２の外観を示す図である。図２(ａ)は装置２の上面図、図２(ｂ)は装置２に指を提示したときの上面図、図２(ｃ)は図２(ｂ)のＡ−Ａ断面図、図２(ｄ)は図２(ｂ)のＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
装置２の上面には、利用者が認証対象の指を提示するための中央指置き台２６が設けられている。中央指置き台２６には開口部２０が設けられている。開口部２０には、開口部２０を覆うように赤外透過フィルタ２４が設置されている。赤外透過フィルタ２４は赤外光以外の不要な光が装置内に進入するのを防ぐ。また、ほこりやごみなどの異物が装置内に入るのを防ぐ。フィルタ２４は中央指置き台２６よりも数ミリ程度低い位置に設置し、指２００とフィルタが接触しないようにする。これにより、指の押し付けによって血管パターンが消えたり、変形したりするのを防ぐことができる。またフィルタ２４に汚れが付着するのを防ぐことができる。開口部２０の直下には、撮像部４が設置されている。
【００２４】
指２００が置かれると、複数の光源素子からなら光源３が指２００に赤外光を照射する。その光は指内部に到達するとあらゆる方向に散乱する。指内部で散乱した光の一部は開口部２０の上方付近に到達し、さらにその一部は指の外部に向け進行する。この光は開口部２０、フィルタ２４を通り抜け、撮像部４によって撮影される。この光は指２００の内部から指２００の掌側の表面を透過しているため、静脈部分を通り抜けたために減衰された弱い光と、静脈のない部分から抜け出た減衰していない強い光とのコントラスト差を持っている。従って、この光を撮像すると、その映像には開口部２０の真上に位置する部分領域の指静脈パターン画像が映し出される。これにより指２００の部分領域における指静脈パターンが獲得される。
【００２５】
開口部２０の上方に位置する指２００の部分領域、すなわち被撮像部分の指静脈パターンを鮮明に撮影するためには、以下の光学的な条件を満たす必要がある。まず、指外部から被撮像部分の皮膚表面に照射された光の反射光が撮影されないようにすること、指静脈の存在する深さまで到達していない散乱光が撮影されないようにすることである。この条件が満たされない場合、指静脈パターンの情報を持たない光が指静脈部分とそれ以外の生体組織とのコントラストを低下させる。さらに、指表面のしわなどの不要な映像が映り込むため指静脈パターンが見えにくくなる。そこで、本実施例では開口部２０の大きさは指２００の幅、長さより小さくし、利用者が指２００を提示した際に、開口部２０が指２００で完全に覆われるようにする。これにより指を透過しない光が、直接装置内に進入するのを防ぐことができる。
【００２６】
特許文献１で開示されているような開口部サイズが指サイズより大きい装置の場合は、開口部を指で覆うことができない。そのため、開口部と指の隙間から外光が入り込み、静脈画像の画質が低下する。従って、指２００の周囲に外光よけのための高い遮光壁を設ける必要があった。また、遮光壁によって外光を完全に防げた場合でも、光源３の設置位置が低いと、光源３から出力された光が指と開口部の隙間に入り込んでしまう。隙間に入り込んだ光は指表面で反射するため撮像画像の画質を低下させる。よって、開口部サイズの大きい装置で画質を高めるためには光源３の設置位置を高くする必要があった。本実施例の認証装置では開口部サイズを小さくしているため、高い遮光壁を設置していなくても、外光下で鮮明な静脈画像を撮影できる。さらに、光源３の設置位置を低くすることも可能になる。従って、装置を薄型化することが可能となる。また、開口部２０を小さくすることは装置の設置面積を小さくする効果もある。
【００２７】
また、従来の開口部サイズが大きい装置では、指先側と根元側の２点で指を支えていた。そのため、利用者が力を入れて指提示した場合に指が反り返り、撮影される血管パターンが大きく歪む場合があった。一方、開口部サイズが指より小さい場合、指先、根元側に加え、指の掌側の左右端も指置き台２６と接触する。つまり、穴があいている状態の開口部２０の真上以外の、指の部位は全て指置き台２６と接触することになる。その結果、指と指置き台の接触面積が増えるため指の提示が安定し、反り返りを防止できる。本実施例の装置は指置き台２６が平面上になっているため指の反り返りの防止効果が高い。
【００２８】
装置２には指２００の位置決めのための突起２１が設けられている。利用者は指先を突起２１に合わせて指を提示する(図２(ｄ))。突起２１により、指１が規定位置よりずれた位置に置かれてしまうことを防ぐことができる。
【００２９】
開口部２０の位置は、利用者が突起２１に合わせて指を置いたときに、指の第一関節周辺を撮影できる位置とする。これは、指の関節部分はそれ以外の部分より皮膚が薄く静脈が撮影しやすいためである。同様の効果を得るために第二関節付近を撮影する装置としても良いが、本装置のように指先を基点に位置合わせを行う装置において第二関節付近を撮影すると、装置が大きくなってしまう。よって、本実施例で撮影する領域、すなわち開口部２０位置と大きさは、指２００の第一関節付近とする。
【００３０】
指置き台２６の指先側、根元側にはそれぞれタッチセンサ２３を設ける。これによって利用者の指が提示されたことを検知することができる。
【００３１】
装置２には静脈撮影用の照明である赤外光源３が設置されている。赤外光源３は複数のＬＥＤなどの光源素子で構成される。光源の設置位置は、指２００の左右側である。また、設置する高さは、指の高さの半分よりも低い位置とする。さらに、光源の設置角度αは０度＜α＜９０度の範囲とし、斜め上に向けて光を照射する。以上のように、光源の設置位置を低くすることで装置を薄型にすることができる。また、指の左右側に斜め上に傾けて設置することで、指の高い位置に光を照射できるため、鮮明な静脈画像が撮影できる。尚、光源の設置位置は、指２００の指幅より外側に設置することが望ましい。これにより、指２００の上半面、すなわち指の甲側に光を照射できる。もし、光源を指幅より内側に設置してしまうと、指２００の指の下反面、すなわち指の掌側に光が照射されるため、撮像画像の鮮明度が低下する。
【００３２】
上述の通り、本装置で画質を高めるためには、指静脈の存在する深さまで到達していない散乱光が撮影されないようにすることが重要となる。これを実現するためには、指２００のできるだけ高い位置に光を照射することが有効である。よって、光源３の設置角度αは大きい値にする。ただし、角度αを極端に大きくしすぎると、光源３から出力された光が指２００の上方を通過し、指２００に対し全く光が当たらなくなる。よって角度αは指の細い利用者に対しても十分な光量を照射できる範囲でできるだけ大きい値とする。これにより、様々な大きさの指の利用者に対応でき、かつ、鮮明な画像を撮影できる認証装置を実現できる。
【００３３】
光源３としてＬＥＤを利用する場合、指２００と光源３の間には遮光部材で作成した壁２２を設置する。ＬＥＤから放出された光は広がりを持って進むためＬＥＤ自体を斜め上に向けて設置していても、ＬＥＤから放出される光は低い方向にも進んでしまう。そこで、遮光壁２２によりＬＥＤの下側を隠すことで、指の低い方向に向かう光を遮断し、上側に向かう光のみを通過させる。これにより指の高い位置のみに光が照射されるため、静脈画像の鮮明度をさらに高めることができる。
【００３４】
上述の通り、本装置では、指の第一関節周辺の狭い領域の指静脈データを用いて認証を行なう。よって登録時と認証時で指の提示位置が大きくずれると、登録者が認証した場合でも、正しい認証結果を算出することができなくなる。より高精度な認証を行なうためには指の提示を安定させる必要がある。以下ではこの課題を解決するための本実施例の構成について説明する。
【００３５】
本実施例では、中央の指置き台２６の両側に、認証対象外の指を置くため左右の指置き台２７、２８が設置されている。左右の指置き台２７、２８の位置は、中央の指置き台２６の外側上方である。左右の指置き台２７、２８の上面は平面状のような指の置きやすい形状になっている。認証対象の指の左右側にも指置き台を設けることで、認証対象の指とその左右の３指によって固定されるため、認証対象の指の回転を防ぐことができる。また、左右方向の位置ずれも規制できる。よって指の提示の再現性が高まり、高精度な認証装置を実現できる。また、左右の指置き台は、中央の指置き台よりやや高くなっている。これにより、利用者が認証対象の指２００を強く押し付けてしまうのを防ぐことができる。
【００３６】
なお、左右の指置き台２７、２８の幅は、左右の指２０１、２０２を載せることができ、上記の目的を達成できれば指幅より狭くしてもよい。これにより、より小さい装置を実現できる。また、図２では認証対象指２００が中指、左右の指２０１、２０２が薬指と人差し指のときの例を示しているが、本装置では他の指でも認証可能である。たとえば、中央の指置き台２６に人差し指を提示し、片方の指置き台に中指を提示、もう片方の指置き台は指を置かない、という使い方も可能である。少なくとも２指以上によって固定されるため、認証対象の指の回転を防ぐことができる。
【００３７】
上述の左右指置き台２７、２８は、左右の指２０１、２０２に起因する画質劣化を防ぐための遮光壁も兼ねている。以下では、図３を用いて、下方照射方式の課題である左右の指による認証精度低下の問題と、それを解決する装置構成を説明する。
【００３８】
本実施例の指静脈データ取得装置２は、図３(ａ)のように、指の左右側の低い位置に光源３を設置し、斜め上に向けて光を照射する下方照射方式により、装置の薄型化と高画質化を両立する。しかし、単純な下方左右照射方式の装置では、認証対象外の指２０１、２０２が中央の指２００に近づいた場合、指２０１や指２０２によって、光源３が塞がれてしまう(図３(ｂ))。光源３が塞がれると認証対象の指２００に光が照射されなくなるため、認証を行なうことができない。また、光源３が完全に塞がれなかった場合でも、図３(ｃ)のように、光源３から出力された光３１が左右の指２０１、２０２の表面で反射し、光の進行方向が変わってしまうことがある。光路が本来の照射方向から大きくずれるため、鮮明な静脈画像を撮影できない。よって認証精度が低下する。左右下方照射方式において画質を高めるためには、左右の指の悪影響を防ぐ構造が必要になる。これを防ぐためには中央指２００と左右指２０１、２０２との間に側壁を設置し、左右指２０１、２０２を中央指２００の近くに置けないようにする方法が考えられる。しかし、左右指が中央に寄るのを完全に防止するためには側壁の高さを同程度またはそれ以上高くする必要があり、装置が大きくなってしまう。
【００３９】
そこで、本実施例では、以下のような装置構成（図３（ｄ））によって、上記の課題を解決する。まず、左右の指置き台２７と２８は、遮光部材で作られている。さらに、指置き台２７と２８は光源３と認証対象外指との間に設置される。これにより、光３１は左右の指２０１、２０２に照射されない。つまり、左右の指置き台２７と２８は、指置き台であると同時に遮光壁の役割も果たしている。これによって、光源３から出力された光のうち光源の真上方向に進む光は指置き台２７，２８によって遮断される。そのため、左右の指の表面で光が反射することがなく、画質劣化を防ぐことができる。
【００４０】
また、左右の指置き台２７、２８は、中央の指置き台２６に対してやや高い位置に設置されており、中央指置き台２６と左右指置き台２７、２８の間には、隙間３２がある。光源から照射された光のうち中央指方向に進む光は、隙間３２を通り認証対象指２００に照射される。中央の指置き台には、認証対象である中央の指２００のみを置くことができるため、隙間３２は左右の指２０１、２０２によって塞がれることがない。そのため、左右の指により光３１が遮断されることなく、中央の指のみに確実に光が照射される。
【００４１】
なお左右指置き台２７、２８の隙間３２は、図１６（ａ）に示すように、アクリル板９８等の赤外を透過する素材で覆ってもよい。これにより装置内へ異物が進入するのを防ぐ。また、図１６（ｂ）のように遮光壁２２を内側、すなわち、左右指置き台２７、２８と開口部との間の中央指置き台２６に遮光壁２２を設置し、逆ハの字の形のアクリル板９９を設置してもよい。これにより、指２００の丸みをおびた形状と、遮光壁２２と逆ハの字の形のアクリル板９９の点線で示された斜面から成る指置き台２７、２８の形状とが一致しやくすなり、指を安定して提示できるようになる。アクリル板９９が逆ハの字になっているため、太い指でも提示できる程度のスペースを確保しながらも、光源３の設置位置を内側に近づけることができる。これにより装置の設置面積を小さくできる。また、光源を指に近づけることで、効率よく光を当てることができるため消費電力を抑えられる。
【００４２】
ここで、図４を用いて本実施例の左右指置き台２７、２８の高さについて説明する。図４(ｂ)は図４(ａ)の指静脈データ取得装置２の右指置き台２８と光源３部分を拡大したものである。 図４(ｂ)のｈ１は中央指置き台２６を基準にしたときの右指置き台２８の下面の高さを示す。また、点aは、光源３の照射軸４２と指置き台２８の左端、すなわち中央指置き台２６側の端面から下ろした垂線４３との交点、ｈ２は中央指置き台２６を基準としたときの点aの高さを示す。
【００４３】
左右指置き台２７，２８の高さは、図４(ｂ)で示すように、中央の指２００に向かう光を遮断しない程度に高くする必要がある。つまり、指置き台２７，２８の高さはｈ１＞ｈ２を満たす値とする。これにより、前記左右の指に向かう光は遮断でき、中央の指２００に向かう光は十分な光量を確保できる。ただし、左右指置き台２７、２８の高さｈ１を高くしすぎると、装置が大きくなる、中央指置き台との差が大きすぎて指を置きにくくなる、また左右の指につられて中央の指が浮いてしまう、などの弊害がでるため、中央指への光量を確保できる範囲でできるだけｈ１を小さくする。具体的には中央指置き台２６と左右指置き台の２７，２８の段差は10mm以下程度に抑えることが望ましい。
【００４４】
以下では図５(ａ)を用いて、ＣＰＵ１１が実行する認証プログラム１００で実施される処理手順の一実施例について説明する。はじめに、装置に指が乗せられたか否かを判定する指提示検知処理（Ｓ１０１）を実施し、指が提示された場合には適切な光量を光源から照射するための光量調整処理（Ｓ１０３）を実施する。言い換えるなら、ＣＰＵ１１は特徴抽出手段、特徴照合手段のみならず、光量制御手段としても機能する処理部である。この光量の調整完了後、パターン抽出処理（Ｓ１０８）、特徴データ作成処理（Ｓ１０９）を行う。事前に登録されている特徴データとの照合処理（Ｓ１１２）を実施し、登録されているか否かを判定する。以下、本フローの詳細について記す。
【００４５】
まず、認証を開始するタイミングを知るために、指が装置上に置かれたかどうかを判定する（Ｓ１０１）。この判定方法には、指置き台２６に設置されたタッチセンサ２３を用いる方法や、画像処理による方法、タッチセンサと画像処理を組み合わせる方法などを用いることができる。ここでは画像処理による方法の一例について述べる。画像処理による方法は指検知用センサが不要で部品点数を減らしコスト削減ができる利点がある。まず、指静脈パターン撮影の照明として用いられる前述の光源３を一定周期で点滅させる。装置に何も置かれていない場合、光源３が点灯しても消灯しても、光を散乱する物体がないため光源３から発せられた光は撮像部４に映り込むことはない。従って、光源３が点灯している状態と消灯している状態における撮像部４の画像の比較を行った場合、その輝度値には大きな変化はない。一方、指２００が装置上に置かれた場合、光源３から照射された光は指２００により散乱し撮像部４に映り込む。従って、光源３が点灯している状態と消灯している状態との画像の輝度値に大きな変化が生じる。この変化量を画像入力部１８を介して認証処理部１０に送り、ＣＰＵ１１で計算し、保持することで、指の提示を検知する。
【００４６】
指の提示が検知されると、光源３から照明用の光量が出力される。置かれた指の太さや皮膚の厚みなどによって，静脈撮影に必要な光量は異なる。そこで、最も鮮明な画像が得られるように光源３の光量を調整する(Ｓ１０３)。指静脈の撮影では、撮像画像の平均輝度値が輝度諧調の中心付近の値になっている場合に、鮮明な静脈の画像を得ることができる。例えば、画像の平均輝度が低すぎるときは、血管とそれ以外のコントラストが悪いため、鮮明ではない。逆に平均輝度が高すぎるときは、飽和している部分が発生し血管を抽出できない。つまり、光量調整Ｓ１０３では、輝度諧調の中央値を目標輝度値とし、撮像画像の平均輝度値が目標値に近づくように光量を調整する。この光量調整手法として、本実施例では、画像の平均輝度値を常に監視し、その値に応じて光量をフィードバック制御しながら目標輝度値に近づける手法を用いる。
【００４７】
図5(ｂ)にそのフローチャートを示す。この手法では、指の提示検知直後に、あらかじめ設定しておいた初期光量値Ｌ０で光源３を点灯させる（Ｓ１０３１）。初期光量Ｌ０は，標準的な指を置いたときに目標輝度値の画像が撮影可能になる光量値を予め測定し、その値を設定しておく。次に、撮像部４で画像を撮影する（Ｓ１０３２）。この画像の平均輝度値Ｖ０を算出する（Ｓ１０３３）。算出した平均輝度値Ｖ０が、目標輝度値であるか判別する（Ｓ１０３４）。目標輝度値に達していない場合は、次の光量値を再設定する（Ｓ１０３５）。次の光量値の算出は、光量値と撮像画像の平均輝度値とが比例関係にあるという特徴を利用して行なう。光量値再設定後、画像撮影（Ｓ１０３２）、平均輝度値算出（Ｓ１０３３）、平均輝度値の判定（Ｓ１０３４）を再度実施する。このフローを繰り返し、目標の輝度値に近づけていく。Ｓ１０３４の平均輝度値の判定で目標輝度値に達した場合は、光量調整を完了する。
【００４８】
次に、血管パターンの抽出処理を実施する（Ｓ１０８）。この手法として、線分を強調するエッジ強調フィルタやマッチドフィルタを用いる方法、線成分を追跡することで線パターンを抽出する方法、画像の断面プロファイルにおける輝度値の局所的な窪み位置を抽出する方法などを用いることができる。
【００４９】
その後、抽出した結果から特徴データを作成する（Ｓ１０９）。特徴データとして、特徴抽出処理結果の画像そのものを特徴量とする方法、分岐点や端点を検出する方法などを用いることができる。画像そのものを特徴量とする場合は、データサイズを小さくするために、特徴抽出後の画像に縮小処理を適用してもよい。
【００５０】
最後に、生成した特徴データと事前に同じ方法で作成、登録されている特徴データとを比較照合する。（Ｓ１１２）。画像そのものを特徴データとしている場合では、画像同士を重ね合わせ、画素値同士の比較を実施して一致率を計算する。分岐点や端点を特徴データとしている場合はそれらの位置、個数、分岐線の角度、相対的な距離などの情報を比較することで一致率を算出する。ここで得られた一致率によって、同一パターンであるか別パターンであるかを判定する。判定するための閾値は事前に統計的に算出しておくことが可能である。閾値よりも高い一致率となった場合は登録者と判定し、低い場合は登録されていない指が提示されたとみなし認証を拒否する。
【００５１】
登録者であると判定された場合は、認証後の処理として例えばロックの解除等を行う（Ｓ１１４）。
【００５２】
図１０は輝度むらの少ない画像を撮影するための複数の光源素子からなる光源３の配置例を示すものである。図１０(ａ)〜(ｃ)は指静脈データ取得装置２を上面から見た図である。
【００５３】
指静脈認証のパターン抽出処理(Ｓ１０８)では、画像中の各画素の輝度値を調べ、周囲の画素よりも輝度が低い画素を静脈であると判定し、抽出する。そのため、高精度な認証を行なうためには、指全体に均一な光量を照射し、輝度むらの少ない画像を撮影することが重要である。もし、光の照射に偏りがあり、一部の領域のみが暗く撮影されると、画像処理を行なった際に、その領域を誤って血管として抽出してしまう。
【００５４】
そこで、光源配置の工夫により輝度むらを低減する。光源３は、十分な明るさで指を照射することができれば左右に１個ずつの設置でも良いが、輝度むらを抑えるためには図１０(ａ)や図１０(ｂ)に示すように複数個の光源素子を指の長手方向に沿って配置することが望ましい。この場合、左右それぞれの側に配列された光源素子の間隔が均等になるように配置する。これにより、指先側から指根元側までを均一な明るさで照射することができる。また、指の左右側の光源だけでは、指先と指根元側に十分な光が届かない場合があるため、図１０(ｃ)のように、指先と指根元側にも光源３を設け、補助的に照射を行なってもよい。図１０（ｅ）は図１０（ｃ）の直線Ａにそった側面図である。指先側と根元側の光源３は図１０（ｅ）のように上側に向けて設置する。このとき開口部から離れる方向にやや傾けて設置すると開口部内に直接光が回り込むのを防ぐことができる。
【００５５】
なお、前記の光量調整処理(Ｓ１０３)ではこれらの光源の光量を独立で制御することが有効である。上述の通り、最適な光量値は利用者の指の太さや皮膚の厚みにより異なる。同様に、同一指でも、指先側と指根元側では幅と厚みが異なるため、適切な光量値が異なる。よって、指先側と指根元側の光量値はそれぞれ独立に制御する、または、指幅は指先が細く指根元ほど太くなるという特徴を利用し、指先側の光量が強くなるように予め光量を調整し、指先側、指根元側の光量を同時に制御してもよい。あるいは、同じ光量を照射せざるを得ないような場合には、光源の位置を指先ほど近く、根元側ほど遠くに配置してもよい。さらに、指の形状の左右非対称性、指を提示した際の左右の位置ずれも考慮し、左右の光量値も独立に制御することが望ましい。
【００５６】
光源３を複数配置する場合は全ての光源３を完全な等間隔に設置するのではなく、図１０(ｄ)のように中央付近の間隔を指先及び根元側の間隔より、やや広くしてもよい。本実施例では、上述の通り、開口部２０の中央の位置に第一関節を置いて撮影を行なう。第一関節は皮膚が薄いため他の部位より少ない光量でも静脈を撮影することができる。そこで、光源３の設置場所は、第一関節の位置を避け、図１０(ｄ)のように指先側、根元側に寄せて設置する。これにより、第一関節以外の部位に強い光が当たり、第一関節にはやや弱い光が当たる。従って、画像全体の光量が均一になる。
【００５７】
図１０（ｂ）のように左右に３個ずつ、合計６個の光源を設置する場合、６個のＬＥＤをそれぞれ独立して制御する。本装置では皮膚の薄い第一関節を中心としてその周辺の静脈を撮影する。第一関節より指先側は皮膚が厚くなるため、鮮明に静脈を撮影するためには第一関節付近よりやや強い光量が必要になる。また、第一関節部と根元側を比較した場合も、根元側の方が強い光が必要になる。よって図１０（ｂ）のように左右に３個ずつ光源を設置した場合、指先側、根元側、第一関節部分を別々に制御するとそれぞれの部位に対して最も適切な光量を照射でき、撮影範囲全体の静脈を鮮明に撮影できる。
【実施例２】
【００５８】
実施例２は、１つの認証装置に登録する登録データを１個に限定した認証、即ち１：１認証を行う装置、例えば、ロッカーなどに組み込む認証装置を対象とした場合の処理について説明する。このような装置では、複数の人が同時に装置を利用することがない。例えば共用ロッカーにおいては、施錠時に登録し、次に開錠するまでは、登録者以外は利用することができない。つまり、認証装置は、最後の登録者の登録データのみを保存しておき、１個の登録データのみとの認証を行なう。
【００５９】
実施例２では、実施例１の光量調整処理Ｓ１０３を改良し、Ｓ１０３の処理時間を短縮する。これにより、処理速度の遅い安価なＣＰＵを用いることができ、装置自体の価格を下げることができる。また、消費電力を抑えることができるため、装置自体を電池駆動で動作させることもできるようになる。
【００６０】
実施例１の光量調整処理Ｓ１０３は、目標平均輝度値を達成できずに、光量設定(Ｓ１０３５)と撮影(Ｓ１０３２)  を何度も繰り返した場合に、処理時間が増大する。特に、撮影した画像が明るすぎて飽和している場合や、暗すぎる場合は、光量値と撮像画像の平均輝度値の関係が非線形となるため、次の撮影のための光量値の算出(Ｓ１０３５)の際に、正しい光量値を予測することが難しくなる。実施例２では、上記の問題を解決し、光量調整Ｓ１０３の処理時間を短縮する。
【００６１】
図６は光量調整処理Ｓ１０３の第二の実施例のフローチャートである。図６(ａ)は登録処理時のフロー、図６(ｂ)は認証処理時のフローを示す。
【００６２】
まず、登録時の光量調整処理について説明する。登録時の光量調整は実施例１の光量調整と同様、Ｓ１０３１〜Ｓ１０３５の処理を行うことにより、画像の平均輝度値を監視し、その値に応じて光量をフィードバック制御しながら目標輝度値に近づける。ただし、光量調整処理を完了する前に、目標平均輝度値に達したときの光量値Ｌ１を前記記憶領域１４に保存する（Ｓ１０３６）。
【００６３】
次に認証時の光量調整処理について説明する。認証処理の開始と同時に、前期記憶領域１４から、登録時に保存した光量値Ｌ１をメモリ１２内に読み込む。初期光量として、読み込んだ光量値Ｌ１を点灯させる（Ｓ１０３７）。次に、実施例１と同様に、Ｓ１０３２〜Ｓ１０３５の処理を行うことで、目標平均輝度値に近づける。この手法では、認証時の初期光量値として、登録時に目標平均輝度値に達した光量値Ｌ１を利用するため、登録時と認証時が同じ指であれば、１回目の平均輝度判定(Ｓ１０３４)で、目標平均輝度値に到達する可能性が高い。そのため、すぐに光量調整を完了することができる。また、指位置などの要因によって、光量値Ｌ１で、目標平均輝度値を達成できない場合に置いても、画像が飽和したり、極端に暗くなったりすることが少ないため、目標とする光量値を推定し易く、すぐに光量調整を完了することができる。
【００６４】
なお、登録時に光量値を保存する際は、各光源の光量値をそれぞれ個別に保存しても良いし、複数の光源の平均値を保存しても良い。左右下方から照射する方式では、指２００が左右どちらかに偏って提示された場合、指との距離が近い側の光量値は小さく、指と遠い位置の光量値は大きくなる傾向がある。左右の光源の光量値を平均し、これを保存した場合は、指２００の左右の位置ずれによる光量値のばらつきを抑えることができるため、登録時と認証時で指がずれた場合でも、短時間で光量調整を完了させることができる。また、平均値を保存することで、保存するデータ量を削減することもできる。
【００６５】
本実施例では、１：１認証について説明したが、この高速化手法はＮ個の異なる指の登録データを登録する１：Ｎ認証の認証システムにも適用可能である。１：N認証の場合、登録処理では、上記の１：１認証の手法と同様のS1031〜S1036の処理を実施し、各指の最適光量値を保存する。次に、保存されたN個の最適光量値の平均値Ｌnを算出する。認証時の初期光量値点灯処理(Ｓ１０３７)では、初期光量として、最適光量の平均値Lnを点灯する。 これにより、N個の登録データに対し、最も適した初期光量値を点灯することができる。装置に登録されているデータを元に初期光量値をカスタマイズすることで、認証処理時間を短縮できる。初期光量値は上記の例のように平均値を用いても良いし、最頻値を利用しても良い。
【実施例３】
【００６６】
実施例３は、利用者が指を正しく置けたことをチェックする機能を有する認証システムである。以下、図７を用いてこれを説明する。図７(ａ)は指２００を正しく置けている状態、図７(ｂ)は図７(ａ)の直線Ａの断面図である。図７(ｄ)、図７(ｅ)は指２００を正しく置けていない様子を示す。図７(ｃ)と図７(ｆ)は、撮像部４で撮影した画像の一例である。
【００６７】
本実施例の認証装置は、指先の位置を決めるための突起２１を有する。利用者は図７(ａ)で示すように突起２１の位置に指先を合わせて指を提示する。これによって、登録時と認証時で、同じ位置に指を提示することができるため、高精度な認証を可能にする。しかし、装置の使い方に慣れていない利用者は、図７(ｄ)のように、誤って指置き台より奥の位置に指を提示してしまう(指の乗り上げが発生する)場合がある。図７(ｄ)のように誤った提示をしてしまった場合、指先側で位置合わせをしていないため、登録時と認証時で指の提示位置が大きくずれやすくなり、本人であっても正しく本人として認証されなくなる場合がある。また、本来、指の側面の高い位置に照射されるべき光が、指の腹側に照射されてしまう。そのため、指表面で反射した光を多く含む画像が撮影され、鮮明な静脈画像を獲得できなくなる。このように、指置き台を正しく使えない状態で静脈パターンを登録してしまうと、認証精度が低下する。
【００６８】
そこで、実施例３では、登録時に利用者の指の置き方を判定し、正しく置けていない場合は利用者に警告を出すことで、誤った置き方での登録を防止する。登録時の処理フロー以外は、実施例１と同様とする。図８に、実施例３の登録時の処理フローを示す。まず、指提示検知(Ｓ１０１)を実施し、指が提示されたら、指の置き方判定処理(Ｓ８０)を実施する。指が正しく置けた場合、光量調整(Ｓ１０３)、パターン抽出(Ｓ１０８)、特徴データ作成(Ｓ１０９)を実施し、登録を完了する。指が正しく置けていない場合、利用者への警告を出し(Ｓ８２)、再び指提示検知処理(Ｓ１０１)に戻る。警告は、表示部１７や音声出力部６を用いて利用者へ伝える。利用者が正しい置き方で指を置くまで、指提示(Ｓ１０１)、置き方判定(Ｓ８０)、警告(Ｓ８１)を繰り返す。
【００６９】
指の置き方判定処理(Ｓ８０)は以下の手順で行う。まず、前述の光源３を一定の光量値で点灯する。上述の通り、正しい置き方の場合は透過光が撮影され、誤った置き方の場合は反射光が撮影される。光が指を透過する際は、光が指の中で散乱し、そのうち下側に進んだ一部の光のみが撮像部４で撮影される。従って撮像部４で撮影された画像(図７(ｃ))の輝度値は低くなる。一方、指表面で光が反射する場合、光源３から出力された光の大部分が撮像部４で撮影される。従って、撮像部４で撮影された画像(図７(ｆ))の輝度値は高くなる。この輝度値の違いを利用することで指を正しく置けたかどうかを判定する。なお、図１０に示す光源配置のように、光源３を複数配置した場合、指の置き方判定のために点灯する光源３は、装置２の全ての光源としても良いが、指先側の光源のみを点灯させても良い。図７(ｄ)で示す通り、指が乗り上げた場合は指の根元より指先側の位置が高くなる。そのため、指先側の光源のみを点灯した方が、置き方の違いによる画像の違いが顕著になる。
【００７０】
指の乗り上げの検知方法としては、タッチセンサ２３を利用する方法もある。図９で示すように突起２１の上面と、指置き台２６にタッチセンサ２３−(１)、２３−(２)をそれぞれ設置する。指が正しく提示された場合、指置き台２６のタッチセンサ２３−(１)がＯＮ、突起２１のタッチセンサ２３−(２)がＯＦＦ状態になる。一方、指が乗り上げてしまった場合は、タッチセンサ２３−(１)がＯＦＦ、タッチセンサ２３−(２) がＯＮになる。このように、タッチセンサの状態を判定することで、指が正しく置かれたか否かを検知することが可能である。
【実施例４】
【００７１】
図１１は、以上で説明してきた小型指静脈認証装置をロッカーに組み込んで利用する場合の第四の実施例である。
【００７２】
ロッカー９０に認証装置を組み込む方法としては、１つの認証装置で複数の扉を制御する中央管理型と、各扉にそれぞれ認証装置を組み込む個別管理型がある。このうち、個別管理型は、ロッカーの施錠と開錠の手続きを各扉の前で行なえるため、使用する扉から離れた位置で施錠、開錠を行なう中央管理型よりも利便性が高い。また、扉毎に認証装置がついているため、複数の利用者がロッカーを利用する際に、待ち時間が発生しないという利点もある。本発明の認証装置はロッカーの扉に対し十分小さいため個別管理型向けとしても利用可能である。実施例４では個別管理型として利用する場合について説明する。
【００７３】
本実施例において装置２は図１１のようにロッカーの扉９２の表面に設置する。高い位置の扉９２-(ａ)に設置する場合は、装置２の指先が上に向くように装置を設置し、低い位置の扉９２-(ｂ)に認証装置を設置する際は指先が下を向くように装置を設置する。これにより、どの高さのロッカーに指を提示する場合でも、指を自然に提示できる。もし、低い扉に対しても指先を上側に向けて設置してしまうと、利用者は体勢を低くして認証することになるため利便性が低下する。このように、上側の扉と下側の扉で、指の提示向きを変えることは、利用者がどの段の扉に荷物を入れたかを忘れにくくする効果もある。また、上の段の扉は扉の下側に装置を組み込み、下の段の扉は扉の上側に装置を組み込むと、さらに利便性が高まる。
【００７４】
なお、ロッカーへ組み込む際は図１５に示すようにほぼ水平になるような向きで設置してもよい。図１５(ａ)は個別管理型のロッカーを示す。図１５(ｂ)、図１５(ｃ)、図１５(ｄ)は、図１５(ａ)のＡの方向から高い位置の扉９２-(ａ)、中段の扉９２-(ｂ)、低い位置の扉９２-(ｃ)を見た図である。利用者の肩の高さと同程度の高さの扉に設置する場合は、図１５(ｃ)のように装置２を水平に設置する。高い扉に設置する場合は図１５(ｂ)のように指先を提示する位置をやや高くなるように傾けて向けて設置する。逆に、低い位置の扉に設置する場合は指先を下に向けて設置する。これにより、利用者が指を提示しやすくなる。また
、上記では装置２をロッカーの扉に組み込む例を示したが、ロッカーの組込場所は、扉のみに限らず、例えばロッカーのボックスとボックスの間のスペース９４等に搭載しても良い。
【００７５】
利用者がロッカー９０に荷物を入れて扉を閉めると、認証装置が起動し、登録処理が開始される。利用者は実施例１の手順の通り指を提示し、登録処理を実施する。登録が完了するとロッカーが施錠される。ロッカーを開ける際は、認証処理を行い、登録時のパターンと同一指と判定された場合、ロッカーが開錠される。
【００７６】
登録及び認証の処理を行う際は、ロッカーの扉９０に設置された表示部１７やスピーカ等で利用者へガイドを行なう。ガイド方法として液晶モニタ等の表示部１７を利用する際は、認証装置と表示部１７をできるだけ接近して設置する。もし、表示部１７と装置２が離れた位置に設置されていると、利用者は認証の際に、表示部１７と装置２を交互に見る必要があり、利便性が低下してしまう。また、利用者によっては、表示部１７のみを注視し、装置２の突起２１の位置を目視で確認することなく、触覚だけに頼って指を提示してしまう場合もある。触覚のみで指の提示位置を決めてしまうと、指の提示位置の再現性が低下する。よって、表示部１７と装置２は、利用者が同時に見ることができる程度に接近して設置する。
【００７７】
特許文献２で開示されているように、撮影範囲の狭い指静脈データ取得装置２を利用する場合、登録時に複数回静脈画像を撮影し、複数の登録パターンを保持することで認証精度を高めることができる。本実施例でも同様に複数の登録パターンを保持することで認証精度を高める手法を用いる。しかし、登録時に複数回撮影することは利用者にとって負担になってしまう。
【００７８】
そこで、本実施例では、２つの手法を用いて、複数の登録パターンを撮影しながら、利用者の負担を軽減する。
【００７９】
まず、利用者へのガイダンスを工夫し、利用者の精神的な負担を軽減する手法について説明する。具体的には、N回の登録画像撮影のうち、最後の登録画像撮影以外では「登録します」という表示を行い、登録画像の撮影及び保存を実施する。次に、最後の登録データ撮影時は、「正しく認証できることを確認します」というガイドを表示する。その後、画像の撮影と特徴データの作成を行ない、正しく認証できるかの確認として照合処理を行なう。このとき、照合のテスト用として作成した特徴データも登録用の特徴データとして利用する。これにより、利用者は、登録作業は撮影枚数より1回少ない回数で完了できていると感じる。よって利用者の登録時の体感時間を減らし、精神的負担を軽減することができる。特に、２枚の登録パターンを撮影する場合は、利用者は１回の登録で、登録が完了できていると感じるので、特に効果的に利用者の精神的負担を軽減することができる。
【００８０】
次に、登録パターンを再利用することで利用者の負担を減らす手法について説明する。
【００８１】
通常のロッカーは、不特定多数の人が利用するものであるため、全ての利用者の登録データを蓄えておくことはできない。また、１つの扉９０を同時に利用する利用者は１名のみである。よって、認証システムで行なわれる処理フローとしては、ロッカーを施錠する際に登録を行い、ロッカーが開錠されると登録パターンを破棄するという処理を繰り返すという方法が考えられる。
【００８２】
しかし、この方法では、同一人物が連続して同じロッカーを利用する場合でも、ロッカー施錠の際はその都度、登録手続きが必要になる。特に、上記のN回登録手法を用いる際は、ロッカー使用の度にN回の登録画像の撮影必要になる。これでは利用者の負担が大きい。そこで、同一人物が連続して利用している間は、登録データ２２０を再利用し、利用者の負担を軽減する。
【００８３】
登録データ２２０を再利用する際の処理手順を説明する。この手法では、認証成功後も登録データを破棄せず、引き続き登録データを保持したまま、次の利用者の登録待ち状態に遷移する。次の利用者が登録手続きを行う際、この利用者が前回の登録者と同一人物か否かを判定する。具体的には、まず、利用者が１枚目の登録画像を撮影する。次に、前記記憶装置１４に保存されている前回登録者の登録データ２２０と現在の利用者の1枚目の撮像画像から作成した登録パターンとを照合する。この結果により、現在の利用者が、前回の利用者かどうか判別する。照合の結果、同一利用者の連続利用と判定された場合は、前回の登録データを現在の登録データとして再利用することとし、登録処理を終了する。別の利用者だった場合は、前回の登録データを前記記憶領域１４から削除する。その後は、２枚目、３枚目と必要枚数に達するまでの登録画像の撮影を行い、Ｎ回の撮影完了後、登録データを作成し、保存し、登録処理完了となる。
【００８４】
このように、登録画像を再利用することで、1回目の登録画像撮影のみで、複数枚の登録画像を獲得できる。そのため、同一人物が2回以上連続利用したとき、２回目以降の登録処理では、登録画像を1枚撮影した段階で登録処理を完了することができる。
【００８５】
登録パターンを、利用者が利用後にも前記記憶装置１４に長時間保存しておくことは、セキュリティ上問題となる可能性がある。そのため、最後の利用者の利用後一定時間が過ぎた場合には、ロッカーが連続利用されることがないと判断し、前記記憶領域１４から登録データ２２０を削除する。これにより、本装置の安全性を確保することができる。
【００８６】
本実施例では、前記登録パターンを再利用することで利用者の負担を減らす手法において、過去１人分の登録データを保持しておき、該当者の登録処理を短縮した。しかしながら、例えば過去３人分の登録データを保存しておき、その該当３人の登録処理を短縮するなど、前期記憶領域１４に制約を受けない限り登録データを保持することで、登録処理の利用者への負担を軽減できる人数や機会を増やすことができる。
【実施例５】
【００８７】
図１２は左右指置き台２７と２８の別の形状を示す実施例である。図１２(ａ)と(ｂ)は静脈データ取得装置２の上面図、図１２(ｃ)、(ｄ)、(ｅ)は、図１２(ｂ)の直線Ａ、Ｂ、Ｃに沿った断面図を示す。
【００８８】
光源３にライトガイドのような、指向性が高く照射方向を正確に制御できる光源を用いた場合、左右指置き台２７と２８の形状を簡略化できる。例えば、図１２の装置２は、左右の指の指先と根元側のみを支えるための指置き台２７、２８が設置されている。左右指２０１、２０２は、指先と根元の２点で支えているため、中央指２００より高い位置に維持できる。そのため、左右指２０１、２０２によって光源が塞がれることがない。また、光源３の指向性が高い場合、光源３の真上方向に進行する光は存在しないため、左右指２７、２８と光源３の間を遮光しなくても、左右指の掌側表面には光は照射されない。よって、実施例１の装置と同等の画質を持ちながらも、より小さい装置を実現できる。なお、装置が指の長手方向に大きい場合、指先と根元の２点のみの支えでは指が反り返ってしまい、光源３を塞いでしまう場合がある。そこで図１２(ｆ)に示すように、開口部左右の位置にも指置き台２７、２８を配置して左右の指２０１，２０２を３点で支えてもよい。これにより左右の指がさらに安定する。
【００８９】
また
、指向性の高い光源を用いた場合は、図１７(a)のように光源３の設置位置を左右指置き台２７、２８と同程度の高さまで高くすることも可能である。
【００９０】
図１７（ａ）の例で示す光源３は、装置内側方向のみに光を照射し、光源３の真上方向や外側方向には光が出力されないように設計したライトガイドである。そのため、光源３の真上に遮光部材が設置されていなくても左右の指２０１、２０２に光が照射されることは無い。また、光源３は、左右の指２０１、２０２が中央指２００に近づいた場合でも左右指によって塞がれない程度に内側に寄せて設置されている。そのため左右指が近づいたときに光源が塞がれたり静脈画像の画質が劣化したりすることがない。
【００９１】
図１７（ａ）の例でも中央指置き台と左右指置き台の間には段差を設けている。これにより左右指が中央指に近づいたときでも、左右指の下に空間ができる。そのため、光源３から出力された光は遮断されずに中央指２００に確実に光を照射することが可能になる。図１７（ｂ）のように段差を設けていない装置で図１７(ａ)の装置と同じ位置に光を照射しようとすると、必ず左右指の２０１、２０２表面にも光が当たってしまい画質が劣化する。
【実施例６】
【００９２】
図１３は光源３として２種類の角度の光源素子３−(ａ)、３−(ｂ)を配置し、指毎に切り替えて点灯する指静脈データ取得装置２の一実施例である。図１３(ａ)と図１３(ｂ)は装置の上面図を示す。図１３(ｃ)と図１３(ｄ)は、図１３(ａ)の線Ａと線Ｂの断面図である。
【００９３】
光源素子３-(ａ)の設置角度αは、細い指に対しても確実に光を照射できる程度に小さい値になっている。一方、光源素子３-(ｂ)は光源素子３-(ａ)より設置角度αが大きくなっており、より高い位置に向けて光を照射できる。細い指が提示されたときは光源素子３-(ａ)のみを、太い指が提示されたときは光源素子３-(ｂ)のみを用いて静脈を撮影する。これにより、それぞれの指のできるだけ高い位置に光を照射できるため、鮮明な静脈画像を撮影できる。
【００９４】
図１４(ａ)を用いて図１３の装置の処理フローを説明する。指２００の提示が検知される(Ｓ１０１)と、その指に最適な光源が選択される(Ｓ１０２)。光源選択の処理フローは図１４(ｂ)の通りである。はじめに、上側を狙っている光源素子３-(ｂ)を候補として選び(Ｓ１０２０) 、最大光量値で点灯させる(Ｓ１０２１) 。次に、そのときの画像を撮影し(Ｓ１０２２)、画像の平均輝度を算出(Ｓ１０２３)する。その後、算出した値が目標輝度値以上かを判定する。もし目標輝度値以上であれば、提示された指２００に十分な量の光が当たっていると判断できる。よって光源素子３-(ｂ)を選択し、光源選択処理完了となる。逆に、平均輝度が目標値より低かった場合は、指に光が十分照射されていない、すなわち光が指の上を通過していると判断する。よって光源を選択し直す。次の候補として光源素子３-(ａ)を選択し、光源点灯(Ｓ１０２１)〜平均輝度判定(Ｓ１０２４)までの処理を実施し、平均輝度が目標輝度値以上であれば光量選択処理完了となる。以上のように、高い方向に向いている光源から順に点灯することで、その指にとってできるだけ高い位置を狙う光源を選択することができる。光源選択完了後は、選択された光源３を用いて光量調整(Ｓ１０３)を行ない、パターン抽出処理(Ｓ１０８)、特徴データ作成処理(Ｓ１０９)を実施する。実施例２で述べた光量調整(Ｓ１０３)の高速化手法と同様に、光量調整完了後の光量値及び選択された光源を記憶装置１４に保存しておいてもよい。これにより、認証時の光量選択処理は不要となり、高速かつ高精度な認証を実施できる。
【００９５】
なお、光源３の配置の順番は、指先側から順に、光源素子３-(ａ)、光源素子３-(ｂ)、光源素子３-(ａ)、光源素子３-(ｂ)となっている。指は根元側より指先側の方が細くなっているため、αが小さい光源素子３-(ａ)を指先側に配置して置くことで、より細い指にも対応できるようになる。
【００９６】
本実施例では角度２種の光源素子で説明したが、光源素子の設置角度を３種以上にした場合も同様に、高い角度の光源素子から順に点灯させることで、最も画質を高めることのできる光源素子を選択することができる。
【００９７】
既述した種々の実施例では、指静脈認証装置が適用される対象としてロッカーを挙げたが、本発明の認証装置は、携帯電話端末やパーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などのモバイル機器や、自動車、入退出管理装置等にも適用可能である。また、記述の実施例は一例であって、本発明が上述した実施形態に限定されるものではないことは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の第一の実施例の指静脈認証システムの構成概略図である。
【図２】第一の実施例に係わる、指静脈データ取得装置形状を示す図である。
【図３】左右指による画質劣化要因と、第一の実施例による画質劣化の解決策の説明図である。
【図４】第一の実施例に係わる、左右指の指置き台の一具体例を示す図である。
【図５】第一の実施例に係わる、認証プログラムで実施される認証処理を説明するための図である。
【図６】第二の実施例に係わる、光量調整処理の高速化方法を説明するための図である。
【図７】第三の実施例に係わる、指の置き方の判定を行なう装置の一具体例を示す図である。
【図８】第一の実施例に係わる、撮像画像に基づく指の置き方判定処理の一例を示す図である。
【図９】第一の実施例に係わる、タッチセンサに基づいて、指の置き方を判定する装置の一例を示す図である。
【図１０】第一の実施例に係わる、光源配置方法の具体例を示す図である。
【図１１】第四の実施例に係わる、小型指静脈認証装置を組み込んだロッカーの具体例を示す図である。
【図１２】第五の実施例に係わる、左右指の指置き台の一具体例を示す図である。
【図１３】第六の実施例に係わる、異なる角度の複数の光源を備えた指静脈データ取得装置の一例を示す図である。
【図１４】第六の実施例に係わる、複数光源から載置された指に適切な光源を選択する手法を説明するための図である。
【図１５】第四の実施例に係わる、小型指静脈認証装置を組み込んだロッカーの他の例を示す図である。
【図１６】第一の実施例に係わる、指静脈データ取得装置形状の他の具体例を示す図である。
【図１７】第五の実施例に係わる、指静脈データ取得装置形状の一具体例を示す図である。
【符号の説明】
【００９９】
２…静脈データ取得装置、３…光源、４…撮像部、６…音声出力部、１０…認証処理部、１１…ＣＰＵ、１２…メモリ、１３…インタフェース（ＩＦ）、１４…記憶装置、１５…電源部、１７…表示部、１８…画像入力部、１９…情報入力部、２０…開口部、２１…位置決め用突起、２２…遮光壁、２３…タッチセンサ、２４…赤外透過フィルタ、２６…中央指置き台、２７…左指置き台、２８…右指置き台、３１…光（光路）、３２…隙間、４２…光源３の照射軸、４３…指置き台２８の左端、２００…認証対象の指、２０１…認証対象の指の左の指、２０２…認証対象の指の右の指、１００…認証プログラム、２２０…登録データ、２４０…認証データ、９８、９９…アクリル板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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