(57)【要約】【課題】指の全体画像の取得が困難であるマイクロレンズアレイを用いた装置であるにも係らず、撮像した指の相対位置を特定することが可能な指静脈撮像装置および指静脈撮像方法を提供する。【解決手段】本発明に係る指静脈認証装置では、指の長さ方向に沿った方向と、指の長さ方向と直交する方向にそれぞれライン走査を行い、２種類の撮像画像を生成する撮像素子と、２種類の静脈パターンの少なくともいずれか一方に存在する、指の第１関節近傍の皺のパターンまたは第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を利用して、指の撮像範囲の相対位置を検出する撮像範囲検出部と、を設けた。【選択図】図１
2010086241.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイと、
前記レンズアレイの対向する端部に沿ってそれぞれ複数設けられ、指の一部に対して近赤外光を照射する近赤外光照射光源と、
前記レンズアレイによって集光された、前記生体内で散乱され静脈を透過した近赤外光に基づいて、前記静脈の撮像画像を生成するものであり、前記近赤外光照射光源が配列している方向である第１の方向と、前記第１の方向と直交し前記指の長さ方向に沿った第２の方向にそれぞれライン走査を行い、２種類の撮像画像を生成する撮像素子と、
前記２種類の撮像画像それぞれから静脈パターンを抽出する静脈パターン抽出部と、
抽出された２種類の前記静脈パターンを認証する認証部と、
２種類の前記静脈パターンの少なくともいずれか一方に存在する、前記指の第１関節近傍の皺のパターンまたは第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を利用して、指の撮像範囲の相対位置を検出する撮像範囲検出部と、
を備える、指静脈認証装置。
【請求項２】
複数の静脈パターンから構成される静脈情報群をテンプレートとして記録する記憶部を更に備え、
前記認証部は、前記第１関節近傍の皺のパターンまたは前記第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を用いて、前記静脈情報群の中から前記静脈パターンを選定する、請求項１に記載の指静脈認証装置。
【請求項３】
前記認証部は、
前記静脈パターンの登録時に、前記複数の静脈パターンを合成して指静脈の全体画像を生成して当該指静脈の全体画像を前記テンプレートとして登録し、
前記第１関節近傍の皺のパターンまたは前記第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を用いて、認証時の前記静脈パターンに撮像されている部分を特定する、請求項２に記載の指静脈認証装置。
【請求項４】
前記認証部は、前記第１関節近傍の皺のパターンまたは前記第２関節近傍の皺のパターンと、前記静脈のパターンとの交点を、新たに特徴点として登録する、請求項１に記載の指静脈認証装置。
【請求項５】
前記撮像素子では、一つの前記受光レンズに対して複数の受光素子が割り当てられ、
同一の前記指の一部を前記複数の受光素子で撮像した複数種類の撮像データを用いて、前記指の一部を撮像した際の視差に関する情報を取得する視差情報取得部と、
前記視差情報を用いて前記指の外形を検出する外形検出部と、
を更に備える、請求項１に記載の指静脈認証装置。
【請求項６】
指の一部に対して近赤外光を照射するステップと、
前記指の内部で散乱され静脈を透過した近赤外光を、複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイで集光するステップと、
前記レンズアレイによって集光された、前記指の内部で散乱され静脈を透過した近赤外光を、前記指の長さ方向に沿った方向と、前記指の長さ方向と直交する方向にそれぞれライン走査を行う撮像素子で撮像し、２種類の撮像画像を生成するステップと、
前記２種類の撮像画像それぞれから静脈パターンを抽出する静脈パターン抽出ステップと、
２種類の前記静脈パターンの少なくともいずれか一方に存在する、前記指の第１関節近傍の皺のパターンまたは第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を利用して、指の撮像範囲の相対位置を検出する撮像範囲検出ステップと、
抽出された２種類の前記静脈パターンを認証する認証ステップと、
を含む、指静脈認証方法。
【請求項７】
複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイと、
前記レンズアレイの対向する端部に沿ってそれぞれ複数設けられ、指の一部に対して近赤外光を照射する近赤外光照射光源と、
前記レンズアレイによって集光された、前記生体内で散乱され静脈を透過した近赤外光に基づいて、前記静脈の撮像画像を生成するものであり、前記近赤外光照射光源が配列している方向である第１の方向、および、前記第１の方向と直交し前記指の長さ方向に沿った第２の方向の少なくとも何れか一方の方向にライン走査を行い、撮像画像を生成する撮像素子と、
前記撮像画像から静脈パターンを抽出する静脈パターン抽出部と、
抽出された前記静脈パターンを認証する認証部と、
前記静脈パターンから抽出された、前記指の第１関節近傍の皺のパターンまたは第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を利用して、指の撮像範囲の相対位置を検出する撮像範囲検出部と、
を備える、指静脈認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指静脈撮像装置および指静脈撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体個人認証は今後のネットワーク社会において、権利を守る為に非常に重要な技術である。特に、他人が本人になりすまして、金銭やコンテンツ、権利などをネット越しに盗むことが可能であるインターネット上での商取引では、暗号だけでは解決できない領域を守る技術として注目されている。しかし、指紋やアイリスなどは、偽造の問題が解決できない。この点、静脈のパターンで外部から容易に撮像できない部位を用いた個人認証技術は、判定精度の高さや偽造、成りすましが困難であるため、次世代の生体個人認証として期待されている。
【０００３】
このような生体個人認証技術として、例えば、指紋認証技術と静脈認証技術とを挙げることができる。指紋認証技術は、登録不能なユーザが４％程度存在することや、残留指紋によるなりすまし攻撃への耐性などの問題点を有しているが、反面、ラインセンサやエリアセンサなどを利用したスキャン型でも容易に画像合成が可能であるため、センサを小型化できるという長所がある。他方、これらの問題点が少ない次世代認証技術として期待されている静脈認証技術は、センサが大きいためにモバイル機器などへの搭載が困難であり、特に、静脈の透過画像を利用した撮像方式においては、光源の位置の制限が大きいためデバイスの平面構造化が困難であった。
【０００４】
そこで、静脈認証技術を用いたデバイスの小型化を実現するために、以下の特許文献１では、マイクロレンズがアレイ状に配置されたマイクロレンズアレイを用いることが行われている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３６０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来の指静脈認証装置では、指の外形検出などの静脈とは異なる補助情報を用いることで、指の位置情報や不要な部位の削除、位置合わせ等を行っていた。他方、装置の小型化が可能となるマイクロレンズアレイを用いた装置では、装置の小型化に伴い、指の全体画像の取得が困難となるため、指の外形検出に代わる位置合わせ、誤情報の排除方法などが必要となる。
【０００７】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、指の全体画像の取得が困難であるマイクロレンズアレイを用いた装置であるにもかかわらず、撮像した指の相対位置を特定することが可能な、新規かつ改良された指静脈撮像装置および指静脈撮像方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイと、前記レンズアレイの対向する端部に沿ってそれぞれ複数設けられ、指の一部に対して近赤外光を照射する近赤外光照射光源と、前記レンズアレイによって集光された、前記生体内で散乱され静脈を透過した近赤外光に基づいて、前記静脈の撮像画像を生成するものであり、前記近赤外光照射光源が配列している方向である第１の方向と、前記第１の方向と直交し前記指の長さ方向に沿った第２の方向にそれぞれライン走査を行い、２種類の撮像画像を生成する撮像素子と、前記２種類の撮像画像それぞれから静脈パターンを抽出する静脈パターン抽出部と、抽出された２種類の前記静脈パターンを認証する認証部と、２種類の前記静脈パターンの少なくともいずれか一方に存在する、前記指の第１関節近傍の皺のパターンまたは第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を利用して、指の撮像範囲の相対位置を検出する撮像範囲検出部と、を備える指静脈認証装置が提供される。
【０００９】
かかる構成によれば、レンズアレイには、複数の受光レンズがアレイ状に配設されており、レンズアレイの対向する端部には、生体の一部に対して近赤外光を照射する複数の近赤外光照射光源が設けられている。撮像素子は、レンズアレイによって集光された、生体内で散乱され静脈を透過した近赤外光に基づいて、静脈の撮像画像を生成するものであり、近赤外光照射光源が配列している方向である第１の方向と、第１の方向と直交し指の長さ方向に沿った第２の方向にそれぞれライン走査を行い、２種類の撮像画像を生成する。また、静脈パターン抽出部は、２種類の撮像画像それぞれから静脈パターンを抽出し、認証部は、抽出された２種類の静脈パターンを認証する。また、撮像範囲検出部は、２種類の静脈パターンの少なくともいずれか一方に存在する、指の第１関節近傍の皺のパターンまたは第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を利用して、指の撮像範囲の相対位置を検出する。
【００１０】
複数の静脈パターンから構成される静脈情報群をテンプレートとして記録する記憶部を更に備え、前記認証部は、前記第１関節近傍の皺のパターンまたは前記第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を用いて、前記静脈情報群の中から前記静脈パターンを選定することが好ましい。
【００１１】
前記認証部は、前記静脈パターンの登録時に、前記複数の静脈パターンを合成して指静脈の全体画像を生成して当該指静脈の全体画像を前記テンプレートとして登録し、前記第１関節近傍の皺のパターンまたは前記第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を用いて、認証時の前記静脈パターンに撮像されている部分を特定することが好ましい。
【００１２】
前記認証部は、前記第１関節近傍の皺のパターンまたは前記第２関節近傍の皺のパターンと、前記静脈のパターンとの交点を、新たに特徴点として登録してもよい。
【００１３】
前記撮像素子では、一つの前記受光レンズに対して複数の受光素子が割り当てられ、同一の前記指の一部を前記複数の受光素子で撮像した複数種類の撮像データを用いて、前記指の一部を撮像した際の視差に関する情報を取得する視差情報取得部と、前記視差情報を用いて前記指の外形を検出する外形検出部と、を更に備えてもよい。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、指の一部に対して近赤外光を照射するステップと、前記指の内部で散乱され静脈を透過した近赤外光を、複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイで集光するステップと、前記レンズアレイによって集光された、前記指の内部で散乱され静脈を透過した近赤外光を、前記指の長さ方向に沿った方向と、前記指の長さ方向と直交する方向にそれぞれライン走査を行う撮像素子で撮像し、２種類の撮像画像を生成するステップと、前記２種類の撮像画像それぞれから静脈パターンを抽出する静脈パターン抽出ステップと、２種類の前記静脈パターンの少なくともいずれか一方に存在する、前記指の第１関節近傍の皺のパターンまたは第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を利用して、指の撮像範囲の相対位置を検出する撮像範囲検出ステップと、抽出された２種類の前記静脈パターンを認証する認証ステップと、を含む指静脈認証方法が提供される。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明の更に別の観点によれば、複数の受光レンズがアレイ状に配設されたレンズアレイと、前記レンズアレイの対向する端部に沿ってそれぞれ複数設けられ、指の一部に対して近赤外光を照射する近赤外光照射光源と、前記レンズアレイによって集光された、前記生体内で散乱され静脈を透過した近赤外光に基づいて、前記静脈の撮像画像を生成するものであり、前記近赤外光照射光源が配列している方向である第１の方向と、前記第１の方向と直交し前記指の長さ方向に沿った第２の方向の何れか一方の方向にライン走査を行い、撮像画像を生成する撮像素子と、前記撮像画像から静脈パターンを抽出する静脈パターン抽出部と、抽出された前記静脈パターンを認証する認証部と、前記静脈パターンから抽出された、前記指の第１関節近傍の皺のパターンまたは第２関節近傍の皺のパターンの少なくともいずれか一方を利用して、指の撮像範囲の相対位置を検出する撮像範囲検出部と、を備える指静脈認証装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、指の全体画像の取得が困難であるマイクロレンズアレイを用いた装置であるにもかかわらず、撮像した指の相対位置を特定することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
なお、説明は、以下の順序で行うものとする。
（１）第１の実施形態
（１−１）指静脈認証装置の構成について
（１−２）指静脈の認証方法について
（２）本発明の各実施形態に係る指静脈認証装置のハードウェア構成について
（３）まとめ
【００１９】
本願発明者は、上記課題を解決するために検討を行い、以下のような知見に想到した。すなわち、従来の静脈認証装置では、撮像装置と照明装置とをある程度離さないと、指静脈などの微細な静脈は撮像できなかった。これは、指内部に入射された近赤外光が、生体により大きく散乱されるために起こる。一般的に、生体に入射した近赤外光の７０％以上は、真皮層までしか到達しないと言われており、このため撮像装置側から照射する光は真皮までの反射光となり、背面からの散乱光の吸収による影である微細な静脈画像は、この反射光の妨害によってコントラストが著しく低下して、撮像が困難となる。このため、従来の静脈認証装置は、手のひらや甲などの太い血管でしか利用できなかった。
【００２０】
本発明の各実施形態に係る静脈認証装置は、後述するように、マイクロレンズアレイを用いたフラットセンサと、パネル近傍に設けられた一体型照明装置とによる装置である。本発明の各実施形態では、マイクロレンズアレイと光源のそれぞれに、選択的な光のみを取り出すように配置された指向性制御板または絞りを設けることにより、静脈背面からの光のみを選択的に撮像可能とした。これにより、従来の光学系では不可能とされていた光源とセンサの一体化を実現している。
【００２１】
フラットセンサは、画像歪が少なく拡大率が変化しない、鮮明に細静脈が映るなど、従来の光学系よりも指静脈を高品質かつ再現性良く撮像できるため、従来の静脈認証装置より撮像面積を狭めても、認証精度を維持することが可能である。
【００２２】
ここで、従来の指静脈認証装置では、指ガイドや外形検出などの静脈とは異なる補助情報を用いることで、指の位置情報や不要な部位の削除、位置合わせを行っていた。このため、装置の小型化が可能なフラットセンサでは、これに代わる位置合わせ、誤情報の排除方法などが必要となる。
【００２３】
（第１の実施形態）
＜指静脈認証装置の構成について＞
まず、図１〜図３を参照しながら、本発明の第１の実施形態に係る指静脈認証装置の構成について、詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る指静脈認証装置の構成を説明するためのブロック図である。また、図２は、本実施形態に係る指静脈認証装置における撮像部の平面図であり、図３は、図２をＡ−Ａ切断線で切断した場合の断面図である。
【００２４】
本実施形態に係る指静脈認証装置１０は、例えば図１に示したように、マイクロレンズアレイ１０１と、近赤外光照射光源１０５と、撮像素子１０９と、撮像素子制御部１１３と、静脈パターン抽出部１１５と、視差情報取得部１１７と、外形検出部１１９と、撮像範囲検出部１２１と、認証部１２３と、記憶部１２９と、を主に備える。指静脈認証装置１０は、当該装置に載置された生体の一部（例えば、指）を撮像して、指の内部に存在する静脈の撮像画像（静脈画像）を生成するとともに、生成した静脈画像の認証処理を行う。
【００２５】
マイクロレンズアレイ（Ｍｉｃｒｏ  Ｌｅｎｓ  Ａｒｒａｙ：ＭＬＡ）１０１は、後述する近赤外光照射光源１０５から生体の一部（例えば、指）に対して照射され、生体内部の静脈を透過した近赤外光（以下、静脈透過光とも称する。）を、後述する撮像素子１０９へと集光する。このマイクロレンズアレイ１０１は、後述するように、複数の受光レンズから構成されている。
【００２６】
近赤外光照射光源１０５は、指静脈認証装置１０に載置された生体の一部に対して、所定の波長帯域を有する近赤外光を照射する。近赤外光は、身体組織に対して透過性が高い一方で、血液中のヘモグロビン（還元ヘモグロビン）に吸収されるという特徴を有するため、近赤外光を指や手のひらや手の甲に照射すると、指や手のひらや手の甲の内部に分布している静脈が影となって画像に現れる。画像に表れる静脈の影を、静脈パターンという。このような静脈パターンを良好に撮像するために、近赤外光照射光源１０５は、約６００ｎｍ〜１３００ｎｍ程度の波長、好ましくは、７００ｎｍ〜９００ｎｍ程度の波長を有する近赤外光を照射する。
【００２７】
ここで、近赤外光照射光源１０５が照射する近赤外光の波長が６００ｎｍ未満または１３００ｎｍ超過である場合には、血液中のヘモグロビンに吸収される割合が小さくなるため、良好な静脈パターンを得ることが困難となる。また、近赤外光照射光源１０５が照射する近赤外光の波長が７００ｎｍ〜９００ｎｍ程度である場合には、近赤外光は、脱酸素化ヘモグロビンと酸素化ヘモグロビンの双方に対して特異的に吸収されるため、良好な静脈パターンを得ることができる。
【００２８】
このような近赤外光照射光源１０５として、例えば、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）を用いることが可能である。また、上述のような波長帯域を有する発光ダイオードを用いる代わりに、上述の波長帯域を含む光を射出可能な発光ダイオードと、射出された光を光学的に帯域制限するフィルタとを組み合わせたものを使用してもよい。
【００２９】
撮像素子１０９は、複数の受光素子１１１が格子状に配置された撮像面を有し、マイクロレンズアレイ１０１により結像された静脈透過光を基に、近赤外光による静脈画像を生成する。本実施形態に係る撮像素子１０９として、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ：電荷結合素子）型画像センサや、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型画像センサ等を利用することができる。撮像素子１０９は、生成された静脈画像（以下、撮像データとも称する。）を静脈パターン抽出部１１５および視差情報取得部１１７へと出力する。また、撮像素子１０９は、生成した静脈画像を、後述する記憶部１２９に記憶してもよい。
【００３０】
なお、本実施形態に係る指静脈認証装置１０においては、後述するように、マイクロレンズアレイ１０１の一つの受光レンズに対して、複数の受光素子１１１が割り当てられている。そのため、本実施形態に係る指静脈認証装置１０においては、一つの受光レンズによって集光された近赤外光（静脈透過光）は、複数の受光素子１１１によって撮像されることとなる。
【００３１】
この撮像素子１０９は、後述する撮像素子制御部１１３により、受光素子の走査タイミング等が制御される。
【００３２】
撮像素子制御部１１３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等から構成されており、撮像素子１０９の駆動制御を行う。より詳細には、撮像素子制御部１１３は、所定の同期信号等に基づいて、撮像素子１０９を構成する受光素子１１１の走査タイミングや、どの受光素子１１１から情報を取得するかといった駆動の制御を行う。
【００３３】
より具体的には、撮像素子制御部１１３は、撮像素子１０９を制御して、撮像素子１０９が、指静脈認証装置１０上に配設された指の長さ方向に沿った方向と、この指の長さ方向と直交する方向に、それぞれライン走査を行うようにさせる。このような撮像素子１０９の制御を行うことで、後述するように、指の第１関節近傍に存在する皺のパターンと第２関節近傍に存在する皺のパターンとを撮像した撮像データと、このような皺のパターンを含まないような撮像データの２種類を、生成することが可能となる。
【００３４】
また、撮像素子１０９が、指の長さ方向に沿った方向と、この指の長さ方向と直交する方向の何れか一方のライン走査にのみ対応している場合には、撮像素子制御部１１３は、ライン走査が可能な方向について、走査を行っても良い。
【００３５】
静脈パターン抽出部１１５は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、撮像素子１０９によって生成された２種類の撮像データの中から、静脈パターンを抽出する。
【００３６】
まず、静脈パターン抽出部１１５は、撮像素子１０９から伝送された撮像データについて、画像の反転処理および合成処理を行う。先に説明したように、マイクロレンズ１０１の一つの受光レンズによって集光された近赤外光は、複数の受光素子１１１によって撮像されている。一つの受光レンズに対応する複数の受光素子１１１それぞれでは、後で説明するように、元の画像に対して上下左右の関係が逆転した画像が生成される。そのため、これらの受光素子１１１により生成されたそれぞれの画像を反転して合成する処理が必要となる。
【００３７】
全ての受光レンズから得られた反転・合成された画像を、互いに合成することで、静脈認証処理に必要な解像度を有する撮像データが得られることとなる。
【００３８】
静脈パターンの抽出は、上述のような撮像データに対して、差分フィルタを適用することで行なわれる。差分フィルタは、注目している画素とその周囲の画素について、注目している画素と周囲の画素との差分が大きな部分で、大きな値を出力値として出力するフィルタである。換言すれば、差分フィルタとは、注目している画素とその近傍の階調値の差分を用いた演算により、画像中の線や縁を強調するフィルタである。
【００３９】
一般的に、２次元平面の格子点（ｘ，ｙ）を変数とする画像データｕ（ｘ，ｙ）に対してフィルタｈ（ｘ，ｙ）を用いてフィルタ処理を行なうと、以下の式１に示すように、画像データν（ｘ，ｙ）を生成する。ここで、以下の式１において、‘＊’は畳込み積分（コンボリューション）を表す。
【００４０】
【数１】
2010086241.tif 000003
【００４１】
本実施形態に係る静脈パターンの抽出では、上記の差分フィルタとして、１次空間微分フィルタや２次空間微分フィルタ等の微分フィルタを用いてもよい。１次空間微分フィルタは、注目している画素について、横方向と縦方向の隣接している画素の階調値の差分を算出するフィルタであり、２次空間微分フィルタは、注目している画素について、階調値の差分の変化量が大きくなっている部分を抽出するフィルタである。
【００４２】
上記の２次空間微分フィルタとして、例えば、以下に示すＬｏｇ（Ｌａｐｌａｃｉａｎ  ｏｆ  Ｇａｕｓｓｉａｎ）フィルタを用いることが可能である。Ｌｏｇフィルタ（式３）は、ガウス関数を用いた平滑化フィルタであるガウシアン（Ｇａｕｓｓｉａｎ）フィルタ（式２）の２次微分で表される。ここで、以下の式２において、σはガウス関数の標準偏差を表し、ガウシアンフィルタの平滑化の度合いを表す変数である。また、以下の式３におけるσは、式２と同様にガウス関数の標準偏差を表すパラメータであり、σの値を変化させることで、Ｌｏｇフィルタ処理を行なった場合の出力値を変化させることができる。
【００４３】
【数２】
2010086241.tif 000004
【００４４】
このようにして抽出された静脈パターンに対して、例えば、差分フィルタ適用後の撮像画像に対してなされる閾値処理や、２値化処理や、細線化処理等の処理が施される。かかる処理を経て、静脈パターンのスケルトンを抽出することが可能となる。
【００４５】
静脈パターン抽出部１１５は、このようにして抽出された静脈パターンを、後述する撮像範囲検出部１２１および認証部１２３へと伝送する。
【００４６】
また、静脈パターン抽出部１１５は、後述する外形検出部１１９から得られた外形の検出結果を、静脈パターンの抽出処理に利用することも可能である。
【００４７】
なお、静脈パターン抽出部１１５は、抽出した静脈パターンやスケルトンを、後述する記憶部１２９に記憶してもよい。なお、静脈パターン抽出部１１５は、上述の各処理を行なうに当たって生成したパラメータや処理の途中経過等を、記憶部１２９に記憶してもよい。
【００４８】
また、撮像素子制御部１１３が、撮像素子のライン走査を、一つの方向に関してのみ行った場合には、静脈パターン抽出部１１５は、得られた一種類の撮像画像から、上述の方法を用いて静脈パターンを抽出する。
【００４９】
視差情報取得部１１７は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、撮像素子１０９から伝送された撮像データに基づいて、撮像対象である指の一部を撮像した際の視差に関する情報を取得する。
【００５０】
先に説明したように、マイクロレンズアレイを構成する受光レンズのそれぞれについて、複数の受光素子１１１が対応付けられており、一つの受光レンズに対応する複数の受光素子は、同一の撮像対象を、それぞれわずかに異なる方向から撮像している。そのため、これらの受光素子１１１から得られた画像を微分処理してエッジ検出し、得られたエッジ部分について解析を行う。これにより、視差に関する情報を、例えば画像上の焦点位置のズレとして得ることができ、受光素子１１１と撮像対象との離隔距離を算出することができる。この視差に関する情報の取得方法については、以下で改めて詳細に説明する。
【００５１】
視差情報取得部１１７は、得られた視差に関する情報（例えば、受光素子と撮像対象との離隔距離に関する情報）を、後述する外形検出部１１９へと伝送する。また、視差情報取得部１１７は、得られた視差に関する情報を、後述する記憶部１２９に記録することが可能である。
【００５２】
外形検出部１１９は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、視差情報取得部１１７から伝送された視差に関する情報に基づいて、撮像対象の外形を検出する。実際の撮像対象である指には奥行きが存在するために、指の輪郭近傍では、上述の離隔距離が異なる位置が存在することとなる。そのため、外形検出部１１９は、視差情報取得部１１７から伝送された複数の画像に関する視差情報（詳細には、離隔距離に関する情報）を用いて、外形検出、すなわち、指の輪郭に関する情報を得ることができる。
【００５３】
より詳細には、外形検出部１１９は、離隔距離が大きく離れている部分が存在すれば、指の輪郭部分や、指の外側などの不要な部分であると判断し、離隔距離が近接していれば、指に該当する部分であると判断する。
【００５４】
外形検出部１１９は、この外形の検出結果を、静脈パターン抽出部１１５や認証部１２３へと出力し、それぞれの処理部における処理に利用してもらう。また、外形検出部１１９は、得られた外形に関する情報を、後述する記憶部１２９へと記録することが可能である。
【００５５】
撮像範囲検出部１２１は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成されており、静脈パターン抽出部１１５から伝送された静脈パターンやスケルトンに基づいて、伝送された静脈パターン等が、指のどの部分に該当しているのかを検出する。
【００５６】
より詳細には、撮像範囲検出部１２１は、静脈パターン抽出部１１５から伝送された、指の長さ方向と直交する方向にライン走査して得られた撮像データから抽出された静脈パターン等を用いて、撮像範囲の検出を行う。なお、以下では、指の長さ方向を垂直方向と称し、指の長さ方向と直交する方向を、水平方向と称することとする。
【００５７】
後述するように、水平方向にライン走査して得られた撮像データには、指の第１関節近傍や第２関節近傍に存在する皺のパターンが含まれている。そのため、このような特徴的な皺のパターンや、皺のパターンと静脈のパターンとの交点や、静脈パターンの形状や、輪郭線の位置等を、既に登録されているテンプレートと比較することで、静脈パターンの撮像範囲を大まかに特定することが可能となる。この撮像範囲の検出処理に際して、撮像範囲検出部１２１は、後述する記憶部１２９に記録されている各種のパラメータやデータベースやプログラム等を参照することが可能である。
【００５８】
撮像範囲検出部１２１は、得られた撮像範囲に関する情報（例えば、皺のパターンや、輪郭線から、どのくらい離隔した箇所のデータなのか、といった情報）を、認証部１２３へと出力する。また、撮像範囲検出部１２１は、得られた撮像範囲に関する情報を、後述する記憶部１２９へと記録してもよい。
【００５９】
認証部１２３は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等から構成され、静脈パターン抽出部１１５により生成された静脈パターンをテンプレートとして登録したり、静脈パターン抽出部１１５により生成された静脈パターンを既に登録されているテンプレートと照合して、静脈パターンの認証をおこなったりする。かかる認証部１２３は、例えば、静脈パターン登録部１２５と、静脈パターン認証部１２７と、を更に備える。
【００６０】
静脈パターン登録部１２５は、静脈パターン抽出部１１５により生成された静脈パターンを、テンプレートとして後述する記憶部１２９に登録する。また、登録静脈パターンの登録に際しては、静脈パターンだけでなく、静脈パターンを有する個人を特定する他のデータ（例えば、指紋データ、顔画像データ、虹彩データ、声紋データ等）を静脈パターンに関連づけて記憶してもよい。また、テンプレートとして登録される登録静脈パターンは、例えば、ＣＢＥＦＦ（Ｃｏｍｍｏｎ  Ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ  Ｅｘｃｈａｎｇｅ  Ｆｉｌｅ  Ｆｏｒｍａｔ：共通バイオメトリック交換ファイルフォーマットフレームワーク）等の規格に則ったヘッダ情報を有していてもよい。
【００６１】
また、静脈パターン登録部１２５は、第１関節近傍の皺のパターンまたは第２関節近傍の皺のパターンと、静脈のパターンとの交点を、新たに特徴点として登録することも可能である。
【００６２】
なお、静脈パターン登録部１２５は、静脈パターン抽出部１１５から伝送された複数の静脈パターンを合成して、一つの全体画像として記録することも可能である。この全体画像の合成については、以下で改めて説明する。
【００６３】
静脈パターン認証部１２７は、静脈パターン抽出部１１５により生成された静脈パターンと、既に記録されている静脈パターンのテンプレートとに基づいて、生成された静脈パターンの認証を行なう。静脈パターン認証部１２７は、後述する記憶部１２９に対して登録静脈パターンの開示を要求し、取得した登録静脈パターンと、静脈パターン抽出部１１５から伝送された静脈パターンとの比較を行なう。
【００６４】
より詳細には、静脈パターン認証部１２７は、外形検出部１１９や、撮像範囲検出部１２１から伝送された、外形に関する情報や、撮像範囲に関する情報に基づいて、登録静脈パターン（テンプレート）における伝送された静脈パターンの位置関係を把握し、登録静脈パターンと伝送された静脈パターンとの比較を行う。
【００６５】
登録静脈パターンと伝送された静脈パターンとの比較は、例えば以下に示す相関係数を算出し、算出した相関係数に基づいて実行することが可能である。静脈パターン認証部１２７は、比較の結果登録静脈パターンと伝送された静脈パターンが類似している場合には、伝送された静脈パターンを認証し、類似していない場合には、認証を行なわない。
【００６６】
相関係数は、以下の式４で定義されるものであり、２つのデータｘ＝｛ｘｉ｝，ｙ＝｛ｙｉ｝間の類似度を示す統計学指標であって、−１から１までの実数値をとる。相関係数が１に近い値を示す場合には、２つのデータは類似していることを示し、相関係数が０に近い値を示す場合には、２つのデータは類似していないことを示す。また、相関係数が−１に近い値を示す場合には、２つのデータの符号が反転しているような場合を示す。
【００６７】
【数３】
2010086241.tif 000005
【００６８】
また、静脈パターン認証部１２７は、認証結果を認証時刻等と関連づけて、認証履歴として記憶部１２９に記録してもよい。かかる認証履歴を生成することで、誰がいつ静脈パターンの認証を要求したのか、ひいては、誰がいつ指静脈認証装置１０を利用したのか、を知ることが可能となる。
【００６９】
また、静脈パターン認証部１２７は、これらの皺のパターンに基づいて登録静脈パターンをいくつかのパターンに予め分割しておき、処理に活用することも可能である。
【００７０】
なお、静脈パターン認証部１２７は、上述のような皺のパターンに代表される皮紋パターンを利用することも可能である。このような皮紋パターンと静脈パターンとを利用して、いわゆるマルチモーダル認証を行うことで、認証の精度を向上させることが可能である。
【００７１】
記憶部１２９は、静脈パターン登録部１２５から登録要請のあった登録静脈パターンや、当該登録静脈パターンに関連付けられた他のデータを記憶する。また、これらのデータ以外にも、撮像素子１０９が生成した静脈画像や、静脈パターン抽出部１１５が抽出した静脈パターン等を記憶することも可能である。更に、これらのデータ以外にも、指静脈認証装置１０が、何らかの処理を行う際に保存する必要が生じた様々なパラメータや処理の途中経過等、または、各種のデータベース等を、適宜記憶することが可能である。この記憶部１２９は、撮像素子１０９、撮像素子制御部１１３、静脈パターン抽出部１１５、示唆情報取得部１１７、外形検出部１１９、撮像範囲検出部１２１、認証部１２３等が、自由に読み書きを行うことが可能である。
【００７２】
［静脈撮像部の構造について］
次に、図２および図３を参照しながら、本実施形態に係る指静脈認証装置における撮像部の構造について、詳細に説明する。
【００７３】
本実施形態に係る指静脈認証装置１０のマイクロレンズアレイ１０１は、例えば図２に示したように、受光レンズである複数のマイクロレンズ１０３から構成されており、マイクロレンズ１０３は、所定の基板上に格子状に配列されている。各マイクロレンズ１０３は、例えば図３に示したように、光入射面から当該マイクロレンズ１０３に入射した静脈透過光を、後述する撮像素子１０９（より詳細には、撮像素子１０９の受光素子１１１）に導光する。マイクロレンズアレイ１０１は、像面湾曲が少なく深さ方向のひずみがないレンズアレイであるため、このようなマイクロレンズアレイ１０１を用いることで、良好な画像データを得ることができる。マイクロレンズアレイ１０１を構成する各マイクロレンズ１０３の焦点位置は、静脈撮像装置１０の撮像対象となる静脈Ｖが存在する静脈層の位置となるように設定される。
【００７４】
人体の皮膚は、表皮層、真皮層および皮下組織層の３層構造となっていることが知られているが、上述の静脈層は、真皮層に存在している。真皮層は、指表面に対して０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の位置から２ｍｍ〜３ｍｍ程度の厚みで存在している層である。したがって、このような真皮層の存在位置（例えば、指表面から１．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の位置）にマイクロレンズ１０３の焦点位置を設定することで、静脈層を透過した透過光を、効率よく集光することが可能となる。
【００７５】
ここで、近赤外光照射光源１０５から照射される近赤外光のうち、ほぼ７０％は、表皮層で反射してしまうことが知られている。この表皮層は、皮膚の皺のパターン（いわゆる、皮紋パターン）に関係する箇所である。マイクロレンズアレイでは、上述のような焦点距離の設定を行ったとしても、この表皮層で反射した光を集光してしまう。本実施形態に係る指静脈認証装置１０では、この表皮層で反射した光によって得られる皮紋パターン（すなわち、指紋パターン）も、処理に活用する。
【００７６】
なお、本実施形態に係るマイクロレンズアレイ１０１に配設されるマイクロレンズ１０３の個数は、図２に示した例に限定されるわけではない。本実施形態に係るマイクロレンズアレイ１０１に配設されるマイクロレンズ１０３の個数は、撮像したい生体の大きさや、撮像素子１０９の大きさに応じて、自由に設定することが可能である。
【００７７】
近赤外光照射光源１０５の一例である発光ダイオードは、例えば図２に示したように、マイクロレンズアレイ１０１の対向する端部に複数配置されている。発光ダイオードが配置される端部は、生体の一部（図２および図３に示した例では、指ＦＧ）の上端と下端に対応する縁部であることが好ましい。このように発光ダイオードを配置することで、指ＦＧの上下方向から、近赤外光を照射することが可能となる。
【００７８】
なお、本実施形態に係る近赤外光照射光源１０５の個数は、図２に示した例に限定されるわけではなく、マイクロレンズアレイ１０１の大きさや、近赤外光照射光源１０５の照射可能エリア等に応じて、自由に設定することが可能である。
【００７９】
また、マイクロレンズアレイ１０１と近赤外光照射光源１０５との間には、例えば図２および図３に示したように、指向性制御板１０７が設けられる。この指向性制御板１０７は、近赤外光照射光源１０５から射出された直接光１２の指向性を制御し、直接光１２が直接マイクロレンズアレイ１０１のマイクロレンズ１０３に入射しないようにする。
【００８０】
近赤外光照射光源１０５から射出された近赤外光は、例えば図３に示したように、指ＦＧの表面に向かって上方に伝搬し、直接光１２として、指ＦＧの内部に入射する。ここで、人体は良好な近赤外光の散乱体であるため、指ＦＧ内に入射した直接光１２は四方に散乱しながら伝搬する。これらの散乱光の一部は、背面散乱光１３として上述の静脈層を背面から指表面に向かって進行し、その途中で静脈Ｖを透過する。静脈を透過した静脈透過光は、マイクロレンズアレイ１０１を構成するそれぞれのマイクロレンズ１０３に入射することとなる。
【００８１】
ここで、相隣接するマイクロレンズ１０３の境界部には、指向性制御板１０７が設けられる。この指向性制御板１０７により、静脈透過光の指向性を制御することが可能となり、撮像素子１０９（より詳細には、受光素子１１１）に集光される静脈透過光を選択することが可能となる。
【００８２】
なお、図３において、一つのマイクロレンズ１０３に対応する受光素子１１１は、一つしか記載されていないが、実際には、後述するように、一つのマイクロレンズ１０３に対して、複数の受光素子１１１が対応付けられている。
【００８３】
［撮像素子の走査方向について］
続いて、図４Ａ〜図４Ｃを参照しながら、本実施形態に係る指静脈認証装置１０が備える撮像素子１０９の走査方向について、詳細に説明する。図４Ａ〜図４Ｃは、本実施形態に係る指静脈認証装置が備える撮像素子の走査方向について説明するための説明図である。
【００８４】
本実施形態に係る指静脈認証装置１０が備えるマイクロレンズアレイ１０１は、例えば図２や図４Ａに示したような構造を有しており、このマイクロレンズアレイ１０１の下方に、撮像素子１０９が配設されている。ここで、撮像素子１０９は、撮像素子制御部１１３によって、図４Ａに示した２つの走査方向にライン走査するように制御される。
【００８５】
図４Ｂに模式的に示したように、人間の指ＦＧには、第１関節近傍や第２関節近傍に、特徴的な皺のパターンが存在する。また、上述のように、指に対して照射された近赤外光の約７０％は、このような皺のパターンが存在する表皮層によって反射されてしまい、マイクロレンズアレイによって集光される。そのため、図４Ｂに示したような皺のパターンは、撮像素子の走査方向によっては、得られた画像に残存してしまうこととなる。
【００８６】
そのため、従来の静脈認証方法では、図４Ｂに示したような皺のパターンの残存を排除するために、図４Ａに示した「走査方向１」に沿って撮像素子１０９のライン走査を行っていた。これにより、ライン走査の方向が、図４Ｂに示した皺のパターンの向きと略平行となるために、皺のパターンの残存を排除することが可能となるからである。
【００８７】
しかしながら、本実施形態に係る指静脈認証装置１０では、図４Ｂに示したような関節近傍の皺のパターンを、撮像範囲の特定に利用するため、図４Ａに示したように、「走査方向１」と、「走査方向２」の２つの方向で、撮像素子１０９はライン走査を行う。
【００８８】
走査方向１（すなわち、垂直方向）に沿ってライン走査を行って得られた撮像データでは、図４Ｂに示したような皺のパターンの残存が少ない静脈パターンを得ることができるため、静脈認証処理に用いる静脈パターンを抽出することができる。
【００８９】
また、走査方向２（すなわち、水平方向）に沿ってライン走査を行って得られた撮像データでは、図４Ｂに示したような皺のパターンの向きと走査方向とが直交することとなるため、図４Ｃに示したように、皺のパターンが残存した静脈パターンを得ることができる。
【００９０】
本実施形態に係る指静脈認証装置１０では、このように２種類の走査方向によるライン走査を行うことで、静脈パターンの撮像範囲を特定するために用いる静脈パターンと、認証処理用に用いる静脈パターンの双方を得ることができる。
【００９１】
なお、上述のように、関節近傍に存在する皺のパターンを取得する必要があるため、マイクロレンズアレイ１０１や撮像素子１０９の大きさは、指の第１関節および第２関節を共に撮影することが可能な大きさを有することが好ましい。
【００９２】
また、上述の方法以外にも、例えば以下のような方法を用いることが可能である。すなわち、例えば図４Ｂに示したように、関節近傍に存在する皺の方向は、指の長さ方向（すなわち、垂直方向）に略直交している。そのため、垂直方向または水平方向の何れか一方の走査方向に沿ってライン走査を行い、得られた撮像画像に対して方向性フィルタ等を用いた画像処理を行うことで、静脈パターンの中から皺のパターンを分離して、抽出することが可能となる。
【００９３】
［視差情報の取得方法について］
次に、図５Ａ〜図６を参照しながら、視差情報の取得方法について、詳細に説明する。図５Ａおよび図５Ｂは、マイクロレンズアレイで撮像した画像について説明するための説明図である。また、図６は、マイクロレンズアレイを用いることで得られる視差情報について説明するための説明図である。
【００９４】
一般に、マイクロレンズアレイ（ＭＬＡ）を用いてある画像を撮像すると、例えば図５Ａに示したように、撮像画像は、元の画像に対して、上下および左右が逆転した像となる。また、実際には、一つの受光レンズ（マイクロレンズ１０３）に対して、複数の受光素子１１１が割り当てられているため、一つのマイクロレンズ１０３に割り当てられた全ての受光素子１１１について、上下左右の逆転した像が形成される。例えば、図５Ｂに示したように、一つのマイクロレンズ１０３に対して、例えば３×３＝９個の受光素子１１１が割り当てられているとすると、９個の受光素子それぞれには、上下左右の逆転した画像が形成される。
【００９５】
このため、マイクロレンズアレイを用いた撮像装置では、一つのマイクロレンズ１０３に割り当てられている受光素子１１１から得られた全ての画像について、まず反転処理を行って上下の関係、および左右の関係を元に戻した後に、それぞれの画像を合成して、画像の解像度を上げることが行わる。
【００９６】
ここで、図６に示したように、一つのマイクロレンズ１０３を用いて、指のある部分を撮像した場合を考える。この際に、一つのマイクロレンズ１０３に対して、図６のように３×３＝９個の受光素子１１１が割り当てられているとする。図６に示した９個の受光素子からなるグループを、以降「単位グループ１３１」と称することとする。
【００９７】
図５Ｂに示したように、一つのマイクロレンズ１０３に対応する受光素子１１１には、上下左右が逆転した状態で同じ画像が結像することとなる。しかしながら、実際には、単位グループ１３１内の受光素子１１１の配設位置に応じて、各受光素子１１１と撮像対象との方向が異なることとなるため、単位グループ１３１を構成する受光素子１１１から得られる撮像データは、視差を含むこととなる。
【００９８】
ここで、図６で斜線をつけて示した２つの受光素子１１１のように、単位グループ１３１内の水平配設位置が同じ受光素子１１１に着目すると、これらの素子１１１から得られる撮像データは、撮像方向以外の条件はほぼ同一であるデータとなることが予想される。そのため、このような位置関係にある受光素子１１１から得られる撮像データを解析することで、本実施形態に係る視差情報取得部１１７は、視差情報を取得することが可能となる。
【００９９】
具体的には、視差情報取得部１１７は、図６に示したような位置関係にある受光素子１１１から得られる撮像データを微分処理してエッジ検出し、エッジとして認識された部分について比較を行う。視差情報取得部１１７は、例えば、撮像対象の同一の点が、それぞれの撮像データにおいてどの場所に位置するかを把握した上で、単位グループ１３１内の受光素子１１１の位置関係に関する情報を用いて、離隔距離Ｌを算出することが可能である。
【０１００】
なお、上述の説明では、同一ライン上に存在する２つの受光素子１１１に着目した場合について説明を行ったが、同一ライン上に存在しない受光素子１１１を用いて視差情報を取得することも可能である。ただし、同一ライン上に存在しない受光素子１１１は、受光素子１１１から出力された信号の転送タイミング等が異なる場合があるため、リアルタイム処理ができないことがある。このような場合には、受光素子１１１から取得した情報を一旦フレームメモリなどに取り込んだ上で、受光素子１１１から取得した情報の再配置等を行い、視差情報を取得する必要がある。
【０１０１】
［静脈パターンの全体画像の取得方法について］
次に、図７を参照しながら、認証部１２３が行う静脈パターンの合成処理について、詳細に説明する。図７は、静脈パターンの合成処理について説明するための説明図である。
【０１０２】
本実施形態に係る指静脈認証装置１０では、図４Ａにて説明したように、撮像対象である指を、走査方向１と走査方向２の二つの方向に沿ってライン走査する。他方、マイクロレンズアレイ１０１を用いたフラットセンサでは、指を水平方向と垂直方向の２種類の方向で走査する場合に、多少の距離差では歪みを生じないという特徴がある。
【０１０３】
そのため、図７に示したように、撮像対象である指を、二つの走査方向に沿ってライン走査し、得られた画像から抽出した複数の静脈パターンを合成して、一つの全体画像とすることが可能である。
【０１０４】
走査方向を変えて取得した複数の静脈パターンの集合（以下、静脈情報群と称する。）では、互いの静脈パターンを比較すると、共通する部分が存在する。本実施形態に係る指静脈認証装置１０では、第１関節近傍や第２関節近傍に存在する皺のパターンを利用して、撮像範囲の特定を行うことが可能であるため、静脈情報群を構成する各静脈パターンについて、どの静脈パターンがどの静脈パターンとつながっているかを判断することが可能である。また、共通する部分についても、上述のような相関係数を用いることで、類似度の高い範囲を見出すことが可能である。
【０１０５】
そこで、本実施形態に係る静脈パターン登録部１２５は、これらの撮像範囲に関する情報や、類似度に関する情報に基づいて、静脈情報群を構成する複数の静脈パターンを合成し、図７に示したような全体画像を得ることが可能である。
【０１０６】
このような全体画像を、テンプレートとして登録することにより、認証時に入力された部分的な静脈パターンと、この全体画像との比較が可能となる。
【０１０７】
以上、本実施形態に係る指静脈認証装置１０の機能の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材や回路を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。また、各構成要素の機能を、ＣＰＵ等が全て行ってもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用する構成を変更することが可能である。
【０１０８】
なお、本実施形態に係る指静脈認証装置１０は、例えば、コンピュータやサーバ等の情報処理装置、携帯電話やＰＨＳ等の携帯端末や携帯情報端末（ＰＤＡ）、現金自動預払機（ＡＴＭ）、入退室管理装置、ゲーム機器やゲーム機器のコントローラ等の各種装置に実装されてもよい。
【０１０９】
また、上述の説明では、テンプレートとして登録される登録静脈パターンが、指静脈認証装置１０内に記録される場合について説明したが、登録静脈パターンは、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア、コンパクトフラッシュ（登録商標）、メモリースティック、または、ＳＤメモリカード等の記録媒体や、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカードまたは電子機器等に記録されてもよく、指静脈認証装置１０とインターネット等の通信網を介して接続されたサーバに記録されてもよい。
【０１１０】
＜指静脈の認証方法について＞
続いて、図８を参照しながら、本実施形態に係る指静脈の認証方法について、詳細に説明する。図８は、本実施形態に係る指静脈の認証方法を説明するための流れ図である。
【０１１１】
本実施形態に係る指静脈の認証方法では、まず、近赤外光照射光源１０５により、指の一部に対して近赤外光を照射し、マイクロレンズアレイ１０１および撮像素子１０９を用いて、生体の撮像を行う（ステップＳ１０１）。
【０１１２】
この際、撮像素子１０９は、撮像素子制御部１１３によって駆動制御がなされており、指の長さ方向に沿ったライン走査（垂直方向に沿ったライン走査）と、指の長さ方向と直交する方向に沿ったライン走査（水平方向に沿ったライン走査）の双方を行い、２種類の撮像データを生成する。
【０１１３】
次に、２種類の撮像データが伝送された静脈パターン抽出部１１５は、それぞれの撮像データから、静脈パターンを抽出する（ステップＳ１０３）。静脈パターン抽出部１１５は、抽出した２種類の静脈パターンを、撮像範囲検出部１２１と、認証部１２３へと伝送する。
【０１１４】
また、この静脈パターンの抽出処理に併せて、撮像素子１０９から撮像データを取得した視差情報取得部１１７により、視差情報の取得処理が成されてもよい。視差情報取得部１１７は、取得した視差情報を外形検出部１１９に伝送し、外形検出部１１９では、指の外形に関する情報（例えば、輪郭線に関する情報等）を取得する。外形検出部１１９は、取得した外形に関する情報を、静脈パターン抽出部１１５や認証部１２３に伝送することが可能である。
【０１１５】
指静脈認証装置１０が実行している処理が、指静脈の登録処理である場合には（ステップＳ１０７）、認証部１２３の静脈パターン登録部１２５は、静脈パターン抽出部１１５から伝送された複数の静脈パターンを、撮像範囲検出部１２１から伝送された情報等に基づいて合成し、合成画像とする（ステップＳ１０９）。合成画像の生成処理が終了すると、静脈パターン登録部１２５は、合成画像をテンプレートとして記憶部１２９に登録する（ステップＳ１１１）。
【０１１６】
また、指静脈認証装置１０が実行している処理が、指静脈の認証処理である場合には（ステップＳ１０７）、認証部１２３の静脈パターン認証部１２７は、記憶部１２９に記録されているテンプレートを取得して（ステップＳ１１３）、認証処理を開始する。具体的には、静脈パターン認証部１２７は、撮像範囲検出部１２１から伝送された情報に基づいて、認証処理が実行される静脈パターンが合成画像のどの部分に該当する静脈パターンなのかを判定する。この判定処理は、第１関節近傍の皺のパターンや第２関節近傍の皺のパターンからの離隔距離や、相関係数の類似度合い等に基づいて、行われる。
【０１１７】
全体画像のどの部分に該当する静脈パターンなのかが確定すると、静脈パターン認証部１２７は、登録されている該当部分のテンプレートと、伝送された静脈パターンとの比較を行う（ステップＳ１１５）。伝送された静脈パターンが登録されているテンプレートの該当部分と類似している場合には、静脈パターン認証部１２７は、認証は成功したと判断し、実行が制限されている各種の処理を実行する。また、伝送された静脈パターンが登録されているテンプレートの該当部分と類似していない場合には、静脈パターン認証部１２７は、認証は失敗したと判断し、エラーを提示して処理を終了する。
【０１１８】
このように、本実施形態に係る指静脈認証方法によれば、マイクロレンズアレイを用いたフラットパネルのように、指全体の情報を得るのが困難な装置を用いた場合であっても、関節近傍に存在する皺のパターンを利用して静脈パターンの相対的な位置を特定することが可能である。
【０１１９】
＜ハードウェア構成について＞
次に、図９を参照しながら、本発明の各実施形態に係る指静脈認証装置１０のハードウェア構成について、詳細に説明する。図９は、本発明の各実施形態に係る指静脈認証装置１０のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【０１２０】
指静脈認証装置１０は、主に、ＣＰＵ９０１と、ＲＯＭ９０３と、ＲＡＭ９０５と、ホストバス９０７と、ブリッジ９０９と、外部バス９１１と、インターフェース９１３と、入力装置９１５と、出力装置９１７と、ストレージ装置９１９と、ドライブ９２１と、接続ポート９２３と、通信装置９２５とを備える。
【０１２１】
ＣＰＵ９０１は、演算処理装置および制御装置として機能し、ＲＯＭ９０３、ＲＡＭ９０５、ストレージ装置９１９、またはリムーバブル記録媒体９２７に記録された各種プログラムに従って、指静脈認証装置１０内の動作全般またはその一部を制御する。ＲＯＭ９０３は、ＣＰＵ９０１が使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶する。ＲＡＭ９０５は、ＣＰＵ９０１の実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一次記憶する。これらはＣＰＵバス等の内部バスにより構成されるホストバス９０７により相互に接続されている。
【０１２２】
ホストバス９０７は、ブリッジ９０９を介して、ＰＣＩ（Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ／Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）バスなどの外部バス９１１に接続されている。
【０１２３】
入力装置９１５は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル、ボタン、スイッチおよびレバーなどユーザが操作する操作手段である。また、入力装置９１５は、例えば、赤外線やその他の電波を利用したリモートコントロール手段（いわゆる、リモコン）であってもよいし、指静脈認証装置１０の操作に対応した携帯電話やＰＤＡ等の外部接続機器９２９であってもよい。さらに、入力装置９１５は、例えば、上記の操作手段を用いてユーザにより入力された情報に基づいて入力信号を生成し、ＣＰＵ９０１に出力する入力制御回路などから構成されている。指静脈認証装置１０のユーザは、この入力装置９１５を操作することにより、指静脈認証装置１０に対して各種のデータを入力したり処理動作を指示したりすることができる。
【０１２４】
出力装置９１７は、例えば、ＣＲＴディスプレイ装置、液晶ディスプレイ装置、プラズマディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置およびランプなどの表示装置や、スピーカおよびヘッドホンなどの音声出力装置や、プリンタ装置、携帯電話、ファクシミリなど、取得した情報をユーザに対して視覚的または聴覚的に通知することが可能な装置で構成される。出力装置９１７は、例えば、指静脈認証装置１０が行った各種処理により得られた結果を出力する。具体的には、表示装置は、指静脈認証装置１０が行った各種処理により得られた結果を、テキストまたはイメージで表示する。他方、音声出力装置は、再生された音声データや音響データ等からなるオーディオ信号をアナログ信号に変換して出力する。
【０１２５】
ストレージ装置９１９は、指静脈認証装置１０の記憶部の一例として構成されたデータ格納用の装置であり、例えば、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の磁気記憶部デバイス、半導体記憶デバイス、光記憶デバイス、または光磁気記憶デバイス等により構成される。このストレージ装置９１９は、ＣＰＵ９０１が実行するプログラムや各種データ、および外部から取得した各種のデータなどを格納する。
【０１２６】
ドライブ９２１は、記録媒体用リーダライタであり、指静脈認証装置１０に内蔵、あるいは外付けされる。ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録されている情報を読み出して、ＲＡＭ９０５に出力する。また、ドライブ９２１は、装着されている磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、または半導体メモリ等のリムーバブル記録媒体９２７に記録を書き込むことも可能である。リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、ＤＶＤメディア、ＨＤ−ＤＶＤメディア、Ｂｌｕ−ｒａｙメディア、コンパクトフラッシュ（登録商標）（ＣｏｍｐａｃｔＦｌａｓｈ：ＣＦ）、メモリースティック、または、ＳＤメモリカード（Ｓｅｃｕｒｅ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｍｅｍｏｒｙ  ｃａｒｄ）等である。また、リムーバブル記録媒体９２７は、例えば、非接触型ＩＣチップを搭載したＩＣカード（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  ｃａｒｄ）または電子機器等であってもよい。
【０１２７】
接続ポート９２３は、例えば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）ポート、ｉ．Ｌｉｎｋ等のＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Ｓｍａｌｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート、ＲＳ−２３２Ｃポート、光オーディオ端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）ポート等の、機器を指静脈認証装置１０に直接接続するためのポートである。この接続ポート９２３に外部接続機器９２９を接続することで、指静脈認証装置１０は、外部接続機器９２９から直接各種のデータを取得したり、外部接続機器９２９に各種のデータを提供したりする。
【０１２８】
通信装置９２５は、例えば、通信網９３１に接続するための通信デバイス等で構成された通信インターフェースである。通信装置９２５は、例えば、有線または無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、またはＷＵＳＢ（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ  ＵＳＢ）用の通信カード、光通信用のルータ、ＡＤＳＬ（Ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ  Ｌｉｎｅ）用のルータ、または、各種通信用のモデム等である。この通信装置９２５は、例えば、インターネットや他の通信機器との間で、例えばＴＣＰ／ＩＰ等の所定のプロトコルに則して信号等を送受信することができる。また、通信装置９２５に接続される通信網９３１は、有線または無線によって接続されたネットワーク等により構成され、例えば、インターネット、家庭内ＬＡＮ、赤外線通信、ラジオ波通信または衛星通信等であってもよい。
【０１２９】
以上、本発明の各実施形態に係る指静脈認証装置１０の機能を実現可能なハードウェア構成の一例を示した。上記の各構成要素は、汎用的な部材を用いて構成されていてもよいし、各構成要素の機能に特化したハードウェアにより構成されていてもよい。従って、本実施形態を実施する時々の技術レベルに応じて、適宜、利用するハードウェア構成を変更することが可能である。
【０１３０】
＜まとめ＞
以上説明したように、本発明の各実施形態に係る指静脈認証装置によれば、マイクロレンズアレイを用いたフラットパネルのように、指全体の情報を得るのが困難な装置を用いた場合であっても、関節近傍に存在する皺のパターンを利用して静脈パターンの相対的な位置を特定することが可能である。皺のパターンに代表される皮紋パターンは、皮紋の空間周波数の特徴を利用して抽出することが可能である。
【０１３１】
また、本発明の各実施形態に係る指静脈認証装置によれば、マイクロレンズアレイの特徴を利用して、視差情報を取得することが可能であるため、撮像対象の外形判断や、非生体部分の特定が可能となり、撮像対象の輪郭線や、撮影背景に起因する誤動作の回避が可能となる。
【０１３２】
また、複数の静脈パターンを利用して、静脈パターンの全体画像を生成することが可能であるため、登録画像の一部のみを用いて、認証処理を実行することが可能となる。
【０１３３】
また、本発明の各実施形態に係る指静脈認証装置では、指の関節近傍に存在する皺のパターンに代表される皮紋パターンを利用するため、皮紋パターンと静脈パターンとを利用したハイブリッド認証の実行が可能である。
【０１３４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る指静脈認証装置の構成を説明するためのブロック図である。
【図２】同実施形態に係る指静脈認証装置の撮像部を説明するための平面図である。
【図３】図２をＡ−Ａ切断線で切断した場合の断面図である。
【図４Ａ】同実施形態に係る指静脈認証装置が備える撮像素子の走査方向について説明するための説明図である。
【図４Ｂ】同実施形態に係る指静脈認証装置が備える撮像素子の走査方向について説明するための説明図である。
【図４Ｃ】同実施形態に係る指静脈認証装置が備える撮像素子の走査方向について説明するための説明図である。
【図５Ａ】マイクロレンズアレイで撮像した画像について説明するための説明図である。
【図５Ｂ】マイクロレンズアレイで撮像した画像について説明するための説明図である。
【図６】マイクロレンズアレイを用いることで得られる視差情報について説明するための説明図である。
【図７】静脈パターンの合成処理について説明するための説明図である。
【図８】同実施形態に係る指静脈の認証方法を説明するための流れ図である。
【図９】本発明の各実施形態に係る指静脈認証装置のハードウェア構成を説明するためのブロック図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１０    指静脈認証装置
１０１    マイクロレンズアレイ
１０３    マイクロレンズ
１０５    近赤外光照射光源
１０７    指向性制御版
１０９    撮像素子
１１１    受光素子
１１３    撮像素子制御部
１１５    静脈パターン抽出部
１１７    視差情報取得部
１１９    外形検出部
１２１    撮像範囲検出部
１２３    認証部
１２５    静脈パターン登録部
１２７    静脈パターン認証部
１２９    記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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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