(57)【要約】【課題】小型化を実現でき、コストが安く、性能の高い生体認証装置及び生体認証方法を提供する。【解決手段】本発明の生体認証装置１及び生体認証方法は、赤外線ＶＣＳＥＬを生体認証装置１の代替光源とすることにより、静脈パターンを認証する上で、鮮明な画像を提供することができる。また、特殊な導光機構により、生体認証装置１の小型化を実現することができる。また、１つのイメージセンサユニット４０により、指静脈及び指紋の画像を同一の検出信号として同時に取得し、後続の静脈パターン及び指紋パターンの比較分析を行うことができるため、ハードウェアコストが安く、回路設計も簡素であり、処理効率も高い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載台、位置決め構造、少なくとも１つの光源ユニット及びイメージセンサユニットを備え、生体の一部の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられる生体認証装置であって、
前記搭載台は、前記生体の被認証部位が収容される開口と、前記開口の下部に配置される底部と、前記底部から延設して設けられる少なくとも１つの側部とを有し、
前記位置決め構造は、前記搭載台の前記開口の前記底部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口に位置する際、前記被認証部位を所定位置に位置させるのを補助し、
前記少なくとも１つの光源ユニットは、前記搭載台の前記少なくとも１つの側部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記被認証部位の側部に位置するとともに、前記被認証部位上に側部方向への光線を照射することにより、前記被認証部位の少なくとも１つの光像を生成し、
前記イメージセンサユニットは、前記搭載台内に設けられ、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像を受光するとともに、コンピュータに解釈される検出信号を生成し、
前記少なくとも１つの光源ユニットは、赤外線ＶＣＳＥＬを用いて構成され、前記少なくとも１つの光源ユニットの垂直方向上における平均中心点から前記開口の底部までの垂直高さｈ１が、前記被認証部位の平均垂直厚さｈ２の２分の１以上であることを特徴とする生体認証装置。
【請求項２】
導光モジュールをさらに備え、
前記導光モジュールは、前記搭載台内に設けられるとともに、前記開口の前記底部の下方に配置され、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像は、前記開口の前記底部から前記搭載台内の下方に進入するとともに、前記導光モジュールによってガイドされ、前記イメージセンサユニットに照射されることを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項３】
フィルタをさらに備え、
前記フィルタは、イメージセンサの内部又は外部に設置され、不要な可視光を除去し、所定波長の識別率を高めるために用いられ、
前記少なくとも１つの光源ユニットが照射する前記光線には、架空の中心線が画定され、前記少なくとも１つの光像が前記搭載台内に下方に進入する方向には、架空の垂直線が画定され、前記架空の中心線と前記架空の垂直線との間の挟角θは、３０度から１５０度の間であることを特徴とする請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記垂直高さｈ１が前記平均垂直厚さｈ２の２分の１と等しい場合、前記挟角は、３０度から８５度の間であり、前記垂直高さｈ１が前記平均垂直厚さｈ２の２分の１より高い場合、前記挟角は、３０度から１５０度の間であることを特徴とする請求項３に記載の生体認証装置。
【請求項５】
前記被認証部位は、指の末節及び中節の少なくとも一部であり、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記赤外線ＶＣＳＥＬは、前記被認証部位の側部に位置する上、前記指の末節及び中節に沿って分布し、
前記位置決め構造は、指位置決め構造であるとともに、前記開口の前記底部上に配置され、前窓と、後窓と、前記前窓と前記後窓との間に位置する位置決めリブと、を有し、前記指の前記末節と前記中節との間の指節谷部が前記位置決めリブ上に置かれると、前記末節は、前記前窓に位置するとともに、前記中節は、前記後窓に位置し、
前記導光モジュールは、少なくとも１つのプリズムユニットを有し、前記導光モジュールには、指紋領域及び静脈領域が区分され、前記指紋領域の位置は、前記前窓に対応し、前記静脈領域は、前記後窓に対応し、前記少なくとも１つの光源ユニットが前記被認証部位上に光線を照射した際、前記被認証部位の指紋像及び静脈像が同時に生成され、前記指紋像及び前記静脈像は、前記導光モジュールの前記指紋領域及び前記静脈領域によってそれぞれガイドされ、前記イメージセンサユニット上に同時に結像され、前記イメージセンサユニットが生成するコンピュータに解釈される前記検出信号は、前記指紋像及び前記静脈像の信号を同時に有することを特徴とする請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項６】
前記導光モジュールは、１つのプリズムユニットから構成され、前記プリズムユニットは、前記指紋領域及び前記静脈領域に区分され、
前記プリズムユニットの前記指紋領域は、指紋領域上表面と、前記指紋領域上表面と反対側の指紋領域下表面と、前記指紋領域上表面及び前記指紋領域下表面が隣接する指紋領域結像面と、前記指紋領域結像面と反対側の指紋領域反射防止面と、を有し、前記指紋領域上表面は、前記位置決め構造の前記前窓に隣り合い、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記指の前記末節は、前記指紋領域上表面に接触し、前記指紋領域上表面から前記プリズムユニットの前記指紋領域内に進入した指紋像は、前記指紋領域下表面によって少なくとも１回反射した後、前記指紋領域結像面から放出され、前記指紋領域結像面の斜面角度により、前記指紋領域結像面から放出された前記指紋像は、前記イメージセンサユニットに結像され、前記指紋領域反射防止面により、前記プリズムユニットの前記指紋領域中の光線が前記指紋領域反射防止面に照射されて反射する現象が低減され、
前記プリズムユニットの前記静脈領域は、静脈領域上表面と、前記静脈領域上表面と反対側の静脈領域下表面と、前記静脈領域上表面及び前記静脈領域下表面が隣接する静脈領域結像面と、前記静脈領域結像面と反対側である上、前記静脈領域下表面に傾斜して隣接する静脈領域反射面と、を有し、前記静脈領域上表面は、前記位置決め構造の前記後窓の近くに位置し、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記指の前記中節は、前記静脈領域上表面に接触せず、前記静脈領域上表面から前記プリズムユニットの前記静脈領域内に進入した前記静脈像は、前記静脈領域反射面、前記静脈領域上表面及び前記静脈領域下表面によって少なくとも１回反射した後、前記静脈領域結像面から放出され、前記静脈領域結像面の斜面角度により、前記静脈領域結像面から放出された前記静脈像は、前記イメージセンサユニットに結像され、前記静脈像の結像光学経路長は、前記静脈領域上表面と前記静脈領域下表面との間の垂直高さと、前記プリズムユニットの前記静脈領域内部における前記静脈像の反射回数によって決定され、前記プリズムユニットの前記静脈領域内部における前記静脈像の反射回数は、前記静脈領域反射面と前記静脈領域下表面との間の前記傾斜角度の値によって決定されることを特徴とする請求項５に記載の生体認証装置。
【請求項７】
前記導光モジュールは、１つのプリズムユニットと、ミラーと、前記ミラーを位置決めするために用いられるミラー台と、から構成され、前記プリズムユニットは、前記指紋領域を構成し、前記ミラーは、前記静脈領域を構成することを特徴とする請求項５に記載の生体認証装置。
【請求項８】
前記位置決め構造上に設けられる光遮蔽板と、前記少なくとも１つの光源ユニット及び前記イメージセンサユニットに電気的に接続される制御モジュールと、をさらに備え、
前記制御モジュールは、検出素子、コントローラ、画像処理ユニット及び電源モジュールを有し、
前記検出素子は、前記被認証部位が前記開口内にあるか否かを検出するために用いられ、
前記コントローラは、前記検出素子に電気的に接続され、前記検出素子が検出した結果に基づき、前記少なくとも１つの光源ユニットを制御して前記光線を照射させ、
前記画像処理ユニットは、前記イメージセンサユニット及び前記コントローラに電気的に接続され、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信するとともに、前処理及びパターン取得処理を行い、
前記電源モジュールは、前記生体認証装置が必要とする電源を供給するために用いられ、
前記前処理においては、前記検出信号のノイズ除去及び画像最適化処理を行い、前記パターン取得処理においては、前記検出信号中に含まれる前記指紋像及び前記静脈像中の指紋パターンデータ及び静脈パターンデータの取得を行うことを特徴とする請求項５に記載の生体認証装置。
【請求項９】
前記制御モジュールに電気的に接続される認証モジュールをさらに備え、
前記認証モジュールは、ユーザインターフェース、パターンデータベース及び比較ユニットを有し、
前記ユーザインターフェースは、ユーザ登録を行うために用いられ、
前記パターンデータベースには、内部に予め前記ユーザの前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータが保存され、
前記比較ユニットは、前記制御モジュールの前記画像処理ユニットから、前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを受信するとともに、前記パターンデータベース中に保存された前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと比較を行った後、比較結果を前記ユーザインターフェースに出力し、
前記認証モジュールは、前記搭載台の外部に配置され、前記制御モジュールは、前記コントローラ及び前記画像処理ユニットに電気的に接続される入出力インターフェースをさらに有し、前記認証モジュールは、有線又は無線方式により、前記入出力インターフェースと通信接続を構築し、前記認証モジュールは、コンピュータ装置、オートロック装置、金融取引装置又は携帯型電子装置の内部に設置されることを特徴とする請求項８に記載の生体認証装置。
【請求項１０】
前記制御モジュールは、メモリユニットをさらに有し、前記メモリユニットは、レジスタ及びパターンデータベースを有し、前記パターンデータベースには、少なくとも１人のユーザの前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータが保存され、  
前記画像処理ユニットは、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信する上、前記前処理及び前記パターン取得処理を行う他、
取得した前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを前記メモリユニット中のパターンデータベースに格納するパターン登録ステップと、
前記比較ユニットにより、取得した前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと、前記パターンデータベース内に保存されたデータと、のパターン比較を行うとともに、比較結果を前記画像処理ユニットの判定ユニットに伝送し、前記判定ユニットにより、前記コントローラに比較結果が正確であるか否かを通知するパターン認証ステップと、の少なくとも何れかを実行することを特徴とする請求項８に記載の生体認証装置。
【請求項１１】
搭載台、位置決め構造、少なくとも１つの光源ユニット、導光モジュール及びイメージセンサユニットを備え、生体の一部の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられる生体認証装置であって、
前記搭載台は、前記生体の被認証部位が収容される開口と、前記開口の下部に配置される底部と、前記底部から延設して設けられる少なくとも１つの側部とを有し、
前記位置決め構造は、前記搭載台の前記開口の前記底部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口に位置する際、前記位置決め構造は、前記被認証部位を所定位置に位置させるのを補助し、
前記少なくとも１つの光源ユニットは、前記搭載台の前記少なくとも１つの側部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の少なくとも１つの光像を生成し、
前記導光モジュールは、前記搭載台内に設けられるとともに、前記開口の前記底部の下方に配置され、
前記イメージセンサユニットは、前記搭載台内に設けられ、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像を受光する上、コンピュータに解釈される検出信号を生成し、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像は、前記開口の前記底部から前記搭載台内に進入するとともに、前記導光モジュールによってガイドされ、前記イメージセンサユニットに照射され、
前記導光モジュールは、少なくとも１つのプリズムユニットを有するとともに、指紋領域及び静脈領域に区分され、前記少なくとも１つの光源ユニットが前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の指紋像及び静脈像が生成され、前記指紋像は、前記導光モジュールの前記指紋領域によってガイドされ、前記イメージセンサユニット上に結像され、前記静脈像は、前記導光モジュールの前記静脈領域によってガイドされ、前記イメージセンサユニット上に結像されることを特徴とする生体認証装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの光源ユニットは、赤外線ＶＣＳＥＬを用いて構成され、前記少なくとも１つの光源ユニットの垂直方向上における平均中心点から前記開口の底部までの垂直高さｈ１が、前記被認証部位の平均垂直厚さｈ２の２分の１以上であることを特徴とする請求項１１に記載の生体認証装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの光源ユニットが照射する前記光線には、架空の中心線が画定され、前記少なくとも１つの光像が前記搭載台内に下方に進入する方向には、架空の垂直線が画定され、前記架空の中心線と前記架空の垂直線との間の挟角θは、３０度から１５０度の間であることを特徴とする請求項１２に記載の生体認証装置。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの光源ユニットが前記被認証部位上に光線を照射した際、前記指紋像及び前記静脈像が同時に生成され、前記指紋像及び前記静脈像は、前記導光モジュールの前記指紋領域及び前記静脈領域によってそれぞれガイドされ、前記イメージセンサユニット上に同時に結像され、これにより、前記イメージセンサユニットが生成するコンピュータに解釈される前記検出信号は、前記指紋像及び前記静脈像の信号を同時に有することを特徴とする請求項１１に記載の生体認証装置。
【請求項１５】
前記被認証部位は、指の末節及び中節の少なくとも一部であり、前記位置決め構造は、指位置決め構造であるとともに、前記開口の前記底部上に配置され、前窓と、後窓と、前記前窓と前記後窓との間に位置する位置決めリブと、を有し、前記指の前記末節と前記中節との間の指節谷部が前記位置決めリブ上に置かれると、前記末節は、前記前窓に位置する上、前記中節は、前記後窓に位置し、
前記指紋領域の位置は、前記前窓に対応し、前記静脈領域は、前記後窓に対応することを特徴とする請求項１４に記載の生体認証装置。
【請求項１６】
前記導光モジュールは、１つのプリズムユニットから構成され、前記プリズムユニットは、前記指紋領域及び前記静脈領域に区分され、
前記プリズムユニットの前記指紋領域は、指紋領域上表面と、前記指紋領域上表面と反対側の指紋領域下表面と、前記指紋領域上表面及び前記指紋領域下表面が隣接する指紋領域結像面と、前記指紋領域結像面と反対側の指紋領域反射防止面と、を有し、前記指紋領域上表面は、前記位置決め構造の前記前窓に隣り合い、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記指の前記末節は、前記指紋領域上表面に接触し、前記指紋領域上表面から前記プリズムユニットの前記指紋領域内に進入した指紋像は、前記指紋領域下表面によって少なくとも１回反射した後、前記指紋領域結像面から放出され、前記指紋領域結像面の斜面角度により、前記指紋領域結像面から放出された前記指紋像は、前記イメージセンサユニットに結像され、前記指紋領域反射防止面により、前記プリズムユニットの前記指紋領域中の光線が前記指紋領域反射防止面に照射されて反射する現象が低減され、
前記プリズムユニットの前記静脈領域は、静脈領域上表面と、前記静脈領域上表面と反対側の静脈領域下表面と、前記静脈領域上表面及び前記静脈領域下表面が隣接する静脈領域結像面と、前記静脈領域結像面と反対側である上、前記静脈領域下表面に傾斜して隣接する静脈領域反射面と、を有し、前記静脈領域上表面は、前記位置決め構造の前記後窓の近くに位置し、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記指の前記中節は、前記静脈領域上表面に接触せず、前記静脈領域上表面から前記プリズムユニットの前記静脈領域内に進入した前記静脈像は、前記静脈領域反射面、前記静脈領域上表面及び前記静脈領域下表面によって少なくとも１回反射した後、前記静脈領域結像面から放出され、前記静脈領域結像面の斜面角度により、前記静脈領域結像面から放出された前記静脈像は、前記イメージセンサユニットに結像され、前記静脈像の結像光学経路長は、前記静脈領域上表面と前記静脈領域下表面との間の垂直高さと、前記プリズムユニットの前記静脈領域内部における前記静脈像の反射回数によって決定され、前記プリズムユニットの前記静脈領域内部における前記静脈像の反射回数は、前記静脈領域反射面と前記静脈領域下表面との間の前記傾斜角度の値によって決定されることを特徴とする請求項１５に記載の生体認証装置。
【請求項１７】
前記導光モジュールは、１つのプリズムユニットと、ミラーと、前記ミラーを位置決めするために用いられるミラー台と、から構成され、前記プリズムユニットは、前記指紋領域を構成し、前記ミラーは、前記静脈領域を構成することを特徴とする請求項１５に記載の生体認証装置。
【請求項１８】
前記位置決め構造上に設けられる光遮蔽板と、前記少なくとも１つの光源ユニット及び前記イメージセンサユニットに電気的に接続される制御モジュールと、をさらに備え、
前記制御モジュールは、検出素子、コントローラ、画像処理ユニット及び電源モジュールを有し、
前記検出素子は、前記被認証部位が前記開口内にあるか否かを検出するために用いられ、
前記コントローラは、前記検出素子に電気的に接続され、前記検出素子が検出した結果に基づき、前記少なくとも１つの光源ユニットを制御して前記光線を照射させ、
前記電源モジュールは、前記生体認証装置が必要とする電源を供給するために用いられ、
前記画像処理ユニットは、前記イメージセンサユニット及び前記コントローラに電気的に接続され、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信する上、前処理及びパターン取得処理を行い、
前記前処理においては、前記検出信号のノイズ除去及び画像最適化処理を行い、前記パターン取得処理においては、前記検出信号中に含まれる前記指紋像及び前記静脈像中の指紋パターンデータ及び静脈パターンデータの取得を行うことを特徴とする請求項１１に記載の生体認証装置。
【請求項１９】
前記制御モジュールに電気的に接続される認証モジュールをさらに備え、
前記認証モジュールは、ユーザインターフェース、パターンデータベース及び比較ユニットを有し、
前記ユーザインターフェースは、ユーザ登録を行うために用いられ、
前記パターンデータベースには、内部に予め前記ユーザの前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータが保存され、
前記比較ユニットは、前記制御モジュールの前記画像処理ユニットから、前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを受信するとともに、前記パターンデータベース中に保存された前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと比較を行った後、比較結果を前記ユーザインターフェースに出力することを特徴とする請求項１８に記載の生体認証装置。
【請求項２０】
前記制御モジュールは、メモリユニットをさらに有し、前記メモリユニット中は、レジスタ及びパターンデータベースを有し、前記パターンデータベースには、少なくとも１人のユーザの前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータが保存され、前記画像処理ユニットは、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信する上、前記前処理及び前記パターン取得処理を行う他、
取得した前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを前記メモリユニット中のパターンデータベースに格納するパターン登録ステップと、
前記比較ユニットにより、取得した前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと、前記パターンデータベース内に保存されたデータと、のパターン比較を行うとともに、比較結果を前記画像処理ユニットの判定ユニットに伝送し、前記判定ユニットにより、前記コントローラに比較結果が正確であるか否かを通知するパターン認証ステップと、の少なくとも何れかを実行することを特徴とする請求項１８に記載の生体認証装置。
【請求項２１】
搭載台、位置決め構造、少なくとも１つの光源ユニット、イメージセンサユニット及び制御モジュールを備え、生体の一部の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられる生体認証装置であって、
前記搭載台は、前記生体の被認証部位が収容される開口と、前記開口の下部に配置される底部と、前記底部から延設して設けられる少なくとも１つの側部とを有し、
前記位置決め構造は、前記搭載台の前記開口の前記底部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口に位置する際、前記被認証部位を所定位置に位置させるのを補助し、
前記少なくとも１つの光源ユニットは、前記搭載台の前記少なくとも１つの側部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の少なくとも１つの光像を生成し、
前記イメージセンサユニットは、前記搭載台内に設けられ、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像を受光する上、コンピュータに解釈される検出信号を生成し、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像は、前記開口の前記底部から前記搭載台内に進入するとともに、前記導光モジュールによってガイドされ、前記イメージセンサユニットに照射され、
前記制御モジュールは、前記少なくとも１つの光源ユニット及び前記イメージセンサユニットに電気的に接続され、
前記少なくとも１つの光源ユニットが前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の指紋像及び静脈像が同時に生成され、前記指紋像及び前記静脈像は、前記導光モジュールによってガイドされ、前記イメージセンサユニット上に同時に結像され、これにより、前記イメージセンサユニットが生成するコンピュータに解釈される前記検出信号は、前記指紋像及び前記静脈像の信号を同時に有することを特徴とする生体認証装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの光源ユニットは、赤外線ＶＣＳＥＬを用いて構成され、前記少なくとも１つの光源ユニットの垂直方向上における平均中心点から前記開口の底部までの垂直高さｈ１が、前記被認証部位の平均垂直厚さｈ２の２分の１以上であることを特徴とする請求項２１に記載の生体認証装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの光源ユニットが照射する前記光線には、架空の中心線が画定され、前記少なくとも１つの光像が前記搭載台内に下方に進入する方向には、架空の垂直線が画定され、前記架空の中心線と前記架空の垂直線との間の挟角θは、３０度から１５０度の間であることを特徴とする請求項２２に記載の生体認証装置。
【請求項２４】
前記搭載台内に設けられる上、前記開口の前記底部の下方に対応する導光モジュールをさらに備え、
前記導光モジュールは、少なくとも１つのプリズムユニットを有するとともに、指紋領域及び静脈領域に区分され、
前記被認証部位は、指の末節及び中節の少なくとも一部であり、前記位置決め構造は、指位置決め構造である上、前記開口の前記底部上に位置し、前窓と、後窓と、前記前窓と前記後窓との間に位置する位置決めリブと、を有し、前記指の前記末節と前記中節との間の指節谷部が前記位置決めリブ上に置かれると、前記末節は、前記前窓に位置する上、前記中節は、前記後窓に位置し、
前記指紋領域の位置は、前記前窓に対応し、前記静脈領域は、前記後窓に対応することを特徴とする請求項２１に記載の生体認証装置。
【請求項２５】
前記導光モジュールは、１つのプリズムユニットから構成され、前記プリズムユニットは、前記指紋領域及び前記静脈領域に区分され、
前記プリズムユニットの前記指紋領域は、指紋領域上表面と、前記指紋領域上表面と反対側の指紋領域下表面と、前記指紋領域上表面及び前記指紋領域下表面が隣接する指紋領域結像面と、前記指紋領域結像面と反対側の指紋領域反射防止面と、を有し、前記指紋領域上表面は、前記位置決め構造の前記前窓に隣り合い、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記指の前記末節は、前記指紋領域上表面に接触し、前記指紋領域上表面から前記プリズムユニットの前記指紋領域内に進入した指紋像は、前記指紋領域下表面によって少なくとも１回反射した後、前記指紋領域結像面から放出され、前記指紋領域結像面の斜面角度により、前記指紋領域結像面から放出された前記指紋像は、前記イメージセンサユニットに結像され、前記指紋領域反射防止面により、前記プリズムユニットの前記指紋領域中の光線が前記指紋領域反射防止面に照射されて反射する現象が低減され、
前記プリズムユニットの前記静脈領域は、静脈領域上表面と、前記静脈領域上表面と反対側の静脈領域下表面と、前記静脈領域上表面及び前記静脈領域下表面が隣接する静脈領域結像面と、前記静脈領域結像面と反対側である上、前記静脈領域下表面に傾斜して隣接する静脈領域反射面と、を有し、前記静脈領域上表面は、前記位置決め構造の前記後窓の近くに位置し、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記指の前記中節は、前記静脈領域上表面に接触せず、前記静脈領域上表面から前記プリズムユニットの前記静脈領域内に進入した前記静脈像は、前記静脈領域反射面、前記静脈領域上表面及び前記静脈領域下表面によって少なくとも１回反射した後、前記静脈領域結像面から放出され、前記静脈領域結像面の斜面角度により、前記静脈領域結像面から放出された前記静脈像は、前記イメージセンサユニットに結像され、前記静脈像の結像光学経路長は、前記静脈領域上表面と前記静脈領域下表面との間の垂直高さと、前記プリズムユニットの前記静脈領域内部における前記静脈像の反射回数によって決定され、前記プリズムユニットの前記静脈領域内部における前記静脈像の反射回数は、前記静脈領域反射面と前記静脈領域下表面との間の前記傾斜角度の値によって決定されることを特徴とする請求項２４に記載の生体認証装置。
【請求項２６】
前記導光モジュールは、１つのプリズムユニットと、ミラーと、前記ミラーを位置決めするために用いられるミラー台と、から構成され、前記プリズムユニットは、前記指紋領域を構成し、前記ミラーは、前記静脈領域を構成することを特徴とする請求項２４に記載の生体認証装置。
【請求項２７】
前記位置決め構造上に設けられる光遮蔽板をさらに備えることを特徴とする請求項２１に記載の生体認証装置。
【請求項２８】
前記制御モジュールは、検出素子、コントローラ、画像処理ユニット及び電源モジュールを有し、
前記検出素子は、前記被認証部位が前記開口内にあるか否かを検出するために用いられ、
前記コントローラは、前記検出素子に電気的に接続され、前記検出素子が検出した結果に基づき、前記少なくとも１つの光源ユニットを制御して前記光線を照射させ、
前記電源モジュールは、前記生体認証装置が必要とする電源を供給するために用いられ、
前記画像処理ユニットは、前記イメージセンサユニット及び前記コントローラに電気的に接続され、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信する上、前処理及びパターン取得処理を行い、
前記前処理においては、前記検出信号のノイズ除去及び画像最適化処理を行い、前記パターン取得処理においては、前記検出信号中に含まれる前記指紋像及び前記静脈像中の指紋パターンデータ及び静脈パターンデータの取得を行うことを特徴とする請求項２１に記載の生体認証装置。
【請求項２９】
前記制御モジュールに電気的に接続される認証モジュールをさらに備え、
前記認証モジュールは、ユーザインターフェース、パターンデータベース及び比較ユニットを有し、
前記ユーザインターフェースは、ユーザ登録を行うために用いられ、
前記パターンデータベースには、内部に予め前記ユーザの前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータが保存され、
前記比較ユニットは、前記制御モジュールの前記画像処理ユニットから、前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを受信する上、前記パターンデータベース中に保存された前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと比較を行った後、比較結果を前記ユーザインターフェースに出力することを特徴とする請求項２８に記載の生体認証装置。
【請求項３０】
前記制御モジュールは、メモリユニットをさらに有し、前記メモリユニットは、レジスタ及びパターンデータベースを有し、前記パターンデータベースには、少なくとも１人のユーザの前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータが保存され、前記画像処理ユニットは、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信する上、前記前処理及び前記パターン取得処理を行う他、
取得した前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを前記メモリユニット中のパターンデータベースに格納するパターン登録ステップと、
前記比較ユニットにより、取得した前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと、前記パターンデータベース内に保存されたデータと、のパターン比較を行う上、比較結果を前記画像処理ユニットの判定ユニットに伝送し、前記判定ユニットにより、前記コントローラに比較結果が正確であるか否かを通知するパターン認証ステップと、の少なくとも何れかを実行することを特徴とする請求項２８に記載の生体認証装置。
【請求項３１】
生体の部位の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられる生体認証方法であって、
生体認証装置を準備するステップであって、前記生体認証装置は、搭載台、少なくとも１つの光源ユニット、イメージセンサユニット及び制御モジュールを備え、前記搭載台には、前記生体の被認証部位が収容され、前記少なくとも１つの光源ユニットは、前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の指紋像及び静脈像を生成し、前記イメージセンサユニットは、前記指紋像及び前記静脈像を受信する上、コンピュータに解釈される検出信号を生成し、前記イメージセンサユニットが生成するコンピュータに解釈される前記検出信号は、前記指紋像及び前記静脈像の信号を同時に含み、前記制御モジュールは、少なくとも１つの光源ユニット及び前記イメージセンサユニットに電気的に接続され、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信するステップと、
前記被認証部位を前記生体認証装置上に載置し、前記生体認証装置により、前記指紋像及び前記静脈像の信号を同時に含む検出信号を生成するステップと、
前記生体認証装置の前記制御モジュールにより、前記検出信号を受信する上、前記検出信号中に含まれる前記指紋像中の指紋パターンデータ及び前記静脈像中の静脈パターンデータを取得するステップと、
比較ユニットにより、前記制御モジュールから前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを取得し、パターンデータベース中に予め保存された前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと比較を行った後、比較結果を出力するステップと、
を含むことを特徴とする生体認証方法。
【請求項３２】
前記搭載台は、前記生体の被認証部位が収容される開口と、前記開口の下部に配置される底部と、前記底部から延設して設けられる少なくとも１つの側部とを有し、
前記生体認証装置は、位置決め構造及び導光モジュールを備え、前記位置決め構造は、前記搭載台の前記開口の前記底部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口に位置する際、前記被認証部位を所定位置に位置させるのを補助し、前記導光モジュールは、前記搭載台内に設けられるとともに、前記開口の前記底部の下方に配置され、
前記少なくとも１つの光源ユニットは、前記搭載台の前記少なくとも１つの側部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記被認証部位上に側部方向への光線を照射することにより、前記被認証部位の前記指紋像及び前記静脈像を同時に生成し、
前記イメージセンサユニットは、前記搭載台内に設けられ、前記被認証部位の前記指紋像及び前記静脈像は、前記開口の前記底部から前記搭載台内に下方に進入するとともに、前記導光モジュールによってガイドされ、前記イメージセンサユニットに照射されることを特徴とする請求項３１に記載の生体認証方法。
【請求項３３】
前記少なくとも１つの光源ユニットは、赤外線ＶＣＳＥＬを用いて構成され、前記少なくとも１つの光源ユニットの垂直方向上における平均中心点から前記開口の底部までの垂直高さｈ１が、前記被認証部位の平均垂直厚さｈ２の２分の１以上であることを特徴とする請求項３２に記載の生体認証方法。
【請求項３４】
前記少なくとも１つの光源ユニットが照射する前記光線には、架空の中心線が画定され、前記少なくとも１つの光像が前記搭載台内に下方に進入する方向には、架空の垂直線が画定され、前記架空の中心線と前記架空の垂直線との間の挟角θは、３０度から１５０度の間であることを特徴とする請求項３３に記載の生体認証方法。
【請求項３５】
前記導光モジュールは、少なくとも１つのプリズムユニットを有し、前記導光モジュールは、指紋領域及び静脈領域に区分され、
前記被認証部位は、指の末節及び中節の少なくとも一部であり、前記位置決め構造は、指位置決め構造である上、前記開口の前記底部上に位置し、前窓と、後窓と、前記前窓と前記後窓との間に位置する位置決めリブと、を有し、前記指の前記末節と前記中節との間の指節谷部が前記位置決めリブ上に置かれると、前記末節は、前記前窓に位置する上、前記中節は、前記後窓に位置し、
前記指紋領域の位置は、前記前窓に対応し、前記静脈領域は、前記後窓に対応することを特徴とする請求項３２に記載の生体認証方法。
【請求項３６】
前記導光モジュールは、１つのプリズムユニットから構成され、前記プリズムユニットは、前記指紋領域及び前記静脈領域に区分され、
前記プリズムユニットの前記指紋領域は、指紋領域上表面と、前記指紋領域上表面と反対側の指紋領域下表面と、前記指紋領域上表面及び前記指紋領域下表面が隣接する指紋領域結像面と、前記指紋領域結像面と反対側の指紋領域反射防止面と、を有し、前記指紋領域上表面は、前記位置決め構造の前記前窓に隣り合い、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記指の前記末節は、前記指紋領域上表面に接触し、前記指紋領域上表面から前記プリズムユニットの前記指紋領域内に進入した指紋像は、前記指紋領域下表面によって少なくとも１回反射した後、前記指紋領域結像面から放出され、前記指紋領域結像面の斜面角度により、前記指紋領域結像面から放出された前記指紋像は、前記イメージセンサユニットに結像され、前記指紋領域反射防止面により、前記プリズムユニットの前記指紋領域中の光線が前記指紋領域反射防止面に照射されて反射する現象が低減され、
前記プリズムユニットの前記静脈領域は、静脈領域上表面と、前記静脈領域上表面と反対側の静脈領域下表面と、前記静脈領域上表面及び前記静脈領域下表面が隣接する静脈領域結像面と、前記静脈領域結像面と反対側である上、前記静脈領域下表面に傾斜して隣接する静脈領域反射面と、を有し、前記静脈領域上表面は、前記位置決め構造の前記後窓の近くに位置し、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記指の前記中節は、前記静脈領域上表面に接触せず、前記静脈領域上表面から前記プリズムユニットの前記静脈領域内に進入した前記静脈像は、前記静脈領域反射面、前記静脈領域上表面及び前記静脈領域下表面によって少なくとも１回反射した後、前記静脈領域結像面から放出され、前記静脈領域結像面の斜面角度により、前記静脈領域結像面から放出された前記静脈像は、前記イメージセンサユニットに結像され、前記静脈像の結像光学経路長は、前記静脈領域上表面と前記静脈領域下表面との間の垂直高さと、前記プリズムユニットの前記静脈領域内部における前記静脈像の反射回数によって決定され、前記プリズムユニットの前記静脈領域内部における前記静脈像の反射回数は、前記静脈領域反射面と前記静脈領域下表面との間の前記傾斜角度の値によって決定されることを特徴とする請求項３５に記載の生体認証方法。
【請求項３７】
前記導光モジュールは、１つのプリズムユニットと、ミラーと、前記ミラーを位置決めするために用いられるミラー台と、から構成され、前記プリズムユニットは、前記指紋領域を構成し、前記ミラーは、前記静脈領域を構成することを特徴とする請求項３５に記載の生体認証方法。
【請求項３８】
前記生体認証装置は、前記位置決め構造上に設けられる光遮蔽板をさらに備えることを特徴とする請求項３２に記載の生体認証方法。
【請求項３９】
前記制御モジュールは、検出素子、コントローラ、画像処理ユニット及び電源モジュールを有し、
前記検出素子は、前記被認証部位が前記生体認証装置上に置かれたか否かを検出するために用いられ、
前記コントローラは、前記検出素子に電気的に接続され、前記検出素子が検出した結果に基づき、前記少なくとも１つの光源ユニットを制御して前記光線を照射させ、
前記電源モジュールは、前記生体認証装置が必要とする電源を供給するために用いられ、
前記画像処理ユニットは、前記イメージセンサユニット及び前記コントローラに電気的に接続され、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信する上、前処理及びパターン取得処理を行い、
前記前処理においては、前記検出信号のノイズ除去及び画像最適化処理を行い、前記パターン取得処理においては、前記検出信号中に含まれる前記指紋像及び前記静脈像中の指紋パターンデータ及び静脈パターンデータの取得及び分離を行うことを特徴とする請求項３１に記載の生体認証方法。
【請求項４０】
前記生体認証装置は、前記制御モジュールに電気的に接続される認証モジュールをさらに備え、
前記認証モジュールは、ユーザインターフェース、前記パターンデータベース及び前記比較ユニットを有し、
前記ユーザインターフェースは、ユーザ登録を行うために用いられ、
前記パターンデータベースには、内部に予め前記ユーザの前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータが保存され、
前記比較ユニットは、前記制御モジュールの前記画像処理ユニットから、前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを受信する上、前記パターンデータベース中に保存された前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと比較を行った後、比較結果を前記ユーザインターフェースに出力することを特徴とする請求項３９に記載の生体認証方法。
【請求項４１】
前記制御モジュールは、メモリユニットをさらに有し、前記メモリユニットは、レジスタ及びパターンデータベースを有し、前記パターンデータベースには、少なくとも１人のユーザの前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータが保存され、
前記画像処理ユニットは、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信するとともに、前記前処理及び前記パターン取得処理を行う他、
取得した前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを前記メモリユニット中のパターンデータベースに格納するパターン登録ステップと、
前記比較ユニットにより、取得した前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと、前記パターンデータベース内に保存されたデータと、のパターン比較を行う上、比較結果を前記画像処理ユニットの判定ユニットに伝送し、前記判定ユニットにより、前記コントローラに比較結果が正確であるか否かを通知するパターン認証ステップと、の少なくとも何れかを実行することを特徴とする請求項３９に記載の生体認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認証装置及び生体認証方法に関し、特に、指紋パターン又は／及び静脈パターンを取得して認証する生体認証装置及び生体認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
防犯効果を高めたり、個人パスワード、デジタルキー、チップが内蔵されたキーなどの従来のデジタル化された個人認証技術の欠点を補ったりするため、すでに、多くの個人認証システム及び防犯システムには、生体認証装置が採用又は増設されている。生体認証装置においては、指紋認証装置及び静脈認証装置が頻繁に使用される。
【０００３】
特許文献１〜３には、従来の指紋認証技術が開示されている。しかし、特許文献１〜３に記載された従来技術は、何れも、指紋認証機能しか提供できないため、防犯効果に劣る。また、可視光光源が使用されるため、指静脈認証には適用できない。
【０００４】
特許文献１〜３に記載された反射式の可視光光源が使用される指紋認証装置においては、光源が下方から上方に、指の末節の皮膚とインターフェースとの接触面に照射された後、画像取得装置によって接触面からの反射光が取得され、反射光中の指紋パターンが分析される。しかし、静脈パターンは、ヘモグロビンが特定波長を吸収することが利用されて結像され、特定波長に可視光は含まれない。
【０００５】
また、指紋認証を行う際、指をインターフェースに接触させることにより、指紋の認証率を高める必要があるが、この接触により、指節内部の静脈血管の周囲の密度が変わり、静脈を観察するのが困難となる。従って、特許文献１〜３に記載された反射式の可視光光源を指の末節に照射する従来技術は、指紋を認証すると共に、鮮明な静脈画像を取得することができない。従って、指静脈認証には適用できない。
【０００６】
特許文献４には、指紋、指静脈、掌紋及び掌静脈を認証することができる認証装置が開示されている。しかし、この特許文献４に記載の認証装置は、使用する際、「指紋及び指静脈」又は「掌紋及び掌静脈」の認証しか選択することができない。また、２つの異なる位置の反射式光源を時系列方式で制御し、各パターンを認証する。即ち、指紋の認証に一方の光源が使用され、静脈の認証に他方の光源が使用される。また、この認証装置は、制御回路を設けて時分割で起動を行う必要があるため、回路設計が複雑である。
【０００７】
特許文献５及び特許文献６には、静脈認証技術が開示されている。しかし、これらの従来技術は、静脈認証機能しか提供できないため、防犯効果に劣る。また、特許文献５に記載の装置は、好適な導光構造を有さないため、全体の体積が大きい。また、特許文献６には、光学システム及び導光構造の具体的な構造が開示されていない。
【０００８】
特許文献７には、指紋及び指静脈の認証技術が開示されている。しかし、当該技術は、回路設計、後続の画像識別、個人認証などのデータ処理の技術を開示するものであり、この特許文献７には、具体的な光学システム及び導光構造は、開示されていない。また、当該技術においては、二次元の静電容量式指紋センサ及びイメージセンサ（Ｉｍａｇｅ  ｓｅｎｓｏｒ）により、指紋画像及び静脈画像を順番に取得する。このため、この特許文献７に記載の装置は、ハードウェアコストが高い。また、２つのイメージセンサを制御することにより、２つの異なる画像の取得及び処理を順番に行う必要があるため、回路設計及び画像処理プログラムが複雑である。
【０００９】
特許文献８には、指紋及び指静脈の認証技術が開示されている。しかし、当該技術は、回路設計、後続の画像識別、個人認証などのデータ処理の技術を開示するものであり、この特許文献８には、具体的な光学システム及び導光構造は、開示されていない。
【００１０】
また、当該技術においては、抵抗膜式又は静電容量式のタッチパネルにより、指紋パターンが検出される上、光源が組み合わされたイメージセンサにより、静脈画像が取得され、静脈パターンが認証される。しかし、当該技術のように、２つの異なるセンサにより、指紋パターン及び静脈画像をそれぞれ取得する方式の場合、ハードウェアコストが高い。また、２つの異なるセンサを制御し、２つの異なる信号の取得及び処理を行う必要があるため、回路設計が複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】台湾実用新案公告第５６５０９４号公報
【特許文献２】台湾実用新案公告第Ｍ３４３２１５号公報
【特許文献３】台湾特許公開第２０１１４５１７９号公報
【特許文献４】米国特許公開第２００９０１８５７２６号公報
【特許文献５】台湾実用新案公告第Ｍ３７５２５６号公報
【特許文献６】台湾特許公開第２０１２１１９１４号公報
【特許文献７】台湾特許公開第２００９４７３１５号公報
【特許文献８】米国特許公開第２０１１０１２９１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述の特許文献１〜８にて開示された従来技術は、上述の個別の欠点を有する以外に、共通の欠点を有する。上述の従来技術における掌静脈、指静脈などの静脈を認証する原理は、静脈内の酸欠状態のヘモグロビンが特定波長の光線を吸収することが利用され、ＣＭＯＳ、ＣＣＤなどのイメージセンサにより、静脈画像が取得され、比較分析が行われ、ユーザを認証するものである。
【００１３】
しかし、上述の従来技術を用いた装置においては、光源として赤外線ＬＥＤ（ＩＲ  ＬＥＤ）が使用される。赤外線ＬＥＤの発光スペクトル特性は、レーザＬＥＤと比較して広すぎるため、静脈内の酸欠状態のヘモグロビンに吸収される発光スペクトル以外に、他の波長も静脈周辺の組織に吸収されてしまう。このため、画像にノイズが形成されてしまい、レーザ光源の場合よりも不鮮明な画像となってしまうため、改良が求められていた。
【００１４】
本発明の第１の目的は、発光スペクトルの狭い（狭い波長分布を有する）赤外線ＶＣＳＥＬを生体認証装置の代替光源とすることにより、静脈パターンを認証する上で、鮮明な画像を提供することができ、画像の後続処理に都合がよい生体認証装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の第２の目的は、特殊な導光機構により、生体認証装置の小型化を実現することができ、ノートブック型パソコン、タブレット型パソコン、スマートフォンなどの携帯型電子装置上への装着に適用する生体認証装置を提供することにある。
【００１６】
本発明の第３の目的は、１つのイメージセンサユニットにより、指静脈及び指紋の画像を同一の検出信号として同時に取得し、後続の静脈パターン及び指紋パターンの比較分析を行うことができる生体認証装置及び生体認証方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上述の第１の目的を実現するために、本発明の一態様による生体認証装置は、搭載台、位置決め構造、少なくとも１つの光源ユニット及びイメージセンサユニットを備え、生体の一部の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられる生体認証装置であって、前記搭載台は、前記生体の被認証部位が収容される開口と、前記開口の下部に配置される底部と、前記底部から延設して設けられる少なくとも１つの側部とを有し、前記位置決め構造は、前記搭載台の前記開口の前記底部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口に位置する際、前記被認証部位を所定位置に位置させるのを補助し、前記少なくとも１つの光源ユニットは、前記搭載台の前記少なくとも１つの側部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記被認証部位の側部に位置するとともに、前記被認証部位上に側部方向への光線を照射することにより、前記被認証部位の少なくとも１つの光像を生成し、  前記イメージセンサユニットは、前記搭載台内に設けられ、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像を受光するとともに、コンピュータに解釈される検出信号を生成し、前記少なくとも１つの光源ユニットは、赤外線ＶＣＳＥＬを用いて構成され、前記少なくとも１つの光源ユニットの垂直方向上における平均中心点から前記開口の底部までの垂直高さｈ１が、前記被認証部位の平均垂直厚さｈ２の２分の１以上であることを特徴とする。  
また、本発明の生物認証装置は、フィルタをさらに含む。フィルタは、イメージセンサのレンズの内部又は外部に設置され、不要な可視光を除去し、所定波長の識別率を高めるために用いられる。
【００１８】
この構成によれば、発光スペクトルの狭い（狭い波長分布を有する）赤外線ＶＣＳＥＬを生体認証装置の代替光源とすることにより、静脈パターンを認証する上で、鮮明な画像を提供することができ、画像の後続処理に都合がよい。即ち、鮮明でコントラストの高い画像を取得することができるため、後続の信号を処理して比較するのに掛かる時間を短縮し、ソフトウェア処理の時間効率を高めることができる。また、後処理に必要な素子の使用数を減らすことができるため、コストを低減し、性能を高めることができる。
【００１９】
上述の第２の目的を実現するために、本発明の一態様による生体認識装置は、搭載台、位置決め構造、少なくとも１つの光源ユニット、導光モジュール及びイメージセンサユニットを備え、生体の一部の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられる生体認証装置であって、前記搭載台は、前記生体の被認証部位が収容される開口と、前記開口の下部に配置される底部と、前記底部から延設して設けられる少なくとも１つの側部とを有し、前記位置決め構造は、前記搭載台の前記開口の前記底部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口に位置する際、前記位置決め構造は、前記被認証部位を所定位置に位置させるのを補助し、前記少なくとも１つの光源ユニットは、前記搭載台の前記少なくとも１つの側部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の少なくとも１つの光像を生成し、前記導光モジュールは、前記搭載台内に設けられるとともに、前記開口の前記底部の下方に配置され、  前記イメージセンサユニットは、前記搭載台内に設けられ、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像を受光する上、コンピュータに解釈される検出信号を生成し、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像は、前記開口の前記底部から前記搭載台内に進入するとともに、前記導光モジュールによってガイドされ、前記イメージセンサユニットに照射され、前記導光モジュールは、少なくとも１つのプリズムユニットを有するとともに、指紋領域及び静脈領域に区分され、前記少なくとも１つの光源ユニットが前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の指紋像及び静脈像が生成され、前記指紋像は、前記導光モジュールの前記指紋領域によってガイドされ、前記イメージセンサユニット上に結像され、前記静脈像は、前記導光モジュールの前記静脈領域によってガイドされ、前記イメージセンサユニット上に結像されることを特徴とする。  
この構成によれば、特殊な導光機構により、生体認証装置の小型化を実現することができる。
【００２０】
上述の本発明の第３の目的を実現するために、本発明の一態様による生体認識装置は、搭載台、位置決め構造、少なくとも１つの光源ユニット、イメージセンサユニット及び制御モジュールを備え、生体の一部の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられる生体認証装置であって、前記搭載台は、前記生体の被認証部位が収容される開口と、前記開口の下部に配置される底部と、前記底部から延設して設けられる少なくとも１つの側部とを有し、前記位置決め構造は、前記搭載台の前記開口の前記底部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口に位置する際、前記被認証部位を所定位置に位置させるのを補助し、前記少なくとも１つの光源ユニットは、前記搭載台の前記少なくとも１つの側部に配置して設けられ、前記被認証部位が前記開口内の前記所定位置に位置する際、前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の少なくとも１つの光像を生成し、前記イメージセンサユニットは、前記搭載台内に設けられ、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像を受光する上、コンピュータに解釈される検出信号を生成し、前記被認証部位の前記少なくとも１つの光像は、前記開口の前記底部から前記搭載台内に進入するとともに、前記導光モジュールによってガイドされ、前記イメージセンサユニットに照射され、前記制御モジュールは、前記少なくとも１つの光源ユニット及び前記イメージセンサユニットに電気的に接続され、前記少なくとも１つの光源ユニットが前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の指紋像及び静脈像が同時に生成され、前記指紋像及び前記静脈像は、前記導光モジュールによってガイドされ、前記イメージセンサユニット上に同時に結像され、これにより、前記イメージセンサユニットが生成するコンピュータに解釈される前記検出信号は、前記指紋像及び前記静脈像の信号を同時に有することを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、本発明の一態様による生体認証装置は、１つのイメージセンサユニットしか必要ないため、ハードウェアコストが安く、画像取得動作を１回実行すれば、静脈パターン及び指紋パターンを同時に取得することができるため、回路設計も簡素であり、処理効率も高い。
【００２２】
また、上述の第３の目的を実現するために、本発明の一態様による生体認証方法は、生体の部位の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられる生体認証方法であって、生体認証装置を準備するステップであって、前記生体認証装置は、搭載台、少なくとも１つの光源ユニット、イメージセンサユニット及び制御モジュールを備え、前記搭載台には、前記生体の被認証部位が収容され、前記少なくとも１つの光源ユニットは、前記被認証部位上に光線を照射することにより、前記被認証部位の指紋像及び静脈像を生成し、前記イメージセンサユニットは、前記指紋像及び前記静脈像を受信する上、コンピュータに解釈される検出信号を生成し、前記イメージセンサユニットが生成するコンピュータに解釈される前記検出信号は、前記指紋像及び前記静脈像の信号を同時に含み、前記制御モジュールは、少なくとも１つの光源ユニット及び前記イメージセンサユニットに電気的に接続され、前記イメージセンサユニットから前記検出信号を受信するステップと、前記被認証部位を前記生体認証装置上に載置し、前記生体認証装置により、前記指紋像及び前記静脈像の信号を同時に含む検出信号を生成するステップと、前記生体認証装置の前記制御モジュールにより、前記検出信号を受信する上、前記検出信号中に含まれる前記指紋像中の指紋パターンデータ及び前記静脈像中の静脈パターンデータを取得するステップと、比較ユニットにより、前記制御モジュールから前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータを取得し、パターンデータベース中に予め保存された前記指紋パターンデータ及び前記静脈パターンデータと比較を行った後、比較結果を出力するステップと、を含むことを特徴とする。  
また、本発明の一態様による生物認証装置は、フィルタをさらに含む。フィルタは、イメージセンサのレンズの内部又は外部に設置され、不要な可視光を除去し、所定波長の識別率を高めるために用いられる。  
この構成によれば、上記生体認識装置と同様に第３の目的を実現することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の生体認証装置によれば、発光スペクトルの狭い（狭い波長分布を有する）赤外線ＶＣＳＥＬを代替光源とすることにより、鮮明でコントラストの高い画像を取得することができるため、後続の信号を処理して比較するのに掛かる時間を短縮し、ソフトウェア処理の時間効率を高めることができる。また、後処理に必要な素子の使用数を減らすことができるため、コストを低減し、性能を高めることができる。
【００２４】
また、本発明の生体認識装置によれば、特殊な導光機構により、生体認証装置の小型化を実現することができ、ノートブック型パソコン、タブレット型パソコン、スマートフォンなどの携帯型電子装置上への装着に適用することができる。
【００２５】
さらに、本発明の生体認証装置及び生体認識方法によれば、１つのイメージセンサユニットしか必要ないため、ハードウェアコストが安く、画像取得動作を１回実行すれば、静脈パターン及び指紋パターンを同時に取得することができるため、回路設計も簡素であり、処理効率も高い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態による生体認証装置を示す斜視図である。
【図２】図１の線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。
【図３】図１の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。
【図４】変形例１の生体認証装置の光源ユニットの配置方式を示す断面図である。
【図５】変形例２の生体認証装置の光源ユニットの配置方式を示す断面図である。
【図６】本発明の第１実施形態による生体認証装置の位置決め構造及び導光モジュールを示す分解斜視図である。
【図７】図６中の位置決め構造と導光モジュールとを組み合わせた後の線Ｃ−Ｃ’断面図である。
【図８】本発明の第１の実施形態による生体認証装置の導光モジュールを示す斜視図である。
【図９】図８に示す導光モジュールの側面図である。
【図１０】本発明の第１の実施形態による生体認証装置のプリズムユニット上方の有効検出領域を示す平面図である。
【図１１】図１０に示すプリズムユニットの指紋領域の光学経路を示す断面図である。
【図１２】図１０に示すプリズムユニットの静脈領域の光学経路を示す断面図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態による生体認証装置の導光モジュール及び位置決め構造を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態による生体認証装置の導光モジュール及び位置決め構造を示す分解斜視図である。
【図１５】図１３に示す導光モジュールの光学経路を示す断面図である。
【図１６】本発明の第１の実施形態による生体認証装置を防犯システムに設置した状態を示す模式図である。
【図１７】本発明の生体認証装置の制御モジュールの第１の実施形態を示すブロック図である。
【図１８】本発明の生体認証装置の制御モジュールの第２の実施形態を示すブロック図である。
【図１９】本発明の生体認証方法の簡易認証ステップを示す流れ図である。
【図２０】本発明の生体認証方法の中低セキュリティレベルの認証ステップを示す流れ図である。
【図２１】本発明の生体認証方法の高セキュリティレベルの認証ステップを示す流れ図である。
【図２２】ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニットの位置と静脈像との関係を示す断面図及び静脈像である。
【図２３】ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニットの位置と静脈像との関係を示すもう１つの断面図及び静脈像である。
【図２４】ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニットの位置と静脈像との関係を示すさらにもう１つの断面図及び静脈像である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）  
図１から図３を参照する。図１は、本発明の第１実施形態による生体認証装置を示す斜視図である。図２は、図１の線Ａ−Ａ’に沿った断面図である。図３は、図１の線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。
【００２９】
図１〜図３に示すように、第１の実施形態に係る生体認証装置１は、生体の一部の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられ、搭載台１０、位置決め構造２０、少なくとも１つの光源ユニット３０、イメージセンサユニット４０、導光モジュール５０及び制御モジュール６０を有して構成される。なお、本実施形態において、被認証部位は、指９であり、特に、人差し指の末節及び中節が好ましい。しかし、被認証部位は、他の指でもよい。
【００３０】
搭載台１０は、生体の被認証部位（指９）が収容される開口１１と、この開口の下部に配置される底部１１１と、この底部１１１から延設して設けられる少なくとも１つの側部１１２とを有する。
【００３１】
本実施形態において、搭載台１０は、２つの側部１１２を有する。２つの側部１１２は、底部１１１の左右両側から上方に延伸して設けられている。これにより、搭載台１０の線Ａ−Ａ’断面は、図２に示すように略Ｕ字形の構造を呈する。即ち、略Ｕ字形の構造の搭載台１０の中央開口部分が開口１１である。
【００３２】
指９が開口１１に収容された際、指９は、搭載台１０の開口１１に沿って前後に配置される。これにより、指の９の末節は、略開口１１の前半部（図１中右側方向）に位置する上、中節は、開口１１の後半部（図１中左側方向）に位置する。
【００３３】
位置決め構造２０は、搭載台１０の開口１１の底部１１１に配置して設けられている。被認証部位（指９）が開口１１内に位置する際、位置決め構造２０は、被認証部位（指９）を所定位置に位置させるのを補助する。
【００３４】
図６及び図７を参照する。図６は、本発明の第１実施形態による生体認証装置の位置決め構造２０及び導光モジュール５０を示す分解斜視図である。図７は、図６中の位置決め構造２０と導光モジュール５０とを組み合わせた後の線Ｃ−Ｃ’断面図である。
【００３５】
本実施形態において、位置決め構造２０は、指位置決め構造を構成するものであって、前窓２１と、後窓２２と、前窓２１と後窓２２との間に位置する位置決めリブ２３と、を有して構成される。
【００３６】
図７に示すように、指９の下表面の末節９１と中節９２との間の指節谷部９３が位置決めリブ２３上に置かれると、末節９１の底面は、前窓２１に位置するとともに、中節９２は、後窓２２に位置する。この際、末節９１の前端下方が位置決め構造２０の指前縁載置領域２５上に置かれることにより、末節９１の下表面（指紋を有する表面）が導光モジュール５０の指紋領域上表面５１１に密接され、指紋パターンの取得が行われる。
【００３７】
これと共に、中節９２の後端下方が位置決め構造２０の指後縁載置領域２６上に置かれることにより、中節９２の下表面が導光モジュール５０の静脈領域の方向を向き（接触しない）、静脈パターンの取得が行われる。
【００３８】
具体的に述べると、指前縁載置領域２５の高さが位置決めリブ２３及び指後縁載置領域２６より若干低いため、中節９２が若干高くなる。これにより、静脈領域上表面上方に、非接触空間が形成される。この設計により、静脈領域において取得される静脈９２１のパターンは、指の中で最も豊富である上、指紋領域の指紋パターンの取得領域も考慮されている。
【００３９】
また、位置決め構造２０上には、図６及び図７に示すように、少なくとも１つの光遮蔽板２４、前側板２７及び後側板２８が設けられる。光遮蔽板２４は、複数の光源ユニット３０と導光モジュール５０との間に位置するため、環境光及び回折光線により、指の辺縁が過露光する現象が改善される。
【００４０】
さらに、光遮蔽板２４は、位置決め構造２０の前窓２１及び後窓２２以外の他の場所から導光モジュール５０に光が進入するのを防止する。さらに、光遮蔽板２４は、位置決め構造２０の前窓２１及び後窓２２から導光モジュール５０に不必要な雑光が進入するのを防止する。
【００４１】
前側板２７及び後側板２８は、導光モジュール５０の前後両表面に当接される。前側板２７及び後側板２８は、導光モジュール５０を位置決め構造２０に組み合わせる際、位置決め機能を有する以外に、導光モジュール５０の前後両表面から雑光が進入するのを防止する遮光効果も有する。
【００４２】
図１から図３に示す第１の実施形態による生体認証装置１において、少なくとも１つの光源ユニット３０は、搭載台１０の少なくとも１つの側部１１２に配置して設けられている。
【００４３】
本実施形態においては、２つの側部１１２には、複数の光源ユニット３０がそれぞれ設けられる。複数の光源ユニット３０は、被認証部位（指９）が開口１１内の所定位置に位置する際、被認証部位（指９）の両側に位置する上、被認証部位（指９）上に側部方向への光線を照射することにより、被認証部位（指９）の少なくとも１つの光像を生成する。
【００４４】
本実施形態において、少なくとも１つの光源ユニット３０は、赤外線ＶＣＳＥＬ（ビクセル：Vertical Cavity Surface Emitting LASER（垂直共振器面発光レーザ））を用いて構成されたものであって、特に、波長が７８０ｎｍ、８５０ｎｍ又は７８０ｎｍ〜８５０ｎｍの赤外線ＶＣＳＥＬが好ましい。
【００４５】
被認証部位は、指９の末節９１及び中節９２の少なくとも一部である。被認証部位（指９）が開口１１内の所定位置に位置する際、複数の赤外線ＶＣＳＥＬ（光源ユニット３０）は、被認証部位（指９）の側部に位置する上、指の末節９１及び中節９２に沿って分布する。
【００４６】
また、複数の光源ユニット３０の垂直方向上における平均中心点から開口１１の底部１１１までの垂直高さｈ１（図１及び図３参照）は、被認証部位（指９）の平均垂直厚さｈ２の２分の１以上である。例を挙げると、一般成人の人差し指の中節の平均垂直厚さｈ２は、およそ０．８ｃｍ（東洋人女性）から１．６ｃｍ（西洋人男性）までの間である。
【００４７】
従って、ユーザの多くが西洋人男性である生体認証装置を製造する場合、複数の光源ユニット３０の垂直方向上における平均中心点から開口１１の底部１１１までの垂直高さｈ１は、０．８ｃｍ以上である必要がある。
【００４８】
また、本実施形態の生体認証装置１は、発光スペクトルの狭い（狭い波長分布を有する）赤外線ＶＣＳＥＬを生体認証装置の代替光源とすることにより、静脈パターンを認証する上で、鮮明な画像を提供することができ、画像の後続処理に都合がよい。
【００４９】
即ち、鮮明でコントラストの高い画像を取得することができるため、後続の信号を処理して比較するのに掛かる時間を短縮し、ソフトウェア処理の時間効率を高めることができる。また、後処理に必要な素子の使用数を減らすことができるため、コストを低減し、性能を高めることができる。
【００５０】
赤外線ＶＣＳＥＬは、指向性が高い（即ち、発光が集中し、照射光の挟角が狭く、発光スペクトルが狭い）ため、前述の従来技術による反射式光源の光学設計に本実施形態の赤外線ＶＣＳＥＬを装着した場合、局部が過露光したり（点状となる）、露光が不均一になったりする。即ち、単純に従来の静脈認証技術又は指紋認証技術中の反射式光源を赤外線ＶＣＳＥＬに変換して使用することはできない。
【００５１】
前述のように、本実施形態の生体認証装置１は、複数の光源ユニット３０の垂直方向上の位置が被認証部位（指９）の垂直方向上の水平中心線９４より高い位置にある（図２参照）。また、複数の光源ユニット３０は、被認証部位（指９）上に側部方向への光線を照射し、従来の光線を垂直方向に照射するのとは異なる。これにより、側辺からの光線照射によって表面が露光する現象を有効に改善することができる。また、従来の垂直反射光源が採用されることによって過露光が容易に発生する問題を防止することができる。
【００５２】
図２に示すように、複数の光源ユニット３０から放出される光線には、架空の中心線３０１が画定される。また、光線が被認証部位（指９）から反射又は屈折した後に生成される少なくとも１つの光像が搭載台１０内に下方に進入する照射方向には、架空の垂直線３０２が画定される。
【００５３】
本実施形態において、架空の中心線３０１と架空の垂直線３０２との間の挟角θは、３０度から１５０度までの間が好ましい。具体的に述べると、垂直高さｈ１が平均垂直厚さｈ２の２分の１に等しい場合、挟角θは、３０度から８５度の間が好ましい。垂直高さｈ１が平均垂直厚さｈ２の２分の１より高い場合、挟角θは、３０度から１５０度の間が好ましい。
【００５４】
複数の光源ユニット３０の垂直高さｈ１が指９の水平中心線９４より高く、放出される光線と垂直方向との間に角度θを有するため、本実施形態の生体認証装置１は、以下（１）から（３）に示す長所を有する。  
（１）光源がユーザの眼部に照射されるのが防止される。  
（２）光線が所定の角度で照射されるため、様々な大きさ（高さ）の指に対応することができる。  
（３）特殊な光源配置方式により、側面に配置された光源が直接透過型の光源に近い透過力を有する。
【００５５】
図４及び図５を参照する。図４は、変形例１の生体認証装置１ａの光源ユニットの配置方式を示す断面図である。図５は、変形例２の生体認証装置１ａの光源ユニットのもう１つの配置方式を示す断面図である。
【００５６】
図４に示すように、変形例１の生体認証装置１ａの複数の光源ユニット３０ａ（即ち、赤外線ＶＣＳＥＬ）の配置高さは、被認証部位（指９）の水平中心線９４の高さと略等しい。また、光源ユニット３０ａから照射される光線の架空中心線３０１ａと少なくとも１つの光像が下方に照射される架空垂直線３０２ａとの間の挟角θは、６０度から８５度の間である。
【００５７】
また、図５に示すように、変形例２の生体認証装置１ｂの複数の光源ユニット３０ｂ（即ち、赤外線ＶＣＳＥＬ）の配置高さは、被認証部位（指９）の水平中心線９４の高さより高い。また、光源ユニット３０ｂから照射される光線の架空中心線３０１ｂと少なくとも１つの光像が下方に照射される架空垂直線３０２ｂとの間の挟角θは、７５度から１０５度の間である。
【００５８】
即ち、本実施形態の生体認識装置は、図２、図４及び図５に示す何れの光源の配置方式であれ、赤外線ＶＣＳＥＬが静脈認証に応用される際に過露光する現象を有効に解決することができる。このような光源の配置方式においては、光源の光線が指９内部に照射される位置及び方向（即ち、架空中心線３０１、３０１ａ、３０１ｂ）を指９の水平中心線９４以上に制御するとともに、指９の内部組織の散乱現象により、静脈パターンの結像を実現する必要がある。
【００５９】
また、指９の皮膚表面を回折する光線は、光遮蔽板２４によって最後に遮蔽される（図１参照）。仮に、赤外線ＶＣＳＥＬが指９の水平中心線９４の下方に位置する場合、表面の過露光領域の範囲を光遮蔽板２４によって完全に遮蔽することができない。また、仮に、ＶＣＳＥＬが指９の真下に位置する場合、局部が過露光したり（点状となる）、露光が不均一になったりする。
【００６０】
ここで、ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニットの位置と静脈像との関係について図２２から図２４を参照して説明する。
【００６１】
図２２は、ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニットの位置と静脈像との関係を示す断面図及び静脈像である。図２３は、ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニットの位置と静脈像との関係を示すもう１つの断面図及び静脈像である。図２４は、ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニットの位置と静脈像との関係を示すさらにもう１つの断面図及び静脈像である。
【００６２】
図２２に示すように、ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニット３０ｃの設置位置が指９の底部に近い場合に取得される静脈像９５ｃでは、指９の表面によって発生する回折縞９５１により、静脈パターンを識別することができない。
【００６３】
図２３に示すように、ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニット３０ｄの設置位置が指９の水平中心線９４に位置し、光線が指９に水平に照射される場合に取得される静脈像９５ｄでは、指９の両側辺縁に面積の大きな過露光領域９５２が出現するため、静脈パターンを識別することができない。
【００６４】
図２４に示すように、ＶＣＳＥＬを光源とする光源ユニット３０ｅの設置位置が指９の水平中心線９４より高い場合に取得される静脈像９５ｅでは、指９の両側辺縁に面積の小さな過露光領域９５３が出現するのみであり、静脈像９５ｅ中央領域において、静脈パターン９５４を鮮明に識別することができる。  
以上の説明から分かるように、本実施形態の特殊な光源ユニット３０の設置位置及び発光方向により、従来技術の欠点を確実に解決することができる。
【００６５】
図１及び図２に示すように、イメージセンサユニット４０は、搭載台１０内に設けられるとともに、導光モジュール５０に所定の傾斜角度で配設される。このイメージセンサユニット４０は、被認証部位の少なくとも１つの光像を受光し、コンピュータに解釈される検出信号を生成する。
【００６６】
本実施形態において、イメージセンサユニット４０は、レンズセット（Ｌｅｎｓ  ｓｅｔ）４１、イメージセンサ４２（Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）、センサ回路基板４３及びフィルタ４４を有して構成される。
【００６７】
レンズセット４１は、導光モジュール５０からの画像光を集光してイメージセンサ４２上に結像する。イメージセンサ４２は、ＣＭＯＳ、ＣＣＤなどの従来のイメージセンサである。センサ回路基板４３は、イメージセンサ４２及び制御モジュール６０に電気的に接続される。フィルタ４４は、不要な可視光波長の光線を除去し、所定波長の識別率を高めるために用いられる。
【００６８】
なお、本実施形態において、フィルタ４４は、レンズセット４１内部（レンズセット４１とイメージセンサ４２との間）に設置されるが、他の実施形態において、フィルタ４４ａは、レンズセット４１の外部（レンズセット４１と導光モジュール５０との間）に設置してもよい。また、フィルタは、ロングパスフィルタ（ｌｏｎｇ  ｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）又は所定波長範囲のバンドパスフィルタ（ｂａｎｄｐａｓｓ  ｆｉｌｔｅｒ）である。
【００６９】
図２、図３、図６及び図７に示すように、導光モジュール５０は、搭載台１０内に設けられるとともに、開口１１の底部１１１の下方に配置される。具体的に述べると、導光モジュール５０は、位置決め構造２０の真下に隣接される。被認証部位（指９）の少なくとも１つの光像は、開口１１の底部１１１から、位置決め構造２０の前窓２１及び後窓２２を経由し、搭載台１０内部に下方に進入する。また、少なくとも１つの光像は、導光モジュール５０によってガイドされた後、イメージセンサユニット４０に照射される。
【００７０】
次に、導光モジュール５０の具体的な構成について図６から図９を参照しながら説明する。図８は、本発明の第１の実施形態による生体認証装置の導光モジュール５０を示す斜視図である。図９は、図８に示す導光モジュール５０の側面図である。
【００７１】
本実施形態に用いられる導光モジュール５０は、少なくとも１つのプリズムユニットを有して構成される。図６及び図８に示す実施形態において、導光モジュール５０は、１つのプリズムユニットを有して構成される。この１つのプリズムユニットから構成される導光モジュール５０には、図８に示すように、指紋領域５１及び静脈領域５２が区分される。指紋領域５１の位置は、前窓２１に対応し、静脈領域５２は、後窓２２に対応する。
【００７２】
複数の光源ユニット３０が被認証部位（指９）に光線を照射すると、被認証部位（指９）の指紋像及び静脈像が同時に生成される。また、指紋像及び静脈像は、導光モジュール５０の指紋領域５１及び静脈領域５２によってそれぞれガイドされ、イメージセンサユニット４０上に同時に結像されるイメージセンサユニット４０が生成するコンピュータに解釈される検出信号は、指紋像及び静脈像の信号を有する。
【００７３】
即ち、イメージセンサユニット４０が取得し、生成する１つの画像（写真）信号中には、指紋像及び静脈像が含まれている。また、指紋像及び静脈像は、１つの画像の略半分の面積をそれぞれ占める。例えば、１つの画像の右半分に指紋像が表示され、左半分に静脈像が表示される。
【００７４】
導光モジュール５０のプリズムユニットの指紋領域５１は、指紋領域上表面５１１と、指紋領域上表面５１１と反対側の指紋領域下表面５１２と、指紋領域上表面５１１及び指紋領域下表面５１２が隣接する指紋領域結像面５１３と、指紋領域結像面５１３と反対側の指紋領域反射防止面５１４と、指紋領域上表面５１１、指紋領域下表面５１２、指紋領域結像面５１３及び指紋領域反射防止面５１４が隣接する側辺反射防止面５１４ａと、を有する。
【００７５】
指紋領域上表面５１１は、位置決め構造２０の前窓２１に隣り合うように配置されている。被認証部位（指９）が開口１１内の所定位置に位置する際、指９の末節９１の下表面の皮膚は、指紋領域上表面５１１に接触する。指紋領域上表面５１１からプリズムユニット（導光モジュール５０）の指紋領域５１内に進入した指紋像は、指紋領域下表面５１２によって少なくとも１回反射した後、指紋領域結像面５１３から放出される。
【００７６】
指紋領域結像面５１３の斜面角度及び配置位置により、指紋領域結像面５１３から放出された指紋像は、対応して設置されたイメージセンサユニット４０の一方の半分の面積上に正確に結像される。指紋領域反射防止面５１４、側辺反射防止面５１４ａ上に鍍金、塗布、貼設又は印刷により、反射防止材料又は光吸収材料が設けられることにより、プリズムユニットの指紋領域中の光線が指紋領域反射防止面５１４及び側辺反射防止面５１４ａに照射されて反射する現象が低減される。これにより、プリズムユニット（導光モジュール５０）内部に発生する全反射光が指紋画像の品質に影響を与える問題が改善される。
【００７７】
プリズムユニット（導光モジュール５０）の静脈領域５２は、静脈領域上表面５２１と、静脈領域上表面５２１と反対側の静脈領域下表面５２２と、静脈領域上表面５２１及び静脈領域下表面５２２が隣接する静脈領域結像面５２３と、静脈領域結像面５２３と反対側である上、静脈領域下表面５２２に急勾配の傾斜角度で隣接する静脈領域反射面５２４と、を有する。
【００７８】
静脈領域上表面５２１は、位置決め構造２０の後窓２２の近くに位置するように配置されている。被認証部位（指９）が開口１１内の所定位置に位置する際、指９の中節９２は、静脈領域上表面５２１に接触しない。静脈領域上表面５２１からプリズムユニット（導光モジュール５０）の静脈領域５２内に進入した静脈像は、静脈領域反射面５２４、静脈領域上表面５２１及び静脈領域下表面５２２によって少なくとも１回反射した後、静脈領域結像面５２３から放出される。
【００７９】
静脈領域結像面５２３の斜面角度及び配置位置により、静脈領域結像面５２３から放出された静脈像は、イメージセンサユニット４０の他方の半分の面積上に結像される。静脈領域反射面５２４上には、鍍金、塗布、貼設又は印刷により、高反射率材料が設けられるか、或いは、ミラーが設置される。指９からの静脈像の光線を反射させることにより、プリズムユニット（導光モジュール５０）内部において反射光が全反射する。
【００８０】
静脈像の結像光学経路長は、静脈領域上表面５２１と静脈領域下表面５２２との間の垂直高さと、プリズムユニット（導光モジュール５０）の静脈領域５２内部における静脈像の反射回数によって決定される。プリズムユニット（導光モジュール５０）の静脈領域５２内部における静脈像の反射回数は、静脈領域反射面５２４と静脈領域下表面５２２との間の傾斜角度の値によって決定される。
【００８１】
また、図９に示すように、指紋領域上表面５１１と静脈領域上表面５２１とは、高さが異なるため、両者間に上表面差ｈ５が存在する。この上表面差ｈ５は、光学経路長が考慮されている他、位置決めリブ２３及び指後縁載置領域２６が組み合わされることにより、非接触領域が増大されるため、静脈パターンを認証するのに都合がよくなっている。
【００８２】
また、指紋領域下表面５１２と静脈領域下表面５２２との間には、下表面差ｈ６が存在する。下表面差ｈ６により、プリズムユニット（導光モジュール５０）の指紋領域５１と静脈領域５２との間の厚さの差が決定される。下表面差ｈ６は、最後に指紋画像と静脈画像とを結合させることができるか否かを決定する重要な部分である。
【００８３】
次に、プリズムユニットと位置決め構造との配置関係について図６及び図７を参照しながら説明する。  
図６及び図７に示すように、プリズムユニット（導光モジュール５０）は、位置決め構造２０の下方に位置するように配置される。プリズムの上表面の一部領域が光遮蔽板２４によって遮蔽されるため、プリズムユニットの実際の有効検出領域範囲は、プリズムの上表面より小さい。
【００８４】
指紋領域５１前方の位置決め構造２０上は、指前縁載置領域２５を有する。指前縁載置領域２５の高さは、プリズムユニット（導光モジュール５０）の指紋領域５１と同一であり、指が大きなユーザのために、大きな載置空間が形成されるようになっている。
【００８５】
静脈領域５２後方の位置決め構造２０上は、指後縁載置領域２６を有する。指後縁載置領域２６の高さは、静脈領域上表面５２１より高い上、位置決めリブ２３の高さと同一である。これにより、位置決め構造２０上に指９を置いた際、指後縁載置領域２６と位置決めリブ２３との間には、非接触式の空間が形成される。
【００８６】
従来技術においては、静脈パターンが圧迫され、静脈像が変形して認証できない現象が発生しやすいが、本実施形態においては、非接触式の空間が形成されることにより、この問題を解決することができる。
【００８７】
次に、本実施形態の生体認証装置における光学系の構成について図１０から図１２を参照して説明する。図１０は、本発明の第１実施形態による生体認証装置のプリズムユニット（導光モジュール５０）上方の有効検出領域を示す平面図である。図１１は、図１０に示すプリズムユニットの指紋領域５１の光学経路を示す断面図である。図１２は、図１０に示すプリズムユニットの静脈領域５２の光学経路を示す断面図である。
【００８８】
プリズムユニット（導光モジュール５０）上方の一部領域が光遮蔽板２４によって遮蔽されるため、実際の検出面積は、プリズムユニット（導光モジュール５０）の上表面より小さい。光学経路上の指紋領域５１と静脈領域５２との最大の違いとして、指紋領域５１内部の指紋像の光学経路は、指紋領域下表面５１２（図１１参照）に全反射した後、イメージセンサユニット４０進入するが、静脈領域５２内部の静脈像の光学経路は、静脈領域反射面５２４、静脈領域上表面５２１及び静脈領域下表面５２２（図１２参照）に順番に反射した後、イメージセンサユニット４０に進入する点が挙げられる。
【００８９】
従って、指紋像の光学経路長と静脈像の光学経路長とは、同一ではない。これは、指紋領域５１の検出ターゲット（即ち指紋）が指９の下表面に位置し、静脈領域５２の検出ターゲット（即ち静脈）が指９の内部に位置することによるものである。従って、静脈領域５２の光学経路は、指紋領域５１の光学経路より長い。また、プリズムユニットの下表面差ｈ６は、指紋画像及び静脈画像の最後の結像位置を修正するためのものである。
【００９０】
以上、説明したように、第１の実施形態によれば、発光スペクトルの狭い（狭い波長分布を有する）赤外線ＶＣＳＥＬを生体認証装置の代替光源とすることにより、静脈パターンを認証する上で、鮮明な画像を提供することができ、画像の後続処理に都合がよい生体認証装置を実現できる。
【００９１】
（第２の実施形態）  
図１３及び図１４を参照する。図１３は、本発明の第２実施形態による生体認証装置の導光モジュール５０ａ及び位置決め構造２０を示す斜視図である。図１４は、本発明の第２実施形態による生体認証装置の導光モジュール５０ａ及び位置決め構造２０を示す分解斜視図である。
【００９２】
図１３及び図１４に示すように、第２の実施形態における導光モジュール５０ａは、プリズムユニットと、ミラー５６と、ミラー５６を位置決めするために用いられるミラー台５７と、から構成される。プリズムユニットは、指紋領域５１ａを構成する。ミラー５６は、静脈領域を構成する。プリズムユニット（指紋領域５１ａ）は、位置決め構造２０の前窓２１下方のミラー台５７の平台５７２上に配置される。
【００９３】
ミラー５６は、ミラー台５７の斜面５７１に配置される。斜面５７１のイメージセンサユニット４０に近い側部には、ミラー５６が被覆されない平坦面５７３が形成される。ミラー５６の反射方式により、指紋像及び静脈像を同時に取得することができるハイブリッド式生体認証装置を構成することができる。
【００９４】
このような本実施形態により、設計の簡素化を実現することができ、２つの異なる光学経路を考慮する必要がない。しかし、前述の１つのプリズムユニットの設計と比較し、本実施形態においては、プリズムにミラーが組み合わされる設計であるため、光学経路及び体積が増加する。
【００９５】
図１５を参照する。図１５は、図１３に示す導光モジュール５０ａの光学経路を示す断面図である。  
図１５に示すように、ミラー５６の角度θ２は、プリズムユニット（指紋領域５１ａ）の指紋結像面傾斜角θ１の２分の１倍である（即ち、θ１＝２θ２）。ミラー台５７の平坦面５７３の上表面から、プリズムユニットの指紋領域５１ａまでの総高さは、ｈ７＋ｈ８である。ｈ７は、プリズムユニットの指紋領域５１ａの厚さであり、ｈ８は、ミラー台５７の平坦面５７３の上表面から、平台５７２表面までの高さである。ｈ８は、ミラー５６の載置高さと等しくない。ｈ７とｈ８とは、比率関係を有し、その比率は、ｈ７：ｈ８＝２：３であり、ｈ８の高さは、ｈ７より高い。
【００９６】
本実施形態において、ミラー５６の載置高さは、θ２の角度と、ミラー５６前端からプリズムユニット（指紋領域５１ａ）の指紋領域結像面前端までの距離ｗ１（即ち、平坦面５７３の幅）と、によって決定される。なお、このｗ１の距離は、プリズムユニットの指紋領域５１ａの厚さｈ７と等しいのが好ましい。
【００９７】
光線が指９を透過した際、所定角度の光線がミラー５６によって反射し、最後の光線の反射経路は、プリズムユニット（指紋領域５１ａ）から放出される光線と一致する。このミラー５６の反射方式により、ハイブリッド式生体認証装置は、指紋像及び静脈像を同時に取得する能力を備えることができる。
【００９８】
次に、生体認識装置を防犯システムに設置した構成と、該生体認識装置の制御モジュールの電気的な構成について図１６及び図１７を参照して説明する。  
図１６は、本発明の第１の実施形態による生体認証装置を防犯システムに設置した状態を示す模式図である。図１７は、本発明の生体認証装置の制御モジュールの第１実施形態を示すブロック図である。
【００９９】
図１６に示すように、第１実施形態による生体認証装置１の制御モジュール６０は、少なくとも１つの光源ユニット３０及びイメージセンサユニット４０に電気的に接続される。制御モジュール６０は、光源ユニット３０を制御して発光させる他、イメージセンサユニット４０から、指紋像及び静脈像を含む検出信号を同時に受信する。また、制御モジュール６０は、検出信号を処理した後、認証モジュール７０に伝送して有効性の比較を行う。
【０１００】
本実施形態において、図１７に示す認証モジュール７０は、防犯機構を必要とする外部設備上に設置又は連結される。例を挙げると（これらのみに限定されない）、認証モジュール７０は、図１６に示すように、コンピュータ装置９７１上に連結され、コンピュータ装置９７１の防犯機構とされる。或いは、認証モジュール７０は、オートロック装置９７２に連結され、ドア開錠の防犯機構とされる。或いは、認証モジュール７０は、ＡＴＭ、金庫などの金融取引装置９７３に連結され、金融取引装置９７３の防犯機構とされる。
【０１０１】
なお、上記認証モジュール７０は、生体認証装置１中に内蔵されることにより、小型の独立した携帯型の生体認証装置を構成することができる。これにより、生体認証装置を例えば、ノートブック型パソコン、タブレット型端末、スマートフォンなどの携帯型電子装置に内蔵したり、有線又は無線方式で連結したりすることができる。
【０１０２】
図１７に示すように、制御モジュール６０は、検出素子６１、コントローラ６２、画像処理ユニット６３及び電源モジュール６４をさらに含んで構成される。検出素子６１は、被認証部位（指９）が開口１１内にあるか否かを検出するために用いられる。なお、検出素子６１は、従来の光学式検出素子、タッチスイッチ式検出素子及び圧力検出素子中から任意に選択することができ、本発明の技術特徴を示すものではないため、ここでは詳しく説明しない。
【０１０３】
コントローラ６２は、検出素子６１に電気的に接続され、検出素子６１が検出した結果に基づき、少なくとも１つの光源ユニットを制御及び起動して光線を照射する。画像処理ユニット６３は、イメージセンサユニット４０及びコントローラ６２に電気的に接続され、イメージセンサユニット４０から検出信号を受信する上、前処理６３１及びパターン取得処理６３２を行う。電源モジュール６４は、生体認証装置１が必要とする電源を供給するために用いられる。
【０１０４】
また、画像処理ユニット６３は、前処理６３１においては、検出信号のノイズ除去及び画像最適化処理を行い、パターン取得処理６３２においては、検出信号中に含まれる指紋像及び静脈像中の指紋パターンデータ及び静脈パターンデータの取得を行う。なお、本実施形態において、制御モジュール６０に電気的に接続される認証モジュール７０をさらに含んでもよい。
【０１０５】
図１６及び図１７に示す実施形態において、認証モジュール７０は、生体認証装置１の搭載台１０の外部に配置されるとともに、有線又は無線方式により、制御モジュール６０内の入出力インターフェース６５と通信接続を構築する。入出力インターフェース６５は、コントローラ６２及び画像処理ユニット６３に電気的に接続される。
【０１０６】
しかし、図中に示さない他の実施形態中においては、認証モジュール７０は、生体認証装置１中に直接内蔵され、画像処理ユニット６３に電気的に接続される態様でもよい。この場合、入出力インターフェース６５を介して信号伝送を行う必要がない。
【０１０７】
本実施形態において、認証モジュール７０は、ユーザインターフェース７１、パターンデータベース７２及び比較ユニット７３を含んで構成される。ユーザインターフェース７１は、ユーザ登録を行うために用いられる。パターンデータベース７２には、内部に予めユーザの指紋パターンデータ及び静脈パターンデータが保存される。
【０１０８】
比較ユニット７３は、制御モジュール６０の画像処理ユニット６３から、指紋パターンデータ及び静脈パターンデータを受信するとともに、パターンデータベース７２中に保存された指紋パターンデータ及び静脈パターンデータと比較を行った後、比較結果をユーザインターフェース７１に出力する（ブロック７４参照）。
【０１０９】
画像処理ユニット６３の指紋パターンデータ及び静脈パターンデータがパターンデータベース７２に伝送されると、ユーザ登録操作を行ったと見なされる。この際、ユーザインターフェース７１にユーザ登録に成功したことを示すメッセージが表示される。
【０１１０】
また、画像処理ユニット６３の指紋パターンデータ及び静脈パターンデータが比較ユニット７３に伝送されると、認証操作を行ったと見なされる。この際、比較ユニット７３は、パターンデータベース７２内に保存されたパターンデータと比較を行い、認証結果をユーザインターフェース７１に伝送し（ブロック７４参照）、認証の結果を通知する。
【０１１１】
図１７に示す生体認証装置１のように、外部の認証モジュール７０によって有効な比較作業を行う実施形態の他、図１８に示す第２の実施形態のように、認証モジュールを生体認証装置１中に内蔵してもよい。有効な比較を行うことができる機能を有する認証モジュールが内蔵された生体認証装置１により、システムがモジュール化された携帯型の生体認証設備を構成することができる。
【０１１２】
図１８に示すように、システムがモジュール化された生体認証装置１は、前述の実施形態と同様に、同一の搭載台１０、位置決め構造２０、光源ユニット３０、イメージセンサユニット４０、導光モジュール５０などの部材を有する。前述の実施形態と異なる点は、制御モジュール６０ａ及びマンマシンインターフェース７００の内部構成が異なる点のみである。
【０１１３】
図１８に示す第２の実施形態において、制御モジュール６０ａは、検出素子６１、マイクロコントローラ（ＭＣＵ）６２ａ、画像処理ユニット（ＤＳＰ）６３ａ、電源モジュール６４及びメモリユニット６６を含んで構成される。
【０１１４】
マンマシンインターフェース７００は、入出力インターフェース７０１、ユーザインターフェース７０２、ユーザ登録７０３機構、ユーザ確認７０４機構及び起動装置７０５を含んで構成される。
【０１１５】
制御モジュール６０ａ中のマイクロコントローラ６２ａは、マンマシンインターフェース７００とのコミュニケーションを担当する上、内部の各ユニットの作動を調整する。パターン登録ステップを行う際、先ず、ユーザ登録７０３において、ユーザインターフェース７０２が双方向入出力インターフェース７０１を介し、マイクロコントローラ６２ａに信号を伝送し、ユーザ登録を行う必要があることを通知する。この際、マイクロコントローラ６２ａは、イメージセンサユニット４０及び光源ユニット３０を起動する上、ユーザインターフェース７０２に信号を帰還し、ユーザにパターン登録ステップを開始可能であることを通知する。
【０１１６】
また、マイクロコントローラ６２ａは、ユーザに画像取得を３回行うように要求する。また、検出素子６１を介し、画像取得が３回行われた否かを判断する。これと共に、イメージセンサユニット４０が取得した画像をメモリユニット６６中のレジスタ６６１に一時保存する。
【０１１７】
続いて、レジスタ６６１が画像データを画像処理ユニット６３ａに伝送して画像処理を行う。パターン画像が画像処理ユニット６３ａに伝送されると、画像の前処理６３１を開始し、画像を最適化することにより、パターンの境界を認証しやすくする。
【０１１８】
続いて、パターン取得処理６３２を実行し、その結果（即ち、取得した指紋パターンデータ及び静脈パターンデータ）をメモリユニット６６内のパターンデータベース６６２に伝送して保存する。これと共に、マイクロコントローラ６２ａに通知してユーザインターフェース７０２にメッセージを発信し、ユーザにパターンデータが構築されたことを通知する。以上がパターン登録ステップである。
【０１１９】
パターン認証ステップを行う際、ユーザが指９を検出領域に載置すると、検出素子６１が被検出物を検出し、マイクロコントローラ６２ａに電気信号を発信する。また、マイクロコントローラ６２ａが電気信号を発信し、光源ユニット３０及びイメージセンサユニット４０を起動し、画像取得を行う。
【０１２０】
また、マイクロコントローラ６２ａは、イメージセンサユニット４０を介し、画像データをメモリユニット６６中のレジスタ６６１に伝送して一時保存する。この際、画像処理ユニット６３ａ中の前処理６３１により、レジスタ６６１内のデータを取り出し、画像処理を行う。
【０１２１】
パターン取得処理６３２においては、前処理６３１において伝送されたデータに基づき、処理を行う上、その結果を比較ユニット６３３に伝送する。比較ユニット６３３は、パターン取得処理６３２において伝送されたデータと、パターンデータベース６６２内に保存された指紋パターンデータ及び静脈パターンデータと、のパターン比較を行い（パターンデータベース６６２内には、予め１人又は複数のユーザの指紋パターンデータ及び静脈パターンデータが保存される）、その結果を判定ユニット６３４に伝送する。
【０１２２】
判定ユニット６３４は、マイクロコントローラ６２ａに正しいユーザであるか否かを通知する。マイクロコントローラ６２ａが判定ユニット６３４から認証に失敗したメッセージを受信した場合、ユーザインターフェース７０２にメッセージを送信し、認証に失敗したことをユーザに通知し、再度の認証を要求する。マイクロコントローラ６２ａが認証に成功したメッセージを受信した場合、ユーザインターフェース７０２に認証に成功したメッセージを発信し、これと共に、起動装置７０５に信号を発信し、装置を起動したり、システムに進入したりする。
【０１２３】
次に、本発明の生体認証方法の簡易認証ステップの処理について図１９を参照して説明する。図１９は、本発明の生体認証方法の簡易認証ステップを示す流れ図である。
【０１２４】
ステップＳ１１に示すように、先ず、プリズムユニット（導光モジュール５０）及びイメージセンサユニット４０の組み合わせにより、指紋像及び静脈像を取得する。
【０１２５】
続いて、ステップＳ１２に示すように、イメージセンサユニット４０により、指紋像及び静脈像を同時に含む検出信号を画像処理ユニット６３に伝送する。その後、ステップＳ１３に示すように、画像処理ユニット６３により、パターン取得処理６３２を実行し、指紋パターンデータ及び静脈パターンデータを生成する。
【０１２６】
その後、ステップＳ１４に示すように、指紋パターンデータ及び静脈パターンデータは、認証モジュール７０のパターンデータベース７２及び比較ユニット７３に伝送されてパターンマッチングが行われ、正しいユーザであるか否かが確認される（ステップＳ１５参照）。
【０１２７】
本発明の生体認証方法の認証ステップは、中低セキュリティレベルと高セキュリティレベルとを有し、この内１つ又は２つを選択することができる。このような認証ステップの処理について図２０及び図２１を参照して説明する。図２０は、本発明の生体認証方法の中低セキュリティレベルの認証ステップを示す流れ図である。図２１は、本発明の生体認証方法の高セキュリティレベルの認証ステップを示す流れ図である。
【０１２８】
本発明のハイブリッド式生体認証装置は、１つ又は２つのパターン認証機能を選択することができる。１つのパターン認証を選択した場合、図２０に示す中低セキュリティレベルの認証ステップが行われる。この際、ユーザを認証する（ステップＳ２１）過程において、ステップＳ２４に示すように、１つのパターンが符合する（例えば、ステップＳ２２において、指紋が符合するが、ステップＳ２３において静脈が符合しない）と、正しいユーザであると判定する（ステップＳ２５）。
【０１２９】
このような認証条件は、一般人に適用され、仕事の関係などで指紋パターンが不鮮明であり、認証されない場合、静脈パターンの認証に変更することができる。ただ、ユーザのパターンデータを構築する際は、指紋パターンデータ及び静脈パターンデータを登録する必要がある。
【０１３０】
２つのパターン認証を選択した場合、図２１に示すような高セキュリティレベルの認証ステップが行われる。この際、ユーザを認証する（ステップＳ３１）過程において、ステップＳ３２に示す指紋マッチング及びステップＳ３３に示す静脈マッチングが完全に符合する（ステップＳ３４）と、正しいユーザであると確認される（ステップＳ３５）。このような設定は、金融機関、研究機関などに適用される。
【０１３１】
上記実施形態の生体認証装置は、本発明の生体認証方法を実行することができる。即ち、本発明の生体認証方法は、生体の一部の少なくとも１つの生体パターンを認証するために用いられる方法である。
【０１３２】
本発明の生体認証方法は、生体認証装置を準備するステップを有している。このステップにおいて、この生体認証装置は、搭載台、少なくとも１つの光源ユニット、イメージセンサユニット及び制御モジュールを備えている。搭載台には、生体の被認証部位が収容される。少なくとも１つの光源ユニットは、被認証部位上に光線を照射することにより、被認証部位の指紋像及び静脈像を生成する。イメージセンサユニットは、指紋像及び静脈像を受光する上、コンピュータに解釈される検出信号を生成する。イメージセンサユニットが生成するコンピュータに解釈される検出信号は、指紋像及び静脈像の信号を同時に含む。制御モジュールは、少なくとも１つの光源ユニット及びイメージセンサユニットに電気的に接続され、イメージセンサユニットから検出信号を受信する。
【０１３３】
また、本発明の生体認証方法は、被認証部位を生体認証装置上に載置し、生体認証装置により、指紋像及び静脈像の信号を同時に含む検出信号を生成するステップを有している。
【０１３４】
また、本発明の生体認証方法は、生体認証装置の制御モジュールにより、検出信号を受信する上、検出信号中に含まれる指紋像中の指紋パターンデータ及び静脈像中の静脈パターンデータを取得するステップを有している。
【０１３５】
さらに、本発明の生体認証方法は、比較ユニットにより、制御モジュールから指紋パターンデータ及び静脈パターンデータを取得し、パターンデータベース中に予め保存された指紋パターンデータ及び静脈パターンデータと比較を行った後、比較結果を出力するステップを有している。
【０１３６】
以上の説明から分かるように、本発明の指紋パターン及び静脈パターンを同時に認証することができるハイブリッド式生体認証装置１は、主に、少なくとも１つの光源ユニット３０、プリズムユニット（導光モジュール５０）、位置決め構造２０、イメージセンサユニット４０及び制御モジュール６０から構成される。
【０１３７】
ユーザが生体認証装置１を使用する際、先ず、指紋パターン及び静脈パターンの登録を行う必要がある。この際、先ず、設備上に連結されたユーザインターフェース中からユーザ登録の項目を選択する。この際、生体認証装置１内部のパターンデータベース７２には、ユーザパターンファイルが構築される。これと共に、ユーザに生体認証装置１上に指９を載置するように要求する。
【０１３８】
登録する際は、生体認証装置１上に指９を載置する上、位置決め構造２０中間の位置決めリブ２３に末節と中節との間の指節谷部９３を載置する必要がある。また、末節前方をプリズムユニット（導光モジュール５０）の指紋領域上表面５１１に密着させ、中節後端を指後縁載置領域２６に載置する。この際、センサ素子６１が被検出物を検出するため、コントローラ６２にリンクされ、コントローラ６２により、光源ユニット３０及びイメージセンサユニット４０が起動される。
【０１３９】
イメージセンサユニット４０は、内部のファームウェア（ｆｉｒｍｗａｒｅ）の設定により、画像の露光制御を行う。露光制御は、シャッタースピードを調整することによって行われる。前述の露光制御調整機構により、指の厚さの異なる各ユーザに対し、一致した画像露光量を実現することができる。
【０１４０】
続いて、画像は、画像処理ユニット６３に出力され、指紋画像及び静脈画像の背景と線とを分離する前処理６３１が行われることにより、指紋画像及び静脈画像が更に鮮明になる。前処理６３１を実行した後、画像は、パターン取得処理６３２に伝送され、特徴点の取り出しが行われる。これと共に、取り出された数値データとパターンデータベース７２中のユーザパターンファイルとがリンクされる。
【０１４１】
ユーザ認証を行う際、ユーザが生体認証装置１の検出領域に指９を載置すると、センサ素子６１が検出物を検出するため、コントローラ６２に信号を伝送する。次に、コントローラ６２によって光源ユニット３０及びイメージセンサユニット４０が起動され、指紋画像及び静脈画像の取得が行われる。また、内部のファームウェアにより、画像全体の露光が制御される。
【０１４２】
また、取得された指紋画像及び静脈画像は、画像処理ユニット６３に伝送され、前処理６３１及びパターン取得処理６３２が行われる。処理後の数値データは、比較ユニット７３及びパターンデータベース７２に伝送され、パターン比較が行われる。また、比較結果は、ユーザインターフェース７１に出力される。
【０１４３】
ハイブリッド式生体認証装置１の他の長所としては、設置場所に応じて安全レベルを設定することができる点にある。安全レベルは、中低セキュリティレベル及び高セキュリティレベルに分けられる。中低セキュリティレベルの場合、ユーザの１つのパターン（指紋パターン又は静脈パターン）が符合すれば、正しいユーザであると判定する。
【０１４４】
このような設定は、オートロックシステム上に応用することができ、指紋パターンが鮮明でないために、認証が困難となったり、認証を間違ったりする問題を解決することができる。高セキュリティレベルに設定された場合、２つのパターンが完全に符合すると、正しいユーザであると確認される。これにより、１つのパターンが剽窃されて損失が発生するのが低減される。このような設定は、金融機関、管理区域などに適用される。
【０１４５】
従って、上述の第２の実施形態によれば、特殊な導光機構により、生体認証装置の小型化を実現することができ、ノートブック型パソコン、タブレット型パソコン、スマートフォンなどの携帯型電子装置上への装着に適用する生体認証装置の実現が可能となる。
【０１４６】
また、１つのイメージセンサユニットにより、指静脈及び指紋の画像を同一の検出信号として同時に取得し、後続の静脈パターン及び指紋パターンの比較分析を行うことができる生体認証装置及び生体認証方法の実現も可能となる。
【０１４７】
上述の実施形態は、本発明の応用範囲を限定するものではなく、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の内容によって画定される技術と、同等効果である変更及び修飾を含む範囲と、を主とする。即ち、本発明の特許請求の範囲に基づく同等効果である変更及び修飾は、本発明の主旨及び範囲を逸脱しないため、本発明の一実施形態と見なされる。
【符号の説明】
【０１４８】
１  生体認証装置
１ａ  生体認証装置
１ｂ  生体認証装置
１０  搭載台
１１  開口
１１１  底部
１１２  側部
２０  位置決め構造
２１  前窓
２２  後窓
２３  位置決めリブ
２４  光遮蔽板
２５  指前縁載置領域
２６  指後縁載置領域
２７  前側板
２８  後側板
３０  光源ユニット
３０ａ  光源ユニット
３０ｂ  光源ユニット
３０ｃ  光源ユニット
３０ｄ  光源ユニット
３０ｅ  光源ユニット
３０１  中心線
３０１ａ  中心線
３０１ｂ  中心線
３０２  垂直線
３０２ａ  垂直線
３０２ｂ  垂直線
４０  イメージセンサユニット（Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ  Ｕｎｉｔ）
４１  レンズセット（Ｌｅｎｓ  Ｓｅｔ）
４２  イメージセンサ（Ｉｍａｇｅ  Ｓｅｎｓｏｒ）
４３  センサ回路基板
４４  フィルタ（Ｆｉｌｔｅｒ）
４４ａ  フィルタ（Ｆｉｌｔｅｒ）
５０  導光モジュール
５０ａ  導光モジュール
５１  指紋領域
５１ａ  指紋領域
５１１  指紋領域上表面
５１２  指紋領域下表面
５１３  指紋領域結像面
５１４  指紋領域反射防止面
５１４ａ  側辺反射防止面
５２  静脈領域
５２１  静脈領域上表面
５２２  静脈領域下表面
５２３  静脈領域結像面
５２４  静脈領域反射面
５６  ミラー（Ｍｉｒｒｏｒ）
５７  ミラー台
５７１  斜面
５７２  平台
５７３  平坦面
６０  制御モジュール
６０ａ  制御モジュール
６１  検出素子
６２  コントローラ
６２ａ  コントローラ
６３  画像処理ユニット
６３ａ  画像処理ユニット
６３１  前処理
６３２  パターン取得処理
６３３  比較ユニット
６３４  判定ユニット
６４  電源モジュール
６５  入出力インターフェース
６６  メモリユニット
６６１  レジスタ（Ｒｅｇｉｓｔｅｒ）
６６２  パターンデータベース（Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄａｔａｂａｓｅ）
７０  認証モジュール
７１  ユーザインターフェース（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
７２  パターンデータベース（Ｐａｔｔｅｒｎ  Ｄａｔａｂａｓｅ）
７３  比較ユニット
７４  比較結果をユーザインターフェースに出力
７００  マンマシンインターフェース（Ｍａｎｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
７０１  入出力インターフェース
７０２  ユーザインターフェース（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）
７０３  ユーザ登録
７０４  ユーザ確認
７０５  起動装置
９  指
９１  末節
９２  中節
９２１  静脈
９３  指節谷部
９４  水平中心線
９５ｃ  静脈像
９５ｄ  静脈像
９５ｅ  静脈像
９５１  回折縞
９５２  過露光領域
９５３  過露光領域
９５４  静脈パターン
９７１  コンピュータ装置
９７２  オートロック装置
９７３  金融取引装置
【図１】
2014071882.tif 000003
【図２】
2014071882.tif 000004
【図３】
2014071882.tif 000005
【図４】
2014071882.tif 000006
【図５】
2014071882.tif 000007
【図６】
2014071882.tif 000008
【図７】
2014071882.tif 000009
【図８】
2014071882.tif 000010
【図９】
2014071882.tif 000011
【図１０】
2014071882.tif 000012
【図１１】
2014071882.tif 000013
【図１２】
2014071882.tif 000014
【図１３】
2014071882.tif 000015
【図１４】
2014071882.tif 000016
【図１５】
2014071882.tif 000017
【図１６】
2014071882.tif 000018
【図１７】
2014071882.tif 000019
【図１８】
2014071882.tif 000020
【図１９】
2014071882.tif 000021
【図２０】
2014071882.tif 000022
【図２１】
2014071882.tif 000023
【図２２】
2014071882.tif 000024
【図２３】
2014071882.tif 000025
【図２４】
2014071882.tif 000026