(57)【要約】【課題】  利便性を保ちながら小型でコストを抑えた生体認証装置を提供し、更には、複数の異なる認証技術同士の干渉を防止して高い認証精度を有することができる生体認証装置を提供する。【解決手段】  複数の異なる生体認証を行う生体認証装置であり、第一の画像取得手段と、第二の画像取得手段と、第一の画像取得手段と第二の画像取得手段の動作を制御する制御手段を有する。この制御手段は、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとを同期するように制御する。【選択図】  図１
2006221514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる生体認証を行う生体認証装置において、前記生体認証装置は、第一の画像取得手段と、第二の画像取得手段と、前記第一の画像取得手段と第二の画像取得手段の動作を制御する制御手段からなり、前記制御手段は、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとを同期するように制御することを特徴とした生体認証装置。
【請求項２】
前記生体認証装置の少なくとも一方の画像取得手段は、部分画像を取得するスイープタイプの撮像素子を用いた手段であり、この画像取得手段から得られる画像データ群は、部分画像単位の画像データ群であることを特徴とした請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項３】
前記生体認証装置の第一及び第二の画像取得手段から得られる画像データ群は、それぞれの撮像素子の副走査に同期した画像データ群であることを特徴とした請求項１又は２の何れか１項に記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記制御手段は、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとが同時になるように制御することを特徴とした請求項１から３の何れか１項に記載の生体認証装置。
【請求項５】
前記制御手段は、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとが交互になるように制御することを特徴とした請求項１から３の何れか１項に記載の生体認証装置。
【請求項６】
複数の異なる生体認証を行う生体認証装置において、前記生体認証装置は、第一の画像取得手段と、第二の画像取得手段と、前記第一の画像取得手段と第二の画像取得手段の動作を制御する制御手段からなり、前記制御手段は、第一の画像取得手段の撮像タイミングと、第二の画像取得手段の撮像タイミングとを同期するように制御することを特徴とした生体認証装置。
【請求項７】
前記生体認証装置の第一及び第二の画像取得手段は、光学的な手段により撮像を行う画像取得手段であり、前記制御手段は、第一の画像取得手段の露光期間と、第二の画像取得手段の露光期間とを同期するように制御することを特徴とした請求項６に記載の生体認証装置。
【請求項８】
前記制御手段は、第一の画像取得手段の撮像タイミングと、第二の画像取得手段の撮像タイミングとを交互に行うように制御することを特徴とした請求項６又は７の何れか１項に記載の生体認証装置。
【請求項９】
前記生体認証装置の前記第一の画像取得手段と、前記第二の画像取得手段の被写体は、指であることを特徴とした請求項１から７の何れか１項に記載の生体認証装置。
【請求項１０】
前記生体認証装置の前記第一の画像取得手段と、前記第二の画像取得手段のいずれか一方の取得する情報は、指紋であることを特徴とした請求項１から９の何れか１項に記載の生体認証装置。
【請求項１１】
前記生体認証装置の前記第一の画像取得手段と、前記第二の画像取得手段のいずれか一方の取得する情報は、指紋、他方は静脈であることを特徴とした請求項１から１０の何れか１項に記載の生体認証装置。
【請求項１２】
複数の異なる生体認証を行う生体認証装置に用いられる画像取得方法において、前記画像取得方法は、第一の画像取得手段と、第二の画像取得手段と、前記第一の画像取得手段と第二の画像取得手段の動作を制御する制御手段を用いて、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとを同期するように制御して取得することを特徴とした画像取得方法。
【請求項１３】
複数の異なる生体認証を行う生体認証装置に用いられる画像取得方法において、第一の画像取得手段と、第二の画像取得手段と、前記第一の画像取得手段と第二の画像取得手段の動作を制御する制御手段を用いて、第一の画像取得手段の撮像タイミングと、第二の画像取得手段の撮像タイミングとを同期するように制御して取得することを特徴とした画像取得方法。
【請求項１４】
前記生体認証装置の少なくとも一方の画像取得手段は、部分画像を取得するスイープタイプの撮像素子を用いた手段であり、この画像取得手段から得られる画像データ群は、部分画像単位の画像データ群であることを特徴とした請求項１２又は１３の何れか１項に記載の画像取得方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体認証装置及び同生体認証装置に用いられる画像取得方法に関し、特に、指紋認証や静脈認証等の生体認証システムに好適に搭載される生体認証装置及び画像取得方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
指紋や顔、虹彩、掌紋などを用いた生体認証システムは、画像取得装置から生体の画像を取得して、この取得した画像から特徴抽出を行い、その情報を元に登録済みのデータと照合を行い、本人であることを認証する。
【０００３】
ここで、画像取得装置の検出方式としては、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサを用いた光学方式や、静電容量方式、圧力検知方式、感熱方式、電界検出方式などがある。また、別の分類としては、２次元のエリアセンサを用いて被写体画像を一括して取得するタイプと、スイープタイプ、あるいはスキャンタイプと呼ばれる、１次元センサあるいは副走査方向の画素数が２〜２０程度の帯状の２次元センサを用いて、被写体を副走査方向に順次撮像した画像を合成して全体画像を取得するタイプがある。
【０００４】
一方、生体認証システムにおいては、顔認証と音声認証、虹彩認証と指紋認証など、異なる種類の生体認証技術を組み合わせたものがある。これは、組み合わせることにより認証精度が向上する点や、一方が認証できない場合に他方がカバーできる利便性の点を目的としている。
【０００５】
例えば、音声入力手段と口唇形状入力手段と署名入力手段を設けて、状況に応じていずれかの手段により取得したパラメータを用いて個人認証する例が示されている。（特許文献１を参照）
【０００６】
また、顔と指紋をそれぞれ取り込む複数のセンサを有して、両者のデータをもとに個人認証を行う例が示されている。なお、ここでのシステムは、認証するＣＰＵは１系統であるが、センサとともに画像処理手段もそれぞれの系統ごとに複数有しており、またＣＰＵへのデータバスも複数存在することが示されている。（特許文献２を参照）
【０００７】
こうしたなかで、組み合わせる複数の種類の生体認証技術は、同一人物の同じ部位を用いる認証技術同士であるほうが、複数の生体画像間の相関度が高くなるため、照合精度があがることが理解される。たとえば、
指紋と指の静脈、掌紋と掌の静脈、顔と頭蓋骨特徴認証、虹彩と網膜（眼底毛細血管パターン）、唇の形と音声認識、などである。
【０００８】
しかしながら、動く被写体に対して複数の生体認証を行う場合は、複数回被写体を撮像する必要があるためユーザーの使い勝手を制限してしまう問題が合った。
【０００９】
あるいは、それぞれの認証部を用意して、同時に認証を行う必要があるため、処理部分が２つ必要となり、高価で複雑な装置になる問題があった。
【００１０】
例えば、先述のスイープタイプ、あるいはスキャンタイプと呼ばれる指紋センサと指の静脈を撮像するセンサを組み合わせた認証システムにおいて、撮像から認証までの回路が１系統の場合は、指紋画像を撮像するために指を動かした後、さらに指の静脈を撮像するために指を動かす必要があり、２度手間になってしまう。あるいは、指紋認証するための撮像から認証までの回路と、静脈認証するための撮像から認証までの回路を複数用意した場合は、回路規模が約２倍になるとともに、高価なシステムになってしまう。
【００１１】
このように背景技術において、第１の課題として、こうした利便性の向上や小型化、低コスト化に対する障害を除去する必要がある。
【００１２】
また、第２の課題として、複数の異なる認証技術が互いに干渉することに起因した精度低下を防止する必要がある。例えば、先述のスイープタイプ、あるいはスキャンタイプと呼ばれる指紋センサと指の静脈を撮像するセンサを組み合わせた認証システムにおいて、双方とも光学式のセンサを用いた場合に、一方の撮像で用いる照明が外乱光として他方の撮像に影響を与えるために、精度を低下させてしまう問題があった。
【特許文献１】特開２００２−００８０３４号公報
【特許文献２】特開２００３−１６８０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明の目的は、
第１として、利便性を保ちながら小型でコストを抑えた認証装置を実現することにある。
【００１４】
また、第２として、複数の異なる認証技術同士の干渉を防止して、高精度な認証装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の生体認証装置は、複数の異なる生体認証を行う生体認証装置であり、第一の画像取得手段と、第二の画像取得手段と、第一の画像取得手段と第二の画像取得手段の動作を制御する制御手段を有する。この制御手段は、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとを同期するように制御することを特徴としたものである。
【００１６】
これにより、二つの画像取得手段の取得した画像データの取り込み経路を共用できるため、取得した画像から認証に必要な画像処理、演算、照合、登録処理部等の回路を共用できるため、回路規模を抑え、小型化、低コスト化を実現する。
【００１７】
また、本発明の生体認証装置は、複数の異なる生体認証を行う生体認証装置であり、第一の画像取得手段と、第二の画像取得手段の少なくとも一方の画像取得手段は、１次元センサあるいは副走査方向の画素数が２〜２０程度の帯状の２次元センサを用いて、被写体を副走査方向に順次撮像した部分画像を取得するスイープタイプの撮像素子を用いた手段であり、この画像取得手段から得られる画像データ群は、部分画像単位の画像データ群であることを特徴としたものである。
【００１８】
これにより、一方の画像取得手段として部分画像が連続して出力されるスイープタイプの画像取得手段を用いた認証装置においても、部分画像毎に他方の画像取得手段の画像取得とデータの取り込み経路を共用するため、認証に必要な画像処理、演算、照合、登録処理部等の回路を共用できるため、回路規模を抑え、小型化、低コスト化が実現できる。特に、小型低コストの要求の強いスイープタイプで回路規模を抑えることが、製品の大きなメリットになる。
【００１９】
また、本発明の生体認証装置は、複数の異なる生体認証を行う生体認証装置であり、第一及び第二の画像取得手段から得られる画像データ群は、それぞれの撮像素子の副走査に同期した画像データ群であることを特徴としたものである。
【００２０】
これにより、複数の画像取得手段からのデータを主走査方向の画素数単位で記憶、演算処理可能なため、回路が簡素な構成で済み、共通化もよりしやすくなり、小型化、低コスト化に寄与する。
【００２１】
また、本発明の生体認証装置は、複数の異なる生体認証を行う生体認証装置であり、第一の画像取得手段と、第二の画像取得手段と、第一の画像取得手段と第二の画像取得手段の動作を制御する制御手段からなり、この制御手段は、第一の画像取得手段の撮像タイミングと、第二の画像取得手段の撮像タイミングとを同期するように制御することを特徴としたものである。
【００２２】
これにより、第一の画像取得手段と第二の画像取得手段の撮像タイミングを同期したままずらすことにより、一方の撮像に用いる条件が他方の撮像に用いる条件に干渉することが防止できるため、精度低下を防止できる。
【００２３】
また、本発明の生体認証装置は、複数の異なる生体認証を行う生体認証装置であり、第一の画像取得手段と、第二の画像取得手段と、第一の画像取得手段と第二の画像取得手段の動作を制御する制御手段からなり、第一及び第二の画像取得手段は、光学的な手段により撮像を行う画像取得手段であり、制御手段は、第一の画像取得手段の露光期間と、第二の画像取得手段の露光期間とを同期するように制御することを特徴としたものである。
【００２４】
例えば、２種類の光学的な撮像手段がそれぞれ異なる波長を用いて撮像する場合は、同期させることによりそれぞれの撮像時には一方の波長のみが入射するように制御できるため、異なる波長の光の入射による誤差がはいるのを防止できる。また、交互に測定することにより、２種類の高精度な測定が実現できる。
【００２５】
あるいは、２種類の光学的な撮像手段が異なる露光量で撮像する場合は、同期させることにより撮像時に一方の光のみが入射するように露光期間をずらすように制御できるため、一方の画像取得手段の露光量に影響を与えないように、もう一方の露光にかかわる照明光量を変化させたり、センサの蓄積期間の長さをかえることが可能となり、２種類の高精度な測定が実現できる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明したように、本発明によると、回路規模を抑えて撮像装置の低コスト化、小型化を図りながら、高い認証精度と認証速度の速さを両立した複数の生体認証を行う装置を実現できるため、例えば携帯端末における高性能な指紋認証システムを安価に提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態として、本発明を適用した指紋認証用のスイープタイプの画像取得部と静脈認証認証用のスイープタイプの画像取得部を有して、認証部を共通化した生体認証装置の模式的な構成を示すブロック図を示す。
【００２９】
ここでは、認証部に設けた制御部からの制御パルスにより、２つの画像取得部の各センサおよび各光源をそれぞれ同期して駆動し、画像データを同一タイミングで出力する例を示している。センサがスイープタイプのため、指の移動中にわたりセンサがデータを出力するので、画像データの取り込み速度は高速度が要求される。しかしながら、このような構成をとることで、２つの画像取得手段からの画像データは同時に画像処理部およびメモリに取り込まれ、画像取得速度は落ちない。また、以降の処理（特徴抽出と登録・照合動作）は１系統で処理が行われるが、特徴抽出と登録・照合動作は画像データをメモリに取得後、個別に読み出して比較的ゆっくり照合を行えば良い。したがって認証装置としてのユーザーの使い勝手はそれほど損なわず、安価で回路規模の小さい認証装置を実現できる。さらに、２つの画像取得部の露光期間の同期をとっているため、両者の露光期間の重複するタイミングや量の制御を行いやすい。そのためお互いの干渉を抑えて、画像取得精度を高めた認証装置を実現できる。
【００３０】
本実施例における生体認証装置は２つの画像取得部１０１ａ，ｂと認証部１０２からなる。たとえば、画像取得部は画像センサを有した撮像ユニットで、また認証部はパーソナルコンピュータにより実行される機能の組み合わせであったり、あるいは、２つの画像取得部と認証部がひとつの生体認証ユニットとして組みあわされ、不図示の機器やコンピュータに接続される独立の装置の場合等、さまざまなケースが考えられる。ここでは、画像取得部１０１ａは指紋認証用の画像取得部であり、画像取得部１０１ｂは指の静脈認証用の画像取得部の場合を例示する。
【００３１】
図１の画像取得部１０１ａ，ｂにおいて、１０３ａ，ｂは照明用の光源（光照射手段）としてのＬＥＤである。
【００３２】
１０４ａ，ｂがＣＭＯＳ型やＣＣＤ型等の撮像素子部であり、１次元センサあるいは２次元センサである。本実施例では１０４ａ，ｂとも同じＣＭＯＳ型のセンサで、主走査方向が２５６画素、副走査方向が６画素の２次元のスイープタイプのセンサを例示するが、１０４ａ，ｂのうちの一方が一次元のセンサであったり、画素数などが異なるセンサであってもかまわない。
【００３３】
１０６ａ，ｂが、ＡＤコンバータ部である。
【００３４】
１１２ａ，ｂ、１１４ａ，ｂ，ｃがタイミング発生（ＴＧ）部をかねた認証部１０２の制御部１２１からの制御信号線であり、１１２ａ，ｂがＬＥＤの輝度や点灯タイミングを制御するパルスを伝える制御線、１１４ａ，ｂ，ｃがセンサの駆動パルスを伝える制御線である。
【００３５】
１１０ａ，ｂがアナログの画像データ信号線であり、１１３ａ，ｂがＡＤ変換後の８ビット幅のデジタルの画像データ信号線（データバス）である。
【００３６】
認証部１０２において、１１６が後段で特徴抽出を行うために、エッジ強調などの画像処理を行う前処理部である。１１７が、画像処理を行うためのフレームメモリ部である。１１８が、特徴抽出部であり、１１９が１１８で抽出された個人の特徴をデーターベースに登録あるいは、登録済みのデータと比較照合する登録照合部である。１２０が個人のデータを保存するデータベースである。１２１が本発明において、２つの画像取得部を同期させてデータを取得する制御を行うとともに、各部の制御も行う制御部である。
【００３７】
１２２、１２３、１２４が画像データを伝送するデータ線である。１２５がデータベースと登録・照合部間のデータ線および制御線である。１２６，１２７，１２８は制御部が各部を制御する制御線である。
【００３８】
本実施例では、認証部の制御部１２１は、センサの駆動パルスとして１１４ｃにより共通の駆動パルスを与えることにより、２つの画像取得部の撮像素子部を同期駆動して、ＡＤコンバータ１０６ａ，ｂからの画像データの出力タイミング同士も同期を取っている。撮像動作や、画像データの出力タイミングの同期を取るためのセンサの駆動パルスの例としては、基本クロックやセンサの蓄積動作のリセットパルスや電荷転送パルス、主走査方向や副走査方向のシフトレジスタのスタートパルスや転送パルス、データの転送開始パルスなどがあげられる。
【００３９】
これにより、認証部１０２の前処理部１１６は２つの画像出力（１６ビット幅）を同時に処理してフレームメモリに書き込みを行う。
【００４０】
また、認証部の制御部１２１は、２つの画像取得部の照明用光源１０３ａ，ｂの点灯パルスを１１２ａ，ｂにより同期したパルスを与えるとともに、撮像素子部の蓄積動作もあわせて同期駆動する。ここでは、点灯パルスの点灯期間の長さは異なるが周期を合わせて点灯させるとともに、撮像素子部の蓄積動作のタイミングも位相をずらして駆動する。これにより、２つの撮像素子部の露光動作は同期しているものの、同一タイミングでは行われず、少なくとも一方の撮像素子部の露光期間に他方の露光が影響を与えないような期間を設けることができる。
【００４１】
本実施例の場合は後述するように、静脈用に比べて光量が少なく、また、照射範囲も狭い指紋用の撮像部の光源は静脈用の撮像部の電荷蓄積期間にも点灯しているが、逆に静脈用の光源は指紋用の撮像部の電荷蓄積期間には点灯していないように露光期間を設定している。
【００４２】
静脈用と指紋用の照明では、光量や露光時間、光源の波長、照射範囲など撮像に最適な露光条件が異なる。このため、それぞれの認証用に異なる照明を行い２回撮像を実行するのはユーザーの使い勝手が非常に悪くなる。特に、スイープタイプのセンサの場合には、指を動かして撮像を行うため、こうした使い勝手の悪さが顕著になる。本実施例の構成を用いることで、１回の指の動作により、異なる２種類の撮像を同時に行うことが可能になるため、利便性が非常に向上する。また、各々の露光条件もお互いの制約をうけず最適化できるため、認証精度が向上する。
【００４３】
図２、図３に、本実施例において第１の撮像部としての指紋センサと第２の撮像部としての静脈センサの両者に用いた、スウィープタイプと呼ばれる方式の光学式センサの説明図を示す。
【００４４】
図２において、（ａ）は指の側面方向から見た図であり、（ｂ）は指の上から見た図である。また、（ｃ）は帯状の２次元センサにより取得した１枚の指紋画像例を示している。
【００４５】
２０１が指であり、２０２（２０２ａ〜ｅ）が光源としてのＬＥＤである。２０３が指紋の凹凸パターンの光学的な差や静脈のある場所とない場所の光の透過率の差をセンサに導く光学的な部材であり、２０４が１次元センサあるいは副走査方向の画素数が５〜２０画素程度の帯状の２次元センサである。ここではＣＭＯＳ型の撮像素子である。
【００４６】
ここで、２０５が光源から指への光の出射方向であり、２０６が指からセンサへの光の入射方向である。また、２０７が指の移動（スウィープあるいはスキャン）方向である。
【００４７】
また、２０８が帯状の２次元センサにより取得した１枚の指紋画像例のなかの指紋パターンを示している。
【００４８】
また、２０９が指の移動動作に伴い、移動方向と垂直方向への指のブレやずれを防止するガイド機構である。ここで、２１０がセンサの主走査方向であり、２１１が指の副走査方向である。ここでは、光源としてのＬＥＤを主走査方向と平行に配列する。
【００４９】
図３において、こうしたスイープ型のセンサにより取得した画像により、指紋全体の画像と静脈全体の画像を合成する点について説明する。（ａ１）〜（ａ９）は２０７の方向に指を移動しながら、帯状の２次元センサにより連続取得した指紋の部分画像を示している。また、（ｂ１）〜（ｂ９）は２０７の方向に指を移動しながら、帯状の２次元センサにより連続取得した静脈パターンを含んだ指の部分画像を示している。（ｃ）は帯状の２次元センサにより取得した部分画像を合成して得られた１枚の指紋画像を示している。また、（ｄ）は帯状の２次元センサにより取得した部分画像を合成して得られた１枚の静脈画像を示している。（ａ１）〜（ａ９）、（ｂ１）〜（ｂ９）のように指をセンサ上で移動しながらを副走査方向に順次撮像して取得した部分画像は、連続した画像のなかで相関性の高い領域を、指の同一の領域を撮像していると判断してつなぎ合わせる。それにより、（ｃ）のような指紋全体画像および（ｄ）のような静脈全体画像として再構成される。
【００５０】
図４、図５を用いて本実施例におけるＣＭＯＳ型の撮像素子部の構成を説明する。
【００５１】
図４は、図１の撮像素子部１０４の構成図である。ここでは、一般的なエリアセンサにおける水平走査方向が主走査方向、垂直走査方向が副走査方向に相当する。通常のエリアセンサはまず垂直方向の１行（たとえば一番上の行）を選択して、その行の水平方向の一端から同じ行の反対側の端に向かって（たとえば一番左から右に向かって）画素を順次読み出していく。その後、次の垂直方向の１行を選択して、同様に水平方向の一端から同じ行の反対側の端に向かって画素を順次読み出していく。こうして垂直方向に各行の読出しを行い画面全体の画素を取得する。このため、水平方向の走査を主走査、垂直方向の走査を副走査とした。
【００５２】
したがって、以下の撮像素子部の説明も主走査方向を水平方向、副走査方向を垂直方向と同一の意味として記述している。
【００５３】
図４において、４１はセンサの１画素を構成する画素部、４２は画素部４１における読み出しパルス（ｆＳ）の入力端子、４３は画素部４１におけるリセットパルス（ｆＲ）の入力端子、４４は画素部４１における転送パルス（ｆＴ）の入力端子、４５は画素部４１における信号読み出し端子（Ｐ０）、４６は後述するセレクタ部から水平方向の各画素に読み出しパルス（ｆＳ）を送る信号線、４７は後述するセレクタ部から水平方向の各画素にリセットパルス（ｆＲ）を送る信号線、４８は後述するセレクタ部から水平方向の各画素に転送パルス（ｆＴ）を送る信号線、４９は垂直信号線、４０は定電流源、５１は垂直信号線４９に接続された容量、５２は水平シフトレジスタ５６にゲートが接続され、ソース−ドレインに垂直信号線４９と出力信号線５３が接続された転送スイッチ、５４は出力信号線５３に接続された出力アンプ、５５はセンサ部６の出力端子である。
【００５４】
また、５６は水平シフトレジスタ（ＨＳＲ）、５７はそのスタートパルス（ＨＳＴ）の入力端子、５８はその転送クロック（ＨＣＬＫ）の入力端子、５９は垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）、６０はそのスタートパルス（ＶＳＴ）の入力端子、６１はその転送クロック（ＶＣＬＫ）の入力端子、６２は後述するローリングシャッタと呼ばれる方式の電子シャッタ用のシフトレジスタ（ＥＳＲ）、６３はそのスタートパルス（ＥＳＴ）の入力端子、６４は垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）の出力線、６５は電子シャッタ用のシフトレジスタ（ＥＳＲ）の出力線、６６はセレクタ部、６７は転送パルスの元信号ＴＲＳの入力端子、６８はリセットパルスの元信号ＲＥＳの入力端子、６９は読み出しパルスの元信号ＳＥＬの入力端子である。
【００５５】
図５は、図４の画素部４１の構成図である。図５において、７１は電源電圧（ＶＣＣ）、７２はリセット電圧（ＶＲ）、７３はフォトダイオード、７４〜７７はＭＯＳトランジスタからなるスイッチ、７８は寄生容量（ＦＤ）、７９はグラウンドである。
【００５６】
ここで、撮像素子部１０４の動作を図４、図５を参照して説明する。まず、リセット用のスイッチ７４と、フォトダイオード７３に接続されたスイッチ７５とをＯＦＦした状態で、フォトダイオード７３において入射光による電荷の蓄積が行われる。
【００５７】
その後、スイッチ７６がＯＦＦした状態で、スイッチ７４をＯＮすることにより、寄生容量７８がリセットする。つぎに、スイッチ７４をＯＦＦ、スイッチ７６をＯＮすることにより、信号読み出し端子４５にリセット状態の電荷を読み出す。
【００５８】
つぎに、スイッチ７６をＯＦＦした状態で、スイッチ７５をＯＮすることにより、寄生容量７８に対して、フォトダイオード７３に蓄積された電荷を転送する。つぎに、スイッチ７５をＯＦＦした状態で、スイッチ７６をＯＮすることにより、信号読み出し端子４５に信号電荷を読み出す。
【００５９】
各ＭＯＳトランジスタの駆動パルスｆＳ，ｆＲ，ｆＴは、後述するように垂直シフトレジスタ５９，６２とセレクタ部６６とにより作成され、各信号線４６〜４８により、画素の入力端子４２〜４４に供給される。入力端子６０から入力されるクロック信号１パルスに対して、信号ＴＲＳ，ＲＥＳ，ＳＥＬが入力端子６７〜６９にそれぞれ１パルス入力され、このため、駆動パルスｆＳ，ｆＲ，ｆＴがそれぞれ信号ＴＲＳ，ＲＥＳ，ＳＥＬに同期して出力される。この結果、入力端子４２〜４４に、駆動パルスｆＳ，ｆＲ，ｆＴが供給される。
【００６０】
また、信号読み出し端子４５は、垂直信号線４９により定電流源４０に接続すると共に、垂直信号線容量５１及び転送スイッチ５２に接続されており、垂直信号線４９を介して電荷信号が垂直信号線容量５１に転送される。その後水平シフトレジスタ５６の出力に従い、転送スイッチ５２が順次走査されて、垂直信号線容量５１の信号が出力信号線５３に順次読み出され、出力アンプ５４を介して出力端子５５から出力される。ここで、垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）５９は、スタートパルス（ＶＳＴ）６０で走査が開始され、転送クロック（ＶＣＬＫ）６１が出力線６４を介してＶＳ１，ＶＳ２，・・・ＶＳｎと順次転送されていく。また電子シャッタ用垂直シフトレジスタ（ＥＳＲ）６２は、入力端子６３から入力されるスタートパルス（ＥＳＴ）で走査が開始され、入力端子６１から入力される転送クロック（ＶＣＬＫ）が出力線６５に順次転送されていく。
【００６１】
各画素部４１の読み出し順序は、まず垂直方向の上１行目を選択し、水平シフトレジスタ５６の走査に伴い左から右へ各列に接続した画素部４１を選択出力する。１行目の出力が終わると、２行目を選択し、再び水平シフトレジスタ５６の走査に伴い左から右へ各列に接続した画素部４１を選択出力する。
【００６２】
以下、同様に垂直シフトレジスタ５９の順次走査に従い、１，２，３，４，５・・・行目と上から下まで走査を行い、１画面の画像出力を行う。
【００６３】
ところで、センサの露光期間は、撮像画素が光の電荷を蓄積する蓄積期間と、撮像画素に被写体からの光が入射する期間により決まる。
【００６４】
ここで、ＣＭＯＳ型のセンサは、ＩＴ（ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）型やＦＩＴ（ｆｒａｍｅ−ｉｎｔｅｒｌｉｎｅ  ｔｒａｎｓｆｅｒ）型のＣＣＤ素子と異なり、遮光されたバッファメモリ部を備えていない。そのため、画素部４１から得られた信号を順次読み出している期間も、まだ読み出されていない画素部４１は露光され続ける。したがって、連続的に画面出力を読み出すと、その露光時間は画面の読み出し時間にほぼ等しくなる。
【００６５】
しかし、光源としてＬＥＤを用いて、外光の入射を遮光部材などで入射しない場合などでは、点灯している期間のみを露光期間と考えることが可能になる。
【００６６】
また、別の露光時間を制御するひとつの方法として、ＣＭＯＳ型のセンサにおいては、電子シャッタ（フォーカルプレインシャッター）として、蓄積の開始と終了の垂直走査を並行して行うローリングシャッタとばれる駆動方法を行うことができる。これにより、蓄積の開始と終了の垂直走査線数単位で露光時間を設定可能にしている。図４においては、ＥＳＲ６２が画素をリセットして蓄積を開始する垂直走査用のシフトレジスタであり、ＶＳＲ５９が、電荷を転送して蓄積を終了する垂直走査用のシフトレジスタである。電子シャッタ機能を用いる場合は、ＥＳＲ６２をＶＳＲ５９に先行して走査し、その間隔に相当する期間が露光期間になる。
【００６７】
このように、ＣＭＯＳ型のエリアセンサはローリングシャッタによる蓄積方法を取ることで、垂直方向の１行単位で画素の電荷をリセットして、１行単位で画素の電荷を読み出すため、垂直走査方向の行単位、つまり副走査方向の行単位で蓄積が制御できる特性がある。
【００６８】
図６，７を用いて本実施例における２つの撮像部を有した認証装置の動作について説明する。図６は、２つの撮像部に与える制御用の駆動パルスと、２つの撮像部から出力される画像データのタイミングを示したタイミングチャートである。また、図７は２つの撮像部から出力される画像データが前処理部に取り込まれるときのデータ列を模式的に示した図である。
【００６９】
図６において、ＬＥＤ＿Ａが図１の１１２ａで与えられるＬＥＤ光源１０３ａ用の点灯パルスである。ここでは”Ｈ”レベルのときに点灯することを示している。また、ＬＥＤ＿Ｂが１１２ｂで与えられるＬＥＤ光源１０３ｂ用の点灯パルスである。さらに、ＶＳＴが垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）のスタートパルス６０、ＶＣＬＫが転送クロック６１であり、図１の１１４ｃで２つの撮像素子に共通に与えられる駆動パルスである。不図示であるが、水平シフトレジスタのスタートパルスＨＳＴや、その転送クロックＨＣＬＫ等も１１４ｃの共通化されたパルスとして与えられる。一方、ＲＥＳ１およびＲＥＳ２は、２つの撮像素子に独立して与えられるリセットパルスであり、図１において、ＲＥＳ１は制御線１１４ａで与えられ、ＲＥＳ２は制御線１１４ｂで与えられる。この二つのパルスが独立して各撮像素子に与えられることにより、指紋用の撮像素子は、ＲＥＳ１後データ転送までの期間が電荷蓄積期間となり、静脈用の撮像素子は、ＲＥＳ２後データ転送までの期間が電荷蓄積期間となる。この結果、指紋用の撮像部は、ＲＥＳ１後データ転送までの期間かつＬＥＤ＿Ａの点灯期間であるＥＸＰ１の期間が露光期間となり、静脈用の撮像部の光源の影響を受けない。一方、静脈用の撮像部はＲＥＳ２後データ転送までの期間かつＬＥＤ＿Ｂの点灯期間であるＥＸＰ２の期間が露光期間となる。ただし、ＲＥＳ２後データ転送までの期間はＬＥＤ＿Ａの点灯期間も含まれているため、指紋用の撮像部の光源からの迷光の影響を受けてしまう。しかしながら、指紋用のセンサの光源は一般的に静脈用のセンサの光源よりも光量が少なく、また照射範囲も狭いことから、影響は少なく抑えられる。２つの撮像部の露光期間の同期が取れていない場合は、一方の撮像用の露光をしているときに、もう一方の撮像用の露光期間が重なったり、重ならなかったり不定になってしまうため、お互いの光源による干渉の防止ができなく、正確な露光も難しい。本発明を適用したことで、複数の撮像部の露光量について、お互いの干渉を極力減らし、独立に制御可能となったことがわかる。
【００７０】
図７は、図１の前処理部１１６に入力するデータを模式的に表した図である。横１列は同時に流れる１６ビットのデータを示しており、Ａ７〜Ａ０は１１３ａのデータ線を流れる８ビットのデータであり、Ｂ７〜Ｂ０は１１３ｂのデータ線を流れる８ビットのデータである。縦方向にならぶ各行は撮像部から出力される画素データのデータ列を示している。まず撮像部からの１フレーム目の画像データの１画素目、２画素目、３画素目・・・と読出し、２５６画素×６行分の画素を読み出す。その後、２フレームめの画像データの１画素目、２画素目、３画素目・・・と読出し、２５６画素×６行分の画素を読み出す。以後同様に、３フレーム目、４フレーム目・・・と順次読み出していく。
【００７１】
このように、２つの異なる撮像部の同期をとり、同時に画像データを取り込むことにより１つの撮像部のみの場合と同程度のデータ転送時間で前処理部や、前処理部で用いるフレームメモリに同時にデータの書き込みを行えるため、高速な撮像動作が実現できる。一方、前処理以降の特徴抽出、登録、照合等は、撮像動作ほど短時間の処理を必要としないため、フレームメモリから認証種類ごとに必要な画像データをタイミングをずらして読みだして利用すればよく、時分割で利用しても全体的な認証速度の低下は少ない。本発明では、２つの撮像手段を同期して駆動することにより、データの取り込みタイミングを共通化することで、高速な撮像が要求される複数の生体認証用の撮像においても、前処理以降の回路を共用可能としている。共用可能になることで、演算処理回路や制御用マイコン、基板、配線等が共通化されるため、より小型、低コストな製品が実現できる。
【００７２】
特に、１次元センサあるいは副走査方向の画素数が２〜２０程度の帯状の２次元センサを用いて、被写体を順次撮像するスイープタイプの撮像センサは、部分画像を１秒間に数百〜千枚程度読み込む必要がある。したがって、その部分画像の撮像間隔が対応する指の移動速度の上限を決めるため、撮像部からの画像取り込み速度が遅くなると対応可能な指の移動速度の範囲が狭まり、認証性能やユーザーの使い勝手に影響を与える。従来のように画像処理部や認証部を２系統用意すれば認証性能に影響はないが、高価なフレームメモリやマイコン部が２系統必要になるなど、回路規模、コスト的な問題が大きい。本発明を適用することにより、高速動作が要求される生体認証の撮像において、撮像部が複数になっても、速度を落とさず画像データを取得可能となる。加えて、前処理部以降の認証部を共通化可能となり、認証性能やユーザーの使い勝手を損なわず、低コスト、小型の認証装置を実現できる。
【００７３】
本実施例においては、２つの撮像部として光学的なセンサを例示したが、本発明においては、撮像手段として用いられるセンサは、光学式に限らない。静電容量方式、圧力検知方式、感熱方式、電界検出方式等の他方式であっても、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとを同期するように制御することにより、回路を共通化できる効果は同様にあり有効である。もちろん、複数の撮像手段の方式が一緒である必要もない。
【００７４】
また、本実施例においては、２つの撮像部として副走査方向の画素数が２〜２０程度の帯状の２次元センサを用いて、被写体を副走査方向に順次撮像した画像を合成して全体画像を取得するスイープタイプのセンサを例示した。しかしながら、一方あるいは両方が１次元センサのスイープセンサや、２次元のエリアセンサを用いて被写体画像を一括して取得するタイプのセンサであっても本発明は有効である。すなわち、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとを同期するように制御することにより、回路を共通化できる効果は同様にあり有効であるからである。
【００７５】
本発明は、複数の撮像装置の画素数が一致していれば構成しやすいが、本質的には撮像部を同期させて、撮像データを取り込むことが可能であれば、画素数が一致している必要は無い。たとえば副走査方向の行の選択タイミングと主走査方向のデータレートが一致していれば、主走査方向の画素数や副走査方向の行数が異なっていても、それぞれを多い数の撮像データ側にあわせることにより実現できる。
【００７６】
また、本実施例においては、２つの撮像部として光学的なセンサを例示したが、本発明においては、光学式に限らず、静電容量方式、圧力検知方式、感熱方式、電界検出方式等の他方式であっても有効である。すなわち、第一の画像取得手段の撮像タイミングと、第二の画像取得手段の撮像タイミングとを同期するように制御することにより、一方の撮像に用いる条件が他方の撮像に用いる条件に干渉することが防止できるため、精度低下を防止できる効果は同様にあり有効であるからである。たとえば、電界方式による一方が発生させる電界のもう一方への干渉が例としてあげられる。また異なる方式の組み合わせでも有効である。たとえば、光学方式による照明の熱がおよぼす、感熱方式のセンサへの干渉が例としてあげられる。
【００７７】
本実施形態では、指の指紋と指の静脈の組み合わせにより被写体（本人）の照合を行うシステムについて説明した。しかしながら、掌紋、掌の静脈、顔、頭蓋骨特徴認証、虹彩、網膜（眼底毛細血管パターン）、唇の形、音声認識等により被写体（本人）の照合を行うシステムについても同様に用いることができる。
【００７８】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態として、本発明を適用した指紋認証用のスイープタイプの画像取得部と静脈認証認証用のスイープタイプの画像取得部を有して、認証部を共通化した生体認証装置の模式的な構成を示すブロック図を示す。
【００７９】
本実施形態では、認証部に設けた制御部からの制御パルスにより、２つの画像取得部の各センサおよび各光源をそれぞれ同期して駆動している。そして、一方が露光動作をしているときに一方がデータ出力をすることで、２系統の画像取得部が交互にデータ出力をするため、データバスを有効に利用している例を示す。
【００８０】
センサがスイープタイプのため、指の移動中にわたりセンサがデータを出力するので、画像データの取り込み速度は高速度が要求されるが、このような構成をとることで、非同期の場合に比べ、いずれのデータ転送も行われない無駄な空白の時間を少なく抑えることができる。このため、効率的に画像データを画像処理部およびメモリに取り込むことができて、画像取得速度の低下を抑えることが出来る。
【００８１】
また、以降の処理（特徴抽出と登録・照合動作）は１系統で処理が行われるが、特徴抽出と登録・照合動作は画像データをメモリに取得後、個別に読み出して比較的ゆっくり照合を行えば良い。したがって、認証装置としてのユーザーの使い勝手はそれほど損なわず、安価で回路規模の小さい認証装置を実現できる。
【００８２】
さらに、２つの画像取得部の露光期間の同期をとっているため、両者の露光期間の重複するタイミングや量の制御を行いやすく、お互いの干渉を抑えて、画像取得精度を高めた認証装置を実現している。
【００８３】
本実施例における指紋認証装置は２つの画像取得部１０１ａ，ｂと認証部１０２からなる。たとえば、画像取得部は画像センサを有した撮像ユニットで、また認証部はパーソナルコンピュータにより実行される機能の組み合わせであったり、あるいは、２つの画像取得部と認証部がひとつの生体認証ユニットとして組みあわされ、不図示の機器やコンピュータに接続される独立の装置の場合等、さまざまなケースが考えられる。ここでは、画像取得部１０１ａは指紋認証用の画像取得部であり、画像取得部１０１ｂは指の静脈認証用の画像取得部の場合を例示する。
【００８４】
図８の画像取得部１０１ａ，ｂにおいて、１０３ａ，ｂは照明用の光源（光照射手段）としてのＬＥＤである。
【００８５】
１０４ａ，ｂがＣＭＯＳ型やＣＣＤ型等の撮像素子部であり、１次元センサあるいは２次元センサである。本実施例ではＣＭＯＳ型のセンサで、主走査方向が２５６画素、副走査方向が６画素の２次元のスイープタイプのセンサを例示する。
【００８６】
１０５ａ，ｂは、撮像素子部を制御するタイミング発生（ＴＧ）部、１０６ａ，ｂが、ＡＤコンバータ部である。
【００８７】
１１２ａ，ｂ、１１４ａ，ｂが認証部からの制御信号線であり、１１２ａ，ｂがＬＥＤの輝度や点灯タイミングを制御する制御線、１１４ｄ，ｅがタイミング発生（ＴＧ）部を制御する制御線である。
【００８８】
１１１ａ，ｂが、タイミング発生（ＴＧ）部が発生する撮像素子部の駆動パルスを伝える制御線である。
【００８９】
１１０ａ，ｂがアナログの画像データ信号線であり、１１３ａ，ｂがＡＤ変換後の８ビット幅のデジタルの画像データ信号線（データバス）である。
【００９０】
認証部１０２において、１１５が撮像部から入力する２系統の８ビットのデータバスを切り替えて選択するスイッチ部であり、１１３ｄが選択されたデータを出力する８ビットのデータバスである。１１６が後段で特徴抽出を行うために、エッジ強調などの画像処理を行う前処理部である。１１７が、画像処理を行うためのフレームメモリ部である。１１８が、特徴抽出部であり、１１９が１１８で抽出された個人の特徴をデーターベースに登録あるいは、登録済みのデータと比較照合する登録照合部である。１２０が個人のデータを保存するデータベースである。１２１が本発明において、２つの画像取得部を同期させてデータを取得する制御を行うとともに、各部の制御も行う制御部である。
【００９１】
１２２、１２３、１２４が画像データを伝送するデータ線である。１２５がデータベースと登録・照合部間のデータ線および制御線である。１２６，１２７，１２８は制御部が各部を制御する制御線である。
【００９２】
本実施例では、認証部の制御部１２１は、タイミング発生部１０５ａ，ｂを制御して、２つの画像取得部の撮像素子部を同期して交互に駆動することにより、ＡＤコンバータ１０６ａ，ｂからのデータ出力を交互に出力する。このとき、２つの画像取得部のタイミング発生部１０５ａ，ｂからの制御パルスは同期した駆動パルスが撮像素子部１０４ａ，ｂに与えられている。
【００９３】
これにより、認証部１０２のスイッチ部１１５および前処理部１１６は２つの画像出力（各８ビット幅）を交互に選択して処理を行い、フレームメモリに書き込みを行う。
【００９４】
また、認証部の制御部１２１は、２つの画像取得部の照明用光源１０３ａ，ｂに対して周期を合わせた点灯パルスを与えるとともに、撮像素子部の蓄積動作も周期を合わせて同期駆動する。ここでは、一方がデータ出力をしているときに一方が露光動作をするように位相をずらすことで、２系統の画像取得部が交互に露光動作をするように駆動する。これにより、２つの撮像素子部の露光動作は同期しているものの、同一タイミングでは行われず、少なくとも一方の撮像素子部の露光期間に他方の露光が影響を与えないような期間を設けることができる。
【００９５】
静脈用と指紋用の照明では、光量や露光時間、光源の波長、照射範囲など撮像に最適な露光条件が異なる。このため、それぞれの認証用に異なる照明を行い２回撮像を実行するのはユーザーの使い勝手が非常に悪くなる。特に、スイープタイプのセンサの場合には、指を動かして撮像を行うため、こうした使い勝手の悪さが顕著になる。本実施例の構成を用いることで、１回の指の動作により、異なる２種類の撮像を同時に行うことが可能になるため、利便性が非常に向上する。また、各々の露光条件もお互いの制約をうけず最適化できるため、認証精度が向上する。
【００９６】
図９に、図２で示したスイープ型のセンサにより取得した画像により、指紋全体の画像と静脈全体の画像を合成する点について説明する。（ａ１）〜（ａ４）は図２の２０７の方向に指を移動しながら、帯状の２次元センサにより連続取得した指紋の部分画像を示している。また、（ｂ１）〜（ｂ５）は２０７の方向に指を移動しながら、帯状の２次元センサにより連続取得した静脈パターンを含んだ指の部分画像を示している。（ｃ）は帯状の２次元センサにより取得した部分画像を合成して得られた１枚の指紋画像を示している。また、（ｄ）は帯状の２次元センサにより取得した部分画像を合成して得られた１枚の静脈画像を示している。（ａ１）〜（ａ４）、（ｂ１）〜（ｂ５）のように指をセンサ上で移動しながら交互に取得した２種類の異なる生体画像群は、指紋部分画像群と静脈部分画像群に分類された後、それぞれの部分画像を相関性を用いてつなぎ合わせることにより、（ｃ）のような指紋全体画像および（ｄ）のような静脈全体画像を得る。
【００９７】
図１０，１１を用いて本実施例における２つの撮像部を有した認証装置の動作について説明する。図１０は、２つの撮像部に与える制御用の駆動パルスと、２つの撮像部から出力される画像データのタイミングを示したタイミングチャートである。また、図７は２つの撮像部から出力される画像データが前処理部に取り込まれるときのデータ列を模式的に示した図である。
【００９８】
ＬＥＤ＿Ａが図８の１１２ａで与えられるＬＥＤ光源１０３ａ用の点灯パルスである。ここでは”Ｈ”レベルのときに点灯することを示している。また、ＬＥＤ＿Ｂが１１２ｂで与えられるＬＥＤ光源１０３ｂ用の点灯パルスである。各パルスは、２つの光源部に個別に与えられる駆動パルスであるが、共通の制御部１２１の制御を受けて、周期を一致させて駆動されている。
【００９９】
さらに、ＶＳＴ１、ＶＳＴ２が垂直シフトレジスタ（ＶＳＲ）のスタートパルス６０、ＶＣＬＫ１、ＶＣＬＫ２が転送クロック６１、ＲＥＳ１、ＲＥＳ２がリセットパルス（ＲＥＳ）６８であり、図８においてはＶＳＴ１，ＶＣＬＫ１，ＲＥＳ１は制御線１１４ａで与えられ、ＶＳＴ２，ＶＣＬＫ２，ＲＥＳ２は制御線１１４ｂで与えられる。各パルスは、２つの撮像素子に個別に与えられる駆動パルスであるが、共通の制御部１２１の制御を受けて、各ＴＧ部が同期をとり、周期を一致させて駆動されている。不図示であるが、水平シフトレジスタのスタートパルスＨＳＴや、その転送クロックＨＣＬＫ等も同期化されたパルスとして与えられる。
【０１００】
ＤＡＴＡＯＵＴ１が１１３ａで出力する８ビットの像データを示す。ＤＡＴＡＯＵＴ２が１１３ｂで出力する８ビットの画像データを示す。
【０１０１】
撮像素子は、ＲＥＳ１、２によりリセットされた後の電荷蓄積期間でかつ、ＬＥＤの点灯している期間が露光期間となる。指紋用の撮像部はＥＸＰ１の期間が露光期間となり、静脈用の撮像素子は、ＥＸＰ２の期間が露光期間となる。この結果、指紋用の撮像部は、静脈用の撮像部の光源の影響を受けない。静脈用の撮像部も、指紋用の撮像部の光源の影響を受けない。
【０１０２】
２つの撮像部の露光期間が同期が取れていない場合は、一方の撮像用の露光をしているときに、もう一方の撮像用の露光期間が重なったり、重ならなかったり不定になってしまう。そのため、お互いの光源による干渉が発生して、正確な露光ができないことを考えると、本発明を適用したことで、複数の撮像部の露光量について、お互いの干渉を防止して、独立に制御可能となったことがわかる。
【０１０３】
図１１は、図８の前処理部１１６に入力するデータを模式的に表した図である。横１列は同時に流れる８ビットのデータを示しており、７〜０は１１３ｄのデータ線を流れる８ビットのデータである。この８ビットのデータは、図８のデータバスのスイッチ部（ＳＷ部）１１５により、指紋用の撮像部の８ビットの画像データと静脈用の撮像部の８ビットの画像データを１フレームの部分画像ごとに切り替えて選択した画像データである。
【０１０４】
縦方向にならぶ各行は撮像部から出力される画素データのデータ列を示している。まず指紋用の撮像部からの１フレーム目の画像データの１画素目、２画素目、３画素目・・・と読出し、２５６画素×６行分の画素を読み出す。次に静脈用の撮像部からの１フレーム目の画像データの１画素目、２画素目、３画素目・・・と読出し、２５６画素×６行分の画素を読み出す。続いて、指紋用の撮像部からの２フレーム目の画像データの１画素目、２画素目、３画素目・・・と読出し、２５６画素×６行分の画素を読み出す。次に静脈用の撮像部からの２フレーム目の画像データの１画素目、２画素目、３画素目・・・と読出し、２５６画素×６行分の画素を読み出す。以後同様に、指紋用の撮像画像と静脈用の撮像画像を交互に３フレーム目、４フレーム目・・・と順次読み出していく。
【０１０５】
このように、２つの異なる撮像部の同期をとり、交互に画像データを取り込むことにより、一方の撮像部が露光動作をしているときに、一方の撮像部のデータ転送が行えるため、データが流れない空白の期間を少なくすることが出来る。したがって、１つの撮像部のみの場合とあまり変わらないデータ転送時間で前処理部に対して画像を入力できる。また、前処理部で用いるフレームメモリにも同時に書き込みを行える。前処理以降の特徴抽出、登録、照合等は、撮像動作ほどは高速を必要としないため、フレームメモリから認証種類ごとに必要な画像データをタイミングをずらして読みだして利用する。
【０１０６】
特に、スイープタイプの撮像センサは、部分画像を１秒間に数百〜千枚程度読み込む必要がり、その部分画像の撮像間隔が対応する指の移動速度の上限を決める。したがって、撮像部からの画像取り込み速度が遅くなると対応可能な指の移動速度の範囲が狭まり、認証性能やユーザーの使い勝手に影響を与える。従来のように画像処理部や認証部を２系統用意すれば認証性能や速度に影響はないが、高価なフレームメモリやマイコン部が２系統必要になるなど、回路規模、コスト的な問題が大きい。高速動作が要求される撮像動作において、撮像部が複数になっても、速度を落とさず画像データを取得するとともに、前処理部以降の認証部を共通化可能となる。その結果、認証性能やユーザーの使い勝手を損なわず、低コスト、小型の認証装置を実現できる。
【０１０７】
本実施例においては、２つの撮像部として光学的なセンサを例示したが、本発明においては、撮像手段として用いられるセンサは、光学式に限らず、静電容量方式、圧力検知方式、感熱方式、電界検出方式等の他方式であっても有効である。すなわち、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとを同期するように制御することにより、回路を共通化できる効果は同様にあり有効であるからである。もちろん、複数の撮像手段の方式が一緒である必要もない。
【０１０８】
また、本実施例においては、２つの撮像部として副走査方向の画素数が２〜２０程度の帯状の２次元センサを用いて、被写体を副走査方向に順次撮像した画像を合成して全体画像を取得するスイープタイプのセンサを例示した。しかしながら、一方あるいは両方が、１次元のスイープセンサや、２次元のエリアセンサを用いて被写体画像を一括して取得するタイプのセンサであっても良い。すなわち、第一の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングと、第二の画像取得手段から得られる画像データ群を取得するタイミングとを同期するように制御することにより、回路を共通化できる効果は同様にあり有効であるからである。
【０１０９】
本発明は、複数の撮像装置の画素数が一致していれば構成しやすいが、本質的には撮像部を同期をさせて、撮像データを取り込むことが可能であれば、画素数が一致している必要は無い。たとえば副走査方向の行の選択タイミングと主走査方向のデータレートが一致していれば、主走査方向の画素数や副走査方向の行数が異なっていても、それぞれを多い数の撮像データ側にあわせることにより実現できる。
【０１１０】
また、光学式に限らず、静電容量方式、圧力検知方式、感熱方式、電界検出方式等の他方式であっても良い。第一の画像取得手段の撮像タイミングと、第二の画像取得手段の撮像タイミングとを同期するように制御することにより、一方の撮像に用いる条件が他方の撮像に用いる条件に干渉することが防止できるため、精度低下を防止できる効果は同様にあり有効である。たとえば、電界方式による一方が発生させる電界のもう一方への干渉が例としてあげられる。また異なる方式の組み合わせでも有効である。たとえば、光学方式による照明の熱がおよぼす、感熱方式のセンサへの干渉が例としてあげられる。
【０１１１】
本実施形態では、指の指紋と指の静脈の組み合わせにより被写体（本人）の照合を行うシステムについて説明した。しかしながら、掌紋、掌の静脈、顔、頭蓋骨特徴認証、虹彩、網膜（眼底毛細血管パターン）、唇の形、音声認識等により被写体（本人）の照合を行うシステムについても同様に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１の実施形態の生体認証装置の模式的な構成を示すブロック図である。
【図２】スイープタイプのセンサの構成を説明する説明図である。
【図３】本発明の第１の実施形態の動作を説明する説明図である。
【図４】第１及び第２の実施形態におけるＣＭＯＳ型の撮像素子部の説明図である。
【図５】第１及び第２の実施形態におけるＣＭＯＳ型の撮像素子部の説明図である。
【図６】第１の実施形態における生体認証装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図７】第１の実施形態における生体認証装置の動作の説明図である。
【図８】本発明の第２の実施形態の生体認証装置の模式的な構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態の動作を説明する説明図である。
【図１０】第２の実施形態における生体認証装置の動作を説明するタイミングチャートである。
【図１１】第２の実施形態における生体認証装置の動作の説明図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１０１  画像取得部
１０２  認証部
１０３  光照射手段
１０４  撮像素子部
１０５  タイミング発生部
１０６  ＡＤコンバータ部
１０７，１１０  アナログ画像データ信号線
１１２  制御信号線
１１３  デジタル画像データ信号線
１１４  制御信号線
１１５  スイッチ部
１１６  前処理部
１１７  フレームメモリ部
１１８  特徴抽出部
１１９  登録照合部
１２０  データベース
１２１  制御部
１２２，１２３，１２４  画像データを伝送するデータ線
１２５  データベースと登録照合部間のデータ線および制御線
１２６，１２７，１２８  制御部が各部を制御する制御線
２０１  指
２０２  光源（ＬＥＤ）
２０３  光学的部材
２０４  ２次元センサ
２０５  光の出射方向
２０６  光の入射方向
２０７  指の移動方向
２０８  指紋パターン
２０９  ガイド機構
２１０  センサの主走査方向
２１１  センサの副走査方向
【図１】
2006221514.tif 000003
【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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