(57)【要約】【課題】  指紋の皮膚表面の湿り気の状態に拘わらず、さらには指紋の凹凸が不明瞭な場合にも、安定かつコントラストの向上した指紋画像を得る。【解決手段】  撮像対象となる指紋１１を有する指先部１を被検体とし、被検体にこれを透過し得る光３０を照射する光源３と、被検体を透過する光源からの光を撮像して指紋の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得る撮像手段５と、被検体を透過する光源からの光を撮像手段に結像させる光学系４とを備え、かつ、光学系の光軸４００に直交する面４０２に指先部の背側または腹側を当接させた位置を基準に、被検体の指先部先端側がその反対側に比して光学系から離れるように所定の角度傾いた状態となるように、光学系を配置した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象となる指紋を有する指先部を被検体とし、上記被検体にこれを透過し得る光を照射する光源と、
上記被検体を透過する上記光源からの光を撮像して上記指紋の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得る撮像手段と、
上記被検体を透過する上記光源からの光を上記撮像手段に結像させる光学系とを備え、
かつ、上記光学系の光軸に直交する面に上記指先部の背側または腹側を当接させた位置を基準に、上記被検体の指先部先端側がその反対側に比して上記光学系から離れるように所定の角度傾いた状態となるように、上記光学系を配置した
ことを特徴とする指紋画像撮像装置。
【請求項２】
所定の角度が１０°〜３０°であることを特徴とする請求項１記載の指紋画像撮像装置。
【請求項３】
所定の角度が１５°〜２５°であることを特徴とする請求項１記載の指紋画像撮像装置。
【請求項４】
被検体の位置決め用のマーカー光を上記被検体に照射するマーカー光源を備えたことを特徴とする請求項１記載の指紋画像撮像装置。
【請求項５】
被検体を、撮像対象となる指紋の表面が非接触の状態で保持し得る被検体保持部を備えたことを特徴とする請求項１記載の指紋画像撮像装置。
【請求項６】
被検体を、撮像対象となる指紋の表面が接触した状態で保持し得る透明な被検体保持部を備えたことを特徴とする請求項１記載の指紋画像撮像装置。
【請求項７】
撮像対象となる指紋の表面が構造体に非接触の状態である被検体の上記撮像対象となる指紋の表面に、位置計測用の光を照射する位置計測用光源を備え、上記指紋の表面に照射された位置計測用の光の反射光を撮像手段で撮影し、上記指紋の表面の、光学系に対する距離および上記光学系の光軸に直交する面からの傾斜角を検出するようにしたことを特徴とする請求項１記載の指紋画像撮像装置。
【請求項８】
光源からの光は、その照射中心が指先部の爪の存在している面における幅方向の略中心線上でかつ上記爪の生え際に対して上記爪部とは反対側にあり、略爪以外の部分を照射することを特徴とする請求項１記載の指紋画像撮像装置。
【請求項９】
光の照射条件および撮像手段のゲインの少なくとも一方を調整することで画像の明度を調整する手段と、
同一の被検体についての明度の異なる複数の指紋画像を重畳または部分的に貼り合せる手段と
を備えたことを特徴とする請求項１または８に記載の指紋画像撮像装置。
【請求項１０】
撮像手段から出力された指紋画像を画像処理して指紋情報を得るとともに、この指紋情報に基づき個人を識別する信号処理部とを備えたことを特徴とする請求項１記載の指紋画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指紋画像撮像装置に関するものであり、特に、指紋の皮膚表面の湿り気の状態に拘わらず、さらには指紋の凹凸が不明瞭な場合にも、安定かつコントラストの向上した指紋画像を得ることができ、個人識別の性能を向上することができる指紋画像撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の指紋画像撮像装置においては、指先部の指紋部分が非接触状態で指を保持し、指先部の甲側（背側）から光を照射し、指内部を透過してきた光を検出する。指先部を透過する光の透過率は、指紋の凸部に比べて凹部において高いので、指紋の凸部に比べて凹部が明るい画像が得られる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３-８５５３８号公報（第３−４頁、第１−４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の指紋画像撮像装置は、以上のように構成されており、指紋の皮膚表面の湿り気の状態に拘わらず、さらには指紋の凹凸が不明瞭な場合にも、安定した指紋画像を得ることができるが、指紋画像のコントラストの更なる向上が望まれる。
【０００５】
本発明は、よりコントラストの向上した指紋画像を得ることができる指紋画像撮像装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る指紋画像撮像装置は、撮像対象となる指紋を有する指先部を被検体とし、上記被検体にこれを透過し得る光を照射する光源と、上記被検体を透過する上記光源からの光を撮像して上記指紋の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得る撮像手段と、上記被検体を透過する上記光源からの光を上記撮像手段に結像させる光学系とを備え、かつ、上記光学系の光軸に直交する面に上記指先部の背側または腹側を当接させた位置を基準に、上記被検体の指先部先端側がその反対側に比して上記光学系から離れるように所定の角度傾いた状態となるように、上記光学系を配置したものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る指紋画像撮像装置によれば、撮像対象となる指紋を有する指先部を被検体とし、上記被検体を透過し得る光源からの光を上記被検体に照射し、光学系で上記被検体を透過する上記光源からの光を撮像手段に結像させ、撮像手段で上記被検体を透過する上記光源からの光を撮像して上記指紋の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得るので、指紋の皮膚表面の湿り気の状態に拘わらず、さらには指紋の凹凸が不明瞭な場合にも、安定した指紋画像を得ることができる。
しかも、光学系の光軸に直交する面に上記指先部の背側または腹側を当接させた位置を基準に、上記被検体の指先部先端側がその反対側に比して上記光学系から離れるように所定の角度傾いた状態となるように、上記光学系を配置したので、コントラストのより向上した指紋画像を得ることができ、個人識別の性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の発明者らは、撮像対象となる指紋を有する指先部を被検体とし、上記被検体にこれを透過し得る光を照射する光源と、上記指紋の凸部を透過する上記光源からの光と上記指紋の凹部を透過する上記光源からの光とを撮像して上記指紋の凸部が暗く凹部が明るい、上記指紋に対応する指紋画像を得る撮像手段と、上記被検体を透過する上記光源からの光を上記撮像手段に結像させる光学系とを備えた指紋画像撮像装置において、上記光学系の光軸に直交する面に上記指先部の背側または腹側を当接させた位置を基準に、上記被検体の指先部先端側をその反対側に比して上記光学系から離れるように所定の角度（約１０°〜３０°）傾けることで、上記光学系の光軸に直交する面に指先部の背側または腹側を当接させた場合よりもさらに指紋画像のコントラストを向上させることができることを発見した。
これは、指紋表面および指紋表面近傍の内部組織の透過率特性に角度依存性があり、特定の角度に光が透過し易いためではないかと考えられる。
【０００９】
本発明は上記特性に着目してなされたものであり、光学系の光軸に直交する面に指先部の背側または腹側を当接させた位置を基準に、被検体をその指先部先端側がその反対側に比して光学系から離れるように所定の角度傾けた状態で指紋画像を得ることを特徴とするものである。
【００１０】
実施の形態１．
図１および図２は本発明の実施の形態１による指紋画像撮像装置を説明するための図であり、より具体的には、図１は指紋画像撮像装置の全体構成を示す側面図、図２は指先部近傍を撮像手段側（腹側）から見た様子を示す下面図、図３は指先部近傍を背側（爪側）から見た様子を示す上面図である。
【００１１】
本実施の形態による指紋画像撮像装置は、撮像対象となる指紋１１を有する指先部１を被検体とし、被検体１にこれを透過し得る光３０を照射する光源３と、
被検体１を透過する光源３からの光を撮像して指紋１１の凸部が暗く凹部が明るい、指紋１１に対応する指紋画像を得る撮像手段５と、
被検体１を透過する光源３からの光を撮像手段５に結像させる光学系４と、
撮像手段５から出力された指紋画像を画像処理して指紋情報を得るとともに、この指紋情報に基づき個人を識別する信号処理部６とを備え、
かつ、光学系４の光軸４００に直交する面４０２に指先部の背側を当接させた位置を基準に、被検体１をその指先部先端側がその反対側に比して光学系４から離れるように所定の角度傾けた状態となるように、光学系４を配置した。
【００１２】
本実施の形態では、指先部１を撮像対象となる指紋１１の表面が非接触の状態で保持し得る被検体保持部（以下、開口付き被検体保持部と言う。）２１を備えている。開口付き被検体保持部２１の開口部分は、撮像手段５で撮像する範囲である観察面１００を含むように設けられている。
【００１３】
被検体である指先部１は、その腹側に撮像対象となる指紋１１を有しており、指紋１は凸部（山部）と凹部（谷部）からなる凹凸パターンを有している。なお、本発明では、指先部１とは、指の先端部分のみを言うのではなく、指の先端部分から第１関節、あるいは第２関節の辺りまでを言う。
【００１４】
指先部１を透過し得る光３０を指先部１に照射する光源３は、指先部１の指紋１１と反対側である背側（爪側）から腹側（指紋側）へ光が進行するように設けられる。光源３としては、主波長が赤色光〜近赤外光領域である光、すなわち、赤色光〜近赤外光領域にある何れかの波長（単色）の投射光、赤色光〜近赤外光領域に亘る光が混合された投射光、あるいは赤色光〜近赤外光領域の光（単色の場合も混合されている場合もある。）を主波長として含む投射光を出射するものが用いられ、例えばレーザー、発光ダイオード、ランプ光源が用いられる。赤色光〜近赤外光領域の光は、被検体１である生体に対する光の透過率が高いので好ましく用いられるが、主波長が６００ｎｍ〜１４００ｎｍの範囲のものがより好ましい。さらに、血管中のヘモグロビンの光吸収特性は６６０ｎｍ前後で最小となるので、血管が指紋画像に及ぼす影響を低減するために、主波長が６３０ｎｍ〜７８０ｎｍの領域の光がさらに好ましい。
また、外部からの光の影響を受けないように、指先部１および光源３を遮光体によって覆ってもよい。
【００１５】
光源３は１つ以上の例えばレーザー、発光ダイオード、ランプ光源から構成されており、同時に任意の数だけ点灯させることができる。指先部１を開口付き被検体保持部２で保持し、観察面１００が開口付き被検体保持部２の開口内に納まる位置にある時に所定の領域１６を照射するように配置する。また、光源駆動回路３２により、点灯させる素子を制御することで、被検体１へ照射する光３０の照射条件（輝度および照射領域１６）を制御することができる構成となっている。例えば、光源３が複数の発光素子で構成されている場合、それぞれの素子が、あるいは同一位置（領域）を照射できるように構成した素子の小グループが、指先１の異なる位置（領域）を照射するように設置し、照射したい位置（領域）に応じて点灯させる素子を変更できるように制御したり、光源３が複数の発光素子を有さず単数の場合は駆動部を設けて照射したい位置（領域）へ移動させるように制御してもよい。
なお、照射領域１６を制御するとは、位置の制御および領域の大きさの制御の両方を含む。
【００１６】
また、本実施の形態による指紋画像撮像装置は、被検体１の位置決め用のマーカー光３１を被検体１に照射するマーカー光源３３を備えている。
マーカー光源３３は、被検体である指先部１が開口付き被検体保持部２に載置されて開口部を覆うと撮像素子５２へマーカー光３１が入射せず、開口付き被検体保持部２に指先部１が載置されない状態で撮像素子５２へマーカー光３１が入射するように設置されている。
さらに、被検体（指先部）１の所定位置にマーカー光３１が照射されるように被検体１を移動させると、光源３からの光３０が照射領域１６に照射される位置に被検体１を配置することができる。
なお、マーカー光源３３は光源３との共用でもよいが、マーカー光３１として、例えば、矢印や爪皮に沿うような曲線やその他、人間が判読でき指をかざす位置を理解するのを助けるような意味のあるパターンを１ないし数カ所に別光源から投影してもよい。
また、マーカー光３１の波長は赤色光〜近赤外光領域だけではなく、使用者が目視できる可視光であればよい。
【００１７】
光学系４は、指先部１の指紋１１の凸部を透過する光源３からの光と指紋１１の凹部を透過する光源３からの光とを撮像素子５２に結像する。本実施の形態では、光学系４は指先部１からの透過光が始めに通過する位置にレンズ４１を、レンズ４１の次に透過光が通過し尚且つ物体側（被検体１側）にテレセントリックになるような位置に絞り４２を備えている。
なお、より明確な指紋画像を得るために、レンズ４１に主にテレセントリックの効果を持たせ、さらに光が絞り４２を通過した後に通る位置に主に結像に寄与するレンズを設置し、さらには像の歪みを取る効果を持つレンズを設置し、複数のレンズからなる光学系を構成してもよい。
【００１８】
指先部１の腹側、すなわち撮像対象となる指紋１１の表面は曲面で構成されており、指紋１１と撮像素子５２との距離が観察面１００内の場所により異なるので、場所によってピンボケや倍率の違いによる画像の歪みが生じる場合がある。そこで、物体側にテレセントリックな光学系を採用することで、倍率変動による影響を受けることなく、よりコントラストが向上された指紋画像を得ることができる。
【００１９】
撮像手段５（以下撮像系５と言うこともある。）では指先部１の内部組織を透過した強度分布を持った光を光学系４で結像させた画像を撮像して指紋に対応する指紋画像を得る。撮像手段５は、波長選択手段としての波長選択素子５１と、撮像素子５２と、撮像素子５２からの電気信号を画像電気信号に変換する画像出力回路５３とを備えている。
【００２０】
波長選択素子５１(波長選択手段)は、光源３と同程度の波長を持った光（赤色光〜近赤外光領域の光）だけを選択的に透過させるものであり、波長選択素子５１としては、例えば干渉フィルター、フィルターガラス、プラスティックフィルターが用いられる。波長選択素子５１からの出力光信号は、撮像素子５２で結像される。
なお、図１は、絞り４２と撮像素子５２との間に波長選択手段５１を設けるものであるが、波長選択手段５１は、レンズ４１と指先部１との間、レンズ４１が複数枚で構成されている場合のレンズとレンズの間、レンズ４１と絞り４２との間などの何れの位置に設けてもよい。また、波長選択機能を有するレンズ４１や撮像素子５２を用いることもできる。
【００２１】
撮像素子５２は、例えば、ＣＣＤ（電荷結像素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサなどの２次元固体撮像素子や撮像管などである。撮像素子５２は指先部１を通過して指先部１の内部組織を透過した光に感度を有するもの、即ち、赤色光〜近赤外光領域の光に感度を有するものが用いられる。撮像手段５は指先部１からの光以外を受光しないよう遮光される。また、撮像素子５２のゲインを調整するゲイン調整回路５５が設けられている。
【００２２】
信号処理部６は、画像出力回路５３からの信号を受け取る画像取り込み部６１と、画像取り込み部６１からの信号を処理し２値化や細線化などを行う画像処理部６２と、画像処理部６２からの信号を受け取り、登録画像として保存する指紋データ保存部６３と、指紋データ保存部６３からの画像と画像処理部６２からの画像を照合して個人識別を行う個人識別部６４とを備えており、画像出力回路５３から出力される指紋画像を画像処理して指紋情報を得るとともに、この指紋情報に基づき個人を識別する。
さらに、信号処理部６は、画像取り込み部６１からの信号を処理し、その信号が予め定められた閾値の範囲内か否かを判定して指が存在するかどうかを判定し、光源駆動回路３２に信号を送ることができる指存在判定部６５と、画像取り込み部６１で取り込まれた指紋画像の明度が予め定められた閾値の範囲内か否かを判定し、判定結果に基づいて光源駆動回路３２およびゲイン調整回路５５へ信号を送り、指先部１を照射する光源３からの光３０の強度と点灯させる素子の個数、および撮像素子５２のゲインを調整する明度判定部６６とを備えている。
信号処理部６に備えられている各部分は、それらの全てが信号処理部６に備えられている必要は無く、例えば、画像出力回路５３をパソコンに接続してその中に一部分を備えたり、また、例えば指紋データを保存するが個人識別は行わない場合などは、個人識別部６４を省略することも可能である。
【００２３】
次に、光源３からの光３０の照射領域（位置）と得られた指紋画像の明度との関係について説明する。
本発明の発明者らは、撮像対象となる指紋１１を有する指先部１を被検体とし、被検体１を透過し得る光源３からの光３０を被検体１に照射し、光学系４で被検体１を透過する光源３からの光３０を撮像手段５（撮像素子５２）に結像させ、撮像手段５で被検体１を透過する光源３からの光３０を撮像して指紋１１の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得るのに、光３０を照射する位置が、指紋画像のシェーディングに影響を及ぼすことを発見した。主に爪１２に照射すると爪先側は飽和し根元側は暗くなり、爪１２の生え際近くの略爪１２以外の部分に照射すると指紋画像の全体のシェーディングが緩やかになり、第１関節付近に照射すると根元側は明るくなり爪先側が暗くなることがわかった。
【００２４】
発明者らは、骨が第２の光源となり、骨に当たった光は広い角度に散乱して指先部分を比較的均一な強度で指紋部分まで透過できるが、指先の骨が爪１２の途中までしかないので、光源からの光３０を主に爪１２に当てると、骨に当たらなかった光がそのまま透過してシェーディングがきつくなるのではないかと推測している。
これにより、爪１２の生え際近くの略爪１２以外の部分に光３０を照射することで、シェーディングが緩和された指紋画像を撮像することができ、主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲での明度の適正化に貢献することができると考えた。
【００２５】
なお、本発明で言う、個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲とは、例えば、指の第１関節から指先までの領域、あるいは第１関節部分も含めた領域や指の側面の指紋を含んだ領域などを指す。
【００２６】
図４〜図７は、図８の各点Ａ〜Ｄに光（レーザー光）３０をスポット的に照射したときのＣＣＤにより撮像した指紋画像を示す図であり、図４は図８の点Ａに、図５は図８の点Ｂに、図６は図８の点Ｃに、図７は図８の点Ｄに、それぞれレーザー光３０を照射したときの指紋画像を示す。図４〜図７において、図に向かって右側が爪先側（指先部１の先端側）である。図７は指先部１の背側への光３０の照射点Ａ〜Ｄを示す図である。
図４は指紋画像全面で明るさがほぼ均等であるが、図５は照射領域１６（点Ｂ）に近い爪先側（指先部の先端側）が飽和しており、図６は照射領域１６（点Ｃ）から遠い爪先側が暗くなっている。また、指先部１の幅方向に関して言えば、図７により照射領域１６（点Ｄ）に近い部分が飽和しており反対側が暗くなっていることが分かる。
【００２７】
なお、図１では、指先部１１腹側の観察面が、光学系４の光軸４００に直交する面４０２に対して所定の角度で傾斜しているが、図４〜図７は、指先部１１腹側の観察面が、光学系４の光軸４００に直交する面４０２とほぼ平行である場合の結果である。指先部１１腹側の観察面が、光学系４の光軸４００に直交する面４０２に対して所定の角度で傾斜していた場合には、後に詳細に説明するように、得られる指紋画像のコントラストは向上するが、照射点と指紋画像の明暗との関係は上記結果と同様である。
【００２８】
これらの結果より、個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲のほぼ全面にわたって明るさがほぼ均等な指紋画像を得るためには、図８のＡ点、すなわち照射中心が指先部１の爪１２の存在している面における幅方向の略中心線上でかつ爪１２の生え際に対して爪１２部とは反対側にあり、略爪１２以外の部分を照射するのが好ましいことがわかる。
【００２９】
より具体的な照射領域１６としては、例えば、図８のＡ点（スポット領域）、図９に示す第１の照射領域１６１、第２の照射領域１６２、第３の照射領域１６３などが挙げられる。
第１の照射領域１６１は、長手方向が爪際の点Ｐから根元方向へは第１関節までで、幅は指先部１の幅を超えないような領域であり、爪際の点Ｐから第１関節までの長さのほぼ１／２程度の位置に長手方向の中心がある。
第２の照射領域１６２は、長手方向は根元側端部が爪際の点Ｐから第１関節までの長さのほぼ３／４程度の位置に先端側端部が爪際の点Ｐよりも多少先端の位置にあり、幅が指幅のほぼ１／３の領域であり、爪際の点Ｐから第１関節までの長さのほぼ１／３程度の位置に長手方向の中心がある。
第３の照射領域１６２は、長手方向は根元側端部が爪際の点Ｐから第１関節までの長さのほぼ１／５程度の位置に先端側端部が爪際の点Ｐよりも多少先端の位置にあり、幅が指幅のほぼ１／５の領域であり、爪際の点Ｐから第１関節までの長さのほぼ１／１０程度の位置に長手方向の中心がある。
なお、長手方向の先端側端部は、爪際の点Ｐと一致するのが好ましいが、多少爪１２にかかってもよい。爪際の点Ｐから指先部１の先端部までの長さをＬとすると、長手方向の先端側端部は、爪際の点Ｐから長さＬのほぼ１/３程度までが好ましく、より好ましくはほぼ１/４程度まで、さらに好ましくは上爪皮（爪の甘皮に相当する部分）にかかる程度が良い。
【００３０】
さらに、照射領域１６の形状は、上記領域に内接する楕円形、矩形状などが挙げられる。
【００３１】
また、生体の血液において近赤外光は透過率が低いので撮像手段５から出力される指紋画像には指先部１内部の血管のパターンが指紋１１の凹凸パターンと重畳されて明度が低下し、コントラスト低下の原因になっている場合がある。極端に他より暗くなる部分が見られた場合は、その部分を明るくするために、シェーディングをきつくさせて撮像することもできる。例えば、指先部１の爪先側の部分の画像明度が低い場合は、光源３からの光３０をわざと爪１２かかるように照射し、必要に応じて輝度や撮像素子のゲインも調整して、指先部１の爪先側の画像の明度が低い部分の明度が適正になるようにして撮像すると、上記明度の低い部分のコントラストを向上させることができる。このように、指先部１への光３０の照射領域（位置）を移動させることでシェーディングをコントロールし、部分的なコントラストの向上を図ることができる。
【００３２】
次に、指紋画像のコントラスト向上のために指先部１を所定の角度傾ける構成について述べる。
図１および図３に示すように、指先部１の爪側(背側)の指幅方向の中心付近を通って指先部１の背側に接する直線を、指先部の背側を代表する直線１５とする。開口付き被検体保持部２１は、指先部１を保持した時に、光学系４によって決定される光軸４００に直交する面４０２に指先部１の背側を当接させた位置を基準に、被検体１の指先部先端側がその反対側に比して光学系４（レンズ４１）から離れるように所定の角度（θ）傾いた状態となるように設置されている。すなわち、光学系４の光軸４００に直交する面４０２と指先部１の背側を代表する直線１５とのなす角度が所定の角度（θ）となるように、光学系４および開口付き被検体保持部２１が配置されている。
【００３３】
図１６に、指先部の背側を代表する直線１５と光軸３００を垂線に持つ平面４０２との成す角度（θ）と、指紋画像のコントラストとの関係を示す。
また、図１７に、同様の構成で図１６とは異なるサンプル（被検体１）を用いて指先部１先端側がその反対側に比して光学系４に近づくように（θが負になるように）傾けた場合の、θとコントラストとの関係を示す。
図１６および図１７より、傾け角度θが、１０°〜３０°、より好ましくは１５°〜２５°、さらに好ましくは２０°前後である場合に、指紋画像のコントラストが向上することがわかる。
【００３４】
なお、指先部１の腹側が曲面で構成されていることに加え、指先部１を光学系４の光軸４００に対して傾けているために、観察面１００は光軸４００に対して角度を持ち、観察面１００の全面に渉って焦点を合わせることが困難になる。そこで、観察面１００の全面に焦点を合わせるように、光学系４の被写体深度を深くし、図１に示すように撮像素子５２を光軸４００に対して傾けた構成としている。
このように、光学系４の被写体深度を深くし、撮像素子５２を光軸４００に対して傾けた構成とすることにより、指先部１の観察面１００の全域を光学系４の被写体深度内に収め、コントラストの良い画像を得ることができる。
【００３５】
次に動作について説明する。
まず、マーカー光３１を目視し易い光量で点灯させておき、撮像素子５２で、予め定めた間隔で撮像する。
マーカー光３１を遮るように指先部１が配置されると、光源３１が遮られるので、撮像素子５２で得られた画像はある範囲が一定の輝度以下になる。撮像素子５２で得られた画像は、信号処理部６の画像取り込み部６１により、画像出力回路５３から信号処理部６へと取り込まれる。さらに、画像取り込み部６１より指存在判定部６５へ送られ、マーカー光３１が指先部１によって遮られてできた撮像素子５２（撮像素子５２で得られた画像）上のあらかじめ定められた範囲の輝度が、予め定められた閾値の範囲であれば、指先部１が撮像素子５２の撮像範囲に存在すると判定する。
【００３６】
また、同時に、マーカー光３１が指先部１の最適な位置に当たるように使用者が目視で確認しながら指先部１を移動させると、指紋画像全面で明るさがほぼ均等になる条件である、指先１の照射領域１６へ光源３からの光３０が投射される配置になるので、指先部１への光源３の照射位置最適化によるシェーディングの最適化、画像輝度に対する照射光量の高効率化も実現できる。
【００３７】
指存在判定部６５では、指先部１が撮像素子５２の撮像範囲に存在すると判定すると、指先部１を透過し得る光を投射するために、光源駆動回路３２へ信号を送り、光源３からの光３０が予め定められた明るさになるように、点灯させる素子の個数と１素子あたりの明るさを調整して光源３を点灯させる。なお、光源３点灯時にマーカー光源３３は消灯してもよいし、そのまま点灯していてもよい。
指先部１の背面（指紋１１と反対側の面）に照射された光３０は、指内部を透過し指紋１１に到達する。指先部１腹側の表面近くの内部組織は表面の指紋１１の凹凸に対応した透過率分布を持っており、指紋の凸部に対応する内部組織の光透過率は低く、凹部に対応する内部組織の光透過率は高いので、前者に比べ後者を透過してきた光の輝度が高くなる。
【００３８】
指先部１を透過した、指紋１１に応じた強度分布を持った光の中でも、指先部１の背側を代表する直線１５と平面４０２とのなす角（θ）が１０°〜３０°、より好ましく１５°〜２５°、さらに好ましくは２０°前後傾いた光のみが、物体（被検体である指先部１）側にテレセントリックになるように光学設計された光学系４のレンズ４１と絞り４２により、撮像素子５２上で結像される。絞り４２と撮像素子５２の間には、波長選択素子５１が配置されており、光源３と同程度の波長の光（赤色光〜近赤外光領域の光）だけが選択される。画像出力回路５３では撮像素子５２からの電気信号が入力され、指紋の山部（凸部）に比べて谷部（凹部）が明るい指紋画像が画像電気信号として出力される。
【００３９】
撮像手段５においてこのようにして得られた指紋画像は、信号処理部６に備えられた画像取り込み部６１により取り込まれ、画像処理部６２へ送られる。画像処理部６２では、指紋画像に、例えば特開平１０−３３４２３７号公報記載のように、二値化、細線化などの画像処理を施し、指紋の特徴情報（指紋情報）を抽出する。抽出されたデータは、必要に応じて指紋データ保存部６３で保存される。個人識別部６４では、画像処理部６２から出力されるデータを指紋データ保存部６３で保存されているデータと照合し、個人を識別する。
【００４０】
また、本実施の形態では、信号処理部６に明度判定部６６を備えており、例えば画像処理部６２で上記の指紋の特徴情報を抽出する前に、明度判定部６６で指紋画像の明度の過不足を判定し、最適な明度の画像を採取するように照射条件（光源３の輝度や照射領域１６）および撮像素子５２のゲインの少なくとも一方を調整し、再び撮像を行う。
そのためには、明度判定部６６で、画像取り込み部６１より出力された指紋画像の明度が予め定められた閾値の範囲内かどうかを判定し、予め定められた閾値の範囲内となるように光源駆動回路３２とゲイン調整回路５５のどちらか一方、もしくは両方を制御し、再び撮像素子５２での撮像を行う。すなわち、指紋画像の明度が予め定められた閾値の範囲より低い場合は、例えば光源駆動回路３２に電気信号を送り、明度が飽和しない範囲で可能な限り輝度の高い投射光３０を出射するように光源３を駆動させ、指紋画像の明度が予め定められた閾値の範囲より高い場合は、逆に輝度の低い投射光３０を出射するように光源３を駆動させる。
このように、指紋画像の明度の閾値を適正な値に設定することにより、明度が原因による指紋画像および識別性能の劣化を防止することができる。
【００４１】
なお、上記実施の形態では、結像手段としてレンズ４１を用いた場合について説明したが、結像レンズ以外にも、結像機能を有するピンホールなどを用いてもよい。
【００４２】
また、上記実施の形態において、生体の血液において近赤外光は透過率が低いので撮像手段５から出力される指紋画像には指先部１内部の血管のパターンが指紋の凹凸パターンと重畳されている。そこで、以下のようにして、撮像手段５から出力される指紋画像から血管のパターンを取り除いてもよい。
すなわち、まず、撮像手段５から出力される指紋画像を原画像とし、原画像に対して平滑化処理を行なって平滑化画像を得る。指紋の凹凸パターンは血管パターンに比べて線幅が細いので、平滑化画像では指紋の凹凸パターンが除去され血管パターンが残る。そして、原画像と平滑化画像の差分演算を行なうと、指紋の凹凸パターンのみが残った指紋画像が得られ、この指紋画像から指紋の特徴情報の抽出を行なう。
【００４３】
なお、上記説明では、撮像手段５で得られた指紋画像を信号処理部６で処理して個人を識別する場合について説明したが、個人識別をせずに単に指紋画像を得る場合にも用いることができることは言うまでもない。
【００４４】
なお、図１および図２では、撮像対象となる指紋の表面が非接触の状態で保持し得る被検体保持部として、額縁形状を有している開口付き被検体保持部２１を示したが、指先部１の角度と位置を決められ、尚且つ指紋１１の表面が非接触の状態で指先部１を保持できるものであればよく、例えば、図１２に示すように、指先部１の腹側先端部と腹側根元部とを保持すべく、観察面１００の外側に観察面１００を挟んで対向して配置された少なくとも一対の棒状被検体保持部２２等を用いることもできる。
【００４５】
また、装置全体の小型化を図るために、図１３に示すように、指先部１を透過した光を偏向させるように、反射手段として平面鏡８を設置し、光学系４、波長選択素子５１、撮像素子５２は偏向された光に対向するように設置してもよい。なお、図１３では、信号処理部６は省略している。
なお、反射手段は平面鏡８に限るものではなく、例えば曲面鏡を用いることで像の歪みおよび収差を軽減させることができる。
また、反射手段を複数設けてさらに小型化を図ってもよい。
また、平面鏡８は必ずしもレンズ４２と指先部１の間にある必要はなく、例えばレンズ４１と絞り４２の間など、撮像素子４２と指先部１の間にあればよい。
以下の各実施の形態でも、特に明記はしないが図１３と同様に、指先部１を透過した光を偏向させるように反射手段を備えることにより、装置全体の小型化を図ることができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態によれば、撮像対象となる指紋１１を有する指先部１を被検体とし、被検体にこれを透過し得る光３０を照射する光源３と、被検体を透過する光源３からの光を撮像して指紋１１の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得る撮像手段５と、被検体を透過する光源３からの光を撮像手段５に結像させる光学系４とを備え、かつ、光学系３の光軸４００に直交する面４０２に指先部１の背側を当接させた位置を基準に、被検体の指先部先端側がその反対側に比して光学系３から離れるように所定の角度傾いた状態となるように、光学系３を配置したので、指紋１１の皮膚表面の湿り気の状態に拘わらず、さらには指紋１１の凹凸が不明瞭な場合にも、安定しかつコントラストのより向上した指紋画像を得ることができるという効果が得られる。
【００４７】
さらに、上記構成に加えて、撮像手段５から出力された指紋画像を画像処理して指紋情報を得るとともに、この指紋情報に基づき個人を識別する信号処理部６を備えたので、個人識別の精度が向上するという効果が得られる。
【００４８】
また、所定の角度が１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°、より好ましくは２０°前後である場合に、コントラストのより向上した指紋画像を得ることができる。
【００４９】
また、被検体の位置決め用のマーカー光３１を被検体に照射するマーカー光源３３を備えたので、被検体の装置本体への位置決めを容易に行うことができるという効果が得られる。
【００５０】
また、被検体を、撮像対象となる指紋の表面が非接触の状態で保持し得る被検体保持部２１を備えたので、被検体の光学系３に対する位置および角度を容易に合わせることができるという効果が得られる。
【００５１】
また、光源３からの光３０を、その照射中心が指先部１の爪１２の存在している面における幅方向の略中心線上でかつ爪１２の生え際に対して爪１２部とは反対側にあり、略爪１２以外の部分に照射するので、指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲において適正な明度の指紋画像を得ることができ、明度が原因による指紋画像の劣化を防止して正確な指紋情報を得ることができる。
【００５２】
実施の形態２．
図１４および図１５は本発明の実施の形態２による指紋画像撮像装置を説明するための図であり、より具体的には、図１４は指紋画像撮像装置の全体構成を示す側面図、図１５は指先部近傍を撮像系側（腹側）から見た様子を示す下面図である。
【００５３】
以下では主に、実施の形態１との相違点について説明する。
本実施の形態では実施の形態１と異なり、開口付き被検体保持部２１が存在せず、代わりに指先部１（指先部１の腹側）の撮像素子５３からの距離と、観察面１００（指先１の腹側）と平面４０２（光学系４の光軸４００に直交する面）のなす角度とを計測するために、指位置計測用光７０を照射する指位置計測用光源（位置計測用光源）７１および指位置計測用光源駆動回路７２を設置し、信号処理部６内に指位置計測部６７を設けた。
【００５４】
指位置計測用光源駆動回路７２は、指先部１が撮像素子５２の撮像範囲に存在するという信号を指存在判定部６５から受け取ると、指位置計測用光源７１を点灯させ、指位置計測用光７０を指先部１の腹側（指紋１１の表面）に照射する。なお、指位置計測用光源７１は、指位置計測用光７０が光学系４と撮像系５の焦点が合う範囲を通るように設置される。
指先部１の腹側（指紋１１の表面）へ照射された指位置計測用光７０の反射光は撮像素子５２へ入射され、画像出力回路５３で画像電気信号へ変換され、信号処理部６の画像取り込み部６１へ送られる。
指位置計測用光７０を投射する指位置計測用光源７１は、例えば指向性の高い発光ダイオードとスリットや半導体レーザーとスリット等で構成されており、スリットの場合は１つ以上のスリット光を投射できる。なお、指位置計測用光源７１の形状はスリット状の連続な直線に限定されなくてもよく、点、直線上にならぶ点列、格子形状やランダムパターンその他、三角測量の原理で物面との距離計測に使えるような様々なパターンを用いることができる。
【００５５】
指位置計測部６７は画像取り込み部６１からの信号を受け取り、指先部１の腹側（観察面１００）が光学系４の被写体深度内に存在し、かつ、観察面１００と平面４０２とのなす角度が１０°〜３０°、より好ましく１５°〜２５°、さらに好ましくは２０°前後傾いているかどうかを計測する。条件を満たしていれば光源駆動回路３２へ信号を出力し、光源３を点灯させる。
【００５６】
次に動作について説明する。
実施の形態１では、指先部１を開口付き被検体保持部２１に保持することで位置決めを行ったが、本実施の形態では指位置計測用光７０を照射し、位置計測を行うことにより、位置決めを行う。
【００５７】
指存在判定部６５で指先部１が光学系４、撮像系５の撮像範囲に入り、撮像ができる状態になったことを判定するまでは実施の形態１と同様である。次に、前述の状態になると、指存在判定部６５から指位置計測用光源駆動回路７２へ信号が送られ、指位置計測用光源７１から指位置計測用光７０が照射される。
指位置計測用光７０として、例えば図１５に示すようにスリット光を２本点灯させるとすると、それぞれのスリットに対して信号処理部６での画像処理により撮像素子５２上に反射光が入射した位置が求まり、指位置計測部６７で三角測量の手法で観察面１００上の指位置計測用光７０が照射された位置と撮像素子５２との距離が求まる。さらに２本以上のスリット光があるので、スリット光同士の距離と、スリット光と撮像素子５２との距離の関係より、観察面１００（より正確には、各スリット光７０の指先部１腹側への照射部７０ａと７０ｂを通る平面１７であり、以下、この平面１７を指先部１の腹側（観察面）を代表する平面１７と言う。）と平面４０２とのなす角度が求まる。
なお、距離値としては、各スリット光において例えば最も短い距離、平均距離、最小自乗距離、などを計算量と精度のトレードオフに応じて用いる。
なお、スリット光に準じる点列光等でも同様に観察面１００上の指位置計測用光７０が照射された位置と撮像素子５２との距離および観察面１００と平面４０２とのなす角度が求まる。
【００５８】
指位置計測部６７により計測された結果が、と光学系４と撮像系５の被写体深度内であり、尚且つ観察面１００と平面４０２との成す角度が１０°〜３０°、より好ましくは１５°〜２５°、さらに好ましくは２０°前後であれば、指位置計測部６７は指位置計測用光源駆動回路７２へ信号を送り、指位置計測用光源７１を消灯させ、指位置計測部６７から光源駆動回路３２へ信号を送り、指先部１を透過しうる所定の光量で光源３を点灯させ、透過光による指紋画像を撮像する。
【００５９】
なお、実施の形態１では、光学系４の光軸４００に直交する面４０２に指先部１の背側を当接させた位置を基準に、被検体の指先部先端側がその反対側に比して光学系４から離れるように所定の角度傾いた状態とすることにより、すなわち指先部１の背側を代表する直線１５と平面４０２との成す角度（θ）を所定の角度とすることにより、指紋画像のコントラストが向上すると説明した。
これに対して、本実施の形態では、光学系４の光軸４００に直交する面４０２に指先部１の腹側を当接させた位置を基準に、被検体の指先部先端側がその反対側に比して光学系４から離れるように所定の角度傾いた状態とすることにより、すなわち指先部１の腹側（観察面）を代表する平面１７と平面４０２との成す角度（θ’）を所定の角度（１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°、より好ましくは２５°前後）とすることにより、指紋画像のコントラストが向上すると説明している。
【００６０】
指先部１の腹側（観察面）を代表する平面１７と指先部１の背側を代表する直線１５とは平行ではなく若干角度を持っており、またその角度には個人差もある。しかし、実施の形態１で述べた指先部１の背側を代表する直線１５と光学系４の光軸４００に直交する面４０２とのなす角度（θ）の範囲内（１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°）には、指先部１の腹側（観察面）を代表する平面１７と指先部１の背側を代表する直線１５との成す角度およびその個人差を含んでおり、本実施の形態のように指先部１の腹側（観察面）を代表する平面１７と平面４０２との成す角度（θ’）を上記範囲内（１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°）とすることで、開口付き被検体保持部２１あるいは棒状被検体保持部２２で指先部１を保持する実施の形態１と同様に、コントラストの向上した指紋画像を得ることができる。
【００６１】
なお、上記と同様の理由により、実施の形態１においても、開口付き被検体保持部２１あるいは棒状被検体保持部２２の、指先部１が当接する側の面で囲まれた開口面（指先部１の腹側（観察面）を代表する平面）が、光学系４の光軸４００に直交する面４０２に対して、所定の角度（１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°）傾いた状態で配置されていてもよい。
【００６２】
このように、本実施の形態によれば、撮像対象となる指紋１１の表面が構造体に非接触の状態である被検体１の撮像対象となる指紋１１の表面に、位置計測用の光（指位置計測用光７０）を照射する位置計測用光源７１を備え、指紋１１の表面に照射された位置計測用光７０の反射光を撮像手段５で撮影し、指紋１１の表面の、光学系４に対する距離および光学系４の光軸４００に直交する面４０２からの傾斜角を検出するようにしたので、指先部１の指紋１１の表面に接触することなく指紋１１の表面の位置、形状（傾斜角）を検出して、指先部１が光学系４の光軸４００に対して最適の角度にある状態で画像を撮像することができ、コントラストの向上した指紋画像を得ることができる。
【００６３】
なお、図１４では、指先部１は構造物には全く接触していない完全非接触である場合について示したが、指先部１の指紋１１部分よりも根元側に、例えば棒状の被検体保持部を設置してもよく、上記効果に加えて、被検体の位置をある程度決定することができるなどの効果が得られる。
【００６４】
実施の形態３．
図１５および図１６は本発明の実施の形態３による指紋画像撮像装置を説明するための図であり、より具体的には、図１５は指紋画像撮像装置の全体構成を示す側面図、図１６は透明状被検体保持部と被検体との接触部を拡大して模式的に示す図である。
【００６５】
以下では主に、実施の形態１との相違点について説明する。
実施の形態１では指先部１を撮像対象となる指紋１１の表面が非接触の状態で保持し得る被検体保持部（開口付き被検体保持部２１や棒状被検体保持部２２）を備えていたが、本実施の形態では、指紋を有する被検体を撮像対象となる指紋の表面が接触した状態で保持し得る透明な被検体保持部（以下、透明状被検体保持部という。）２３を備えている。
透明状被検体保持部２３は実施の形態１の開口付き被検体保持部２１と開口の有無を除き、設置位置および機能は同等である。すなわちθおよびθ’が１０°〜３０°、好ましくは１５°〜２５°、より好ましくは２０°前後となるように設置されている。
動作についても、実施の形態１と同様であり、実施の形態１と同等の効果が得られる。
【００６６】
ただし、指紋１１の凸部を透過する光源３からの光と指紋１１の凹部を透過する光源３からの光とを撮像して指紋１１の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得るために、図１７に示すように、透明状被検体保持部２３の指紋接触面において、指紋の凹部１１ａと透明状被検体保持部２３間の気体の屈折率と、透明状被検体保持部２３の屈折率とで決まる全反射の臨界角θ以下の方向に透明状被検体保持部２３に入射する光を検出する必要がある。
【００６７】
例えば、指紋の凹部１１ａと透明状被検体保持部２３間の気体が空気、透明状被検体保持部２３がガラスであり、空気の屈折率ｎ0を１．０、ガラスの屈折率ｎgを１．５とすると、臨界角φはφ＝ａｒｃｓｉｎ（ｎ0／ｎg）＝４１（度）となり、指紋の凹部１１ａを通過した光は４１度以内の角度で透明状被検体保持部２３に入射する。
一方、生体の屈折率を例えば１．４５とすると、ａｒｃｓｉｎ（１．４５／１．５）＝７５（度）となり、指紋の凸部１１ｂを通過した光は７５度以内の角度で透明状被検体保持部２３に入射する。
したがって、４１度以内の角度で透明状被検体保持部２３に入射する光を検出することにより、指紋の凸部１１ｂを透過した光と凹部１１ａを透過した光の両方を検出できることになる。
【００６８】
実施の形態４．
実施の形態１では、光源３からの光３０を、その照射中心が指先部１の爪１２の存在している面における幅方向の略中心線上でかつ爪１２の生え際に対して爪１２部とは反対側にあり、略爪１２以外の部分（上述した第１〜第３の照射領域１６１〜１６３などの照射領域１６）に照射することにより、指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲において適正な明度で明暗のコントラストが分かる指紋画像を得た。
しかし、それでも、指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲に、輝度が飽和することや、輝度が低すぎることで指紋の山と谷とが判別できない部分が存在し、個人識別に必要な情報が抽出できない指紋画像になることがある。
【００６９】
そこで、本実施の形態では、以下に説明するように、光の照射条件（輝度、照射領域１６）および撮像手段５（撮像素子５２）のゲインの少なくとも一方を調整することで画像の明度を調整し、同一の被検体についての明度の異なる複数の指紋画像を撮像し、これら複数の指紋画像を重畳または部分的に貼り合せることにより、指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲においてより適正な明度で明暗のコントラストが分かる指紋画像を得、明度が原因による指紋画像の劣化をより確実に防止してより正確な指紋情報を得るようにしている。
【００７０】
以下、実施の形態１との相違点について主に説明する。予め定められた輝度と照射領域１６で光源３から光３０を照射し、予め定められた撮像素子５２のゲインで１度目の撮像を行う。その画像を画像取り込み部６１から明度判定部６６へ送り、そこで指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲の全体的な明度を判定し、適正でなければ適正となるように光源駆動回路３２による光源３の輝度、照射領域の調整、およびゲイン調整回路５５によるゲインの調整のうちの少なくとも１つの調整を行い、再び撮像を行うのは、実施の形態１と同様である。
なお、ここで、全体的な明度とは、例えばヒストグラムなど画素ごとの位置情報を含まない全体的な明度、あるいは特定部位の明度や少数のプロファイルなど狭い範囲の明度から画像全体の明度を判断する場合を指しており、部分的に明るすぎる、あるいは暗すぎる個所が含まれている場合もある。
【００７１】
指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲を含む領域の全体的な明度が適正となった画像を明度判定部６６で複数の部分領域に区切って各部分領域の画像明度を判定する。複数の部分領域とは、例えば先端側と根元側など全領域を２つに分割したそれぞれの領域や、全領域から少なくとも指紋の山と谷とを１ペア以上含む領域を複数箇所抜き出す等、様々な領域が考えられる。
このようにして得られた複数の部分領域全てが予め定められた閾値の範囲内である適正な明度を満たしている場合はその画像の画像情報を画像処理部６２へ送り、個人識別もしくは指紋データ保存用として、指紋情報を抽出する。
【００７２】
また、各部分領域において、画像の明度が予め定められた閾値の範囲外である個所が少なくとも１箇所あった場合は、その部分領域の全体が適正な明度になるように、光源駆動回路３２により光源３の輝度、照射領域の調整、およびゲイン調整回路５５によるゲインの調整のうちの少なくとも１つの調整を行ってから再度撮像を行い、画像取り込み部６１から画像を取り込み、一時的に保存する。上記動作を、画像の明度が予め定められた閾値の範囲外である個所が少なくとも１箇所あった全ての部分領域にわたって行い、得られた画像を画像取り込み部６１へ一時的に保存する。
【００７３】
次に、一時的に保存された画像を画像取り込み部６１から画像処理部６４へ送り、複数枚の画像を重畳もしくは予め定められた閾値の範囲内である適正な明度を満たしている部分領域を切り出してこれらを張り合わせる等の処理を行い、個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲の全面にわたって適正な明度となった画像を得る。
【００７４】
なお、上述の例では、指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲を含む領域の全体的な明度あるいは予め定めた特定部位の明度が適正となった画像について、複数の部分領域に区切って各部分領域の画像明度を判定し、複数枚画像を撮像するか否かを決定しているが、各部分領域の画像明度を判定することなく、最初から照射条件および撮像素子５２のゲインの少なくとも一方を違えた明度の異なる複数枚の画像を撮像するようにしてもよい。
【００７５】
この場合、例えば、１度目の撮像を行った後の１度目の明度判定時における明度の閾値を２種類以上決めておき、それぞれの閾値に対応した画像明度にするために光源３の輝度や照射位置、照射面積、撮像素子４２のゲインの値を決定して複数枚撮像する方法がある。すなわち、個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲のほぼ全面が適正な明度になるような閾値と、適正な明度よりも明るくなる代わりに暗すぎる部分が無くなるような閾値や、適正な明度よりも暗くなる代わりに飽和部分が無くなるような閾値などが考えられる。このようにして得られた複数枚の画像について、前述のように重畳や貼り合わせなどを行い、１枚の画像にする。
【００７６】
なお、画像処理部６２で重畳もしくは張り合わせる画像は、２値化などの処理前の画像でも、処理後の画像でもどちらでもよい。
【００７７】
また、上記のように同一の被検体について撮像した明度の異なる複数枚の画像を重畳もしくは張り合わせる場合は、指先１の位置ズレを防ぐために撮像間隔を出来るだけ短くすることが重要である。
【００７８】
なお、上記では、実施の形態１の指紋画像撮像装置を例に説明したが、実施の形態２や実施の形態３の指紋画像撮像装置においても、光の照射条件（輝度、照射領域１６）および撮像手段５（撮像素子５２）のゲインの少なくとも一方を調整することで画像の明度を調整し、同一の被検体についての明度の異なる複数の指紋画像を撮像し、これら複数の指紋画像を重畳または部分的に貼り合せてもよく、同様の効果が得られる。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、光の照射条件および撮像手段５（撮像素子５２）のゲインの少なくとも一方を調整することで画像の明度を調整する手段（明度判定部６６、光源駆動回路３２、ゲイン調整回路５５）と、同一の被検体についての明度の異なる複数の指紋画像を重畳または部分的に貼りあわせる手段（画像処理部６２）とを備えたので、指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲においてより適正な明度で明暗のコントラストが分かる指紋画像を得ることができ、明度が原因による指紋画像の劣化をより確実に防止してより正確な指紋情報を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態１による指紋画像撮像装置の全体構成を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係り、指先部近傍を腹側から見た様子を示す下面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係り、指先部近傍を背側から見た様子を示す上面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係り、ＣＣＤにより撮像した指紋画像を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係り、ＣＣＤにより撮像した指紋画像を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係り、ＣＣＤにより撮像した指紋画像を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係り、ＣＣＤにより撮像した指紋画像を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係り、指先部の背側への光の照射点Ａ〜Ｄを示す図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係り、照射領域を説明する図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係り、指先部の背側を代表する直線１５と光軸３００に直交する平面４０２との成す角度（θ）と、指紋画像のコントラストとの関係を示すグラフである。
【図１１】本発明の実施の形態１に係り、指先部の背側を代表する直線１５と光軸３００に直交する平面４０２との成す角度（θ）と、指紋画像のコントラストとの関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の実施の形態１による指紋画像撮像装置の要部の別の構成を示す側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態１による指紋画像撮像装置の別の全体構成を示す側面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２による指紋画像撮像装置の全体構成を示す側面図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係り、指先部近傍を腹側から見た様子を示す下面図である。
【図１６】本発明の実施の形態３による指紋画像撮像装置の全体構成を示す側面図である。
【図１７】本発明の実施の形態３に係り、透明状被検体保持部と被検体との接触部を拡大して模式的に示す図である。
【符号の説明】
【００８１】
１  指先部、１１  指紋、１５  指先部を代表する直線、１６  照射領域、２１  開口付き被検体保持部、２２  棒状被検体保持部、２３  透明状被検体保持部、３  光源、３１  マーカー光、３２  光源駆動回路、３３  マーカー光源、４  光学系、４１  レンズ、４２  絞り、５  撮像手段(撮像系)、５１  波長選択素子、５２  撮像素子、５３  画像出力回路、５５  ゲイン調整回路、６  信号処理部、６１  画像取り込み部、６２  画像処理部、６３  指紋データ保存部、６４  個人識別部、６５  指存在判定部、６６  明度判定部、６７  指位置計測部、７０  指位置計測用光、７１  指位置計測用光源、７２  指位置計測用光源駆動回路、８  平面鏡。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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