(57)【要約】【課題】  設置の自由度が大きく、かつ誤りが少ない内部検出装置を提供する。【解決手段】  内部検出装置は、少なくとも１種類が近赤外線でありかつ互いに異なる波長である２種類以上の電磁波すなわち７００ｎｍから１０００ｎｍまでのいずれかの波長の近赤外線および可視光を、生体の同じ部分に１種類ずつ照射する光源６２と、生体から反射した電磁波を検出するイメージセンサ６５と、反射した電磁波が結ぶ像のデータを記憶する第１メモリ６８と、近赤外線が結ぶ像のうち、近赤外線以外の電磁波である可視光が結ぶ像とは異なる部分の画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成する差分演算部６９とを含む。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種類が生体の内部で反射する第１の電磁波でありかつ互いに異なる波長である２種類以上の電磁波を、生体の同じ部分に１種類ずつ照射するための照射手段と、
前記生体から反射した電磁波を検出するための検出手段と、
前記反射した電磁波が結ぶ像のデータを記憶するための記憶手段と、
生体の内部で反射する第１の電磁波が結ぶ像のうち、前記第１の電磁波以外の電磁波である第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分の画像を、前記反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成するための作成手段とを含む、内部検出装置。
【請求項２】
前記第１の電磁波は赤外線を含み、
前記第２の電磁波は可視光を含む、請求項１に記載の内部検出装置。
【請求項３】
前記赤外線は、７００ｎｍから１０００ｎｍまでのいずれかの波長の赤外線を含む、請求項２に記載の内部検出装置。
【請求項４】
少なくとも１種類が生体の内部で反射する第１の電磁波でありかつ互いに異なる波長である２種類以上の電磁波を、生体の同じ部分に１種類ずつ照射するための照射手段と、
前記生体から反射した電磁波を検出するための検出手段と、
前記反射した電磁波が結ぶ像のデータを記憶するための第１の記憶手段と、
前記第１の電磁波が結ぶ像のうち、前記第１の電磁波以外の電磁波である第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分を表わす第１の画像を、前記反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成するための第１の作成手段と、
生体の内部に侵入できかつ前記第１の電磁波および第２の電磁波のいずれとも異なる第３の電磁波が結ぶ像のうち、前記第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分を表わす第２の画像を、前記反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成するための第２の作成手段と、
前記第１の画像および第２の画像のいずれかを記憶するための第２の記憶手段と、
前記第１の画像のうち、前記第２の画像に共通し、かつ前記第１の画像と第２の画像とで明度が異なる部分を表わす画像を作成するための第３の作成手段とを含む、内部検出装置。
【請求項５】
前記第１の電磁波は、７００ｎｍから８００ｎｍまでの波長の赤外線を含み、
前記第３の電磁波は、８００ｎｍから１０００ｎｍまでの波長の赤外線を含む、請求項４に記載の内部検出装置。
【請求項６】
前記８００ｎｍから１０００ｎｍまでの波長の赤外線は、前記第１の電磁波に対する波長の差が１００ｎｍ以上ある電磁波である、請求項５に記載の内部検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部検出装置に関し、特に、血管パターンの画像を作成できる内部検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の個人認証技術は、指紋認証に代表される。指紋認証には、偽造が可能であるという問題点が存在する。他人の指紋の入手が容易であるからである。他人の指紋の入手が容易である理由は、指紋が指で触れた対象物から採取できるからである。指紋認証には、指紋が計測できない場合があるという問題点がある。指紋が計測できない理由は、一部の者（美容師などといった指先を用いる職業に従事する者）において、指紋が摩耗するためである。これらのことが、近年、指紋認証以外の個人認証技術を発達させる要因となっている。
【０００３】
特許文献１には、被検体を透過した光による第１の像を得る第１像撮像回路と、被検体からの反射光による第２の像を得る第２像撮像回路と、第１および第２の像の信号を用いて第１の像の付与情報を除き被検体の血管映像を得る演算処理装置を含む検出装置を開示する。特許文献１に開示された検出装置によると、個人の静脈血管パターンを精度よく検出できる。
【０００４】
特許文献２には、生体の撮像箇所に対して光を照射する光源と、撮像箇所からの透過光を検出して生体の撮像を行なう撮像部と、撮像部により変換された画像から生体の血管走行パターンを抽出して予め登録された血管パターンと比較する画像演算部とを有し、光源から照射される光量は撮像された画像の画像情報に応じて最適化されることを特徴とする認証装置を開示する。特許文献２に開示された認証装置によると、認証率の低下を防ぐことができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された発明および特許文献２に開示された発明では、設置の自由度が大きく制限されるという問題点がある。たとえば建物の壁面へ設置できるに過ぎない。携帯端末などへの搭載は不可能である。このような問題点が生じるのは、次のような理由が存在するからである。第１の理由は、光源と撮像素子とを、指がそれらの間に必ず挟まれるように、配置しなくてはならないという理由である。第２の理由は、外光（環境光）が入り込まないような工夫が必要であるという理由である。
【０００６】
特許文献１に開示された発明および特許文献２に開示された発明では、検出したパターンに誤りが多くなるという問題点もある。通常行なわれる画像処理が誤りを増加させるからである。画像処理が必要なのは、指の屈曲に起因する皺、指に付着した汚れ、および外光の影響を除外しなくてはならないからである。
【特許文献１】特開平１１−２０３４５２号公報
【特許文献２】特開２００２−９２６１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は実施の形態の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、設置の自由度が大きく、かつ誤りが少ない内部検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のある局面にしたがうと、内部検出装置は、少なくとも１種類が生体の内部で反射する第１の電磁波でありかつ互いに異なる波長である２種類以上の電磁波を、生体の同じ部分に１種類ずつ照射するための照射手段と、生体から反射した電磁波を検出するための検出手段と、反射した電磁波が結ぶ像のデータを記憶するための記憶手段と、生体の内部で反射する第１の電磁波が結ぶ像のうち、第１の電磁波以外の電磁波である第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分の画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成するための作成手段とを含む。
【０００９】
すなわち、第１の電磁波および第２の電磁波は、互いに波長が異なる。波長が異なると生体の内部の部位ごとに反射する割合の組合せが異なることがある。生体の内部において反射する割合自体が異なることもある。第１の電磁波が結ぶ像および第２の電磁波が結ぶ像は、生体から反射した電磁波により得られる。作成手段は、生体の内部で反射する第１の電磁波が結ぶ像のうち、第１の電磁波以外の電磁波である第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分の画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成する。これにより、生体から反射した電磁波を用いて、生体の内部の誤りが少ない画像が得られる。生体から反射した電磁波を用いるので、設置の自由度は大きくなる。その結果、設置の自由度が大きく、かつ誤りが少ない内部検出装置を提供することができる。
【００１０】
また、上述の第１の電磁波は、赤外線を含むことが望ましい。あわせて、第２の電磁波は可視光を含むことが望ましい。
【００１１】
すなわち、第１の電磁波は赤外線を含む。第２の電磁波は可視光を含む。赤外線は、生体の内部で反射する。可視光は、生体の内部において反射する割合がきわめて少ない。作成手段は、生体の内部で反射する第１の電磁波が結ぶ像のうち、第１の電磁波以外の電磁波である第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分の画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成する。これにより、生体の内部以外の部分の影響が除去されるので、生体の内部の誤りがより少ない画像が得られる。その結果、設置の自由度が大きく、かつ誤りがより少ない内部検出装置を提供することができる。
【００１２】
また、上述の赤外線は、７００ｎｍから１０００ｎｍまでのいずれかの波長の赤外線を含むことが望ましい。
【００１３】
すなわち、赤外線は、７００ｎｍから１０００ｎｍまでのいずれかの波長の赤外線を含む。７００ｎｍから１０００ｎｍまでのいずれかの波長の赤外線は、それ以外の赤外線に対し、ヘモグロビンが存在する部位において反射する割合の組合せが特に異なる。これにより、ヘモグロビンが存在する部位においては、誤りが極めて少なくなる。その結果、設置の自由度が大きく、誤りがより少なく、かつヘモグロビンが存在する部位において極めて誤りを少なくできる内部検出装置を提供することができる。
【００１４】
本発明の他の局面にしたがうと、内部検出装置は、少なくとも１種類が生体の内部で反射する第１の電磁波でありかつ互いに異なる波長である２種類以上の電磁波を、生体の同じ部分に１種類ずつ照射するための照射手段と、生体から反射した電磁波を検出するための検出手段と、反射した電磁波が結ぶ像のデータを記憶するための第１の記憶手段と、第１の電磁波が結ぶ像のうち、第１の電磁波以外の電磁波である第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分を表わす第１の画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成するための第１の作成手段と、生体の内部に侵入できかつ第１の電磁波および第２の電磁波のいずれとも異なる第３の電磁波が結ぶ像のうち、第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分を表わす第２の画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成するための第２の作成手段と、第１の画像および第２の画像のいずれかを記憶するための第２の記憶手段と、第１の画像のうち、第２の画像に共通し、かつ第１の画像と第２の画像とで明度が異なる部分を表わす画像を作成するための第３の作成手段とを含む。
【００１５】
すなわち、第１の電磁波および第２の電磁波は、互いに波長が異なる。第２の電磁波および第３の電磁波も、互いに波長が異なる。波長が異なると生体の内部の部位ごとに反射する割合の組合せが異なることがある。生体の内部において反射する割合自体が異なることもある。第１の電磁波が結ぶ像、第２の電磁波が結ぶ像、および第３の電磁波が結ぶ像は、生体から反射した電磁波により得られる。第１の作成手段は、第１の電磁波が結ぶ像のうち、第１の電磁波以外の電磁波である第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分を表わす第１の画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成する。第２の作成手段は、生体の内部に侵入できかつ第１の電磁波および第２の電磁波のいずれとも異なる第３の電磁波が結ぶ像のうち、第２の電磁波が結ぶ像とは異なる部分を表わす第２の画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成する。第３の作成手段は、第１の画像のうち、第２の画像に共通し、かつ第１の画像と第２の画像とで明度が異なる部分を表わす画像を作成する。これにより、生体から反射した電磁波を用いて、生体の内部の部位ごとに、誤りが少ない画像が得られる。生体から反射した電磁波を用いるので、設置の自由度は大きくなる。その結果、設置の自由度が大きく、かつ誤りが少ない内部検出装置を提供することができる。
【００１６】
また、上述の第１の電磁波は、７００ｎｍから８００ｎｍまでの波長の赤外線を含むことが望ましい。あわせて、第３の電磁波は、８００ｎｍから１０００ｎｍまでの波長の赤外線を含むことが望ましい。
【００１７】
すなわち、第１の電磁波は、７００ｎｍから８００ｎｍまでの波長の赤外線を含む。第３の電磁波は、８００ｎｍから１０００ｎｍまでの波長の赤外線を含む。７００ｎｍから８００ｎｍまでの波長の赤外線は、８００ｎｍから１０００ｎｍまでの波長の赤外線に対し、静脈において反射する割合が低い。８００ｎｍから１０００ｎｍまでの波長の赤外線は、７００ｎｍから８００ｎｍまでの波長の赤外線に対し、動脈において反射する割合が低い。これにより、生体から反射した電磁波を用いて、動脈および静脈において誤りが少ない画像が得られる。生体から反射した電磁波を用いるので、設置の自由度は大きくなる。その結果、設置の自由度が大きく、かつ動脈および静脈において誤りが少ない内部検出装置を提供することができる。
【００１８】
また、上述の８００ｎｍから１０００ｎｍまでの波長の赤外線は、第１の電磁波に対する波長の差が１００ｎｍ以上ある電磁波を含むことが望ましい。
【００１９】
すなわち、第３の電磁波は、第１の電磁波に対する波長の差が１００ｎｍ以上ある電磁波を含む。これにより、反射する割合の組合せが異なる可能性が高くなる。その可能性が高くなると、生体から反射した電磁波により得られる像において、動脈および静脈における明度の差異はより高くなる。明度の差異が高くなると、画像の誤りは少なくなる。その結果、設置の自由度が大きく、かつ動脈および静脈において誤りがより少ない内部検出装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る内部検出装置は、設置の自由度を大きく、かつ誤りを少なくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００２２】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の第１の実施の形態に係る内部検出装置について説明する。
【００２３】
図１を参照して、本実施の形態に係る内部検出装置は、光源６２と、調整器６３と、駆動部６４と、イメージセンサ６５と、センサ制御部６６と、ＡＤ（Analog-to-Digital）変換器６７と、第１メモリ６８と、差分演算部６９と、第２メモリ７０と、メイン制御部７１とを含む。光源６２は、人体（指や掌など）６１に対し電磁波を照射する。本実施の形態の場合、光源６２は、少なくとも１種類が生体の内部で反射する第１の電磁波でありかつ互いに異なる波長である２種類の電磁波を、生体の同じ部分に１種類ずつ照射する。２種類の電磁波のうち１種類目は、可視光（波長４００〜７００ｎｍ、たとえば一例として４００ｎｍ）である。２種類目は、近赤外線（波長７００〜１２００ｎｍ、たとえば一例として１０００ｎｍ）である。本実施の形態に係る光源６２は、２種類のＬＥＤ（Light-Emitting Diode）を備えることにより、２種類の電磁波を照射できる。ＬＥＤは、本実施の形態に係る内部検出装置の、電磁波の発生源として適している。ＬＥＤは特定の波長の電磁波のみを発生できるからである。調整器６３は、光源６２が照射する電磁波の強度を調整する。本実施の形態に係る調整器６３は、光源６２の２種類の電磁波を独立して調整できる。駆動部６４は、光源６２が照射する電磁波の種類および発生のタイミングを制御する。イメージセンサ６５は、生体である人体６１から反射した電磁波を検出する。本実施の形態に係るイメージセンサ６５は公知のＣＣＤ（Charge-Coupled Device）である。このようなイメージセンサは、可視光（波長約４００ｎｍ）から近赤外線（波長約１２００ｎｍ）までの電磁波を検出できる。電磁波の種類ごとに異なるイメージセンサを設ける必要性はない。本実施の形態に係るイメージセンサ６５は、シリコンによって形成されている。本実施の形態に係るイメージセンサ６５は、モノクロタイプのイメージセンサである。本実施の形態の場合、２種類以上の波長の電磁波を同時に検出する必要がないためである。特に多角的な像を得たい場合、複数のイメージセンサを用いてもよい（複数のイメージセンサを用いる場合については後述する）。本実施の形態に係るイメージセンサ６５は、赤外線カットフィルタを備えていない。近赤外線を検出する必要があるからである。センサ制御部６６は、イメージセンサ６５を直接制御する。ＡＤ変換器６７は、イメージセンサ６５の出力（アナログ出力）をデジタル出力に変換する。第１メモリ６８は、反射した可視光および近赤外線が結ぶ像のデータを記憶する。差分演算部６９は、第１メモリ６８が保存したデータに対する処理を実施する。具体的な処理の内容は後述する。第２メモリ７０は、差分演算部６９による処理の結果得られたデータを保存する。メイン制御部７１は、駆動部６４、センサ制御部６６、差分演算部６９をそれぞれ制御する。
【００２４】
図２を参照して、本実施の形態に係る内部検出装置で実行されるプログラムは、血管パターンの画像の抽出に関し、以下のような制御構造を有する。
【００２５】
ステップ１００（以下、ステップをＳと略す。）にて、メイン制御部７１は、駆動部６４およびセンサ制御部６６に、人体６１から反射した可視光を検出する旨の信号を出力する。駆動部６４は、調整器６３に、可視光の強度を合わす信号を出力する。調整器６３は、光源６２が照射する可視光の強度を調整する。強度が調整されると、駆動部６４は、光源６２に可視光を発生させる。光源６２が発生させた可視光は人体６１を照射する。センサ制御部６６は、イメージセンサ６５に人体６１から反射した可視光を検出する旨の信号を出力する。イメージセンサ６５は、光源６２が照射し、かつ人体６１から反射した可視光を検出する。
【００２６】
Ｓ１０２にて、メイン制御部７１は、駆動部６４およびセンサ制御部６６に、人体６１から反射した近赤外線を検出する旨の信号を出力する。駆動部６４は、調整器６３に、近赤外線の強度を表わす信号を出力する。調整器６３は、光源６２が発生させる近赤外線の強度を調整する。駆動部６４は、光源６２に、近赤外線を発生させる。光源６２は、近赤外線を人体６１に照射する。センサ制御部６６は、イメージセンサ６５に人体６１から反射した近赤外線を検出する旨の信号を出力する。イメージセンサ６５は、光源６２が照射し、かつ人体６１から反射した近赤外線を検出する。ＡＤ変換器６７は、イメージセンサ６５が出力したデータをデジタルデータに変換する。第１メモリ６８は、ＡＤ変換器６７が出力したデータを保存する。
【００２７】
Ｓ１０４にて、メイン制御部７１は、差分演算部６９に、反射した可視光の像と反射した近赤外線の像とを比較する旨の信号を出力する。差分演算部６９は、第１メモリ６８から、反射した可視光の像のデータと反射した近赤外線の像のデータとを読出す。データが読出されると、差分演算部６９は、反射した可視光の像と反射した近赤外線の像とを比較する。
【００２８】
Ｓ１０６にて、差分演算部６９は、人体６１の内部で反射する近赤外線が結ぶ像のうち、近赤外線以外の電磁波である可視光が結ぶ像とは異なる部分の画像を、反射した可視光の像のデータと反射した近赤外線の像のデータとから作成する。このために、差分演算部６９は、反射した近赤外線の像から反射した可視光の像に共通する部分を取除くように、近赤外線の像のデータを修正する。このとき共通する部分を確実に除去するために、Ｓ１００およびＳ１０２における、電磁波の強度、電磁波の照射を継続する時間、およびイメージセンサ６５が電磁波を検出する時間が予め調整されている。これらの値は、内部検出装置のメーカが予め定めてある。Ｓ１０８にて、差分演算部６９は、第２メモリ７０に、反射した近赤外線の像（Ｓ１０６にて画像が除去されたもの）を記憶させる。
【００２９】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、内部検出装置の動作について説明する。
【００３０】
光源６２は可視光を人体６１に照射する。イメージセンサ６５は、光源６２が照射し、かつ人体６１から反射した可視光を検出する（Ｓ１００）。図４に、可視光がどのように反射するかを示す。可視光８１はすべて指１４の表面で反射する。画像が撮像されると、光源６２は、近赤外線を人体６１に照射する。イメージセンサ６５は、光源６２が照射し、かつ人体６１から反射した近赤外線を検出する（Ｓ１０２）。図５に、近赤外線がどのように反射するかを示す。近赤外線９１の一部は指１４の表面から数ｍｍの深さまで侵入する。残りは指１４の表面で反射する。指１４の血管１５に侵入した近赤外線９１はヘモグロビンなどに吸収される。それ以外の近赤外線はすべて反射する。なお、Ｓ１００およびＳ１０２における電磁波の検出は短い間（本実施の形態の場合０．１秒）に実施される。人体６１が移動することによる影響を抑制するためである。図３を参照して、Ｓ１００にて検出された像を表わす画像（１）およびＳ１０２にて検出された像を表わす画像（２）を示す。画像（２）には指１４の汚れ１６および皺１７が現れている。画像（１）には、汚れ１６および皺１７に加え、血管１５が現れている。このような差異が現れる理由は、図４および図５に示したような、反射される位置の相違にある。
【００３１】
電磁波が検出されると、差分演算部６９は、反射した可視光の像と反射した近赤外線の像とを比較する（Ｓ１０４）。図３の画像（１）および画像（２）に示すように、イメージセンサ６５が検出した像には汚れ１６および皺１７が現れる。可視光だけでなく近赤外線も人体６１の表面で反射するからである。可視光は人体６１の表面でそのすべてが反射する。画像（１）には血管１５が現れ、画像（２）には血管１５が現れないこととなる。差分演算部６９は反射した近赤外線の像から反射した可視光の像に共通する画像を除去する（Ｓ１０６）。これにより、画像（１）における汚れ１６および皺１７の画像が除去される。画像（３）はそれらが除去された後の画像である。血管１５のみが鮮明に現れる。
【００３２】
画像が除去されると、差分演算部６９は、Ｓ１０６にて画像を除去した反射した近赤外線の像を第２メモリ７０に記憶させる（Ｓ１０８）。
【００３３】
以上のようにして、本実施の形態に係る内部検出装置は、人体の血管パターンを抽出することができる。血管パターンの抽出には、手指から反射した可視光や赤外線を用いる。反射した可視光や赤外線が用いられるので、光源やイメージセンサを手指の片側（指の腹側など）に設置できる。透過光を利用する必要がないので、設置の自由度は大きくなる。さらに、本実施の形態に係る内部検出装置は、可視光および赤外線をそれぞれ検出する。血管パターンは、可視光により得られた像と赤外線により得られた像とを単純に比較することで抽出される。高度な画像処理は不用になる。抽出された血管パターンの誤りは少なくなる。外光（環境光）の影響も排除される。その結果、設置の自由度が大きく、かつ誤りが少ない内部検出装置を提供することができる。
【００３４】
なお、ガイド５１に接した人体６１を撮像することとしてもよい。図６は、ガイド５１に接した人体６１からの反射光を検出した場合の、血管の像を抽出する過程を表わす図である。本変形例におけるガイド５１は、指１４の形にあわせて加工されている。ガイド５１が人体６１の動きを制限するので、人体６１の移動による影響が抑制される。ガイド５１は、単に指１４の周辺を固定する枠であってもよい。
【００３５】
また、人体６１は、手の甲などといった人体の指や掌以外の部分であってもよい。また、光源６２が照射する電磁波は、３種類以上であってもよい。また、イメージセンサ６５はＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージャであってもよい。また、光源６２はハロゲンランプに光学フィルタを組み合わせて、ハロゲンランプから発する広い波長範囲の電磁波のうち、特定の波長の電磁波を取り出すようにしたものでもよい。
【００３６】
また、上述したように、複数のイメージセンサを用いて多角的な像を得てもよい。複数のイメージセンサを用いる場合、図７を参照して、内部検出装置は、イメージセンサ７２と、ＡＤ変換器７３とをさらに含む。内部検出装置は、差分演算部６９に代えて、差分演算部７４を含む。イメージセンサ７２は、人体６１から反射した電磁波を検出する。ＡＤ変換器７３は、イメージセンサ７２の出力（アナログ出力）をデジタル出力に変換する。イメージセンサ６５およびイメージセンサ７２は、それぞれ人体６１の同じ部分から互いに異なる方向へ反射した電磁波を検出するように配置される（図７の場合、イメージセンサ６５は人体６１の左下に配置され、イメージセンサ７２は人体６１の右下に配置される）。この場合、電磁波を同時に検出することととする（電磁波を検出するタイミングは特に限定されるものではない）。同時に電磁波が検出されるので、センサ制御部６６がイメージセンサ６５およびイメージセンサ７２を制御できる。差分演算部７４は、差分演算部６９と同様の処理に加え、次の処理のいずれかを実施する。第１の処理は、イメージセンサ６５およびイメージセンサ７２が検出した電磁波の像のデータをつなぎ合わせることにより、１つの像のデータを形成する処理である。第２の処理は、イメージセンサ６５およびイメージセンサ７２が検出した電磁波の像のデータから、反射した電磁波の立体的な像のデータを形成する処理である（具体的に立体的な像のデータを形成するための手順は、人間が２個の眼を用いて立体を認識する手順を用いるとよい）。第１の処理および第２の処理のいずれを実施するかということは、内部検出装置の設計者により任意に決定される。このとき、Ｓ１０６にて用いられる像のデータは、差分演算部７４が第１の処理および第２の処理のいずれかにより形成した像のデータとなる。なお、その他のハードウェア構成および処理フローは上述の説明と同じであることとする。これにより、１つのイメージセンサを用いる場合に比べ、人体６１のうち反射する電磁波を検出できる範囲を広げたり、人体６１の一部から得られる情報を増やしたりすることができる。
【００３７】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の第２の実施の形態に係る内部検出装置について説明する。
【００３８】
図８を参照して、本発明の実施の形態に係る内部検出装置は、第１の実施の形態に係る光源６２に代えて光源８２を含む。光源８２は、３種類の電磁波を人体６１に照射する。３種類の電磁波の１種類目は、可視光である。２種類目は、第１の近赤外線である。第１の近赤外線の波長は７５０ｎｍである。第１の近赤外線の波長は７００ｎｍから８００ｎｍの範囲に含まれる。３種類目は、第２の近赤外線である。第２の近赤外線の波長は９５０ｎｍである。第２の近赤外線の波長は８００ｎｍから１０００ｎｍの範囲に含まれる。第１の近赤外線および第２の近赤外線の波長は、波長の差が１００ｎｍ以上離れている。波長の差が少なくなると、３種類の波長を用いる意味が失われるからである。これにより、光源８２は、少なくとも１種類が生体である人体６１の内部で反射する第１の近赤外線であって互いに異なる波長である２種類以上の電磁波を、生体の同じ部分に１種類ずつ照射することができる。光源８２は、ハロゲンランプに光学フィルタを組合せたものである。この光学フィルタは、上述した３種類の電磁波の発生タイミングが異なるように、ハロゲンランプが発した電磁波を遮蔽できる。本実施の形態において、この光学フィルタは、駆動部６４により制御される。電磁波の強度は、調整器６３により制御される。なお、その他のハードウェア構成については第１の実施の形態と同じである。それらについての機能も同じである。したがって、それについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００３９】
図９を参照して、内部検出装置で実行されるプログラムは、血管パターンの抽出に関し、以下のような制御構造を有する。なお、図９に示すフローチャートの中で、前述の図２に示した処理は同じステップ番号を付してある。それらの処理も同じである。したがって、それらについての詳細な説明はここでは繰返さない。
【００４０】
Ｓ２０２にて、メイン制御部７１は、駆動部６４およびセンサ制御部６６に、人体６１から反射した第１の近赤外線を検出する旨の信号を出力する。駆動部６４は、調整器６３に第１の近赤外線の強度を表わす信号を出力する。調整器６３は、光源８２の電磁波の強度を調整する。駆動部６４は、光源８２に第１の近赤外線を照射させる。センサ制御部６６は、イメージセンサ６５に、人体６１から反射した第１の近赤外線を検出させる。イメージセンサ６５は、検出したデータを出力する。ＡＤ変換器６７は、イメージセンサ６５が出力したアナログデータをデジタルデータに変換する。第１メモリ６８は、ＡＤ変換器６７が出力したデジタルデータを保存する。
【００４１】
Ｓ２０４にて、メイン制御部７１は、駆動部６４およびセンサ制御部６６に、人体６１から反射した第２の近赤外線を検出する旨の信号を出力する。駆動部６４は、調整器６３に第２の近赤外線の強度を表わす信号を出力する。調整器６３は、光源８２の電磁波の強度を調整する。駆動部６４は、光源８２に第２の近赤外線を照射させる。センサ制御部６６は、イメージセンサ６５に、人体６１から反射した第２の近赤外線を検出させる。イメージセンサ６５は、検出したデータを出力する。ＡＤ変換器６７は、イメージセンサ６５が出力したアナログデータをデジタルデータに変換する。第１メモリ６８は、ＡＤ変換器６７が出力したデジタルデータを保存する。
【００４２】
Ｓ２０６にて、メイン制御部７１は、差分演算部６９に、反射した可視光の像と反射した第１の近赤外線の像とを比較する旨の信号を出力する。差分演算部６９は、第１メモリ６８から、反射した可視光の像と反射した第１の近赤外線の像とを読出す。画像が読出されると、差分演算部６９は、反射した可視光の像と反射した第１の近赤外線の像とを比較する。
【００４３】
Ｓ２０８にて、メイン制御部７１は、反射した可視光の像と反射した第２の近赤外線の像とを比較する旨の信号を差分演算部６９に出力する。差分演算部６９は、第１メモリ６８から反射した可視光の像と反射した第２の近赤外線の像とを読出す。画像が読出されると、差分演算部６９は、反射した可視光の像と反射した第２の近赤外線の像とを比較する。
【００４４】
Ｓ２１０にて、差分演算部６９は、第２の近赤外線の像から可視光の像に共通する部分を取除くように、第２の近赤外線の像のデータを修正する。差分演算部６９は、画像が除去された後の像のデータを第２メモリ７０に記憶させる。
【００４５】
Ｓ２１２にて、差分演算部６９は、第２メモリ７０から、Ｓ１０６にて画像が除去された第１の近赤外線の像（画像（４））を読出す。差分演算部６９は、第２メモリ７０から、Ｓ２１０にて画像が除去された第２の近赤外線の像（画像（５））を読出す。画像が読出されると、差分演算部６９は、画像（４）と画像（５）とを比較する。
【００４６】
Ｓ２１４にて、差分演算部６９は、画像（４）のうち、画像（５）に共通する画像であって画像（５）より明るく現れた画像を除去する。画像が除去されると、差分演算部６９は、画像を除去した後の画像データを動脈パターンの画像データとして第２メモリ７０に保存する。差分演算部６９は、画像（４）のうち、画像（５）に共通する画像であって画像（５）より暗く現れた画像を除去する。差分演算部６９は、画像が除去された後の画像データを静脈パターンの画像データとして第２メモリ７０に保存する。これらにより、差分演算部６９は、画像（４）のうち、画像（５）に共通し、かつ画像（４）と画像（５）とで明度が異なる部分を表わす画像を作成することとなる。
【００４７】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、内部検出装置の動作について説明する。
【００４８】
イメージセンサ６５は、人体６１から反射した第１の近赤外線を検出する（Ｓ２０２）。第１の近赤外線が検出されると、イメージセンサ６５は、第２の近赤外線を検出する（Ｓ２０４）。可視光の検出から第２の近赤外線の検出までは短い時間（本実施の形態の場合０．１秒以内）に実施される。図１０を参照して、このとき検出された電磁波が結ぶ像を表わす画像（１）〜画像（３）を示す。画像（１）は、第１の近赤外線が結ぶ像を表わす。画像（２）は可視光が結ぶ像を表わす。画像（３）は第２の近赤外線が結ぶ像を表わす。
【００４９】
電磁波が検出されると、差分演算部６９は、可視光の像と第２の近赤外線の像とを比較する（Ｓ２０６）。比較が実施されると、差分演算部６９は、第１の近赤外線の像から可視光の像に共通する部分を取除くように、第１の近赤外線の像のデータを修正する（Ｓ１０６）。これにより、差分演算部６９は、反射した第１の近赤外線が結ぶ像のうち、反射した第１の近赤外線以外の電磁波である可視光が結ぶ像とは異なる部分を表わす画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成することとなる。図１０の画像（４）はこのとき可視光の像に共通する部分が除去された、第１の近赤外線の像を示す。
【００５０】
差分演算部６９は、可視光の像と第２の近赤外線の像とを比較する（Ｓ２０８）。比較が実施されると、差分演算部６９は、第２の近赤外線の像から可視光の像に共通する部分を取除くように、第２の近赤外線の像のデータを修正する（Ｓ２１０）。これにより、差分演算部６９は、生体の内部に侵入できかつ反射した第１の近赤外線および可視光のいずれとも異なる反射した第２の近赤外線が結ぶ像のうち、可視光が結ぶ像とは異なる部分を表わす画像を、反射した電磁波が結ぶ像のデータから作成することとなる。図１０に示す画像（５）はこのとき反射した可視光の像に共通する部分が除去された第２の近赤外線の像を示す。
【００５１】
差分演算部６９は、画像（４）と画像（５）とを比較する（Ｓ２１２）。図１１を参照して、画像（４）および画像（５）に差異が現れる理由を説明する。図１１は、血管中を流れるヘモグロビンの光（波長６００ｎｍ〜１０００ｎｍ）に対する吸収率を示す図である。図１１の横軸は光の波長を示す。縦軸は吸収率を示す。この図は、ヘモグロビンが赤外線を吸収することを示す。このヘモグロビンが赤外線を吸収する性質により、血管のない部分に照射された近赤外線は反射する。反射した近赤外線はイメージセンサ６５により検出される。血管がある部分に照射された近赤外線は吸収される。イメージセンサ６５に検出されない。これらのことによって、イメージセンサ６５が検出した像には、血管のない部分が明るく現れる。イメージセンサ６５が検出した像には、血管がある部分が暗く現れる。また、酸化ヘモグロビンの吸収率と還元ヘモグロビンの吸収率とは、近赤外線の波長により異なる。７００ｎｍから８００ｎｍまでの範囲（特に７５０ｎｍ付近）の近赤外線に対しては、還元ヘモグロビンの吸収率が酸化ヘモグロビンの吸収率より高い。８００ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲の近赤外線に対しては、酸化ヘモグロビンの吸収率が還元ヘモグロビンの吸収率より高い。酸化ヘモグロビンは酸素を含んだヘモグロビンである。酸化ヘモグロビンは、動脈血の中に多く含まれている。還元ヘモグロビンは、酸素を含まないヘモグロビンである。還元ヘモグロビンは、静脈血の中に多く含まれている。これにより、７００ｎｍから８００ｎｍまでの範囲（特に７５０ｎｍ付近）の近赤外線の像において、動脈の像が静脈の像より明るく現れる。８００ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲の近赤外線の像において、静脈の像が動脈の像より明るく現れる。これにより、画像（４）および画像（５）に差異が現れる。画像（４）および画像（５）を比較することにより、動脈パターンの図が得られる。静脈パターンの図も得られる。波長画像が比較されると、差分演算部６９は、静脈パターンの図を作成する（Ｓ２１４）。図１０の画像（６）に静脈パターンの図を示す。差分演算部６９は、動脈パターンの画像を作成する。図１０に示す画像（７）は動脈パターンの図を示す。
【００５２】
以上のようにして、本実施の形態に係る内部検出装置は、動脈パターンおよび静脈パターンの抽出をすることができる。これらのパターンの抽出にあたり、反射光が利用される。透過光は利用されない。これにより、設備の自由度が大きくなる。その結果、設備の自由度を大きくできる内部検出装置を提供することができる。
【００５３】
また、光源８２は特定の波長の電磁波を発生することのできるＬＥＤであってもよい。
【００５４】
なお、４種類以上の電磁波の像を用いて、パターンを抽出してもよい。
【００５５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る内部検出装置の制御ブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るパターン抽出処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る内部検出装置が得た画像を示す図である。
【図４】可視光の反射を示す模式図である。
【図５】近赤外線による反射を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るガイドに接した人体の像を抽出する過程を表わす図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の変形例に係る内部検出装置の制御ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る内部検出装置の制御ブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係るパターン抽出処理の制御の手順を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る内部検出装置が得た画像を示す図である。
【図１１】血液中のヘモグロビンの吸光度を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１４  指、１５  血管、１６  汚れ、１７  皺、５１  ガイド、６１  人体、６２，８２  光源、６３  調整器、６４  駆動部、６５，７２  イメージセンサ、６６  センサ制御部、６７，７３  ＡＤ変換器、６８  第１メモリ、６９，７４  差分演算部、７０  第２メモリ、７１  メイン制御部、８１  可視光、９１  近赤外線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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