(57)【要約】【課題】上方への突出物を無くしてデザイン上の自由度を高めるとともに、人間の認証動作をスムーズにかつ確実に行うことができるようにする。【解決手段】空中結像部材３は、生体認証装置１から離れたところに虚像Ａを生成するように構成されている。生体認証装置１における虚像Ａを生成する側に位置する面がフラットとなるように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の被認証部位に関する情報を取得し、取得された情報と予め登録された個人認証用情報とを比較した結果に基づいて個人認証を行うように構成された生体認証装置において、
上記被認証部位を所定の撮像領域にガイドするためのガイド用情報を表示する表示部と、
上記表示部に表示された上記ガイド用情報を示す光が入射され、入射された光を入射側とは反対側に出射して空中に虚像を生成する空中結像部材と、
上記被認証部位を撮像する撮像部と、
上記撮像部で撮像された上記被認証部位の画像を処理して該被認証部位に関する情報を取得する情報取得部と、
上記個人認証用情報が記憶された記憶部と、
上記情報取得部で取得された上記被認証部位に関する情報と、上記記憶部に記憶された上記個人認証用情報とを比較し、比較した結果に基づいて個人認証を行うように構成された比較部とを備え、
上記空中結像部材は、上記生体認証装置から離れたところに上記虚像を生成するように構成され、
上記生体認証装置における上記虚像を生成する側に位置する面がフラットであることを特徴とする生体認証装置。
【請求項２】
請求項１に記載の生体認証装置において、
上記表示部、上記空中結像部材、上記撮像部、上記情報取得部、上記記憶部及び上記比較部は、上記生体認証装置における上記虚像を生成する側に位置する面がフラットとなるように配置されていることを特徴とする生体認証装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の生体認証装置において、
上記撮像部は、上記生体認証装置の内部でかつ上記表示部に表示された上記ガイド用情報を示す光が上記空中結像部材に達するまでの当該光の経路外に配置されていることを特徴とする生体認証装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載の生体認証装置において、
上記ガイド用情報は輝度画像であり、
上記撮像部は、上記輝度画像の暗部に対応する位置に配置されていることを特徴とする生体認証装置。
【請求項５】
請求項４に記載の生体認証装置において、
上記撮像部は、上記表示部の表面に配置されていることを特徴とする生体認証装置。
【請求項６】
請求項４に記載の生体認証装置において、
上記撮像部は、上記空中結像部材における上記ガイド用情報を示す光の入射側の面に配置されていることを特徴とする生体認証装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の生体認証装置において、
上記撮像部は、上記被認証部位の大きさよりも広い範囲を撮像するように構成され、
上記情報取得部は、上記撮像部で撮像された画像の中から上記被認証部位を検出するサーチ処理を実行し、サーチ処理により検出された上記被認証部位の画像を処理して該被認証部位に関する情報を取得するように構成されていることを特徴とする生体認証装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１つに記載の生体認証装置において、
上記所定の撮像領域にある上記被認証部位に電磁波を照射する照射部を備えていることを特徴とする生体認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば手や指の静脈、指紋、掌形、顔、虹彩、耳介等の被認証部位に基づいて個人認証を行うように構成された生体認証装置に関し、特に生体を生体認証装置に接触させることなく認証可能にする非接触式生体認証装置の構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、人間の身体的特徴に関する情報を用いて個人認証を行う生体認証装置が金融機関のＡＴＭ、各種入出管理ゲート（セキュリティゲート）、公共機関等で使用されており、その適用範囲は拡大している。
【０００３】
特許文献１には、指紋を入力する装置として、認証対象者の顔面を固定して指紋入力状態を目視するためのファインダと、ファインダの下方に配設されたガイド用立体画像表示装置と、指紋を撮影する撮影装置とを備えた装置が開示されている。この装置を使用する場合には、認証対象者がファインダに顔面を固定した状態で該ファインダ内を覗き込むと、そのファインダの下方に、ガイド用立体画像表示装置により表示されたガイド用立体画像を見ることができる。その立体画像を参照しながら指を配置することで、撮影装置によって指紋を撮影することができるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２には、生体パターン撮像装置として、立体像によりガイドを表示する立体像表示手段と、指を下方から撮像する撮像手段とを備えた装置が開示されている。立体像表示手段は、撮像手段よりも上方に配置されていて、指を置く位置とほぼ同じ高さにある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２８２９５５１号公報
【特許文献２】特許第５３５３４８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、認証対象者の顔面を固定するためのファインダを備えているので、認証の都度、顔面がファインダに接触することになり、不特定多数が使用する場合には衛生上の観点で好ましくない場合が想定される。また、ファインダがガイド用立体画像表示装置及び撮影装置よりも上方に配置されているので、指を置く部分から上方へ突出した構造にせざるを得なくなり、ファインダが生体認証装置のデザイン上の制約になってしまい、例えば撮影装置よりも上方に突出物が無いようなデザインが望まれる場合に対応することができない。さらに、ファインダが指を置く部分から上方へ突出していると、指を置くときにファインダが邪魔になることがある。この点、特許文献１ではファインダを覗きながら指を置くのであるが、ファインダの視野はそれほど広くないと考えられ、ファインダを設けること自体が使用し易さを阻害する要因となるおそれがある。特に、多数の人間が順に認証を受ける場合を想定すると特許文献１のようなファインダを覗き込む構造では認証の効率が悪い。
【０００７】
一方、特許文献２では非接触式であることから特許文献１のような衛生上の問題は生じないと考えられる。しかし、立体像表示手段が撮像手段を有する装置本体から上方へ突出した構造となっているので、特許文献１と同様に、立体像表示手段が生体認証装置のデザイン上の制約になってしまうという問題、及び立体像表示手段が指を置く際の邪魔になりやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、上方への突出物を無くしてデザイン上の自由度を高めるとともに、人間の認証動作をスムーズにかつ確実に行うことができるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明では、人間の手等の被認証部位をガイドする像を空中に結像する空中結像部材と、被認証部位を撮像する撮像部とを少なくとも設けるものとし、空中結像部材や撮像部が上方へ突出しないように配置して上方への突出物を無くした。
【００１０】
第１の発明は、人間の被認証部位に関する情報を取得し、取得された情報と予め登録された個人認証用情報とを比較した結果に基づいて個人認証を行うように構成された生体認証装置において、上記被認証部位を所定の撮像領域にガイドするためのガイド用情報を表示する表示部と、上記表示部に表示された上記ガイド用情報を示す光が入射され、入射された光を入射側とは反対側に出射して空中に虚像を生成する空中結像部材と、上記被認証部位を撮像する撮像部と、上記撮像部で撮像された上記被認証部位の画像を処理して該被認証部位に関する情報を取得する情報取得部と、上記個人認証用情報が記憶された記憶部と、上記情報取得部で取得された上記被認証部位に関する情報と、上記記憶部に記憶された上記個人認証用情報とを比較し、比較した結果に基づいて個人認証を行うように構成された比較部とを備え、上記空中結像部材は、上記生体認証装置から離れたところに上記虚像を生成するように構成され、上記生体認証装置における上記虚像を生成する側に位置する面がフラットであることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、表示部に表示されたガイド用情報を示す虚像が空中結像部材によって生体認証装置から離れたところに生成される。このガイド用情報を示す虚像により被認証部位を所定の撮像領域にガイドすることが可能になる。所定の撮像領域にガイドされた被認証部位は撮像部によって撮像され、被認証部位に関する情報が情報取得部によって取得される。取得された被認証部位に関する情報は、予め記憶されている個人認証用情報と比較され、その結果に基づいて個人認証を行うことが可能になる。
【００１２】
ガイド用情報を示す虚像が空中に結像されるので、認証対象者が生体認証装置に触れる必要はなく、非接触で衛生的な認証が行える。また、生体認証装置における上記虚像を生成する側に位置する面がフラットであるので、従来のように構成部材が生体認証装置から突出する突出物として存在しない。よって、デザイン上の自由度が高まるとともに、認証対象者が被認証部位を配置する際に邪魔になるものが無く、認証動作がスムーズにかつ確実に行えるようになる。
【００１３】
尚、虚像は生体認証装置から上方に離れたところに生成してもよいし、生体認証装置の側方や斜め上方に離れたところに生成してもよく、虚像を生成する位置は特に限定されない。例えば、虚像を生体認証装置から上方に離れたところに生成する場合には、生体認証装置の上面を生体認証装置における虚像を生成する側に位置する面とし、フラットにすればよく、また、虚像を生体認証装置から側方に離れたところに生成する場合には、生体認証装置の側面を生体認証装置における虚像を生成する側に位置する面とし、フラットにすればよく、さらに、虚像を生体認証装置から斜め上方に離れたところに生成する場合には、生体認証装置の斜め上に位置する面を生体認証装置における虚像を生成する側に位置する面とし、フラットにすればよい。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、上記表示部、上記空中結像部材、上記撮像部、上記情報取得部、上記記憶部及び上記比較部は、上記生体認証装置における上記虚像を生成する側に位置する面がフラットとなるように配置されていることを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、撮像部等が、生体認証装置における虚像を生成する側に位置する面から突出しないように配置されることになるので、当該面をフラットにすることができる。
【００１６】
第３の発明は、第１または２の発明において、上記撮像部は、上記生体認証装置の内部でかつ上記表示部に表示された上記ガイド用情報を示す光が上記空中結像部材に達するまでの当該光の経路外に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、表示部に表示されているガイド用情報を示す虚像が空中結像部材によって空中に結像される際に、撮像部を光の経路外に位置付けることが可能になる。これにより、ガイド用情報を示す虚像の一部が撮像部の存在によって欠損してしまうのを未然に防止できる。
【００１８】
第４の発明は、第１または２の発明において、上記ガイド用情報は輝度画像であり、上記撮像部は、上記輝度画像の暗部に対応する位置に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、ガイド用情報が暗部を有している場合に、その暗部に対応する位置に撮像部を配置することで、ガイド用情報を示す虚像の一部が撮像部の存在によって欠損していないように見せながら、ガイド用情報を空中に結像することが可能になる。これにより、撮像部の配置の自由度が高まる。
【００２０】
第５の発明は、第４の発明において、上記撮像部は、上記表示部の表面に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
この構成によれば、撮像部を表示部の表面に重なるように配置することが可能になるので、生体認証装置がコンパクトになる。
【００２２】
第６の発明は、第４の発明において、上記撮像部は、上記空中結像部材における上記ガイド用情報を示す光の入射側の面に配置されていることを特徴とする。
【００２３】
この構成によれば、撮像部を空中結像部材に重なるように配置することが可能になるので、生体認証装置がコンパクトになる。
【００２４】
第７の発明は、第１から６のいずれか１つの発明において、上記撮像部は、上記被認証部位の大きさよりも広い範囲を撮像するように構成され、上記情報取得部は、上記撮像部で撮像された画像の中から上記被認証部位を検出するサーチ処理を実行し、サーチ処理により検出された上記被認証部位の画像を処理して該被認証部位に関する情報を取得するように構成されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、被認証部位がガイド用情報を示す虚像から多少ずれていたとしても撮像部によって被認証部位を撮像し、撮像された画像の中から被認証部位をサーチするので、被認証部位をピンポイントで配置しなくても、被認証部位に関する情報を確実に取得することが可能になる。
【００２６】
第８の発明は、第１から７のいずれか１つの発明において、上記所定の撮像領域にある上記被認証部位に電磁波を照射する照射部を備えていることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、被認証部位を鮮明に撮像することが可能になるので、被認証部位に関する情報の正確性が高まる。尚、照射部が照射する電磁波には、可視光、赤外光等の光、マイクロ波等の電波、エックス線等の放射線などが含まれ、被認証部位に応じて決定すればよい。
【発明の効果】
【００２８】
第１の発明によれば、生体認証装置から離れたところにガイド用情報を示す虚像を結像し、生体認証装置における虚像を生成する側に位置する面をフラットにしたので、突出物を無くしてデザイン上の自由度を高めることができるとともに、人間の認証動作をスムーズにかつ確実に行うことができる。
【００２９】
第２の発明によれば、生体認証装置における虚像を生成する側に位置する面がフラットとなるように空中結像部材や撮像部を配置することができる。
【００３０】
第３の発明によれば、表示部の光が空中結像部材に達するまでの光の経路外に撮像部を配置したので、ガイド用情報を示す虚像の一部が撮像部の存在によって欠損してしまうのを未然に防止できる。
【００３１】
第４の発明によれば、表示部に表示された輝度画像の暗部に対応する位置に撮像部を配置することで、虚像の生成を邪魔することなく、撮像部の配置の自由度を高めることができる。
【００３２】
第５の発明によれば、撮像部を表示部の表面に重なるように配置することで生体認証装置をコンパクトにすることができる。
【００３３】
第６の発明によれば、撮像部を空中結像部材に重なるように配置することで生体認証装置をコンパクトにすることができる。
【００３４】
第７の発明によれば、撮像部が被認証部位の大きさよりも広い範囲を撮像し、情報取得部が撮像部で撮像された画像の中から被認証部位を検出するサーチ処理を実行し、サーチ処理により検出された被認証部位の画像を処理して被認証部位に関する情報を取得することができるので、被認証部位をピンポイントで配置しなくても、被認証部位に関する情報を確実に取得できる。
【００３５】
第８の発明によれば、被認証部位を鮮明に撮像することができるので、被認証部位に関する情報の正確性を高めることができ、被認証部位の検出が正確に行えるようになるとともに、誤って認証する確率を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施形態１に係る生体認証装置の使用状態を示す斜視図である。
【図２】ガイド用情報を空中に結像した状態を示す生体認証装置の縦断面図である。
【図３】ガイド用情報を空中に結像した状態を示す生体認証装置の平面図である。
【図４】手を所定の撮像領域に配置した状態を示す生体認証装置の縦断面図である。
【図５】生体認証装置のブロック図である。
【図６】個人認証用情報の登録処理の手順を示すフローチャートである。
【図７】個人認証処理の手順を示すフローチャートである。
【図８】実施形態２に係る図１相当図である。
【図９】実施形態２に係る図４相当図である。
【図１０】実施形態３に係る図１相当図である。
【図１１】実施形態３に係る図４相当図である。
【図１２】実施形態４に係る図１相当図である。
【図１３】実施形態４に係る図４相当図である。
【図１４】実施形態５に係る図１相当図である。
【図１５】実施形態５に係る図４相当図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００３８】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る生体認証装置１の使用状態を示す斜視図である。この図では、生体認証装置１のみ示しているが、この生体認証装置１は単体で使用することができる他、生体認証装置１を例えばセキュリティゲート、生体認証式貸金庫ゲート、金融機関のＡＴＭ、公共機関の認証装置等に組み込んで一体化した状態で使用することができる。
【００３９】
生体認証装置１は、人間の被認証部位に関する情報を取得し、取得された情報と予め登録された個人認証用情報とを比較した結果に基づいて個人認証を行うように構成されている。人間の被認証部位とは、個人毎に異なる部位であればよく、例えば、手や指の静脈、指紋、掌形、顔、虹彩、耳介等を挙げることができる。人間の被認証部位に関する情報とは、手や指の静脈を被認証部位とした場合には静脈の形状、太さ等に関する情報であり、指紋を被認証部位とした場合には指紋の形状等に関する情報であり、掌形を被認証部位とした場合には手の形状等に関する情報であり、顔を被認証部位とした場合には顔の輪郭形状等に関する情報であり、虹彩を被認証部位とした場合には虹彩の模様等に関する情報であり、耳介を被認証部位とした場合には耳介の形状等に関する情報である。これらは一例であり、被認証部位を数値や各種形式のデータで表すことができる情報を、人間の被認証部位に関する情報とすることができる。また、人間の被認証部位に関する情報は、人間の身体的特徴に関する情報と呼ぶこともできる。
【００４０】
上記個人認証用情報は、人間の被認証部位に関する情報と同様に人間の身体的特徴に関する情報であるという点では人間の被認証部位に関する情報と同じであるが、単数または複数の人間の被認証部位に関する情報であって、かつ、当該生体認証装置１に対して予め登録された情報である。
【００４１】
以下の実施形態の説明では、人間の被認証部位が手の静脈である場合について説明する。
【００４２】
（生体認証装置１の構成）
図２〜図３に示すように、生体認証装置１は、手を所定の撮像領域にガイドするためのガイド用情報を輝度画像として表示する表示部２と、表示部２に表示されたガイド用情報を示す光が入射され、入射された光を入射側とは反対側に出射して空中に虚像Ａを生成する空中結像部材３と、手を撮像する撮像部４と、制御部５と、筐体６とを備えている。筐体６は、図１に示すような矩形箱形にすることができるが、これに限られるものではなく、筐体６の形状は任意に設定することができる。また、生体認証装置１を他の装置（セキュリティゲート等）に組み込む場合には、筐体６の全部または一部を省略して、セキュリティゲート等を構成する構造体の一部を生体認証装置１の筐体の全部または一部として利用することができる。
【００４３】
また、生体認証装置１は、図２に示す照射部７及び図５に示す測距センサー８も備えているが、照射部７及び測距センサー８は必要に応じて設ければよく、本発明に必須の部材ではない。
【００４４】
尚、この実施形態の説明では、生体認証装置１で認証動作を行う際に認証対象者から見て手前側となる側を単に「手前」といい、奥側となる側を単に「奥」といい、左となる側を単に「左」といい、右となる側を単に「右」というものとするが、これは説明の便宜を図るために定義するだけであり、実際に運用する際の生体認証装置１の方向を限定するものではなく、生体認証装置１は自由に配置することができる。
【００４５】
表示部２は、例えば液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等のような板状薄型表示デバイスを使用することができ、この表示部２に表示されるガイド用情報は、明るい部分と暗い部分とを有する輝度画像である。また、表示部２に表示される画像はカラー画像とすることもできる。
【００４６】
図２に示すように、表示部２は筐体６の内部に収容することができるものであり、図３に破線で示すように筐体６の左側から右側に延びるように形成されている。図２に示すように、表示部２は、側面視で表面（表示面）が下側へ行くほど奥に位置するように傾斜するように配置されていて、筐体６に固定されている。尚、表示部２は、空中結像部材３に固定されてもよい。この表示部２の傾斜角度は、空中結像部材３に対するガイド用情報を示す光の入射方向を規定するために設定されている。ガイド用情報としては、手の形状を表す画像、各種図形を表す画像、文字、またはそれらの組み合わせを表す画像等であってもよい。被認証部位を虹彩とする場合には、例えば目の形状を表す画像を、ガイド用情報とすることができる。被認証部位を指とする場合には、例えば指の形状を表す画像を、ガイド用情報とすることができる。被認証部位を顔とする場合には、例えば顔の形状を表す画像を、ガイド用情報とすることができる。
【００４７】
また、表示部２には、当該表示部２の表示面に表示されたガイド用情報を示す画像を拡大する拡大レンズを設けることができる。
【００４８】
空中結像部材３は、従来から周知の空中に虚像を生成することができる部材を使用することができ、具体的には、例えば特許第４７３４６５２号公報に開示されている光学システム、特許第４８６５０８８号公報に開示されている光制御パネル、特許第５５０９３９１号公報に開示されている光制御手段等を使用することができる。
【００４９】
空中結像部材３は例えば矩形等に形成された板状をなしており、図１に示すように、筐体６の上板６ａに嵌め込まれて略水平に延びている。尚、空中結像部材３は、例えば手前側に向かって下降傾斜するように配置されていてもよいし、奥側に向かって下降傾斜するように配置されていてもよいし、左右方向のどちらかに向かって下降傾斜するように配置されていてもよい。
【００５０】
空中結像部材３の光入射面は下面であり、また、入射された光を出射する面は上面である。空中結像部材３の下面及び上面は平坦面で構成されていて、特に上面は、上方へ向けての突出物が無いフラットな面となっている。また、筐体６の上板６ａの上面は、空中結像部材３の上面と略面一となるように形成されており、この上板６ａの上面も上方へ向けての突出物が無いフラットな面となっている。
【００５１】
空中結像部材３の下面には、表示部２に表示されたガイド用情報を示す光が入射されることになる。このガイド用情報を示す光が空中結像部材３の下面に入射するときの入射角度をαとする。入射された光は、空中結像部材３の厚み方向中心部を対称の中心として、表示部２の表示面と線対称となる位置に虚像Ａを生成するように、空中結像部材３の上面から出射する。このときの光の出射角度をβとすると、上記αとβとは略同じになる。
【００５２】
すなわち、このことは、表示部２の位置及び傾斜角度を変更することで虚像Ａの生成位置を変更することができるということであり、認証対象者が見やすい位置に虚像Ａが生成されるように、表示部２の位置及び傾斜角度を設定することができる。同様に、空中結像部材３の表示部２に対する位置を変更することや、空中結像部材３を傾斜させることによっても虚像Ａの生成位置を変更することができる。手の形状を虚像Ａとする場合には、指先が上になる向きで、かつ、指先に近づくほど奥側に位置するような三次元の虚像Ａを生成することができる。この実施形態では、空中結像部材３は、生体認証装置１から上方に離れたところに立体的な虚像Ａを生成するように構成されている。
【００５３】
撮像部４は、例えばＣＣＤカメラ等からなるカメラと、レンズとを組み合わせたものを使用可能であり、所定の撮像領域にある物体を撮像することができるように構成されている。所定の撮像領域は、虚像Ａが生成される領域を含むように設定されており、この虚像Ａが生成される領域よりも上下方向、左右方向及び奥手前方向にそれぞれ広く確保されている。
【００５４】
撮像部４にはオートフォーカス機能や、ＰＴＺ機能を持たせることができる。ＰＴＺ機能を持たせた場合には、レンズの向きを左右方向に動かすこと（パン）、上下方向に動かすこと（チルト）、望遠にしたり広角にすること（ズーム）ができ、撮像領域を拡大することができるので好ましい。これにより、撮像部４は、被認証部位（手）の大きさよりも広い範囲を撮像することができる。
【００５５】
撮像部４は、筐体６の内部において空中結像部材３の下面よりも下方に収容することができ、図３に破線で示すように筐体６の左奥側または図示しないが筐体６の右奥側に配置することができる。図２に示すように、撮像部４は、表示部２に表示されたガイド用情報を示す光が空中結像部材３の下面に達するまでの当該光の経路（淡墨で示した部分）外に配置されている。これにより、表示部２に表示されたガイド用情報を示す光を遮断することなく撮像部４を配置できるので、虚像Ａの一部に欠損が生じないようにすることができる。また、撮像部４を複数設けることができ、この場合は撮像部４によって三次元画像を取得することができる。手の静脈を被認証部位とする場合には、赤外線カメラを使用するのが好ましいが、被認証部位によっては通常のカメラや、その他の撮像センサーを使用することもできる。可視光で撮像する場合には、撮像部４による撮像を行う間だけ、表示部２に画像を表示させないようにするのが好ましい。これにより、表示部２の光が撮像部４に入るのを抑制することができる。また、撮像部４は、撮像部４と被認証部位との間に空中結像部材３が入らないように配置されている。これにより、空中結像部材３に光を遮断されることなく撮像が行えるため、被認証部位を正確に撮像することができる。
【００５６】
照射部７は、所定の撮像領域にある手に電磁波を照射するためのものであり、例えばＬＥＤ等の発光素子を備えた機器で構成することができる。手の静脈を撮像する場合には、赤外光を発光する機器とするのが好ましい。照射部７も撮像部４と同様に、筐体６の内部において空中結像部材３の下面よりも下方に収容することができ、図３に破線で示すように筐体６の左奥側または図示しないが筐体６の右奥側に配置することができ、表示部２に表示されたガイド用情報を示す光が空中結像部材３の下面に達するまでの当該光の経路外に配置されている。また、照射部７は、照射部７と被認証部位との間に空中結像部材３が入らないように配置されている。照射部７が照射する電磁波には、可視光、赤外光等の光の他、マイクロ波等の電波、エックス線等の放射線などが含まれ、被認証部位に応じて決定すればよい。また、照射部７は、波長が異なる複数種の電磁波を同時に又は個別に照射可能に構成することもできる。撮像部４は、照射部７により照射される電磁波の種類に応じて適宜選択すればよい。
【００５７】
照射部７から照射する電磁波の強さは調整することが可能になっており、手の位置が生体認証装置１に近いときには照射する電磁波を弱くし、手の位置が生体認証装置１から遠いときには照射する電磁波を強くすることができる。電磁波の強さの調整は、例えば撮像部４のオートフォーカス機能のピント調整用レンズの位置等の情報に基づいて行うことができる。つまり、遠方にピントが合っている場合には照射部７から照射する電磁波を強くし、ピントが近くに合っている場合には照射部７から照射する電磁波を弱くする。
【００５８】
図５に示す測距センサー８は、生体認証装置１の近傍、特に前方に物体が存在するか否かを検出するためのセンサーであり、従来から周知のものを用いることができる。測距センサー８は、主に認証対象者や被認証部位が生体認証装置１の近傍に存在しているか否かを検出する目的で設置されている。
【００５９】
図５に示す外部機器１００とは、例えば個人認証結果を光や音等で報知するための報知装置や、セキュリティゲートの扉開閉機構等であり、生体認証装置１による個人認証結果に基づいて動作を行う機器のことである。外部機器１００は複数あってもよい。
【００６０】
次に、制御部５について説明する。制御部５は、例えば中央演算処理装置、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有するマイクロコンピュータ等で構成することができ、基板に実装した状態で筐体６の内部に収容することができる。この実施形態では、制御部５を表示部２の裏面に固定しているが、制御部５の位置はこれに限られるものではなく、任意に設定することができる。
【００６１】
図５に示すように、制御部５は、メイン制御部５０と、個人認証用情報が記憶された記憶部５１と、生体検出エンジン５２と、特徴点抽出エンジン５３と、特徴点比較エンジン５４とを備えている。生体検出エンジン５２と、特徴点抽出エンジン５３と、特徴点比較エンジン５４は、ハードウエアで構成することもできるし、プログラムによるソフトウエアで構成することもできる。
【００６２】
記憶部５１には、個人認証用情報として、具体的には手の静脈の特徴を示す複数の特徴点の相互の位置関係を、個人情報（氏名、ＩＤ番号等）と関連付けて記憶することができ、データベースとして利用することができる。また、記憶部５１には、表示部２に表示するガイド用情報を記憶させておくこともできる。さらに、記憶部５１には、撮像部４で撮像された画像の中から手を検出する際に使用する基準画像を記憶させておくこともできる。
【００６３】
メイン制御部５０には、表示部２、撮像部４、照射部７、測距センサー８及び外部機器１００が接続されている。撮像部４で撮像された画像データはメイン制御部５０に入力される。また、測距センサー８の検出結果、即ち生体認証装置１の近傍に物体が存在しているか否かについてもメイン制御部５０に入力される。表示部２及び照射部７は、メイン制御部５０から出力される信号によって制御される。外部機器１００には、メイン制御部５０から個人認証結果が出力される。外部機器１００への個人認証結果の出力は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。
【００６４】
生体検出エンジン５２、特徴点抽出エンジン５３及び特徴点比較エンジン５４は、メイン制御部５０に接続されており、相互にデータのやり取りが可能になっている。生体検出エンジン５２は、撮像部４で撮像された画像の中から手を検出するサーチ処理を実行するための部分であり、周知の画像処理アルゴリズムを利用して構成することができる。具体的には、生体検出エンジン５２は、記憶部５１に記憶されている基準画像（標準的な手の画像）と、撮像部４で撮像された画像との差分を取り、差分が一定数値よりも少ない場合に手を検出したと判定するように構成することができる。また、生体検出エンジン５２は、撮像部４で撮像された画像の中から手の形状と判断できる部分があるか否かを判定するように構成することができる。また、撮像部４を複数設けて三次元画像を取得する場合には、取得された三次元画像の中から手の形状と判断できる部分があるか否かを判定するように構成することができる。また、三次元測距センサーを設けておき、この三次元測距センサーで形状を取得し、取得された形状が手の形状であるか否かを判定するように構成することができる。また、手の形状を学習させておき、撮像部４で撮像された画像の中のどこに手が存在していても手であることを検出できるようにすることも可能である。
【００６５】
特徴点抽出エンジン５３は、生体検出エンジン５２によるサーチ処理により検出された手の画像を処理して手の静脈に関する情報を取得するように構成されている。具体的な手法については後述するフローチャートに基づいて説明する。上記生体検出エンジン５２及び特徴点抽出エンジン５３により本発明の情報取得部が構成されている。
【００６６】
特徴点比較エンジン５４は、特徴点抽出エンジン５３で取得された手の静脈に関する情報と、記憶部５１に記憶された個人認証用情報とを比較し、比較した結果に基づいて個人認証を行うように構成されている。具体的な比較手法については後述するフローチャートに基づいて説明する。上記特徴点比較エンジン５４により本発明の比較部が構成されている。
【００６７】
表示部２、空中結像部材３、撮像部４、制御部５、照射部７及び測距センサー８は、生体認証装置１の上面がフラットとなるように配置されている。すなわち、表示部２、空中結像部材３、撮像部４、制御部５、照射部７及び測距センサー８が、生体認証装置１の上面から上方へ突出する突出物を構成しないように配置されているので、生体認証装置１の上面からは、従来例のファインダやガイド用立体画像表示装置、立体像表示手段のような部材が突出していない。生体認証装置１の上面は完全にフラットであってもよいが、多少湾曲していてもよいし、僅かな段差があってもよい。つまり、デザイン上の自由度を阻害せず、かつ、人間の認証動作をスムーズに行える程度の段差や曲面は設けられていてもよい。
【００６８】
（個人認証用情報の登録処理の手順）
次に、個人認証用情報の登録処理の手順について図６に示すフローチャートに基づいて説明する。登録処理開始からステップＳＡ１に進むまでは、表示部２にはガイド用情報を表示させないように制御部５が表示部２を制御し、また、撮像部４が撮像を行わないように制御部５が撮像部４を制御する。このときに、サイネージや各種メッセージを表示部２に表示させてもよい。
【００６９】
ステップＳＡ１では、登録対象（手また人間）の接近を検出する。登録対象（手または人間）の接近は、測距センサー８から入力された信号によってメイン制御部５０が判定する。登録対象（手また人間）の接近を検出すると、ステップＳＡ２に進む。
【００７０】
ステップＳＡ２では、ガイドを表示する。ガイドの表示は、メイン制御部５０が記憶部５１からガイド用情報を読み出し表示部２に表示させる。これにより、表示部２にガイド用情報が表示されると、生体認証装置１の上方に認証対象者による視認が可能な虚像Ａが生成される。このとき、虚像Ａが手の形状を示す像である場合には、指先が上になる向きで、かつ、指先に近づくほど奥側に位置するような三次元の虚像Ａになる。
【００７１】
ステップＳＡ３では、生体を撮像する。所定の時間間隔で認証対象者が提示した生体（手）を撮像部４が撮像する。ステップＳＡ４では、生体（手）が検出されたか否かを判定する。また、撮像部４によって撮像された画像データがメイン制御部５０に送信される。そして、撮像部４によって撮像された画像の中に手があるか否かを生体検出エンジン５２で判定する。生体検出エンジン５２では、画像の中の被写体と、手のテンプレート（基準画像）とを比較し、形状が一定以上一致している場合には、手を検出したと判定することができる。検出結果はメイン制御部５０に送られる。手が検出されなければＮＯと判定されてステップＳＡ３に戻る。一方、手が検出されればＹＥＳと判定されてステップＳＡ５に進む。
【００７２】
ステップＳＡ５では、特徴点を抽出する。メイン制御部５０が受け取った画像データを特徴点抽出エンジン５３に送り、検出された手の画像を特徴点抽出エンジン５３が処理することによって特徴点を抽出する。特徴点抽出エンジン５３は、まず、画像の中で特徴的な点を特徴点として抽出する。抽出した特徴点の座標と手のテンプレート画像とを比較し、手の特徴点とそれ以外の特徴点とを区別して手の特徴点以外の特徴点を削除する。抽出した特徴点を個人認証用情報である特徴点データとして、メイン制御部５０に送り、一時的に蓄積しておく。
【００７３】
ステップＳＡ６では、ステップＳＡ５で一時的に蓄積した特徴点データが一定数蓄積されたか否かを判定する。特徴点データが一定数蓄積されていない場合にはＮＯと判定されてステップＳＡ３に戻る。一方、特徴点データが一定数蓄積された場合にはＹＥＳと判定されてステップＳＡ７に進む。
【００７４】
ステップＳＡ７では、抽出した特徴点を評価する。一時的に蓄積された特徴点データを特徴点比較エンジン５４に全て送る。特徴点比較エンジン５４は、送られた全ての特徴点データから２つを抜き出して類似度を算出し、その２つの組み合わせの評価値としてメイン制御部５０に送る。これを、特徴点比較エンジン５４に送られた全ての特徴点データの組み合わせについて行う。
【００７５】
ステップＳＡ８では、特徴点比較エンジン５４で算出された評価値の最高値が一定数値（閾値）を超えているか否かを判定する。ここでは評価値が最大値となる特徴点の組み合わせをサーチし、最大の評価値が閾値を超えていない場合には、ＮＯと判定されてステップＳＡ３に戻る。一方、最大の評価値が閾値を超えている場合には、ＹＥＳと判定されてステップＳＡ９に進む。
【００７６】
ステップＳＡ９では、特徴点データを保存する。最大の評価値となる特徴点データの組み合わせを記憶部５１に送り、記憶部５１で個人情報（登録者情報）と関連付けて記憶する。以上のようにして個人認証用情報の登録処理が終了する。
【００７７】
（個人認証処理の手順）
次に、個人認証処理の手順について図７に示すフローチャートに基づいて説明する。図７に示すフローチャートの開始からステップＳＢ５までの各ステップは、図６に示すフローチャートの開始からステップＳＡ５までの各ステップとそれぞれ同じであるため、説明は省略する。
【００７８】
ステップＳＢ６では抽出した特徴点を評価する。具体的には、記憶部５１に保存されている特徴点データをメイン制御部５０が読み込む。ステップＳＢ５で抽出された特徴点データと、記憶部５１から読み込んだ任意の一の特徴点データとの組み合わせを特徴点比較エンジン５４に送り、特徴点比較エンジン５４が、ステップＳＢ５で抽出された特徴点データと、記憶部５１から読み込んだ特徴点データとを比較する。特徴点比較エンジン５４は、比較の結果、類似度を評価値として算出し、算出した類似度の評価値をメイン制御部５０に送る。これを記憶部５１に保存されている全ての特徴点データとの組み合わせについて行う。
【００７９】
ステップＳＢ７では、類似度の評価値が高い特徴点データの組み合わせが存在するか否かを判定する。ここでは、類似度の評価値が最大値となる特徴点データの組み合わせをサーチする。類似度の評価値の最大値がある閾値を超えている場合には、ＹＥＳと判定されてステップＳＢ８に進む。一方、類似度の評価値の最大値がある閾値以下の場合には、ＮＯと判定されてステップＳＢ９に進む。
【００８０】
ステップＳＢ８では、認証結果が成功であり、成功を示す表示を表示部２に表示する。ステップＳＢ９では、認証結果が失敗であり、失敗を示す表示を表示部２に表示する。表示部２に表示された認証結果は、虚像Ａとして生体認証装置１の上方に生成されるので、認証対象者が目視することができる。このときの表示形態は文字に限られるものではなく、画像や色であってもよい。認証結果は、メイン制御部５０が外部機器１００に送信する。以上のようにして、個人認証処理が終了する。
【００８１】
（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態によれば、表示部２に表示されたガイド用情報を示す虚像Ａが空中結像部材３によって生体認証装置１から上方に離れたところに生成される。このガイド用情報を示す虚像Ａにより被認証部位である手を所定の撮像領域にガイドすることができるので、撮像不可に起因する認証の失敗頻度を低くすることができる。そして、所定の撮像領域にガイドされた被認証部位は撮像部４によって撮像され、被認証部位に関する情報が制御部５に取得される。取得された被認証部位に関する情報は、予め記憶されている個人認証用情報と比較され、その結果に基づいて個人認証を行うことができる。
【００８２】
ガイド用情報を示す虚像Ａが空中に結像されるので、認証対象者が生体認証装置１に触れる必要はなく、非接触で衛生的な認証が行える。また、生体認証装置１の上面をフラットに形成することができるので、従来のように生体認証装置１の上面から突出する突出物が存在しない。よって、デザイン上の自由度が高まるとともに、認証対象者が被認証部位を配置する際に邪魔になるものが無く、認証動作がスムーズにかつ確実に行えるようになる。
【００８３】
（実施形態２）
図８及び図９は、本発明の実施形態２に係る生体認証装置１の断面を示すものであり、この実施形態２では、撮像部４及び照射部７の配設位置と、ハーフミラー９を用いている点とが実施形態１とは異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００８４】
実施形態２では、ハーフミラー９が表示部２の表示面に重なるように配置されている。また、撮像部４が筐体６の内部において奥側に配置されており、ハーフミラー９の像を奥側から撮像可能になっている。ハーフミラー９は、図８に示すように表示部２に表示されたガイド用情報を示す光を通過させるとともに、図９に示すように上方に配置された被認証部位（手）を写して筐体６の奥側から撮像部４が手を撮像することができるように構成されている。また、照射部７は、空中結像部材３の下面に配置されており、上方へ向けて電磁波を照射するように構成されている。照射部７から照射された電磁波は空中結像部材３を透過して手に向けて照射される。
【００８５】
この実施形態２では、撮像部４が、表示部２に表示されたガイド用情報を示す光が空中結像部材３に達するまでの当該光の経路外で、かつ、ハーフミラー９の反射光路内に配置されている。
【００８６】
この実施形態２も実施形態１と同様に生体認証装置１から上方に離れたところにガイド用情報を示す虚像Ａを結像し、生体認証装置１の上面がフラットとなるようにしたので、上方への突出物を無くしてデザイン上の自由度を高めることができるとともに、人間の認証動作をスムーズにかつ確実に行うことができる。
【００８７】
（実施形態３）
図１０及び図１１は、本発明の実施形態３に係る生体認証装置１の断面を示すものであり、この実施形態３では、撮像部４の配設位置、及び空中結像部材３の構造が実施形態１とは異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００８８】
実施形態３の空中結像部材３には中央部またはその近傍に、空中結像を行わない部分、非結像部３ａを設けている。この非結像部３ａは、光は透過するように構成されているが、空中結像の作用を有していない部分（例えば通常のガラス板や樹脂板）であり、表示部２に表示される輝度画像の暗部に対応する位置に配置されている。つまり、表示部２に表示される輝度画像は暗部を有しており、この暗部は虚像Ａにおいても暗部とすればよいので、空中結像部材３による結像が不要な部分となる。よって、暗部に対応する部分に非結像部３ａを設けても認証対象者がそのことに気付くことはない。例えばガイド用情報として手の形状を表す画像を用いる場合、手の輪郭及びその近傍を明るい部分とし、輪郭の内側を暗部とすることができるので、この手の輪郭の内側に対応する部分に非結像部３ａを設けることができる。
【００８９】
そして、撮像部４は、空中結像部材３の非結像部３ａの下面（空中結像部材３におけるガイド用情報を示す光の入射側の面）に配置されており、手を撮像することができるように向きが設定されている。
【００９０】
この実施形態３も実施形態１と同様に生体認証装置１から上方に離れたところにガイド用情報を示す虚像Ａを結像し、生体認証装置１の上面がフラットとなるようにしたので、上方への突出物を無くしてデザイン上の自由度を高めることができるとともに、人間の認証動作をスムーズにかつ確実に行うことができる。
【００９１】
また、撮像部４を輝度画像の暗部に対応する位置に配置することができるので、表示部２と空中結像部材３との間に撮像部４が配置されることになる。よって、筐体６の小型化が可能になり、生体認証装置１をコンパクトにすることができる。また、虚像Ａの生成を邪魔することなく、撮像部４の配置の自由度を高めることができる。
【００９２】
（実施形態４）
図１２及び図１３は、本発明の実施形態４に係る生体認証装置１の断面を示すものであり、この実施形態４では、撮像部４の配設位置、及び空中結像部材３の構造が実施形態１とは異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００９３】
実施形態４の空中結像部材３には、実施形態３と同様に非結像部３ａを設けている。撮像部４は、非結像部３ａを介して手を撮像することができるように、その位置及び向きが設定されている。
【００９４】
この実施形態４も実施形態１と同様に生体認証装置１から上方に離れたところにガイド用情報を示す虚像Ａを結像し、生体認証装置１の上面がフラットとなるようにしたので、上方への突出物を無くしてデザイン上の自由度を高めることができるとともに、人間の認証動作をスムーズにかつ確実に行うことができる。
【００９５】
また、撮像部４を輝度画像の暗部に対応する位置に配置することができるので、虚像Ａの生成を邪魔することなく、撮像部４の配置の自由度を高めることができる。
【００９６】
（実施形態５）
図１４及び図１５は、本発明の実施形態５に係る生体認証装置１の断面を示すものであり、この実施形態５では、撮像部４の配設位置が実施形態１とは異なっており、他の部分は実施形態１と同じであるため、以下、実施形態１と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、異なる部分について詳細に説明する。
【００９７】
実施形態５の空中結像部材３には、非結像部３ａを設けていない。撮像部４は、表示部２の表面に配置されている。具体的には、表示部２に表示される輝度画像の暗部に対応する表示部２の表面に撮像部４が配置されている。よって、虚像Ａの生成を撮像部４が邪魔することはない。
【００９８】
この実施形態５も実施形態１と同様に生体認証装置１から上方に離れたところにガイド用情報を示す虚像Ａを結像し、生体認証装置１の上面がフラットとなるようにしたので、上方への突出物を無くしてデザイン上の自由度を高めることができるとともに、人間の認証動作をスムーズにかつ確実に行うことができる。また、表示部２と空中結像部材３との間に撮像部４が配置されることになる。よって、筐体６の小型化が可能になり、生体認証装置１をコンパクトにすることができる。
【００９９】
（その他の実施形態）
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【０１００】
例えば、表示部２、空中結像部材３及び撮像部４を実際に認証する現場に設置しておき、生体検出エンジン５２、特徴点抽出エンジン５３及び特徴点比較エンジン５４を別の場所に設置し、これらを通信回線等のネットワークで結んで生体認証装置１を構成することもできる。上記通信回線は有線回線及び無線回線を含む。
【０１０１】
また、空中に結像した虚像Ａは、例えばテンキーを表す画像等であってもよい。この虚像Ａであるテンキーを操作する手を連続的に撮像することで、どのキーをどのような順番で操作したかを解析し、入力された数字の羅列と予め記憶されている数字の羅列とが一致するか否かを判定することで、テンキー入力による個人認証を行うことも可能である。このテンキー入力と、被認証部位による認証とを組み合わせることもできる。
【０１０２】
また、生体認証装置１が行った認証履歴を記録することもできる。この場合、撮像部４で撮像した画像も一緒に保存することができる。
【０１０３】
また、測距センサー８で認証対象者の接近を検出した際に、認証対象者の身長、年齢等に応じて生体認証装置１の高さを自動で変更できるようにしてもよい。
【０１０４】
また、認証対象者が被認証部位を虚像Ａに従って配置したとき、虚像Ａからずれていて、かつ、撮像部４による撮像領域外にある場合には、被認証部位をどの方向に移動させればよいか、その移動方向を例えば矢印や文字等で表示部２に表示させることができる。また、音声によって被認証部位をどの方向に移動させればよいか報知可能にしてもよい。これにより、認証対象者が被認証部位の移動方向を明確に把握することができ、被認証部位を撮像領域に配置することができる。また、被認証部位が撮像領域にあるか否かを、虚像Ａの色の変化や形状の変化によって認証対象者に報知することができる。
【０１０５】
また、上記各実施形態では、虚像Ａを生体認証装置１から上方に離れたところに生成しているが、これに限らず、例えば生体認証装置１の側方や斜め上方に離れたところに生成してもよく、虚像Ａを生成する位置は特に限定されない。例えば、生体認証装置１の設置向きによっては、虚像Ａを生体認証装置１から側方に離れたところに生成する場合があり、この場合には、生体認証装置１の側面を生体認証装置における虚像Ａを生成する側に位置する面とし、フラットにすればよく、また、虚像Ａを生体認証装置１から斜め上方に離れたところに生成する場合には、生体認証装置１の斜め上に位置する面を生体認証装置における虚像Ａを生成する側に位置する面とし、フラットにすればよい。このように、フラットにする面は、生体認証装置１の上面に限られるものではなく、生体認証装置１の設置向きや虚像Ａの生成方向等に応じて決定すればよく、生体認証装置１における虚像Ａを生成する側に位置する面がフラットとなるようにすればよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
以上説明したように、本発明に係る生体認証装置は、例えば、セキュリティゲートや自動貸金庫等の個人認証で使用することができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１            生体認証装置
２            表示部
３            空中結像部材
４            撮像部
５            制御部
６            筐体
７            照射部
８            測距センサー
５０          メイン制御部
５１          記憶部
５２          生体検出エンジン
５３          特徴点抽出エンジン
５４          特徴点比較エンジン
Ａ            虚像
【図１】
2019040463.tif 000003
【図２】
2019040463.tif 000004
【図３】
2019040463.tif 000005
【図４】
2019040463.tif 000006
【図５】
2019040463.tif 000007
【図６】
2019040463.tif 000008
【図７】
2019040463.tif 000009
【図８】
2019040463.tif 000010
【図９】
2019040463.tif 000011
【図１０】
2019040463.tif 000012
【図１１】
2019040463.tif 000013
【図１２】
2019040463.tif 000014
【図１３】
2019040463.tif 000015
【図１４】
2019040463.tif 000016
【図１５】
2019040463.tif 000017