(57)【要約】【課題】種々の大きさの生体に対し最適な位置に光を照射し認証に適した画像を撮影できる個人認証装置を提供する。【解決手段】個人認証装置は、指を載置させる載置面に開口部２０を有する指置き台５と、指置き台５内に、指の長手方向に並び、かつ、斜めから指に照射する複数の光源５０と、筐体内に、指を透過した光源からの光を開口部２０を介して撮像する撮像部４と、撮像部で取得された指の静脈画像から抽出された特徴と予め記憶された生体情報との照合を行う認証処理部１０と、を備え、載置面と同一面に、複数の光源５０からの光を遮光する遮光部２２を有し、各光源５０と遮光部２２との距離が異なる。【選択図】図１
2015176457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指を載置させる載置面に開口部を有する筐体と、
前記筐体内に、指の長手方向に並び、かつ、斜めから前記指に照射する複数の光源と、
前記筐体内に、前記指を透過した前記光源からの光を前記開口部を介して撮像する撮像部と、
前記撮像部で取得された前記指の静脈画像から抽出された特徴と予め記憶された生体情報との照合を行う処理部と、を備え、
前記載置面と同一面に、前記複数の光源からの光を遮光する遮光部を有し、前記各光源と前記遮光部との距離が異なる
ことを特徴とする個人認証装置。
【請求項２】
前記複数の光源の光軸は、前記載置面に対し、同一角度である
ことを特徴とする請求項１に記載の個人認証装置。
【請求項３】
前記遮光部は、前記指の横幅方向に対し、前記開口部から同一距離まで遮光しており、
前記複数の光源の位置を前記指の横幅方向に対し、異なる距離に配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の個人認証装置。
【請求項４】
前記遮光部は、前記指の横幅方向に対し、前記開口部から同一距離まで遮光しており、
前記複数の光源の位置を、前記指の横幅方向に対し同一距離に配置し、かつ、前記載置面から異なる距離に配置する
ことを特徴とする請求項１に記載の個人認証装置。
【請求項５】
前記複数の光源は、
前記光源と前記遮光部との距離が長い第１の光源と、
前記光源と前記遮光部との距離が短い第２の光源とを有し、
前記処理部は、前記指が載置された場合、前記第２の光源を点灯し、
前記指が細い指であると判定された場合、前記第１の光源を点灯する
ことを特徴とする請求項１に記載の個人認証装置。
【請求項６】
前記個人認証装置は、前記光源の光量を制御する光量制御手段を有し、
前記光量制御手段は、前記撮像された画像の平均輝度値を算出し、
前記平均輝度値が所定の目標値に達しない場合、前記第１の光源および前記第２の光源を点灯するとともに、前記平均輝度値が所定の目標値を満たす前記第１の光源および前記第２の光源の光量値を算出する
ことを特徴とする請求項５に記載の個人認証装置。
【請求項７】
認証対象の指を載置する指載置台と、
前記認証対象の指へ光を照射する第１の光源および第２の光源と、
前記第１の光源および前記第２の光源からの光による前記認証対象の指静脈の画像を撮像する撮像部と、
前記指載置台は、前記指を載置する平面上に、前記指へ向かう光を部分的に遮光する遮光手段とを備え、
前記第１の光源および前記第２の光源は、
照射軸を上方に向けて、前記指載置台の内部に配置され、
前記指が提示される所定領域に前記光源からの光が向かうように照射されるとともに、前記遮光手段により部分的に遮光され、
前記第１の光源の遮光領域と、前記第２の光源の遮光領域とが異なる
ことを特徴とする指静脈認証装置。
【請求項８】
前記撮像部で撮像された画像に基づいて、予め記憶された生体情報と照合を行う処理部を備える
ことを特徴とする請求項７に記載の指静脈認証装置。
【請求項９】
前記撮像部は、前記指載置台に形成され、光を通過させる開口部を介して撮像する
ことを特徴とする請求項７に記載の指静脈認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は生体を用いた個人認証装置および指静脈認証装置に関し、特に、生体を透過した光を撮像して得られる血管パターンを利用して認証する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、個人情報に対するセキュリティが重要視されている。セキュリティを守る個人認証技術として、バイオメトリクス認証が注目されている。バイオメトリクス認証は、人間の生体情報を用いて認証する技術であり、利便性及び機密性に優れている。
【０００３】
従来のバイオメトリクス認証技術として、指紋、虹彩、音声、顔、手の甲の静脈又は指静脈を用いる認証が知られている。このうち、静脈を用いるバイオメトリクス認証では、生体の内部情報を用いるため、耐偽造性に優れている。
【０００４】
以下では、指の静脈を利用した個人認証装置について説明する。指静脈認証装置を用いて個人認証を行う際、利用者はまず、認証装置上に指を提示する。指静脈認証装置は、指に赤外光を照射する。赤外光は、指内部で散乱した後、外部へ透過する。そして、指静脈認証装置は、指の掌側に透過した赤外光を撮像する。このとき、血液中のヘモグロビンは、周囲の組織に比べて赤外光をより多く吸収する。そのため指の掌側に透過した光は、静脈部分を通り抜けたために減衰された弱い光と、静脈のない部分から抜け出た減衰していない強い光とのコントラスト差を持っている。よって、指静脈認証装置が撮像した画像には、指の掌側の皮下に分布する血管（指静脈）が暗い影のパターン（指静脈パターン）として可視化される。指静脈認証装置は、この指静脈パターンの特徴を予め登録しておき、認証時に提示された利用者の指静脈パターンと予め登録した特徴との相関を求めることによって、個人認証を行う。
【０００５】
この種の指静脈認証装置の従来例として、例えば特許文献１に記載の認証装置が知られている。この公報には、認証装置の薄型化のためにマイクロレンズアレイで撮影した画像を用いて個人認証を行う方法が記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、認証対象の指の左右の指を載置する左右指置き台を備え、左右指置き台内に照明用の光源を配置することが記載されている。また、光源として２種類の角度の光源素子を配置し、指毎に切り替えて点灯することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８―０３６０５８号公報
【特許文献２】特開２０１０−０９７４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述の通り、透過光を用いた生体認証装置において種々の大きさの生体に対し理想的な角度で光を照射する方法として、設置角度の異なる光源を配置する方法が知られている。
【０００９】
しかし、特許文献１、特許文献２には複数の光源の設置角度の決定方法が開示されていない。また、光源の設置角度を変えただけでは、撮影に悪影響を与える光が生体に照射されてしまったり、生体を撮影するために十分な量の光を照射できなくなったりなどの問題が残る。そのため鮮明な静脈画像を撮影できず認証性度が低下する。
【００１０】
本発明は、前記の課題を解決するための発明であって、種々の大きさの生体に対し最適な位置に光を照射し認証に適した画像を撮影できる個人認証装置および指静脈認証装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明の個人認証装置は、指を載置させる載置面に開口部を有する筐体（例えば、指置き台５）と、筐体内に、指の長手方向に並び、かつ、斜めから指に照射する複数の光源と、筐体内に、指を透過した光源からの光を開口部を介して撮像する撮像部と、撮像部で取得された指の静脈画像から抽出された特徴と予め記憶された生体情報との照合を行う処理部（例えば、認証処理部１０）と、を備え、載置面と同一面に、複数の光源からの光を遮光する遮光部を有し、各光源と遮光部との距離（例えば、図６に示す距離ｋ１、図７に示す距離ｋ２）が異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、種々の大きさの生体に対し最適な位置に光を照射し認証に適した画像を撮影できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る指静脈認証システムを示す図であり、（ａ）は全体構成を示す図であり、（ｂ）は指静脈認証システム内の記憶部であるメモリと記憶装置の内部の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る指静脈データ取得装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は指を提示したとき（載置したとき）の上面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図であり、（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図３】光源と遮光部との関係を示す図である。
【図４】光源の設置角度が大きい場合の照射を示す図であり、（ａ）は太い指の場合、（ｂ）は細い指の場合である。
【図５】光源の設置角度が小さい場合の照射を示す図であり、（ａ）は太い指の場合、（ｂ）は細い指の場合である。
【図６】狭遮光光源ユニット（第１の光源ユニット）の例を示す図である。
【図７】広遮光光源ユニット（第２の光源ユニット）の例を示す図である。
【図８】指静脈データ取得装置の他の例を示す図であり、（ａ）は光源ごとに開口部を有している場合、（ｂ）は多数の光源を配置した場合である。
【図９】第２の実施形態に係る指静脈データ取得装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は指を載置した場合の上面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図であり、（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図１０】指静脈データ取得装置の他の例を示す図であり、（ａ）は遮光が十分でない場合、（ｂ）は遮光が十分である場合である。
【図１１】第３の実施形態に係る指静脈データ取得装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は指を載置した場合の上面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図であり、（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】登録処理を示すフローチャートである。
【図１３】認証処理を示すフローチャートである。
【図１４】光源選択処理を示すフローチャートである。
【図１５】第１の実施形態に係る光量調整処理を示すフローチャートである。
【図１６】第４の実施形態に係る光量調整処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
<<第１の実施形態>>
図１は、第１の実施形態に係る指静脈認証システムを示す図であり、（ａ）は全体構成を示す図であり、（ｂ）は指静脈認証システム内の記憶部であるメモリと記憶装置の内部の構成を示す図である。指静脈認証システム８０（個人認証装置）は、個人認証に必要な画像を取得するための指静脈データ取得装置２、画像入力部１８、認証処理部１０、記憶装置１４、表示部１７、情報入力部１９、音声出力部６及び電源部１５を含む。
【００１５】
指静脈データ取得装置２は、指静脈撮影用の光源５０、撮像部４、指を提示するための載置面を有する指置き台５（筐体、指載置台）から構成される。光源５０は、例えば、赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）であり、指置き台５上に提示された指１に赤外光を照射する。指置き台５には、赤外線を遮光する遮光部２２（図２において詳細に説明する。）を有している。撮像部４は、例えば、ＣＭＯＳセンサであり、提示された指１を撮像する。
【００１６】
画像入力部１８は、撮像部４で撮像された画像を、処理部として機能する認証処理部１０へ入力する。なお、画像入力部１８において、撮像部４で撮像された画像から血管パターン画像を抽出する処理を行い、抽出した血管パターン画像を認証処理部１０に入力する構成としてもよい。
【００１７】
また、この画像入力部１８と指静脈データ取得装置２とを一体として、静脈画像抽出装置として構成してもよいし、画像入力部１８は認証処理部１０と一体として構成されていてもよいことは言うまでもない。
【００１８】
認証処理部１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１（中央処理部）、メモリ１２、種々のインタフェース（ＩＦ：Interface）１３を含む。ＣＰＵ１１は、メモリ１２に記憶されているプログラム（例えば、登録プログラム１００（図１２参照）、認証プログラム１２０（図１３参照））を実行することによって各種処理を行う。メモリ１２は、ＣＰＵが実行するプログラムを一時的に記憶する。また、メモリ１２は、画像入力部１８から入力された画像を記憶する。インタフェース１３は、認証処理部１０の外部の装置と接続されている。具体的には、インタフェース１３は、指静脈データ取得装置２、記憶装置１４、表示部１７、情報入力部１９、音声出力部６、画像入力部１８などと接続する。
【００１９】
記憶装置１４は、利用者の登録データ３０と登録プログラム１００、認証プログラム１２０を予め記憶している。登録データ３０は、利用者を照合するための情報であり、例えば、指静脈パターンの画像などである。指静脈パターンの画像は、指の掌側の皮下に分布する血管（指静脈）を暗い影のパターンとして撮像した画像である。
【００２０】
表示部１７は、例えば、液晶ディスプレイなどであり、認証処理部１０から受信した情報を表示する。情報入力部１９は、例えば、キーボードなどであり、利用者から入力された情報を認証処理部１０に送信する。音声出力部６はスピーカなどであり、認証処理部１０から受信した情報を、音声で発信する。電源部１５は、乾電池や外部電源であり、指静脈データ取得装置２や認証処理部１０が駆動するための電力を供給する。
【００２１】
指静脈認証システム８０では、利用者が指静脈データ取得装置２に指１を提示すると、静脈撮影用の光源５０が点灯し、指の静脈画像が撮影される。光源５０は指１に対して光を照射する。照射された光は指１の内部で散乱し、指１を透過した光が撮像部４に入射する。入射した光は撮像部４により電気信号に変換され、画像として認証処理部１０に取り込まれる。取り込まれた画像はメモリ１２に記憶される。
【００２２】
次に、図１（ｂ）に示すように、記憶装置１４に保存されている登録データ３０と登録プログラム１００、認証プログラム１２０が記憶装置１４よりメモリ１２に格納される。また、ＣＰＵ１１はメモリ１２に格納された認証プログラム１２０に従って、入力画像から認証データ４０を作成し、登録データ３０との照合を行う。
【００２３】
照合処理では、認証処理部１０で求めた指提示位置の結果を元に、登録データと認証データとの位置ずれを補正する。その後、登録データと認証データとの相関を求める。求めた相関の値に応じて登録されているデータと一致するかを判定する。この判定結果を利用して個人を認証する。認証結果は表示部１７に表示を行う、または音声出力部６から音声で知らせる。
【００２４】
図２は、第１の実施形態に係る指静脈データ取得装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は指を提示したとき（載置したとき）の上面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図であり、（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。
【００２５】
指静脈データ取得装置２には、利用者が認証対象の指を提示するための指置き台５が設けられている。指置き台５には、中央に指の載置用の開口部２０、開口部２０の両側部に、光源５０用の開口部２６を有している。開口部２６には、指静脈撮影用の光源５０が複数設置されている。
【００２６】
開口部２０には、開口部２０を覆うように赤外透過フィルタ（図示せず）を設置してもよい。赤外透過フィルタを設けることで、赤外光以外の不要な光が装置内に進入するのを防ぐことができる。また、ほこりやごみなどの異物が装置内に入るのを防ぐことができる。赤外透過フィルタは指置き台５よりも数ミリ程度低い位置に設置し、指１と赤外透過フィルタが接触しないようにするとよい。これにより、指の押し付けによって血管パターンが消えたり、変形したりするのを防ぐことができる。また赤外透過フィルタに汚れが付着するのを防ぐことができる。
【００２７】
開口部２０の直下には、撮像部４が設置されている。指１が提示されると、複数の光源素子から成る光源５０が指１に赤外光を照射する。照射された光は指内部に到達するとあらゆる方向に散乱する。指内部で散乱した光の一部は開口部２０の上方付近に到達し、さらにその一部は指の内部から指の外部に向け進行する。この光は開口部２０、赤外透過フィルタを通り抜け、撮像部４によって撮影される。この光は指１の内部から指１の掌側の表面を透過しているため、静脈部分を通り抜けたために減衰された弱い光と、静脈のない部分から抜け出た減衰していない強い光とのコントラスト差を持っている。従って、この光を撮像すると、その映像には開口部２０の真上に位置する部分領域の指静脈パターン画像が映し出される。
【００２８】
開口部２０の上方に位置する指１の部分領域、すなわち被撮像部分の指静脈パターンを鮮明に撮影するためには、以下の光学的な条件を満たす必要がある。まず、指外部から被撮像部分の皮膚表面に照射された光の反射光が撮影されないようにすること、すなわち、指静脈の存在する深さまで到達していない散乱光が撮影されないようにすることである。この条件が満たされない場合、指静脈パターンの情報を持たない光が指静脈部分とそれ以外の生体組織とのコントラストを低下させる。さらに、指表面のしわなどの不要な映像が鮮明に映り込んでしまうため指静脈パターンが見えにくくなる。そこで、静脈パターンをより鮮明に撮影するためには、光源５０から出る光が撮影対象である生体の高い位置（例えば、指の甲側に近い位置）のみに照射できるように、光源の配置を調整する必要がある。
【００２９】
本実施形態において、静脈撮影用の光源５０の設置位置は、指１の提示される領域（指の長軸方向）の左右側である。設置する高さは、指置き台５の上面と同じ高さまたは指置き台５よりも低い位置とする。また光源５０の設置角度αは０度から９０度の範囲とし、斜め上に向けて光を照射する（図２（ｃ）参照）。さらに、図２（ａ）に示すように、開口部２０と開口部２６との間の部位は、光源５０の光を遮断できる部材で作成する（以下、遮光部２２という）。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、遮光部２２は、Ａ−Ａ断面の部分において遮光部分の幅が狭く、Ｂ−Ｂ断面部分において遮光部分が広くなっている。詳細については、後記するが、図６において狭遮光する狭遮光光源ユニット６５（第１の光源ユニット）が形成され、図７において広遮光する広遮光光源ユニット６６（第２の光源ユニット）が形成されている。
【００３１】
本実施形態では、光源５０の設置位置を低くすることで装置を薄型にすることができる。例えば、指静脈データ取得装置２の大きさは、横３０ｍｍ、縦３０ｍｍ、高さ５ｍｍ程度である。また、光源５０を斜め上に傾けて設置することで、指の高い位置に対し、強い光を照射できる。さらに、光源５０と指１との間に遮光部２２を設置することにより、光源５０から放出される光のうち低い方向に進む光を遮り、高い方向に進む光のみを指１に照射することができる。これにより、鮮明な静脈画像が撮影できる。
【００３２】
図３は、光源と遮光部との関係を示す図である。図４は、光源の設置角度が大きい場合の照射を示す図であり、（ａ）は太い指の場合、（ｂ）は細い指の場合である。図５は、光源の設置角度が小さい場合の照射を示す図であり、（ａ）は太い指の場合、（ｂ）は細い指の場合である。
【００３３】
図３において、以降では、光源５０と遮光部２２とをまとめて光源ユニット６０と呼ぶ。光源５０の設置角度αは、光源５０の光軸６１（照射軸）と指置き台５の上面（載置面）とのなす角度である。また、図３において、光源５０の視野角βとし、遮光部２２で光源５０からの照射光が遮光される部分が発生する。この際に、遮光される部分について、指置き台５の上面（載置面）とのなす角度を遮光角度θと呼ぶ。なお、視野角βの領域を所定領域とする。また、複数の光源５０の設置角度αは、同一角度であってもよいし、所定値α０として、α±α０であってもよい。
【００３４】
より鮮明な画像を撮影するためには、指の掌側の遮光角度θを大きくし、指の甲側に照射するため、光が照射される照射位置ｈ（載置面からの高さ）（図４、図５参照）を高くする必要がある。しかし、種々の太さの指に対して十分な量の光が当たり、かつ光の照射位置ｈを高く保つことができるような設置角度αは存在しない。
【００３５】
例えば、図４（ａ）で示すように、太い指に対し十分高い位置に光が当たるように設置角度αをα１（＞α２）とし、設置角度α１を大きくした場合は、太い指撮影時は鮮明な画像が撮影できるが、細い指を撮影すると画質が低下する。これは、細い指の上端（指の甲側）よりもさらに上方に光が照射されてしまい（図４（ｂ））、指に対し十分な量の光が照射されないためである。
【００３６】
一方、図５（ｂ）で示すように、細い指に対して十分な量の光が照射されるように、設置角度αをα２とし、設置角度α２を小さくした場合は、図５（ａ）で示すように、太い指に対する光の照射位置ｈＬＦが低くなるため、太い指を撮影した際の静脈画像が不鮮明になる。
【００３７】
以上のように、撮像対象に斜め方向から光を照射する形状の指静脈データ取得装置２では、設置角度αを大きくすると細い指撮影時に画質が劣化し、設置角度αを小さくすると太い指撮影時に画質が劣化するという問題が発生する。
【００３８】
そこで、本実施形態では、設置角度αを一定とし、遮光角度θの異なる２種類の光源ユニットを設けることで、様々な大きさの指で鮮明な静脈画像を撮影できるようにすることが特徴である。
【００３９】
図６は、狭遮光光源ユニット（第１の光源ユニット）の例を示す図である。図７は、広遮光光源ユニット（第２の光源ユニット）の例を示す図である。図６、図７を用いて、光源ユニット６０内の光源５０と遮光部２２の位置関係について、適宜図２、図３を参照して説明する。図６は、図２（ｃ）のＡ−Ａ断面図、図７は、図２（ｄ）のＢ−Ｂ断面図である。なお、光源５０について、狭遮光光源ユニット６５（第１の光源ユニット）の光源５０を光源５１（第１の光源）とし、広遮光光源ユニット６６（第２の光源ユニット）の光源５０を光源５２とする。
【００４０】
指静脈データ取得装置２は、遮光角度θが小さい狭遮光光源ユニット６５と、遮光角度θが大きい広遮光光源ユニット６６を備える。狭遮光光源ユニット６５の光源５１と広遮光光源ユニット６６の光源５２は、ともに同一の設置角度αで設置されている。また、開口部２０の中心軸を基準とした光源５０の距離ｄ１、ｄ２も同じである。
【００４１】
一方、遮光部２２の大きさは光源ユニット毎に異なっており、狭遮光光源ユニット６５内の遮光部２２の幅ｗ１は、広遮光光源ユニット６６内の遮光部２２の幅ｗ２より小さい。その結果として、狭遮光光源ユニット６５内の遮光部２２と光源５０間の距離ｋ１は、広遮光光源ユニット６６内の遮光部２２と光源５０間の距離ｋ２より大きくなるため、狭遮光光源ユニット６５の遮光角度θ１が、広遮光光源ユニット６６の遮光角度θ２より小さくなる。
【００４２】
図６、図７で示したように遮光部２２の大きさを変えることで、照射光の下限の位置が、載置面から低い位置に光が照射される狭遮光光源ユニット６５と、載置面から高い位置に光が照射される広遮光光源ユニット６６の、２種類の光源ユニットを実現できる。
【００４３】
なお、前述の通り、狭遮光光源ユニット６５内の光源５１と、広遮光光源ユニット６６内の光源５２の設置角度αは同じ値である。よって、光源５１，５２は同一面状に配置することができるため、光源を支えるための部材を共用でき、指静脈データ取得装置２内の部品点数を減らしたり、部品形状をより単純な形になる利点がある。
【００４４】
次に、認証処理部１０の処理内容について説明する。
図１２は、登録処理を示すフローチャートである。図１２を用いて、ＣＰＵ１１が実行する登録プログラム１００で実施される登録処理手順について説明する。登録処理では、はじめに、ＣＰＵ１１は、装置に指が提示されたか（載せられたか）否かを判定する指提示検知処理（Ｓ１０１）を実施する。その後、ＣＰＵ１１は、撮影対象の指に対し適切な光量を光源５０から照射するための光量調整処理（Ｓ１０３）を実施する。光量の調整完了後、ＣＰＵ１１は、パターン抽出処理（Ｓ１０８）、特徴データ作成処理（Ｓ１０９）を行う。最後に、特徴データを記憶装置１４に保存し、登録処理が完了する。
【００４５】
図１２の登録処理の詳細について次に説明する。
はじめに、指提示検知処理（Ｓ１０１）について説明する。指提示検知処理は、指置き台５に指が乗せられたか否かを判定する処理である。判定の方法には、指置き台５内部に設置されたタッチセンサを用いる方法や、画像処理による方法、タッチセンサと画像処理を組み合わせる方法などを用いることができる。
【００４６】
ここでは画像処理による方法の一例について述べる。画像処理による方法は、指検知専用のセンサが不要になるため部品点数を減らしコスト削減ができる利点がある。まず、指静脈パターン撮影の照明として用いられる前述の光源５０を一定周期で点滅させる。指置き台５の上に指１が提示されていない場合、光源５０が点灯しても消灯しても、光を散乱する物体が無いため、光源５０から発せられた光は撮像部４に映り込むことはない。従って、光源５０が点灯している状態と消灯している状態における撮像部４の画像の比較を行った場合、その輝度値には大きな変化はない。
【００４７】
一方、指１が装置上に提示された場合、光源５０から照射された光は指１により散乱し撮像部４に映り込む。従って、光源５０が点灯している状態と消灯している状態との画像の輝度値に大きな変化が生じる。そこで、指静脈データ取得装置２が点灯時と消灯時に撮影した画像を、画像入力部１８を介して認証処理部１０に送り、ＣＰＵ１１において画像の変化量を計算し保持することで、指の提示を検知することが可能である。
【００４８】
指提示検知処理（Ｓ１０１）が完了すると、光源５０から静脈撮影の照明用の光が出力される。このとき、指置き台５上に提示される指の太さや皮膚の厚みなどによって、静脈撮影時に点灯すべき光源や撮影に必要な光量は異なる。そこで、最も鮮明な画像が得られるように光源の選択処理を行い（Ｓ１０２）、選択された光源の光量を調整する処理(Ｓ１０３)を行う。
【００４９】
はじめに、光源選択処理（Ｓ１０２）について概要を説明する。前述の通り、太い指を撮影する場合は広遮光光源（広遮光光源ユニット６６の光源５２）のみを点灯することが望ましい。これは、広遮光光源を点灯することで、指１の載置面からの高い位置に光が照射され、鮮明な画像を撮影できるためである。一方、細い指を撮影する際は、広遮光光源の光だけでは十分な明るさの画像が得られないため、狭遮光光源（狭遮光光源ユニット６５の光源５１）を選択することが望ましい。つまり、光源選択処理（Ｓ１０２）は、指置き台５上に提示された指１の大きさを判定し、撮影対象の指１の大きさに合う光源を選択する処理である。
【００５０】
本実施形態では、指１の太さの判別には、広遮光光源を点灯した時に撮影した画像を用いる。広遮光光源を点灯したときに得られる画像の輝度値が提示される指の太さによって変化するためである。具体的には、太い指を提示した場合は輝度が高くなり、細い指を提示した場合は輝度が低くなるため、撮影した画像の輝度値が一定値以上か否かを判定すればよい。
【００５１】
図１４は、光源選択処理を示すフローチャートである。光源選択処理（Ｓ１０２）では、はじめに、ＣＰＵ１１は、広遮光光源（光源５２）のみを最大強度で点灯指令する（Ｓ１０２１）。その後、撮像部４で画像が撮影される（Ｓ１０２２）。ＣＰＵ１１は、画像の平均輝度値を算出する（Ｓ１０２３）。平均輝度値が事前に決めた閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１０２４）。ＣＰＵ１１は、平均輝度値が閾値以上であった場合（Ｓ１０２４，Ｙｅｓ）、広遮光光源（光源５２）を選択し（Ｓ１０２５）、平均輝度値が閾値未満であった場合（Ｓ１０２４，Ｎｏ）、狭遮光光源（光源５１）を選択し（Ｓ１０２６）、光源選択の処理が終了する。以上の手順により、撮影対象の指に適した光源が選択される。
【００５２】
図１２に戻り、次に、光量調整処理（Ｓ１０３）について説明する。指静脈の撮影では、撮像画像の平均輝度値が輝度階調の中心付近の値になっている場合に、鮮明な静脈の画像を得ることができる。
【００５３】
例えば、撮影画像の平均輝度値が低すぎるときは、血管とそれ以外のコントラストが悪いため、鮮明ではない。逆に平均輝度値が高すぎるときは、飽和している部分が発生し血管パターンを抽出できない。つまり、光量調整処理（Ｓ１０３）では、輝度階調の中央値を目標輝度値とし、撮像画像の平均輝度値が目標値に近づくように光量を調整する。この光量調整手法として、本実施形態では、撮影画像の平均輝度値を常に監視し、その値に応じて光量をフィードバック制御しながら目標輝度値に近づける手法を用いる。
【００５４】
図１５は、第１の実施形態に係る光量調整処理を示すフローチャートである。光量調整処理（Ｓ１０３）では、まず、ＣＰＵ１１は、あらかじめ設定しておいた初期光量値（Ｌ０）で光源選択処理（Ｓ１０２）で選択された光源５０（光源５１または光源５２）に点灯指令する（Ｓ１０３１）。初期光量値（Ｌ０）は、標準的な指を置いたときに目標輝度値の画像が撮影可能になる光量値を予め測定し、その値を設定しておく。次に、撮像部４で画像が撮影される（Ｓ１０３２）。ＣＰＵ１１は、この画像の平均輝度値（Ｖ０）を算出する（Ｓ１０３３）。算出した平均輝度値（Ｖ０）が、目標輝度値であるか判別する（Ｓ１０３４）。目標輝度値に達していない場合は（Ｓ１０３４，Ｎｏ）、ＣＰＵ１１は、次の光量値を算出・再設定し（Ｓ１０３５）、光源５０に点灯指令する（Ｓ１０３６）。次の光量値の算出は、光量値と撮像画像の平均輝度値とが比例関係にあるという特徴を利用して行なう。光量値再設定後、画像が撮影され（Ｓ１０３２）、ＣＰＵ１１は、平均輝度値算出（Ｓ１０３３）、平均輝度値の判定（Ｓ１０３４）を再度実施する。このフローを繰り返し、目標の輝度値に近づけていく。Ｓ１０３４の平均輝度値の判定で目標輝度値に達した場合は（Ｓ１０３４，Ｙｅｓ）、光量調整の処理が終了する。
【００５５】
図１２に戻り、次に、血管パターンの抽出処理を実施する（Ｓ１０８）。血管パターンの抽出処理（Ｓ１０８）とは、撮像部４で撮影した画像から、認証に不要な情報（ノイズやしわなど）を除外し、血管パターン部分のみを検出する処理である。血管パターンの抽出方法として、線分を強調するエッジ強調フィルタやマッチドフィルタを用いる方法、線成分を追跡することで線パターンを抽出する方法、画像の断面プロファイルにおける輝度値の局所的な窪み位置を抽出する方法などを用いることができる。
【００５６】
その後、ＣＰＵ１１は、抽出処理した結果から特徴データ作成処理を実施する（Ｓ１０９）。特徴データとして、抽出処理した結果の画像そのものを特徴量とする方法、分岐点や端点を検出する方法などを用いることができる。画像そのものを特徴量とする場合は、データサイズを小さくするために、抽出処理した後の画像に縮小処理を適用してもよい。
【００５７】
特徴データの保存処理（Ｓ１１０）では、特徴データ作成処理（Ｓ１０９）で生成した特徴データと、指提示検知処理（Ｓ１０１）で算出した指の提示位置情報とが記憶装置１４に保存される。指の位置情報としては、指の右側の輪郭位置と左側の輪郭位置とを保存してもよいし、輪郭位置情報をもとに算出した指の中心位置を保存してもよい。また、保存する前に特徴データに対し暗号化処理を施してもよい。
【００５８】
図１３は、認証処理を示すフローチャートである。図１３を用いて、認証プログラム１２０で実施される認証処理手順について説明する。認証処理では、指提示検知処理（Ｓ１０１）、光源選択処理（Ｓ１０２）、光量調整処理（Ｓ１０３）、パターン抽出処理（Ｓ１０８）、特徴データ作成処理（Ｓ１０９）を行う。その後、事前に登録されている特徴データとの照合処理（Ｓ１１２）を実施し、認証対象の指が登録されている指か否かを判定する。
【００５９】
前記の認証処理の処理手順のうち、指提示検知処理（Ｓ１０１）、光源選択処理（Ｓ１０２）、光量調整処理（Ｓ１０３）、パターン抽出処理（Ｓ１０８）、特徴データ作成処理（Ｓ１０９）の５つの処理は、登録処理と同様の手法を用いる。以下では照合処理（Ｓ１１２）について説明する。
【００６０】
照合処理（Ｓ１１２）では、認証処理中の特徴データ生成処理（Ｓ１０９）で生成した特徴データと、登録時に作成、保存した特徴データとが比較照合される。画像そのものを特徴データとしている場合は、画像同士を重ね合わせ、画素値同士の比較を実施して一致率を計算する。分岐点や端点を特徴データとしている場合は、それらの個数、分岐線の角度、相対的な距離などの情報を比較することで一致率を算出する。
【００６１】
ＣＰＵ１１は、ここで得られた一致率を用いて、同一指であるか別指であるか（一致率が高いか否か）を判定する（Ｓ１１３）。判定するための認証閾値は、事前に統計的に算出しておくことが可能である。認証閾値よりも高い一致率となった場合は（Ｓ１１３，Ｙｅｓ）、登録者と判定し、認証後の処理をする（Ｓ１１４）。登録者であると判定された場合は、認証後の処理として例えばロックの解除等を行う。認証閾値よりも高い一致率でなかった場合は（Ｓ１１３，Ｎｏ）、登録されていない指が提示されたとみなし認証を拒否する。
【００６２】
図１２の登録処理および図１３の認証処理において、言い換えるなら、ＣＰＵ１１は、特徴抽出手段、特徴照合手段のみならず、光源選択手段、光量制御手段、指の位置を測定する手段としても機能する処理部である。
【００６３】
本実施形態では、複数の光源として、狭遮光光源ユニット６５内の光源５１（第１の光源）と、広遮光光源ユニット６６内の光源５２（第２の光源）を有している。認証処理部１０は、指が載置された場合、第２の光源を点灯し、指が細い指であると判定された場合、第１の光源を点灯するとよい。
【００６４】
本実施形態では光源５０が２種の場合について説明したが、設置角度の異なる光源５０を３種以上利用してもよい。また、遮光部２２と指置き台５は同一の部材用いて、同一部品として作成可能である。同一部品として作成することにより装置の部品点数を減らし、装置のコストを低減させる効果がある。
【００６５】
図８は、指静脈データ取得装置の他の例を示す図であり、（ａ）は光源ごとに開口部を有している場合、（ｂ）は多数の光源を配置した場合である。図２（ａ）の場合、指静脈データ取得装置２は、開口部２０の両側に、４個の光源５０からなる複数光源を開口部２６に配置していた。これに対し、図８（ａ）の場合、開口部２６ａに対し、狭遮光光源ユニット６５（図６参照）を配置し、開口部２６ｂに対し、広遮光光源ユニット６６（図７参照）を配置した。また、狭遮光光源ユニット６５と広遮光光源ユニット６６の間に遮光部材を配置し、２種類の光源ユニットが独立してもよい。
【００６６】
図８（ｂ）の場合、図２（ａ）と同様の開口部２６に、２種類の光源ユニットを結合させて、８個の光源５０からなる複数光源を配置することも可能である。図８（ｂ）で示す複数光源の配置により、光源５０から十分な発光量を得ることができる。
【００６７】
<<第２の実施形態>>
図９は、第２の実施形態に係る指静脈データ取得装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は指を載置した場合の上面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図であり、（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。第１の実施形態では、遮光部２２の大きさを変化させて、遮光角度θを変化させたが、第２の実施形態では、光源５０の位置を変化させて、遮光角度θを変化させている。第２の実施形態の指静脈データ取得装置２は、遮光角度θが小さい（θ１）狭遮光光源ユニット６５（図９（ｃ）参照）と、遮光角度θが大きい（θ２）広遮光光源ユニット６６（図９（ｄ）参照）を備える。
【００６８】
図９（ａ）に示すように、開口部２６ｃに光源５０（光源５１，５２）が配置されており、開口部２０と開口部２６ｃとの間に遮光部７１を有する。図９（ｃ）は、Ａ−Ａ断面図であり、狭遮光光源ユニット６５を示す。図９（ｄ）はＢ−Ｂ断面で広遮光光源ユニット６６の断面図である。狭遮光光源ユニット６５の光源５１と広遮光光源ユニット６６に含まれる光源５２は、ともに同一の角度αで設置されている。また、狭遮光光源ユニット６５の遮光部７１の幅ｗ１と広遮光光源ユニット６６の遮光部７１の幅ｗ２は同一の幅である。しかし、開口部２０の中心軸を基準とした光源５０の距離ｄ１，ｄ２は異なり、距離ｄ１より距離ｄ２のほうが小さい。その結果として、狭遮光光源ユニット６５内の遮光部７１と光源５１（第１の光源）間の距離ｋ１は、広遮光光源ユニット６６内の遮光部７１と光源５２（第２の光源）間の距離ｋ２より大きくなるため、狭遮光光源ユニット６５の遮光角度θ１が、広遮光光源ユニット６６の遮光角度θ２より小さくなる。本実施形態のように光源の距離ｄ１，ｄ２を変えることで、遮光角度θの異なる複数の光源ユニットを実現できる。
【００６９】
第２の実施形態において、光源５０からの遮光が優れている点について図１０を参照して説明する。図１０は、指静脈データ取得装置の他の例を示す図であり、（ａ）は遮光が十分でない場合、（ｂ）は遮光が十分である場合である。図３で示したように、一般にＬＥＤなどの光源素子から出た光は視野角βで一定の範囲に広がりながら進む。
【００７０】
このため、図１０（ａ）に示す開口部２６ｄに光源５２を配置した場合、広遮光光源ユニット６６（図７参照）の光源５２から出力された光は、視野角βで照射される。そのうち、図１０（ａ）の符号８２で示す領域に進む光は、広遮光光源ユニット６６（図７参照）内の遮光部２２を通過するため所定の量の光が遮光できる。しかし、図１０（ａ）の符号８１で示す領域の光は狭遮光光源ユニット６５（図６参照）内の遮光部２２を通過してしまうため、遮光が不十分である。そのため、指への光の載置面からの下限の照射位置が低くなり、太い指を対象に撮影する際の画質が劣化する。
【００７１】
一方、図１０（ｂ）に示す場合、図１０（ａ）のような問題は生じない。第２の実施形態の場合は、図９で示す通り、狭遮光光源ユニット６５と広遮光光源ユニット６６の遮光部２２（図９の遮光部７１）の幅が同じ大きさであるため、前記のような問題は起こらない優れた特徴を有する。
【００７２】
<<第３の実施形態>>
図１１は、第３の実施形態に係る指静脈データ取得装置を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は指を載置した場合の上面図、（ｃ）はＡ−Ａ断面図であり、（ｄ）はＢ−Ｂ断面図である。第２の実施形態では、光源５０の位置を指の幅方向に変化させて、遮光角度θを変化させたが、第３の実施形態では、光源５０の位置を指の高さ方向に変化させて、遮光角θを変化させている。第３の実施形態の指静脈データ取得装置２は、遮光角度θが小さい狭遮光光源ユニット６５（図１１（ｃ）参照）と、遮光角度θが大きい広遮光光源ユニット６６（図１１（ｄ）参照）を備える。
【００７３】
図１１（ａ）に示すように、開口部２６ｅに光源５０が配置されており、開口部２０と開口部２６ｅとの間に遮光部７２を有する。図１１（ｃ）は、Ａ−Ａ断面図であり、狭遮光光源ユニット６５を示す。図１１（ｄ）はＢ−Ｂ断面で広遮光光源ユニット６６の断面図である。狭遮光光源ユニット６５と広遮光光源ユニット６６に含まれる光源５０は、ともに同一の角度αで設置されている。また、開口部２０の中心軸を基準とした光源５０の距離ｄ１，ｄ２（すなわち、Ｗ１＝Ｗ２、ｋ１＝ｋ２）は同じである。しかしながら、図１１（ｄ）に示す光源５０は、指置き台５の載置面から、指に高さ方向にｄ６だけ低い位置に設置されている。その結果として、狭遮光光源ユニット６５の遮光角度θ１が、広遮光光源ユニット６６の遮光角度θ２より小さくなる。本実施形態のように光源の高さ方向の距離ｄ６を変えることで、遮光角度θの異なる複数の光源ユニットを実現できる。
【００７４】
<<第４の実施形態>>
第４の実施形態では、光量調整処理（Ｓ１０３）の別の実施形態について説明する。第１の実施形態の光量調整処理（Ｓ１０３）は、光源選択処理（Ｓ１０２）を行ったのちに光量調整処理（Ｓ１０３）を行っていた。これに対し、第４の実施形態の光量調整処理（Ｓ１０３）は、光源選択処理（Ｓ１０２）を必要としない。このため、第１の実施形態の光源選択処理および光量調整処理と比較して登録処理や認証処理の処理時間を短くできる、光量調整処理過程で指の提示位置が動いた場合でも、最適な光量を点灯し続けることができる、という特長を有する。
【００７５】
さらに、第１の実施形態では、光量調整処理（Ｓ１０３）において、広遮光光源ユニット６６の光源５２または狭遮光光源ユニット６５の光源５１のいずれか片方のみの光量を調整していた。これに対し、第４の実施形態の処理は、２種類の光源５１，５２の光量を同時に調整することができるため、撮影対象の指に対しより最適な光量を算出することができる。
【００７６】
例えば、中程度の太さの指を撮影する際に第１の実施形態の光量調整（Ｓ１０３）を適用した場合は、光源５１だけを点灯すると遮光不足のために画質が不鮮明になり、光源５２だけでは遮光量が多すぎて十分な明るさの画像を得られないというケースが想定される。このような指を撮影する場合は、どちらか片方のみを点灯するよりも、まずは光源５２を最大光量で点灯し、明るさが不足する分のみを光源５１の光量で補うようにすることで、指の載置面からの低い位置に向かう光を少なくすることができ、鮮明な画像を撮影できる。第４の実施形態の光量調整は、２種類の光源を組み合わせて制御することで、より鮮明な画像を撮影する手法である。
【００７７】
なお、光量調整処理（Ｓ１０３）は、具体的には、光源５１，５２に流す電流量を制御する処理であるため、前述した画像の鮮明度への影響のほかにも、認証装置の消費電力への影響も考慮する必要がある。
【００７８】
ここで、光量調整処理(Ｓ１０３)の要件について改めて整理する。照明用の光源を制御する処理は、次の３つの要件を満たすことが重要である。
【００７９】
要件１は、消費電力を一定値以下にすることである。本発明に記載の小型な指静脈認証システム８０（個人認証装置）は、タブレット端末やスマートフォンなどの情報端末向けの個人識別用途で利用される。小型の情報端末は消費電力を小さくする必要があるため、認証装置の消費電力も抑える必要があり、認証装置の光源に流す電流量も制限される。
【００８０】
要件２は、認証に適した画像を撮影できるように光量を調整することである。認証に適した画像には二つの条件がある。
要件２−１：第１の条件は、画像の平均輝度が、輝度階調の中央値であるという条件である。
要件２−２：第２の条件は、狭遮光光源ユニット６５（図６参照）に用いる狭遮光光源（第１の光源）より広遮光光源ユニット６６に用いる広遮光光源（第２の光源）を優先して点灯させて撮影するという条件である。広遮光光源を優先して点灯すると、指の上方に光が照射されるため、静脈画像のコントラストが上がり認証精度が向上する。
【００８１】
これらの二つの条件のうち要件２−１の方が、要件２−２よりも認証精度向上の効果が高い。よって、まずは要件２−１を満たすことを優先し、要件２−１を満たす光量の組み合わせが複数存在する場合に限り、要件２−２を満たすことを目標とする。
【００８２】
要件３は、指の位置が変化した場合でも最適な光量値を算出できることである。図１５のフローでも示す通り、光量調整処理は、数フレームの画像を撮影する。その間に利用者の提示する指の位置が変化することがあるため、そのような状況でも、認証に最適な画像を撮影し続ける必要がある。
【００８３】
これらの要件を定式化すると次のようになる。
まず、広遮光光源（光源５２（第２の光源））と狭遮光光源（光源５１（第１の光源））の光量値をそれぞれＰｈ、Ｐｌとし、光源素子のＬＥＤの定格より定まる光量値の最大値をＰmaxとおくとＰｈ、Ｐｌは以下の条件式を満たす。
【００８４】
０≦Ｐｌ≦Ｐmax，０≦Ｐｈ≦Ｐmax                              （１）
【００８５】
要件１で示した広遮光光源と狭遮光光源の使用電流制限により定まる光量値の合計の上限をＰＳとすると、要件１は
【００８６】
Ｐｈ＋Ｐｌ≦ＰＳ                                                （２）
となる。
【００８７】
画像の平均輝度値は光量値によって定まるため、これを関数Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)と定義する。ここで、Ｉｔを、Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)の目標値とすると、
【００８８】
要件２−１は
δＩ＝｜Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)−Ｉｔ｜                                  （３）
（３）式で定義されるδＩが最小となるＰｈ,Ｐｌを求めることに相当する。また、要件２−２からＰｈはできるだけ大きいことが望ましいので、上記の条件を満たす範囲で最大に調整するべきである。
【００８９】
ここで、Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)の関数形が分かれば、Ｐｈ,Ｐｌを容易に決定できるが、実際にはこの関数形を認証開始前に求めておくことはできない。なぜなら、Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)の関数形は、指の形状や光透過率、指が置かれた位置によって異なるためである。すなわち、光量調整処理とは、認証時に計測された情報を用いて、Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)の関数形を推定し、式（１）、式（２）の条件を満たしながら式（３）に定義されたが最小となるような最適な光量値Ｐｈ,Ｐｌを求めることと定義できる。
【００９０】
図１６は、第４の実施形態に係る光量調整処理を示すフローチャートである。図１６を用いて、ＣＰＵ１１が実行する光量調整処理（Ｓ１０３）を説明する。光量調整処理では、ＣＰＵ１１がはじめに任意の初期光量値（Ｌ０）で光源の点灯指令をし（Ｓ１０３１）、画像を撮影する（Ｓ１０３２）。初期光量値は平均的な太さの指に対する最適値として、平均輝度が目標の値になり、かつ広遮光光源の光量値が高くなるよう事前に評価した値を用いることができる。次に、ＣＰＵ１１は撮影された画像の平均輝度値（Ｖ０）を算出する（Ｓ１０３３）。続いて、ＣＰＵ１１は平均輝度値が目標値に到達していない場合（Ｓ１０３４，Ｎｏ）、ＣＰＵ１１は最適光量値算出の処理を実行する（Ｓ１０４０）。この処理は、過去数フレーム分の平均輝度値と撮影時の光量値を用いて、次のフレームを撮影する際の光量値を決定する処理である。次に、ＣＰＵ１１は最適光量算出の処理（Ｓ１０４０）により算出された光量値で光源を点灯指令し（Ｓ１０３６）、その後、Ｓ１０３２の処理に戻る。このフローを繰り返すことで、撮影される画像の平均輝度値が目標輝度値Ｉｔに近い状態を継続することができる。すなわち、Ｓ１０３４において、平均輝度値が目標値に到達した場合（Ｓ１０３４，Ｙｅｓ）、光量調整を終了する。以降では、図１６に示すフローのうち、最適光量値算出の処理（Ｓ１０４０）について述べる。
【００９１】
光量値Ｐｈ,Ｐｌを共に０にしたときに撮影される画像の平均輝度値は、撮影対象の指に依らず一定である。本装置では光量値を０にしたときの平均輝度値は０であるため、
Ｉ(０,０)＝０
となる。
【００９２】
また、各光源の光量値Ｐｈ,Ｐｌを増やしたときに撮影される画像の輝度値は、光量値を増やす前より高くなる。したがって、平均輝度Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)は、光量値Ｐｈ,Ｐｌに対してそれぞれ単調増加な関数であると考えられる。本実施形態では、輝度値がそれぞれの光量値に比例する、つまり
Ｉ(Ｐｈ,０)＝ａＰｈ，Ｉ(０,Ｐｌ)＝ｂＰｌ
と仮定する。ここで、ａ、ｂはそれぞれの比例係数である。また、各光源の光量値による輝度への寄与は加法的であると想定される。すなわち、
【００９３】
Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)＝Ｉ(Ｐｈ,０)＋Ｉ(０,Ｐｌ)                          （４）
と書くことができる。
【００９４】
以上のことから、Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)の関数形は
Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)＝ａＰｈ＋ｂＰｌ                                    （５）
となる。
【００９５】
ここで、図６に示す狭遮光光源ユニット６５から出力された光は、遮光角度θ１が小さいと、ほぼ全てが撮影対象の指に照射されるのに対し、図７に示す広遮光光源ユニット６６から出力される光は、遮光角度θ２が大きいため、画像の輝度値への寄与率が低くなる。よって、広遮光光源（光源５２（第２の光源））の光量値の増加による輝度値の上昇率の方が、狭遮光光源（光源５１（第１の光源）による輝度値の上昇率より低い。従って、係数ａ，ｂの間には以下の関係が成立する。
【００９６】
ａ＜ｂ                                                          （６）
【００９７】
本実施形態での最適輝度の算出手法は、上述の制約式を満たす範囲で光量値Ｐｈ,Ｐｌを変化させたときの輝度値Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)を推定する方法である。過去に照射した光量値とその時の平均輝度値から上述の式（５）の係数ａ，ｂを推定することにより、任意の光量値Ｐｈ,Ｐｌに対応する平均輝度Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)を求めることができる。この手法は、係数ａ，ｂの推定結果を用いて、Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)＝ＩｔとなるＰｈ,Ｐｌの組み合わせを求める処理である。
【００９８】
係数ａ，ｂの決定方法としては、たとえば、最小二乗法を用いることが可能である。最小二乗法はモデル関数と測定結果との誤差を最小にする最適化手法として広く用いられている手法である。以下では係数の決定方法の一例として、最小二乗法を用いて係数ａ，ｂを求める方法を説明する。過去のＮフレーム分の平均輝度値Ｉ１，Ｉ２，…，ＩＮとし、そのときの光量を
(Ｐｈ,１，Ｐｌ,１)，(Ｐｈ,２，Ｐｌ,２)，…，(Ｐｈ,N，Ｐｌ,N)
とおくと、二乗誤差ｓ２は
【００９９】
【数７】
2015176457.tif 000003
となる。最小二乗法ではこのｓ２が最小となるａ，ｂを求める。求めた結果は、以下のようになる。
【０１００】
【数８】
2015176457.tif 000004
【０１０１】
ここで、＜＞は平均値を意味する。このように求めたａ，ｂの値を用いることで、任意の光量値Ｐｈ,Ｐｌに対応する平均輝度Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)を推定できる。つぎに、上記のａ，ｂを用いて最適な光量値Ｐｈ,Ｐｌを決定する。
【０１０２】
最適光量値は、Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)＝Ｉｔを満たすＰｈ,Ｐｌであるが、Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)は二変数関数であるためＩ(Ｐｈ,Ｐｌ)＝Ｉｔを満たすＰｈ,Ｐｌの組み合わせは複数個存在する。ここで、要件２−２で示したＰｈが最大となるという条件を考慮すればＰｈ,Ｐｌの値が一意に決まる。すなわち、Ｉ(Ｐｈ,Ｐｌ)＝Ｉｔを満たすＰｈ,Ｐｌの組み合わせの中で、式（１）、式（２）の条件式を満たし、かつＰｈが最大になるＰｈ、Ｐｌの組み合わせが最適光量値となる。
【０１０３】
このように最適光量を算出することで、前述の要件を満たせる。また、本手法において、最適光量を算出する際は、最適光量値算出の処理（Ｓ１０４０）の直前の２フレーム分のデータがあれば処理を実行可能であるため、仮に、指の位置がずれても、その後２フレーム分のデータを取るだけで正しい光量値を算出できるようになる。
【０１０４】
本実施形態によれば、高精度かつ小型な個人認証装置を実現することができる。個人認証装置は、種々の大きさの生体に対し最適な位置に光を照射し認証に適した画像を撮影できる。また、個人認証装置は、撮影対象の生体の大きさや提示位置に依らず鮮明な静脈画像を撮影することができる。これにより高精度な認証を可能とする。
【０１０５】
本実施形態の個人認証装置では、静脈画像を撮影すると説明したが、これに限定されるわけではない。例えば、動脈を含め血管画像を撮影するとしてもよい。また、遮光部２２は、指置き台５の内壁、筐体の内壁で構成されていてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１      指
２      指静脈データ取得装置
４      撮像部
５      指置き台（筐体、指載置台）
６      音声出力部
１０    認証処理部
１１    ＣＰＵ（中央処理部）
１２    メモリ
１３    インタフェース（ＩＦ）
１４    記憶装置
１５    電源部
１７    表示部
１８    画像入力部
１９    情報入力部
２０，２６    開口部
２２，７１，７２    遮光部（遮光手段）
３０    登録データ
４０    認証データ
５０    光源
５１    光源（第１の光源、狭遮光光源）
５２    光源（第２の光源、広遮光光源）
６０    光源ユニット
６１    光軸（照射軸）
６５    狭遮光光源ユニット（第１の光源ユニット）
６６    広遮光光源ユニット（第２の光源ユニット）
８０    指静脈認証システム（個人認証装置）
１００  登録プログラム
１２０  認証プログラム
【図１】
2015176457.tif 000005
【図２】
2015176457.tif 000006
【図３】
2015176457.tif 000007
【図４】
2015176457.tif 000008
【図５】
2015176457.tif 000009
【図６】
2015176457.tif 000010
【図７】
2015176457.tif 000011
【図８】
2015176457.tif 000012
【図９】
2015176457.tif 000013
【図１０】
2015176457.tif 000014
【図１１】
2015176457.tif 000015
【図１２】
2015176457.tif 000016
【図１３】
2015176457.tif 000017
【図１４】
2015176457.tif 000018
【図１５】
2015176457.tif 000019
【図１６】
2015176457.tif 000020