(57)【要約】  生体認証装置は、認証対象の指が載置される指設置面と、指設置面に平行に対向配置された撮像面と、照射光が指設置面で反射された後に全反射されて撮像面に到達するように指設置面と撮像面とに対して所定の角度で配置した反射面とを具備した側面視台形形状の指認証プリズムを用いる。指認証プリズムの撮像面に可視光及び／又は赤外光を照射した際に、指設置面上に載置された指による反射光を撮像面に直接到達する第１の光路と、指設置面から反射面を経て撮像面に到達する第２の光路とに分岐させる。生体認証装置は、第１の光路及び第２の光路を経た反射光のうち、指の遠位指節間関節から指先方向の部位に対応する反射光に基づいて第１の画像を撮影するとともに、指の遠位指節間関節から指の付根方向の部位に対応する反射光に基づいて第２の画像を撮影する。
2015119078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
指認証プリズムと、撮像装置と、可視光源と、赤外光源とを具備する生体認証装置であって、
前記指認証プリズムは認証対象の指が載置される指設置面と、前記指設置面に平行に対向配置された撮像面と、前記指設置面と前記撮像面とに対して所定の角度で配置された反射面とを具備し、
前記指認証プリズムは前記指設置面の長手方向が指の長手方向に一致するように配置されており、
前記可視光源及び／又は前記赤外光源からの照射光が前記撮像面から入射されて前記指認証プリズム内を伝搬して前記指設置面に載置された指により反射された後に前記反射面で全反射されて前記撮像面に到達するような所定角度で前記反射面が形成されており、
前記撮像装置は前記指認証プリズムの前記撮像面の近接配置されており、前記可視光源及び／又は前記赤外光源からの照射光が前記指設置面上の指により反射されて前記撮像面に直接到達する第１の光路を経た反射光と、その照射光が前記指設置面から前記反射面を経て前記撮像面に到達する第２の光路と経た反射光とに基づいて撮像を行なうようにした生体認証装置。
【請求項２】
前記撮像装置は、前記可視光源の照射光が前記指設置面に載置されている指により反射されて第１の光路を介して到来する反射光と第２の光路を介して到来する反射光とのうち、指の遠位指節間関節から指先方向の部位に対応する反射光を撮像するとともに、
前記撮像装置は、前記赤外光源の照射光が前記指設置面に載置されている指により反射されて第１の光路を介して到来する反射光と第２の光路を介して到来する反射光のうち、指の遠位指節間関節から指の付け根方向の部位に対応する反射光を撮像するようにした請求項１記載の生体認証装置。
【請求項３】
指の遠位指節間関節から指先方向の部位に対応する反射光から赤外光を除去する赤外光カットフィルタを前記撮像面に取り付けるとともに、
指の遠位指節間関節から指の付根方向の部位に対応する反射光から可視光を除去する可視光カットフィルタを前記撮像面に取り付けるようにした請求項２記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記撮像装置は、指の遠位指節間関節から指先方向の部位に対応する反射光を受光するために可視光に対して感度を有する第１の撮像素子と、
指の遠位指節間関節から指の付根方向の部位に対応する反射光を受光するために赤外光に対して感度を有する第２の撮像素子とを具備するようにした請求項２記載の生体認証装置。
【請求項５】
前記撮像装置により撮影された指の遠位指節間関節から指先方向の部位に対応する画像から赤外光成分を除去するとともに、前記撮像装置により撮影された指の遠位指節間関節から指の根元方向の部位に対応する可視光成分を除去する画像処理部を更に具備した請求項２記載の生体認証装置。
【請求項６】
前記指認証プリズムは、前記指設置面と前記撮像面とに垂直に形成されるとともに前記反射面と対向配置された面を具備し、前記面の少なくとも一部を黒色とした請求項１記載の生体認証装置。
【請求項７】
前記指認証プリズムの前記反射面にはミラーコートを施すようにした請求項１記載の生体認証装置。
【請求項８】
前記撮像装置は、前記可視光源及び／又は前記赤外光源の照射光が前記指設置面上の指により反射されて第１の光路を経て入射した反射光に基づいて自然画像を撮影するとともに、第２の光路を経て入射した反射光に基づいてコントラスト画像を撮影するようにした請求項１記載の生体認証装置。
【請求項９】
認証対象の指が載置される指設置面と、前記指設置面に平行に対向配置された撮像面と、前記指設置面と前記撮像面とに対して所定の角度で配置された反射面とを具備する側面視台形形状の指認証プリズムであって、
可視光及び／又は赤外光が前記撮像面に照射されて伝搬して前記指設置面に載置された指により反射された後に前記撮像面に直接到達する第１の光路と、前記指設置面から前記反射面で全反射されて前記撮像面に到達する第２の光路とを確保するような所定角度で前記反射面が形成されるようにした指認証プリズム。
【請求項１０】
指の遠位指節間関節から指先方向の部位に対応する反射光から赤外光を除去する赤外光カットフィルタを前記撮像面に取り付けるとともに、
指の遠位指節間関節から指の付根方向の部位に対応する反射光から可視光を除去する可視光カットフィルタを前記撮像面に取り付けるようにした請求項９記載の指認証プリズム。
【請求項１１】
前記指設置面と前記撮像面とに垂直に形成されるとともに前記反射面と対向配置された面を更に具備し、前記面の少なくとも一部を黒色とした請求項９記載の指認証プリズム。
【請求項１２】
前記反射面にはミラーコートを施すようにした請求項９記載の指認証プリズム。
【請求項１３】
認証対象の指が載置される指設置面と、前記指設置面に平行に対向配置された撮像面と、照射光が前記指設置面で反射された後に全反射されて前記撮像面に到達するように前記指設置面と前記撮像面とに対して所定の角度で配置した反射面とを具備した指認証プリズムを用いた生体認証方法であって、
前記撮像面に可視光及び／又は赤外光を照射した際に、前記指設置面上に載置された指による反射光を前記撮像面に直接到達する第１の光路と、前記指設置面から前記反射面を経て前記撮像面に到達する第２の光路とに分岐させ、
第１の光路を経た反射光と第２の光路を経た反射光のうち、指の遠位指節間関節から指先方向の部位に対応する反射光に基づいて第１の画像を撮影し、
第１の光路を経た反射光と第２の光路を経た反射光のうち、指の遠位指節間関節から指の付根方向の部位に対応する反射光に基づいて第２の画像を撮影するようにした生体認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指認証プリズムを用いた生体認証装置及び生体認証方法に関する。
本願は、２０１４年２月６日に日本国に出願された特願２０１４−２１１０９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、指紋や指静脈を読み取って個人認証を行なう生体認証装置及び生体認証方法が開発されており種々の文献に開示されている。特許文献１は生体認証装置として光学的画像取得システムを開示しており、三角プリズムによる全反射臨界角を利用して生体特徴をなす指紋を用いて個人認証を行なっている。当該生体認証装置は指の皮膚表面の凹凸（即ち、隆線部及び谷線部）を読み取るものであり、高コントラストの指紋画像を簡便に得ることができる。このため、インクを指先に塗布して紙に押し付けることによって採取する「押捺指紋」と互換性があり、司法局や警察局等で利用されている。【０００３】
特許文献２は、四角錐台形状のプリズムを用いて指の画像を採取する認証装置及び認証方法を開示している。特許文献３は、手の皮下の血管パターンを画像化した血管透視像に基づいて個人識別を行なう個人識別装置を開示している。特許文献４は、指紋画像に基づいて個人識別する個人識別装置を開示している。特許文献５は、プリズムを用いて複数の生体画像を読み取ることにより本人認証を行なう生体認証装置を開示している。特許文献６は、虹彩認証、指紋認証、静脈認証を同時に行なうことができる生体認証装置を開示している。特許文献７は、手のひら又は指の認証パターンを撮像する認証用撮像装置を開示している。特許文献８は、指及び手のひらを撮影する認証用撮像装置を開示している。【０００４】
近年、シリコンなどの樹脂で偽造された指を用いるか、或いは、凹凸を有する半透明の指紋の偽造フィルムを指の先端に貼り付けて他人になりすますという犯罪的行為が見受けられる。当該犯罪行為を見破るためには指紋照合を行なうコントラストの高い画像に加えて、偽造を見破るための目視可能な指の自然画像を取得して検視官が目視で指紋等を確認することが考えられる。そこで、指がプリズムに接触しない非接触方式を採用して肉眼で自然に見るのに近い指紋画像を取得して生体認証を行なう生体認証装置が提案されている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，３８１，３４７号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２０１２／１３３１１０Ａ１号公報
【特許文献３】特開平７−２１３７３号公報
【特許文献４】特開２００３−８５５３８号公報
【特許文献５】特開２００６−６５４００号公報
【特許文献６】特開２００８−１１３７０４号公報
【特許文献７】特開２００９−１７５８１０号公報
【特許文献８】特開２００９−２５２０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のプリズムを使用した押捺指紋を記録したデータベースが多く作られているものの、情報承継性の観点から生体認証装置が撮像する画像に互換性を確保する必要性がある。また、押捺指紋の画像のメリットは遺留指紋との照合が行い易いことである。遺留指紋とは犯罪現場に残された指紋であり、犯罪捜査の決め手となることもあり、司法上の証拠として有用である。【０００７】
しかし、非接触方式のように指をガラスに押し付けないで指紋を撮影する場合、指が柔軟に変形可能であるため、ガラスに押し付けて撮影した指の画像とガラスに押し付けないで撮影した指の画像とは指の形状変化の度合いがことなることとなり、接触方式の指指紋画像と非接触方式の指指紋画像とが異なってしまう。【０００８】
従って、非接触方式で撮影した指紋画像はプリズムを使用した押捺指紋と互換性がない。また、司法当局で利用される画像の目視による鑑定方法では、非接触方式で撮影した指紋画像はコントラストが小さく不適切であった。近年、生体認証の照合精度を高めるため、指紋以外に複数の生体特徴を組み合わせて生体認証が行なわれている。特に、指の血管パターンは有効な生体特徴であるため、指の指紋と血管パターンとを組み合わせて個人照合が行なわれている。【０００９】
一方、シリコン等の樹脂で偽造された指を用いるか、或いは、凹凸を有する半透明な指紋の偽造フィルムを指の先端に貼り付けて他人になりすますという犯罪的行為を防止するため、個人照合の際に指の自然な画像も合わせて取得している。しかし、複数の生体特徴を示す画像を取得するには複数の撮影装置が必要であったり、所定の生体特徴について複数回の撮影を行なわなければならず、生体認証装置が大型化したり、個人照合用の画像取得にかかる時間が増加することとなる。【００１０】
本発明は上記の問題を解決するものであり、短時間で高精度の個人認証を行なうことができる指認証プリズムを用いた生体認証装置及び生体認証方法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】
本発明の第１の形態は、指認証プリズムと、撮像装置と、可視光源と、赤外光源とを具備する生体認証装置である。指認証プリズムは認証対象の指が載置される指設置面と、指設置面に平行に対向配置された撮像面と、指設置面と撮像面とに対して所定の角度で配置された反射面とを具備する。指認証プリズムは指設置面の長手方向が指の長手方向に一致するように配置されている。可視光源及び／又は赤外光源からの照射光が撮像面から入射されて指認証プリズム内を伝搬して指設置面に載置された指により反射された後に反射面で全反射されて撮像面に到達するような所定角度で反射面が形成されている。撮像装置は指認証プリズムの撮像面の近接配置されており、可視光源及び／又は赤外光源からの照射光が指設置面上の指により反射されて撮像面に直接到達する第１の光路を経た反射光と、その照射光が指設置面から反射面を経て撮像面に到達する第２の光路と経た反射光とに基づいて撮像を行なう。【００１２】
本発明の第２の形態は、認証対象の指が載置される指設置面と、指設置面に平行に対向配置された撮像面と、指設置面と撮像面とに対して所定の角度で配置された反射面とを具備する側面視台形形状の指認証プリズムである。反射面は、可視光及び／又は赤外光が撮像面に照射されて指認証プリズム内を伝搬して指設置面に載置された指により反射された後に撮像面に直接到達する第１の光路と、指設置面から反射面で全反射されて撮像面に到達する第２の光路とを確保するような所定角度で形成される。【００１３】
本発明の第３の形態は、認証対象の指が載置される指設置面と、指設置面に平行に対向配置された撮像面と、照射光が指設置面で反射された後に全反射されて撮像面に到達するように指設置面と撮像面とに対して所定の角度で配置した反射面とを具備した指認証プリズムを用いた生体認証方法である。ここで、撮像面に可視光及び／又は赤外光を照射した際に、指設置面上に載置された指による反射光を撮像面に直接到達する第１の光路と、指設置面から反射面を経て撮像面に到達する第２の光路とに分岐させる。第１の光路及び第２の光路を経た反射光のうち、指の遠位指節間関節から指先方向の部位に対応する反射光に基づいて第１の画像を撮影する。また、第１の光路及び第２の光路を経た反射光のうち、指の遠位指節間関節から指の付根方向の部位に対応する反射光に基づいて第２の画像を撮影する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る生体認証装置及び生体認証方法によれば、一つの撮像装置で生体認証対象の指に対するハイコントラスト画像、指の血管パターン画像、及び目視可能な指の自然画像を同時に取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例に係る生体認証装置に用いる指認証プリズムの側面図及びＸ−Ｙ矢視断面図である。
【図２】指認証プリズムの上面図である。
【図３】指認証プリズムの指設置面に指を置いた状態を示す模式図である。
【図４】生体認証装置の指認証プリズムに指を載置した際の指の谷線部の反射光の光路を説明する模式図である。
【図５】生体認証装置の指認証プリズムに指を載置した際の指の隆線部の反射光の光路を説明する模式図である。
【図６】生体認証装置の指認証プリズムに指を載置した際の指の谷線部及び隆線部の反射光に基づいて自然画像及びコントラスト画像を撮影する様子を示した模式図である。
【図７】生体認証装置の指認証プリズムの撮像面において赤外光カットフィルタ及び赤外光透過可視光フィルタを設置した様子を示す模式図である。
【図８】生体認証装置により撮影された指の画像の一例を示す図である。
【図９】本発明の実施例の変形例に係る生体認証装置の構成図である。
【図１０】本発明に係る生体認証装置を用いた指紋認証装置の構成図である。
【図１１】指紋認証装置により撮影された指の画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明の一実施例に係る生体認証装置に用いる側面視台形形状の指認証プリズム１の構成を示す。図１において、符号１０は指が設置される指設置面を示し、符号１１はカメラ等の撮像装置が配置される撮像面を示す。撮像面１１は指設置面１０と平行に形成されている。また、符号１２は反射面を示し、符号１３は対向面を示す。反射面１２は指設置面１０及び撮像面１１に対して所定角度傾斜しており、反射面１２に対向する面１３は指設置面１０及び撮像面１１に対して垂直である。また、反射面１２から見たＸ−Ｙ矢視断面図は矩形形状とされている。
【００１７】
図２は、指認証プリズム１を指設置面１０から見た平面図である。図２に示すように、指設置面１０と反射面１２とは平面視矩形形状であり、指設置面１０は指２の長手方向を長辺とする長方形状となっている。このため、指２はその長手方向を指設置面１０の長手方向に沿うように載置される。
【００１８】
反射面１２は、撮像面１１に光照射した際に当該撮像面１１から反射面１２を経て指設置面１０に到達する光路において、指設置面１０にて指認証プリズム１内の光が全反射するような角度に設置されている。換言すると、反射面１２は空気層の屈折率と指認証プリズム１自体の屈折率との相違から空気層を介して指設置面１０から指認証プリズム１の内部に入射した光が反射面１２に届かず、かつ、指設置面１０で反射された光は撮像面１１に向けて全反射する角度に設置されている。
【００１９】
次に、指認証プリズム１内部に形成される各種の光路について図３乃至図７を参照して説明する。以下の説明では、生体認証対象を指２とする場合について説明するが、これに限定されるものではない。例えば、本発明は手のひらの掌紋認証にも適用することができる。本実施例では、図４に示すように、指認証プリズム１の下方に可視光源３及び赤外光源４を配置して、その照射光が指設置面１０に載置された指２により反射された光を撮像面１１の下方に設置された撮像装置５で撮像するものとする。図４乃至図６は、生体認証装置を指認証プリズム１に載置した指２の長手方向の先端側（又は、正面方向）から見た断面図であり、図７は生体認証装置を指の長手方向（又は、横方向）から見た断面図である。
【００２０】
指認証プリズム１の下方に配置された可視光源３及び赤外光源４から照射された光は指認証プリズム１の指設置面１０に載置された指２の谷線部及び隆線部により反射される。ここで、谷線部は指設置面１０に接触していない指２の遠位指節間関節（指の第１関節から指の根元方向の部位も含む）を意味する。
【００２１】
図３に示すように、指２の隆線部は指設置面１０と接触しているので、指２の隆線部により反射された光の屈折率は指認証プリズム１（即ち、ガラス）の屈折率と略同一である。従って、指２の隆線部により反射された光は指設置面１０で反射された光と同様に扱うことができる。つまり、指２の隆線部で反射された光は指認証プリズム１内で全方位に放射されるため、指設置面１０より下側の全ての領域に達することができる。
【００２２】
一方、指２の谷線部は指設置面１０と接触しておらず、指２の谷線部と指設置面１０との間に空気層が形成される。従って、指２の谷線部の反射光は空気層を介して指設置面１０を透過する。しかし、空気の屈折率は「１．０」、ガラスの屈折率は「１．３」〜「１．５」、水分と皮膚の屈折率は「１．３」〜「１．４」である。屈折率の相違のため、指２の谷線部の反射光は指２の隆線部の反射光とは異なる屈折現象が生じる。このため、指２の谷線部の反射光は指認証プリズム１内で全方位に放射されず、当該反射光は指認証プリズム１内の所定範囲には届かない。反射面１２は、撮像面１１から反射面１２を経て指設置面１０に到達する光路において、指設置面１０にて指認証プリズム１内の光が全反射する角度に設置されている。換言すると、反射面１２は、空気層から指設置面１０を透過して指認証プリズム１内に入射した光が届かない範囲であり、かつ、指設置面１０で反射された光は撮像面１１に向けて全反射する角度に設置されている。
【００２３】
図４に示すように、指２の谷線部で反射されて空気層を介して指設置面１０に透過した光は反射面１２に届かないため、指設置面１０から反射面１２を経て撮像面１１に到達する谷線部の反射光は存在せず、指設置面１０から撮像面１１に直接到達する反射光のみが存在する。
【００２４】
次に、指２の隆線部に係る光路について、指２の隆線部により反射された光は指認証プリズム１内の全方位に放射されて指設置面１０より下側の全ての領域に到達する。このため、図５に示すように、撮像面１１に直接到達する光路とともに、反射面１２により反射されて撮像面１１に到達する光路が存在する。
【００２５】
図６に示すように、撮像装置５は撮像面１１を透過した光を撮像するため、撮像面１１を透過した２種類の画像を撮影することとなる。第１の画像は、指２の隆線部の反射光が指設置面１０から反射面１２を経て撮像面１１に到達する光路により生成される。第１の画像は、指２の隆線部の反射光のみにより生成されるので、指２の谷線部が暗く指２の隆線部が明るいコントラストの高い指紋画像（以下、ハイコントラスト画像と称する）となる。第２の画像は、指設置面１０に載置された指２の谷線部及び隆線部により反射された反射光のうち、撮像面１１に直接到達する光路により生成される。第２の画像は、指設置面１０に載置された指２を撮像面１１から直視するものとなるので、撮像装置５で撮影された画像は指２の自然な画像（以下、自然画像と称する）となる。上記のような指認証プリズム１を生体認証装置に用いることにより、図６に示すように、一つの撮像装置５を用いた一度の撮影でハイコントラスト画像と自然画像とを同時に撮影することができる。
【００２６】
尚、自然画像は指紋画像が偽物か本物かを判断できればよいので、必ずしも広い画像を取得できなくてもよい。むしろ、大きな画像で詳細に分析でることが望ましい。本実施例に係る指認証プリズム１を用いて指２を撮影する場合、自然画像は指設置面１０から撮像面１１に直接到達する光路により生成されるものであり、当該光路は最短の光路であるため、偽造を見破るために十分な大きさの自然画像を得ることができる。
【００２７】
一方、ハイコントラスト画像は指紋照合に使用するので、特徴点が多く存在するように、広い領域の指紋画像を取得することが望ましい。広い領域の指紋画像を取得するためには、指設置面１０から撮像面１１に到達する光路を長くする必要がある。本実施例に係る指認証プリズム１を用いて指２を撮影する場合、ハイコントラスト画像を得る光路は指設置面１０から反射面１２を介して撮像面１１に到達するので、特徴点が多く存在するような広い領域の指紋画像を撮影するのに十分な長さをとることができる。
【００２８】
上述のように、本実施例に係る指認証プリズム１を用いることにより撮像装置５の一度の撮影でハイコントラスト画像と自然画像とを同時に撮影することができる。本実施例では、指紋撮影のための可視光源３のみならず、指の血管パターンを撮像するための赤外光源４を用いている。
【００２９】
指紋照合のための画像は主に指の遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の指紋押捺部位を撮影したものである。指紋照合画像の撮影には可視光源３が適している。一方、血管パターン照合のための画像は遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向を撮影したものであり、主に指の遠位指節間関節（第１関節）から近位指節間関節（第２関節）までの部位に相当する。血管パターン照合画像の撮影には赤外光源４が適している。
【００３０】
そこで、指の遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の画像は指紋照合や指紋の偽造の確認に用いられるものであるが、赤外光の影響を除去するため、指設置面１０から反射面１２を経て撮像面１１に到達する光路の反射光と撮像面１１に直接到達する光路の反射光のうち、指の遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の画像に対応する反射光については赤外光成分を除去した後に撮影する。具体的には、図７に示すように、撮像装置５の画角のうち指の遠位指節間関節（第１関節）を中心として指先方向側の部分に対応する撮像面１１の位置において、反射光から赤外光成分を除去する赤外光カットフィルタ６を設置する。
【００３１】
一方、赤外光による指の血管パターンの照合に用いられる指の遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向側の画像については可視光の影響を除去するため、指設置面１０から反射面１２を経て撮像面１１に到達する光路の反射光と撮像面１１に直接到達する光路の反射光のうち、指の遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向側の画像に対応する反射光については可視光成分を除去した後に撮影する。具体的には、図７に示されるように、撮像装置５の画角のうち指の遠位指節間関節（第１関節）を中心として指の根元方向側の部分に対応する撮像面１１の位置において、反射光から可視光成分を除去する遠赤外光透過可視光カットフィルタ７を設置する。
【００３２】
図８は本発明の実施例に係る生体認証装置により撮影された指の画像の一例を示す。本実施例により、指の遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の指紋照合用のハイコントラスト画像と、遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の偽造を見破るための自然画像と、遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向の血管パターンの画像とを１つの撮像装置５により一度の撮影で取得することができる。
【００３３】
図７に示す生体認証装置では反射光から赤外光成分又は可視光成分を除去する手段として赤外光カットフィルタ６及び赤外光透過可視光カットフィルタ７を設けたが、これに限定されるものではない。例えば、撮像装置５において指の遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の画像に対応する反射光を受光するために可視光のみに感度を有する撮像素子や指の遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向の画像に対応する反射光を受光するために赤外光のみに感度を有する撮像素子を用いるようにしてもよい。撮像装置５に２種類の撮像素子を設けても２種類のフィルタを設けたのと同様の画像を撮影することができる。
【００３４】
或いは、可視光から赤外光までの感度を有する撮像素子を用いた撮像装置５により可視光と赤外光とが混合された反射光を撮影した後、画像処理により遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の画像から赤外光成分を除去し、遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向の画像から可視光成分を除去するようにしてもよい。更に、指認証プリズム１の面１３に黒色塗料を塗布するか、或いは、面１３に黒板を貼り付けることにより指の遠位指節間関節（第１関節）から指先方向のハイコントラスト画像のコントラストを更に高めてもよい。更に、反射面１２にミラーコートを施して反射率を高めるようにしてもよい。
【００３５】
本実施例では、撮像装置５を指認証プリズム１の撮像面１１の下方に配置したが、これに限定されるものではない。本実施例では生体認証装置の指認証プリズム１を縦方向に配置したが、生体認証装置を壁に設置する場合には指認証プリズム１を９０度回転させて配置することとなる。この場合には、撮像装置５を指認証プリズム１の撮像面１１側から撮影できる位置（例えば、撮像面１１の横方向の位置）に設置してもよい。
【００３６】
図９は、本実施例の変形例に係る生体認証装置を示す。図９において、撮像装置５に対して９０度回転した方向に配置した指認証プリズム１の撮像面１１の近辺にミラー２０を配置している。指認証プリズム１の指設置面１０に載置された指２の反射光は撮像面１１を透過して９０度回転して反射するミラー２０に入射する。撮像装置５はミラー２０に写った画像を撮影できるように配置される。このように、生体認証装置が壁に設置される場合には生体認証装置の奥行き方向の寸法を小さくすることができる。
【００３７】
次に、本発明に係る生体認証装置を用いた指紋認証装置について詳細に説明する。図１０は指紋認証装置の構成図である。図１０では、指の長手方向に設置した指認証プリズム１と、指の指先方向に設置した指認証プリズム１とが示されている。指紋認証装置は上述の生体認証装置に加えて画像処理部３０、照合部３１、及び表示部３２を具備している。指認証プリズム１は、指設置面１０が上側に配置されており、指設置面１０の長手方向が指２の長手方向と一致するように配置されている。また、指２の遠位指節間関節（第１関節）と近位指節間関節（第２関節）との間の部位に存在する血管が指設置面１０で圧迫して血流が阻害されないように指置き部３３が設けられている。
【００３８】
また、可視光源３及び赤外光源４が指認証プリズム１の下部に配置される。可視光源３として白色電球やＬＥＤを用いることができる。赤外光源４として、血液の酸化ヘモグロビンの吸収が良好に行なわれ、かつ、生体色素に対する感度が小さい波長７００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外線光源を用いることができる。
【００３９】
撮像装置５は、指認証プリズム１の撮像面１１の側に設置されている。撮像装置５は、可視光及び近赤外光に感度を有する撮像素子より構成されており、光をデジタル信号に変換して出力する。撮像素子としてＣＣＤ素子やＣＭＯＳからなるイメージセンサを使用することができる。
【００４０】
撮像装置５の画角のうち指の遠位指節間関節（第１関節）を中心として指先方向側の画角に対応する撮像面１１の位置に、反射光から赤外光成分を除去する赤外光カットフィルタ６を設置している。また、撮像装置５の画角のうち指の遠位指節間関節（第１関節）を中心として指の根元方向側の画角に対応する撮像面１１の位置に、反射光から可視光成分を除去する赤外光透過可視光カットフィルタ７を設置している。
【００４１】
画像処理部３０は、撮像装置５で撮影された画像を所定の形式に変換して、ハイコントラスト画像、血管パターン画像、及び自然画像に分離する。ハイコントラスト画像及び血管パターン画像は照合部６に出力され、自然画像は表示部７に出力される。指認証プリズム１では従来の三角プリズムと同様な台形歪が発生するので、画像処理部３０はハイコントラスト画像については台形歪の補正も行なう。
【００４２】
照合部３１は、画像処理部３０からハイコントラスト画像及び血管パターン画像を入力して指紋照合を行う。指紋認証装置では公知の照合方法を用いることができる。表示部３２は、画像処理部３０から自然画像を入力して表示する。このようにして、シリコン等の樹脂で偽造された指を用いたり、或いは、凹凸を有する半透明の指紋の偽造フィルムを指の先端に貼り付けることによって他人になりすますような犯罪的行為を表示部３２の表示画像に基づいて判別することができる。
【００４３】
次に、本発明の実施例に係る生体認証装置の動作について説明する。生体認証に供する個人の指２を指認証プリズム１の指設置面１０に載置する。この状態で可視光源３及び赤外光源４から可視光及び赤外光が撮像面１１を介して指２に対して照射される。可視光源３及び赤外光源４から照射された可視光及び赤外光は指認証プリズム１の指設置面１０に載置された指２の谷線部及び隆線部により反射される。
【００４４】
ここで、空気の屈折率は「１．０」、ガラスの屈折率は「１．３」〜「１．５」、水分と皮膚の屈折率は「１．３」〜「１．４」である。光の屈折率の相違により、空気層を介して指認証プリズム１内に入射される指２の谷線部の反射光は反射面１２に到達することができない。指設置面１０から直接到来する反射光のみが撮像面１１に到達する。
【００４５】
一方、指２の隆線部の反射光は指認証プリズム１内の全方位に広がって反射面１２と撮像面１１に向かう。反射面１２に向かった指２の隆線部の反射光は全反射されて撮像面１１に向かう。即ち、指２の隆線部の反射光は指設置面１０から反射面１２を経て撮像面１１に至る光路を伝搬する。
【００４６】
撮像装置５では、撮像面１１を透過した反射光を撮影することになるが、指の遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の部位に対応する反射光は赤外光カットフィルタ６を介して受光することとなる。一方、指の遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向の部位に対応する反射光は赤外光透過可視光カットフィルタ７を介して受光することとなる。
【００４７】
上述のように、撮像装置５は３種類の画像を撮影する。即ち、指の遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の部位のハイコントラスト画像と、指の遠位指節間関節（第１関節）から指先方向の部位の自然画像と、指の遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向の部位の血管パターン画像とである。
【００４８】
図１１は、指紋認証装置の撮像装置５により撮影された画像の一例を示す。図１１の画像において、上側左の画像は指の指紋部位に相当するハイコントラスト画像であり、下側左の画像は指紋部位を含む自然画像であり、下側右の画像は指の遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向の部位の欠陥パターン画像である。上側右の画像は指の遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向の部位のハイコントラスト画像であるが、指置き部３３が指設置面１０に設置されているため、指の遠位指節間関節（第１関節）から指の根元方向の部位は指設置面１０に接触していないため、指の谷線部と同様に撮像装置５に撮影されない。
【００４９】
画像処理部３０は、撮像装置５より取得した画像をハイコントラスト画像、血管パターン画像、及び自然画像に分離して、ハイコントラスト画像及び血管パターン画像は照合部３１に出力し、自然画像は表示部７に出力する。照合部３１は、ハイコントラスト画像及び血管パターン画像から特徴点を抽出して照合することにより、指紋及び血管パターンの照合・認証を行なう。
【００５０】
表示部３２は自然画像を表示するため、検視官が目視により指紋画像が偽造した指紋フィルムやテープなどを使用して取得されたものか否かを判定することができる。このように、本実施例の生体認証装置は偽造された指紋フィルムやテープなどを使用して取得されたものか否かを判定するための目視可能な自然画像と、照合用の指紋部位のハイコントラスト画像と、血管パターン画像との３種類の画像を一つの撮像装置５による一度の撮影により取得することができる。また、本実施例では偽造を見破るために十分な大きさの自然画像を得ることができる。
【００５１】
本発明に係る生体認証装置をハードウェアで構成することも可能であるが、生体認証機能をコンピュータプログラムにより実現することも可能である。この場合、メモリに格納されたプログラムを読み出して実行するプロセッサにより本実施例の機能及び動作を実現することができる。また、本実施例の機能をコンピュータプログラムにより実現することも可能である。
【００５２】
最後に、上述の実施例は例示的であり限定的ではなく、本発明は実施例に限定されるものではない。本発明は特許請求の範囲に定義された発明の範囲を逸脱しない改造や設計変更をも包含するものである。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、指認証プリズムを用いて指の指紋等を撮影して生体認証を行なうものであるが、生体認証対象は指に限定されるものではなく、人体の別の部位に係る画像を撮影して生体認証を行なうような生体認証システムにも適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１    指認証プリズム
２    指
３    可視光源
４    赤外光源
５    撮像装置
６    赤外光カットフィルタ
７    赤外光透過可視光カットフィルタ
１０  指設置面
１１  撮像面
１２  反射面
１３  面
２０  ミラー
３０  画像処理部
３１  照合部
３２  表示部
３３  指置き部
【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９】
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【図１０】
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【図８】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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