(57)【要約】【課題】生体内部の被写体像を高品質な画像として入力可能な薄型の画像入力装置と、それを用いた薄型の個人認証装置を実現する。【解決手段】近赤外光源６，近赤外光を透過する光学的バンドパスフィルタ７、像面側に凸面を向けた複数の平凸レンズ３ａをアレイ配列したレンズアレイ３、レンズアレイ３により結像される生体内被写体２ａの複眼画像を撮像する撮像素子５からなる撮像光学系１００を有する。少なくとも撮像素子５を矢印１５の方向へ移動させながら、複数の異なった位置で撮像した複数の複眼画像をつなぎ合わせた複眼画像から、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する。この再構成画像に基づいて個人認証処理を行う。【選択図】図１
2008097328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止した生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための撮像素子
を含む撮像光学系と、
前記撮像光学系の少なくとも前記撮像素子を、前記レンズの光軸と直交する面内において移動させる移動手段と、
前記撮像素子が前記面内における複数の異なった位置に移動した時に前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像をつなぎ合わせる処理を行って１の複眼画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段と、
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された複眼画像から、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って１の再構成画像を生成する再構成処理手段と、
を有し、
前記再構成処理手段により生成された再構成画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
静止した生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための撮像素子
を含む撮像光学系と、
前記撮像光学系の少なくとも前記撮像素子を、前記レンズの光軸と直交する面内において移動させる移動手段と、
前記撮像素子が前記面内における複数の異なった位置に移動した時に前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像それぞれから、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って複数の再構成画像を生成する再構成処理手段と、
前記再構成処理手段により生成された複数の再構成画像をつなぎ合わせる処理を行って単一画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段とを有し、
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された単一画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする画像入力装置。
【請求項３】
移動する生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための撮像素子
を含む撮像光学系と、
所定の時間間隔で連続的に前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像それぞれから、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って複数の再構成画像を生成する再構成処理手段と、
前記再構成処理手段により生成された複数の再構成画像の相互間の視差を検出する再構成画像間視差検出手段と、
前記再構成画像間視差検出手段により検出された視差を利用して、前記再構成処理手段により生成された複数の再構成画像をつなぎ合わせる処理を行って単一画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段とを有し、
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された単一画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする画像入力装置。
【請求項４】
移動する生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための撮像素子
を含む撮像光学系と、
所定の時間間隔で連続的に前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像の相互間の視差を検出する複眼画像間視差検出手段と、
前記複眼画像間視差検出手段により検出された視差を利用して、前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像をつなぎ合わせる処理を行って１の複眼画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段と、
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された複眼画像から、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って１の再構成画像を生成する再構成処理手段とを有し、
前記再構成処理手段により生成された再構成画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする画像入力装置。
【請求項５】
移動する生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための、受光素子が２列に配列されてなる２ライン撮像素子
を含む撮像光学系と、
所定の時間間隔で連続的に前記撮像素子により撮像された複数の２ライン複眼画像を１ラインずつ分離してつなぎ合わせる処理を行って第１と第２の２次元の複眼画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段と、
前記第１と第２の複眼画像から、該両複眼画像間の前記生体の移動方向の視差を利用して前記生体の移動速度の変動が補償された１の複眼画像を生成する速度変動補償処理手段と、
前記速度変動補償処理手段により生成された複眼画像から、その各個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って再構成画像を生成する再構成処理手段とを有し、
前記再構成処理手段により生成された再構成画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする画像入力装置。
【請求項６】
移動する生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に所定の間隔で設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための、受光素子が１列に配列されてなる第１と第２のライン撮像素子
を含む撮像光学系と、
所定の時間間隔で連続的に前記第１及び第２のライン撮像素子により撮像された複数の１ライン複眼画像をそれぞれつなぎ合わせる処理を行って第１と第２の２次元の複眼画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段と、
前記第１と第２の複眼画像から、該両複眼画像間の前記生体の移動方向の視差を利用して前記生体の移動速度の変動が補償された１の複眼画像を生成する速度変動補償処理手段と、
前記速度変動補償処理手段により生成された複眼画像から、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って再構成画像を生成する再構成処理手段とを有し、
前記再構成処理手段により生成された再構成画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする画像入力装置。
【請求項７】
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された複眼画像に対し、各個眼画像毎に、予め用意された前記レンズに関する光学伝達関数データに基づいて、前記レンズによる像劣化の補正処理を施す補正処理手段をさらに有することを特徴とする請求項１又は４記載の画像入力装置。
【請求項８】
前記撮像素子によって撮像された複眼画像に対し、各個眼画像毎に、予め用意された前記レンズに関する光学伝達関数データに基づいて、前記レンズによる像劣化の補正処理を施す補正処理手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像入力装置。
【請求項９】
前記再構成処理手段により生成された再構成画像に対し、予め用意された前記レンズに関する光学伝達関数データに基づいて、前記レンズによる像劣化の補正処理を施す補正処理手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の画像入力装置。
【請求項１０】
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された単一画像に対し、予め用意された前記レンズに関する光学伝達関数データに基づいて、前記レンズによる像劣化の補正処理を施す補正処理手段をさらに有することを特徴とする請求項２又は３記載の画像入力装置。
【請求項１１】
前記撮像素子によって撮像された複眼画像における個眼画像間の視差に基づいて前記被写体から前記レンズアレイまでの距離（以下、被写体距離）を検出する被写体距離算出手段をさらに有し、
前記補正処理手段は、予め用意された前記レンズに関する複数の光学伝達関数データの中から、前記被写体距離検出手段により検出された被写体距離に応じて、前記補正処理に用いる光学伝達関数データを選択することを特徴とする請求項７乃至１０のいずれか１項記載の画像入力装置。
【請求項１２】
前記レンズアレイの前記複数のレンズの相互間の像面側におる光線クロストークを防止する遮光手段を有することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項記載の画像入力装置。
【請求項１３】
前記撮像光学系は、前記光源により照射される近赤外光が含まれる所定の波長域の光のみを透過させる光学的バンドパスフィルタを、前記レンズアレイの前記生体側又は像面側に有することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の画像入力装置。
【請求項１４】
前記光源を間欠的に発光させる制御を行う手段と、
前記光源の発光状態で前記撮像素子により撮像された複眼画像と、前記光源の消光状態で前記撮像素子により撮像された複眼画像との差分をとることにより、前記光源により照射された近赤外光以外の光によるバイアス成分を除去した複眼画像を生成するバイアス成分除去処理手段とをさらに有し、
前記バイアス成分除去処理手段により生成されたバイアス成分除去後の複眼画像を、前記撮像素子により撮像された複眼画像として扱うことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の画像入力装置。
【請求項１５】
前記光源に対し、前記生体に照射される近赤外光の強度を正弦波状に変化させる制御を行う手段と、
前記光源により前記生体に照射される近赤外光の強度の正弦波状変化周期内の複数の異なった位相時点で前記撮像素子によりそれぞれ撮像された複数の複眼画像から演算処理によって、前記光源により照射された近赤外光以外の光によるバイアス成分を除去した複眼画像を生成するバイアス成分除去処理手段とをさらに有し、
前記バイアス成分除去処理手段により生成されたバイアス成分除去後の複眼画像を、前記撮像素子により撮像された複眼画像として扱うことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の画像入力装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項記載の画像入力装置と、
前記画像入力装置により入力された被写体の画像に基づいて個人認証処理を行う認証処理手段とを有することを特徴とする個人認証装置。
【請求項１７】
請求項１６記載の個人認証装置を備え、該個人認証装置による個人認証処理の結果に応じて動作が制御されることを特徴する電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内部の被写体（例えば人の指の静脈や皮下にある真皮の指紋）の画像を入力する目的に好適な画像入力装置と、そのような被写体の画像を利用する個人認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人の指を赤外光又は近赤外光で照明した状態で指内部の静脈パターンを撮像し、その静脈パターンから個人認証を行う個人認証装置が特許文献１，２，３に記載されている。
【０００３】
また、複眼光学系を用いた薄型の画像入力装置が特許文献４，５及び非特許文献１に記載されている。非特許文献１には、指紋認証システムへの適用を目的とした指紋入力への応用例も記載されている。
【０００４】
また、屈折率分布型のロッドレンズを一列に並べたロッドレンズアレイと、このロッドレンズアレイのロッドレンズと受光素子とが１対１に対応したライン撮像素子とを有する密着型イメージセンサが例えば特許文献６に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２７２８１号公報
【特許文献２】特開２００５−９２３７５号公報
【特許文献３】特開平７−２１３７３号公報
【特許文献４】特許第３７０５７６６号公報
【特許文献５】特開２００１−６１１０９号公報
【特許文献６】特開２００２−２１８１６０号公報
【非特許文献１】生源寺類ほか，「複眼光学系を用いた薄型画像入力装置の開発」，映像情報メディア学会誌  Vol．57，No．9，pp．1135−1141（2003）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１，２，３に記載されているような個人認証装置は、単眼光学系を用いているため被写体距離や撮像距離が制限され、薄型化に限界がある。個人認証装置を携帯電話、小型情報端末（ＰＤＡ等）、ノートパソコンといった電子機器に搭載するためには、個人認証装置の薄型化が求められている。
【０００７】
個人認証装置の薄型化のためには、指の静脈や真皮指紋等の生体内部の被写体の像を入力するための画像入力装置の薄型化が最も重要である。画像入力装置の薄型化には、特許文献４，５や非特許文献１に記載されているような複眼光学系を応用すると一般に有利であろう。しかし、個人認証のための画像入力装置としては、単に薄型化できればよいという訳ではなく、個人認証に利用するための生体内部の被写体の像を品質の良い画像として入力できるものでなければならない。
【０００８】
なお、特許文献６に記載されているようなロッドレンズアレイとライン撮像素子を用いた密着型イメージセンサは、各ロッドレンズによる結像を１画素として撮像する関係から解像力に限界があり、高精細な被写体画像を入力する用途には適さない。また、屈折率分布型のロッドレンズは、結像作用を得るために数ｍｍ程度以上の光路長を必要とするため、光学系の薄型化にも限界がある。
【０００９】
よって、本発明の主たる目的は、指の静脈や真皮指紋等の生体内部の被写体の像を高精細な画像として入力する用途に好適な薄型画像入力装置と、それを用いた個人認証装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１記載の発明に係る画像入力装置は、静止した生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための撮像素子
を含む撮像光学系と、
前記撮像光学系の少なくとも前記撮像素子を、前記レンズの光軸と直交する面内において移動させる移動手段と、
前記撮像素子が前記面内における複数の異なった位置に移動した時に前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像をつなぎ合わせる処理を行って１の複眼画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段と、
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された複眼画像から、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って１の再構成画像を生成する再構成処理手段と、
を有し、
前記再構成処理手段により生成された再構成画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明に係る画像入力装置は、静止した生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置を提供するものであって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための撮像素子
を含む撮像光学系と、
前記撮像光学系の少なくとも前記撮像素子を、前記レンズの光軸と直交する面内において移動させる移動手段と、
前記撮像素子が前記面内における複数の異なった位置に移動した時に前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像それぞれから、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って複数の再構成画像を生成する再構成処理手段と、
前記再構成処理手段により生成された複数の再構成画像をつなぎ合わせる処理を行って単一画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段とを有し、
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された単一画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明に係る画像入力装置は、移動する生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための撮像素子
を含む撮像光学系と、
所定の時間間隔で連続的に前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像それぞれから、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って複数の再構成画像を生成する再構成処理手段と、
前記再構成処理手段により生成された複数の再構成画像の相互間の視差を検出する再構成画像間視差検出手段と、
前記再構成画像間視差検出手段により検出された視差を利用して、前記再構成処理手段により生成された複数の再構成画像をつなぎ合わせる処理を行って単一画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段とを有し、
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された単一画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明に係る画像入力装置は、移動する生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための撮像素子
を含む撮像光学系と、
所定の時間間隔で連続的に前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像の相互間の視差を検出する複眼画像間視差検出手段と、
前記複眼画像間視差検出手段により検出された視差を利用して、前記撮像素子により撮像された複数の複眼画像をつなぎ合わせる処理を行って１の複眼画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段と、
前記つなぎ合わせ処理手段により生成された複眼画像から、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って１の再構成画像を生成する再構成処理手段とを有し、
前記再構成処理手段により生成された再構成画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明に係る画像入力装置は、移動する生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための、受光素子が２列に配列されてなる２ライン撮像素子
を含む撮像光学系と、
所定の時間間隔で連続的に前記撮像素子により撮像された複数の２ライン複眼画像を１ラインずつ分離してつなぎ合わせる処理を行って第１と第２の２次元の複眼画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段と、
前記第１と第２の複眼画像から、該両複眼画像間の前記生体の移動方向の視差を利用して前記生体の移動速度の変動が補償された１の複眼画像を生成する速度変動補償処理手段と、
前記速度変動補償処理手段により生成された複眼画像から、その各個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って再構成画像を生成する再構成処理手段とを有し、
前記再構成処理手段により生成された再構成画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明に係る画像入力装置は、移動する生体の内部に存在する被写体の画像を入力する画像入力装置であって、
前記生体に近赤外光を照射する光源、
前記生体側に０又は負のパワーを持つ面を有しかつ像面側に正のパワーを持つ面を有する複数のレンズがアレイ配列されてなる、前記被写体の像を結像するためのレンズアレイ、及び、
前記レンズアレイの像面側に所定の間隔で設けられた、前記複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像（以下、この像を個眼画像と記す）の集合である複眼画像を撮像するための、受光素子が１列に配列されてなる第１と第２のライン撮像素子
を含む撮像光学系と、
所定の時間間隔で連続的に前記第１及び第２のライン撮像素子により撮像された複数の１ライン複眼画像をそれぞれつなぎ合わせる処理を行って第１と第２の２次元の複眼画像を生成する、つなぎ合わせ処理手段と、
前記第１と第２の複眼画像から、該両複眼画像間の前記生体の移動方向の視差を利用して前記生体の移動速度の変動が補償された１の複眼画像を生成する速度変動補償処理手段と、
前記速度変動補償処理手段により生成された複眼画像から、その個眼画像間の視差を利用して単一画像を再構成する処理を行って再構成画像を生成する再構成処理手段とを有し、
前記再構成処理手段により生成された再構成画像を前記被写体の画像として入力することを特徴とする。
【００１６】
請求項７記載の発明に係る画像入力装置は、請求項１又は４記載の発明に係る画像入力装置であって、前記つなぎ合わせ処理手段により生成された複眼画像に対し、各個眼画像毎に、予め用意された前記レンズに関する光学伝達関数データに基づいて、前記レンズによる像劣化の補正処理を施す補正処理手段をさらに有することを特徴とする。
【００１７】
請求項８記載の発明に係る画像入力装置は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の発明に係る画像入力装置であって、前記撮像素子によって撮像された複眼画像に対し、各個眼画像毎に、予め用意された前記レンズに関する光学伝達関数データに基づいて、前記レンズによる像劣化の補正処理を施す補正処理手段をさらに有することを特徴とする。
【００１８】
請求項９記載の発明に係る画像入力装置は、請求項１乃至４のいずれか１項記載の発明に係る画像入力装置であって、前記再構成処理手段により生成された再構成画像に対し、予め用意された前記レンズに関する光学伝達関数データに基づいて、前記レンズによる像劣化の補正処理を施す補正処理手段をさらに有することを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の発明に係る画像入力装置は、請求項２又は３記載の発明に係る画像入力装置であって、前記つなぎ合わせ処理手段により生成された単一画像に対し、予め用意された前記レンズに関する光学伝達関数データに基づいて、前記レンズによる像劣化の補正処理を施す補正処理手段をさらに有することを特徴とする。
【００２０】
請求項１１記載の発明に係る画像入力装置は、請求項７乃至１０のいずれか１項記載の発明に係る画像入力装置であって、前記撮像素子によって撮像された複眼画像における個眼画像間の視差に基づいて前記被写体から前記レンズアレイまでの距離（以下、被写体距離）を検出する被写体距離算出手段をさらに有し、前記補正処理手段は、予め用意された前記レンズに関する複数の光学伝達関数データの中から、前記被写体距離検出手段により検出された被写体距離に応じて、前記補正処理に用いる光学伝達関数データを選択することを特徴とする。
【００２１】
請求項１２記載の発明に係る画像入力装置は、請求項１乃至１１のいずれか１項記載の発明に係る画像入力装置であって、前記レンズアレイの前記複数のレンズの相互間の像面側におる光線クロストークを防止する遮光手段を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１３記載の発明に係る画像入力装置は、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の発明に係る画像入力装置であって、前記撮像光学系は、前記光源により照射される近赤外光が含まれる所定の波長域の光のみを透過させる光学的バンドパスフィルタを、前記レンズアレイの前記生体側又は像面側に有することを特徴とする。
【００２３】
請求項１４記載の発明に係る画像入力装置は、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の発明に係る画像入力装置であって、前記光源を間欠的に発光させる制御を行う手段と、前記光源の発光状態で前記撮像素子により撮像された複眼画像と、前記光源の消光状態で前記撮像素子により撮像された複眼画像との差分をとることにより、前記光源により照射された近赤外光以外の光によるバイアス成分を除去した複眼画像を生成するバイアス成分除去処理手段とをさらに有し、前記バイアス成分除去処理手段により生成されたバイアス成分除去後の複眼画像を、前記撮像素子により撮像された複眼画像として扱うことを特徴とする。
【００２４】
請求項１５記載の発明に係る画像入力装置は、請求項１乃至１２のいずれか１項記載の発明に係る画像入力装置であって、前記光源に対し、前記生体に照射される近赤外光の強度を正弦波状に変化させる制御を行う手段と、前記光源により前記生体に照射される近赤外光の強度の正弦波状変化周期内の複数の異なった位相時点で前記撮像素子によりそれぞれ撮像された複数の複眼画像から演算処理によって、前記光源により照射された近赤外光以外の光によるバイアス成分を除去した複眼画像を生成するバイアス成分除去処理手段とをさらに有し、前記バイアス成分除去処理手段により生成されたバイアス成分除去後の複眼画像を、前記撮像素子により撮像された複眼画像として扱うことを特徴とする。
【００２５】
請求項１６記載の発明に係る個人認証装置は、請求項１乃至１５のいずれか１項記載の発明に係る画像入力装置と、該画像入力装置により入力された被写体の画像に基づいて個人認証処理を行う認証処理手段とを有することを特徴とする。
【００２６】
請求項１７記載の発明に係る電子機器は、請求項１６記載の発明に係る個人認証装置を備え、該個人認証装置による個人認証処理の結果に応じて動作が制御されることを特徴する。
【発明の効果】
【００２７】
（１）請求項１乃至１５記載の発明によれば、
・撮像光学系が薄型化の容易な構造であるので、全体として薄型の画像入力装置を実現できる。
・生体内部の静脈等による吸収は大きいが、静脈等の存在しない部分では吸収の少ない近赤外光を光源により生体に照射するため、静脈等の鮮明な像を撮像素子に結像させることができる。また、複眼光学系では、レンズアレイにおけるレンズの正のパワーを持つ面（例えば平凸レンズの凸面）を被写体側に向けるのが通常であるが、本発明では、レンズアレイのレンズとして、被写体側に０又は負のパワーを持つ面を有し、かつ、像面側に正のパワーを持つ面を有するレンズ（例えば像面側に凸面を向けた平凸レンズ）を用いるため、被写体距離が小さい条件でも、被写体の見込み角（レンズへの光線の入射角）の違いに伴うＭＴＦの変化が小さくなり、また歪曲や湾曲といった面内誤差も抑えられる。さらに、皮膚厚みの個人差等によって被写体距離は変動するが、個眼画像間の視差を利用した複眼画像から単一画像の再構成処理は、被写体距離の変動に容易に対応し、解像度低下等を補償することができる。以上より、静脈等、生体内部の被写体の高品質、高精細な画像を入力可能になる。
・生体の移動速度の変動を補償することにより（請求項５，６）、例えば指をスライドさせながら静脈パターンを撮像する場合に指の移動速度が不安定であっても指の静脈の安定した画像を入力可能になる。
・レンズの光学伝達関数データに基づいてレンズによる像劣化の補正処理を施すため（請求項７乃至１０）、レンズによる像劣化の補正されたより高品質の画像を入力することができる。そして、レンズアレイのレンズとして、被写体側に０又は負のパワーを持つ面を有し、かつ、像面側に正のパワーを持つ面を有するレンズを用いることにより被写体の見込み角（レンズへの光線の入射角）の違いに伴うＭＴＦの変化が抑えられるため、像劣化の補正処理も容易である。
・被写体距離に応じて像劣化の補正処理に用いる光学伝達関数データを選択することにより（請求項１１）、被写体距離が変動しても高精度の像劣化補正を行うことができるため、被写体距離の違いによる影響を軽減し、入力画像の品質をさらに高めることができる。
・遮光手段を設けることによりレンズアレイのレンズ相互間の像面側における光線クロストークを防止するため（請求項１２）、ゴーストやフレアといったノイズの少ない画像を入力することができる。
・光源による照射される近赤外光が含まれる所定波長域の光のみを透過させる光学的バンドパスフィルタを設けることにより（請求項１３）、あるいは、光源の変調と演算処理によるバイアス成分除去を行うことにより（請求項１４，１５）、光源以外の外部光による影響を排除した被写体画像の入力が可能になる。
・撮像光学系の少なくとも撮像素子を移動させ、又は生体を移動させて被写体を撮像するため、撮像すべき被写体の大きさに比べて小さな標準的なエリア撮像素子又はライン撮像素子を使用可能である。このため、被写体のサイズ等に合わせた専用の撮像素子を用いる場合に比べ画像入力装置のコスト削減が可能である、等々の効果を得られる。
（２）請求項１６記載の発明によれば、
・薄型化が容易な画像入力装置を用いるため、電子機器への組み込み用途等に適した薄型の個人認証装置を実現することができる。
・静脈等の生体内被写体の像を高品質な画像として入力することができるため、高精度な個人認証を行うことができる。
・皮膚厚の個人差や外部光の影響を受けにくいため、安定かつ高精度の個人認証が可能である、等々の効果を得られる。
（３）請求項１７記載の発明によれば、
・個人認証装置は薄型化可能であるため、個人認証装置を装備することによる電子機器の大型化を避けることができる。
・個人認証装置による個人認証処理の結果に応じて小型情報端末やノートパソコンの電子機器におけるログイン制御等を行うことにより、電子機器に対するセキュリティを向上させることができる、等々の効果を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは、生体として人の指を想定し、被写体として指の内部の静脈を想定する。そして、静脈の画像を入力し、その静脈パターンの特徴を利用して個人認証を行う場合を想定する。また、以下の説明中で参照される複数の図面において、説明の重複を減らすため、同一又は同等の要素に対し同一の参照番号を用いる。
【００２９】
［第１の実施形態］
図１は本発明の第１の実施形態に係る画像入力装置及び個人認証装置の説明図である。図１において、撮像光学系１００、つなぎ合わせ処理部１０１、前処理部１０２、再構成演算部１０３及び後処理部１０４は画像入力装置を構成する。認証演算部１０５と登録データメモリ１０６は、静脈パターンを利用して個人認証処理を行う認証処理手段を構成する。このような認証処理手段及び画像入力装置とから個人認証装置が構成される。
【００３０】
図１において、１は指（生体）を模式的に示している。この撮像光学系１００は、静止した状態の指１の内部の静脈２を被写体として、その像を分割撮像して入力するものである。撮像光学系１００は、光源６、レンズアレイ３、遮光部材（遮光手段）４、撮像素子５及び光学的バンドパスフィルタ７から構成される。
【００３１】
レンズアレイ３は被写体像を結像させるためのもので、複数のレンズ３ａがレンズ光軸と略直交する平面内に２次元アレイ配列されたものである。
【００３２】
本発明によれば、レンズアレイ３の各レンズ３ａは、被写体側に０又は負のパワーを持つ面を有し、像面側（図中、下面側）に正のパワーを持つ面を有するレンズとされる。本実施形態（及び後記各実施形態）においては、図示のように、レンズ３ａとして像面側に凸面を向けた平凸レンズが用いられる。その凸面は球面でも非球面でもよく、非球面とするとレンズ３ａの光学特性を向上させる設計の自由度が大きくなる。
【００３３】
遮光部材４は、レンズアレイ３の各レンズ３ａを通過した光線の像面上でのクロストークを防止し、ゴーストやフレアなどのノイズ光を抑制するためのものである。本実施形態の遮光部材４はレンズアレイ３の各レンズ３ａから像面までの高さを持ち、各レンズ３ａに対応した開口部（通し穴）が２次元アレイ配列された構造であり、各開口部は正方形断面形状を有する。なお、遮光部材４は、レンズアレイ３の各レンズ３ａに開口部が対応したピンホールアレイでもよいし、各レンズ３ａに対応した開口部が形成された透明平行平板の上面又は下面あるいは上下両面に不透明膜を蒸着等で成膜したものでもよい。
【００３４】
撮像素子５は、レンズアレイ３の各レンズ３ａにより結像される像（個眼画像）の集合である複眼画像を撮像するための撮像手段であり、受光素子５ａが２次元アレイ配列されたエリア撮像素子である。このような撮像素子５としては、標準的なＣＣＤ撮像素子やＣＭＯＳ撮像素子を用いることができる。ここでは、撮像素子５は、受光素子５ａによる光電変換信号のゲインを調整したりアナログ信号からデジタル信号へ変換したりする回路を内蔵し、撮像画像をデジタル画像データとして出力する構成のものとする。なお、撮像素子５は個々の個眼画像を複数画素からなる２次元画像として撮像する。
【００３５】
光源６は、生体による吸収率が低い近赤外光を指（生体）１に照射するものであり、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）である。光源６により指１に照射された近赤外光は、指１の内部の静脈（被写体）２内の還元ヘモグロビンに吸収されるが、静脈２以外の部分では殆ど吸収されることがないため、静脈パターンを透視可能である。この静脈パターンはレンズアレイ３の各レンズ３ａにより撮像素子５の撮像面に複眼画像として結像される。
【００３６】
光学的バンドパスフィルタ７は、光源６より照射される近赤外光が含まれる所定の波長域の光のみを透過させるものである。この光学的バンドパスフィルタ７は、光源６以外の光源からのノイズ光の影響を除去するために設けられているものである。ノイズ光の入射を考慮する必要がない場合や、後記の第８の実施形態におけるように演算処理によってノイズ光の影響を除去する場合には、光学的バンドパスフィルタ７を省いてもよい。また、光学的バンドパスフィルタ７をレンズアレイ３の像面側、例えば撮像素子５の撮像面上に配置することも可能である。
【００３７】
図１には光源６は１個のみ示されているが、被写体の領域を照明するような配置で複数個設置してもよい。光源６としてレーザダイオード（ＬＤ）を用いてもよい。また、図１では指１をレンズアレイ３と対向しない側の面（図中、上面）から照明するように光源６が配置されている。しかし、光源６より照射された近赤外光は指１の内部であらゆる方向に拡散されるため、指１を側面又は下面から照明するように光源６を配置してもよく、このようにしても静脈像を問題なく撮像可能である。また、光源６の発した近赤外光を指１へ向けて導く光導体を追加してもよい。
【００３８】
撮像素子５は、レンズアレイ３により結像される静脈パターン（被写体像）の複眼画像を撮像し、それをデジタル画像データとして出力する。このデジタル画像データは、つなぎ合わせ処理部（つなぎ合わせ処理手段）１０１に入力される。本実施形態では、撮像光学系１００は、その全体が一体として、レンズ３ａの光軸と直交する面内において矢印１５に示す方向に移動させられながら、複数の異なった位置において被写体像を撮像し、撮像した複数の複眼画像をつなぎ合わせ処理部１０１に入力する。つなぎ合わせ処理部１０１は、入力された複数の複眼画像をつなぎ合わせる処理を行って、１つの複眼画像を生成する。
【００３９】
図２に、撮像光学系１００を移動させる駆動機構の一例を示す。図２において、８は撮像素子５が固定されるステージ、１０はステージ８と係合したボールねじ、９はボールねじ１０の一端に結合されたステッピングモータである。パルス発生器２０で発生されたパルスがモータドライバ１９を介してステッピングモータ９に供給されることにより、ステッピングモータ９が回転してボールねじ１０を回転駆動することにより、ステージ８を矢印に示すように進退させる。２１はパルス発生器２０から供給されるパルスをカウントするカウンタであり、このカウンタ２１の値からステージ８の位置、すなわち撮像光学系１００の位置もしくは移動量を検知できる。カウンタ２１の値は、位置情報もしくは移動量情報として、つなぎ合わせ処理部１０１と撮像素子駆動部２２へ供給される。
【００４０】
なお、撮像光学系１００の駆動を、ステッピングモータではなくＤＣモータ、超音波モータ、ピエゾ素子等を用いて行うようにしてもよい。また、位置もしくは移動量の検知は、リニアスケールや変位計等を用いて行うようにしてもよい。
【００４１】
指全体の静脈パターンを撮像する場合の動作について説明する。被写体すなわち静脈２のサイズを６０×１０ｍｍとし、撮像光学系１００が一度の撮像できるエリアを１０×１０ｍｍであるとする。撮像光学系１００を指１の先端（爪側端）を観察できる位置に移動させる。この位置を初期位置として、撮像素子駆動部２２が撮像素子５に１回目の撮像を行わせる。その後、撮像光学系１００を矢印１５の方向に移動させ、１０ｍｍだけ移動する度に撮像素子駆動部２２が撮像素子５に撮像を行わせる。このようにして、合計６回の撮像が行われることにより、被写体全体をカバーする６枚の複眼画像が撮像され、つなぎ合わせ処理部１０１に入力される。つなぎ合わせ処理部１０１では、入力された６枚の複眼画像を、カウンタ２１より与えられる位置もしくは移動量情報に基づいて、撮像光学系１００の移動方向（副走査方向）につなぎ合わせることにより、被写体全体をカバーした１枚の複眼画像を生成する。なお、予め決めた固定間隔（固定移動量）毎に撮像するのであれば、つなぎ合わせ処理部１０１に位置情報もしくは移動量情報（カウンタ２１のカウント値）を必ずしも供給する必要はない。
【００４２】
また、光源６により照射された近赤外光は指１の内部で拡散するので、指全体に近赤外光が行き渡るのであれば光源６を必ずしも移動させる必要はない。
【００４３】
また、撮像光学系１００のレンズアレイ３、遮光部材４及び光学的バンドパスフィルタ７を、被写体全体をカバーするようなサイズとし、撮像素子５のみを矢印１５の方向に移動させながら撮像するようにしてもよく、かかる態様も本実施形態に包含される。撮像素子５以外の要素３，４，７は、被写体全体をカバーするようなサイズにしてもコストはそれほど増加せず、撮像光学系１００を全体として移動させる場合に比べ駆動負荷も減少する。
【００４４】
つなぎ合わせ処理部１０１により生成された複眼画像データは、前処理部１０２によって前処理を施された後、再構成演算部１０３に転送される。前処理部１０２による前処理では、例えば、複眼画像における遮光部材４による影部分を除いた各個眼画像の領域を抽出し、各個眼画像に対し平滑化もしくは平均化処理によって孤立点等のノイズ成分を除去したり、静脈パターンが含まれる個眼画像を抽出したり、さらには個眼画像に対し静脈パターンを鮮明にするための強調処理を必要に応じて施す。再構成演算部１０３は、前処理後の複眼画像から後述する個眼画像間の視差を利用した再構成演算により単一画像を再構成する。この単一画像データは、後処理部１０４によって再構成ノイズの除去などの後処理を必要に応じて施された後、静脈（被写体）画像データとして認証演算部１０４へ入力される。ここまでが画像入力装置としての動作である。なお、上記の前処理と後処理は再構成処理の前・後処理である。すなわち、前処理部１０２、後処理部１０４は再構成演算部１０３とともに「再構成処理手段」を構成している。
【００４５】
認証演算部１０５においては、入力された静脈画像より静脈パターンの特徴量を抽出し、その特徴量と、登録データメモリ１０６に記憶されている登録者の静脈パターンの特徴量とを比較することにより個人認証を行う。すなわち、抽出した特徴量と登録者の特徴量との距離が所定値以下ならば、被認証者（指１の持ち主）は登録者本人であると認証されるが、そうでなければ認証を拒否される。このような静脈パターンを利用する個人認証技術自体は公知であるので、これ以上の詳細は省略する。
【００４６】
レンズアレイ３は透明の樹脂やガラス材料で作られ、例えば、リフロー法や面積階調マスク法、研磨法などの加工法で作成され、あるいは、これらの加工法で作製した型を用いた成形加工などにより作製することができる。遮光部材４も樹脂、ガラス、金属などの材料を用いて同様に加工できるが、不透明材料を用いたり透明材料にコーティングを施したりして、光の透過や反射を抑制するようにする。
【００４７】
なお、図１においては、遮光部材４の開口部（通し穴）は、レンズ光軸と略直交する平面内での断面積がレンズ３ａから撮像素子５の撮像面まで均一な形状となっているが、開口部をその断面積が撮像面に近づくほど減少するテーパ形状としてもよい。このようなテーパ状の開口部とすると、開口部に斜めに入射した光線が開口部内面で撮像素子５の撮像面へ反射されにくくなるため、開口部の内部反射によるフレアやゴーストを効果的に防ぐことができる。また、開口部の大きさに対して遮光壁部材４の必要な高さが大きくなると遮光部材４の加工が困難になる。この場合、加工が容易な高さの遮光部材４を作成し、これを高さ方向に積層接着した構造とすることができる。
【００４８】
図３に、撮像光学系１００において撮像される複眼画像のシミュレーション例を示す。図３(a)は複眼画像を生成するための原画像で、図３（ｂ）が複眼画像である。複眼画像における個眼画像間に存在する黒部分は、遮光壁部材４による影である。個眼画像は、レンズアレイ３の各レンズ３ａにより結像される画像であり、レンズ位置に応じて被写体の異なる部分が撮像される。図１において、２ａは１つのレンズ３ａによる視野を表しており個眼画像として観察される領域に相当する。また、２ｂは隣接するレンズ３ａ間で視野が重なる部分を表しており、これは図３（ｂ）において隣接する個眼画像で共通する重複領域を表す。
【００４９】
指の皮膚表面から静脈までの距離には個人差があるため、図１におけるレンズアレイ３から静脈２までの距離は、被認証者によって変化する。図１の状態に対し、図４（ａ）に示すように静脈２がレンズアレイ３に近づくと、あるいは遮光部材４の高さが大きくなると、隣接する個眼画像間での重複領域がなくなる。逆に図１の状態に対し、図４（ｂ）に示すように静脈２がレンズアレイ３から遠ざかると、あるいは遮光部材４の高さが小さくなると、隣接する個眼画像間での重複領域２ｂが大きくなる。
【００５０】
隣接個眼画像間での重複領域がないときは、複眼画像中の個々の個眼画像を抽出し、各個眼画像をレンズ３ａによる上下左右の反転を元に戻してから単純につなぎ合わせることにより単一画像を再構成することができる。しかし、隣接個眼画像間での重複領域がある場合は、重複する領域の一方が無効になるため、個眼画像を単純につなぎ合わせる方法で単一画像を再構成すると、画像が小さくなり画像を構成する画素数が減るため解像力が低下する。また、図４(b)のように静脈がレンズアレイから遠ざかると、重複領域が増えて無効画素が増えると同時に撮像光学系の光学倍率が低下して静脈パターン像が小さくなるため、さらに解像力が低下する。
【００５１】
本実施形態においては、そのような無効画素の増加や光学倍率の低下に伴う解像力低下を補償するために、再構成演算部１０３で以下に説明するような個眼画像間の視差を利用した再構成処理を行う。
【００５２】
個眼画像間にはレンズ３ａと静脈２つまり被写体との位置関係に起因した視差が存在するため、各個眼画像は視差に伴い少しずつシフトした画像となる。なお、本明細書において、個眼画像間の「視差」とは、複眼画像において基準とした個眼画像に対する各個眼画像のシフト量（単位は長さ）を表す。個眼画像の視差を利用すると、個眼画像における１つの画素に埋もれた被写体の構造を再現することができる。個眼画像間の視差の検出には、例えば次の（１）式で得られる個眼画像間の輝度偏差の二乗和を用いることができる。
【００５３】
【数１】
2008097328.tif 000003
【００５４】
（１）式において、ＩＢは複眼画像中の任意に設定した基準個眼画像であり、各個眼画像の視差の基準となる。Ｉｍは各個眼画像を表しており、ｍは個眼画像の番号で１からＮ（Ｎはレンズアレイ３を構成するレンズ３ａの個数）の値をとる。Pｘ，Pｙは個眼画像の基準個眼画像に対するx，y方向の視差を表す。個眼画像を構成する全画素について個眼画像と基準個眼画像の輝度偏差をとり、その二乗和Ｅを求める。Pｘ，Pｙを徐々に変化させながらＥを計算し、Ｅが最小となるときのPｘ，Pｙが、それぞれx、y方向における基準個眼画像に対する視差となる。図５にｘ軸にPｘ、y軸にPｙ、ｚ軸にＥをとったとき、Pｘ，Pｙの変化に伴うＥの変化の鳥瞰図を示す。
【００５５】
上述したように、図５でＥが最小となるときのPｘ，Pｙがx，y方向における個眼画像の基準個眼画像に対する視差である。視差の大きさが撮像素子５の画素サイズより小さくなることが考えられる場合は、視差の大きさが画素サイズあるいは画素サイズの整数倍になるように個眼画像を拡大し、すなわち個眼画像の構成画素数を増やし、拡大した個眼画像間の輝度偏差の最小二乗和から視差を求めればよい。その場合の個眼画像の拡大では、隣接画素を参照しながら各画素の輝度を決める補間演算を用いる必要がある。拡大率は、光学倍率とレンズアレイ３のレンズピッチ、撮像素子５の画素サイズから視差のおおよその値を推定できるため、推定した視差が画素サイズ分の長さになるように拡大率を決めればよい。レンズアレイ３のレンズピッチの加工精度が十分高い場合は、被写体のレンズアレイ３からの距離がわかれば、各個眼画像間の視差は幾何学的に算出可能である。そのため、１組の個眼画像間の視差を検出し、次の（２）式に基づき各個眼画像間の視差を算出してもよい。（２）式において、δは任意の個眼画像の視差、Δは実際に検出した個眼画像の視差、Ｎは画像内のｘ又はｙ方向（横又は縦方向）における基準個眼画像の中心から視差を検出した個眼画像の中心までの距離、ｎは基準個眼画像の中心から任意の個眼画像の中心までの距離をそれぞれ表す。
【００５６】
【数２】
2008097328.tif 000004
【００５７】
被写体距離が短い場合など、個眼画像間の視差が大きい場合は、基準個眼画像を１つの個眼画像に固定せず、隣接する個眼画像間で視差検出を実行するとよい。その場合、隣接する一方の個眼画像が基準個眼画像になり、他方が視差を検出する個眼画像になる。個眼画像の中には静脈パターンが観察されない個眼画像もあるので、前述したように、前処理で静脈パターンが観察される個眼画像を抽出し、それについて視差の検出を行い、静脈パターンが観測されない個眼画像の視差は、他の個眼画像について検出した視差を用い上記（２）式により算出すればよい。なお、輝度偏差の二乗和を最小化する方法に代えて、個眼画像間の相互相関計算による方法を用いてもよい。
【００５８】
図６は単一画像の再構成方法の説明図である。図６において、複眼画像３０における各個眼画像３０ａから画素輝度を取り出し、仮想空間における再構成画像３１の該個眼画像の位置及び視差に応じて決まる位置に、取り出した画素輝度を配置する。各個眼画像の全画素について同様の画素輝度の配置を繰り返すことにより再構成画像３１を得ることができる。
【００５９】
なお、視差の大きさや遮光部材の影などの影響で再構成画像３１に輝度が欠失した画素が生じるときは、その隣接画素の輝度を参照して補間する。視差が画素サイズより小さいときは、視差の大きさが画素サイズあるいは画素サイズの整数倍になるように再構成画像を拡大し、すなわち再構成画像の構成画素数を増やしてから同様の画素輝度配置を行えばよい。
【００６０】
図７に再構成演算部１０３における処理フローの一例を示す。まず、複眼画像を取得する（ステップＳ１）。次に、前処理で抽出された静脈パターンが含まれている個眼画像の中から視差検出のための基準個眼画像を設定する（ステップＳ２）。この基準個眼画像に対する各個眼画像の視差を検出する（ステップＳ３）。ただし、静脈パターンが含まれない個眼画像に関しては、前記（２）式により視差を参照する。そして、視差を利用して複眼画像から単一画像への再構成演算を行い（ステップＳ４）、再構成した単一画像を出力する（ステップＳ５）。このような再構成処理により、画素に埋もれた被写体の構造を再現でき、被写体が遠くなって解像力が低下する場合でも解像力を向上させた単一像を取得することができる。
【００６１】
なお、個眼画像間の重複が小さい場合は、検出される視差が非常に小さくなったり異常値になったりすることがある。そこで、視差の大きさに関する閾値を設定しておき、例えばステップＳ４において、視差と閾値との比較判定を行い、視差が閾値未満の場合には複眼画像中の個眼画像を上下左右反転を元に戻して単純につなぎ合わせることにより単一画像を再構成し、視差が閾値以上の場合には上述したような視差を利用した再構成処理を行うようにしてもよい。
【００６２】
上に述べたような個眼画像間の視差を利用した再構成処理を可能にするためには、被写体からレンズアレイ３までの距離が所定の許容範囲内にあるときに、撮像素子５により撮像された隣接する個眼画像が被写体の共通部分を１画素以上共有する必要がある。そのために、レンズアレイ３を設計する段階で、レンズアレイ３から被写体までの距離が所定の許容距離範囲内で最小となったときに、隣接する個眼画像が常に重複領域を持つように、遮光部材４の高さ及びレンズアレイ３のレンズ３ａの間隔が設定される。あるいは、レンズアレイ３から被写体までの距離が所定の許容距離範囲の最小値より小さくならないように調整するための透明平板（不図示）が指（生体）１とレンズアレイ３との間に、例えば光学的バンドパスフィルタ７の上面に設置され、あるいは、光学的バンドパスフィルタ７を省く場合には、それに代えて該透明平板が設置される。このようにすると、常に重複領域を有する複眼画像を取得できるため、上に述べたような視差の閾値との比較判定により再構成処理方法を変更する必要がなくなる。そして、被写体距離の変化は視差に反映されるため、視差を利用した再構成処理によって、皮膚の厚みの個人差などにより生じる被写体距離の変化にも容易に対応できる。
【００６３】
以上では、指内部の静脈パターンの入力と、静脈パターンを利用した個人認証を行う場合について説明した。しかし、本実施形態（及び後記各実施形態）は、掌の静脈パターンや指の真皮指紋パターンを撮像して個人認証を行う用途にも利用可能であり、さらには非侵襲の血糖値計測のための生体内部情報を撮像する用途にも応用可能である。
【００６４】
［第２の実施形態］
図８は本発明の第２の実施形態に係る画像入力装置及び個人認証装置の説明図である。本実施形態に係る画像入力装置は、前記第１の実施形態の場合と同様に静止した状態の指１の静脈２の像を撮像し入力するが、レンズアレイ３の各レンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段を構成する補正演算部２０１とメモリ２０２が追加されている点が前記第１の実施形態と相違する。メモリ２０２には、凸面を像面側に向けた平凸レンズ３ａに関する光学伝達関数（ＯＴＦ）データが予め格納されている。
【００６５】
図９に、レンズ３ａのような平凸レンズの光学伝達関数のゲインであるＭＴＦと被写体見込み角との関係を、レンズの凸面を被写体側に向けた場合と像面側に向けた場合について例示する。
【００６６】
図９（ａ）は凸面を被写体側に向けた平凸レンズのＭＴＦ特性を示し、図９（ｂ）は本発明におけるレンズ３ａのように凸面を像面側に向けた平凸レンズのＭＴＦ特性を示している。図９（ａ），（ｂ）における細実線、点線、一点鎖線はレンズに入射する光線角の違い、すなわち被写体の見込み角の違いを表している。図９（ｂ）における太実線は補正後のＭＴＦ特性を示している。
【００６７】
平凸レンズの凸面を被写体側に向けた場合、図９(a)に見られるように、ある見込み角では高空間周波数帯まで高いＭＴＦが得られるが、見込み角が変わるとＭＴＦ及びカットオフ周波数はともに大きく変化し、像は劣化する。許容見込み角に全体わたって高いＭＴＦとカットオフ周波数を保持するには、許容見込み角が非常に狭くなったり、複数枚のレンズや複雑な非球面形状が必要になったりして、簡単な構成で広い見込み角にわたって性能を保持するのは困難である。ＭＴＦが有限な範囲では補正演算によりＭＴＦ特性を向上させることもできるが、図９(a)の場合、見込み角によりＭＴＦの変化が大きいため、見込み角ごとに補正をかける必要があり、補正のための処理負荷が著しく大きくなる。また見、込み角に伴ってＭＴＦが０に落ち込みやすいため、補正可能な見込み角の範囲も限定されてしまう。
【００６８】
一方、本発明におけるレンズ３ａのように、凸面を像面側に向けた平凸レンズの場合、図９(b)に見られるように、ＭＴＦは全体的に低くなるが、見込み角に伴うＭＴＦの変化は小さく、またカットオフ周波数も大きく変わらない。ＭＴＦの補正演算を前提にして、レンズの凸面を像面側に向けた構成で、ＭＴＦが有限でかつ均一になるように面形状を最適化することにより、小さい処理負荷で広い見込み角にわたってＭＴＦ性能を保持することができる。例えば図９(b)の太実線のようなＭＴＦ特性に容易に補正することができる。以上は、ＭＴＦについて述べたが、凸面を像面側に向けた場合には、凸面を被写体側に向けた場合に比べ、歪曲や湾曲といった面内誤差も減少する。以上に述べたことは、被写体側に負のパワーの面を有し、像面側に正のパワーを持つ面を有するレンズについても同様に当てはまる。
【００６９】
次に、補正演算部２０１におけるＭＴＦ補正処理について説明する。なお、補正演算部２０１は、補正演算に先立ち、撮像素子５により撮像された複眼画像における遮光部材４による影の部分を除いた各個眼画像の抽出を行う。したがって、前処理部１０２では、影部分を除いた個眼画像を抽出する処理を行う必要はない。
【００７０】
レンズ３ａで劣化を受けた被写体の像、すなわち撮像された複眼画像における個々の個眼画像の強度データは次の（３）式で表される。
【００７１】
【数３】
2008097328.tif 000005
【００７２】
（３）式において、ｘ，ｙは個眼画像における位置座標、Ｉは個眼画像の強度データ、Ｓは被写体のもつ強度データ、ＯＴＦはレンズ３ａの光学伝達関数データを表し、FFTはフーリエ変換オペレータ、FFT−１は逆フーリエ変換オペレータである。レンズ３ａの光学伝達関数データＯＴＦは、レンズ設計時に求められるレンズの波面収差データを用い、レンズの瞳関数の自己相関演算から求めることができる。
【００７３】
補正演算部２０１は、あらかじめ計算してメモリ２０２に記憶されているレンズ３ａに関する光学伝達関数データＯＴＦを用いて、複眼画像に対し各個眼画像毎に次の（４）式の演算によりレンズ３ａによる像劣化を補正し、ＭＴＦを向上させた個眼画像（の集合である複眼画像）を生成する。（４）式において、Ｒは補正後の個眼画像の強度データ、αは除算時のゼロ割やノイズ増幅を抑えるための定数である。
【００７４】
【数４】
2008097328.tif 000006
【００７５】
なお、光線角度に応じて光学伝達関数が変化しないということは、レンズ自体が傾いて設置されても光学伝達関数が変化しないことと等価であるため、撮像素子５を組付ける際の傾き設置誤差の影響が極めて小さくなるという効果が得られる。またレンズによる集光性能が高いと、像面の位置が光軸方向にわずかにずれただけで、集光点が大きく広がるため像劣化も大きくなるが、図９(b)のように光線の集光性能が低いレンズでは、像面の位置が光軸方向に多少ずれても集光点の広がりは比較的大きくならない。したがって、レンズと像面との間隔誤差の影響も大きく減らすことができるという効果を得られる。また、レンズアレイ３と被写体部材４を組合せて装置を組付ける場合、像面側に凸面を向けたレンズ３ａは、その凸面が遮光部材４の対応した開口部（穴）にはまり込むので、アライメントがしやすいという利点もある。
【００７６】
以上、ＦＦＴを用いた周波数フィルタリングによる補正について示したが、点像関数パターンを用いたデコンボリューションによっても同様の補正処理が可能である。点像関数パターンを用いた処理は、フーリエ変換に比べて単純であるため、専用処理回路を作製する場合には装置コストを下げることができる。また、補正演算用の光学伝達関数データを、複数の異なった見込み角ごとに計算してメモリ２０２に格納しておき、それら見込み角に対応する画像領域ごとに、対応した光学伝達関数データを用いて補正を行うようにしてもよい。なお、湾曲や歪曲といった面内誤差に対しても、誤差レベルをあらかじめ見積もっておくことにより補正可能である。
【００７７】
本実施形態の変形例によれば、つなぎ合わせ処理部１０１の前段にレンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段が設けられ、撮像素子５により撮像された、つなぎ合わせ処理前の各複眼画像の各個眼画像に対し補正処理が施される。
【００７８】
本実施形態の別の変形例によれば、レンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段は、後処理部１０４の後段に配置され、再構成された単一画像に対し像劣化の補正処理（ＭＴＦ補正）が施される。単一画像に対する補正処理は１回で済むので、個眼画像単位で補正処理を行うよりも一般的に演算時間を短縮できる利点がある。ただし、補正処理に用いられる光学伝達関数データは個々のレンズ３ａに関するものであって、本来は複眼画像における個々の個眼画像の補正に適用すべきものであるから、単一画像に対する補正処理では、個眼画像毎に補正処理を施す場合に比べると補正誤差のある程度の増加は避けられない。
【００７９】
なお、前記第１の実施形態において述べたように、光源６を必ずしも移動させる必要はない。また、撮像光学系１００のレンズアレイ３、遮光部材４及び光学的バンドパスフィルタ７を、被写体全体をカバーするようなサイズに構成して固定し、撮像素子５のみを矢印１５の方向に移動させながら撮像するようにしてもよい。
【００８０】
［第３の実施形態］
レンズの光学伝達関数は被写体距離によっても変化し、特に本発明の画像入力装置のように被写体がレンズアレイ３に近い撮像光学系の場合、被写体距離の変動に伴う光学伝達関数の変化が大きくなりやすい。
【００８１】
図９（ｂ）の場合と同様の凸面を像面側に向けた平凸レンズにおける被写体距離の違いによるＭＴＦ特性の変化を図１０に例示する。図１０においては、所定の被写体見込み角で、被写体距離がＡ，Ｂ，ＣのときのＭＴＦ特性が細実線、点線、一点鎖線により示されている。この例から分かるように、被写体距離の変動が無視できない場合には、特定の被写体距離での光学伝達関数データに基づいて像劣化補正（ＭＴＦ補正）を行ったのでは補正誤差が大きくなってしまう。補正誤差を減らすためには、異なった被写体距離での光学伝達関数データを予め用意しておき、像劣化補正に用いる光学伝達関数データを被写体距離に応じて選択するのがよい。このような被写体距離に応じた像劣化補正によれば、例えば図１０に太実線で示すような適切なＭＴＦ特性に補正することができる。
【００８２】
図１１は本発明の第３の実施形態に係る画像入力装置及び個人認証装置の説明図である。本実施形態に係る画像入力装置は、静止した状態の指１の静脈２の像を分割して撮像し入力するが、上に述べたような被写体距離に応じた像劣化補正を実施するため、被写体距離（被写体２からレンズアレイ３までの距離）を検出する被写体距離検出部（距離検出手段）３０１が追加されている。また、メモリ２０２には、複数の異なった被写体距離でのレンズ３ａに関する光学伝達関数データが予め格納されている。補正演算部２０１では、被写体距離検出部３０１により検出された被写体距離に最も近い被写体距離に対応した光学伝達関数データをメモリ２０２より読み込み、この光学伝達関数データに基づいて、つなぎ合わせ処理部１０１により生成された複眼画像に対し個眼画像毎に像劣化の補正（ＭＴＦ補正）を施す。これ以外の構成は前記第２の実施形態と同様である。
【００８３】
前記第１の実施形態に関連して説明したように、被写体距離に応じて個眼画像間での重複領域が変化する（図４参照）。したがって、重複領域すなわち検出した視差を用いて三角測量の原理から被写体距離を算出することができる。本実施形態に係る被写体距離検出部３０１は、そのような方法を採用するものであり、撮像素子５によって撮像された複眼画像における個眼画像間の視差を検出し、この視差を用い三角測量の原理により被写体距離を算出する。なお、被写体距離検出のためには２つの個眼画像間の視差を検出すればよく、全ての個眼画像間の視差を検出する必要はない。また、個眼画像間の視差の検出方法は既に説明した方法によればよい。
【００８４】
本実施形態の変形例によれば、つなぎ合わせ処理部１０１の前段にレンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段が設けられ、撮像素子５により撮像された、つなぎ合わせ処理前の各複眼画像の個眼画像に対し補正処理が施される。
【００８５】
本実施形態の別の変形例によれば、レンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段は、後処理部１０４の後段に配置され、被写体距離検出部３０１により検出された被写体距離に対応した光学伝達関数データを用いて、再構成された単一画像に対し像劣化の補正処理（ＭＴＦ補正）が施される。
【００８６】
なお、前記第１の実施形態において述べたように、光源６を必ずしも移動させる必要はない。また、撮像光学系１００のレンズアレイ３、遮光部材４及び光学的バンドパスフィルタ７を、被写体全体をカバーするようなサイズに構成して固定し、撮像素子５のみを矢印１５の方向に移動させながら撮像するようにしてもよい。
【００８７】
［第４の実施形態］
図１２は本発明の第４の実施形態に係る画像入力装置及び個人認証装置の説明図である。本実施形態に係る画像入力装置は、前記第１乃至第３の実施形態の場合と逆に、撮像光学系１００を静止させた状態で、指１をその先端（爪側端）から矢印１６の方向へスライドさせるように移動させながら、指内部の静脈２の像を所定の時間間隔で連続的に撮像することによって、指全体の静脈パターンの画像を入力する。撮像光学系１００は、移動しない点を除けば前記第１の実施形態の場合と同様の構成であるが、撮像素子５は所定の時間間隔で撮像するように撮像素子駆動部２２（図２）により駆動される。
【００８８】
所定の時間間隔で撮像された各複眼画像は、前処理部１０２で前処理を施されてから再構成演算部１０３へ入力される。再構成演算部１０３では、入力された各複眼画像から、前記第１の実施形態に関連して詳細に説明したように個眼画像間の視差を利用し単一画像を再構成する。再構成された各単一画像（再構成画像）は、後処理部１０４により再構成ノイズの除去等の後処理を施された後、再構成画像間視差検出部４０１へ入力される。再構成画像間視差検出部４０１で再構成画像間の視差が検出される。つなぎ合わせ処理部４０１では、再構成画像間視差検出部４０１により検出された再構成画像間の視差を利用し、複数の再構成画像をつなぎ合わせる処理を行って１枚の単一画像を生成する。
【００８９】
図１３は、再構成画像間の視差検出方法の一例と視差を利用した再構成画像のつなぎ合わせ処理の説明図である。図１３(a)は１つの複眼画像からの再構成画像を示し、図１３(b)はその後に撮像された複眼画像からの再構成画像を示す。１’は指１の像であり、２’は被写体である静脈２の像である。図１３(c)は、図１３(a)の再構成画像における断面Ａでの強度分布を表す。
【００９０】
再構成画像間視差検出部４０１は、図１３（ｂ）に示す再構成画像について断面を順次移動させながら同様の強度分布を求め、それと断面Ａでの強度分布と逐次比較することにより、強度分布が一致する断面Ｂを求める。この断面Ｂと断面Ａは被写体の同一位置に対応している。再構成画像間視差検出部４０１は、断面Ａと断面Ｂの距離を２つの再構成画像間の視差として検出する。つなぎ合わせ処理部４０２は、その視差の分だけ一方の再構成画像をシフトして他方の再構成画像とつなぎ合わせる。つまり、図１３(a)と(b)の再構成画像を断面Ａ，Ｂを一致させるようにつなぎ合わせる。指１の移動速度に比べ撮像の時間間隔を短くし、詳述のつなぎ合わせ処理を行うことにより、指１の移動速度が一定しなくとも再構成画像の正確なつなぎ合わせが可能である。
【００９１】
なお、再構成画像間の視差検出に、前記（１）式に示した画像間の輝度偏差の二乗和を利用する視差検出アルゴリズムを適用してもよい。この場合、再構成画像の一部エリアのみ視差検出に利用すればよく、全体エリアを利用する場合に比べ処理負荷が軽減される。ただし、視差検出に利用するエリアを大きくするほど、処理負荷は増加するが、つなぎ合わせの精度は上がる。
【００９２】
本実施形態のように指１を移動させながら静脈の像を撮像する形態は、指の撮像すべき領域に比べて撮像素子５を含む撮像光学系１００のサイズを小さくすることができる。さらに、撮像光学系１００を移動させる機構が不要であるので、撮像光学系を移動させる形態に比べ、装置コストの削減、装置の小型化、信頼性向上等の面で有利である。
【００９３】
本実施形態の変形例によれば、前処理部１０２の前段に、レンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段が設けられ、撮像素子５により撮像された各複眼画像の個眼画像に対し補正処理が施される。
【００９４】
本実施形態の別の変形例によれば、レンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段は、後処理部１０４の後段、又は、つなぎ合わせ処理部４０２の後段に設けられる。
【００９５】
本実施形態の他の変形例によれば、図１１に示した被写体距離検出部３０１と同様な被写体距離検出手段が設けられるとともに、前処理部１０２の前段、後処理部１０４の後段、あるいは、つなぎ合わせ処理部４０２の後段に、被写体距離検出手段により検出された被写体距離に対応した光学伝達関数データを用いて像劣化の補正処理（ＭＴＦ補正）を施す補正処理手段が設けられる。
【００９６】
［第５の実施形態］
図１４は本発明の第５の実施形態に係る画像入力装置及び個人認証装置の説明図である。本実施形態に係る画像入力装置は、前記第４の実施形態の場合と同様に撮像光学系１００を静止させた状態で、指１をその先端（爪側端）から矢印１６の方向へスライドさせるように移動させながら、指内部の静脈２の像を所定の時間間隔で連続的に撮像することによって、指全体の静脈パターンの画像を入力する。
【００９７】
前記第４の実施形態との違いは、複眼画像間の視差を検出し、検出した視差を利用して複眼画像をつなぎ合わせた後に単一画像を再構成する点である。
【００９８】
すなわち、撮像素子５により所定の時間間隔で連続的に撮像された複数の複眼画像は複眼画像間視差検出部５０１に順次入力され、複眼画像間の視差が検出される。この視差検出は、図１３を参照して説明したような断面強度分布に注目する方法で行われるか、あるいは、前記（１）式に示した画像間の輝度偏差の二乗和を利用する方法で行われる。視差検出には、遮光部材４による影の部分を除去した複眼画像を用いるのが好ましい。なお、視差検出に複眼画像の一部エリアのみを利用してもよい。
【００９９】
撮像された各複眼画像は複眼画像間検出部５０１を経由して、つなぎ合わせ処理部５０２に入力される。つなぎ合わせ処理部５０２では、入力された複眼画像を、複眼画像間視差検出部５０１で検出された視差を利用し、１つの複眼画像につなぎ合わせる処理が行われ、１つの複眼画像が生成される。
【０１００】
つなぎ合わせ処理により生成された複眼画像は、前処理部１０２によって前処理を施された後、再構成演算部１０３によって単一画像に再構成される。この再構成画像は後処理部１０４によって後処理を施された後、被写体の画像として認証演算部１０５へ入力される。
【０１０１】
本実施形態の変形例によれば、複眼画像間視差検出部５０１の前段又は後段、あるいは、つなぎ合わせ処理部５０２の前段に、レンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段が設けられる。
【０１０２】
本実施形態の別の変形例によれば、レンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段が、後処理部１０４の後段に設けられる。
【０１０３】
本実施形態の他の変形例によれば、図１１に示した被写体距離検出部３０１と同様な被写体距離検出手段が設けられるとともに、前処理部１０２の前段又は後段、つなぎ合わせ処理部５０２の後段、あるいは、後処理部１０４の後段に、被写体距離検出手段により検出された被写体距離に対応した光学伝達関数データを用いて像劣化の補正処理（ＭＴＦ補正）を施す補正処理手段が設けられる。
【０１０４】
［第６の実施形態］
図１５は本発明の第６の実施形態に係る画像入力装置及び個人認証装置の説明図である。本実施形態に係る画像入力装置は、前記第１の実施形態の場合と同様に、指を静止させた状態で、撮像光学系を矢印１５の方向に移動させながら撮像する。
【０１０５】
図１５において、６００は撮像光学系であり、基本的構成は前記各実施形態における撮像光学系１００と同様であるが、レンズアレイ３としてレンズ３ａが１次元アレイ配列されたものが用いられ、撮像素子５として受光素子５ａが１列に配列されたライン撮像素子が用いられる。図示されていないが、レンズ３ａに対応した開口部が一列に配列された遮光部材４も含まれる。また、図示されていないが、指に近赤外光を照射するための光源６も存在する。
【０１０６】
このような撮像光学系６００は一体として、例えば図２に示したような駆動機構により移動させられる。撮像光学系６００が所定の移動量だけ移動する毎に、レンズアレイ３により結像された被写体像の複眼画像が撮像素子５によって撮像されたライン複眼画像（主走査方向にのみ複眼化されたライン画像）が順次、つなぎ合わせ処理部６０１へ入力される。つなぎ合わせ処理部６０１において、入力されたライン複眼画像を順に副走査方向につなぎ合わせることにより、２次元の複眼画像を生成する。ただし、この２次元の複眼画像は、図１６に示すような主走査方向にのみ複眼化された画像である。
【０１０７】
なお、撮像光学系の上記所定の移動量は、撮像素子５の主走査方向における１画素サイズ以上に選ばれる。上記所定の移動量を１画素サイズに略等しくするならば、ラインの欠落の無い２次元複眼画像を得られる。
【０１０８】
この２次元複眼画像は前処理部１０２によって前処理を施されてから再構成演算部１０３へ入力される。再構成演算部１０３では、入力された２次元複眼画像における個眼画像間の主走査方向の視差を検出し、その視差を利用して図６で説明したと同様な画素配置操作を行うことによって、単一画像を再構成する。この再構成画像は後処理部１０４によって後処理を施されてから認証演算部１０５へ入力される。
【０１０９】
本実施形態の変形例によれば、レンズアレイ３はレンズが２次元アレイ配列された、撮像すべき被写体領域の全体をカバーできるだけのサイズを持つレンズアレイに置き換えられ、それに対応して遮光部材及び光学的バンドパスフィルタも拡大される。そして、これらの要素は固定され、撮像素子５のみを矢印１５の方向に移動させながら、所定の移動量だけ移動する毎に撮像素子５で撮像する。このようにして撮像されたライン複眼画像は、つなぎ合わせ処理部６０１によって順に副走査方向につなぎ合わされることにより、２次元複眼画像が生成される。ただし、この２次元複眼画像は、図３(b)に示すような主走査方向及び副走査方向に複眼化された画像である。したがって、再構成演算部１０３では、個眼画像間の主、副走査方向についての視差を利用して単一画像を再構成することになる。
【０１１０】
本実施形態の別の変形例によれば、つなぎ合わせ処理部６０１の前段又後段、あるいは後処理部１０４の後段に、レンズ３ａによる像劣化の補正（ＭＴＦ補正）のための補正処理手段が設けられる。
【０１１１】
本実施形態の他の変形例によれば、図１１に示した被写体距離検出部３０１と同様な被写体距離検出手段が設けられるとともに、つなぎ合わせ処理部６０１の前段又後段、あるいは後処理部１０４の後段に、被写体距離検出手段により検出された被写体距離に対応した光学伝達関数データを用いて像劣化の補正処理（ＭＴＦ補正）を施す補正処理手段が設けられる。
【０１１２】
［第７の実施形態］
図１７は本発明の第７の実施形態に係る画像入力装置及び個人認証装置の説明図である。本実施形態に係る画像入力装置は、前記第４の実施形態の場合と同様に、撮像光学系を固定し、指をその先端側から矢印１６の方向にスライドさせるように移動させながら、所定の時間間隔で撮像する。
【０１１３】
図１７において、７００は撮像光学系であり、基本的構成は前記第５の実施形態における撮像光学系６００と同様であるが、撮像素子５として受光素子５ａが２列に配列された２ライン撮像素子が用いられている。図示されていないが、指に近赤外光を照射するための光源６も存在する。
【０１１４】
指をスライドさせながら、撮像光学系７００の撮像素子５は所定の時間間隔でレンズアレイ３により結像された被写体像の複眼画像を連続的に撮像し、２本のライン複眼画像（主走査方向にのみ複眼化されたライン画像）を順次、つなぎ合わせ処理部７０１へ入力する。
【０１１５】
つなぎ合わせ処理部７０１において、入力された各２ライン複眼画像を１ラインずつ分離し、それぞれを順に副走査方向につなぎ合わせることにより、２枚の２次元複眼画像を生成する。ただし、この各２次元複眼画像は、図１６に示すような主走査方向にのみ複眼化された画像である。速度変動補償処理部７０２は、つなぎ合わせ処理部７０１により生成された２枚の２次元複眼画像間の副走査方向（矢印１６の方向）の視差を利用し、指の移動速度の変動が補償された２次元複眼画像を生成する。
【０１１６】
すなわち、図１８に示すように、つなぎ合わせ処理部７０１において、撮像素子５により撮像された２ライン複眼画像を、受光素子５ａの各列に対応した第１のライン複眼画像と第２のライン複眼画像とに分離し、それぞれを副走査方向につなぎ合わせることにより第１と第２のつなぎ画像（２次元複眼画像）６１０Ａ，６１０Ｂを生成する。速度変動補償処理部７０２は、第１と第２のつなぎ合わせ画像６１０Ａ，６１０Ｂから、両画像間の副走査方向の視差を利用し、指の移動速度の変動が補償された最終的なつなぎ画像（２次元複眼画像）６１１を生成する。
【０１１７】
速度変動補償処理部７０２の具体的な処理内容について説明する。図１９は、その説明図である。
【０１１８】
指の移動速度の変動の補償（速度変動によるライン画像のつなぎ間隔誤差の補正）のために、第１のつなぎ画像６１０Ａにおけるライン複眼画像のつなぎ距離間隔（単位はピクセル）を調整する。この際、第１のつなぎ画像６１０Ａにおける任意位置のライン複眼画像の断面強度分布が、第２のつなぎ画像６１０Ｂにおける断面強度分布と最も近い分布となる位置を求めることにより、両画像の指移動方向の位置ずれ、すなわち副走査方向の視差をピクセル単位で検出する。上記視差をΔ（単位はピクセル）、画素サイズをβ（単位は例えばμm／ピクセル）、撮像素子５における受光素子５ａの列間の指移動方向における距離すなわちライン間隔をL（単位は例えばμm）とし、第１のつなぎ画像６１０Ａにおけるライン複眼画像を｛Δ−L／β｝（単位はピクセル）の間隔でつなぎ直す。
【０１１９】
このつなぎ直しは、仮想画像空間６１２上に｛Δ−L／β｝の間隔でライン複眼画像を配置する処理である。指の移動速度が撮像時間間隔に対して遅い場合、間隔｛Δ−L／β｝の値は小さくなり、ライン複眼画像の配置間隔が密になる。その間隔が１画素のサイズより小さくなったときは、その画素の位置に配置されるべき複数のライン複眼画像の平均値を配置する。逆に、指の移動速度が撮像時間間隔に対して速い場合、間隔｛Δ−L／β｝の値は大きくなり、ライン複眼画像の配置間隔が疎になり、これにより配置空間に欠落画素が生じるときには、前後の画素輝度データを利用した線形補間やキュービック補間等の補間処理により、欠落画素輝度を推定して配置する。このような処理により、仮に指の移動速度と撮像時間間隔の関係が未知であっても、ライン複眼画像のつなぎ間隔誤差（ピクセル単位）が補償される。指の移動速度が変動すると、その変動に応じて視差Δが変化するため、上記画素の配置処理により指の移動速度の変動が補償される。
【０１２０】
第１のつなぎ画像６１０Ａにおけるライン複眼画像の全てを上記のようにして仮想画像空間６１２に配置する処理を行うことにより、仮想画像空間６１２上に、指の移動速度の変動が補償された最終的なつなぎ画像６１１が生成される。
【０１２１】
なお、つなぎ合わせ処理部７０１で、第１のつなぎ画像６１０Ａとしてつなぎ合わせられるべき各ライン複眼画像を、つなぎ合わせることなく、そのまま速度変動補償処理部７０２へ入力し、第２のつなぎ画像６１０Ｂのみ作成するようにしてもよい。速度変動補償処理部７０２では、つなぎ合わせられずに入力された各ライン複眼画像を、第１のつなぎ画像６１０Ａにおる各ライン複眼画像として扱って、同様の処理を行うことができる。かかる態様も当然に本実施形態に包含される。
【０１２２】
速度変動補償処理部７０２により生成された最終的なつなぎ画像、すなわち、指の移動速度の変動が補償された２次元複眼画像は、図１６に示すような主走査方向のみ複眼化された画像である。この２次元複眼画像は、前処理部１０２により前処理を施された後、再構成処理部１０３によって主走査方向の個眼画像間の視差を利用して単一画像に再構成される。この再構成画像は後処理部１０４により後処理を施された後、認証演算部１０５へ入力される。
【０１２３】
なお、本実施形態で用いられる２ライン撮像素子５として、標準的なカラー用ライン撮像素子を転用することができる。例えば図２０に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色のフィルタが配置されたカラー用ライン撮像素子がある。このカラー用ライン撮像素子は、受光素子ラインが２本存在するため、カラーフィルタを除去するだけで本実施形態における２ライン撮像素子５として転用することができる。
【０１２４】
本実施形態の変形例によれば、図２１に示すように、撮像光学系６００は２つの撮像光学系６００Ａ，６００Ｂに分割される。各撮像光学系６００Ａ，６００Ｂは、撮像素子５として受光素子５ａを１列のみ配列してなるライン撮像素子を用いる点が、撮像光学系６００と異なる。このように撮像光学系６００を撮像光学系６００Ａ，６００Ｂに分割すると、ライン間隔Ｌを大きくとることができるため、各撮像光学系６００Ａ，６００Ｂにより撮像されたライン複眼画像をつなぎ合わせた画像間に、大きな視差を確保できる。また、撮像光学系６００Ａ，６００Ｂの撮像素子５として、標準的なライン撮像素子を用いることができる。
【０１２５】
［第８の実施形態］
図２２は本発明の第８の実施形態に係る画像入力装置の説明図である。本実施形態では、光源６から照射される近赤外光以外の外部光（バイアス光）によるバイアス成分を除去した複眼画像データを得るため、バイアス成分除去処理部（バイアス成分除去処理手段）７５１と、光源６の駆動の制御等を行うための制御部（制御手段）７５２が設けられる。これ以外の構成は、図示しないが、前記第１乃至第７の実施形態又はその変形形態と同様である。なお、撮像光学系の光学的バンドパスフィルタは省いてもよい。光学的バンドパスフィルタを省く場合、光学的バンドパスフィルタの位置に例えば被写体距離を調整するための、又はレンズアレイ３を保護するための透明平板部材を設けることができる。
【０１２６】
（第１の実施例）
本実施形態の第１の実施例によれば、制御部７５２は光源６の駆動電流をオン、オフ制御することにより光源６を間欠的に発光させる。すなわち、光源６を断続的に発光又は消光させる。そして、光源６の発光時と消光時における複眼画像をそれぞれ撮像素子５で撮像させ、それぞれの複眼画像をバイアス成分除去処理部７５１に取り込ませるため、制御部７５２より光源６の発光、消光に同期したタイミング信号が撮像素子駆動部２２及びバイアス成分除去処理部７５１へ与えられる。バイアス成分除去処理部７５１においては、光源６の発光時に撮像された複眼画像と、光源６の消光時に撮像された複眼画像との差分をとることにより、外部光によるバイアス成分が除去された、光源６の照明光による成分のみからなる複眼画像を生成する。この複眼画像が、撮像素子５により撮像された複眼画像として扱われる。
【０１２７】
（第２の実施例）
本実施形態の第２の実施例によれば、制御部７５２は光源６の駆動電流を正弦波状に変調することにより、光源６により照射される近赤外光の強度を正弦波状に変化させる。この近赤外光に外部光（バイアス光）も重畳するので、仮にそれら光がそのまま撮像素子５に入射するものとすると、画素ごとに図２３に示すような光強度変調が連続的に得られる。画像内の任意の位置（x,y）における画素の強度は次の（５）式で表される。
【０１２８】
【数５】
2008097328.tif 000007
【０１２９】
（５）式のＩは画素の強度、Ａは外部光すなわちバイアス光の強度、Ｂは光源６による照明光の変調振幅、φは照明光の変調位相である。
【０１３０】
変調周期を４等分する時間間隔で、例えば図２３に示すt1、t2、t3、t4の各時点で撮像すると、各時点で取得される画像強度は以下のように表される。
【０１３１】
【数６】
2008097328.tif 000008
【０１３２】
（６）〜（９）式を用いて照明光の変調振幅は次の（１０）式で求めることができる。したがって、上記各時点で撮像された画像について、バイアス成分除去処理部７５１において（１０）式の演算を行うことにより、バイアス光の影響（バイアス成分）を除去した画像を生成することができる。この画像が撮像素子５により撮像された画像として扱われる。
【０１３３】
【数７】
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【０１３４】
上記では変調周期を４等分するサンプリング間隔で画像を取り込んだが、サンプリング数を増やしてもよいし、変調振幅を抽出する演算に離散フーリエ変換を用いてもよい。サンプリング数を増やすと、より厳密にバイアス成分を除去した画像を生成可能となる。
【０１３５】
［第９の実施形態］
本発明に係る個人認証装置は、その撮像光学系全体を薄型構造とすることができるため、様々な電子機器に容易に組み込むことができる。そして、個人認証装置による認証処理結果に応じて電子機器の動作を制御し、例えば電子機器の利用者制限を図ることができる。
【０１３６】
図２４に、本発明に係る個人認証装置を組み込んだ小型情報端末（例えばＰＤＡ）とノートブックパソコンの例を示す。図２４において、８００が本発明の個人認証装置であるが、その指を載せる部分のみが表面に露出している。この小型情報端末やノートブックパソコンを利用しようとする者は、個人認証装置８００の露出部分に指を載せ、又はスライドさせて静脈パターンを読み取らせて認証させる。機器側では、例えば、その者が予め登録されている者と同一人であると認証されたならばログイン（ｌｏｇｉｎ）を許可し、同一人であると認証されないときにはログインを拒否する制御を行う。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の第１の実施形態の説明図である。
【図２】撮像光学系の移動機構の一例を示す模式図である。
【図３】撮像される複眼画像のシミュレーション例を示す図である。
【図４】被写体距離の違いによる隣接個眼画像間の重複領域の変化を説明するための図である。
【図５】個眼画像間のｘ，ｙ方向の視差をｘ，ｙ軸に、個眼画像間の画素輝度の差の二乗和Ｅをｚ軸にとったときの、視差の変化に伴うＥの変化を表す図である。
【図６】複眼画像から単一像を再構成する処理における画素の配置法を説明するための模式図である。
【図７】複眼画像から単一像を再構成するための処理フローの一例を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態の説明図である。
【図９】平凸レンズの凸面を被写体側に向けた場合と像面側に向けた場合における被写体見込み角とＭＴＦの関係を示すＭＴＦ特性図である。
【図１０】平凸レンズの凸面を像面側に向けた場合における被写体距離とＭＴＦとの関係を示すＭＴＦ特性図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態の説明図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態の説明図である。
【図１３】断面強度分布に注目した視差検出方法の説明図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態の説明図である。
【図１５】本発明の第６の実施形態の説明図である。
【図１６】主走査方向についのみ複眼化された２次元画像を示す図である。
【図１７】本発明の第７の実施形態の説明図である。
【図１８】つなぎ合わせ処理と速度変動補償処理の説明図である。
【図１９】速度変動補償処理部の処理説明図である。
【図２０】カラー用ライン撮像素子の説明図である。
【図２１】本発明の第７の実施形態の変形形態の説明図である。
【図２２】本発明の第８の実施形態の説明図である。
【図２３】照明光を正弦波状に強度変調し、その変調周期を４等分する位相間隔で画像をサンプリングする場合のタイミング説明図である。
【図２４】本発明に係る個人認証装置が組み込まれた電子機器の例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３８】
１    指（生体）
２    静脈（被写体）
３    レンズアレイ
３ａ    レンズアレイ上のレンズ
４    遮光部材
５    撮像素子
６    光源
７    光学的バンドパスフィルタ
８    ステージ
９    パルスモータ
１０    ボールねじ
１００    撮像光学系
１０１  つなぎ合わせ処理部
１０２    前処理部
１０３    再構成演算部
１０４    後処理部
１０５    認証演算部
１０６    登録データメモリ
２０１    補正演算部
２０２    光学伝達関数データメモリ
３０１    被写体距離検出部
４０１    再構成画像間視差検出部
４０２    つなぎ合わせ処理部
５０１    複眼画像間視差検出部
５０２    つなぎ合わせ処理部
６０１    つなぎ合わせ処理部
７００    撮像光学系
７０１    つなぎ合わせ処理部
７０２    速度変動補償処理部
６００ａ，６００Ｂ    撮像光学系
７５１    バイアス成分除去処理部
７５２    制御部
８００    電子機器に組み込まれた個人認証装置
【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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【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１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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