(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１光源と、
前記被写体を通過した光を信号として検出する光検出部と、
前記第１光源からの光を入射させ、前記被写体へ出射させる第２導光部と、
前記被写体を通過した光を入射させ、前記入射した光を前記光検出部へと導く第１導光部と、
前記被写体と前記第１導光部との間に配置された液晶表示部と、
前記液晶表示部による表示を制御する制御部と、
前記光検出部によって検出された信号を処理する信号処理部と、を備え、
前記第２導光部から出射される光が前記第１導光部へ入射されることを制限する制限手段を有し、
前記制御部は、
前記被写体を通過した光が前記第１導光部へ入射されることを制限するマスク部と、前記被写体を通過した光を前記第１導光部へ入射させる非マスク部とを、前記液晶表示部に表示させ、
前記被写体を通過した光が前記第１導光部へ入射する位置を変化させるように、前記マスク部及び前記被マスク部の表示位置を制御し、
前記信号処理部は、前記変化された入射位置ごとに前記光検出部によって検出された信号に基づいて、前記被写体の生体パターンを含む画像を生成することを特徴とする生体認証装置。
【請求項２】
前記第１導光部は、複数の部分導光部を含み、
前記光検出部は、複数の光検出素子を含み、
前記光検出素子は、
前記複数の前記部分導光部のいずれかに対応し、
当該対応する部分導光部の端面に配置され、
前記対応する部分導光部から出力される光を信号として検出することを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項３】
隣接する前記部分導光部の間に遮光部が配置されることを特徴とする請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記入射位置を、前記複数の部分導光部ごとに変化させるように、前記液晶表示部による表示を制御することを特徴とする請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記複数の部分導光部ごとに変化される入射位置が隣接しないように、前記液晶表示部による表示を制御することを特徴とする請求項４に記載の生体認証装置。
【請求項６】
更に、前記液晶表示部の背景光を発生する第２光源を備え、
前記第１導光部及び前記第２導光部は、前記第２光源によって発生される背景光を導光し、前記液晶表示部に照射することを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項７】
更に、前記第２光源によって発生される背景光を導光し、前記第１導光部へ入射させる第３導光部を備えることを特徴とする請求項６に記載の生体認証装置。
【請求項８】
前記第１光源は、複数の発光素子を含み、
前記部分導光部は、前記複数の発光素子のいずれかに対応し、
光を発生する前記発光素子が切り替えられ、
前記信号処理部は、光を発生していない前記発光素子に対応する部分導光部の端面から出力される光を検出する前記光検出素子によって検出された信号に基づいて、前記被写体の生体パターンを含む画像を作成することを特徴とする請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項９】
第１光源と、
前記被写体を通過した光を信号として検出する光検出部と、
前記第１光源からの光を入射させ、前記被写体へ出射させる第２導光部と、
前記被写体を通過した光を入射させ、前記入射した光を前記光検出部へと導く第１導光部と、
前記第１導光部の端面から出力される光を信号として検出する光検出部と、
前記被写体と前記第１導光部との間に配置された液晶表示部と、
前記液晶表示部による表示を制御する制御部と、
前記光検出部によって検出された信号を処理する信号処理部と、を備え、
前記第２導光部から出射される光が前記第１導光部へ入射されることを制限する制限手段を有し、
前記制御部は、
前記被写体を通過した光が前記第１導光部へ入射されることを制限するマスク部と、前記被写体を通過した光を前記第１導光部へ入射させる非マスク部とを、前記液晶表示部に表示させ、
前記被写体を通過した光が前記第１導光部へ入射する位置を変化させるように、前記マスク部及び前記被マスク部の表示位置を制御し、
前記信号処理部は、前記変化された入射位置ごとに前記光検出部によって検出された信号に基づいて、前記被写体の生体パターンを含む画像を作成することを特徴とする情報端末。
【請求項１０】
前記第１導光部は、複数の部分導光部を含み、
前記光検出部は、複数の光検出素子を含み、
前記光検出素子は、
前記複数の前記部分導光部のいずれかに対応し、
当該対応する部分導光部の端面に配置され、
前記対応する部分導光部から出力される光を信号として検出することを特徴とする請求項９に記載の情報端末。
【請求項１１】
隣接する前記部分導光部の間に遮光部が配置されることを特徴とする請求項１０に記載の情報端末。
【請求項１２】
前記制御部は、前記入射位置を、前記複数の部分導光部ごとに変化させるように、前記液晶表示部による表示を制御することを特徴とする請求項１０に記載の情報端末。
【請求項１３】
前記制御部は、前記複数の部分導光部ごとに変化される入射位置が隣接しないように、前記液晶表示部による表示を制御することを特徴とする請求項１２に記載の情報端末。
【請求項１４】
更に、前記液晶表示部の背景光を発生する第２光源を備え、
前記第１導光部及び前記第２導光部は、前記第２光源によって発生される背景光を導光し、前記液晶表示部に照射することを特徴とする請求項９に記載の情報端末。
【請求項１５】
更に、前記第２光源によって発生される背景光を導光し、前記第１導光部へ入射させる第３導光部を備えることを特徴とする請求項１４に記載の情報端末。
【請求項１６】
前記第１光源は、複数の発光素子を含み、
前記部分導光部は、前記複数の発光素子のいずれかに対応し、
光を発生する前記発光素子が切り替えられ、
前記信号処理部は、光を発生していない前記発光素子に対応する部分導光部の端面から出力される光を検出する前記光検出素子によって検出された信号に基づいて、前記被写体の生体パターンを含む画像を作成することを特徴とする請求項１０に記載の情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像に含まれる被写体の生体パターンに基づいて、当該被写体に対応する個人を識別する生体認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体情報の特徴を利用して個人を識別する生体認証が注目されている。なお、生体情報は、指紋、虹彩又は血管パターン等である。
【０００３】
生体認証には、利便性及びセキュリティ性が高いという利点がある。なぜなら、生体認証では、鍵の携帯が不要であり、遺失及び盗難等による不正行為の恐れが少ないからである。
【０００４】
生体認証の中でも、血管パターンを用いた認証（血管認証）が普及しつつある。血管パターンは、生体内部の情報なので、指紋に比べて偽造が困難である。そのため、血管認証は、指紋認証よりもセキュリティ性が高い。また、血管認証では、虹彩認証のように眼球に光を照射する必要がない。そのため、血管認証は、利用者の心理的抵抗が少なく、安全性も高い。
【０００５】
例えば、血管認証装置については、特許文献１に開示されている。血管認証装置は、近赤外線光を人体に照射する。そして、血管認証装置は、イメージセンサを用いて、透過光及び反射光を撮影する。この際、血液中のヘモグロビンは、近赤外線を多く吸収する。そのため、撮影された画像には、血管パターンが描出される。血管認証装置は、撮影画像に描出された血管パターンと、予め登録されている血管パターンと、が一致するか否かを判定する。そして、血管認証装置は、判定結果に基づいて、個人を識別する。
【０００６】
一方、携帯電話機のような携帯可能な電子機器に生体認証装置を搭載する場合、携帯可能な電子機器に十分な搭載スペースを確保することが困難である。そのため、生体認証装置の小型化が必要となる。
【０００７】
例えば、通常の指紋認証装置は、指紋パターンを計測するセンサとして、接触検出型の光学イメージセンサ又は感圧センサ等を備える。しかし、これらのセンサは、人体の指先と同等サイズであり、モバイル電子機器に搭載されるのは困難である。そこで、小型のラインセンサを備える指紋認証装置が開発されている。当該指紋認証装置は、小型のラインセンサ上を滑る指を撮影する。そのため、当該指紋認証装置は、良好な指紋画像を取得できないという問題があった。
【０００８】
一方、血管認証装置は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサ又はＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ等のイメージセンサを備える。これらのイメージセンサの小型化は可能であるが、イメージセンサ上に画像を結像するためのレンズが別途必要となる。そのため、血管認証装置全体としては、小型化が難しいという問題があった。
【０００９】
また、液晶ディスプレイに半透明型のイメージセンサを重ねて配置された指紋認証装置が特許文献２に開示されている。これによると、携帯電話機の液晶ディスプレイ上にイメージセンサを配置できるので、イメージセンサ専用のスペースを別途設ける必要がない。更に、撮影時の照射光源として液晶ディスプレイ用のバックライトをそのまま利用できる。
【００１０】
なお、半透明型のイメージセンサの作製には、公知の技術が利用できる。公知の技術では、ガラス基板上にアモルファスシリコン又はポリシリコンを積層することによってセンサアレイが形成される。
【特許文献１】特開平７−２１３７３号公報
【特許文献２】特開２００５−３４６２３８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２に開示されている技術を血管認証装置に応用する場合、以下の問題が生じる。
【００１２】
まず、半透明型のイメージセンサが液晶ディスプレイ上に配置されるので、液晶表示画面の光量が低下する。これによって、明るい野外などにおいては、液晶表示画面の視認性が低下してしまう。
【００１３】
また、イメージセンサが液晶ディスプレイ上に配置されるので、液晶ディスプレイ全体の厚みが増してしまう。イメージセンサの厚みは、通常２〜３ｍｍ程度であり、体積容量制限の厳しい携帯電話などへ当該血管認証装置を搭載するのは困難である。
【００１４】
また、アモルファスシリコン又はポリシリコンでフォトダイオードが形成される場合、フォトダイオードが近赤外光に対して十分な感度を備えるのは困難である。フォトダイオードの感度向上には、一般的にフォトダイオード層のシリコンの膜厚を厚くする必要がある。しかしながら、シリコン膜の形成に時間がかかってコストが増大するため、シリコンの膜厚は、数十〜数百ｎｍ程度のものが使用されているのが現状である。このようなフォトダイオードの感度の低下は、撮影画像のＳ／Ｎ比を劣化させるので、血管認証装置の認証精度を著しく低下させる原因となる。
【００１５】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであって、省スペースで、且つ、認証精度の高い生体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】
【００１６】
本発明の代表的な形態は、第１光源と、前記被写体を通過した光を信号として検出する光検出部と、前記第１光源からの光を入射させ、前記被写体へ出射させる第２導光部と、前記被写体を通過した光を入射させ、前記入射した光を前記光検出部へと導く第１導光部と、前記被写体と前記第１導光部との間に配置された液晶表示部と、前記液晶表示部による表示を制御する制御部と、前記光検出部によって検出された信号を処理する信号処理部と、を備え、前記第２導光部から出射される光が前記第１導光部へ入射されることを制限する制限手段を有し、前記制御部は、前記被写体を通過した光が前記第１導光部へ入射されることを制限するマスク部と、前記被写体を通過した光を前記第１導光部へ入射させる非マスク部とを、前記液晶表示部に表示させ、前記被写体を通過した光が前記第１導光部へ入射する位置を変化させるように、前記マスク部及び前記被マスク部の表示位置を制御し、前記信号処理部は、前記変化された入射位置ごとに前記光検出部によって検出された信号に基づいて、前記被写体の生体パターンを含む画像を生成することを特徴とする生体認証装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の代表的な形態によれば、生体認証装置を小型化できる。更に、生体認証装置の認証精度を向上できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置の構成の説明図である。
【００２０】
生体認証装置は、被写体１の血管２のパターンに基づいて認証する。なお、本実施の形態では、被写体１は、人体の指であるが、血管２のパターンを撮影できるものであれば、人体の指以外であってもよい。例えば、被写体１は、手の平又は手の甲などである。
【００２１】
生体認証装置は、拡散防止フィルタ３、液晶表示基板４、光拡散板５、導光板６、バックライト光源７、近赤外線光源（図示省略）、フォトダイオードアレイ（ＰＤアレイ）８、支持フレーム９、撮影制御装置ＣＴＬ、メモリＭＥＭ、中央演算装置ＣＰＵ及びスピーカーＳＰＫなどを備える。
【００２２】
なお、本実施の形態では、被写体１の幅方向をＸ軸とする。また、被写体１の長手方向をＹ軸とする。そのため、拡散防止フィルタ３、液晶表示基板４及び導光板６は、Ｘ−Ｙ平面に平行な面を有する。また、拡散防止フィルタ３、液晶表示基板４及び導光板６の面に垂直な方向をＺ軸とする。
【００２３】
バックライト光源７は、光拡散板５のＸ軸方向の側面の一方に配置される。導光板６は、光拡散板５のＸ軸方向の側面のもう一方に配置される。導光板６、液晶表示基板４及び拡散防止フィルタ３は、Ｚ軸方向に積層配置される。
【００２４】
支持フレーム９は、拡散防止フィルタ３、液晶表示基板４、光拡散板５、導光板６、バックライト光源７及びＰＤアレイ８を支持する。なお、支持フレーム９の上面は、拡散防止フィルタ３の上面より高い位置に配置される。このため、被写体１と拡散防止フィルタ３との接触によって、被写体１の血管２が圧迫されることを極力防止する。すると、生体認証装置は、被写体１の血管２のパターンを鮮明に含む画像を撮影できる。
【００２５】
バックライト光源７は、白色光を発光する。例えば、バックライト光源７は、公知のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）素子で構成される。なお、バックライト光源７によって発光された白色光は、液晶表示基板４で文字及び画像を表示するためのバックライトとして使用される。また、バックライト光源７の発光タイミングについては、図１１で説明する。
【００２６】
光拡散板５は、公知のものであり、例えば、アクリル板である。光拡散板５は、バックライト光源７から発光された白色光を、Ｘ−Ｙ平面方向に一様に拡散する。そして、光拡散板５によって拡散された白色光は、導光板６の端面に入射する。
【００２７】
導光板６は、公知のものであり、例えば、アクリル板である。なお、導光板６の底面には、反射ドット（図示省略）が印刷されている。
【００２８】
導光板６は、光拡散板５から入射した白色光をＸ軸方向に一様に拡散する。更に、導光板６は、拡散した白色光のうち、反射ドットによって乱反射した白色光を、Ｚ軸方向に出力する。これによって、導光板６は、液晶表示基板４にバックライトを照射する。
【００２９】
一方、被写体１の表面から出力された近赤外光の一部は、拡散防止フィルタ３及び液晶表示基板４を透過して、導光板６の表面に入射する。バックライト光源７が消灯している時には、導光板６は、入射した近赤外光を反射ドットによって乱反射した後に、Ｘ軸方向に導く。そのため、導光板６は、当該導光板６の表面から入射した近赤外光を、当該導光板６の端面から出力することによって、ＰＤアレイ８に入射させる。ＰＤアレイ８は、導光板６から入射した近赤外光を、検出する。なお、導光板６の構造の詳細については、図８で後述する。
【００３０】
液晶表示基板４は、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）駆動基板、偏光フィルタ、透明電極、液晶層及びカラーフィルタなどを備える。例えば、液晶表示基板４には、複数の表示画素を有する公知の液晶ディスプレイ基板が使用される。ただし、カラーフィルタは、ＲＧＢ色の光に対する透過性に加えて、被写体１の表面から出力された近赤外光に対する透過性を有する必要がある。
【００３１】
液晶表示基板４では、液晶層への印加電圧が制御されることによって、液晶層の透過光量が表示画素ごとに制御される。
【００３２】
また、液晶表示基板４は、表示機能及びマスク機能を備える。表示機能は、文字及び画像などを表示する機能である。
【００３３】
マスク機能は、導光板６の表面に含まれる領域のうち、被写体１の表面から出力された近赤外光を導光板６へ入射させる領域を制御する機能である。例えば、液晶表示基板４は、マスク部１０及び非マスク部１１を含むマスク画像を表示する。マスク部１０は、黒色表示された部分である。なお、黒色表示は、近赤外光の透過率が最も低く設定された状態である。そのため、マスク部１０では、近赤外光が殆ど透過しない。
【００３４】
一方、非マスク部１１は、白色表示された部分である。なお、白色表示は、近赤外光の透過率が最も高く設定された状態である。そのため、非マスク部１１では、近赤外光の殆どが透過する。
【００３５】
すると、被写体１の表面から出力された一部の近赤外光１２Ｂは、マスク部１０によって遮断され、導光板６の表面に入射しない。一方、被写体１の表面から出力された一部の近赤外光１２Ｂは、非マスク部１１を透過した後に、導光板６の表面に入射し、ＰＤアレイ８によって検出される。
【００３６】
つまり、ＰＤアレイ８は、非マスク部１１付近において被写体１の表面から出力された近赤外光を検出する。非マスク部１１を移動させることによって、近赤外光を出力する被写体１の位置のうち、ＰＤアレイ８によって検出される近赤外光を出力する位置を移動できる。そのため、非マスク部１１をＸ軸方向に移動させながら、ＰＤアレイ８の検出位置をＹ軸方向に移動させることによって、二次元の画像が撮影される。近赤外光は、血液中のヘモグロビンによって多くが吸収される。そのため、撮影画像には、被写体１の血管２のパターンが描出される。
【００３７】
ＰＤアレイ８は、シリコン基板上に、フォトダイオード（ＰＤ）をＹ軸方向（一次元の方向）にアレイ状に配置したものであり、ラインセンサ状である。ＰＤアレイ８に備わるＰＤの光入力面は、ＰＤアレイ８の側面に形成されることによって、ＰＤアレイ８に備わるそれぞれのＰＤが、導光板６から入射する近赤外光を検出する。
【００３８】
また、ＰＤアレイ８には、信号読出回路及びＡ／Ｄ変換器などが接続されている。なお、信号読出回路及びＡ／Ｄ変換器は、公知のものである。そのため、信号読出回路は、ＰＤアレイ８によって検出された信号を読み出す。また、Ａ／Ｄ変換器は、信号読出回路によって読み出された信号を、デジタル信号に変換する。
【００３９】
拡散防止フィルタ３には、微小な格子が多数形成されている。これによって、拡散防止フィルタ３は、当該拡散防止フィルタ３の基板面（Ｘ−Ｙ平面）に対して斜めに入射する光を遮断する。例えば、拡散防止フィルタ３には、覗き見防止フィルタなどに使用される公知の格子グリッドが使用される。
【００４０】
なお、拡散防止フィルタ３を透過した光には、指向性が生じる。そのため、被写体１と拡散防止フィルタ３との間に空間的なギャップが存在する場合であっても、撮影画像の空間分解能の低下を防止できる。
【００４１】
また、生体認証装置は、拡散防止フィルタ３の代わりに、他の構造のフィルタを備えていてもよい。他の構造のフィルタは、Ｘ−Ｙ平面に対して斜めに入射する光を遮断するものであれば、いかなるフィルタであってもよい。他の構造のフィルタは、例えば、公知のマイクロレンズアレイ又は公知の光ファイバープレートなどである。
【００４２】
また、生体認証装置は、拡散防止フィルタ３を備えなくてもよい。ただしこの場合には、被写体１と液晶表示基板４とを接触又は十分に接近させる必要がある。
【００４３】
撮影制御装置ＣＴＬは、中央演算装置ＣＰＵからの指示に従って、バックライト光源７の点灯及び消灯を制御する。また、撮影制御装置ＣＴＬは、中央演算装置ＣＰＵからの指示に従って、近赤外線光源（図示省略）の点灯及び消灯を制御する。近赤外線光源については、図７で詳細を説明する。
【００４４】
また、撮影制御装置ＣＴＬは、液晶表示基板４による文字及び画像などの表示を制御する。同様に、撮影制御装置ＣＴＬは、液晶表示基板４によるマスク画像の表示を制御する。
【００４５】
更に、撮影制御装置ＣＴＬは、ＰＤアレイ８による近赤外光の検出を制御する。
【００４６】
メモリＭＥＭは、ＰＤアレイ８によって検出された信号を記録する。中央演算装置ＣＰＵは、メモリＭＥＭに記録された検出信号に基づいて、二次元の画像（撮影画像）を作成する。なお、撮影画像には、被写体１の血管２のパターンが描出される。
【００４７】
次に、中央演算装置ＣＰＵは、撮影画像に基づいて、生体認証を実行する。なお、生体認証の方法については、例えば、特許文献１に開示されている。
【００４８】
具体的には、中央演算装置ＣＰＵは、撮影画像に描出された血管パターンと、予め登録されている血管パターンと、が一致するか否かを判定する。そして、中央演算装置ＣＰＵは、当該判定結果に基づいて、個人を認証する。
【００４９】
次に、中央演算装置ＣＰＵは、認証結果の出力を撮影制御装置ＣＴＬに指示する。すると、撮影制御装置ＣＴＬは、液晶表示基板４及びスピーカＳＰＫのうちの少なくとも一方に認証結果を出力させる。
【００５０】
本発明の生体認証装置は、液晶画面を備えるいかなる情報端末に搭載されてもよい。例えば、生体認証装置が搭載される情報端末は、携帯電話、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、電子手帳、自動車、パソコン、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ又は銀行ＡＴＭなどである。
【００５１】
生体認証装置が情報端末に搭載される場合には、メモリＭＥＭ、中央演算装置ＣＰＵ及びスピーカーＳＰＫのうちの一部又は全部は、当該情報端末に備わる部品と共用されてもよい。
【００５２】
図２は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１が搭載された携帯電話機２０の外観の説明図である。
【００５３】
本説明図の携帯電話機２０は、折りたたみ型であり、メインディスプレイ及びサブディスプレイを備える。なお、携帯電話機２０は、折りたたみ型でなく、一体型であってもよい。つまり、携帯電話機２０は、ディスプレイを備えればいかなるものであってもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、携帯電話機２０に備わるサブディスプレイが、生体認証装置２１としても使用される例を示す。なお、携帯電話機２０に備わるサブディスプレイでなく、携帯電話機２０に備わるメインディスプレイが、生体認証装置２１として使用されてもよい。
【００５５】
携帯電話機２０の外装には、開始スイッチ２２、電極２３Ａ及び２３Ｂが配置されている。
【００５６】
電極２３Ａ及び２３Ｂは、生体認証装置２１への被写体１の配置を検知するために使用される。そのため、電極２３Ａ及び２３Ｂは、携帯電話機２０に備わるサブディスプレイの周囲に配置される。
【００５７】
具体的には、電極２３Ａと電極２３Ｂとの間には、電源（図示省略）によって僅かな電位差が設けられている。被写体１が配置された場合、被写体１を介して電極２３Ａと電極２３Ｂとの間で電流が流れる。生体認証装置２１は、電極２３Ａと電極２３Ｂとの間を流れる電流を測定することによって、被写体１の配置を検知する。
【００５８】
開始スイッチ２２は、生体認証の開始の指示をユーザから受け付ける。
【００５９】
図３は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１への被写体１の配置の説明図である。
【００６０】
被写体１は、二つの電極２３Ａ及び２３Ｂに同時に接触するように配置される。ただし、被写体１の配置位置は、認証の度に変化してしまう。本実施の形態の生体認証装置２１は、被写体１がどのように配置されても、被写体１の血管２のパターンを鮮明に含む画像を撮影できる。
【００６１】
なお、本実施の形態では、被写体１は、右手の親指である場合を例示するが、右手の他の指又は左手の指であってもよい。
【００６２】
図４は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１の液晶表示基板４に表示されるマスク画像の一例の説明図である。
【００６３】
マスク画像は、近赤外線照射部４０Ａ及び４０Ｂ並びに表示・検出部４１を含む。
【００６４】
近赤外線照射部４０Ａは、Ｙ軸方法の上部に設けられた領域であり、近赤外線照射部４０Ｂは、Ｙ軸方向の下部に設けられた領域である。画像の撮影時において、近赤外線照射部４０Ａ及び４０Ｂは、白色表示される。そのため、液晶表示基板４の下部から照射された近赤外光は、近赤外線照射部４０Ａ及び４０Ｂを透過して、被写体１に入射する。
【００６５】
被写体１に入射した近赤外光は、被写体１の内部において透過及び散乱を繰り返す。そして、被写体１に入射した近赤外光の一部が、被写体１の表面から出力される。
【００６６】
表示・検出部４１は、Ｙ軸方法の中心部に設けられた領域である。また、表示・検出部４１は、マスク部１０及び非マスク部１１を含む。マスク部１０は黒色表示され、非マスク部１１は白色表示される。
【００６７】
被写体１の表面から出力された近赤外光の一部は、マスク部１０によって遮断され、導光板６の表面に入射しない。一方、被写体１の表面から出力された近赤外光の一部は、非マスク部１１を透過した後に、導光板６の表面に入射し、ＰＤアレイ８によって検出される。
【００６８】
なお、非マスク部１１は、Ｙ軸方向のそれぞれの位置に一つずつのドットが配置されたものである。ドットは、一つ又は複数の表示画素によって構成される。例えば、ドットは、２×２の表示画素又は３×３の表示画素によって構成される。
【００６９】
ドットは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において他のドットと隣接しないように配置されるのが好ましい。なぜならば、ドット同士が隣接している場合、隣接するドット間において光が拡散するので、撮影画像の空間分解能が低下するからである。これについては、図１０で詳細を説明する。
【００７０】
例えば、図４に示すマスク画像の非マスク部１１を構成するドットは、Ｘ−Ｙ平面上で斜め方向に配置される。
【００７１】
画像の撮影時において、生体認証装置２１は、各ドットの位置を、Ｘ軸方向に沿って順番に移動させる。これによって、生体認証装置２１は、各ドットを、Ｘ軸方向のすべての位置に移動させる。そして、ＰＤアレイ８は、ドットが移動されたそれぞれの位置における入射光強度を計測する。
【００７２】
なお、非マスク部１１ではＹ軸方向のそれぞれの位置に一つずつのドットが配置されているので、中央演算装置ＣＰＵは、ＰＤアレイ８によって計測された入射光強度に基づいて、二次元の画像（撮影画像）を作成できる。なお、撮影画像には、被写体１の血管２のパターンが描出される。
【００７３】
なお、ドットのサイズは、撮影画像に求められる空間分解能に応じて決定される。液晶表示基板４の表示画素のＸ軸方向及びＹ軸方向の配列ピッチの代表例は、５０（μｍ）である。このため、２×２の表示画素で構成されるドットのＸ軸方向及びＹ軸方向のサイズの代表例は、１００（μｍ）となる。
【００７４】
図５は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１の液晶表示基板４に表示されるマスク画像の一例の説明図である。
【００７５】
図５のマスク画像は、図４のマスク画像に含まれる非マスク部１１を構成するドットが移動された状態である。生体認証装置２１は、非マスク部１１を構成するそれぞれのドットを、Ｘ軸方向に沿って順番に移動させる。但し、生体認証装置２１は、Ｘ軸方向の端の一方に達したドットに関しては、Ｘ軸方向の端のもう一方に移動させる。これを繰り返すことによって、生体認証装置２１は、各ドットを、Ｘ軸方向のすべての位置に移動させる。なお、生体認証装置２１は、ドットをＸ軸方向のすべての位置に移動させると、ドットの移動を終了する。
【００７６】
図６は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１の液晶表示基板４に表示されるマスク画像の別の一例の説明図である。
【００７７】
生体認証装置２１は、図４に示すマスク画像の代わりに、図６に示すマスク画像を表示してもよい。図６に示すマスク画像の非マスク部１１を構成するドットのＸ軸方向の位置が、行ごとに交互に入れ替わる。
【００７８】
つまり、マスク画像の非マスク部１１は、Ｙ軸方向のそれぞれの位置に一つずつのドットが配置されたものであれば何でもよい。つまり、非マスク部１１を構成するドットの配置は、図４及び図６に示された配置以外であってもよい。なお、ドットは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において他のドットと隣接しないように配置されるのが好ましい。
【００７９】
図６に示すマスク画像の場合であっても、生体認証装置２１は、非マスク部１１を構成するそれぞれのドットを、Ｘ軸方向に沿って順番に移動させる。但し、生体認証装置２１は、Ｘ軸方向の端の一方に達したドットに関しては、Ｘ軸方向の端のもう一方に移動させる。これを繰り返すことによって、生体認証装置２１は、各ドットを、Ｘ軸方向のすべての位置に移動させる。なお、生体認証装置２１は、ドットをＸ軸方向のすべての位置に移動させると、ドットの移動を終了する。
【００８０】
図７は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１の構成の説明図である。
【００８１】
本説明図は、光拡散板５、導光板６、バックライト光源７、ＰＤアレイ８、導光板７１Ａ、７１Ｂ及び近赤外線光源７０の配置を示す。
【００８２】
図７において、Ｘ軸方向の範囲ＷＸ及びＹ軸方向の範囲ＷＹは、液晶表示基板４の表示領域に相当する。
【００８３】
液晶表示基板４の表示領域のうち、マスク画像の近赤外線照射部４０Ａが表示される領域の真下には、導光板７１Ａが配置されている。同様に、液晶表示基板４の領域のうち、マスク画像の近赤外線照射部４０Ｂが表示される領域の真下には、導光板７１Ｂが配置されている。バックライト光源７及び近赤外線光源７０が、導光板７１Ａ及び７１ＢのＸ軸方向の側面に配置される。
【００８４】
なお、導光板７１Ａ及び７１Ｂは、公知のものであり、例えば、アクリル板である。なお、導光板７１Ａ及び７１Ｂの底面には、反射ドット（図示省略）が印刷されている。
【００８５】
導光板７１Ａ及び７１Ｂは、バックライト光源７から発光された白色光及び近赤外線光源７０から発行された近赤外光をＸ−Ｙ平面方向に一様に拡散する。更に、導光板７１Ａ及び７１Ｂは、拡散した近赤外光及び白色光のうち、反射ドットによって乱反射した近赤外光及び白色光を、Ｚ軸方向に出力する。これによって、液晶表示基板４が文字及び画像を表示する場合に、導光板７１Ａ及び７１Ｂは、液晶表示基板４にバックライトを照射する。また、画像の撮影時には、導光板７１Ａ及び７１Ｂは、被写体１に近赤外光を照射する。
【００８６】
また、導光板７１ＡのＹ軸方向の側面には、隔壁７２Ａが配置されている。同様に、導光板７１ＢのＹ軸方向の側面には、隔壁７２Ｂが配置されている。隔壁７２Ａ及び７２Ｂは、光を透過しない材料で形成される。例えば、隔壁７２Ａ及び７２Ｂは、公知の金属フィルム膜などである。そのため、隔壁７２Ａ及び７２Ｂは、導光板６への光の拡散を防止する。
【００８７】
液晶表示基板４の表示領域のうち、マスク画像が表示される領域の表示・検出部４１の真下には、導光板６が多数配置されている。導光板６は、Ｘ軸方向を長手方向とする短冊型である。また、各導光板６のＹ方向の側面には、隔壁７３が設けられている。隔壁７３は、隔壁７２Ａ及び７２Ｂと同一であり、他の導光板６、７１Ａ及び７１Ｂへの光の拡散を防止する。
【００８８】
一つの導光板６のＹ軸方向のサイズは、非マスク部１１に含まれるドットのＹ軸方向のサイズに対応する。そのため、一つの導光板６のＹ軸方向のサイズの代表例は、１００（μｍ）となる。また、一つの導光板６は、非マスク部１１に含まれるドットの真下となるように配置される。
【００８９】
導光板６のＸ軸方向の一方の側面には、光拡散板５が配置されている。また、導光板６のＸ軸方向のもう一方の側面には、ＰＤアレイ８が配置されている。なお、一つの導光板６とＰＤアレイ８を構成する一つのＰＤとが対応するように配置されている。
【００９０】
また、光拡散板５の側面には、バックライト光源７が配置されている。
【００９１】
光拡散板５は、バックライト光源７から発光された白色光を、Ｘ−Ｙ平面方向に一様に拡散する。そして、光拡散板５によって拡散された白色光は、導光板６の端面に入射する。
【００９２】
導光板６は、光拡散板５から入射した白色光をＸ軸方向に一様に拡散する。そして、導光板６は、拡散した白色光のうち、反射ドットによって乱反射した白色光を、Ｚ軸方向に出力する。これによって、液晶表示基板４が文字及び画像を表示する場合に、導光板６は、液晶表示基板４にバックライトを照射する。
【００９３】
画像の撮影時には、生体認証装置２１は、バックライト光源７を消灯し、近赤外線光源７０を点灯する。すると、導光板７１Ａ及び７１Ｂは、近赤外線光源７０から発光された近赤外光を、Ｘ−Ｙ平面方向に一様に拡散する。更に、導光板７１Ａ及び７１Ｂは、拡散した近赤外光のうち、反射ドットによって乱反射した近赤外光を、Ｚ軸方向に出力する。これによって、画像の撮影時には、導光板７１Ａ及び７１Ｂは、被写体１に近赤外光を照射する。
【００９４】
被写体１に照射された近赤外光は、被写体１の内部において透過及び散乱を繰り返す。被写体１に入射した近赤外光の一部が、被写体１の表面から出力される。そして、被写体１の表面から出力された近赤外光は、液晶表示基板４に表示されたマスク画像の非マスク部１１に含まれるドットを透過して、導光板６の表面に入射する。導光板６は、入射した近赤外光を反射ドットによって乱反射した後に、Ｘ軸方向に導く。これによって、導光板６は、当該導光板６の表面から入射した近赤外光を、ＰＤアレイ８に入射させる。そして、ＰＤアレイ８は、導光板６から入射した近赤外光を、検出する。
【００９５】
なお、ＰＤアレイ８は、導光板６から入射した近赤外光の検出を、導光板６ごとに並列して行う。
【００９６】
図８は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１に備わる導光板６の斜視図である。
【００９７】
導光板６は、公知のものであり、例えば、アクリル板である。なお、導光板６の底面８１には、反射ドットが印刷されている。底面８１に印刷される反射ドットに当たった光は、散乱されて、Ｚ軸方向に出力される。
【００９８】
また、導光板６の側面８０には、隔壁７３が形成される。例えば、導光板６の側面に、公知の金属フィルム膜が塗布されることによって、隔壁７３が形成される。隔壁７３は、光を透過しないので、Ｙ軸方向への光の拡散を防止する。
【００９９】
図９は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１のＹ−Ｚ平面の断面図である。
【０１００】
画像の撮影時には、導光板７１Ａ及び７１Ｂは、近赤外線光源７０から発光された近赤外光を、Ｚ軸方向に出力する。これによって、導光板７１Ａ及び７１Ｂは、近赤外光を、被写体１に照射する。
【０１０１】
すると、被写体１に照射された近赤外光は、被写体１の内部において透過及び散乱を繰り返す。被写体１に入射した近赤外光の一部が、被写体１の表面から出力される。そして、被写体１の表面から出力された一部の近赤外光９０は、液晶表示基板４に表示されたマスク画像の非マスク部１１に含まれるドットを透過して、導光板６の表面に入射する。導光板６は、当該導光板６の表面から入射した近赤外光９０を反射ドットによって乱反射した後に、Ｘ軸方向に導く。これによって、導光板６は、当該導光板６の表面から入射した近赤外光９０を、ＰＤアレイ８に入射させる。そして、ＰＤアレイ８は、導光板６から入射した近赤外光９０を検出する。
【０１０２】
一方、被写体１の表面から出力された一部の近赤外光９１は、液晶表示基板４に表示されたマスク画像のマスク部１０によって遮断されるので、ＰＤアレイ８によって検出されることはない。
【０１０３】
なお、液晶表示基板４に対して斜め方向に被写体１の表面から出力された近赤外光９２は、拡散防止フィルタ３によって遮断されるので、ＰＤアレイ８によって検出されることはない。これによって、撮影画像の空間分解能の低下を防止できる。
【０１０４】
図１０は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１のＹ−Ｚ平面の断面図である。
【０１０５】
図１０は、マスク画像の非マスク部１１に含まれる複数のドットが、Ｙ軸方向において隣接している場合を示す。
【０１０６】
この場合、導光板６には、近赤外光９０だけでなく、隣接するドット間において拡散した近赤外光９３も入射してしまう。このため、撮影画像の空間分解能が低下してしまう。よって、非マスク部１１に含まれるドットは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向において他のドットと隣接しないように配置されるのが好ましい。
【０１０７】
図１１は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１の処理のフローチャートである。
【０１０８】
本フローチャートにおいて破線で示されるステップは、液晶表示基板４に表示された画面の状態を表す。液晶表示基板４に表示された画面は、次の画面に変更されるまで、維持される。また、生体認証装置２１の処理は、中央演算装置ＣＰＵによって実行される。
【０１０９】
まず、生体認証装置２１は、開始スイッチ２２が操作されるまで、待機する（Ｓ１）。このとき、液晶表示基板４には、何も表示されない（Ｓ１１）。そのため、バックライト光源７及び近赤外線光源７０は、消灯されている。
【０１１０】
その後、開始スイッチ２２が操作されると（Ｓ２）、生体認証装置２１は、電極２３Ａと電極２３Ｂとの間に電圧を印加する（Ｓ３）。このとき、生体認証装置２１は、図１２に示す第１ガイド画面を液晶表示基板４に表示させる（Ｓ１２）。生体認証装置２１は、第１ガイド画面の表示に伴って、バックライト光源７のみを点灯させる。つまり、近赤外線光源７０は、消灯されたままである。
【０１１１】
図１２は、本発明の第１の実施の形態の認証開始時に生体認証装置２１に表示される第１ガイド画面の説明図である。
【０１１２】
生体認証装置２１は、第１ガイド画面を表示することによって、ユーザに被写体１の配置を指示する。なお、第１ガイド画面は、被写体１の配置位置を示してもよい。これによって、被写体１の配置精度が向上するので、生体認証装置２１による生体認証の誤認識率が低減される。
【０１１３】
ここで、図１１に戻る。
【０１１４】
生体認証装置２１は、電極２３Ａと電極２３Ｂとの間に電圧を印加した後に、電極２３Ａと電極２３Ｂと間の電流値を測定する（Ｓ４）。次に、生体認証装置２１は、測定した電流値に基づいて、被写体１の配置を検知したか否かを判定する（Ｓ６）。
【０１１５】
被写体１の配置を検知しなかった場合、生体認証装置２１は、開始スイッチ２２が操作されてから所定時間を経過したか否かを判定する。所定時間は、例えば、３０秒である。
【０１１６】
所定時間を経過したと判定した場合、生体認証装置２１は、ステップＳ１に戻り、待機する。
【０１１７】
一方、所定時間を経過していないと判定した場合、生体認証装置２１は、ステップＳ４に戻り、電極２３Ａと電極２３Ｂとの間の電流値を再度測定する。
【０１１８】
一方、ステップＳ６において被写体１の配置を検知した場合、生体認証装置２１は、被写体１の撮影を開始する（Ｓ７）。
【０１１９】
画像の撮影時において、生体認証装置２１は、マスク画像を表示する（Ｓ１３）。このとき、生体認証装置２１は、バックライト光源７を消灯させ、近赤外線光源７０を点灯させる。そして、生体認証装置２１は、導光板６からＰＤアレイ８へ入射した光の強度を、導光板６ごとに計測する。
【０１２０】
なお、画像の撮影時においては、生体認証装置２１は、マスク画像の非マスク部１１に含まれる各ドットの位置を、Ｘ軸方向に沿って順番に移動させる。これによって、生体認証装置２１は、各ドットを、Ｘ軸方向のすべての位置に移動させる。なお、生体認証装置２１は、ドットが移動されたそれぞれの位置において、導光板６からＰＤアレイ８へ入射した光の強度を計測する。
【０１２１】
これによって、生体認証装置２１は、ドットを透過して導光板６からＰＤアレイ８へ入射した光の強度を、ドットごとに計測できる。
【０１２２】
次に、生体認証装置２１は、ドットごとに計測した入射光強度に基づいて、二次元の画像（撮影画像）を作成する（Ｓ８）。
【０１２３】
次に、生体認証装置２１は、撮影画像に基づいて、認証を行う（Ｓ９）。具体的には、生体認証装置２１は、撮影画像に描出された血管パターンと、予め登録されている血管パターンと、が一致するか否かを判定する。そして、生体認証装置２１は、当該判定結果に基づいて、個人を認証する。
【０１２４】
なお、ステップＳ８の画像の作成時及びステップＳ９の認証処理時には、生体認証装置２１は、図１３に示す第２ガイド画面を液晶表示基板４に表示させる（Ｓ１４）。このとき、生体認証装置２１は、近赤外線光源７０を消灯させ、バックライト光源７を点灯させる。
【０１２５】
図１３は、本発明の第１の実施の形態の画像作成時及び認証処理時に生体認証装置２１に表示される第２ガイド画面の説明図である。
【０１２６】
生体認証装置２１は、第２ガイド画面を表示することによって、ユーザに認証処理中であること通知する。
【０１２７】
ここで、図１１に戻る。
【０１２８】
生体認証装置２１は、ステップＳ９の認証処理において、認証に成功したか否かを判定する（Ｓ１０）。
【０１２９】
認証に失敗した場合、生体認証装置２１は、ステップＳ４に戻り、処理を繰り返す。このとき、生体認証装置２１は、図１４に示す第３ガイド画面を液晶表示基板４に表示させる（Ｓ１５）。このとき、生体認証装置２１は、近赤外線光源７０を消灯させたままにし、バックライト光源７を点灯させたままにする。
【０１３０】
同時に、生体認証装置２１は、ビープ音を２回鳴らす等のように認証成功と違う方法で報知することによって、認証の失敗をユーザに通知する。これによって、ユーザは、生体認証装置２１に指を配置したままの状態で、認証失敗を知ることができる。
【０１３１】
図１４は、本発明の第１の実施の形態の認証失敗時に生体認証装置２１に表示される第３ガイド画面の説明図である。
【０１３２】
生体認証装置２１は、第３ガイド画面を表示することによって、ユーザに認証の失敗を通知し、ユーザに被写体１の配置を指示する。なお、第３ガイド画面は、被写体１の配置位置を示してもよい。
【０１３３】
ここで、図１１に戻る。
【０１３４】
ステップＳ１０において認証に成功した場合、生体認証装置２１は、図１５に示す第４ガイド画面を液晶表示基板４に表示させる（Ｓ１６）。このとき、生体認証装置２１は、近赤外線光源７０を消灯させたままにし、バックライト光源７を点灯させたままにする。
同時に、生体認証装置２１は、ビープ音を１回鳴らす等のように認証失敗と違う方法で報知することによって、認証の成功をユーザに通知する。これによって、ユーザは、生体認証装置２１に指を配置したままの状態で、認証成功を知ることができる。
【０１３５】
そして、生体認証装置２１は、当該処理を終了する。
【０１３６】
図１５は、本発明の第１の実施の形態の認証成功時に生体認証装置２１に表示される第４ガイド画面の説明図である。
【０１３７】
生体認証装置２１は、第４ガイド画面を表示することによって、ユーザに認証の成功を通知する。なお、第４ガイド画面は、認証に成功したユーザの識別子などを示してもよい。
【０１３８】
以上のように、本発明の第１の実施の形態によれば、液晶表示基板４による表示画面が制御されることによって、被写体から出力される光の検出位置が変更される。これによって、情報端末に搭載される液晶ディスプレイの背面に、２次元のイメージセンサではなく、ラインセンサ状のＰＤアレイ８を付加することによって、生体認証装置２１を実現できる。このため、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１は、２次元のイメージセンサを備える従来の生体認証装置よりも、小型化及び低コスト化が可能となる。
【０１３９】
また、公知のシリコンプロセス技術を用いることによって、近赤外光に対して高感度のＰＤアレイ８が容易に製造できる。そのため、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１は、撮影画像のＳ／Ｎ比を向上できるので、生体認証の精度を向上できる。
【０１４０】
なお、本発明の第１の実施の形態では、近赤外線光源７０が、生体認証装置２１（情報端末に備わる液晶部分）の内部に存在するが、外部にあってもよい。つまり、近赤外線光源７０は、被写体１に近赤外光を照射できれば、どこにあってもよい。
【０１４１】
（第２の実施の形態）
図１６は、本発明の第２の実施の形態の生体認証装置の構成の説明図である。
【０１４２】
本発明の第２の実施の形態の生体認証装置２１の構成の大分部は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置の構成と同一である。よって、同一の構成については、同一の番号を付すことによって、説明を省略する。
【０１４３】
第２の実施の形態の生体認証装置２１では、近赤外線光源１５０Ａが、光拡散板１５１ＡのＸ軸方向の側面の一方に配置される。また、導光板６は、光拡散板１５１ＡのＸ軸方向の側面のもう一方に配置される。
【０１４４】
同様に、近赤外線光源１５０Ｂが、光拡散板１５１ＢのＸ軸方向の側面の一方に配置される。また、導光板６は、光拡散板１５１ＢのＸ軸方向の側面のもう一方に配置される。
【０１４５】
近赤外線光源１５０Ｂ及び近赤外線光源１５０Ａは、Ｚ軸方向に積層配置される。また、光拡散板１５１Ｂ及び光拡散板１５１Ａは、Ｚ軸方向に積層配置される。ただし、近赤外線光源１５０Ａと近赤外線光源１５０Ｂとの間及び光拡散板１５１Ａと光拡散板１５１Ｂとの間には、隔壁１５３が配置される。
【０１４６】
隔壁１５３は、第１の実施の形態の生体認証装置２１に備わる隔壁７３と同一であり、Ｚ軸方向への光の拡散を防止する。
【０１４７】
また、光拡散板１５１Ａと導光板６との間又は光拡散板１５１Ｂと導光板６との間のいずれか一方には、隔壁１５２が配置される。本説明図では、光拡散板１５１Ａと導光板６との間に、隔壁１５２Ａが配置される。また、隔壁１５２Ａが配置されない場合には、光拡散板１５１Ｂと導光板６との間に隔壁１５２Ｂが配置される。
【０１４８】
隔壁１５２Ａ及び１５２Ｂは、第１の実施の形態の生体認証装置２１に備わる隔壁７３と同一であり、導光板６への光の拡散を防止する。
【０１４９】
なお、近赤外線光源１５０Ａ及び近赤外線光源１５０Ｂは、第１の実施の形態の生体認証装置２１に備わる近赤外線光源７０と同一である。また、光拡散板１５１Ａ及び光拡散板１５１Ｂは、第１の実施の形態の生体認証装置２１に備わる光拡散板５と同一である。
【０１５０】
光拡散板１５１Ｂは、近赤外線光源１５０Ｂから発光された近赤外光を、Ｘ−Ｙ平面方向に一様に拡散する。そして、光拡散板１５１Ｂによって拡散された近赤外光は、導光板６の表面に入射する。
【０１５１】
同様に、光拡散板１５１Ａは、近赤外線光源１５０Ａから発光された近赤外光を、Ｘ−Ｙ平面方向に一様に拡散する。そして、光拡散板１５１Ａによって拡散された白色光は、導光板６の端面に入射しようとする。しかしながら、本説明図では、光拡散板１５１Ｂによって拡散された近赤外光は、隔壁１５２Ａによって遮断され、導光板６の端面に入射しない。
【０１５２】
近赤外線光源１５０Ｂが消灯している場合、近赤外光が近赤外線光源１５０Ａ及び１５０Ｂのいずれからも導光板６の端面に入射しない。そのため、導光板６は、被写体１の表面から出力された近赤外光１２Ａを、ＰＤアレイ８に導く。
【０１５３】
一方、近赤外線光源１５０Ｂが点灯し、且つ、当該導光板６の真上の領域を白色表示したマスク画像を液晶表示基板４が表示している場合、近赤外光が、近赤外線光源１５０Ｂから導光板６の端面に入射する。導光板６は、光拡散板１５１Ｂから入射した近赤外光をＸ軸方向に一様に拡散する。更に、導光板６は、拡散した近赤外光のうち、反射ドットによって乱反射した近赤外光を、Ｚ軸方向に出力する。これによって、導光板６は、被写体１に近赤外光を照射する。
【０１５４】
このように本実施の形態では、導光板６は、被写体１への近赤外光の照射機能及びＰＤアレイ８への近赤外光の導光機能を備える。更に、導光板６は、バックライトを、液晶表示基板４に照射する機能も備える。
【０１５５】
図１７は、本発明の第２の実施の形態の生体認証装置２１の構成の説明図である。
【０１５６】
本説明図は、近赤外線光源１５０Ａ、光拡散板１５１Ａ、バックライト光源１６０Ａ、導光板６Ａ及び６Ｂの配置を示す。
【０１５７】
液晶表示基板４の表示領域の真下には、導光板６Ａと導光板６Ｂとが交互に配置されている。なお、本実施の形態では、導光板６は、導光板６Ａ又は導光板６Ｂのいずれかに分類される。
【０１５８】
導光板６Ａと光拡散板１５１Ａとの間には、隔壁１５２Ａが配置されていない。一方、導光板６Ｂと光拡散板１５１Ａとの間には、隔壁１５２Ａが配置されている。また、導光板６Ａと導光板６Ｂとの間には、隔壁７３が配置されている。
【０１５９】
導光板６Ａ及び６ＢのＸ軸方向の一方の側面には、光拡散板１５１Ａが配置されている。また、導光板６Ａ及び６ＢのＸ軸方向のもう一方の側面には、ＰＤアレイ８が配置されている。光拡散板１５１Ａの側面には、近赤外線光源１５０Ａ及びバックライト光源１６０Ａが配置されている。
【０１６０】
光拡散板１５１Ａは、近赤外線光源１５０Ａから発光された近赤外光及びバックライト光源７から発光された白色光を、Ｘ−Ｙ平面方向に一様に拡散する。そして、光拡散板１５１Ａによって拡散された白色光及び近赤外光は、導光板６の端面に入射する。一方、光拡散板１５１Ａによって拡散された白色光及び近赤外光は、導光板６Ｂの端面には入射しない。
【０１６１】
導光板６Ａは、光拡散板１５１Ａから入射した白色光及び近赤外光をＸ軸方向に一様に拡散する。そして、導光板６Ａは、拡散した白色光及び近赤外光のうち、反射ドットによって乱反射した白色光及び近赤外光を、Ｚ軸方向に出力する。これによって、液晶表示基板４が文字及び画像を表示する場合に、導光板６Ａは、液晶表示基板４にバックライトを照射する。また、画像の撮影時に、導光板６Ａは、近赤外光を被写体１に照射する。
【０１６２】
一方、画像の撮影時において、被写体１の表面から出力された近赤外光は、液晶表示基板４に表示されたマスク画像の非マスク部１１を透過して、導光板６Ｂの表面に入射する。導光板６Ｂは、当該導光板６Ｂの表面から入射した近赤外光を反射ドットによって乱反射した後に、Ｘ軸方向に導く。これによって、導光板６Ｂは、当該導光板６Ｂの表面から入射した近赤外光を、ＰＤアレイ８に入射させる。そして、ＰＤアレイ８は、導光板６Ｂから入射した近赤外光を、検出する。なお、ＰＤアレイ８は、導光板６Ｂから入射した近赤外光の検出を、導光板６ごとに並列して行う。
【０１６３】
図１８は、本発明の第２の実施の形態の生体認証装置２１の液晶表示基板４に表示されるマスク画像の一例の説明図である。
【０１６４】
マスク画像は、画像の撮影時に表示される。そのため、近赤外線光源１５０Ａが点灯し、且つ、バックライト光源１６０Ａが消灯している状態である。
【０１６５】
マスク画像は、近赤外線照射部１７０Ａ及び表示・検出部１７０Ｂを含む。
【０１６６】
近赤外線照射部１７０Ａは、導光板６Ａの真上の領域であり、白色表示される。そのため、導光板６Ａから照射された近赤外光は、近赤外線照射部１７０Ａを透過して、被写体１に入射する。
【０１６７】
被写体１に入射した近赤外光は、被写体１の内部において透過及び散乱を繰り返す。そして、被写体１に入射した近赤外光の一部が、被写体１の表面から出力される。
【０１６８】
表示・検出部１７０Ｂは、導光板６Ｂの真上の領域である。表示・検出部１７０Ｂは、マスク部１０及び非マスク部１１を含む。マスク部１０は黒色表示され、非マスク部１１は白色表示される。
【０１６９】
被写体１の表面から出力された近赤外光の一部は、マスク部１０によって遮断され、導光板６Ｂの表面に入射しない。一方、被写体１の表面から出力された近赤外光の一部は、非マスク部１１を透過した後に、導光板６Ｂの表面に入射し、ＰＤアレイ８によって検出される。
【０１７０】
画像の撮影時において、生体認証装置２１は、非マスク部１１を、Ｘ軸方向に沿って順番に移動させる。これによって、生体認証装置２１は、非マスク部１１を、Ｘ軸方向のすべての位置に移動させる。そして、ＰＤアレイ８は、非マスク部１１が移動されたそれぞれの位置における入射光強度を計測する。
【０１７１】
次に、中央演算装置ＣＰＵは、ＰＤアレイ８によって計測された入射光強度に基づいて、二次元の画像（第１撮影画像）を作成できる。なお、第１撮影画像には、導光板６Ｂに対応する領域における、被写体１の血管２のパターンが描出される。
【０１７２】
図１９は、本発明の第２の実施の形態の生体認証装置２１の構成の説明図である。
【０１７３】
本説明図は、近赤外線光源１５０Ｂ、光拡散板１５１Ｂ、バックライト光源１６０Ｂ、導光板６Ａ及び６Ｂの配置を示す。
【０１７４】
導光板６Ａと光拡散板１５１Ｂとの間には、隔壁１５２Ｂが配置されている。一方、導光板６Ｂと光拡散板１５１Ｂとの間には、隔壁１５２Ｂが配置されていない。また、導光板６Ａと導光板６Ｂとの間には、隔壁７３が配置されている。
【０１７５】
導光板６Ａ及び６ＢのＸ軸方向の一方の側面には、光拡散板１５１Ｂが配置されている。また、導光板６Ａ及び６ＢのＸ軸方向のもう一方の側面には、ＰＤアレイ８が配置されている。光拡散板１５１Ｂの側面には、近赤外線光源１５０Ｂ及びバックライト光源１６０Ｂが配置されている。
【０１７６】
光拡散板１５１Ｂは、近赤外線光源１５０Ｂから発光された近赤外光及びバックライト光源７から発光された白色光を、Ｘ−Ｙ平面方向に一様に拡散する。そして、光拡散板１５１Ｂによって拡散された白色光及び近赤外光は、導光板６Ｂの端面に入射する。一方、光拡散板１５１Ｂによって拡散された白色光及び近赤外光は、導光板６Ａの端面には入射しない。
【０１７７】
導光板６Ｂは、光拡散板１５１Ｂから入射した白色光及び近赤外光をＸ軸方向に一様に拡散する。そして、導光板６Ｂは、拡散した白色光及び近赤外光のうち、反射ドットによって乱反射した白色光及び近赤外光を、Ｚ軸方向に出力する。これによって、液晶表示基板４が文字及び画像を表示する場合に、導光板６Ｂは、液晶表示基板４にバックライトを照射する。また、画像の撮影時に、導光板６Ｂは、近赤外光を被写体１に照射する。
【０１７８】
一方、画像の撮影時において、被写体１の表面から出力された近赤外光は、液晶表示基板４に表示されたマスク画像の非マスク部１１を透過して、導光板６Ａの表面に入射する。導光板６Ａは、当該導光板６Ａの表面から入射した近赤外光を反射ドットによって乱反射した後に、Ｘ軸方向に導く。これによって、導光板６Ａは、当該導光板６Ａの表面から入射した近赤外光を、ＰＤアレイ８に入射させる。そして、ＰＤアレイ８は、導光板６Ａから入射した近赤外光を、検出する。なお、ＰＤアレイ８は、導光板６Ａから入射した近赤外光の検出を、導光板６Ａごとに並列して行う。
【０１７９】
図２０は、本発明の第２の実施の形態の生体認証装置２１の液晶表示基板４に表示されるマスク画像の一例の説明図である。
【０１８０】
マスク画像は、画像の撮影時に表示される。そのため、近赤外線光源１５０Ｂが点灯し、且つ、バックライト光源１６０Ｂが消灯している状態である。
【０１８１】
マスク画像は、近赤外線照射部１７０Ａ及び表示・検出部１７０Ｂを含む。なお、図２０に示すマスク画像は、図１８に示すマスク画像の近赤外線照射部１７０Ａと表示・検出部１７０Ｂとが入れ替わったものである。
【０１８２】
近赤外線照射部１７０Ａは、導光板６Ｂの真上の領域であり、白色表示される。そのため、導光板６Ｂから照射された近赤外光は、近赤外線照射部１７０Ａを透過して、被写体１に入射する。
【０１８３】
被写体１に入射した近赤外光は、被写体１の内部において透過及び散乱を繰り返す。そして、被写体１に入射した近赤外光の一部が、被写体１の表面から出力される。
【０１８４】
表示・検出部１７０Ｂは、導光板６Ａの真上の領域である。表示・検出部１７０Ｂは、マスク部１０及び非マスク部１１を含む。マスク部１０は黒色表示され、非マスク部１１は白色表示される。
【０１８５】
被写体１の表面から出力された近赤外光の一部は、マスク部１０によって遮断され、導光板６Ａの表面に入射しない。一方、被写体１の表面から出力された近赤外光の一部は、非マスク部１１を透過した後に、導光板６Ａの表面に入射し、ＰＤアレイ８によって検出される。
【０１８６】
画像の撮影時において、生体認証装置２１は、非マスク部１１を、Ｘ軸方向に沿って順番に移動させる。これによって、生体認証装置２１は、非マスク部１１を、Ｘ軸方向のすべての位置に移動させる。そして、ＰＤアレイ８は、非マスク部１１が移動されたそれぞれの位置における入射光強度を計測する。
【０１８７】
次に、中央演算装置ＣＰＵは、ＰＤアレイ８によって計測された入射光強度に基づいて、二次元の画像（第２撮影画像）を作成できる。なお、第２撮影画像には、導光板６Ａに対応する領域における、被写体１の血管２のパターンが描出される。
【０１８８】
次に、中央演算装置ＣＰＵは、第１撮影画像と第２撮影画像とを合成することによって、第３撮影画像を作成する。そして、中央演算装置ＣＰＵは、作成した第３撮影画像に基づいて、認証を行う。
【０１８９】
なお、本実施の形態では、液晶表示基板４が文字及び画像を表示する場合には、バックライト光源１６０Ａ及び１６０Ｂが点灯した状態にすればよい。
【０１９０】
本発明の第２の実施の形態では、被写体１に対して近赤外光を照射する位置と、被写体１から出力される近赤外光を検出する位置とが近くなる。そのため、生体認証装置２１は、光量ムラの少ない二次元画像を撮影することができる。これによって、生体認証装置２１は、生体認証の精度を向上できる。
【０１９１】
（第３の実施の形態）
図２１は、本発明の第３の実施の形態の生体認証装置２１の構成の説明図である。
【０１９２】
本説明図は、光拡散板５、導光板２１０、バックライト光源７、ＰＤ２００、導光板７１Ａ、７１Ｂ及び近赤外線光源７０の配置を示す。
【０１９３】
本発明の第３の実施の形態の生体認証装置２１の構成の大分部は、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置の構成と同一である。よって、同一の構成については、同一の番号を付すことによって、説明を省略する。
【０１９４】
第３の実施の形態の生体認証装置２１は、光拡散板５及び複数の導光板６の代わりに、単一の導光板２１０を備える。
【０１９５】
導光板２１０は、大きさが異なる点を除き、本発明の第１の実施の形態の生体認証装置２１に備わる導光板６と同一である。但し、導光板２１０は、バックライト光源７から発光された白色光を、Ｘ軸方向ではなく、Ｘ−Ｙ平面方向に一様に拡散する。
【０１９６】
また、導光板２１０は、当該導光板２１０の表面から入射した近赤外光を反射ドットによって乱反射した後に、Ｘ−Ｙ平面方向に導く。これによって、導光板２１０は、当該導光板２１０の表面から入射した近赤外光を、ＰＤ２００に入射させる。
【０１９７】
また、第３の実施の形態の生体認証装置２１は、ＰＤアレイ８の代わりに、ＰＤ２００を備える。ＰＤ２００は、Ｙ軸方向に長い単一の受光部を有する素子から構成され、導光板２１０から入射する近赤外光を検出する。なお、ＰＤ２００は、導光板２１０の側面の全体から受光可能である。
【０１９８】
図２２は、本発明の第３の実施の形態の生体認証装置２１の液晶表示基板４に表示されるマスク画像の説明図である。
【０１９９】
第３の実施の形態のマスク画像は、非マスク部１１が単一のドットのみから構成される点を除き、第１の実施の形態のマスク画像（図４）と同一である。
【０２００】
画像の撮影時において、生体認証装置２１は、ドット（非マスク部１１）の位置を、Ｘ軸方向に沿って順番に、開始位置２０１から移動させる。そして、ドットがＸ軸方向の端の一方に達すると、生体認証装置２１は、当該ドットを、Ｙ軸方向にドット一つ分の大きさだけ移動させ、更に、Ｘ軸方向の端のもう一方に移動させる。その後、ドットが終了位置２０２に達するまで、生体認証装置２１は、ドットの移動を繰り返す。
【０２０１】
これによって、生体認証装置２１は、ドットを、表示・検出部４１に含まれるすべての領域に移動させる。そして、ＰＤ２００は、ドットが移動されたそれぞれの位置における入射光強度を計測する。
【０２０２】
中央演算装置ＣＰＵは、ＰＤアレイ８によって計測された入射光強度に基づいて、二次元の画像（撮影画像）を作成できる。なお、撮影画像には、被写体１の血管２のパターンが描出される。
【０２０３】
本発明の第３の実施の形態では、生体認証装置２１は、単一のドットを、表示・検出部４１に含まれるすべての領域に移動させる。そのため、画像の撮影に要する時間が増加してしまう。
【０２０４】
しかしながら、本発明の第３の実施の形態の生体認証装置２１は、複数の素子から構成されるＰＤアレイ８の代わりに、単一の素子から構成されるＰＤ２００を備えればよい。よって、生体認証装置２１の低コスト化が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０２０５】
本発明は、生体情報に基づき個人を識別する生体認証装置に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０２０６】
【図１】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置の構成の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置が搭載された携帯電話機の外観の説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置への被写体の配置の説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置の液晶表示基板に表示されるマスク画像の一例の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置の液晶表示基板に表示されるマスク画像の一例の説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置の液晶表示基板に表示されるマスク画像の別の一例の説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置の構成の説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置に備わる導光板の斜視図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置のＹ−Ｚ平面の断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置のＹ−Ｚ平面の断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態の生体認証装置の処理のフローチャートである。
【図１２】本発明の第１の実施の形態の認証開始時に生体認証装置に表示される第１ガイド画面の説明図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態の画像作成時及び認証処理時に生体認証装置に表示される第２ガイド画面の説明図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態の認証失敗時に生体認証装置に表示される第３ガイド画面の説明図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態の認証成功時に生体認証装置に表示される第４ガイド画面の説明図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態の生体認証装置の構成の説明図である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態の生体認証装置の構成の説明図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態の生体認証装置の液晶表示基板に表示されるマスク画像の一例の説明図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態の生体認証装置の構成の説明図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態の生体認証装置の液晶表示基板に表示されるマスク画像の一例の説明図である。
【図２１】本発明の第３の実施の形態の生体認証装置の構成の説明図である。
【図２２】本発明の第３の実施の形態の生体認証装置の液晶表示基板に表示されるマスク画像の説明図である。
【符号の説明】
【０２０７】
１    被写体
２    血管
３    拡散防止フィルタ
４    液晶表示基板
５    光拡散板
６    導光板
７    バックライト光源
８    ＰＤアレイ
９    支持フレーム
２０    携帯電話機
２１    生体認証装置
２２    開始スイッチ
２３Ａ    電極
２３Ｂ    電極
７０    近赤外線光源
７１Ａ    導光板
７１Ｂ    導光板
７２Ａ    隔壁
７２Ｂ    隔壁
７３    隔壁
２００    ＰＤ
２１０    導光板
【図１】
0004823985.tif 000002
【図２】
0004823985.tif 000003
【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】
0004823985.tif 000016
【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７】
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【図８】
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