(57)【要約】【課題】静脈パターンを利用した認証装置において、比較的少ない光量でも静脈パターンの正確な読み取りを可能とする光照射構造を提供する。【解決手段】本発明にかかる第一の光照射構造は、静脈パターンを利用した認証装置において該静脈パターンの撮像に必要な光を検査対象(1)に照射するもので、指向性を有する発光体(2)から発した光(6)が該検査対象上の特定領域(3)に集中することを特徴とする。また、本発明にかかる第二の光照射構造は、静脈パターンを利用した認証装置において該静脈パターンの撮像に必要な光を検査対象(1)に照射するもので、指向性を有する発光体(2)から発した光(6)が該検査対象上の特定点(5)に集中することを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静脈パターンを利用した認証装置において該静脈パターンの撮像に必要な光を検査対象(1)に照射するもので、指向性を有する発光体(2)から発した光(6)が該検査対象(1)上の特定領域(3)に集中することを特徴とする光照射構造。
【請求項２】
該発光体(2)は、その光軸(L)が該検査対象(1)の軸線(M)及び撮像手段(4)の視線軸(N)と同一平面(P)上になる配置とされ、該特定領域(3)は該視線軸(N)上に形成される請求項１に記載の光照射構造。
【請求項３】
静脈パターンを利用した認証装置において該静脈パターンの撮像に必要な光を検査対象(1)に照射するもので、指向性を有する発光体(2)から発した光(6)が該検査対象(1)上の特定点(5)に集中することを特徴とする光照射構造。
【請求項４】
該発光体(2)は、その光軸(L)が該検査対象(1)の軸線(M)及び撮像手段(4)の視線軸(N)と同一平面(P)上になる配置とされ、該特定点は該視線軸(N)上に形成される請求項３に記載の光照射構造。
【請求項５】
該発光体(2)は、検査可能な状態に載置された該検査対象(1)の先端部近傍となる位置に配置されている請求項１〜５のいずれか一つの項に記載の光照射構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掌や指の静脈パターンを利用して個人の認証を行うために使用する認証装置において、静脈パターンの撮像に必要な光を検査対象となる掌や指に照射するための光照射構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速に普及しつつある、静脈パターンを利用した認証技術は、その認証に利用されている静脈パターンが、人により異なり、経年変化がなく、しかも人体の内部構造であるため偽造がほぼ不可能なものである等の特性を有しているため、個人認証に適している。しかしながら、その静脈パターンを利用した認証技術にも様々な問題点は存在しており、撮像に必要な光源の配置もそのような問題点の一つとなっている。
【０００３】
例えば、静脈パターンを撮像するための検査対象に対し、撮像に必要な光を検査対象の上方から単に照射しただけでは、手の甲を検査対象とした場合は手の甲に生えた毛が障害となったり、指を検査対象とした場合は指を透過する光の多くが骨によって遮られ、光量が不十分となったりして、静脈パターンの正確な読み取ができなくなるおそれがあった。
【０００４】
また、検査対象の上方位置に、静脈パターンの読み取りに不可欠な光源が配置されると、認証装置における指や手の甲の挿入先を、利用者が自分自身の目で確認することができなかった。そして、読み取り装置が壁に埋め込まれた場合、その内部を確認できない挿入口のみが壁面に形成されることとなり、利用者に恐怖感や嫌悪感を抱かせることになっていた。
【０００５】
そこで、本出願人は、特願２００４−１１５０３３号において、撮像手段の視線軸に対し光軸が所定角度をなして交差する位置に配置された光源を備えた認証装置を提案している。この認証装置によれば、光源の配置される位置は、その光軸が撮像手段の視線軸に対し所定角度をなして交差する範囲であれば特に限定されない。そのため、設置状態等に応じて光源の配置される位置を適宜調整することで、撮像手段に十分な光量を到達させたり、或いは適切な場所に設置部の覗き窓を設けたりすることができる。そして、静脈パターンを正確に読み取ることが可能となり、装置を壁面に埋設した場合には、利用者に恐怖感や嫌悪感を抱かせることなく静脈パターンを読み取ることが可能となる。
【特許文献１】特開２００４−１１５０３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記認証装置は、検査対象の上方に光源が配置されないという利点を有する反面、光源の光量が多くなければ、静脈パターンを十分に読み取ることができなかった。そのため、光量を多くするためのコストや手間がかかるという問題、例えば、光源としてＬＥＤを採用する場合は、全体の光量を増やするために多数のＬＥＤを使用することとなり、電力消費が大きくなる、或いは故障頻度が増すおそれがある等の問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、静脈パターンを利用した認証装置において、比較的少ない光量でも静脈パターンの正確な読み取りを可能とする光照射構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明にかかる第一の光照射構造は、静脈パターンを利用した認証装置において該静脈パターンの撮像に必要な光を検査対象に照射するもので、指向性を有する発光体から発した光が該検査対象上の特定領域に集中することを特徴とする。
【０００９】
本発明にかかる第二の光照射構造は、静脈パターンを利用した認証装置において該静脈パターンの撮像に必要な光を検査対象に照射するもので、指向性を有する発光体から発した光が該検査対象上の特定点に集中することを特徴とする。
【００１０】
該発光体は、その光軸が該検査対象の軸線及び撮像手段の視線軸と同一平面上になる配置とされ、該特定領域又は該特定点は該視線軸上にあってもよい。
なお、本発明において検査対象の軸線とは、検査対象の中心を通り長手方向に延びる仮想の線をいうものとする。例えば、静脈パターンを利用した認証装置では、一般に検査対象は指や掌ということになるが、検査対象が指であれば、検査対象の軸線は指の骨の中心を通る線となる。
【００１１】
該発光体は、検査可能な状態に載置された該検査対象の先端部近傍となる位置に配置されていてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる第一の光照射構造によれば、指向性を有する発光体から発した光を検査対象上の特定領域に集中させることで、検査対象に到達した光の検査対象内での拡散現象を利用して、検査対象の輝度を効率良く高めることができる。そのため、検査対象の全体に光を均等に照射する従来の光照射構造よりも少ない光量で、静脈パターンの正確な読み取りが可能となる。
【００１３】
なお、発光体の指向性が強くなれば、そこから発した光が集中する特定領域の面積は狭くなり、やがて１点になる。本発明にかかる第二の光照射構造は、第一の光照射構造における発光体を、より指向性の強い発光体に代えたものであり、第一の光照射構造と同様の効果を得ることができる。また、それらの効果に加え、光を特定点に集中させることにより、指向性が弱い発光体を採用した場合よりも検査対象の輝度を更に効率良く高めることができる。そのため、指向性が弱い発光体を採用した第一の光照射構造よりも、更に発光体の数を減らし、場合によっては単数にして、光軸の調整等、維持に必要な手間を低減できる。
【００１４】
発光体を、その光軸が検査対象の軸線及び撮像手段の視線軸と同一平面上になる配置とすれば、検査対象内で光が検査対象の長手方向に多く散乱し、幅方向からの散逸が少なくなる。更に、この配置であれば、特定領域又は特定点を視線軸上として、撮像される部位のみの輝度を高めることができる。そのため、検査対象の輝度を更に効率良く高めることができる。
【００１５】
発光体を、検査可能な状態に載置された検査対象の先端部近傍となる位置に配置すれば、検査対象の上方が開放される型式の認証装置にも適用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜４に、本発明にかかる第一の光照射構造の具体例を示す。図１は同構造の概略構成を示す側面図、図２は正面図、図３は平面図である。図４は同構造を備える認証装置の斜視図である。
この光照射構造は、静脈パターンを利用した認証装置において静脈パターンの撮像に必要な光を検査対象１である指に照射するもので、検査対象１の載置部１０に向けて配置された、指向性を有する発光体２を備える。載置部１０は、撮像用の窓１１を有し、窓１１の下方に撮像手段４が配置されている。なお、検査対象１は、載置部１０の発光体２側端部近傍に設けられた位置決め用突起１２に突き当てることにより、使用毎に同じ状態で載置できるようになっている。
【００１７】
発光体２は、指向性３０度の（発光点を頂点として頂角３０度の円錐領域を照射できる）ＬＥＤで、撮像手段４の視線軸Ｎ方向に並べて設置されたものが二つ使用されている。
そして、両発光体２、２の光軸Ｌ、Ｌと検査対象１との交差点Ｆ、Ｆの間の特定領域３に、両発光体２、２から発した光６が集中するようになっている。
【００１８】
この光照射構造によれば、指向性を有する発光体２から発した光６を検査対象１上の特定領域３に集中させることで、検査対象１に到達した光の検査対象１内での拡散現象を利用して、検査対象１の輝度を効率良く高めることができる。そのため、検査対象の全体に光を均等に照射する従来の光照射構造よりも少ない光量で、静脈パターンの正確な読み取りが可能となる。
【００１９】
また、発光体２は、その光軸Ｌが検査対象１の軸線Ｍ及び撮像手段４の視線軸Ｎと同一平面Ｐ上になる配置とされている。そして、特定領域３は、視線軸Ｎ上に形成されている。
こうすると、検査対象１内で光が検査対象１の長手方向に多く散乱し、幅方向からの散逸が少なくなる。更に、この配置であれば、特定領域３を視線軸Ｎ上として、撮像される部位のみの輝度を高めることができる。そのため、検査対象の輝度を更に効率良く高めることができる。
【００２０】
更に、発光体２は、検査可能な状態に載置された検査対象１の先端部近傍となる位置に配置されている。
こうすると、図４に示すように、載置部１０の上方に、載置部１０を外から確認するための透過部１３を設けることが可能となる。なお、この透過部１３には透明な樹脂板が嵌め込まれているが、樹脂板を外した開放状態としてもよい。
【００２１】
この実施例においては、発光体２として、並べて設置された２つのＬＥＤが使用されているが、ＬＥＤの数に制限はない。十分な光量がえられるものであれば、図５に示すように、ＬＥＤは１つであってもよい。なお、図５において、図１〜４に示す具体例と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明は省略するものとする。
【００２２】
図６は、本発明にかかる第二の光照射構造の具体例の概略構成を示す側面図である。なお、図６において、図１〜５に示す具体例と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明は省略するものとする。
この光照射構造は、図１〜５に示す光照射構造の発光体２を、ＬＥＤよりも指向性の強いレーザに代えたものである。そして、発光体２から発した光６は、検査対象上の特定点５に集中している。
【００２３】
この光照射構造によれば、光を特定点５に集中させることにより、指向性が弱い発光体を採用した場合よりも検査対象１の輝度を更に効率良く高めることができる。そのため、指向性が弱い発光体を採用した図１〜５に示す光照射構造よりも、更に発光体の数を減らし単数として、光軸の調整等、維持に必要な手間を低減できる。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明にかかる光照明構造の実施例について説明する。
以下に説明する実施例では、図１〜３、図５、図６に示す、指の静脈パターンを読み取るために必要最小限の要素のみが用いられ、図４に示すような完成品としての装置は使用されていない。また、載置部１０は平坦な作業台に設けられたが、周りを囲う側壁は設けられず、室内照明の下で実施された。撮像手段４には量産されている通常のカメラが使用され、レンズ表面が載置部１０から４５ｍｍ下方へ離れる位置に設置された。
【００２５】
第一の実施例においては、ＬＥＤとして、Ｌ−５３ＳＦ７Ｃ（製品名：Ｋｉｎｇｂｒｉｇｈｔ社）を採用し、図１〜３に示すように、撮像手段４の視線軸Ｎ方向に二つ並べて設置した。なお、Ｌ−５３ＳＦ７Ｃの主な特性としては、波長が８５０ｎｍ、出力が１００ｍＷ／ｓｒ、電流が５０ｍＡ、指向性が３０度となっている。
【００２６】
検査対象は、左右の人差し指及び中指とした。そして、平均輝度が約７０〜１５０の画像を６枚撮影して、それぞれを比較し、一致する点数を求めた。
【００２７】
ＬＥＤの指先からの距離Ｄは１０ｍｍとし、また、ＬＥＤの光軸Ｌの設置部１０に対する角度Ｒを２度及び１２度とし、それぞれについて実施した。載置部１０に対する高さＨは、ＬＥＤの設置角度の変化に伴って少し異なるものとなり、前者が２５ｍｍ、後者が３０ｍｍであった。
【００２８】
表１に、第一の実施例の結果を示す。
【表１】
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また、得られた画像データの一例を図６〜８に示す。
図７は処理前画像、図８は濃淡差強調処理後画像、図９は二値化した画像の累積である。
【００２９】
この第一の実施例により、２つのＬＥＤのみであっても、そこから発する光を検査対象の特定領域に集中させることにより、静脈パターンを利用した認証に必要十分な一致点が得られることを確認できた。
【００３０】
第二の実施例においては、ＬＥＤとして、Ｌ７６０−０２ＡＵ、Ｌ８３０−０２ＡＵ及びＬ８５０−０２ＵＰ（何れも製品名：ＡＬＰＨＡ−ＯＮＥ社）を採用し、７６０ｎｍ、８３０ｎｍ及び８５０ｎｍの波長の光を、図５に示すように、１つのＬＥＤを使用して照射した。なお、これらＬＥＤの共通特性として、出力が１００ｍＷ／ｓｒ、電流が５０ｍＡ、指向性が１０度となっている。一方、それぞれの出力波長は、Ｌに続く数字が示すものとなっている。そして、この実施例においては、これら３種類の波長全ての検証を行った。
【００３１】
ＬＥＤは、指先からの距離が０ｍｍとなる位置、すなわち、指先の直上に配置された。また、ＬＥＤの光軸Ｌの設置部１０に対する角度Ｒは３０度及び６０度とし、それぞれについて電源電圧を３段階変化させ１段階につき輝度の異なる各３枚の画像（合計９枚）を撮影し、前記第１の実施例と同様、一致する点数を求めた。載置部１０に対する高さＨは、ＬＥＤの設置角度の変化に伴って少し異なるものとなり、前者が３８ｍｍ、後者が７６ｍｍであった。また、比較用として、ＬＥＤを撮像手段４の視線軸Ｎ上に検査対象１から３０ｍｍ及び６０ｍｍ離れた位置に配置し、設置部１０に対する光軸Ｌの角度Ｒを９０度とした場合についても、同様に、一致する点数を求めた。
なお、第２の実施例は、以下に示す結果を得た検査対象以外にも、５つの検査対象について検証を行ったが、その結果の示す傾向は同様であったため、それらの結果の記載は省略する。
【００３２】
表２〜４に、第二の実施例の結果を示す。表２は波長が７６０ｎｍ、表３は波長が８３０ｎｍ、表４は波長が８５０ｎｍの場合の結果である。
【表２】
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【表３】
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【表４】
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【００３３】
この第二の実施例により、指向性の極めて高い１つのＬＥＤのみであっても、そこから発する光を検査対象１の特定領域３に集中させることにより、静脈パターンを利用した認証に必要十分な一致点が得られることを確認できた。
【００３４】
また、第１及び第２の実施例の結果から、光を検査対象の特定領域に集中させる限り、ＬＥＤの光軸Ｌの設置部１０に対する角度Ｒは、認証結果に殆ど影響を与えないことが確認できた。
更に、波長については、どの波長であっても概ね結果は良かったが、８５０ｎｍの場合は特に平均的に良い結果となることがわかった。一方、８３０ｎｍの消費電力が最も小さく、７６０ｎｍの消費電力が最も大きくなることが確認できた。これは、波長による光の吸収率の特性と、波長によるＬＥＤの特性が原因と考えられる。
更にまた、検査対象が光を通しにくい場合（例えば、表皮の厚い男性の指など）、光量を増やすためＬＥＤの出力を上げる必要があるものの、使用されるＬＥＤが１つであると照射領域でハレーション（光の当たっている領域が強く白くなること）が起きることを確認できた。そして、そのような場合は、２つのＬＥＤを使用し、個々のＬＥＤの出力を下げることで対応する必要があることも確認できた。なお、波長８３０ｎｍにおいて光軸Ｌの角度が９０度、ＬＥＤ高さが３０ｍｍの場合のスコアが低いのはハレーションが原因と考えられる。
【００３５】
第三の実施例は、発光体としてチタン−サファイヤレーザを採用したことを除き、その他の構成において、第１及び第２の実施例と同じである。なお、この第三の実施例は、本発明にかかる第二の光照射構造の実施例である。
【００３６】
この第三の実施例において、レーザは、その光軸Ｌの設置部１０に対する角度Ｒが約４０度となるように設置され、出力される光の波長は、８３０ｎｍとされた。図１１は、この実施例で得られた画像である。また、図１０は比較用で、第二の実施例においてほぼ同様の条件（８５０ｎｍ、角度３０度）で得られた画像である。そして、図１０と図１１を比較すると、図１１においては、血管がより鮮明に写っていることがわかる。
【００３７】
この実施例により、レーザを使用して光を特定点に集中させた場合には、上記第一及び第二の実施例のように、特定領域に光を集中させた場合よりも、静脈パターンのより鮮明な画像が得られ、認証に必要十分なデータを得られることを確認できた。なお、レーザ光の波長分布は、ＬＥＤ光よりもピーク波長近傍により集束したものとなるため、その点からも、より鮮明な画像を得るにあたってレーザは光源として好適であるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明にかかる第一の光照射構造の具体例の概略構成を示す側面図である。
【図２】同正面図である。
【図３】同平面図である。
【図４】同構造を備える認証装置の斜視図である。
【図５】本発明にかかる第一の光照射構造の他の具体例の概略構成を示す側面図である。
【図６】本発明にかかる第二の光照射構造の具体例の概略構成を示す側面図である。
【図７】第一の実施例で得られた処理前画像である。
【図８】同濃淡差強調処理後画像である。
【図９】同二値化した画像の累積である。
【図１０】第二の実施例で得られた画像である。
【図１１】第三の実施例で得られた画像である。
【符号の説明】
【００３９】
１    検査対象
２    発光体
３    特定領域
４    撮像手段
５    特定点
６    光
Ｌ    光軸
Ｍ    軸線
Ｎ    視線軸
Ｐ    平面
【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１】
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【図２】
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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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