(57)【要約】【課題】  装置全体が小型化でき、使用者による被検体の視認も容易にすることが可能な生体パターン撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像対象となる指紋１１を有する指先部１を被検体とし、上記被検体を透過し得る光を出射する光源３と、上記指先部１の爪側に反射面を配置し、上記光源３からの光を上記反射面で反射して、上記被検体を上記爪側から照射する照明光学系３００と、上記被検体を透過する上記光源３からの光を撮像して上記指紋１１の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得る撮像手段５と、上記被検体を透過する上記光源３からの光を上記撮像手段５に結像させる撮像光学系４とを備えた構成とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象となる生体パターンを有する指部を被検体とし、上記被検体を透過し得る光を出射する光源と、上記被検体の一方の側に反射面を配置し、上記光源からの光を上記反射面で反射して、上記被検体を上記一方の側から照射する照明光学系と、上記被検体を透過する上記光源からの光を撮像して上記生体パターンの画像を得る撮像手段と、上記被検体を透過する上記光源からの光を上記撮像手段に結像させる撮像光学系とを備えたことを特徴とする生体パターン撮像装置。
【請求項２】
撮像対象となる指紋を有する指先部を被検体とし、上記被検体を透過し得る光を出射する光源と、上記指先部の爪側に反射面を配置し、上記光源からの光を上記反射面で反射して、上記被検体を上記爪側から照射する照明光学系と、上記被検体を透過する上記光源からの光を撮像して上記指紋の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得る撮像手段と、上記被検体を透過する上記光源からの光を上記撮像手段に結像させる撮像光学系とを備えたことを特徴とする生体パターン撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体パターン撮像装置、特に、指紋や指部の血管パターン等、個人識別に用いる生体パターンを撮像する装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の指紋画像撮像装置においては、指先部の指紋部分が非接触状態で指を保持し、指先部の爪側（背側）から光を照射し、指内部を透過してきた光を指紋側（腹側）で検出する。指先部を透過する光の透過率は、指紋の凸部に比べて凹部において高いので、指紋の凸部に比べて凹部が明るい画像が得られる（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３-８５５３８号公報（第３−４頁、第１−４図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の指紋画像撮像装置は、以上のように構成されており、指紋の皮膚表面の湿り気の状態に拘わらず、さらには指紋の凹凸が不明瞭な場合にも、安定した指紋画像を得ることができるが、被検体である指先部を透過し得る光を出射する光源を、指先部の爪側に配置した場合は装置全体が大きくなってしまう。また、光源を上記位置に配置すると、被検体の爪側へ向かう使用者の視線を上記光源が遮る可能性が高く、使用者による被検体の視認が困難になるという問題があった。
という問題点があった。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、装置全体が小型化でき、使用者による被検体の視認も容易にすることが可能な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】
【０００６】
本発明に係る生体パターン撮像装置は、撮像対象となる生体パターンを有する指部を被検体とし、上記被検体を透過し得る光を出射する光源と、上記被検体の一方の側に反射面を配置し、上記光源からの光を上記反射面で反射して、上記被検体を上記一方の側から照射する照明光学系と、上記被検体を透過する上記光源からの光を撮像して上記生体パターンの画像を得る撮像手段と、上記被検体を透過する上記光源からの光を上記撮像手段に結像させる撮像光学系とを備えたものである。
【０００７】
また、本発明に係る生体パターン撮像装置は、撮像対象となる指紋を有する指先部を被検体とし、上記被検体を透過し得る光を出射する光源と、上記指先部の爪側に反射面を配置し、上記光源からの光を上記反射面で反射して、上記被検体を上記爪側から照射する照明光学系と、上記被検体を透過する上記光源からの光を撮像して上記指紋の凸部が暗く凹部が明るい指紋画像を得る撮像手段と、上記被検体を透過する上記光源からの光を上記撮像手段に結像させる撮像光学系とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る生体パターン撮像装置によれば、被検体の一方の側に反射面を配置し、上記光源からの光を上記反射面で反射して、上記被検体を上記一方の側から照射する照明光学系を備えているので、装置全体を小型化することが可能となる。また、使用者による被検体の視認を容易にする構成にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１、図２、および図３は本発明の実施の形態１による指紋画像撮像装置を説明する図であり、より具体的には、図１は指紋画像撮像装置の全体構成を示す正面図、図２は指先部近傍を側面から見た側面図、図３は指先部近傍を下面から見た下面図である。
【００１０】
本実施の形態による指紋画像撮像装置は、撮像対象となる指紋１１を有する指先部１を被検体とし、被検体１を透過し得る光３０を出射する光源３と、被検体１を透過する光源３からの光３０を撮像して指紋１１の凸部が暗く凹部が明るい、指紋１１に対応する指紋画像を得る撮像手段５と、被検体１を透過する光源３からの光を撮像手段５に結像させる撮像光学系４と、撮像手段５から出力された指紋画像を画像処理して指紋情報を得るとともに、この指紋情報に基づき個人を識別する信号処理部６とを備えている。
さらに、光の照射条件（輝度および照射領域１６）および撮像手段５（撮像素子５２）のゲインの少なくとも一方を調整することで画像の明度を調整する手段（明度判定部６６、光源駆動回路３２、ゲイン調整回路５４）を備えている。
【００１１】
本実施の形態では、指先部１を保持し得る被検体保持部（図１では、指先部１を撮像対象となる指紋１１の表面が非接触の状態で保持し得る開口付き被検体保持部を示している。）２を備えている。開口付き被検体保持部２の開口部分は、撮像手段５で撮像する範囲である観察面１００を含むように設けられている。
【００１２】
被検体である指先部１は、その腹側に撮像対象となる指紋１１を有しており、指紋１は凸部（山部）と凹部（谷部）からなる凹凸パターンを有している。なお、本発明では、指先部１とは、指の先端部分のみを言うのではなく、指の先端部分から第１関節、あるいは第２関節の辺りまでを言う。
【００１３】
光源３は指先部１の指紋側（腹側）に配置され、指先部１を透過し得る光３０を出射する。上記光源３からの光は、光源３近傍に配置される集光レンズ３０１と、指先部１の爪側（背側）に配置される反射部３０２とから成る照明光学系３００により、集光、反射され、指先部１を爪側から照射し、爪側（背側）から指紋側（腹側）へ光３０が進行する。
なお、照明光学系３００（集光レンズ３０１および反射部３０２）は反射手段を持ったプリズムで代用してもよい。
【００１４】
このように反射部３０２を設けることにより、光源３から指先部１の爪側へ至る光３０を折り曲げることができるので、必ずしも光源３を指先部１の爪側へ設ける必要が無く、装置の小型化を図ることができる。さらに、光源３を指先側に設置しない構成とすることができるので、ユーザーが指先１の爪側を視認しやすくなり、指先部１を開口付き被検体保持部２へ誘導し易くなる。
また、集光レンズ３０１により光源３からの光を集光することで、光３０の減衰を低減し、効率良く反射部３０２からの光を指先部１へ照射することができる。
【００１５】
光源３としては、主波長が赤色光〜近赤外光領域である光、すなわち、赤色光〜近赤外光領域にある何れかの波長（単色）の投射光、赤色光〜近赤外光領域に亘る光が混合された投射光、あるいは赤色光〜近赤外光領域の光（単色の場合も混合されている場合もある。）を主波長として含む投射光を出射するものが用いられ、例えばレーザー、発光ダイオード、ランプ光源が用いられる。赤色光〜近赤外光領域の光は、被検体１である生体に対する光の透過率が高いので好ましく用いられるが、主波長が６００ｎｍ〜１４００ｎｍの範囲のものがより好ましい。さらに、血管中のヘモグロビンの光吸収特性は６６０ｎｍ前後で最小となるので、血管が指紋画像に及ぼす影響を低減するために、主波長が６３０ｎｍ〜７８０ｎｍの領域の光がさらに好ましい。
【００１６】
光源３は１つ以上の、例えばレーザー、発光ダイオード、ランプ光源から構成されており、同時に任意の数だけ点灯させることができる。指先部１を開口付き被検体保持部２で保持し、観察面１００が開口付き被検体保持部２の開口内に納まる位置にある時に、光源３からの光３０が指先部１の爪側の所定の領域１６を照射するように照明光学系３００を配置する。
光源駆動回路３２により、点灯させる素子を制御することで、被検体１へ照射する光３０の照射条件（輝度および照射領域１６）を制御することができる。例えば、光源３が複数の発光素子で構成されている場合、それぞれの素子が指先部１の異なる位置（領域）を照射するように設置する、あるいは同一位置（領域）を照射できるように構成した素子の小グループを複数設け、それぞれの小グループが指先部１の異なる位置（領域）を照射するように設置し、照射したい位置（領域）に応じて点灯させる素子あるいは上記小グループを変更できるように制御してもよいし、光源３が複数の発光素子を有さず単数の場合は駆動部を設けて照射したい位置（領域）へ移動させるように制御してもよい。
なお、照射領域１６を制御するとは、位置の制御、領域の大きさ、および領域の数を、個別もしくは組み合わせて制御することをいう。領域の個数を制御する場合は、光源３を複数個設けてもよい。
【００１７】
また、本実施の形態による指紋画像撮像装置は、被検体１の撮像タイミング判定用のマーカー光３１を被検体１に照射するマーカー光源３３を備えている。マーカー光源３３は、被検体である指先部１が開口付き被検体保持部２に載置されて開口部を覆うと、撮像素子５２へマーカー光３１が入射せず、開口付き被検体保持部２に指先部１が載置されない状態では撮像素子５２へマーカー光３１が入射するように設置されている。
なお、マーカー光源３３は光源３との共用でもよいが、別光源を１〜数箇所に設け、この別光源から被検体１を載置する開口付き被検体保持部２に向けてマーカー光３１を投影しても良い。その場合、マーカー光用集光レンズ３４、マーカー光用反射部を別に設けるとよい。
【００１８】
また、本実施の形態による指紋画像撮像装置は、指先部１の腹側（指紋１１の表面）へスリット光７０を投射するスリット光光源７１を備えている（図２）。スリット光光源７１はスリット光光源駆動回路７２により制御される。
指紋１１の表面に照射されたスリット光７０は撮像素子５２へ入射され、画像出力回路５３で画像電気信号へ変換され、信号処理部６の画像取り込み部６１へ送られる。信号処理部６では得られたスリット光に関する情報を用い、たとえば、被検体１が静止しているかどうかの判定を行う。
【００１９】
スリット光光源７１は、例えば指向性の高い発光ダイオードとスリット、あるいは半導体レーザーとスリット等で構成されており、スリットの場合は１つ以上のスリット光を投射できる構成となっている。なお、スリット光光源７１の形状はスリット状の連続した直線に限定されなくてもよく、点、直線上にならぶ点列、格子形状やランダムパターン等用途に応じた様々なパターンを用いることができる。
【００２０】
撮像光学系４は、指先部１の指紋１１の凸部を透過する光源３からの光と指紋１１の凹部を透過する光源３からの光とを撮像素子５２に結像する。本実施の形態において撮像光学系４は、指先部１からの透過光が始めに通過する位置にレンズ４１を、レンズ４１の次に絞り４２を備える。なお、より明確な指紋画像を得るために、複数のレンズからなる光学系を構成してもよい。
また、絞り４２は透過光が通過し、尚且つ物体側（被検体１側）にテレセントリックになるような位置に備えてもよい。
さらに、レンズ４１に主にテレセントリックの効果を持たせ、さらに光が絞り４２を通過した後に通る位置に主に結像に寄与するレンズを設置し、さらには像の歪みを取る効果を持つレンズを設置するなどの複数のレンズを設置してもよい。
【００２１】
指先部１の腹側、すなわち撮像対象となる指紋１１の表面は曲面で構成されており、指紋１１と撮像素子５２との距離が観察面１００内の場所により異なるので、場所によってピンボケや倍率の違いによる画像の歪みが生じる場合がある。そこで、観察面１００の全面に焦点があうように被写界焦点深度を深くし、物体側にテレセントリックな光学系を採用することで、ピンボケや倍率変動による影響を受けることなく、よりコントラストが向上された指紋画像を得ることができる。
【００２２】
撮像手段５では撮像光学系４で結像させた画像を撮像して指紋に対応する指紋画像を得る。撮像手段５は、波長選択手段としての波長選択素子５１と、撮像素子５２と、撮像素子５２からの電気信号を画像電気信号に変換する画像出力回路５３とを備えている。
【００２３】
波長選択素子５１(波長選択手段)は、光源３と同程度の波長を持った光（赤色光〜近赤外光領域の光）だけを選択的に透過させるものであり、波長選択素子５１としては、例えば干渉フィルター、フィルターガラス、プラスティックフィルターが用いられる。波長選択素子５１からの出力光信号は、撮像素子５２で結像される。
なお、図１は、絞り４２と撮像素子５２との間に波長選択手段５１を設けるものであるが、波長選択手段５１は、レンズ４１と指先部１との間、レンズ４１が複数枚で構成されている場合のレンズとレンズの間、レンズ４１と絞り４２との間などの何れの位置に設けてもよい。また、波長選択機能を有するレンズ４１や撮像素子５２を用いることもできる。
【００２４】
撮像素子５２は、例えば、ＣＣＤ（電荷結像素子）、ＣＭＯＳ（相補型金属酸化膜半導体）イメージセンサなどの２次元固体撮像素子や撮像管などである。撮像素子５２は指先部１を通過して指先部１の内部組織を透過した光に感度を有するもの、即ち、赤色光〜近赤外光領域の光に感度を有するものが用いられる。撮像手段５は指先部１からの光以外を受光しないよう遮光される。また、撮像素子５２のゲインを調整するゲイン調整回路５４が設けられている。
【００２５】
信号処理部６は、画像出力回路５３からの信号を受け取る画像取り込み部６１と、画像取り込み部６１からの信号を処理し、２値化や細線化などの処理を行う画像処理部６２と、画像処理部６２からの信号を受け取り、登録画像の指紋データを保存する指紋データ保存部６３と、画像処理部６２からの画像を指紋データ保存部６３からの画像と照合して個人識別を行う個人識別部６４とを備えており、画像出力回路５３から出力される指紋画像を画像処理して指紋情報を得るとともに、この指紋情報に基づき個人を識別する。
【００２６】
さらに、信号処理部６は、画像取り込み部６１からの信号を処理し、その信号が予め定められた閾値の範囲内か否かを判定して指が存在するかどうかを判定し、スリット光光源駆動回路７２及び画像取り込み部６１に信号を送る指存在判定部６５を備えている。
また、画像取り込み部６１からの信号を処理し、スリット光７０による画像上でスリット光７０の位置のズレをみることにより指が静止しているかどうかを判定し、スリット光光源７２及び画像取り込み部６１および光源駆動回路３２へ信号を送る指静止判定部６７を備えている。
また、画像取り込み部６１は取り込まれた指紋画像を一時的に蓄積する機能を備えている。
【００２７】
またさらに、信号処理部６は明度判定部６６を備えており、画像取り込み部６１で取り込まれた指紋画像の明度が予め定められた閾値の範囲内か否かを判定し、判定結果に基づいて光源駆動回路３２およびゲイン調整回路５４の少なくとも一方へ信号を送る。明度判定部６６では、指紋画像の画像全域、または、個人識別に必要な指紋情報を得ることができる範囲全体、または上記領域の一部を抽出した領域や、分割した領域の画像明度を判定することができる。
光源駆動回路３２は入力された信号に基づき、指先部１を照射する光源３からの光３０の照射条件（強度、照射領域１６）を調整し、ゲイン調整回路５４は入力された信号に基づき、撮像素子５２のゲインを調整する。
また、同一の被検体について照射条件および撮像手段のゲインの少なくとも一方を違えて複数枚撮像する場合は、一回撮像するごとに明度判定部６６で画像の明度を判定しなおしてもよいが、例えば一度の判定で複数領域の明度を判定してその結果を保存し、２回目以降は判定したそれぞれの領域が適正になるように、明度判定を再度行わずに保存した結果から画像の明度を調整することもできる。
【００２８】
なお、信号処理部６に備えられている各部分は、それらの全てが信号処理部６に備えられている必要は無く、例えば、画像出力回路５３をパソコンに接続してその中に一部分を備えたり、また、例えば指紋データを保存するが個人識別は行わない場合などは、個人識別部６４を省略することも可能である。
【００２９】
次に動作について説明する。
まず、マーカー光３１を目視し易い光量で点灯させておき、撮像素子５２で、予め定めた間隔で撮像する。指先部１がマーカー光３１を遮ると、撮像素子５２で撮像できていたマーカー光３１は遮られるので、撮像素子５２で得られた画像はある範囲が一定の明度以下になる。撮像素子５２で得られた画像は、信号処理部６の画像取り込み部６１により、画像出力回路５３から信号処理部６へと取り込まれ、画像取り込み部６１より指存在判定部６５へ送られる。指存在判定部６５では、撮像素子５２（撮像素子５２で得られた画像）上のあらかじめ定められた範囲の明度が、予め定められた閾値の範囲内になるまで所定の間隔で画像取り込み部６１へ信号を送り、画像を取り込んで判定を続ける。範囲内になれば、指先部１が撮像素子５２の撮像範囲に存在すると判定し、スリット光光源駆動回路７２によりスリット光光源７１を点灯させる。
なお、スリット光光源７１はマーカー光３１と同時に点灯させておいてもよい。
【００３０】
次に、スリット光７０による指先部１の腹部からの反射光画像を撮像素子５２で撮像し、撮像画像を信号処理部６に取り込む。撮像画像は画像取り込み部６１より指静止判定部６７へ送られる。指静止判定部６７では所定の間隔で取り込まれた所定枚数のスリット光７０による画像上でスリット光７０の位置のズレを比較し、上記ズレが所定範囲内になるまで所定の間隔で画像取り込み部６１へ信号を送り、画像の取り込みおよび判定を続ける。所定の範囲内であれば被検体１は静止していると判定する。
【００３１】
被検体１が静止していると判定されると、指先部１を透過し得る光３０を投射するために、光源駆動回路３２へ信号を送り、光源３からの光３０が予め定められた明るさになるように、点灯させる素子の個数と１素子あたりの明るさを調整して光源３を点灯させる。なお、光源３点灯時にマーカー光源３３は消灯してもよいし、そのまま点灯していてもよい。
指先部１の背面（指紋１１と反対側の面）に照射された光３０は、指内部を透過し指紋１１に到達する。指先部１腹側の表面近くの内部組織は表面の指紋１１の凹凸に対応した透過率分布を持っており、指紋の凸部に対応する内部組織の光透過率は低く、凹部に対応する内部組織の光透過率は高いので、前者に比べ後者を透過してきた光の輝度が高くなる。
【００３２】
指先部１を透過し、指紋１１に応じた強度分布を持った光は、撮像光学系４のレンズ４１と絞り４２により、撮像素子５２上で結像される。絞り４２と撮像素子５２との間には、波長選択素子５１が配置されており、光源３と同程度の波長の光（赤色光〜近赤外光領域の光）だけが選択される。画像出力回路５３では撮像素子５２からの電気信号が入力され、指紋の山部（凸部）に比べて谷部（凹部）が明るい指紋画像が、画像電気信号として出力される。
【００３３】
撮像手段５においてこのようにして得られた指紋画像は、信号処理部６に備えられた画像取り込み部６１により取り込まれ、画像処理部６２へ送られる。画像処理部６２では、指紋画像に対し、例えば特開平１０−３３４２３７号公報記載のように、二値化、細線化などの画像処理を施し、指紋の特徴情報（指紋情報）を抽出する。抽出されたデータは、必要に応じて指紋データ保存部６３で保存される。個人識別部６４では、画像処理部６２から出力されるデータを指紋データ保存部６３で保存されているデータと照合し、個人を識別する。
【００３４】
次に、指紋画像の明度の調整について説明する。本実施の形態では、例えば画像処理部６２で指紋の特徴情報を抽出する前に、明度判定部６６で指紋画像の明度の過不足を判定し、明度の過不足があった場合には、最適な明度の画像を採取するように照射条件（光源３の輝度や照射領域１６）および撮像素子５２のゲインの少なくとも一方を調整し、再び撮像を行い、適正な明度の画像を得るようにしている。
【００３５】
なお、個人識別に必要な指紋情報が含まれる主要範囲で画像が適正な明度となるようにするために、一度のみの調整ではなく、複数回調整をおこない、複数枚の画像を撮像することもある。また、一度の調整で上記主要範囲が適正な明度を満たしている場合でも、さらに画質を上げ、ひいてはコントラストの向上を図るために、調整および撮像を複数回くり返すこともある。
【００３６】
以下、複数枚の画像を採取する場合を例に挙げて説明する。予め定められた輝度と照射領域１６で光源３から光３０を照射し、予め定められた撮像素子５２のゲインで１度目の撮像を行う。その画像を画像取り込み部６１から明度判定部６６へ送り、そこで指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲の全体的な明度を判定し、適正でなければ適正となるように光源駆動回路３２による光源３の輝度、照射領域１６の調整、およびゲイン調整回路５４によるゲインの調整のうちの少なくとも１つの調整を行い、再び撮像を行う。
なお、ここで、全体的な明度とは、例えばヒストグラムなど画素ごとの位置情報を含まない全体的な明度、あるいは特定部位の明度や少数のプロファイルなど狭い範囲の明度から画像全体の明度を判断する場合を指しており、部分的に明るすぎる、あるいは暗すぎる個所が含まれている場合もある。
【００３７】
さらに、明度判定部６６では、指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲を含む領域の全体的な明度が適正となった画像を複数の部分領域に区切って各部分領域の画像明度を判定する。複数の部分領域とは、例えば先端側と根元側など全領域を２つに分割したそれぞれの領域や、全領域から少なくとも指紋の山と谷とを１ペア以上含む領域を複数箇所抜き出す等、様々な領域が考えられる。
このようにして得られた複数の部分領域の全てが予め定められた閾値の範囲内である適正な明度を満たしている場合はその画像の画像情報を画像処理部６２へ送り、個人識別もしくは指紋データ保存用として、指紋情報を抽出する。
【００３８】
また、各部分領域において、画像の明度が予め定められた閾値の範囲外である個所が少なくとも１箇所あった場合は、その部分領域の全体が適正な明度になるように、光源駆動回路３２により光源３の輝度、照射領域の調整、およびゲイン調整回路５４によるゲインの調整のうちの少なくとも１つの調整を行ってから再度撮像を行い、画像取り込み部６１から画像を取り込み、一時的に保存する。上記動作を、画像の明度が予め定められた閾値の範囲外である個所が少なくとも１箇所あった全ての部分領域にわたって行い、得られた画像を画像取り込み部６１へ一時的に保存する。
【００３９】
次に、一時的に保存された画像を画像取り込み部６１から画像処理部６４へ送り、複数枚の画像を重畳もしくは予め定められた閾値の範囲内である適正な明度を満たしている部分領域を切り出してこれらを張り合わせる等の処理を行い、個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲の全面にわたって適正な明度となった画像を得る。
【００４０】
なお、上述の例では、指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲を含む領域の全体的な明度あるいは予め定めた特定部位の明度が適正となった画像について、複数の部分領域に区切って各部分領域の画像明度を判定し、複数枚画像を撮像するか否かを決定しているが、各部分領域の画像明度を判定することなく、最初から照射条件および撮像素子５２のゲインの少なくとも一方を違えた明度の異なる複数枚の画像を撮像するようにしてもよい。
【００４１】
また、上記実施の形態では同一の被検体について撮像した明度の異なる複数枚の画像を重畳もしくは張り合わせる場合について説明したが、指紋画像の主要部である個人識別に必要な指紋情報が含まれる範囲の全体的な明度が適正であると判断された場合、得られた指紋画像をそのまま用いて個人識別を行ってもよい。
【００４２】
なお、上記実施の形態では、結像手段としてレンズ４１を用いた場合について説明したが、結像レンズ以外にも、結像機能を有するピンホールなどを用いてもよい。
【００４３】
また、上記実施の形態において、生体の血液において近赤外光は透過率が低いので撮像手段５から出力される指紋画像には指先部１内部の血管のパターンが指紋の凹凸パターンと重畳されている。そこで、以下のようにして、撮像手段５から出力される指紋画像から血管のパターンを取り除いてもよい。
すなわち、まず、撮像手段５から出力される指紋画像を原画像とし、原画像に対して平滑化処理を行なって平滑化画像を得る。指紋の凹凸パターンは血管パターンに比べて線幅が細いので、平滑化画像では指紋の凹凸パターンが除去され血管パターンが残る。そして、原画像と平滑化画像の差分演算を行なうと、指紋の凹凸パターンのみが残った指紋画像が得られ、この指紋画像から指紋の特徴情報の抽出を行なう。
【００４４】
なお、上記説明では、撮像手段５で得られた指紋画像を信号処理部６で処理して個人を識別する場合について説明したが、個人識別をせずに単に指紋画像を得るのみであってもよいのは言うまでもない。
【００４５】
また、装置全体の小型化をさらに図るために、図４に示すように、撮像光学系４と被検体保持部２との間に、反射手段として平面鏡８を設け、指先１を透過した光を偏向させて、撮像光学系４および撮像手段５を横並びに設置しても良い。なお、図４では、信号処理部６、光源３はは省略している。
なお、反射手段は平面鏡８に限るものではなく、例えば曲面鏡を用いることで像の歪み及び収差を軽減させることができる。
また、反射手段を複数設けてさらに小型化を図ってもよい。
また、平面鏡８は必ずしもレンズ４１と被検体保持部２の間にある必要はなく、例えばレンズ４１と絞り４２の間など、撮像素子４２と被検体保持部２との間にあればよい。
【００４６】
また、図１では、指先部１は、その腹側の指紋１１面が撮像素子５２の撮像面にほぼ平行となるように配置されているが、指先部１の指紋１１面と撮像素子５２の撮像面とが角度を持つように配置されてもよく、この場合にも、同様の効果が得られる。
【００４７】
なお、被検体保持部２としては、図１および図２で示した額縁形状のものに限らず、例えば、図５に示すように、指先部１の観察面１００より外側の第１関節付近で指先部１を支持するように配置された棒状のものや、図６に示すように、観察面１００の外側に観察面１００を挟んで対向して配置された少なくとも一対の棒状のもの等を被検体保持部２として用いることができる。
【００４８】
実施の形態２．
図７は本発明の実施の形態２による指紋画像撮像装置を説明する図であり、より具体的には、指紋画像撮像装置の全体構成を示す正面図である。以下では主に、実施の形態１との相違点について説明する。
【００４９】
上記実施の形態１では、指先部１を保持する被検体保持部２を備えた場合について説明したが、被検体保持部２は必ずしも備えなくてもよい。
本実施の形態では、被検体保持部２を備えておらず、被検体に相当する指先部は構造体に非接触の状態である点が実施の形態１と異なり、その他の構成は実施の形態１と同様である。
このように構成されたものにおいても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００５０】
なお、この場合、指先部１の位置決めを、指先部１の位置計測を行うことにより行うとよい。指先部１の腹側と撮像素子５２との距離を計測するためには、たとえば図２と同様の構成のスリット光光源７１とスリット光光源駆動回路７２とを設置すると共に、信号処理部６内に指位置計測部６８を設ける。
【００５１】
スリット光光源駆動回路７２は、指先部１が撮像素子５２の撮像範囲に存在するという信号を指存在判定部６５から受け取ると、スリット光光源７１を点灯させ、スリット光７０を指先部１の腹側（指紋１１の表面）に照射する。指先部１の腹側（指紋１１の表面）へ照射されたスリット光７０は指先部１で反射され、反射光は撮像素子５２へ入射して画像出力回路５３で画像電気信号へ変換され、信号処理部６の画像取り込み部６１から指位置計測部６８へ送られる。指位置計測部６８では画像取り込み部６１からの信号を受け取り、指先部１の腹側（観察面１００）が光学系４の被写体深度内に存在するかどうかを計測する。条件を満たしていれば光源駆動回路３２へ信号を出力し、光源３を点灯させる。
【００５２】
なお、上記実施の形態１および２において、スリット光光源７１とスリット光光源駆動回路７２とを設置した場合、信号処理部６内に指位置計測部６８と指静止判定部６７との両方を設け、指位置の計測と指静止判定との両方を行うようにしても良い。
【００５３】
実施の形態３．
上記各実施の形態では光源からの光を指先部の背面より入射させ、指先部を透過した透過光により指紋パターンを得るものを示したが、上記各実施の形態と同様の構成により、血管パターン等、指部の生体パターンを撮像するものであっても同様の効果がある。
例えば、指置きの開口や光学系のサイズを大きくして、指全体を撮像できるように構成し、近赤外光で指全体を撮像して血管のパターンと指紋の凹凸パターンとが重畳された画像を撮像すると共に、実施の形態１で述べたように、主波長が６３０ｎｍ〜７８０ｎｍの領域の光を用いて、より指紋パターンが明確な画像を撮像し、前者の画像から後者の画像を取り除き血管パターンだけを得る。得られた血管パターンを用いて、実施の形態１、２と同様に信号処理を行うことにより、個人を識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態１による指紋画像撮像装置の全体構成を示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係り、指先部近傍を側面から見た側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係り、指先部近傍を指紋腹側から見た下面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係り、指先部近傍を側面から見た側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係り、指先部近傍を腹側から見た側面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係り、指先部近傍を腹側から見た側面図である。
【図７】本発明の実施の形態２による指紋画像撮像装置の全体構成を示す正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１  被検体、１１  指紋、１６  照射領域、２  被検体保持部、３  光源、３０  光、  ３１  マーカー光、３２  光源駆動回路、３３  マーカー光源、３４  マーカー光用集光レンズ、３００  照明光学系、３０１  集光レンズ、３０２  反射部、４  撮像光学系、４１  レンズ、４２  絞り、５  撮像手段、５１  波長選択素子、５２  撮像素子、５３  画像出力回路、５４  ゲイン調整回路、６  信号処理部、６１  画像取り込み部、６２  画像処理部、６３  指紋データ保存部、６４  個人識別部、６５  指存在判定部、６６  明度判定部、６７  指静止判定部、６８  指位置計測部、７０  スリット光、７１  スリット光光源、７２  スリット光光源駆動回路、８  平面鏡。
【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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