(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の一部を使って個人認証を行う生体認証装置と共に使用され、前記個人認証に用いられる被検知体が生体か否かを識別する生体検知センサであって、
前記被検知体を照射する光源と、
前記光源によって照射された前記被検知体からの光を伝搬する導光体と、
前記導光体を介して光が入射され、入射された光を分光して、少なくとも、生体か否かの識別を可能とする特定の波長範囲の光を出射する分光器と、
前記分光器から出射される前記特定の波長範囲の光を受光するために設けられ、複数の受光領域が一列に配置される受光素子と、
を備え、
前記分光器は、
外周枠と該外周枠で囲まれた領域に設けられた反射面とを有する本体部と、
前記本体部の前記外周枠の上に載置されて前記本体部の前記反射面を覆うカバー部と、
から成って、
前記外周枠には、
前記導光体を介して前記被検知体からの光を内部に入射させる光入射部と、
前記光入射部と対向する位置に設けられ、前記光入射部から入射された光を反射すると共に回折する回折格子面と、
前記回折格子面と対向する位置であって前記光入射部と同じ側に設けられ、前記回折格子面で回折された所定の次数の反射回折光であって、少なくとも前記特定の波長範囲の光を外部に出射する光出射部と、
前記回折格子面と前記光出射部との間に形成される光の伝播経路を挟むように設けられ、前記回折格子面で回折された回折光のうち、前記所定の次数の回折光以外の雑光が、内部反射して内部を伝播するのを低減する雑光低減部と、
が形成され、
前記光入射部から入射して前記光出射部から出射される光は、前記本体部と前記カバー部との間に形成される空間を伝播され、
前記回折格子面は凹面に設けられて集光機能を有し、
前記光出射部には、光の進行方向を変更する反射面が形成され、
前記カバー部には、前記本体部の前記反射面と対向する反射面と、前記光出射部からの光を通過させる透過孔と、が形成される、ことを特徴とする生体検知センサ。
【請求項２】
人体の一部を使って個人認証を行う生体認証装置と共に使用され、前記個人認証に用いられる被検知体が生体か否かを識別する生体検知センサであって、
前記被検知体を照射する光源と、
前記光源によって照射された前記被検知体からの光を伝搬する導光体と、
前記導光体を介して光が入射され、入射された光を分光して、少なくとも、生体か否かの識別を可能とする特定の波長範囲の光を出射する分光器と、
前記分光器から出射される前記特定の波長範囲の光を受光するために設けられ、複数の受光領域が一列に配置される受光素子と、
を備え、
前記分光器は透明部材から成って、
前記透明部材には、
前記導光体を介して前記被検知体からの光を内部に入射させる光入射部と、
前記光入射部と対向する位置に設けられ、前記光入射部から入射された光を反射すると共に回折する回折格子面と、
前記回折格子面と対向する位置であって前記光入射部と同じ側に設けられ、前記回折格子面で回折された所定の次数の反射回折光であって、少なくとも前記特定の波長範囲の光を外部に出射する光出射部と、
前記回折格子面と前記光出射部との間に形成される光の伝播経路を挟むように設けられ、前記回折格子面で回折された回折光のうち、前記所定の次数の回折光以外の雑光が、内部反射して内部を伝播するのを低減する雑光低減部と、
が形成され、
前記光入射部から入射して前記光出射部から出射される光は、前記透明部材の内部を伝播され、
前記回折格子面は凹面に設けられて集光機能を有し、
前記光出射部には、光の進行方向を変更する反射面が形成される、ことを特徴とする生体検知センサ。
【請求項３】
人体の一部を使って個人認証を行う生体認証装置と共に使用され、前記個人認証に用いられる被検知体が生体か否かを識別する生体検知センサであって、
前記被検知体を照射する光源と、
前記光源によって照射された前記被検知体からの光を伝搬する導光体と、
前記導光体を介して光が入射され、入射された光を分光して、少なくとも、生体か否かの識別を可能とする特定の波長範囲の光を出射する分光器と、
前記分光器から出射される前記特定の波長範囲の光を受光するために設けられ、複数の受光領域が一列に配置される受光素子と、
を備え、
前記分光器は透明部材から成って、
前記透明部材には、
前記導光体を介して前記被検知体からの光を内部に入射させる光入射部と、
前記光入射部と対向する位置に設けられ、入射した光を反射すると共に平行光に変換する第１凹面部と、
前記第１凹面部からの前記平行光が入射する位置に設けられ、入射された光を反射すると共に回折する回折格子面と、
前記回折格子面で回折された所定の次数の反射回折光が入射する位置に設けられ、入射した光を反射すると共に集光する第２凹面部と、
前記第２凹面部と対向する位置に設けられ、前記所定の次数の反射回折光であって、少なくとも前記特定の波長範囲の光を外部に出射する光出射部と、
前記透明部材の外周の一部に設けられ、前記回折格子面で回折された回折光のうち、前記所定の次数の回折光以外の雑光が、内部反射して内部を伝播するのを低減する雑光低減部と、
が形成され、
前記光入射部から入射して前記光出射部から出射される光は、前記透明部材の内部を伝播され、
前記光出射部には、光の進行方向を変更する反射面が形成される、ことを特徴とする生体検知センサ。
【請求項４】
前記導光体が光ファイバーであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の生体検知センサ。
【請求項５】
前記特定の波長範囲は、生体である場合に波長５６５ｎｍ付近で検出される略Ｗの字状の反射スペクトルパターンを用いて生体か否かの識別を行える波長範囲であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の生体検知センサ。
【請求項６】
前記特定の波長範囲は、５１０ｎｍから５９０ｎｍの波長範囲であることを特徴とする請求項５に記載の生体検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば指紋、掌紋等を用いて個人認証を行う生体認証装置と共に使用され、個人認証に用いられる被検知体が生体か否かを識別する生体検知センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＤカードや暗証番号等による本人確認に代わる手段として、指紋、掌紋、指や手のひらの静脈パターン、顔の形等の生体情報を用いて個人認証を行う生体認証装置の開発が盛んに行われている。生体情報を用いて本人確認を行う手法は、ＩＤカードや暗証番号等を用いる手法に比べて偽造等の詐欺行為が行われ難く、セキュリティ機能が高いとされる。
【０００３】
しかし、例えば指紋を用いて個人認証を行う指紋照合装置等においては、既に登録された指紋と全く同じ凹凸を持つレプリカが使用された場合に、セキュリティが破られることがある。このため、例えば指紋を用いて個人認証を行う場合には、個人認証に用いられた指が、人間の指であるか、レプリカであるかといった生体検知（生体か否かの識別）を行う必要がある（例えば、特許文献１や２参照）。
【０００４】
特許文献１に開示される生体検知の手法は、指が検査面に接触した瞬間の指紋像と、指が検査面に押し当てられた後の指紋像との色の変化を比較識別して、指紋像の色情報の変化から生体か否かの識別を行うものである。しかし、この手法の場合、例えば周囲の温度や、検査面に接触する指の押圧状況によって生体か否かの判断を誤認する場合がある。また、指紋像の色情報の変化を検出するためにある程度の時間を要し、生体か否かの識別に要する時間が長くなる。
【０００５】
この点、特許文献２に開示される生体検知の手法は、指紋像の色情報の変化がなくても確実に生体を識別できるために、上述の問題がないとされる。図１８は、特許文献２に開示される指紋像入力装置の構成を示す図である。図１８を参照しながら、特許文献２に開示される生体検知のための動作について説明する。なお、図１８の破線枠に囲まれた部分にある各要素は指紋像の検出のみに使用される要素であり、ここでは、その説明は省略する。
【０００６】
生体識別用光源１０１ａと生体識別用光源１０１ｂとは交互に照射される。まず、生体識別用光源１０１ａによりプローブ光Ｌ１（例えば６６０ｎｍ付近の波長を有する）が、透明体１０２の検査面１０２ａに接触した指Ｆに照射される。指Ｆから透過してきた透過プローブ光Ｌ１１は、レンズ１０４を介して透過用光電変換手段１０３に受光される。透過用光電変換手段１０３によって、透過プローブ光Ｌ１１の光強度に応じた電気信号Ｓ１が出力される。
【０００７】
次に、生体識別用光源１０１ｂにより参照光Ｌ２（例えば８００ｎｍ付近の波長を有する）が、検査面１０２ａに接触した指Ｆに照射される。指Ｆから透過してきた透過参照光Ｌ１２は、レンズ１０４を介して透過用光電変換手段１０３に受光される。透過用光電変換手段１０３によって、透過参照光Ｌ１２の光強度に応じた電気信号Ｓ２が出力される。なお、透過用光電変換手段１０３によって出力された電気信号Ｓ１と電気信号Ｓ２とは、一旦記憶される。
【０００８】
割算回路１０５ａで、電気信号Ｓ１を電気信号Ｓ２で割って透過光強度比Ｓ３を求める。そして、比較回路１０５ｂで、割算回路１０５ａから出力された透過光強度比Ｓ３は予め設定された上限値及び下限値と比較される。透過光強度比Ｓ３が上限値と下限値との間にある場合には、指Ｆが生体であると判定し、そうでない場合には、指Ｆが生体でないと判定する。
【特許文献１】特許第２７０８０５１号公報
【特許文献２】特開２０００−２０６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２の生体検知方法では、指（生体）の内部を透過した２つの特定波長を有する光（透過プローブ光と透過参照光）のみを受光素子で検出し、受光素子から出力される２つの電気信号を利用して生体か否かを判断する構成となっている。この場合、離散的なデータ（２つの特定波長のみに由来するデータ）を使って生体検知を行うことになり、少ない情報で生体か否かの識別を行うことになる。このため、生体検知の精度が必ずしも十分な精度でなく、誤った判断を行う可能性を更に低減することが望まれる。
【００１０】
この点、誤った判断を起こす可能性を低減するために、分光光度計を用いたスペクトル測定によって生体の識別を行う構成が考えられる。しかしながら、生体認証装置の中には、例えば持ち運び可能なリモコンなどに搭載されるものがあり、生体検知センサは小型であることが望まれる。したがって、分光光度計を用いてスペクトル測定を行う方法では、小型化の要求に答えられないという問題がある。
【００１１】
また、例えば指紋や掌紋等を用いて個人認証を行う生体認証装置においては、特許文献２のように透明体の検出面に各人の指等を載置して認証を行う構成とすると、残留指紋等の存在によって個人認証に支障を来たす場合がある。また、衛生面においても好ましくない。このために、測定箇所に非接触で生体認証を行えることが望まれ、生体認証装置と共に使用される生体検知センサも同様に、非接触で生体か否かを識別できることが望まれる。
【００１２】
以上の点を鑑みて、本発明の目的は、生体か否かの識別を確実に行えると共に小型化が可能な生体検知センサを提供することである。また、本発明の他の目的は、測定箇所（例えば指紋や掌紋等）に触れることなく生体か否かの識別を行え、衛生的な生体検知センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは、以上の課題を解決するために鋭意検討した結果、人間の血液の光学スペクトルにおいて、狭い波長範囲に、偽造品（例えば人工の指）では再現できない特徴的なスペクトルパターンが認められることを発見した。そこで、本発明者らは、狭い波長範囲に絞ってスペクトル測定を行うことが可能で、被検知体（指や手のひら等）が生体か否かを識別することができる生体検知センサを開発した。
【００１４】
上記目的を達成するために本発明の生体検知センサは、人体の一部を使って個人認証を行う生体認証装置と共に使用され、前記個人認証に用いられる被検知体が生体か否かを識別する生体検知センサであって、前記被検知体を照射する光源と、前記光源によって照射された前記被検知体からの光が入射され、入射された光を分光して、少なくとも、生体か否かの識別を可能とする特定の波長範囲の光を出射する分光器と、前記分光器から出射される前記特定の波長範囲の光を受光するために設けられ、複数の受光領域が一列に配置される受光素子と、を備えることを特徴としている。
【００１５】
本構成の生体検知センサによれば、光学スペクトルを用いて被検知体が生体か否かの識別を行うこととなる。このため、豊富なデータに基づいて生体検知を行えるために生体か否かを誤認する可能性を低減でき、生体か否かの識別を確実に行うことが可能となる。また、特定の波長範囲の光学スペクトルを用いて生体か否かの識別を行う構成であるために、センサの小型化が可能である。更に、被検知体からの反射光や透過光を利用できれば良いので、測定箇所に触れることなく被検知体が生体か否かの識別を行え、衛生的である。
【００１６】
また上記構成の生体検知センサの具体的な構成として、前記分光器は、前記被検知体からの光を内部に入射させる光入射部と、前記光入射部から入射された光を反射すると共に回折する回折格子面と、前記回折格子面で回折された所定の次数の反射回折光であって、少なくとも前記特定の波長範囲の光を外部に出射する光出射部と、を備えることとするのが好ましい。この構成によれば、小型な生体検知センサを実現し易い。
【００１７】
また上記構成において、前記分光器には、前記回折格子面で回折された回折光のうち、前記所定の次数の回折光以外の雑光が、内部反射して内部を伝播するのを低減する雑光低減部が設けられるのが好ましい。この構成によれば、受光素子によって不要な光を検出することがなくＳ／Ｎを向上できる。
【００１８】
また上記構成において、前記分光器は、前記所定の次数の回折光であって前記特定の波長範囲に含まれる特定波長の光が、前記光出射部から出射される光の中心波長の光となるように形成されるのが好ましい。この構成によれば、生体か否かの識別に必要な特定の波長範囲の光を小型な分光器で取り出すことが可能となり、生体検知センサを小型化し易い。
【００１９】
また上記構成において、前記光出射部には、光の進行方向を変更する反射面が形成されることとしてもよい。
【００２０】
また上記構成において、前記回折格子面は凹面に設けられて集光機能を備えるのが好ましい。この構成によれば、回折格子面の他に集光機能を発揮する面を形成しなくても良く、分光器を小型化し易い。
【００２１】
また上記構成において、前記被検知体からの光を前記分光器へと導く導光体を更に備えることとしてもよく、導光体は光ファイバーであるのが好ましい。この構成によれば、生体検知センサのレイアウトの自由度が大きくなり、生体検知センサを小型化し易くなる。
【００２２】
また上記構成の生体検知センサの更に具体的な構成として、前記被検知体からの光を伝播する光ファイバーが更に備えられ、該光ファイバーを介して前記光入射部に光が入射され、前記回折格子面は凹面に設けられて集光機能を有し、前記光出射部には、光の進行方向を変更する反射面が形成され、前記分光器は、外周枠と該外周枠で囲まれた反射面とを有する本体部と、前記本体部の前記外周枠の上に載置されて前記本体部の前記反射面を覆うカバー部と、から成って、前記光入射部から入射して前記光出射部から出射される光は、前記本体部と前記カバー部との間に形成される空間を伝播され、前記外周枠には、前記光入射部と、前記光入射部と対向する位置に設けられる前記回折格子面と、前記回折格子面と対向する位置であって前記光入射部と同じ側に設けられる前記光出射部と、前記回折格子面と前記光出射部との間に形成される光の伝播経路を挟むように設けられる前記雑光低減部と、が形成され、前記カバー部には、前記本体部の前記反射面と対向する反射面と、前記光出射部からの光を通過させる透過孔と、が形成されることとしてもよい。
【００２３】
また上記構成の生体検知センサの更に具体的な構成として、前記被検知体からの光を伝播する光ファイバーが更に備えられ、該光ファイバーを介して前記光入射部に光が入射され、前記回折格子面は凹面に設けられて集光機能を有し、前記光出射部には、光の進行方向を変更する反射面が形成され、前記分光器は透明部材から成って、前記光入射部から入射して前記光出射部から出射される光は、前記透明部材の内部を伝播され、前記透明部材には、前記光入射部と、前記光入射部と対向する位置に設けられる前記回折格子面と、前記回折格子面と対向する位置であって前記光入射部と同じ側に設けられる前記光出射部と、前記回折格子面と前記光出射部との間に形成される光の伝播経路を挟むように設けられる前記雑光低減部と、が形成されることとしてもよい。
【００２４】
また上記構成の生体検知センサの更に具体的な構成として、前記被検知体からの光を伝播する光ファイバーが更に備えられ、該光ファイバーを介して前記光入射部に光が入射され、前記光出射部には、光の進行方向を変更する反射面が形成され、前記分光器は透明部材から成って、前記光入射部から入射して前記光出射部から出射される光は、前記透明部材の内部を伝播され、前記透明部材には、前記光入射部と、前記光入射部と対向する位置に設けられ、入射した光を反射すると共に平行光に変換する第１凹面部と、前記第１凹面部からの前記平行光が入射する位置に設けられる前記回折格子面と、前記回折格子面からの前記所定の次数の反射回折光が入射する位置に設けられ、入射した光を反射すると共に集光する第２凹面部と、前記第２凹面部と対向する位置に設けられる前記光出射部と、前記透明部材の外周の一部に設けられる前記雑光低減部と、が形成されることとしてもよい。
【００２５】
また上記構成において、前記特定の波長範囲は、生体である場合に波長５６５ｎｍ付近で検出される略Ｗの字状の反射スペクトルパターンを用いて生体か否かの識別を行える波長範囲としてもよく、更に具体的には、前記特定の波長範囲を５１０ｎｍから５９０ｎｍの波長範囲としてもよい。この構成の生体検知センサによれば、光学スペクトルを用いて、生体と人工的に作られた偽造品との区別を確実に行え、偽造品を用いた詐欺行為を確実に防止できる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、生体か否かの識別を確実に行えると共に小型化が可能な生体検知センサを提供できる。また、本発明によれば、測定箇所（例えば指紋や掌紋等）に触れることなく生体か否かの識別を行え、衛生的な生体検知センサを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の生体検知センサの実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明の生体検知センサは、例えば、指紋、掌紋、指や手のひらの静脈パターン、顔の形等の人体の一部を生体情報として用いて個人認証を行う生体認証装置とともに使用される。このため、以下では、指の指紋を用いて個人認証を行う生体認証装置に本発明の生体検知センサが適用された場合を一例として説明する。
【００２８】
（第１実施形態）
図１は、本発明の生体検知センサが適用された生体認証装置の実施例を示すブロック図である。なお、図１に示す生体認証装置１のうち、破線で囲まれた要素が生体検知センサ２を構成する要素である。
【００２９】
生体認証装置１においては、被検知体載置部２１に指がセットされると、光源部２１から光が照射される。この際、画像取込部１１で指の指紋情報が採取され、採取された指紋情報は生体認証部１２に送られる。生体認証部１２は、取得した指紋情報と予め登録（記憶）されている指紋情報とを照合することにより、個人認証を行う。生体認証装置の構成を以上の構成のみとすると、例えば既に登録された指紋と全く同じ凹凸を持つレプリカが使用された場合に、セキュリティが破られる可能性がある。そこで、生体認証装置１は、被検知体載置部２１にセットされた指が人間の指であるか否かを識別するために生体検知センサ２を備える。
【００３０】
生体検知センサ２は、被検知体載置部２１と、光源部２２と、導光部２３と、分光部２４と、受光部２５と、生体識別部２６と、を備える。なお、被検知体載置部２１と光源部２２とは、上述のように、個人認証のためにも使用される部分である。
【００３１】
被検知体載置部２１にセットされた指に光源部２２から光が照射されると、指で反射された光が導光部２３内を伝播されて分光部２４に導かれる。分光部２４は、入射された光を分光し、少なくとも、生体か否かの識別を可能とする特定の波長範囲の光を出射する。分光部２４から出射された特定の波長範囲の光は受光部２５で受光される。受光部２５は複数の受光領域が一列に並んだ構成となっており、各受光領域からは、受光した光量に応じた電気信号が出力される。受光部２５から出力された電気信号は生体識別部２６で処理され、生体識別部２６は予め記憶されているデータとの比較により、生体か否かの識別を行う。
【００３２】
上述のように、生体検知センサ２においては、被検知体（指）で反射された光から特定の波長範囲の光を取り出して光学スペクトルを得、得られた光学スペクトル用いて生体か否かの識別を行うこととしている。そこで、生体検知センサ２において利用する特定の波長範囲がどのように決定されているかについて、図２を参照しながら説明する。なお、図２は、本実施形態の生体検知センサ２において利用される特定の波長範囲の決定理由を説明するための図である。
【００３３】
個人認証の手段として指紋を用いる場合において、登録された指紋情報を偽造する手段には複数の方法が挙げられる。例えば、紙媒体に指紋情報をコピーする方法、ゴム等を用いて立体的に指紋情報をコピーする方法、グミ（ゼラチン質の物質）を用いて人間の皮膚と同様な色味を再現すると共に、立体的に指紋情報をコピーする方法等が挙げられる。
【００３４】
そこで、本発明者らは、このような人工的に形成された指紋情報を持つ３種類の偽造品（非生体）を作成し、本物の指（生体）の光学スペクトルパターンと比較して差が認められる波長範囲を探した。この結果、図２に示されるように５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長において、偽造の指と本物の指との間でスペクトルパターンに差が認められた。より詳細には、この波長範囲において、人間の指では５６５ｎｍ付近に山を持った略Ｗの字状のスペクトルパターンが得られるが、偽造の指ではこのような略Ｗの字状のスペクトルパターンは得られなかった。なお、図２のスペクトルパターンは、反射スペクトルのスペクトルパターンである。また、この結果は再現良く得られこともわかった。
【００３５】
上述の差は、人間の血液に含まれる赤血球のヘモグロビンが有するポルフィリン環（以下に示す構造式（１）を有する）に由来する。詳細には、ポルフィリン環に酸素が結合すると、前述の略Ｗの字状のスペクトルパターンが得られる。酸素が結合したポルフィリンは必ず人間の体内を流れているために、生体であれば前述の略Ｗの字状のスペクトルパターンが得られる。一方、長時間止血したり、死亡したりした場合には、前述の略Ｗの字状のスペクトルパターンは得られず、人工的に形成される偽造品では、略Ｗの字状のスペクトルパターンは再現するのが困難である。このため、生体検知センサ２においては、特定の波長範囲を、５６５ｎｍ付近の光学スペクトル（略Ｗの字状のスペクトルパターン）を用いて生体か否かの識別を行うことが可能となる波長範囲としている。そして、本実施形態では、一例として、この特定の波長範囲を５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長範囲としている。なお、本実施形態では、特定の波長範囲の光のみを分光部２４から取り出すのではなく、特定の波長範囲を含み、特定の波長範囲よりも広い波長範囲の光を取り出す構成となっている。
【００３６】
【化１】
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【００３７】
以下、第１実施形態の生体検知センサ２の構成を更に詳細に説明する。図３は、第１実施形態の生体検知センサ２が備える被検知体載置部２１、光源部２２及び導光部２３の構成を示す概略図である。なお、図３には、生体検知センサ２を構成する要素ではないが、画像取込部１１についても示している。画像取込部１１は、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の２次元イメージセンサを備えるカメラ１１１から成る。
【００３８】
被検知体載置部２１は、例えば樹脂によって形成される指ガイド部材２１１で構成される。図３に示すように、本実施形態の指ガイド部材２１１は、被検知体である指Ｆの指紋情報を採取する場合に、情報を得るための指紋部分（測定箇所）と接触しないように、その周辺部分を支持する構造（非接触構造）となっている。
【００３９】
なお、この構成に限らず、被検知体載置部２１を例えばガラス等の透明部材で構成し、その上に指Ｆを載置する構成とすることも可能である。ただし、本実施形態のように非接触構造とした方が、残留指紋の発生を防止でき、更には衛生的であるので好ましい。
【００４０】
光源部２２は、ＬＥＤ（Light emitting diode；発光ダイオード）２２１とＬＥＤ２２１の駆動を制御する回路基板２２２とから成る。本実施形態のＬＥＤ２２１は白色光を発光し、発光された白色光は指Ｆに照射される。なお、本実施形態においては、ＬＥＤ２２１から白色光を出射する構成としているが、ＬＥＤから出射される光は、５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長を含む光であれば良く、必ずしも白色光である必要はない。また、本実施形態においては、ＬＥＤ２２１の数を複数としているが、必ずしもこの構成に限定されず、ＬＥＤの数は１つでも構わない。
【００４１】
導光部２３は、指Ｆで反射された反射光を受光できる位置に配置され、指Ｆで反射された反射光を集光するレンズと光ファイバー２３２とがパッケージされた光ファイバーコリメーター２３１から成る。これにより、指Ｆで反射された反射光を効率良く分光部２４へと導くことが可能となる。
【００４２】
図４は、第１実施形態の生体検知センサ２が備える分光部２４の構成を示す分解斜視図である。図４に示すように、分光部２４は分光器２４１とそれを固定するための固定部２４２とから成る。また、分光器２４１は、本体部２４１ａとカバー部２４１ｂとから成る。固定部２４２は、分光器２４１の本体部２４１ａを収容する収容部２４２１と、収容部２４２１を取り囲む外周枠２４２２と、外周枠２４２２に形成されて光ファイバー２３２（図３参照）を固定するための光ファイバー固定部２４２３と、を備える。
【００４３】
分光器２４１の本体部２４１ａは、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の透明部材によって形成される。本体部２４１ａは、外周枠２４１１と外周枠２４１１で囲まれた本体部側反射面２４１２とから成る。なお、本体部側反射面２４１２は、透明部材に例えば銀やアルミニウム等の金属を蒸着することによって形成されている。
【００４４】
分光器２４１のカバー部２４１ｂは、例えば樹脂によって形成され、本体部２４１ａを覆うように配置される。具体的には、カバー部２４１ｂは、本体部２４１ａの外周枠２４１１と、固定部２４２の外周枠２４２１とに載置された状態とされる。これにより、本体部２４１ａとカバー部２４１ｂとの間には空間（その厚みは例えば０．１ｍｍ程度）が形成され、この空間を光が伝播される。なお、本体部２４１ａが固定部２４２に収容された状態で、本体部２４１ａの外周枠２４１１の上面と、固定部２４２の外周枠２４２１の上面とは、同一の高さとなっている。
【００４５】
カバー部２４１ｂの本体部側反射面２４１２と対向する面には、例えば銀やアルミニウム等の金属が蒸着されて、反射面（カバー部側反射面２４１３）が形成されている。これにより、本体部２４１ａとカバー部２４１ｂとの間に形成される空間を伝播する光が外部に漏れないようになっている。
【００４６】
また、カバー部２４１ｂには、本体部２４１ａの外周枠２４１１に形成される後述の光出射部２４１１ｃから出射される光を通過させられるように、光透過孔２４１４が形成されている。なお、光透過孔２４１４が形成される位置の上部には、例えば、複数の受光領域が一列に配置されたラインセンサ（受光部）２５を固定配置できるように、ラインセンサ固定溝２４１５が形成されている。
【００４７】
本体部２４１ａの外周枠２４１１には、光入射部２４１１ａと、光入射部２４１１ａと対向する位置に設けられる回折格子面２４１１ｂと、回折格子面２４１１ｂと対向する位置であって光入射部２４１１ａと同じ側に設けられる光出射部２４１１ｃと、回折格子面２４１１ｂと光出射部２４１１ｃとの間に形成される光の伝播経路を挟むように設けられる雑光低減部２４１１ｄと、が形成される。
【００４８】
光入射部２４１１ａは、光ファイバー２３２の一方の端部側から出射される光を分光器２４１内の空間に入射させるために設けられる。具体的には、光入射部２４１１ａは外周枠２４１１に溝を形成して成り、この部分に光ファイバー２３２の一方の端部側が嵌め込まれる。
【００４９】
回折格子面２４１１ｂは、外周枠２４１１の側面に例えば鋸歯状の回折溝を形成して成る。また、回折格子面２４１１ｂには、入射した光を鏡面反射するように例えば銀やアルミニウム等で形成される金属膜が蒸着されている。更に回折格子面２４１１ｂは凹面となっている。
【００５０】
図５は、本実施形態の生体検知センサ２が備える回折格子面２４１１ｂの作用を説明するための図であり、図５を参照しながら回折格子面２４１１ｂの作用を説明する。光入射部２４１１ａから入射された光Ｌ１は、回折格子面２４１１ｂによって回折される。光入射部２４１１ａからは白色光が入射されるが、波長毎に回折角が異なるために、回折格子面２４１１ｂに入射した光は分光されることになる。なお、上述のように回折格子面２４１１ｂには反射膜が蒸着されているために回折格子面２４１１ｂに入射した光は回折されると共に反射される。
【００５１】
また、上述のように回折格子面２４１１ｂは凹面となっている。これは回折格子面２４１１ｂで回折された反射回折光のうち、所定の次数の回折光であって生体か否かの識別を可能とする特定の波長範囲の光が、光出射部２４１１ｃから出射してラインセンサ２５の受光面に集光されるようにするためである。図５においては、回折格子面２４１１ｂで回折反射される所定の次数の回折光のうち、波長が異なる３つの光を回折光Ｌ２として模式的に示している。なお、後述の図８に示すように、回折格子面２４１１ｂで回折される回折光には複数の次数の回折光がある。そして、受光素子（ラインセンサ２５）の配置によっていずれの回折次数の回折光を受光素子で受光するかを選択できる。前述した所定の次数の回折光は、回折格子面２４１１ｂにより回折反射される光のうち、受光素子であるラインセンサ２５へと向かうように設定された回折次数の回折光のことである（以下においても同様）。具体的には後述するが、本実施形態では、３次の回折光を所定の次数の回折光としている。
【００５２】
図６は、本実施形態の生体検知センサ２が備える分光器２４１の本体部２４１ａを、図５のＡ−Ａ位置で切断した場合の構成を示す概略断面図である。なお、図６においては、分光器２４１を構成する本体部２４１ａとカバー部２４１ｂとの関係、及び本体部２４１ａとラインセンサ２５との関係を理解し易くするために、破線でカバー部２４１ｂ及びラインセンサ２５を示している。また、図６中の破線矢印は、回折格子面２４１１ｂで反射された光の進行方向を示す。
【００５３】
図６に示すように、光出射部２４１１ｃは光の進行方向に対して角度θの傾きを持つ斜面を有する。この斜面は、鏡面反射が行われるように例えば銀やアルミニウム等の金属が蒸着され、反射面となっている。このため、回折格子面２４１１ｂで反射された反射回折光のうち、光出射部２４１１ｃに入射した光は、この反射面で反射されることになる。なお、上述の角度θは、分光器２４１の小型化等を考慮して３０〜５５°に設定されるのが好ましく、本実施形態では４５°としている。
【００５４】
カバー部２４１ｂに形成される上述の光透過孔２４１４は、光出射部２４１１ｃの反射面と対向する位置に配置される。このため、光出射部２４１１ｃで反射された光は光透過孔２４１４を通過して分光器２４１の外部に出射される。なお、上述のようにカバー部２４１ｂの光透過孔２４１４の上部には、ラインセンサ２５を固定配置するラインセンサ固定溝２４１５（図４参照）が設けられており、この位置にはラインセンサ２５が配置される。このために、光出射部２４１１ｃで反射されて外部に出射された光は、ラインセンサ２５が備える複数の受光領域で受光されることになる。
【００５５】
ここで、第１実施形態の分光器２４１の設計例について、分光器２４１における分光原理を示しながら説明する。なお、説明にあたっては、図７に示すように、分光器２４１の回折格子面２４１１ｂに入射する入射光と回折格子法線とのなす角（入射角）をα、回折光と回折格子法線とのなす角（回折角）をβ、回折格子面２４１１ｂの回折格子周期（回折格子溝のピッチ幅）をｄとする。また、分光器２４１における光が伝播する媒体の屈折率をｎ０、光の波長をλ、回折光の回折次数をｍとして説明する。なお、図７は、第１実施形態の分光器２４１の設計例を説明するにあたって使用される各種パラメータについて説明するための図である。
【００５６】
第１実施形態の分光器２４１を設計するにあたっては、ローランドサークルとして公知の概念を使用している。図８を参照して、この概念においては、半径２Ｒの円と同一の曲率を有する回折格子面（凹面）を半径Ｒの円と接するように配置した場合に、半径Ｒの円の一点から入射し、回折格子面で回折反射された光は、いずれも半径Ｒの円上に集光する。
【００５７】
上述のように、生体か否かの識別を行うために必要な特定の波長範囲は、５１０ｎｍ〜５９０ｎｍと短い波長範囲である。したがって、ラインセンサ２５の同一平面上に複数形成される受光領域のうち、波長５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長範囲の光を受光する各受光領域の受光面は、ローランドサークル（半径Ｒの円）上にあると見なせる。このため、ローランドサークルの概念を使用して分光器２４１は設計されている。
【００５８】
具体的な設計例について、図９を参照しながら説明する。なお、図９は第１実施形態の分光器２４１の設計例を説明するための図である。回折原理により、以下の式（Ａ）が成り立つ。
ｎ０×（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ）＝ｍλ／ｄ  （Ａ）
【００５９】
生体か否かの識別を行うために使用される特定の波長範囲の光学スペクトルのうち、特に特徴を有する部分は、上述のように波長５６５ｎｍ付近である（図２参照）。このために、回折格子周期ｄ＝５μｍを有する回折格子面２４１１ｂで回折反射される光のうち、回折次数ｍ＝３の光であって波長５６５ｎｍの光が、光出射部２４１１ｃから出射される光の中心波長となるように構成している。具体的には、図９に示すように、回折格子面２４１１ｂの中心で反射された回折次数ｍ＝３、波長５６５ｎｍの光がローランドサークルの中心を通過するように回折格子面２４１１ｂを形成している。また、この光が光出射部２４１１ｃの中心で反射されるように形成している。
【００６０】
なお、回折格子周期ｄ＝５μｍとするのは、加工のし易さ等を考慮するものであり、この値に限定されるものではなく、適宜変更可能である。また、回折次数をｍ＝３とするのは、特定の波長範囲（５１０ｎｍ〜５９０ｎｍ）の光を光出射部２４１１ｃから出射させてラインセンサ２５で受光する際に、他の回折次数の回折光との重なりを発生しないようにできる望ましい回折次数であるためである。ただし、回折次数ｍの値はこれに限定されず、他の回折次数の回折光との重なりを発生しない回折光として、回折次数ｍ＝６まで可能である。
【００６１】
式（Ａ）に、ｄ＝５μｍ、λ＝５６５ｎｍ、ｍ＝３、β＝０、ｎ０＝１を代入すると、α≒１９．８２°が得られる。このため、光入射部２４１１ａは、光入射部２４１１ａから回折格子面２４１１ｂに入射される光の入射角αが略１９．８２°となるように形成される。なお、式（Ａ）にｎ０＝１を代入したのは、分光器２４１においては、光入射部２４１１ａから入射した光は、本体部２４１ａの本体部側反射面２４１２とカバー部２４１ｂのカバー部側反射面２４１３との間に形成される空間、すなわち空気中を伝播されるためである。
【００６２】
図１０に示すように、第１実施形態のラインセンサ２５においては、複数の受光領域２５１が７μｍピッチで配置されている。隣り合う受光領域２５１同士で、受光する波長が１ｎｍずれるように形成することとし、隣り合う受光領域に入射する光の入射角のずれの大きさをΔとすると、式（Ａ）より以下の式（Ｂ）が導ける。
ｎ０×ｓｉｎΔ＝ｍΔλ／ｄ    （Ｂ）
【００６３】
式（Ｂ）に、ｄ＝５μｍ、Δλ＝１ｎｍ（＝０．００１μｍ）、ｍ＝３、ｎ０＝１を代入すると、Δ≒０．０３４°が得られる。上述のように、ラインセンサ２５の受光領域２５１が７μｍピッチで配置されるために、以下の式（Ｃ）が導ける。
ｔａｎ（０．０３４°）＝７μｍ／２Ｒ  （Ｃ）
そして、式（Ｃ）より、２Ｒ≒１１．７ｍｍが得られる。
【００６４】
したがって、凹面に形成される回折格子面２４１１ｂの曲率は、半径が１１．７ｍｍの円と同じにすれば良い。また、光出射部２４１１ｃからラインセンサ２５の受光面までの光学距離がｔ（ｍｍ）であるとすると、回折格子面２４１１ｂの中心から光出射部２４１１ｃの反射面の中心までの距離Ｌは、Ｌ＝１１．７（ｍｍ）−ｔ（ｍｍ）に設定すれば良い。
【００６５】
図１１は、分光器２４１が備える雑光低減部２４１１ｄの構成を示す模式図である。図１１においては、雑光低減部２４１１ｄの構成例を３つ示しており（（ａ）〜（ｃ））、このうちのいずれかが本体部２４１ａの外周枠２４１１に形成される。上述のように、本実施形態の分光器２４１においては、回折格子面２４１１ｂで回折される光のうち３次光のみを使用する構成としている。この場合、回折格子面２４１１ｂで回折された回折光のうち、３次光以外の他の回折次数の光が分光器２４１内部で反射されると、結果的に生体検知センサ２のＳ／Ｎが低下する。このため、雑光低減部２４１１ｄを設けて、３次光以外の回折光である雑光が分光器２４１内部で反射して分光器２４１内部を伝播するのを低減する構成としている。
【００６６】
図１１（ａ）に示す雑光低減部２４１１ｄの構成は、本体部２４１ａの外周枠２４１１の内面側を、一定のピッチｐと一定の長さｌから成る鋸歯状に形成する構成である。このように形成すると、３次光以外の雑光が外周枠２４１１で反射（内部反射）される割合が低下して、分光器２４１外部に透過される雑光の割合を高めることが可能となる。
【００６７】
図１１（ｂ）に示す雑光低減部２４１１ｄの構成は、本体部２４１ａの外周枠２４１の内面及び外面に、鋸歯の一方の側面に対する法線が回折格子面２４１１ｂの中心Ｏに向かうように複数の鋸歯を形成する構成である。この構成においても、図１１（ａ）の場合と同様に、３次光以外の雑光を分光器２４１外部へと透過させる割合を高めることが可能となり、図１１（ａ）の場合よりも効果的に雑光を外部に透過させることが可能となる。
【００６８】
図１１（ｃ）に示す雑光低減部２４１１ｄの構成は、本体部２４１ａの外周枠２４１の内面側に、例えば銀やアルミニウム等の金属膜が蒸着された傾斜角θ（例えばθ＝４５°）の傾斜面（反射面）を設ける構成である。この構成の場合、傾斜面に入射した光を反射して分光器２４１外部に取り出すことが可能となり、雑光を低減することができる。なお、傾斜面に金属膜を設けなくても傾斜面に入射した光の少なくとも一部は反射されて外部に取り出される。このために、傾斜面に金属膜を設けない構成としても構わない。
【００６９】
なお、以上においては、雑光低減部２４１１ｄは、分光器２４１外部に雑光を取り出すことによって分光器２４１の内部で内部反射される雑光の割合を低下させる構成を示した。しかし、雑光を低減する構成はこれに限られる趣旨ではなく、例えば、本体部２４１ａの外周枠２４１の内面に雑光を吸収する素材を配置して、内部反射される割合を低減しても構わない。
【００７０】
図１２は、以上のように構成される第１実施形態の生体検知センサ２を用いて、被検知体載置部２１に人間の指Ｆを載置して、特定の波長範囲（５１０ｎｍ〜５９０ｎｍ）を含む波長範囲の光学スペクトルを測定した結果である。図１２に示すように、本実施形態の生体検知センサ２を用いて人間の指Ｆの測定を行えば、５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長範囲において、５６５ｎｍ付近に山を持った略Ｗの字状のスペクトルパターンが得られる。なお、この結果は精度良く再現される。
【００７１】
従って、例えば、図１に示すように生体識別部２６を構成することによって、生体か否かの識別を行うことが可能である。すなわち、生体識別部２６においては、まず、ラインセンサ２５の各受光領域２５１から出力された電気信号をアンプ部２６１へと出力する。アンプ部２６１は、電気信号の増幅を行い、ＡＤ変換部２６２へと出力する。ＡＤ変換部２６２は入力されたアナログ信号をデジタル信号へと変換し、データ処理部２６３へと出力する。データ処理部２６３は入力されたデータの処理を行い、予め記憶部２６５に記憶されているデータとの比較を行って、生体か否かの識別を行う。なお、データ処理部２６３による識別結果は出力部２６４によって生体認証部１２へと出力され、生体認証部１２は、指紋情報の処理結果と生体か否かの識別結果とに基づいて、個人認証を行う。
【００７２】
以上のように構成される第１実施形態の生体検知センサ２によれば、光学スペクトルに基づいて生体か否かの識別を行うために、識別時の情報量が多く、生体か否かを誤認する可能性を低減できる。すなわち、生体検知センサ２は生体か否かの識別を正確に行える。また、例えば、５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長範囲といった狭い範囲の光学スペクトルに基づいて生体か否かの識別を行う構成であるため、センサを小型とできる。更に、第１実施形態の生体検知センサ２においては、被検知体である指Ｆのうち、生体認証に使用される指紋部分（測定箇所）に触れることなく生体か否かを検知できるために衛生的である。
【００７３】
なお、非接触で生体か否かの識別を行える構成とする場合、次のような利点もある。例えば、ガラス部材等に指を載置する接触式の構成では、載置台に載置される指の押圧力が大きくなると、特定の波長範囲（５１０ｎｍ〜５９０ｎｍ）における生体特有のスペクトルパターン（略Ｗの字状のパターン）が消失することがある。このため、ガラス部材等に指を載置する接触式の構成では、生体か否かの識別を誤認することが起こり得る。一方、本実施形態のように非接触で生体か否かを識別する構成とすると、このような誤認を防止できる。
【００７４】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態の生体検知センサについて説明する。第２実施形態の生体検知センサは、それが備える分光器の構成が第１実施形態の分光器２４１と異なる点を除いて、基本的に第１実施形態の生体検知センサ２と同様の構成を有する。以下では、第１実施形態の生体検知センサ２と構成が異なる分光器について説明を行い、第１実施形態の生体検知センサ２と構成が同一であるものについては、同一の符号を付して、特に必要がない場合にはその説明を省略する。
【００７５】
図１３は、第２実施形態の生体検知センサ３が備える分光器３４１の構成を示す概略斜視図である。分光器３４１は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の透明部材のみから成る。なお、この透明部材のみから成る分光器３４１は、第１実施形態の場合と同様に、分光器３４１を固定するための固定部（図示せず）に収容される。また、板状に形成される透明部材の厚みは、例えば０．１ｍｍ程度である。
【００７６】
分光器３４１を構成する透明部材には、光入射部３４１ａと、光入射部３４１ａと対向する位置に設けられる回折格子面３４１ｂと、回折格子面３４１ｂと対向する位置であって光入射部３４１ａと同じ側に設けられる光出射部３４１ｃと、回折格子面３４１ｂと光出射部３４１ｃとの間に形成される光の伝播経路を挟むように設けられる雑光低減部３４１ｄと、が形成される。
【００７７】
光入射部３４１ａは、光ファイバー２３２（図３参照）の一方の端部側から出射される光を透明部材内部に入射させるために設けられる。具体的には、光入射部３４１ａは透明部材の一部を切り欠くことによって形成され、この部分に光ファイバー２３２の一方の端部側が嵌め込まれる。なお、分光器３４１は、光入射部３４１ａから透明部材内部に入射された光が、なるべく外部に漏れることなく回折格子面３４１ｂに伝播されるように形成されている。
【００７８】
回折格子面３４１ｂは、透明部材の外面に例えば鋸歯状の回折溝を形成して成る。また、回折格子面３４１ｂには、入射した光を鏡面反射するように例えば銀やアルミニウム等で形成される金属膜が透明部材の外面側から蒸着されている。更に回折格子面３４１ｂは凹面となっている。このように形成される回折格子面３４１ｂの作用は、光が伝播する媒体が異なる点を除いて、第１実施形態の場合と同様であるために、その説明は省略する（例えば図５参照）。
【００７９】
図１４は、第２実施形態の生体検知センサ３が備える分光器３４１を、図１３のＢ−Ｂ位置で切断した場合の構成を示す概略断面図である。なお、図１４においては、分光器３４１とラインセンサ２５との関係を理解し易くするために、破線でラインセンサ２５を示している。また、図１４中の破線矢印は、回折格子面３２４ｂで反射された光の進行方向を示す。
【００８０】
図１４に示すように、光出射部３４１ｃは光の進行方向に対して角度θの傾きを持つ斜面を有する。この斜面は、鏡面反射が行われるように例えば銀やアルミニウム等の金属が外面側から蒸着され、反射面となっている。このため、回折格子面３４１ｂで反射された反射回折光のうち、光出射部３４１ｃに入射した光は、この反射面で反射されることになる。なお、上述の角度θは、分光器３４１の小型化等を考慮して３０〜５５°に設定されるのが好ましく、本実施形態では４５°としている。また、本実施形態では、斜面に金属を蒸着して反射面を得る構成としているが、光出射部３４１ｃの斜面に入射した光が全反射する場合には金属を蒸着しない構成としても良い。
【００８１】
なお、本実施形態においては、第１実施形態の場合と違って、ラインセンサ２５が分光器３４１の下部側に配置される構成となっている。しかし、第１実施形態の場合と同様に、ラインセンサ２５が分光器３４１の上部側に配置されるように光出射部３４１ｃの傾斜面を形成しても構わないのは当然である。これと同じ理屈は、第１実施形態の分光器２４１にも当てはまる。
【００８２】
雑光低減部３４１ｄの構成は、第１実施形態の場合と同様（図１１参照）に、分光器３４１外部に雑光を取り出す構成としても構わないし、また、雑光を吸収する素材を透明部材の外面側に配置する構成としても構わない。なお、第２実施形態の分光器３４１では、鋸歯の一方の側面に対する法線が回折格子面３４１ｂの中心Ｏに向かうように複数の鋸歯を形成して雑光を外部へと透過させる構成とする場合、図１５に示すように透明部材の外面側にのみ鋸歯を形成すれば良い。図１５は、第２実施形態の生体検知センサ３が備える分光器３４１の雑光低減部３４１ｄの構成を説明するための図である。
【００８３】
第２実施形態の分光器３４１もローランドサークルの概念を使用して設計されている。以下、第２実施形態の生体検知センサ３が備える分光器３４１の設計例について、図１６を参照しながら説明する。なお、各種パラメータに用いる記号は第１実施形態の場合と同様とする。また、分光器３４１を構成する透明部材として、屈折率ｎ０＝１．４９のアクリル樹脂（例えば、日東樹脂工業のクラレックス（登録商標））を使用するものとする。
【００８４】
第２実施形態の場合にも、第１実施形態の場合同様、回折格子周期ｄ＝５μｍを有する回折格子面３４１ｂで回折反射される光のうち、回折次数ｍ＝３の光であって波長５６５ｎｍの光が、光出射部３４１ｃから出射される光の中心波長となるように構成している。すなわち、図１６に示すように、回折格子面３４１ｂの中心で反射された回折次数ｍ＝３、波長５６５ｎｍの光がローランドサークルの中心を通過するように回折格子面３４１ｂを形成している。また、この光が光出射部３４１ｃの中心で反射されるように形成している。
【００８５】
この場合、回折原理の式（Ａ）に、ｄ＝５μｍ、λ＝５６５ｎｍ、ｍ＝３、β＝０、ｎ０＝１．４９を代入して、α≒１３．１５°が得られる。したがって、光入射部３４１ａは、光入射部３４１ａから回折格子面３４１ｂに入射される光の入射角αが略１３．１５°となるように形成される。
【００８６】
第２実施形態におけるラインセンサ２５の構成は、第１実施形態の構成と同様である。したがって、第１実施形態の場合と同様に、隣り合う受光領域２５１同士で、受光する波長が１ｎｍずれるように形成することとする場合、式（Ｂ）をより、Δ≒０．０２３°が得られる。なお、式（Ｂ）には、ｄ＝５μｍ、Δλ＝１ｎｍ（＝０．００１μｍ）、ｍ＝３、ｎ０＝１．４９を代入した。
【００８７】
第１実施形態と同様に、ラインセンサ２５の受光領域２５１が７μｍピッチで配置されるために、以下の式（Ｄ）が導ける。
ｔａｎ（０．０２３°）＝７μｍ／２Ｒ  （Ｄ）
そして、式（Ｄ）より、２Ｒ≒１７．４ｍｍが得られる。
【００８８】
したがって、凹面に形成される回折格子面３４１ｂの曲率は、半径が１７．４ｍｍの円と同じにすれば良い。また、光出射部３４１ｃからラインセンサ２５の受光面までの光学距離がｔ（ｍｍ）であるとすると、回折格子面３４１ｂの中心から光出射部３４１ｃの反射面の中心までの距離Ｌは、Ｌ＝１７．４（ｍｍ）−ｔ（ｍｍ）に設定すれば良い。
【００８９】
なお、以上の設計例において、第１実施形態の場合に得られる２Ｒ（≒１１．７ｍｍ）に比べて、第２実施形態の場合に得られる２Ｒ（≒１７．４ｍｍ）の方が大きくなっている。このことから、同様の性能の分光器を得ようとする場合、第１実施形態のように光の伝播経路を空気とする方が、分光器を小型化できることがわかる。
【００９０】
（第３実施形態）
次に、第３実施形態の生体検知センサについて説明する。第３実施形態の生体検知センサは、それが備える分光器の構成が第１実施形態の分光器２４１及び第２実施形態の分光器３４１と異なる点を除いて、基本的に第１実施形態及び第２実施形態の生体検知センサと同様の構成を有する。以下では、第１及び第２実施形態の生体検知センサと構成が異なる分光器について説明を行い、第１及び第２実施形態の生体検知センサと構成が同一である部分については、同一の符号を付して、特に必要がない場合にはその説明を省略する。
【００９１】
図１７は、第３実施形態の生体検知センサ４が備える分光器４４１について説明するための図で、図１７（ａ）は分光器４４１の構成を示す概略斜視図、図１７（ｂ）は分光器４４１を伝播する光の様子を模式的に示した図である。分光器４４１は、例えばアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の透明部材のみから成る。なお、この透明部材のみから成る分光器４４１は、第１実施形態の場合と同様に、分光器４４１を固定するための固定部（図示せず）に収容される。また、板状に形成される透明部材の厚みは、例えば０．１ｍｍ程度である。
【００９２】
図１７（ａ）に示されるように、分光器４４１を構成する透明部材には、光入射部４４１ａと、第１凹面部４４１ｂと、回折格子面４４１ｃと、第２凹面部４４１ｄと、光出射部４４１ｅと、が形成される。
【００９３】
光入射部４４１ａは、光ファイバー２３２（図３参照）の一方の端部側から出射される光を透明部材内部に入射させるために設けられる。具体的には、光入射部４４１ａは透明部材の一部を切り欠くことによって形成され、この部分に光ファイバー２３２の一方の端部側が嵌め込まれる。なお、分光器４４１は、光入射部４４１ａから透明部材内部に入射された光が、なるべく外部に漏れることなく回折格子面４４１ｃに伝播されるように形成されている。
【００９４】
第１凹面部４４１ｂは、光出射部４４１ａと対向する位置に設けられる。第１凹面部４４１ｂの外面側には、例えば銀やアルミニウム等の金属が蒸着されて、第１凹面部４４１ｂに入射した光を鏡面反射する。また、第１凹面部４４１ｂは、入射する光を平行光に変換する機能を有する。
【００９５】
回折格子面４４１ｃは、第１凹面部４４１ｂで反射された平行光が入射する位置に設けられる。回折格子面４４１ｃは、透明部材の外面に例えば鋸歯状の回折溝を形成して成る。また、回折格子面４４１ｃには、入射した光を鏡面反射するように例えば銀やアルミニウム等で形成される金属膜が透明部材の外面側から蒸着されている。
【００９６】
第２凹面部４４１ｄは、回折格子面４４１ｃで回折される共に反射される反射回折光のうち、所定の次数の回折光が入射される位置に設けられる。第２凹面部４４１ｄの外面側には、例えば銀やアルミニウム等の金属が蒸着されて、第２凹面部４４１ｄに入射した光を鏡面反射する。また、第２凹面部４４１ｄは、入射する光をラインセンサ２５の受光面に集光する機能を有する。なお、ラインセンサ２５の構成は第１実施形態に示した構成（例えば図１０参照）と同様である。
【００９７】
光出射部４４１ｅは、第２凹面部４４１ｄと対向する位置に配置される。光出射部４４１ｅは、第２実施形態と同様に、光の進行方向に対して角度θの傾きを持つ斜面を有する（図１４参照）。この斜面は、鏡面反射が行われるように例えば銀やアルミニウム等の金属が外面側から蒸着され、反射面となっている。このため、第２凹面部４４１ｄで反射されて光出射部４４１ｅに入射した光は、この反射面で反射されることになる。なお、上述の角度θは、分光器４４１の小型化等を考慮して３０〜５５°に設定されるのが好ましく、本実施形態では４５°としている。また、本実施形態では、斜面に金属を蒸着して反射面を得る構成としているが、光出射部４４１ｅの斜面に入射した光が全反射する場合には金属を蒸着しない構成としても良い。
【００９８】
なお、本実施形態においては、ラインセンサ２５が分光器４４１の下部側に配置される構成となっている。しかし、ラインセンサ２５が分光器４４１の上部側に配置されるように光出射部４４１ｅの傾斜面を形成しても構わないのは当然である。
【００９９】
雑光低減部４４１ｆは、回折格子面４４１ｃで回折された回折光のうち、所定の次数の回折光以外の雑光が、分光器４４１内部で反射して、分光器４４１内部を伝播するのを低減するために設けられる。本実施形態においては、第１凹面部４４１ｂと第２凹面部４４１ｄと間、及び、第２凹面部４４１ｄの右斜め方向に雑光低減部４４１ｆを設ける構成としている。雑光低減部４４１ｆの構成としては、第１及び第２実施形態の場合と同様に、分光器４４１外部に雑光を取り出す構成としても構わないし、また、雑光を吸収する素材を透明部材の外面側に配置する構成としても構わない。
【０１００】
なお、回折格子面４４１ｃで回折された回折光のうち、第１凹面部４４１ｂに入射する光は少ない方が好ましい。このために、回折格子面４４１ｃの第１凹面部４４１ｂに対する傾斜角を調整して、第１凹面部４４１ｂに入射する回折光が少なくなる構成とするのが好ましい。また、雑光低減部４４１ｆを形成する位置は、本実施形態の構成に限定されず、例えば、第１凹面部４４１ｄの左斜め方向に更に形成する構成等としても構わない。
【０１０１】
次に、以上のように形成される第３実施形態の分光器４４１の作用について、図１７（ｂ）を参照しながら説明する。光入射部４４１ａから入射された光Ｌ１は、第１凹面部４４１ｂで反射されると共に平行光に変換される。第１凹面部４４１ｂからの平行光は回折格子面４４１ｃによって回折される。光入射部４４１ａからは白色光が入射されるが、波長毎に回折角が異なるために、回折格子面４４１ｃに入射した光は分光されることになる。このために、図１７（ｂ）に示すように、同一の回折次数を有し、波長が異なる複数の光Ｌ２が生じることになる。なお、図１７（ｂ）では、所定の次数の回折光のみを示しており、波長が異なる光を３つだけ模式的に示している。
【０１０２】
回折格子面４４１ｃで反射されると共に回折された反射回折光のうち、所定の次数の回折光Ｌ２は、第２凹面部４４１ｄに入射する。そして、第２凹面部４４１ｄに入射した所定の次数の回折光Ｌ２は、光出射部４４１ｅに向かって集光し、光出射部４４１ｅで反射されて、ラインセンサ２５で受光される。
【０１０３】
なお、回折格子面４４１ｃによって回折される回折光のうち、所定の次数（例えば３次光）の回折光であって、生体か否かの識別を可能とする特定の波長範囲（例えば５１０ｎｍ〜５９０ｎｍ）の光を光出射部４４１ｅで取り出す必要がある。このことを考慮して、回折格子面４４１ｃの回折パターンは調整されている。そして、例えば、所定の次数の回折光であって５６５ｎｍの波長の光が、光出射部４４１ｅから取り出される中心波長となるように構成されている。
【０１０４】
第３実施形態の分光器４４１においては、第１及び第２実施形態の場合と異なり、回折格子面４４１ｃは集光機能を有さず、集光機能を有するレンズ面を別途設ける（第２凹面部４４１ｄ）構成としている。このために、光出射部４４１ｅから出射される光に発生する収差を低減し易い。
【０１０５】
なお、第３実施形態の分光器４４１は、透明部材のみから成る構成とし、透明部材内部を光が伝播する構成とした。しかし、この実施形態の変形例として、第１実施形態の構成と同様に、分光器を本体部とカバー部とから成る構成とし、両者の間に形成される空間（空気中）を光が伝播する構成としても構わない。
【０１０６】
（その他）
本発明の生体検知センサは、以上に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【０１０７】
例えば、以上に示した第１から第３実施形態においては、光出射部に反射面を形成して、反射された光をラインセンサで受光する構成としている。しかし、この構成に限定される趣旨ではない。すなわち、例えば、回折格子面或いは第２凹面部で反射された光を、更に反射することなく、ラインセンサで受光する構成等としても構わない。
【０１０８】
また、以上に示した第１から第３実施形態においては、被検知体（指）で反射された反射光を光ファイバーによって分光器に導く構成とした。しかし、この構成に限定される趣旨ではない。すなわち、例えば、光ファイバー以外の導光体を用いる構成としても構わないし、被検知体で反射された反射光を、光ファイバー等の導光体を用いることなく直接分光器に入射させる構成等としても構わない。
【０１０９】
また、以上に示した第１から第３実施形態においては、被検知体（指）を被検知体載置部に載置して、生体か否かの識別を行う構成としている。しかし、この構成に限定される趣旨ではない。すなわち、例えば、被検知体を被検知体載置部に載置することなく、生体か否かの識別を行う構成としても構わない。
【０１１０】
また、以上に示した実施形態では、生体か否かの識別を行う特定の波長範囲として５１０ｎｍ〜５９０ｎｍの波長範囲を示した。しかし、生体か否かの識別を行える特定の波長範囲がこれとは別に存在する可能性がある。このような場合でも、本発明の生体検知センサは適用可能である。
【０１１１】
また、以上に示した実施形態では、被検知体が指である場合を示したが、これに限定されない。すなわち、手のひらや顔等、他の人体の一部である場合にも本発明は適用可能である。
【０１１２】
また、以上に示した実施形態では、被検知体で反射される光を用いて生体か否かの識別を行う構成とした。しかし、被検知体で透過される光を測定に必要な十分の光量で検出できる場合では、被検知体を透過する光を用いて生体か否かの識別を行う構成とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明の生体検知センサは、指紋、掌紋、指や手のひらの静脈パターン、顔の形等の生体情報を用いて個人認証を行う生体認証装置と共に使用され、これにより、個人認証に用いられた被検知体が生体か否かを識別する。このため、生体認証装置に対する詐欺行為を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】は、本発明の生体検知センサが適用された生体認証装置の実施例を示すブロック図である。
【図２】は、第１実施形態の生体検知センサにおいて利用される特定の波長範囲の決定理由を説明するための図ある。
【図３】は、第１実施形態の生体検知センサが備える被検知体載置部、光源部及び導光部の構成を示す概略図である。
【図４】は、第１実施形態の生体検知センサが備える分光部の構成を示す分解斜視図である。
【図５】は、第１実施形態の生体検知センサが備える回折格子面の作用を説明するための図である。
【図６】は、第１実施形態の生体検知センサが備える分光器の本体部を、図５のＡ−Ａ位置で切断した場合の構成を示す概略断面図である。
【図７】は、第１実施形態の分光器の設計例を説明するにあたって使用される各種パラメータについて説明するための図である。
【図８】は、第１実施形態の分光器を設計するために使用されるローランドサークルという概念を説明するための図である。
【図９】は、第１実施形態の分光器の設計例を説明するための図である。
【図１０】は、第１実施形態の生体検知センサが備えるラインセンサの構成を説明するための図である。
【図１１】は、第１実施形態の生体検知センサが備える分光器の雑光低減部の構成を示す模式図である。
【図１２】は、第１実施形態の生体検知センサを用いて、被検知体載置部に人間の指を載置して、特定の波長範囲を含む波長範囲の光学スペクトルを測定した結果である。
【図１３】は、第２実施形態の生体検知センサが備える分光器の構成を示す概略斜視図である。
【図１４】は、第２実施形態の生体検知センサが備える分光器を、図１３のＢ−Ｂ位置で切断した場合の構成を示す概略断面図である。
【図１５】は、第２実施形態の生体検知センサが備える分光器の雑光低減部の構成を説明するための図である。
【図１６】は、第２実施形態の分光器の設計例を説明するための図である。
【図１７】は、第３実施形態の生体検知センサが備える分光器について説明するための図である。
【図１８】は、従来の指紋像入力装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１    生体認証装置
２、３、４生体検知センサ
２２１    光源
２２３    光ファイバー（導光体）
２４１、３４１、４４１    分光器
２４１ａ    本体部
２４１ｂ    カバー部
２４１１    外周枠
２４１１ａ、３４１ａ、４４１ａ    光入射部
２４１１ｂ、３４１ｂ、４４１ｃ    回折格子面
２４１１ｃ、３４１ｃ、４４１ｅ    光出射部
２４１１ｄ、３４１ｄ、４４１ｆ    雑光低減部
２４１２    本体部側反射面
２４１３    カバー部側反射面
２５    ラインセンサ（受光素子）
２５１  受光領域
４４１ｂ    第１凹面部
４４１ｄ    第２凹面部
【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８】
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【図９】
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【図１０】
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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１１】
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