(57)【要約】【課題】小型かつ認証精度の高い指静脈認証装置を提供すること。【解決手段】本発明の第１の形態に係る指静脈認証装置は、光源１０４と撮像素子１０６とを備え、光源１０４からの光を照射して、撮像素子１０６により指内部の静脈パターンを撮像する指静脈認証装置であって、認証対象指に光源１０４からの光を照射せずに撮影されたノイズ画像に基づいて、当該指に光源１０４からの光を照射して撮影された指静脈画像のノイズを除去する画像ノイズ除去部３０４を備えるものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と撮像素子とを備え、
前記光源からの光を照射して、前記撮像素子により指内部の静脈パターンを撮像する指静脈認証装置であって、
認証対象指に前記光源からの光を照射せずに撮影されたノイズ画像に基づいて、当該指に前記光源からの光を照射して撮影された指静脈画像のノイズを除去する画像ノイズ除去部を備える指静脈認証装置。
【請求項２】
前記画像ノイズ除去部は、前記指静脈画像と、前記ノイズ画像との差分を求めることにより、前記指静脈画像のノイズを除去することを特徴とする請求項１に記載の指静脈認証装置。
【請求項３】
前記光源からの光を照射せずに撮影されたノイズ画像に基づいて、前記撮像素子のゲインがフィードバック制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の指静脈認証装置。
【請求項４】
前記光源が波長６００ｎｍ〜１０００ｎｍの赤外光源であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の指静脈認証装置。
【請求項５】
光源からの光を照射して指内部の静脈パターンを撮像する指静脈認証方法であって、
前記光源からの光を認証対象指に照射せずに撮影されたノイズ画像に基づいて、当該指に前記光源からの光を照射して撮影された指静脈画像のノイズを除去する指静脈認証方法。
【請求項６】
前記指静脈画像と、前記ノイズ画像との差分を求めることにより、前記指静脈画像のノイズを除去することを特徴とする請求項５に記載の指静脈認証方法。
【請求項７】
前記光源からの光を照射せずに撮影されたノイズ画像に基づいて、撮像素子のゲインをフィードバック制御することを特徴とする請求項５又は６に記載の指静脈認証方法。
【請求項８】
前記光源が波長６００ｎｍ〜１０００ｎｍの赤外光源であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の指静脈認証方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、指静脈認証装置及び指静脈認証方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報セキュリティーの保護強化に伴って、生体認証に関する技術開発の進展が著しい。生体認証とは、検査対象の個体から取得した生体情報が、あらかじめ登録された生体情報に等しいかどうかという判定に基づいて、ある個体を他の個体から識別する技術である。例えば、ヒトの瞳の虹彩、ヒトの指等の静脈パターン、指の指紋パターンなどに基づいて個体を特定する方法が挙げられる。
【０００３】
生体認証においては、認証に利用する生体情報に応じて様々な得失がある。例えば、静脈パターンを活用した生体認証は、指紋パターンを活用した生体認証よりも認証の偽造が困難であるという利益がある。そのため、生体認証の中でも指静脈認証が、特に注目されている。この指静脈認証装置の例として、例えば、特許文献１や特許文献２を挙げることができる。
【０００４】
ところで、モバイル機器の普及に伴い、金融決済を銀行や事務所以外で行うニーズが高まってきている。例えば、携帯電話は、金融決済端末の有力な候補として挙げられている。
【特許文献１】特開２００７−３０１０５８号公報
【特許文献２】特開２００７−０５８６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の指静脈認証装置は屋内で使用されることが通常である。しかしながら、上述のように、指静脈認証装置が携帯電話へ適用された場合、屋外で使用されることも考慮する必要がある。屋外での使用は、屋内での使用に比べ、外光ノイズが大きいため、認証精度の低下が懸念される。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、外光ノイズの影響を低減することができる指静脈認証装置及び指静脈認証方法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】
【０００７】
本発明の第１の形態に係る指静脈認証装置は、光源と撮像素子とを備え、前記光源からの光を照射して、前記撮像素子により指内部の静脈パターンを撮像する指静脈認証装置であって、認証対象指に前記光源からの光を照射せずに撮影されたノイズ画像に基づいて、当該指に前記光源からの光を照射して撮影された指静脈画像のノイズを除去する画像ノイズ除去部を備えるものである。
【０００８】
本発明の第２の形態に係る指静脈認証装置は、上記指静脈認証装置において、前記画像ノイズ除去部が、前記指静脈画像と、前記ノイズ画像との差分を求めることにより、前記指静脈画像のノイズを除去することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第３の形態に係る指静脈認証装置は、上記指静脈認証装置において、前記光源からの光を照射せずに撮影されたノイズ画像に基づいて、前記撮像素子のゲインがフィードバック制御されることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第４の形態に係る指静脈認証装置は、上記指静脈認証装置において、前記光源が波長６００ｎｍ〜１０００ｎｍの赤外光源であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第５の形態に係る指静脈認証方法は、光源からの光を照射して指内部の静脈パターンを撮像する指静脈認証方法であって、前記光源からの光を認証対象指に照射せずに撮影されたノイズ画像に基づいて、当該指に前記光源からの光を照射して撮影された指静脈画像のノイズを除去するものである。
【００１２】
本発明の第６の形態に係る指静脈認証方法は、上記指静脈認証方法において、前記指静脈画像と、前記ノイズ画像との差分を求めることにより、前記指静脈画像のノイズを除去することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明の第７の形態に係る指静脈認証方法は、上記指静脈認証方法において、前記光源からの光を照射せずに撮影されたノイズ画像に基づいて、撮像素子のゲインをフィードバック制御することを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第８の形態に係る指静脈認証方法は、上記指静脈認証方法において、前記光源が波長６００ｎｍ〜１０００ｎｍの赤外光源であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、外光ノイズの影響を低減することができる指静脈認証装置及び指静脈認証方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施の形態について説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
【００１７】
実施の形態
図１及び２を参照して、本発明の実施の形態に係る指静脈認証装置について説明する。図１は指静脈認証装置に指を置いた状態で真上から見た平面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【００１８】
図１に示すように、外観上、本発明の実施の形態に係る指静脈認証装置は筐体１０１、撮像用窓１０２、ライトガイド１０３を備えている。ここで、筐体１０１の一部に形成された撮像用窓１０２上に、認証対象指２０１が配置され、内部の静脈２０２が撮像される。さらに、図２に示すように、指静脈認証装置は筐体１０１内部に、発光素子１０４、基板１０５、撮像素子１０６、マイクロレンズアレイ１０７、バンドパスフィルタ１０８、マイコン１０９を備える。
【００１９】
本発明の実施の形態に係る指静脈認証装置では、撮像用窓１０２上に配置された認証対象指２０１に対し、発光素子１０４から出射された光がライトガイド１０３を介して照射される。認証対象指２０１内部を透過した光が、バンドパスフィルタ１０８介し、マイクロレンズアレイ１０７により集光される。その光が撮像素子１０６により検出される。ここで、静脈２０２では光が吸収されるため、黒いパターンの指静脈画像が得られる。
【００２０】
筐体１０１は、例えば、携帯電話の筐体であって、例えば、樹脂や金属からなる。
図１に示すように、筐体１０１の一部には、撮像用窓１０２が形成されている。図２に示すように、この撮像用窓１０２上に認証対象指２０１を配置し、認証対象指２０１内部の静脈２０２を撮像する。
【００２１】
ライトガイド１０３は、光源である発光素子１０４からの光を導くための板状部材であり、撮像する際に認証対象指２０１に光を効率的に照射するために配置されている。例えば、ライトガイド１０３は、ポリイミド等の樹脂材料から構成される。ライトガイド１０３は、発光素子１０４からの光の透過率が９０％以上であることが好ましい。また、ライトガイド１０３は、図１に示すように、矩形上の撮像用窓１０２の外周において、対向する２辺に沿って形成されている。そのため、認証対象指２０１を配置する方向を定めるガイドとしても機能する。
【００２２】
図２に示すように、発光素子１０４は、基板１０５上に形成され、かつ、電気的に接続されている。ここで、発光素子１０４は、例えば、半導体発光素子（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）や半導体レーザ素子（ＬＤ：Laser Diode）などの半導体発光素子である。発光素子１０４の電極間に電流を流すことにより、発光素子１０４から近赤外領域の波長（波長：６００ｎｍ〜１０００ｎｍ）の光が出射される。基板１０５は、例えば、プリント回路基板である。
【００２３】
図２に示すように、撮像素子１０６は、基板１０５上に形成され、かつ、電気的に接続されている。ここで、撮像素子１０６は、例えば、複数のフォトダイオードがマトリクス状に配置されたＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサやＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどである。
【００２４】
図２に示すように、マイクロレンズアレイ１０７は、撮像素子１０６上に形成されている。ここで、マイクロレンズアレイ１０７は、撮像素子１０６を構成する各画素に結像させる機能を有する。マイクロレンズアレイ１０７は撮像素子１０６の各画素に対応する微細な凸レンズを有するとともに、各画素に対応した開口部が形成された遮光層１０７ａを備える。遮光層１０７ａにより迷光を効果的に除去することができる。また、バンドパスフィルタ１０８は、波長６００ｎｍ〜１０００ｎｍの近赤外光のみを透過し、それ以外の不要な光を遮断する。
【００２５】
図２に示すように、マイコン１０９は、基板１０５上に形成され、かつ、電気的に接続されている。マイコン１０９は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）などの各種メモリを備える。また、ソフトウエアやハードウエアを介して撮像素子１０６、発光素子１０４を制御し、撮像を行う。また、撮像素子１０６により撮影された画像をバッファ（メモリ）に保持する。さらに、メモリに格納された認証用の登録画像と、撮像した画像とを比較して、認証処理を行う。
【００２６】
図３は、図２におけるマイコン１０９の機能ブロック図である。マイコン１０９は制御部３０１、画像バッファ３０２、画像ノイズ除去部３０３、登録画像記憶部３０４、認証エンジン３０５を備える。
【００２７】
制御部３０１は、携帯電話本体である上位システム３０６から認証実行の指令を受信するとともに、上位システム３０６に対し認証結果を送信する。また、制御部３０１は、発光素子１０４のオンオフを制御する。また、イメージセンサ１０６が取得したノイズ画像に基づいてノイズレベルが適正であるかを判断し、イメージセンサ１０６の感度をフィードバック制御する。さらに、認証エンジン３０５に認証を実行させるとともに、認証エンジン３０５の判定結果を受信する。
【００２８】
画像バッファ３０２は撮像素子１０６により取得されたノイズ画像及び指静脈画像を一時的に保存するメモリである。ここで、ノイズ画像は、認証対象指に発光素子１０４からの光を照射せずに撮影された画像である。一方、指静脈画像は、ノイズ画像撮影直後に当該指に発光素子１０４からの光を照射して撮影された画像である。
【００２９】
画像ノイズ除去部３０３は、指静脈画像と、ノイズ画像との差分を求めることにより、指静脈画像のノイズを除去する。図５は、この画像ノイズ除去方法の概念図である。図５（ａ）は、撮像素子１０６により取得されたノイズを含む指静脈画像である。図５（ｂ）は、撮像素子１０６により図５（ａ）の指静脈画像が取得される直前に取得されたノイズ画像である。図５（ｃ）は、指静脈画像と、ノイズ画像との差分を求め、指静脈画像からノイズを除去した画像である。このような画像ノイズ除去処理により、鮮明な画像が得られ、屋外における認証制度を高めることができる。
【００３０】
登録画像記憶部３０４は、予め登録された認証用の指静脈画像を記憶しているメモリである。認証エンジン３０５は、登録画像記憶部３０４に格納されている登録画像と、画像ノイズ除去部３０３によりノイズが除去された上記指静脈画像を照合し、両者が一致するか否かを判定する。そして、その判定結果を制御部３０５に送信する。
【００３１】
次に、本発明の実施の形態に係る指静脈認証方法における画像ノイズ除去方法について説明する。図４は、本発明の実施の形態に係る指静脈認証における画像ノイズ除去方法のフローである。
【００３２】
まず、図３における上位システム３０６から制御部３０１に対し、認証要求が送信されると、画像撮影の制御が初期化される（Ｓ１）。次に、図３における制御部３０１の指令に応じて、発光素子１０４が消灯される（Ｓ２）。続いて、制御部３０１の指令に応じて、撮像素子１０６がノイズ画像を取得する（Ｓ３）。
【００３３】
次に、このノイズ画像に基づいて、制御部３０１は、ノイズレベルが適正であるか否かを判断する（Ｓ４）。ノイズレベルが適正でない場合、制御部３０１は、イメージセンサのゲインを調整する（Ｓ５）。そして、再度、撮像素子１０６がノイズ画像を取得する（Ｓ３）。このように、ノイズ画像撮影により、ノイズレベルがフィードバック制御される。一方、ノイズレベルが適正である場合、そのノイズ画像が画像バッファ３０２に保存される（Ｓ６）。
【００３４】
続いて、制御部３０１の指令に応じて、発光素子１０４が点灯され（Ｓ７）、撮像素子１０６が指静脈画像を取得する（Ｓ８）。そして、この指静脈画像が画像バッファ３０２に保存される（Ｓ９）。
【００３５】
画像ノイズ除去部３０３が、画像バッファ３０２に保存されたノイズ画像と指静脈画像との差分を求め、この指静脈画像からノイズを除去する。そして、ノイズが除去された指静脈画像を生成する（Ｓ１０）。そして、制御部３０１の指令に応じて、発光素子１０４が消灯される（Ｓ１１）。
【００３６】
以上により、図４に示すように、ノイズが除去された指静脈画像を生成することができる。その後、制御部３０１の指令に応じて、認証エンジン３０５が、登録画像記憶部３０４に格納されている登録画像と、ノイズが除去された上記指静脈画像を照合し、両者が一致するか否かを判定する。そして、その判定結果が制御部３０５を介して上位システム３０６に送信される。
【００３７】
以上説明したとおり、本発明では、認証対象指に発光素子１０４からの光を照射せずに撮影されたノイズ画像と、ノイズ画像撮影直後に当該指に発光素子１０４からの光を照射して撮影された指静脈画像とを取得する。そして、両画像の差分を求め、ノイズを含む指静脈画像からノイズを除去する。このような画像ノイズ除去処理により、鮮明な画像が得られ、屋外における認証制度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る指静脈認証装置に指を置いた状態で真上から見た平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図２におけるマイコン１０９の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る指静脈認証における画像ノイズ除去方法のフローである。
【図５】画像ノイズ除去方法の概念図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０１  筐体
１０２  撮像用窓
１０３  ライトガイド
１０４  発光素子
１０５  基板
１０６  撮像素子
１０７  マイクロレンズアレイ
１０７ａ  遮光層
１０８  バンドパスフィルタ
１０９  マイコン
【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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