(57)【要約】【課題】被検体の所定範囲に亘って光を照射することを確保しつつ、生体情報取得装置を更に小型化すること。【解決手段】生体情報取得装置６０は、指１００に対する光照射に基づいて指１００の静脈像を取得可能である。生体情報取得装置６０は、指１００に照射されるべき光を出射する光源２１と、光源２１の出射光を光入射面から光出射面に案内するライトガイド２２と、複数の画素を含む画素列が１列以上主面に形成された光検出器３１と、を備え、光出射面は、画素列に含まれる複数の画素の配置方向に沿って延在し、ライトガイド２２と光検出器３１とは、画素列に含まれる複数の画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対する光照射に基づいて当該被検体の静脈像を取得可能な生体情報取得装置であって、
前記被検体に照射されるべき光を出射する第１光源と、
前記第１光源の出射光を第１光入射面から第１光出射面に案内する第１ライトガイドと、
複数の画素を含む画素列が１列以上主面に形成された光検出器と、
を備え、
前記第１光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、
前記第１ライトガイドと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置される、生体情報取得装置。
【請求項２】
少なくとも前記第１ライトガイド及び前記光検出器が実装される基板を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体情報取得装置。
【請求項３】
前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って複数の電極が配置された電極列を１列以上有する静電容量センサを更に備え、
前記静電容量センサと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置されることを特徴とする請求項１に記載の生体情報取得装置。
【請求項４】
前記第１光源とは異なる波長の光を出射する第２光源と、
前記第２光源の出射光を第２光入射面から第２光出射面に案内する第２ライトガイドと、を更に備え、
前記第２光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、
前記第２ライトガイドと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置されることを特徴とする請求項１に記載の生体情報取得装置。
【請求項５】
前記第１光源は、近赤外領域の波長の光を出射し、
前記第２光源は、可視領域の波長の光を出射することを特徴とする請求項４に記載の生体情報取得装置。
【請求項６】
前記画素列に含まれる複数の画素に対応して設けられた複数のレンズを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の生体情報取得装置。
【請求項７】
複数の前記レンズと前記光検出器間に形成された遮光層を更に備え、
当該遮光層は、前記レンズの光軸に対応して複数の開口を有することを特徴とする請求項６に記載の生体情報取得装置。
【請求項８】
前記第１ライトガイドは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在する長尺な板状部材であることを特徴とする請求項１に記載の生体情報取得装置。
【請求項９】
被検体に対する光照射に基づいて当該被検体の静脈像を取得可能な生体情報取得装置であって、
前記被検体に照射されるべき光を出射する第１光源と、
前記第１光源の出射光を第１光入射面から第１光出射面に案内する第１ライトガイドと、
複数の画素を含む画素列が１以上主面に形成された光検出器と、
を備え、
前記第１光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、
前記第１ライトガイドと前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置される、生体情報取得装置。
【請求項１０】
被検体に対して照射される光を出射する複数の発光素子と、
複数の画素が配列された１列以上の画素列が形成された光検出器と、
を備える生体情報取得装置であって、
複数の前記発光素子は、前記画素列における画素配置方向に沿って配置され、
複数の前記発光素子と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置される、生体情報取得装置。
【請求項１１】
被検体に対して光を照射する光照射部と、
複数の画素が配列された１列以上の画素列が形成された光検出器と、
を備える生体情報取得装置であって、
前記光照射部と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置され、
前記光照射部は、１以上の光源からの出射光を前記画素列に対応する領域内で均一化して出射する、生体情報取得装置。
【請求項１２】
前記光照射部は、前記画素列における画素配置方向に沿って延在するライトガイドを含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体情報取得装置。
【請求項１３】
前記光照射部は、実質的に一定の間隔で配置された複数の発光素子を含むことを特徴とする請求項１１に記載の生体情報取得装置。
【請求項１４】
被検体に対して光を照射する光照射部と、
複数の画素が配列された１列以上の画素列を有する光検出器と、
を備える生体情報取得装置であって、
前記光照射部と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置され、
前記光照射部は、少なくとも前記画素列に対応する範囲に亘って光を出射する、生体情報取得装置。
【請求項１５】
前記光照射部は、前記画素列における画素配置方向に沿って延在するライトガイドを含むことを特徴とする請求項１４に記載の生体情報取得装置。
【請求項１６】
前記光照射部は、実質的に一定の間隔で配置された複数の発光素子を含むことを特徴とする請求項１４に記載の生体情報取得装置。
【請求項１７】
前記光照射部は、前記画素列における画素配置方向に沿って延在する有機発光層を含むことを特徴とする請求項１４に記載の生体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体情報取得装置に関し、特に静脈認証に適用可能な生体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体認証技術としては、指紋認証、静脈認証、および瞳の光彩認証等が知られている。その中でも静脈認証は、指紋認証に比べて認証の偽造が困難であり、比較的簡易に認証を実行することができるため特に有望な技術として注目されている。
【０００３】
特許文献１及び２には、静脈認証に関する技術が開示されている。特許文献１には、生体認証に用いられる撮像装置が開示されている。この撮像装置では、光源（１００）、支持台（３００）、画像認証部（２００）を積層させることで、撮像装置の小型化を図っている。特許文献２には、ラインセンサを活用して血管画像を取得する装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１１９００８号公報
【特許文献２】特開２００６−２１８０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
静脈認証においては、良質な静脈像を取得するために、被検体の所定範囲に亘って近赤外線を照射することが必要になる。被検体の所定範囲に亘って近赤外線を十分に照射するためには、光源を被検体から十分に遠ざける必要が生じたり、多数の光源を用意する必要が生じたりする。しかしながら、このような場合、静脈像を取得する生体情報取得装置が大型化してしまい、本体機器に占める空間が増加してしまう。
【０００５】
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、被検体の所定範囲に亘って光を照射することを確保しつつ、生体情報取得装置を更に小型化することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対する光照射に基づいて当該被検体の静脈像を取得可能な生体情報取得装置であって、前記被検体に照射されるべき光を出射する第１光源と、前記第１光源の出射光を第１光入射面から第１光出射面に案内する第１ライトガイドと、複数の画素を含む画素列が１列以上主面に形成された光検出器と、を備え、前記第１光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、前記第１ライトガイドと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置される。
【０００７】
ライトガイドを活用することによって被検体の所定範囲に亘って光を照射することが可能になる。また、ライトガイドと光検出器と順次配置させることで、生体情報取得装置の薄型化を図ることができる。
【０００８】
少なくとも前記第１ライトガイド及び前記光検出器が実装される基板を更に備える、と良い。これにより、生体情報取得装置のモジュール化を図ることができる。
【０００９】
前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って複数の電極が配置された電極列を１列以上有する静電容量センサを更に備え、前記静電容量センサと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置される、と良い。
【００１０】
前記第１光源とは異なる波長の光を出射する第２光源と、前記第２光源の出射光を第２光入射面から第２光出射面に案内する第２ライトガイドと、を更に備え、前記第２光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、前記第２ライトガイドと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置される、と良い。
【００１１】
前記第１光源は、近赤外領域の波長の光を出射し、前記第２光源は、可視領域の波長の光を出射する、と良い。
【００１２】
前記画素列に含まれる複数の画素に対応して設けられた複数のレンズを更に備える、と良い。複数の前記レンズと前記光検出器間に形成された遮光層を更に備え、当該遮光層は、前記レンズの光軸に対応して複数の開口を有する、と良い。
【００１３】
前記第１ライトガイドは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在する長尺な板状部材である、と良い。
【００１４】
本発明にかかる生体情報取得装置は、被検体に対する光照射に基づいて当該被検体の静脈像を取得可能な生体情報取得装置であって、前記被検体に照射されるべき光を出射する第１光源と、前記第１光源の出射光を第１光入射面から第１光出射面に案内する第１ライトガイドと、複数の画素を含む画素列が１以上主面に形成された光検出器と、を備え、前記第１光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、前記第１ライトガイドと前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置される。
【００１５】
ライトガイドを活用することによって被検体の所定範囲に亘って光を照射することが可能になる。また、ライトガイドと光検出器と共通の平面内に配置させることで、生体情報取得装置の薄型化を図ることができる。
【００１６】
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対して照射される光を出射する複数の発光素子と、複数の画素が配列された１列以上の画素列が形成された光検出器と、を備える生体情報取得装置であって、複数の前記発光素子は、前記画素列における画素配置方向に沿って配置され、複数の前記発光素子と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置される。
【００１７】
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対して光を照射する光照射部と、複数の画素が配列された１列以上の画素列が形成された光検出器と、を備える生体情報取得装置であって、前記光照射部と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置され、前記光照射部は、１以上の光源からの出射光を前記画素列に対応する領域内で均一化して出射する。
【００１８】
前記光照射部は、前記画素列における画素配置方向に沿って延在するライトガイドを含む、と良い。
【００１９】
前記光照射部は、実質的に一定の間隔で配置された複数の発光素子を含む、と良い。
【００２０】
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対して光を照射する光照射部と、複数の画素が配列された１列以上の画素列を有する光検出器と、を備える生体情報取得装置であって、前記光照射部と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置され、前記光照射部は、少なくとも前記画素列に対応する範囲に亘って光を出射する。
【００２１】
前記光照射部は、前記画素列における画素配置方向に沿って延在するライトガイドを含む、と良い。
【００２２】
前記光照射部は、実質的に一定の間隔で配置された複数の発光素子を含む、と良い。
【００２３】
前記光照射部は、前記画素列における画素配置方向に沿って延在する有機発光層を含む、と良い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、被検体の所定範囲に亘って光を照射することを確保しつつ、生体情報取得装置を更に小型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。
【００２６】
〔第１の実施の形態〕
はじめに図１乃至５を参照して、静脈認証に用いられる生体情報取得装置の構成及び機能について説明する。図１は、生体情報取得装置６０の概略的な斜視図である。図２は、生体情報取得装置６０の断面構成を示す模式図である。図３は、ライトガイド２２の機能を説明するための説明図である。図４は、生体情報取得装置６０の上面構成を示す説明図である。図５は、生体情報取得装置６０の機能を説明するための説明図である。
【００２７】
図１に、生体情報取得装置６０の概略的な斜視図を示す。図１に示すように、生体情報取得装置６０は、配線基板（基板）５０上に、光源２１、ライトガイド２２、フォトセンサ（光検出器）３１、光学機能層３２、光源４１、ライトガイド４２、及び静電容量センサ１０を有する。配線基板５０に支持されることで、光源２１、ライトガイド２２、フォトセンサ３１、光源４１、ライトガイド４２、及び静電容量センサ１０は、互いに共通の平面内に配置される。ライトガイド２２、フォトセンサ３１、ライトガイド４２、及び静電容量センサ１０は、この順で左から右に配置される。
【００２８】
なお、光源２１とライトガイド２２とを含めて光照射ユニット２０と呼ぶ。同様に、光源４１とライトガイド４２とを含めて光照射ユニット４０と呼ぶ。また、フォトセンサ３１と光学機能層３２とを含めて光検出ユニット３０と呼ぶ。なお、光照射ユニットが光照射部に対応することは明らかである。
【００２９】
生体情報取得装置６０は、上方に載置される指（被検体）１００の静脈像を異なるタイミングで複数取得する。生体情報取得装置６０で取得された個々の静脈像に基づいて生体認証用の画像が形成される。また、生体情報取得装置６０は、上方に載置される指１００の指紋像を取得する。生体情報取得装置６０で取得された複数の指紋像に基づいて、指１００の移動方向、及び単位時間当たりの指１００の移動量が求められる。生体情報取得装置６０が組み込まれる生体認証装置は、指１００の移動方向、及び単位時間当たりの指１００の移動量を求めることによって、取得した個々の静脈像の相対的な位置関係を明らかにし、個々の静脈像に基づいて生体認証用の画像を形成する。なお、生体情報取得装置６０における静脈像の取得と指紋像の取得は同じタイミングで実行される。
【００３０】
図２に、生体情報取得装置６０の部分的な断面構成を示す模式図を示す。図２(a)は、図１のX1-X1間の断面を示す。図２(b)は、図１のX2-X2間の断面を示す。図２(c)は、図１のX3-X3間の断面を示す。
【００３１】
図２(a)に示すように、静電容量センサ１０は、センサ基板１５及び保護膜１６を有する。センサ基板１５の上面には、複数の電極EL1〜EL8が１列に配置された電極列が形成される。静電容量センサ１０は、指１００の指紋パターンの移動を検出する指紋検出部（指１００の指紋パターンの移動を検出する手段）を構成する。
【００３２】
静電容量センサ１０は、上方に載置される指１００と各電極EL1〜EL8間に形成される容量の値を、各電極EL1〜EL8間に接続された容量検出回路で検出する。各容量検出回路で検出される容量値は、各電極EL1〜EL8と指１００の表皮間の距離に応じたものである。指１００には指紋が形成されている。従って、指１００が静電容量センサ１０上に載置されるとき、各電極EL1〜EL8に接続された容量検出回路から出力される容量分布は、電極EL1〜EL8上の指紋パターンに対応したものになる。このようにして静電容量センサ１０は、上方に載置される指１００の指紋像を取得する。なお、電極の配置態様は任意である。電極をマトリクス状に配置させても良い。静電容量センサ１０で検出された指紋像（情報）は、指１００の移動方向、及び単位時間当たりの指１００の移動量を求める際に用いられる。
【００３３】
なお、図２(a)に示す保護膜１６は、各電極EL1〜EL8を外界から保護する薄膜である。保護膜１６は、センサ基板１５上に形成される。保護膜１６の材料は、例えば、透明樹脂、ガラス等である。
【００３４】
図２(b)に示すように、光照射ユニット２０は、光源２１及びライトガイド２２を有する。なお、上述の光照射ユニット４０の構成は、光照射ユニット２０の構成に等しい。従って、重複する説明は省略する。
【００３５】
光源２１は、半導体発光素子（LED(Light Emitting Diode)）、又は半導体レーザ素子（LD(Laser Diode))といった半導体チップがモールドパッケージされた半導体光素子である。電極間に電流を流すことによって近赤外領域の波長（波長：６００ｎｍ〜１０００ｎｍ）の光（ここでは、７６０ｎｍ又は８７０ｎｍ）が光源２１から出射される。
【００３６】
ライトガイド２２は、光源２１からの出射光に対して実質的な透明な導光部材である。ライトガイド２２は、上面２３、下面２４、および側面２５を有する板状の部材である。光源２１は、ライトガイド２２の側面２５に対向して配置される。ライトガイド２２の材料は任意であるが、例えば、石英、樹脂、ガラス等が例示される。
【００３７】
ライトガイド２２の下面２４には、紙面に垂直な方向に延在する複数の溝２６が形成される。複数の溝２６が形成されることで、ライトガイド２２の下面２４には、複数の凸部２７、及び複数の反射面２８、２９が形成される。
【００３８】
ここで、図３を参照して、ライトガイド２２の機能について説明する。図３(a)に示すように、ライトガイド２２の側面（光入射面）２５からライトガイド２２内に導入された光源２１の出射光は、ライトガイド２２内を左方に進行し、反射面２９で反射され、上面（光出射面）２３から出力される。反射面２９を適切に配置することによって、例えば、図３(b)に示すような出射光の強度分布を実現することも可能である。すなわち、ライトガイド２２の中央部における出射光強度がその端部における出射光強度よりも強い分布を実現することも可能である。
【００３９】
図２(c)に戻り説明する。図２(c)に示すように、光検出ユニット３０は、フォトセンサ３１及び光学機能層３２を有する。
【００４０】
フォトセンサ３１は、複数の画素PX1〜PX8が１列に配置された画素列を有する半導体光検出器（いわゆるラインセンサ）である。各画素PX1〜PX8は、例えば、フォトダイオードで構成される。各画素PX1〜PX8は、入射光強度に応じた値の電流を出力する。各画素PX1〜PX8からの出力電流はIV変換器で電圧に変換され、最終的にAD変換器でデジタル信号に変換される。
【００４１】
光学機能層３２は、遮光層３３及びレンズ基板３４を有する。遮光層３３は、フォトセンサ３１上に形成される。レンズ基板３４は、遮光層３３上に形成される。
【００４２】
遮光層３３は、各画素PX1〜PX8に対応して複数の遮光構造３５を有する。レンズ基板３４は、各画素PX1〜PX8に対応して複数のレンズL1〜L8を有する。尚、レンズL1〜L8は、レンズ径が数〜数百マイクロメートル程度の凸状のマイクロレンズである。また、遮光構造３５は、入射した光を吸収する。遮光構造３５は、例えば、黒樹脂である。遮光構造３５は、レンズL1〜L8の光軸AXに対応して開口OPを有する。
【００４３】
光検出ユニット３０に入射された光は、次のように進行する。各レンズL1〜L8に入力された光は、各レンズでレンズ作用を受けて収束しながらレンズ基板３４の基板部分を透過し、遮光層３３の遮光構造３５の開口OPを通過し、最終的にフォトセンサ３１の各画素PX1〜PX8に入力される。
【００４４】
各レンズL1〜L8のレンズ径を適切に設定することによって、指１００の内部にある静脈像を好適に取得することが可能になる。
【００４５】
また、遮光層３３の遮光構造３５によって、レンズと画素間の光チャネル同士が効果的に分離され、光チャネル間のクロストークが効果的に抑制される。これによって、最終的にフォトセンサ３１で得られる像の品質を向上させることが可能になる。
【００４６】
次に、図４に、生体情報取得装置６０の上面構成を示す説明図を示す。なお、図４には、互いに直交するｘ軸及びｙ軸という軸線を設定する。
【００４７】
図４に示すように、ライトガイド２２は、ｙ軸に沿って延在する長尺な部材である。ライトガイド４２も、ライトガイド２２と同様である。
【００４８】
複数の画素PX1〜PX8は、ｙ軸に沿って配置される。同様に、複数のレンズL1〜L8も、ｙ軸に沿って配置される。同様に、複数の電極EL1〜EL8も、ｙ軸に沿って配置される。すなわち、各画素の配置方向、各レンズの配置方向、及び各電極の配置方向は、互いに実質的に平行である。また、各ライトガイドの長手方向は、各画素の配置方向、各レンズの配置方向、及び各電極の配置方向に対して実質的に平行である。また、ライトガイド２２、光検出ユニット３０（フォトセンサ３１）、ライトガイド４２、及び静電容量センサ１０は、ｘ軸に沿ってこの順で配置される。
【００４９】
次に、図５を参照して生体情報取得装置６０の機能について補足的に説明する。図５に、図４のY1-Y1間の断面構成を示す模式図を示す。
【００５０】
図５に示すように、ライトガイド２２を介して光源２１の出射光は指１００に照射される。指１００内を透過した光は、光検出ユニット３０に入力される。ライトガイド４２を介して光源４１の出射光は指１００に照射される。指１００内の静脈１０２では、光源４１の出射光は部分的に吸収される。光源の出射光は指１００内の静脈１０２がある部分で吸収される。従って、フォトセンサ３１は、複数の画素PX1〜PX8にて静脈１０２の像を取得することができる。
【００５１】
また、図５に模式的に示すように、静電容量センサ１０は、センサ基板１５の電極EL4と指１００の表皮間に形成される寄生容量Cxの容量値を検出する。ここでは、指１００の表皮には指紋を模様づける複数の溝１０１が形成されている。寄生容量Cxの値は、電極の上面と指１００の表皮間の距離に応じたものになる。静電容量センサ１０は、電極EL1〜EL8の配置範囲内に対応する範囲で指１００の指紋像を取得する。
【００５２】
次に、図６乃至図９を参照して、生体情報取得装置６０が含まれる生体認証装置の構成及び動作について説明する。図６は、生体認証装置の概略的な構成を示すブロック図である。図７は、生体認証装置の動作を説明するためのフローチャートである。図８は、指の移動態様を説明するための説明図である。図９は、取得した静脈像の位置関係を説明するための説明図である。
【００５３】
図６に示すように、生体認証装置８０は、処理部８１、認証実行部８２、画像形成部８３、記憶部８４、発光部８５、静脈像取得部８６、及び指紋検出部８７を有する。なお、発光部８５は、光照射ユニット２０、４０に相当する。静脈像取得部８６は、光検出ユニット３０に相当する。指紋検出部８７は、静電容量センサ１０に相当する。なお、生体認証装置８０は、生体情報取得装置をインターフェイスとする通常のコンピュータから構成されるものとする。また、生体認証装置８０は、図６に示した構成に限定されるべきものではない。
【００５４】
生体認証装置８０は、図７に示すように動作する。なお、生体認証装置８０は、携帯電話に組み込まれているものとする。
【００５５】
まず生体認証装置８０が組み込まれた携帯電話は非動作状態にある。
【００５６】
次に携帯電話の生体認証機能が活性化される（Ｓ１）。なお、生体認証機能を活性化させる具体的な方法は任意である。操作者が携帯電話のあるボタンを押したときに生体認証機能が活性化されるように設定すれば良い。
【００５７】
次に、生体認証機能の活性化に伴って、発光部８５からから指１００に向けて光が照射される（Ｓ２）。より具体的には、生体情報取得装置６０の光照射ユニット２０、４０は、指１００に対して光を照射する。尚、Ｓ２のとき、指１００は、図１の矢印に沿って手前に移動するものとする。
【００５８】
次に、静脈像取得部８６は極めて短い時間間隔で複数の静脈像を取得し、指紋検出部８７も同様に極めて短い時間間隔で複数の指紋像を取得する（Ｓ３）。より具体的には、生体情報取得装置６０は、極めて短い時間間隔で光検出ユニット３０上に載置された指１００の静脈像を複数取得する。生体情報取得装置６０は、極めて短い時間間隔で静電容量センサ１０上に載置された指１００の指紋像を複数取得する。なお、ここでは、生体情報取得装置６０は、同じタイミングで静脈像と指紋像とを取得する。
【００５９】
次に、画像形成部８３は、認証用の静脈像を形成する（Ｓ４）。本実施形態においては、ラインセンサを活用しているため１つの画素列に対応する範囲の静脈像しか得られない。従って、高精度な静脈認証を実現するため、指１００の移動時にフォトセンサ３１に複数の静脈像を取得させ、複数の静脈像から一枚の静脈像を画像形成部８３に形成させる。
【００６０】
画像形成部８３は、指紋検出部８７で取得した複数の指紋像から、指１００の移動方向、及び単位時間当たりの指１００の移動量を求め、静脈像取得部８６で取得した複数の静脈像から認証用の静脈像を形成する。
【００６１】
図８及び図９を参照して画像形成部８３の動作について説明する。図８に、指の移動態様を説明するための説明図を示す。図９に、取得した静脈像の位置関係を説明するための説明図を示す。
【００６２】
図８(a)に矢印で模式的に示すように、生体情報取得装置６０に対して指１００が水平に横切る場合がある。また、図８(b)に矢印で模式的に示すように、生体情報取得装置６０に対して指１００が斜めに横切る場合がある。
【００６３】
図８(a)の場合には、図９(a)に模式的に示すように、フォトセンサ３１では順に領域Ｒ１、領域Ｒ２、及び領域Ｒ３の範囲の静脈像を取得する。図８(b)の場合には、図９(b)に模式的に示すように、フォトセンサ３１では順に領域Ｒ４、領域Ｒ５、及び領域Ｒ６の範囲の静脈像を取得する。
【００６４】
図８(a)の場合、画像形成部８３は、フォトセンサ３１で取得した複数の画像を水平に繋ぎ合わせ、一枚の静脈認証用画像を形成する。図８(b)の場合、画像形成部８３は、フォトセンサ３１で取得した複数の画像を斜めにつなぎ合わせ、一枚の静脈認証用画像を形成する。
【００６５】
画像形成部８３は、静脈像取得部８６で取得した複数の静脈像から認証用の静脈像を形成する際、静脈像取得部８６で取得した個々の静脈像の相対的な位置関係を指紋検出部８７で取得した複数の指紋像に基づいて特定する。
【００６６】
指１００の指紋パターンには一定の規則性がある。従って、画像形成部８３は、指紋検出部８７から順次出力される容量分布の推移を特定することで、指１００の移動方向を算出し、指１００の単位時間当たりの移動量を算出することができる。
【００６７】
より具体的には、光学式マウスと同様の原理で、画像形成部８３は、順次取得される容量分布を比較し、容量分布に含まれる同じパターンの移動を特定する。これによって、単位時間当たりの指１００の移動量、移動方向が算出される。なお、ここでいう単位時間は、指紋検出部８７で取得される容量分布のフレーム間隔（取得間隔）に相当する。
【００６８】
なお、画像形成部８３は、指紋検出部８７から順次出力される容量分布に対して所定のアルゴリズムを適用させることで、指１００の移動方向を算出し、指１００の単位時間当たりの移動量を算出しても良い。
【００６９】
再び、図７に戻り説明する。
【００７０】
次に、認証実行部８２は認証を実行する（Ｓ５）。具体的には、認証実行部８２は、画像形成部８３から出力された認証用画像と記憶部８４に予め登録された静脈像画像とに基づいて生体認証を実行する。例えば、認証実行部８２は、両画像間で静脈の分岐態様がＮ（Ｎ：２以上の自然数）箇所以上で一致していれば認証成功と判定し、両画像間で静脈の分岐態様が一致する箇所がＮ箇所未満であれば認証失敗と判定する（Ｓ６）。なお、認証の具体的な方法は画像処理方法に依存するため、上述の例に限定されるべきものではない。
【００７１】
認証成功の場合、生体認証装置８０が組み込まれた携帯電話の機能が活性化される（Ｓ７）。そして、携帯電話は、通常の動作状態に復帰する。なお、認証失敗の場合、生体認証装置８０が組み込まれた携帯電話は非動作状態を維持する。
【００７２】
このようにして、生体認証装置８０が携帯電話に組み込まれることによって、携帯電話のセキュリティー性能が飛躍的に向上する。
【００７３】
本実施形態においては、ラインセンサを活用することによって生体情報取得装置６０の小型化を図ることができる。また、フォトセンサ３１とライトガイド２２とを共通の平面内に配置させる。これによって、生体情報取得装置６０を十分に薄型化させることが可能になる。各光源からの光は、各ライトガイドの上面（指１００に対向する面）から出力されるため、指１００の所望の範囲に亘って光を十分に照射することが阻害されることはない。なお、上述のように、フォトセンサ３１の上面（指１００に対向する面）には複数の画素が配置されている。各ライトガイドは、適切に配置された複数の反射面を介して、入力光を意図した光出射面に案内する。
【００７４】
また、共通の配線基板５０に、生体情報の取得に必要な部材（光源２１、ライトガイド２２、フォトセンサ３１、光源４１、ライトガイド２２、及び静電容量センサ１０）を実装させることで生体情報取得装置のモジュール化を図ることができる。
【００７５】
また、光学機能層３２をフォトセンサ３１上に配置させることで、フォトセンサ３１でより高品質な静脈像を取得することが可能になる。指１００の表皮からの静脈の深度に対応してレンズの焦点距離を設定することで、より鮮明な静脈像がフォトセンサ３１で取得することが可能になる。レンズの光軸に対応して形成された複数の開口を有する遮光層をフォトセンサ３１上に形成させることで、光チャネル間のクロストークが抑制され、より鮮明な静脈像をフォトセンサ３１で取得することが可能になる。
【００７６】
なお、生体情報取得装置６０の製造手順は任意である。配線基板５０上に、予め用意した光源２１、ライトガイド２２、光検出ユニット３０、光源４１、ライトガイド２２、及び静電容量センサ１０を実装させれば良い。光検出ユニット３０の製造手順も任意である。通常の半導体プロセス技術（薄膜形成工程、エッチング工程、過熱工程等）を活用して光学機能層３２は製造される。このようにして製造された光学機能層３２をフォトセンサ３１の上面に固定させれば光検出ユニット３０は完成する。
【００７７】
〔第２の実施の形態〕
図１０乃至１１を参照して、静脈認証に用いられる生体情報取得装置の構成及び機能について説明する。図１０は、生体情報取得装置６１の概略的な斜視図である。図１１は、生体情報取得装置６１の動作を説明するためのフローチャートである。
【００７８】
本実施形態にかかる生体情報取得装置６１は、光学的な方法を活用して指１００の指紋パターンの移動を検出する。生体認証装置８０は、生体情報取得装置６１が検出した検出結果に基づいて指１００の単位時間当たりの移動量、指１００の移動方向を求める。このような場合であっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、指１００の指紋パターンの移動を検出する手段（指紋検出部）は、静電容量センサに限定されるものではなく、静脈像取得用のラインセンサを活用して実現しても良い。
【００７９】
図１０に示すように、生体情報取得装置６１は、光照射ユニット７０を有する。光照射ユニット７０は、指１００に対して可視領域の光を照射する。これによって、指１００の指紋像を反映したパターン情報（指紋情報）がフォトセンサ３１で取得可能になる。すなわち、本実施形態におけるフォトセンサ３１は、静脈像に加えて指紋像を反映したパターン情報（以下、単にパターン情報と呼ぶ）をも取得する。そして、フォトセンサ３１で取得された複数のパターン情報に基づいて、フォトセンサ３１で取得された複数の静脈像から認証用の静脈画像が形成される。フォトセンサ３１が取得するパターン情報は、指１００の単位時間当たりの移動量、指１００の移動方向を求めることに用いられる。
【００８０】
光照射ユニット７０は、光源７１及びライトガイド７２を有する。
【００８１】
光源７１は、半導体発光素子（LED(Light Emitting Diode)）、又は半導体レーザ素子（LD(Laser Diode))といった半導体チップがモールドパッケージされた半導体光素子である。電極間に電流を流すことによって可視領域の波長（波長：３６０ｎｍ〜８３０ｎｍ）の光（ここでは、５３０ｎｍ）が光源７１から出射される。
【００８２】
ライトガイド７２は、光源７１からの出射光に対して実質的な透明な導光部材である。ライトガイド７２は、ライトガイド２２、４２と同様の構成を有する。ライトガイド７２は、側面（光入射面）に入力された光源７１からの光を、下面に設けられた複数の反射面を介して上面（光出射面）に案内する。なお、案内する光の波長の違いに応じて、ライトガイド７２に形成される反射面の配置間隔はライトガイド２２、４２のものとは異なる。
【００８３】
生体情報取得装置６１は、図１１のように動作する。
【００８４】
ｔ０〜ｔ１間は、生体情報取得装置６１は静脈像取得モードにある。このとき、光源２１及び光源４１からは近赤外の光が出射される。各光源から出射された光は各ライトガイドを介して指１００に照射される。そして、画素PX1〜8の形成範囲に対応する範囲の静脈像がフォトセンサ３１で取得される。
【００８５】
ｔ１〜ｔ２間は、生体情報取得装置６１は指紋情報取得モードにある。このとき、光源７１からは可視光線が出射される。光源７１から出射された光はライトガイド７２を介して指１００に照射される。そして、画素PX1〜8の形成範囲に対応する範囲の指紋像を反映するパターン情報（指紋情報）がフォトセンサ３１で取得される。
【００８６】
ｔ２〜ｔ３間の動作は、ｔ０〜ｔ１間の動作に等しい。ｔ３〜ｔ４間の動作は、ｔ１〜ｔ２間の動作に等しい。従って、重複する説明は省略する。
【００８７】
生体情報取得装置６１は、極めて短い時間間隔で上述の静脈像取得モードと指紋情報取得モードとを交互に繰り返す。
【００８８】
画像形成部８３は、フォトセンサ３１で取得した複数の静脈像から認証用の静脈像を形成する際、フォトセンサ３１で取得した複数のパターン情報に基づいてフォトセンサ３１で取得した個々の静脈像の相対的な位置関係を特定する。画像形成部８３の動作について第１の実施形態と同様である。
【００８９】
このように光学的な方法によって指１００の単位時間当たりの移動量、指１００の移動方向を求め、これに基づいて複数の静脈像の相対的な位置関係を特定することで、指１００の移動に関わらず、複数の静脈像から一枚の認証用画像を生成することが可能になる。
【００９０】
なお、本実施形態においては、指紋検出部８７は、光照射ユニット７０、光検出ユニット３０で構成される。また、画像形成部８３は、フォトセンサ３１で取得した複数の静脈像から認証用の静脈像を形成する際、フォトセンサ３１で取得した指紋像を反映する複数のパターン情報に基づいて、フォトセンサ３１で取得した個々の静脈像の相対的な位置関係を特定する。
【００９１】
また、レンズL1〜L8の焦点距離は取得対象である静脈像に応じて設定されているが、指紋像を反映したパターンも画素PX1〜PX8で取得可能である。
【００９２】
〔第３の実施の形態〕
図１２を参照して、第３の実施形態にかかる生体情報取得装置について説明する。図１２は、生体情報取得装置の概略的な斜視図である。
【００９３】
本実施形態では、ライトガイド２２を採用せずに、フォサセンサ３１の画素配列方向に沿って、複数の光源２１を配置する。同様に、ライトガイド４２を採用せずに、フォトセンサ３１の画素配置方向に沿って、複数の光源４１を配置する。このような場合であっても第１の実施形態で説明したものと同様の効果を得ることができる。すなわち、生体情報取得装置６１の大型化を伴うことなく、所望の範囲に亘って被検体に対して光を照射することができる。
【００９４】
光源２１、４１は、近赤外線を出射する。光源２１ａ〜２１ｃは、実質的に一定の間隔で配置されている。同様に、光源４１ａ〜４１ｃは、実質的に一定の間隔で配置されている。このように複数の光源２１、４１を配置することによって、フォトセンサ３１の画素列に対応する範囲内で均一化された光を簡易に生成することができる。なお、光源２１ａ〜２１ｃによって光照射部が形成される。光源４１ａ〜４１ｃによって光照射部が形成される。
【００９５】
〔第４の実施の形態〕
図１３を参照して、第４の実施形態にかかる生体情報取得装置について説明する。図１３は、生体情報取得装置の概略的な斜視図である。
【００９６】
本実施形態では、第３の実施形態と比較して、光源２１に代えて、可視光を出力する光源７１を配置する。このような場合であっても第２の実施形態で説明したものと同様の効果を得ることができる。
【００９７】
光源７１ａ〜７１ｃは、実質的に一定の間隔で配置されている。このように複数の光源７１を配置することによって、フォトセンサ３１の画素列に対応する範囲内で均一化された光を簡易に生成することができる。なお、光源７１ａ〜７１ｃによって光照射部が形成される。
【００９８】
〔第５の実施の形態〕
図１４及び１５を参照して、第５の実施形態にかかる生体情報取得装置について説明する。図１４は、生体情報取得装置の概略的な斜視図である。図１５は、光源の概略的な断面構成を示す模式図である。
【００９９】
本実施形態では、光照射部として、ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）による面光源９０を採用する。このような場合であっても第１の実施形態で説明したものと同様の効果を得ることができる。なお、ここでは、フォトセンサ３１を挟んで、２つの面光源９０ａ、９０ｂを配置する。
【０１００】
面光源９０は、フォトセンサ３１の画素配置方向に沿って長尺な部材である。面光源９０は、通電によって自発光する。面光源９０は、フォトセンサ３１の画素列に対応する範囲内で自発光する。面光源９０からは、フォサセンサ３１の画素列に対応する範囲内で均一化された強度の光が出射される。
【０１０１】
面光源９０の出射光波長が近赤外線を含まない場合、波長変換フィルタを面光源９０上に配置する。波長変換フィルタの活用等によって、面光源９０ａを近赤外線光源とし、面光源９０ｂを可視光源としても良い。この場合には、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
図１５を参照して面光源９０の概略的な断面構造について説明する。図１５に示すように、面光源９０は、透明基板９１、電極層９２、有機ＥＬ層９３、電極層９４、及び透明基板９５を有する。
【０１０３】
透明基板９１、９５は、ガラス等の透明な板状部材である。電極層９２、９４は、有機ＥＬ層９３からの出射光に対して透明な電極である。なお、電極層９２、９４をパターニングしても良い。有機ＥＬ層（有機発光層）９３は、電子輸送層、発光層、正孔輸送層が順次積層された層である。
【０１０４】
一対の電極層９２、９４間への通電によって発光層を形成する有機分子のエネルギー状態が遷移し、これによって発光層からは所定波長の光が生成される。発光層で生成された光は、電極９４及び透明基板９５を介して、前方に出射される。なお、発光層で生成される光に対して反射する特性を電極層９２に持たせても良い。また、発光層９３と透明基板９１との間に反射層を形成しても良い。図１５に示す各層の層厚は実際の層厚を示すものではない。
【０１０５】
本発明の技術的な範囲は、上述の実施形態に限定されない。光照射部の具体的な構成は任意である。生体情報取得装置は、静脈認証に加えて、指紋認証も実行する生体認証装置に適用させることもできる。生体認証装置が組み込まれる本体機器は、携帯電話、ノート型パソコンのほか、設置型機器であっても良い。被検体は、ヒトの指に限らず、ヒトの手のひら等、ヒトの他の生体の他の部位であっても構わない。フォトセンサは、複数の画素がマトリクス状に配置され、一度に所望の範囲の像を取得可能な一般的な撮像素子であっても構わない。静電容量センサは、複数の電極がマトリクス状に配置され、一度に所望の範囲の指紋を検出可能なものであっても良い。生体認証装置の具体的な構成は任意である。また、指を移動させる方式ではなく、生体情報取得装置自体を機械的な手段によって移動させる方式であっても良い。分断された画像を一枚の認証用の画像に形成する方法も任意である。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる生体情報取得装置６０の概略的な斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる生体情報取得装置６０の断面構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかるライトガイド２２の機能を説明するための説明図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる生体情報取得装置６０の上面構成を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる生体情報取得装置６０の機能を説明するための説明図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる生体認証装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる生体認証装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】指の移動態様を説明するための説明図である。
【図９】取得した静脈像の位置関係を説明するための説明図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態にかかる生体情報取得装置６１の概略的な斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかる生体情報取得装置６１の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１２】本発明の第３の実施形態にかかる生体情報取得装置の概略的な斜視図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態にかかる生体情報取得装置の概略的な斜視図である。
【図１４】本発明の第５の実施形態にかかる生体情報取得装置の概略的な斜視図である。
【図１５】本発明の第５の実施形態にかかる面光源の概略的な断面構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１０７】
１００      指
６０    生体情報取得装置
１０    指紋検出器
１５    センサ基板
１６    保護膜
２０    光照射ユニット
２１    光源
２２    ライトガイド
３０    光検出ユニット
３１    フォトセンサ
３２    光学機能層
３３    遮光層
３４    レンズ基板
３５    遮光構造
４０    光照射ユニット
４１    光源
４２    ライトガイド
５０    配線基板
７０    光照射ユニット
７１    光源
７２    ライトガイド
９０    面光源
８０    生体認証装置
８１    処理部
８２    認証実行部
８３    画像形成部
８４    記憶部
８５    発光部
８６    静脈像取得部
８７    指紋検出部
【図１】
2009245416.tif 000003
【図２】
2009245416.tif 000004
【図３】
2009245416.tif 000005
【図４】
2009245416.tif 000006
【図５】
2009245416.tif 000007
【図６】
2009245416.tif 000008
【図７】
2009245416.tif 000009
【図８】
2009245416.tif 000010
【図９】
2009245416.tif 000011
【図１０】
2009245416.tif 000012
【図１１】
2009245416.tif 000013
【図１２】
2009245416.tif 000014
【図１３】
2009245416.tif 000015
【図１４】
2009245416.tif 000016
【図１５】
2009245416.tif 000017