(57)【要約】【課題】比較的簡単な装置構成で、装置内に生体の一部を挿入せずとも、高コントラストの血管パターン像を撮像する。【解決手段】ＬＥＤ１３から発せられる光を生体に照射し、この光が生体内で拡散されて生体外に出射された拡散光をカメラ１４で取り込むことにより、血管パターンを撮像する。このとき、光照射口１２と撮像口１１とを実質的に同一面かつ異なる位置に設置し、光の照射領域と撮像領域とが異なる位置となるように設定する。【選択図】      図２
2009077930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に進入可能な波長の光を生体表面の第１領域に照射する光照射手段と、
前記第１領域から生体内へ進入する光のうち当該生体内で拡散して生体外に出射する拡散光を前記生体表面の前記第１領域とは異なる第２領域を通して取り込むことにより生体情報を撮像する撮像手段と
を具備することを特徴とする生体情報撮像装置。
【請求項２】
前記撮像手段に対して前記光照射手段からの直接光及び前記生体表面からの反射光を遮光する遮光手段をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の生体情報撮像装置。
【請求項３】
前記光照射手段及び前記撮像手段は、前記第１領域及び前記第２領域が前記生体内の生体表面に最も近い骨の長手方向に離れた位置に存在するように設置されることを特徴とする請求項１に記載の生体情報撮像装置。
【請求項４】
前記光照射手段及び前記撮像手段は、前記第１領域及び前記第２領域が指の長さ方向に離れた位置に存在するように設置されることを特徴とする請求項１に記載の生体情報撮像装置。
【請求項５】
生体内に進入可能な波長の光を発する少なくとも一つの光源と、
前記光源からの光を生体表面に定められた第１領域に設けられた光照射口を通して照射する光照射手段と、
前記第１領域から生体内へ進入する光のうち当該生体内で拡散して生体外に出射する拡散光を生体表面の前記第１領域とは異なる第２領域に設けられた撮像口を通して取り込むことにより、前記光源からの光が直接照射されていない前記生体内の血管パターンを撮像する少なくとも一つのカメラと
を具備することを特徴とする生体情報撮像装置。
【請求項６】
前記光照射口と前記撮像口とは、生体表面の少なくとも一部に接触可能な面におけるそれぞれ異なる位置に設けられることを特徴とする請求項５に記載の生体情報撮像装置。
【請求項７】
前記光照射口と前記撮像口のいずれか一方は、生体表面の少なくとも一部に接触可能な面に設けられ、他方は前記面から離間した面に設けられることを特徴とする請求項５に記載の生体情報撮像装置。
【請求項８】
前記光源及び前記カメラは、生体表面に沿って交互に設置されており、
前記光照射手段は、前記光源から発せられた光を当該光源にそれぞれ対応して設けられた光照射口から生体表面に照射し、
前記カメラは、前記拡散光を前記カメラ毎に設けられた撮像口を通して取り込むことにより前記血管パターンを撮像することを特徴とする請求項５に記載の生体情報撮像装置。
【請求項９】
前記第１領域と前記第２領域との間に設置され、前記撮像口に対して前記光源からの直接光及び前記生体表面からの反射光を遮断する遮光部をさらに具備することを特徴とする請求項５に記載の生体情報撮像装置。
【請求項１０】
前記生体表面との接触により、前記カメラと前記生体表面との間の距離を規定する生体ガイド部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の生体情報撮像装置。
【請求項１１】
前記光照射口及び前記撮像口は、前記第１領域及び前記第２領域が前記生体表面に最も近い骨の長手方向に離れた位置に存在するように設置されることを特徴とする請求項５に記載の生体情報撮像装置。
【請求項１２】
前記光照射口及び前記撮像口は、前記第１領域及び前記第２領域が指の長さ方向に離れた位置に存在するように設置されることを特徴とする請求項５に記載の生体情報撮像装置。
【請求項１３】
前記光照射口は、前記第１領域が隣り合った複数の指それぞれに存在するように設置され、
前記撮像口は、前記第２領域が隣り合った複数の指それぞれに存在するように設置され、
前記光照射手段は、前記光源から発せられた光を前記光照射口から生体表面に照射し、
前記カメラは、前記複数の指それぞれから出射される拡散光を前記撮像口を通して取り込むことにより前記複数の指個々の血管パターンを略同時に撮像することを特徴とする請求項５に記載の生体情報撮像装置。
【請求項１４】
認証対象者の生体内に進入可能な波長の光を発する光源と、
前記光源からの光を生体表面に定められた第１領域に設けられた光照射口を通して照射する光照射手段と、
前記第１領域から生体内へ進入する光のうち当該生体内で拡散して生体外に出射する拡散光を生体表面の前記第１の領域とは異なる第２領域に設けられた撮像口を通して取り込むことにより、前記光源からの光が直接照射されていない前記生体内の血管パターンを撮像するカメラと、
前記カメラで撮像された血管パターンを予め登録された血管パターンと照合することにより、前記認証対象者の認証を行う照合判定部と
を具備することを特徴とする個人認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば血管パターンの像のような生体情報を撮像する生体情報撮像装置ならびに生体情報を用いて個人認証を行う個人認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
個人認証の方法として、指紋や虹彩などを利用する方法のほかに、生体内の静脈などの血管パターンを認証に利用する方法がある（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）。この血管パターンを利用する方法では、通常、近赤外領域の波長の光を生体に照射し、生体面で反射された反射光あるいは生体内を透過した透過光を利用して血管パターンを撮像する。
【０００３】
しかしながら反射光を利用して撮像する方法では、生体表面の情報も一緒に撮像してしまうため、生体表面に存在する節やしわ、あるいは体毛なども血管パターンと一緒に撮像してしまう。そのため、本来必要な血管パターン以外の情報を分離除去する処理を施す必要がある。また、生体表面の汚れにも弱いという課題もある。また、透過光を利用して撮像する方法に較べて得られる血管パターンのコントラストが低いため、撮像で得られた画像から血管パターンを適切に抽出するために高度な処理技術を付加する必要がある。
【０００４】
一方、透過光を利用して撮像する方法では、生体内を散乱して透過した光を利用するため、撮像光としては生体内を出射する生体表面直下の情報が反映される。そのため、比較的血管パターンのコントラストが高く良好な画質を得やすい。しかし、光源部と撮像部とを生体を介してほぼ対照位置になるように別個に配置する必要がありコンパクトな装置構成の実現が困難であった。また、装置の内部に指や手などの生体の少なくとも一部を挿入する等の構成となりやすく、ユーザの心理面および使い勝手の面で改善の余地があった。さらに、手や指の厚みは個々の生体において分布の範囲が広く、生体の厚みに応じて透過光の光量を適切に調整する必要があった。
【０００５】
また、両撮像方法において、照射する光のエネルギー量を増加させることは、得られる画像のコントラストを向上させるためには有効な手法である。しかし、両撮像方法とも、生体内の撮像領域に関して、照射方向と同方向の光又は照射方向と交差する方向の光を利用して撮像を行うため、過度のエネルギー増加は、生体表面が過度に明るくなるいわゆるハレーションを起こし、撮像できない領域を増やしてしまう課題があった。
【特許文献１】特開平７−２１３７３号公報
【特許文献２】特開２００２−８３２９８号公報
【特許文献３】特開２００７−１５４４７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、比較的簡単な装置構成で、装置内に生体の一部を挿入せずとも、生体表面のしわ等の影響を最小限に排除した血管パターン像を撮像することが可能であり、生体の厚みの影響及び、照射光のエネルギー量を増大させた際のハレーションの影響が少ない生体情報撮像装置及び、それを用いた個人認証装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る生体情報撮像装置は、生体内に進入可能な波長の光を発する少なくとも一つの光源と、前記光源からの光を生体表面に定められた第１領域に設けられた光照射口を通して照射する光照射手段と、前記第１領域から生体内へ進入する光のうち当該生体内で拡散して生体外に出射する拡散光を生体表面の前記第１領域とは異なる第２領域に設けられた撮像口を通して取り込むことにより、前記光源からの光が直接照射されていない前記生体内の血管パターンを撮像する少なくとも一つのカメラとを具備する。
【０００８】
また、本発明に係る個人認証装置は、認証対象者の生体内に進入可能な波長の光を発する光源と、前記光源からの光を生体表面に定められた第１領域に設けられた光照射口を通して照射する光照射手段と、前記第１領域から生体内へ進入する光のうち当該生体内で拡散して生体外に出射する拡散光を生体表面の前記第１の領域とは異なる第２領域に設けられた撮像口を通して取り込むことにより、前記光源からの光が直接照射されていない前記生体内の血管パターンを撮像するカメラと、前記カメラで撮像された血管パターンを予め登録された血管パターンと照合することにより、前記認証対象者の認証を行う照合判定部とを具備する。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、比較的簡単な装置構成で、装置内に生体の一部を挿入せずとも、生体表面のしわ等の影響を最小限に排除した血管パターン像を撮像することが可能となり、また、生体の厚みの影響及び、照射光のエネルギー量を増大させた際のハレーションの影響を低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）  
図１は、本発明の第１の実施形態に係る個人認証装置の機能構成を示すブロック図である。図１に示す個人認証装置において、生体情報撮像装置１は、生体の血管パターンを撮像する。得られた血管パターンは、画像処理部２で、メモリ３に登録されている登録画像と照合できる形の血管パターンに変換され、照合判定部４に出力される。照合判定部４は、得られた血管パターンと、メモリ３に登録されている血管パターンとを照合し、血管パターンと登録画像とが一致するか否かを判定し、判定結果を出力する。
【００１２】
画像処理部２は、補償部２１において、生体情報撮像装置１で得られた血管パターンの位置補正を行い、画像内の必要部分だけを取り出す対象領域切り出しを行う。そして、特徴抽出部２２においてパターン抽出を施すことにより、補償部２１で補償された血管パターンに含まれる不要な影や輝度むら等を除去し、血管パターンをメモリ３に登録されている登録画像と照合可能な形に変換する。このとき、補償部２１では、上記の処理に加え、ノイズ除去、フィルタリング、輝度補正、２値化・細線化等の処理を施すことによっても効果的に血管パターンを補償することができる。また、特徴抽出部２２では、パターン抽出の代わりに、稜線抽出、分岐点・特異点抽出、位置・距離抽出、方向ベクトル抽出、各種相関抽出等を施すことによっても、所望の効果が得られる。
【００１３】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る生体情報撮像装置１を示す概略図である。図２（ａ）は生体情報撮像装置１の斜視図を示し、図２（ｂ）は生体情報撮像装置１の断面図を示す。
【００１４】
図２（ａ）に示す生体情報撮像装置１は、その上面の中央に撮像口１１が設けられ、撮像口１１の両側に光を照射する光照射口１２が設けられる。生体情報撮像装置１は、この撮像口１１及び光照射口１２の並び方向に、位置を合わせて撮像すべき生体を上から載せるように対峙させることにより、血管パターンを撮像する。特に、生体として指を撮像する場合には、指の長さ方向と、撮像口１１及び光照射口１２の並び方向を一致させて対峙させて撮像する。
【００１５】
図２（ｂ）に示す生体情報撮像装置１は、筐体１０の内部に近赤外領域の波長の光を発するＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）１３とカメラ１４とを備えている。ＬＥＤ１３とカメラ１４とは、隔壁１５により空間的に分離されている。また、外来から飛来するごみによるＬＥＤ１３及びカメラ１４への影響を軽減するため、ＬＥＤ１３を防塵ガラス１６により、カメラ１４を防塵ガラス１７により外部と隔てている。
【００１６】
ＬＥＤ１３は、図示しないレンズ等によって図の上面側に効率よく光を照射する。このＬＥＤ１３は詳しくは、波長８２０ｎｍを中心波長として半値幅±１０ｎｍの近赤外光を発する光源である。利用できる光としては、生体内へ進入しやすく、少なくとも生体内の血液中の酸化ヘモグロビンあるいは還元ヘモグロビンに光吸収性を呈する光であれば利用可能であり、その適正範囲は７５０から９５０ｎｍ程度の領域の近赤外光を発するものがよい。すなわち、単一波長の光を発するものだけでなく連続波長の光を発するものであっても利用可能である。すなわち、光源としてはＬＥＤのほかにも、例えばハロゲンランプや有機ＥＬ、あるいは半導体レーザなども利用できる。また、近赤外光を含み可視光よりも短い波長の光も発する光源を利用する場合には、通常、光学フィルタ等によって７５０ｎｍ付近よりも短い光をカットして外部に照射する。この際、防塵ガラス１６に光学フィルタの機能を備えさせることができる。なお、図２（ｂ）ではＬＥＤ１３が一つのように示されているが、複数個のＬＥＤを組み合わせて利用しても良い。
【００１７】
カメラ１４は、縦横それぞれ２５６個合計６４キロビットのＣＭＯＳ撮像素子を２次元状に配列して構成したイメージセンサ１４１とレンズ等の光学結像系１４２とを備える。このイメージセンサ１４１は、少なくとも光照射手段から生体に照射される光の波長に対応する感度を持っていて、本実施例では７８０から９００ｎｍに中心感度を有している。またここで利用できるイメージセンサ１４１は、ＣＭＯＳ撮像素子に限定されるものではなく、固体撮像素子ならば、例えばＣＣＤセンサ等も利用できる。つまり、照射される光の波長と対応した波長において感度を持つ撮像素子であれば利用できる。すなわち、近赤外光を発する光源と組み合わせる場合には、近赤外光領域に感度を有する撮像素子であれば利用可能である。仮に、生体へ照射する光が、可視光から近赤外光領域までの連続波長の光である場合、通常、ハイパスフィルタやローパスフィルタに代表される光学フィルタ等を使って所定の近赤外光領域の光だけをイメージセンサ１４１に入射させる。この際、防塵ガラス１７に光学フィルタの機能を備えさせることも可能である。
【００１８】
また、ここでのイメージセンサ１４１は、少なくとも生体内の血管パターンの像を撮像するものであるため、２次元のエリアセンサを利用することが望ましいが、１次元のラインセンサを使用して血管パターン像を撮像する構成にすることも可能である。
【００１９】
さらにイメージセンサ１４１の画素数は、認証に用いる血管パターン像の精度を決定する要因であるため、利用する個人認証装置あるいは認証システムにおける認証精度の高低に応じて最適なものが選択される。通常、認証に利用できる血管パターン像としては縦横３２×３２画素程度以上の画像の解像度が必要であり、撮像すべき血管パターン像としては、それよりも広く撮像することが望ましい。そのため、本実施形態におけるイメージセンサ１４１の素子数としては縦横１２８×１２８画素程度以上の画素数のものを利用する。
【００２０】
光学結像系１４２は、イメージセンサ１４１が生体表面近傍を撮像できるようにするために焦点距離や焦点深度が設定されている。
【００２１】
隔壁１５は、ＬＥＤ１３とカメラ１４とを空間的に分離することにより、ＬＥＤ１３からの光が直接、カメラ１４の撮像面に入射しないようにしている。また、隔壁１５は、生体が接触可能な面において、筐体１０よりも数ミリメートル程度高く突き出している。そのため、生体を自然に下ろしていくと、生体表面は、最初に隔壁１５の先端１５ａと接触する。この接触した状態で、接触した生体表面とカメラ１４の撮像面との物理的な距離が規定される。
【００２２】
この隔壁１５の高さは、生体表面が先端１５ａに触れた時にカメラ１４の焦点位置と合致するように予め設定されている。すなわち、隔壁１５は遮光手段としても作用するが、撮像に適するように生体の位置や形状をガイドする生体ガイドの役目も有している。
【００２３】
隔壁１５の先端部分であり生体と接触する部分１５aには、ゴム材などの緩衝部材が取り付けてある。このため、先端１５ａは、指腹部４１と物理的になじみやすい構造となっている。同時に、ＬＥＤ１３から照射される光が生体表面で反射した反射光がカメラ１４に取り込まれることを防止する効果がある。さらに、仮に指を不用意に強く押し付けたときにも怪我の発生を回避する効果も有している。
【００２４】
隔壁１５に必要な遮光特性としては、カメラ１４の波長感度に対応した遮光特性を持たせればよく、たとえば利用するカメラが近赤外光だけに感度を持つ場合には、近赤外光だけを遮断できればよい。しかしながら、一般的には可視光領域を含めた、紫外領域から赤外領域まで幅広く遮光する場合が多いため、広帯域に及ぶ遮光特性が必要とされている。
【００２５】
また隔壁１５の一部に接触を感知するセンサを取り付けて、生体表面が隔壁１５に触れたときに撮像を開始するようにしてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る生体情報撮像装置１を通常使用する場合において、生体が接触可能な部分を上面から示している。生体情報撮像装置１では、撮像口１１の枠１１ａ及び光照射口１２の枠１２ａのみが、生体と接触可能である。これにより、生体情報を撮像される被撮像者であるユーザが、生体情報撮像装置１に触れる接触面積をできるだけ少なくする構成としており、ユーザの衛生面に関する心理的な負担を軽減すると共に、撮像口１１の面に汚れが付着しない構成となっている。
【００２７】
図４は、本発明の第１の実施形態に係る生体情報撮像装置１を用いて指４０の血管パターン像を撮像する際の撮像原理を示した模式図である。図４（ａ）は生体情報撮像装置１と指４０とが離間された状態を示し、図４（ｂ）は生体情報撮像装置１と指４０とが接触した状態を示す。
【００２８】
通常の撮像休止状態では、生体情報撮像装置１は、指４０と十分離間された状態にある（図４（ａ））。撮像時には、生体情報撮像装置１は、指４０と接触する（図４（ｂ））。この動作は時には指と装置が接触せず、数ミリメートル程度のごく僅かな間隙を持って近接する場合でも有効であるが、説明の関係上、接触させた状態にしてある。指は通常ごく自然に手のひらを開いた状態にして接触させる。すなわち図４では指４０の腹部４１が下方を向いている状態である。
【００２９】
指４０を自然に下ろしていくと、指４０の腹部４１は、最初に隔壁１５の先端１５ａと接触する。生体情報撮像装置１は、先端１５ａに指腹部４１が接触すると、撮像動作を開始する。撮像動作が開始されると、ＬＥＤ１３が点灯され、近赤外光が、光照射口１２により形成される指腹部４１の部分領域（以下、光照射領域４１ａと呼ぶ）に照射される。ＬＥＤ１３からの光の照射方向は、概ね指の表面と垂線方向をなしており、指内部４２に効率よく光が入射される。もし、光の照射方向を指腹部４１に対して水平方向に入射するならば、指すなわち生体の表面での反射が多くなり生体内に入射する光の量が減少してしまう場合があり注意が必要である。
【００３０】
指腹部４１から指内部４２に入射された光は、指内部４２で拡散を繰り返し、その一部は光照射領域４１ａと異なる指腹部４１から出射する。特に、指４０のほぼ中心には骨４３が存在しているため、入射光の一部は骨４３に反射され、骨４３の長さ方向に拡散していく。そのため骨４３の長さ方向すなわち指４０の長さ方向に、より多くの拡散光が伝播する。
【００３１】
撮像口１１は、光照射領域４１ａとは異なる位置に指腹部４１の部分領域（以下、撮像領域４１ｂと呼ぶ）を形成する。生体情報撮像装置１は、撮像領域４１ｂから出射される拡散光をカメラ１４で取り込み、血管パターンの像を撮像する。
【００３２】
以上のように、上記第１の実施形態における生体情報撮像装置１では、ＬＥＤ１３からの光を光照射口１２から生体へ照射し、生体内で拡散されて出射される光を撮像口１１で取り込み、カメラ１４で血管パターンを撮像する。このとき、光照射領域２１ａと撮像領域２１ｂとを実質的に同一面かつ異なる位置に設定している。これにより、ＬＥＤ１３及びカメラ１４を生体に対して同じ一の面に配置することができるため、コンパクトな装置構成が実現できる。また、この構成により、装置の内部に手や指などの生体部位を挿入する必要がなくなり、自由な空間から比較的気軽な動作で生体情報を撮像することが可能となる。
【００３３】
また、照射した光が生体内にいったん入って、生体内で拡散されて出射した光を撮像するため、生体表面のしわや汚れの影響を軽減でき、生体表面直下の生体内の血管パターンの像を良好に撮像できる。また、撮像に拡散光を利用することにより、生体個々の違いあるいは同一の生体においても部位によって大きく変動する生体の厚みにも影響を受けずに良好な画像を撮像することが可能となる。
【００３４】
また、生体情報撮像装置１では、光照射方向と撮像方向とを互いに交差させずにずらして設定し、さらに少なくとも生体表面近傍では生体表面からの反射光を遮断する隔壁１５を設けている。これにより、比較的大きなエネルギー量の光を照射してもハレーションを防止することができ、生体の意図した範囲の血管パターン像を高いコントラストで撮像することができる。
【００３５】
これらのことから、生体情報撮像装置１は、比較的簡単な装置構成で、装置内に生体の一部を挿入せずとも、生体表面のしわ等の影響を最小限に排除した血管パターン像を撮像することが可能であり、さらに生体の厚みの影響及び照射光のエネルギー量を増大させた際のハレーションの影響を少なく抑えることが可能である。すなわち、生体情報撮像装置１は、高コントラストの血管パターンを撮像できることに加え、撮像の際のユーザの心理的な負担を軽減させて、利便性を向上させることが可能である。
【００３６】
また、この生体情報撮像装置１を用いた個人認証装置は、比較的簡単な装置構成で高いコントラストの血管パターン像が得られるため、個人認証の際に装置の内部に手や指などの生体部位を挿入する必要がなくなり、被撮像者の心理的負担を解消することができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
以下、図５及び図６を参照して本発明に係る第２の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態に係る個人認識装置は、基本的に第１の実施形態と同じ構成であるので、第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００３８】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る生体情報撮像装置５０を示す概略図である。図５（ａ）は生体情報撮像装置５０の斜視図を示し、図５（ｂ）は生体情報撮像装置５０の断面図を示し、図５（ｃ）は生体情報撮像装置５０における接触可能部の上面図を示す。
【００３９】
図５（ａ）に示す生体情報撮像装置５０は、その生体接触面には撮像口５１及び光照射口５２が設けられている。撮像口５１は、開放状態であり、図２の生体情報撮像装置１と同様に、撮像口５１の枠部分５１ａで生体と接触する。一方、光照射口５２は、図５（ｂ）のように、撮像口５１とほぼ同一の平面上に設けられている。そして、光照射口５２にはガラス面５３が設けられている。すなわち、本実施形態に係る生体情報撮像装置５０では、図５（ｃ）に示すように、撮像口５１の枠５１ａと光照射口５２のガラス面５３とに生体表面が接触する構成になっている。このガラス面５３は、ＬＥＤ１３からの光を透過する必要があると共に生体の接触により加わる圧力に耐えられる強度を要する。また光学フィルタを兼ねる構成にしてもよい。
【００４０】
隔壁５４は、ＬＥＤ１３とカメラ１４との間に設けられており、ＬＥＤ１３からの光および装置１の外からの光がカメラ１４に入射しないように遮光している。隔壁５４の一部は、ＬＥＤ１３の筐体と一体化している。
【００４１】
図６は、本発明の第２の実施形態に係る生体情報撮像装置５０を用いて指４０の血管パターン像を撮像する際の撮像原理を示した模式図である。図６（ａ）は生体情報撮像装置５０と指４０とが離間された状態を示し、図６（ｂ）は生体情報撮像装置５０と指４０とが接触した状態を示す。
【００４２】
指４０を自然に下ろしていくと、指腹部４１は、最初にガラス面５３と接触する。生体情報撮像装置５０は、ガラス面５３に指腹部４１が接触すると、撮像動作を開始する。撮像動作が開始されると、ＬＥＤ１３が点灯され、近赤外光が、光照射領域４１ａに照射される。
【００４３】
指腹部４１から指内部４２に入射された光は、指内部４２で拡散を繰り返し、その一部は光照射領域４１ａと異なる指腹部４１から出射する。撮像口５１は、光照射領域４１ａとは異なる位置に撮像領域４１ｂを形成する。生体情報撮像装置５０は、撮像領域４１ｂから出射される拡散光をカメラ１４で取り込み血管パターンの像を撮像する。
【００４４】
以上のように、上記第２の実施形態における生体情報撮像装置５０では、ＬＥＤ１３からの光を光照射口５２から生体へ照射し、生体内で拡散されて出射される光を撮像口５１で取り込み、生体の血管パターンを撮像する。このとき、光照射領域４１ａと撮像領域４１ｂとを実質的に同一面かつ異なる位置に設定している。
【００４５】
また、本実施形態では、ガラス面５３が生体表面に接触するため、第１の実施形態と比較して、接触面積が幾分か大きくなっている。そのため、第１の実施形態と比較して、接触に対するユーザの心理的負担の面ではやや劣るが、光照射口５２と生体における光照射領域４１ａとが密着するため、ＬＥＤ１３からの光を効率よく生体内部に入射することができるメリットがある。なお、撮像口５１は第１の実施形態と同様に、生体との接触が撮像口５１の枠５１ａだけに限定されるので、撮像面が汚れることもなく良好な画像を撮像することができる。
【００４６】
したがって、生体情報撮像装置５０は、比較的簡単な装置構成で、装置内に生体の一部を挿入せずとも、生体表面のしわ等の影響を最小限に排除した血管パターン像を撮像することが可能であり、さらに生体の厚みの影響及び照射光のエネルギー量を増大させた際のハレーションの影響を少なく抑えることが可能である。すなわち、生体情報撮像装置５０は、高コントラストの血管パターンを撮像できることに加え、撮像の際のユーザの心理的な負担を軽減させて、利便性を向上させることが可能である。
【００４７】
また、この生体情報撮像装置５０を用いた個人認証装置は、比較的簡単な装置構成で高いコントラストの血管パターン像が得られるため、個人認証の際に装置の内部に手や指などの生体部位を挿入する必要がなくなり、被撮像者の心理的負担を解消することができる。
【００４８】
（第３の実施形態）
以下、図７及び図８を参照して本発明に係る第３の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態に係る個人認識装置は、基本的に第１の実施形態と同じ構成であるので、第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００４９】
図７は、本発明の第３の実施形態に係る生体情報撮像装置７０を示す概略図である。図７（ａ）は生体情報撮像装置７０の斜視図を示し、図７（ｂ）は生体情報撮像装置７０の断面図を示す。
【００５０】
図７（ｂ）に示す生体情報撮像装置７０は、第２の実施形態の生体情報撮像装置５０と似た断面形状であるが、図７（ａ）に示すように、撮像口７１を中心に光照射口７２が撮像口７１の周辺にドーナツ状に配置されている点が第２の実施形態の生体情報撮像装置５０と大きく異なる。光照射口７２の内部には、複数のＬＥＤ１３が円状に設置され、撮像口７１の内部にはカメラ１４が設置される。
【００５１】
この生体情報撮像装置７０では、複数のＬＥＤ１３で生体に光を照射するため、手のひら等の比較的広い面積の生体の血管パターン像を撮像するのに適している。
【００５２】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る生体情報撮像装置７０を用いた個人認証装置をドアに設置する際の使用例を示す模式図である。図８（ａ）はドア８１に生体情報撮像装置７０を設置した際の模式図を示し、図８（ｂ）はドア８１に設置された生体情報撮像装置７０と装置７０に接触させる手８２の部位を示す模式図である。
【００５３】
図８（ａ）に示す生体情報撮像装置７０は、ドア８１に取り付けられる。ユーザは、撮像口７１を手８２の中心に位置する点線部に合わせ、光照射口７２に接触または近接させる。生体情報撮像装置７０は、手８２の点線部が接触されると、血管パターンを撮像する。撮像された血管パターンは、図１に示す個人認証装置により、登録画像との照合判定が行われる。そして、個人認証装置は、手を接触させたユーザが通過を許可されたユーザであると認証した場合、自動開閉手段によりドア８１を開ける。また、通過を許可されたユーザであると認証できない場合は、ドア８１を閉状態で維持する。
【００５４】
以上のように、上記第３の実施形態における生体情報撮像装置７０では、撮像口７１を中心に光照射口７２が撮像口７１の周辺にドーナツ状に配置する。そして、複数のＬＥＤ１３からの光を光照射口７２から生体へ照射し、その光が生体内で拡散されて出射される拡散光を撮像口７１で取り込み、カメラ１４で生体の血管パターンを撮像する。これにより、生体表面が、手のひら等の大きな面積を有する場合であっても高いコントラストの血管パターン像を得ることができる。
【００５５】
したがって、生体情報撮像装置７０は、比較的簡単な装置構成で、装置内に生体の一部を挿入せずとも、生体表面のしわ等の影響を最小限に排除した血管パターン像を撮像することが可能であり、さらに生体の厚みの影響及び照射光のエネルギー量を増大させた際のハレーションの影響を少なく抑えることが可能である。
【００５６】
また、この生体情報撮像装置７０を使用した個人認証装置では、ドア８１に設置した生体情報撮像装置７０によりユーザの血管パターンを撮像することにより個人認証を行う。この個人認証装置では、手８２の点線部を生体情報撮像装置７０に軽く接触させるだけで、接触者の個人認証を行うことができ、入室の制限を行うことが可能である。
【００５７】
したがって、この生体情報撮像装置７０を用いた個人認証装置は、比較的簡単な装置構成で高いコントラストの血管パターン像が得られるため、個人認証の際に装置の内部に手や指などの生体部位を挿入する必要がなくなり、被撮像者の心理的負担を解消することができる。
【００５８】
（第４の実施形態）
以下、図９を参照して本発明に係る第４の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態に係る個人認識装置は、基本的に第１の実施形態と同じ構成であるので、第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００５９】
図９は、本発明の第４の実施形態に係る生体情報撮像装置９０を示す概略図である。図９（ａ）は生体情報撮像装置９０の斜視図を示し、図９（ｂ）は生体情報撮像装置９０の断面図を示す。
【００６０】
滑らかな曲面を有する装置の上面９３には、撮像口９１及び光照射口９２が配置される。そして、光照射口９２の内部には、ＬＥＤ１３が設置され、撮像口７１の内部にはカメラ１４が設置される。生体情報撮像装置９０は、概ね人間の手のひらと同程度の大きさであり、被撮像者は、指を含む手のひらを自然な状態を保って上面９３に載せることができる。このとき、撮像すべき指は撮像口９１と光照射口９２に沿うように装置の上面９３に載せられる。
【００６１】
以上のように、上記第４の実施形態における生体情報撮像装置９０では、滑らかな曲面を有する上面９３に撮像口９１及び光照射口９２を配置する。そして、ＬＥＤ１３からの光を光照射口９２から生体へ照射し、生体内で拡散されて出射される拡散光を撮像口９１で取り込み、カメラ１４で血管パターンを撮像している。これにより、被撮像者は、滑らかな曲面を有した上面９３に、指を含む手のひらを自然な状態を保って乗せることで、血管パターンを撮像される。すなわち、血管パターンを撮像される際、被撮像者は、手等を撮像されやすい状態にするべく意識する必要がないため、被撮像者の心理的負担をより解消することが可能となる。
【００６２】
したがって、生体情報撮像装置９０は、比較的簡単な装置構成で、装置内に生体の一部を挿入せずとも、生体表面のしわ等の影響を最小限に排除した血管パターン像を撮像することが可能であり、さらに生体の厚みの影響及び照射光のエネルギー量を増大させた際のハレーションの影響を少なく抑えることが可能である。
【００６３】
また、この生体情報撮像装置９０を用いた個人認証装置は、比較的簡単な装置構成で高いコントラストの血管パターン像が得られるため、個人認証の際に装置の内部に手や指などの生体部位を挿入する必要がなくなり、被撮像者の心理的負担を解消することができる。
【００６４】
（第５の実施形態）
以下、図１０を参照して本発明に係る第５の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態に係る個人認識装置は、基本的に第１の実施形態と同じ構成であるので、第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００６５】
図１０は、本発明の第５の実施形態に係る個人認証装置を示す概略図である。図１０（ａ）は個人認証装置の斜視図を示し、図１０（ｂ）は個人認証装置の断面図を示す。
【００６６】
カードの基板１０３はプラスチックやガラス等で構成される。カードの一面の部分領域には撮像口１０１及び光照射口１０２が設けられている。また、光照射口１０２と対応する位置のカード内部には光源１０４が埋め込まれており、撮像口１０１と対応する位置のカード内部には撮像部１０５が埋め込まれている。
【００６７】
光源１０４及び撮像部１０５は薄型なものが好ましく、光源１０４としては有機ＥＬなどによる面発光型の光源が適していて、撮像部１０５としては密着型のエリアセンサが適している。
【００６８】
またカードの内部には、ＣＰＵやメモリを含むことにより、図１における画像処理部２、メモリ３及び照合判定部４の機能を備えたＩＣ（Integrated Circuit）チップ１０６が埋め込まれており、各部の制御を行うことができる。さらに、端子１０７を介して外部機器とデータや命令を送受することができる。
【００６９】
以上のように、上記第５の実施形態における個人認証装置では、カードの一面の部分領域に撮像口１０１と光照射口１０２とを設置する。そして、光源１０４からの光を光照射口１０２から生体表面に照射し、生体内で拡散されて出射される拡散光を撮像口１０１で取り込み、撮像部１０５で血管パターンを撮像する。得られた血管パターンをＩＣチップ１０６で照合判定することにより、個人認証を行う。このように、光照射口１０２と撮像口１０１とを同一面かつ異なる位置に設け、ＩＣチップ１０６により個人認証を行っているため、薄型の個人認証装置を構成することが可能となる。
【００７０】
したがって、カード型の生体情報撮像装置を使用する個人認証装置は、比較的簡単かつ薄型の装置構成で、生体表面のしわ等の影響を最小限に排除した高いコントラストの血管パターン像が得られるため、個人認証の際に装置の内部に手や指等の生体部位を挿入する必要がなくなり、被撮像者の心理的負担を解消することができる。
【００７１】
（第６の実施形態）
以下、図１１及び図１２を参照して本発明に係る第６の実施形態を詳細に説明する。なお、本実施形態に係る個人認識装置は、基本的に第１の実施形態と同じ構成であるので、第１の実施形態と同一部分については説明を省略し、異なる部分について説明する。
【００７２】
図１１は、本発明の第６の実施形態に係る生体情報撮像装置１１０を示す概略図である。図１１（ａ）は生体情報撮像装置１１０の斜視図を示し、図１１（ｂ）は生体情報撮像装置１１０の断面図を示す。
【００７３】
図１１（ａ）に示す生体情報撮像装置１１０は、ドアのノブとして使用されるように設計されている。生体情報撮像装置１１０は、ユーザがドアノブを握る際、手のひらの一部及び指の一部が自然に触れる位置に、撮像口１１１及び光照射口１１２を備えている。図１１（ｂ）に示すように、光照射口１１２と対応する位置の内部には光源１１３が設置され、撮像口１１１と対応する位置の内部には撮像部１１４が設置されている。
【００７４】
図１２は、本発明の第６の実施形態に係る生体情報撮像装置１１０をドアノブとして使用する場合の一例を示す概略図である。ユーザがドアノブに触れ、撮像部１１１及び光照射部１１２に指が接触することにより、指の血管パターンが撮像される。
【００７５】
以上のように、上記第６の実施形態における生体情報撮像装置１１０は、ドアノブとして使用されることを目的として設計されている。生体情報撮像装置１１０は、ユーザがドアノブを握る際に手のひらの一部及び指の一部が自然に触れる位置に、撮像口１１１及び光照射口１１２を備えるようにしている。ユーザがドアノブに接触すると、光源１１３からの光を光照射口１１２から生体に照射し、この光による生体内からの拡散光を、撮像口１１１で取り込み、撮像部１１４で血管パターンを撮像する。これにより、生体情報撮像装置１１０は、ユーザがドアを開けるためにドアノブを握るだけで、そのユーザの血管パターンを撮像することが可能となる。
【００７６】
したがって、生体情報撮像装置１１０は、比較的簡単な装置構成で、生体情報撮像機能を有したドアノブとして使用することができる。また、ユーザがドアノブを握るだけでユーザの血管パターンを撮像して個人認証を行うことができるため、この生体情報撮像装置１１０を用いた個人認証装置は、被撮像者の心理的負担を解消することが可能である。
【００７７】
（その他の実施形態）
なお、この発明は上記各実施形態に限定されるものではない。例えば上記各実施形態では、カメラ１４の両側にＬＥＤ１３からなる光源を配置して光量分布の均一性を高める例について説明したが、光源を片側に配置する場合でも所望の動作を実施することが可能である。
【００７８】
また、上記各実施形態では、光量分布の均一性を高めるため、カメラ１４の両側にＬＥＤ１３を設置する例について説明したが、図１３に示すように、３つのＬＥＤ１３と２つのカメラ１４とを交互に配置することにより、光量分布の均一性をより効果的に高めることが可能となる。なお、図１３では、３つのＬＥＤ１３と２つのカメラ１４とを使用しているが、ＬＥＤ及びカメラの数は、この数に限定されない。
【００７９】
また、上記第１及び第２の実施形態では、１本の指に光を照射して、この光が指内部で拡散されて出射された拡散光を撮像する例について説明したが、光を照射される指は単数に限定される必要はなく、隣り合った複数の指であっても同様に実施可能である。
【００８０】
また、上記各実施形態では、光を直接照射していない領域の血管パターンを撮像することによって、例え照射する光の量を増加させてもハレーションの影響を受けずに血管パターンを良好に撮像できるメリットがある。すなわち、光照射口と撮像口とは、光照射方向と撮像方向とが互いに交わらない平行状態やねじれ状態となるように配置されることが好ましい。
【００８１】
さらに、この発明は実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る個人認証装置の機能構成を示すブロック図。
【図２】第１の実施形態の生体情報撮像装置の概略図。
【図３】第１の実施形態の生体情報撮像装置の接触可能部分の上面図。
【図４】第１の実施形態の生体情報撮像装置の撮像原理の模式図。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る生体情報撮像装置の概略図。
【図６】第２の実施形態の生体情報撮像装置の撮像原理の模式図。
【図７】本発明の第３の実施形態に係る生体情報撮像装置の概略図。
【図８】第３の実施形態の生体情報撮像装置を用いた個人認証装置の使用例の模式図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る生体情報撮像装置の概略図。
【図１０】本発明の第５の実施形態に係る個人認証装置の概略図。
【図１１】本発明の第６の実施形態に係る生体情報撮像装置の概略図。
【図１２】第６の実施形態の生体情報撮像装置の使用例の概略図。
【図１３】複数のＬＥＤ及びカメラを搭載した生体情報撮像装置の概略図。
【符号の説明】
【００８３】
１，５０，７０，９０，１１０…生体情報撮像装置
２…画像処理部
２１…補償部
２２…特徴抽出部
３…メモリ
４…照合判定部
１１，５１，７１，９１，１０１，１１１…撮像口
１１ａ，５１ａ…撮像口の枠
１２，５２，７２，９２，１０２，１１２…光照射口
１２ａ，５２ａ…光照射口の枠
１３…ＬＥＤ
１４…カメラ
１４１…イメージセンサ
１４２…光学結像系
１５，５４…隔壁
１５ａ…隔壁の先端
１６，１７…防塵ガラス
４０…指
４１…指の腹部
４１ａ…光照射領域
４１ｂ…撮像領域
４２…指内部
４３…骨
５３…ガラス面
８１…ドア
８２…手
９３…生体情報撮像装置の上面
１０３…カードの基板
１０４…光源
１０５…撮像部
１０６…ＩＣチップ
１０７…端子
【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】
2009077930.tif 000011
【図１０】
2009077930.tif 000012
【図１１】
2009077930.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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