CN102682278A

CN102682278A - 静脉认证装置

Info

Publication number: CN102682278A
Application number: CN2012100174998A
Authority: CN
Inventors: 市毛健志; 泷泽仁志; 高桥恭一
Original assignee: Hitachi Media Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2012-01-19
Publication date: 2012-09-19
Also published as: EP2490153A1; JP2012155445A

Abstract

本发明提供一种静脉认证装置，能够提高小型化和纤薄化。该静脉认证装置(1)，包括：对被认证体照射光的光源(15)；拍摄被认证体的静脉图案的摄像传感器(13)；将从光源(15)出射的光反射、使其到达所述被认证体的反射镜(14)；和将光源(15)、摄像传感器(13)和反射镜(14)内置的壳体(11)，其中，摄像传感器(13)是等倍率光学传感器，光源(15)和反射镜(14)，配置在与摄像传感器(13)的光轴(N)正交且包含该摄像传感器(13)的平面内。

Description

静脉认证装置

技术领域

本发明涉及使用生物认证技术来确定(特定)个人的静脉认证装置。

背景技术

一直以来，已知有手指静脉认证装置，将人的手指的静脉图案作为生物信息预先登记，通过其与出示的手指的静脉图案的对照处理，来对个人进行认证或者确定。这样的手指静脉认证装置，一般而言，具有用于对人的手指照射近红外光的光源，拍摄静脉图案的摄像部，和将拍摄到的静脉图案与预先保存的登记手指静脉图案对照、判断二者是否一致的信息处理部。在这样的现有的手指静脉认证装置中，使用缩小光学系统作为摄像部的光学系统。(例如，参照专利文献1和2)。

此外，还有文献介绍了不使用缩小光学系统而是使用等倍率光学系统作为摄像部的光学系统的手指静脉认证装置。(例如，参照专利文献3～5)。

此外，还有文献介绍了一种手指静脉认证装置(例如，参照专利文献6)，具有根据被认证者的手指的位置变化进行扫描的扫描单元，和在对上述手指进行扫描的区域范围中接收在该手指上反射的反射光的受光单元，被认证者无需使手指位于固定的认证位置，就能够进行个人认证。

专利文献1：日本专利第3972779号公报

专利文献2：日本特开2008-212311号公报

专利文献3：日本特开2008-168118号公报

专利文献4：WO2008/123584号公报

专利文献5：日本特开2009-89727号公报

专利文献6：WO2008/153123号公报

发明内容

但是，上述专利文献1和2那样的使用缩小光学系统作为摄像部的光学系统的手指静脉认证装置，由于存在所获得的图像的变形的允许范围，因此作为摄像传感器与被拍摄体的手指表面的距离(即有效光路长度)，至少需要数厘米左右，难以实现手指静脉认证装置的小型化。

此外，像专利文献3记载的手指静脉认证装置那样在要认证的手指的上方配置光源的装置，需要确保手指与光源的距离，因此难以纤薄化。此外，专利文献4所述的手指静脉认证装置，因为具有在摄像传感器的上方配置导光部和光源的结构，所以难以纤薄化。此外，专利文献5记载的手指静脉认证装置，具有在拍摄元件的上方配置光源的结构，因此难以纤薄化。

此外，专利文献6记载的手指静脉认证装置，其目的在于无需被认证者将手指位于固定的认证位置地进行个人认证，由于将作为扫描单元的构成元素的反射镜设置成能够绕正交的2个轴旋转，所以装置变得复杂，同时还需要允许该旋转的空间，因此难以进行装置的小型化。此外，专利文献6中，也没有公开任何通过选择摄像部的光学系统来实现装置的小型化的内容。

本发明考虑到以上要点，目的在于提供小型化和纤薄化得到提高的静脉认证装置。

为了实现该目的，本发明提供静脉认证装置，包括：对被认证体照射光的光源；拍摄上述被认证体的静脉图案的摄像传感器；将从上述光源出射的光反射、使其到达上述被认证体的反射镜；和将上述光源、摄像传感器和反射镜内置的壳体，其中，上述摄像传感器是等倍率光学传感器，上述光源和反射镜，配置在与上述摄像传感器的光轴正交且包含该摄像传感器的平面内。

根据本发明，因为在与摄像传感器的光轴正交且包含该摄像传感器的平面内配置光源和反射镜，所以能够减小设置摄像传感器和光源所需要的体积，结果，能够提供小型化和纤薄化得到提高的静脉认证装置。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的静脉认证装置的俯视图。

图2是沿着图1所示的II-II线的截面图。

图3是表示本发明的实施方式1中静脉认证装置用于进行静脉认证的处理电路的框图。

图4是将本发明的另一实施方式的静脉认证装置的一部分放大表示的截面图。

图5是本发明的另一实施方式的静脉认证装置的俯视图。

图6是表示本发明的实施方式2的静脉认证装置的俯视图。

图7是沿着图6所示的VII-VII线的截面图。

附图标记说明

1、2……静脉认证装置，11……壳体，12……电路基板，13……摄像传感器，14、24……反射镜，15……近红外光光源，18、28……反射面，25……透镜

具体实施方式

接着，参照附图说明本发明的实施方式的静脉认证装置。不过，以下记载的实施方式是为了说明本发明的示例，本发明不仅限于这些实施方式。从而，本发明只要不脱离其主旨，就能够以各种方式实施。

(实施方式1)

图1是表示本发明的实施方式1的静脉认证装置的俯视图，图2是沿着图1所示的II-II线的截面图，图3是表示本发明的实施方式1中静脉认证装置用于进行静脉认证的处理电路的框图。其中，在上述各图中，为了使说明易于理解，各部件的厚度和尺寸、放大/缩小率等记载的与实际上并不一致。

如图1和图2所示，实施方式1的静脉认证装置1包括壳体11，配置在壳体11的内部底面上的电路基板12，配置在电路基板12上的一端侧的摄像传感器13，配置在电路基板12上的与配置摄像传感器13的位置相反的一侧的端部的反射镜14，配置在电路基板12上的摄像传感器13与反射镜14之间的近红外光光源15。

壳体11由具有内部空间的大致长方体构成，在其内部，配置有电路基板12、摄像传感器13、反射镜14和近红外光光源15。在壳体11的与配置摄像传感器13的区域对应的上表面，形成有俯视下与摄像传感器13具有同等大小的开口部，在该开口部配置有光学滤光片16。此外，在壳体11的上表面的与配置光学滤光片16的位置相反的一侧，形成有使之后详细说明的反射镜14反射的光透射的开口部，在该开口部配置有照明用滤光片17。该照明用滤光片17由近红外带通滤光片构成，使需要的近红外光区域的光透射，并且起到防止尘埃等异物进入壳体11内的作用。此外，被进行静脉认证的手指100，放置在光学滤光片16上。

电路基板12是用于安装摄像传感器13、反射镜14和近红外光光源15的基准面，实施方式1中由印刷基板构成。该电路基板12，可以如图1和图2所示构成为1枚基板，或者也可以考虑组装方法等分割为多枚基板。此外，该电路基板12上安装有图3所示的电路。对于该电路在之后详细说明。

摄像传感器13是1∶1的等倍率光学传感器(区域传感(感应)型)，具有与被认证体的静脉(实施方式1中是手指静脉)的拍摄范围相同大小的受光部。此外，摄像传感器13，具备在近红外光区域也具有足够的灵敏度的波长特性和足够的分辨率，以能够进行手指静脉的拍摄。该摄像传感器13如图2所示，配置成使得摄像传感器13的光轴N为与电路基板12的基准面(配置摄像传感器13的面)垂直的方向。

此外，摄像传感器13，例如具有从电路基板12一侧起依次层叠图像传感器、荫栅(aperture grill)、微透镜阵列的结构。图像传感器在其上表面具有多个相互独立的开口部，该开口部构成光电转换元件的受光部，该图像传感器用于将入射到该开口部的光信号转换为电信号。荫栅用于排除与将排列在同轴上的图像传感器的开口部和微透镜阵列中的微透镜贯通的各个光轴平行的光以外的光。微透镜阵列包括多个具有正的聚光力(正光焦度)的微透镜，这些微透镜与图像传感器的开口部以1对1的配置在同轴上排列。

此外，摄像传感器13，例如，也可以具有在CMOS传感器上叠层微透镜阵列的结构。该情况下，微透镜阵列中，1个微透镜对应CMOS传感器的1个像素，以需要的分辨率的间距排列成格子状。

近红外光光源15如图1所示，在放置于光学滤光片16上的手指100的长度方向上，相互隔开距离配置有2个。这些近红外光光源15使用红外LED，并且使用小型且能够实现面安装的横向照射型的光源。这样的近红外光光源15，例如能够列举SFH4655，OSRAM公司制造等。该横向照射型的近红外光光源15，如图1和图2所示，配置成使光向着与摄像传感器13相反的一侧出射，并且该光的光轴Q与电路基板12的基准面平行。

反射镜14用于使从近红外光光源15出射的光向着放置于光学滤光片16上的手指100反射。该反射镜14的与近红外光光源15相对的反射面18，由对近红外光反射率较高的材料形成，且形成为弯曲面。这样，通过使反射面18由弯曲面构成，从近红外光光源15出射而在反射面18上反射后的光的发散角变小，更多的光照射到放置于光学滤光片16上的手指100的表面。从而，能够提高照明效率，提高拍摄的图像的画质。

近红外光光源15和反射镜14，配置在与摄像传感器13的光轴N正交并且包含摄像传感器13的平面内。更具体而言，实施方式1中，摄像传感器13、近红外光光源15和反射镜14，配置在电路基板12的基准面上，即同一平面上。此外，实施方式1中，如图2所示，设计成使得摄像传感器13的高度(光轴N方向)的中心、近红外光光源15的光轴Q、反射镜14的高度的中心位于同一条线L上。根据该结构，能够使摄像传感器13、近红外光光源15和反射镜14距离电路基板12的基准面的高度最小，能够实现纤薄化。

另外，如图2所示，实施方式1中，在反射面18反射的光，弯折成其光轴M相对于摄像传感器13的光轴N以角度θ相交。角度θ是锐角(未达到90度的角度)，对放置于光学滤光片16上的手指100的照明(光)，是从斜下方照射的。角度θ的确定，需要使得照明(光)照射到手指100的正面，但为了拍摄更鲜明的手指静脉的图像，优选光轴M与手指100的表面的交点、即光的照射点的中心位置，是在光轴N方向上距离光学滤光片16的上表面较长的位置(高度较高)。此外，图2中，将在该反射面18上反射的光的放射强度分布为一定强度以上的光的范围的上限表示为M₁，下限表示为M₂。光轴N与光轴M的交点P，根据放置于光学滤光片16上的手指100的粗细的上限、下限等相应地设定。

这样，实施方式1的静脉认证装置1中，从近红外光光源15出射的光的方向向着与摄像传感器13相反的方向，从近红外光光源15出射的光在反射镜14上反射后，与摄像传感器13的光轴N成锐角地照射到手指100上，因此能够防止不需要的红外光在手指静脉图像认证时产生影响。从而，能够进行高精度的手指静脉认证。

电路基板12上安装的电路，是静脉认证装置1用于进行静脉认证的处理电路，如图3所示，具有进行摄像传感器13所拍摄的信息的认证的认证处理部30，控制对要拍摄的手指100照射的光的照明控制部31，保存摄像传感器13所拍摄的信息的模板(template)部32，和主机接口部33。

认证处理部30，对摄像传感器13所拍摄的手指静脉图像进行处理而生成手指静脉模板。然后，在认证登记时，将该手指静脉模板(以下称为“登记模板”)保存在模板部32中。另一方面，在对照时，生成对摄像传感器13新拍摄的手指静脉图像进行处理而得的手指静脉模板(以下称为“输入模板”)，并读出模板部32中保存的登记模板，对登记模板和输入模板进行比较。该比较例如是通过将两个模板的差异数值化并与规定的阈值相比较而进行的。将该差异称为不匹配率或者不匹配数。认证处理部30，在该不匹配率未达到上述规定的阈值的情况下，判断为登记模板与输入模板一致(是相同的手指)，在不匹配率为上述规定的阈值以上的情况下，判断为登记模板与输入模板不一致(是不同的手指)。

照明控制部31用于控制对放置于光学滤光片16上的手指100进行拍摄所必需的照明的照度(明亮度)，根据手指100的粗细等控制近红外光光源15的强度。该照明控制部31，在静脉认证装置1不具有直接检测手指100的粗细的粗细检测单元的情况下，根据拍摄图像求取亮度，并通过反馈控制来获得一定的拍摄图像的亮度。另一方面，在具有粗细检测单元的情况下，基于粗细检测单元检测到的信息进行反馈控制，以获得一定的拍摄图像的亮度。

主机接口部33进行静脉认证装置1与未图示的主机部之间的通信，起到与主机部间的设备认证、将认证处理部30的处理结果通知主机部的作用。主机接口部33与主机部间的通信单元，例如能够列举个人计算机等设备中使用的USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)等。此外，该通信单元出于保密性和防止数据篡改等目的，通常进行加密。

此外，实施方式1中说明了将摄像传感器13、近红外光光源15和反射镜14配置在同一平面上的情况，但不限于此，摄像传感器13、近红外光光源15和反射镜14的配置如图4所示，只要近红外光光源15和反射镜14配置在与摄像传感器13的光轴N正交并且包含摄像传感器13的平面区域S(图4中虚线表示的区域)内即可。即，近红外光光源15和反射镜14的配置，只要在与正交于摄像传感器13的光轴N且存在摄像传感器13的平面干涉的区域内即可。同样地，实施方式1中，说明了将摄像传感器13、近红外光光源15和反射镜14配置成使得摄像传感器13的高度(光轴N方向)的中心与近红外光光源15的光轴Q、反射镜14的高度的中心位于同一条线L上的情况，但不限于此。

此外，实施方式1中，说明了在壳体11上形成的开口部中配置照明用滤光片17的情况，但不限于此，根据静脉认证装置1的使用环境等，在上述开口部不一定需要配置照明用滤光片17，也可以保持开口部的状态直接使用。

此外，实施方式1中，说明了在放置于光学滤光片16上的手指100的长度方向上将2个近红外光光源15相互隔开距离配置的情况，但不限于此，近红外光光源15的设置数，考虑到对手指100的表面的照射分布等，只要能够对手指100进行适当的照明，就可以任意地决定。此外，反射镜14也可以根据各近红外光光源15相应地配置多个。

进而，实施方式1的静脉认证装置1，还可以如图5所示，在隔着摄像传感器13的两侧端部配置反射镜14，在摄像传感器13与图5中右侧的反射镜14之间，以及摄像传感器13与图5中左侧的反射镜14之间，分别配置近红外光光源15。这样，通过在关于摄像传感器13左右对称的位置上配置近红外光光源15和反射镜14，能够得到左右均匀的手指静脉图像。另外，该结构的情况下，近红外光光源15和反射镜14，也配置在与摄像传感器13的光轴N正交并且包含摄像传感器13的平面内。

(实施方式2)

接着，参照附图说明本发明的实施方式2的静脉认证装置。实施方式2中对于与实施方式1中说明的静脉认证装置同样的部件，附加相同的符号省略其详细的说明。

图6是表示本发明的实施方式2的静脉认证装置的俯视图，图7是沿着图6所示的VII-VII线的截面图。其中，在上述各图中，为了使说明易于理解，各部件的厚度和尺寸、放大/缩小率等记载的与实际上并不一致。

如图6和图7所示，实施方式2的静脉认证装置2与实施方式1的静脉认证装置1的主要不同点在于反射镜24的结构和在近红外光光源15与反射镜24之间配置有透镜25。

反射镜24与反射镜14同样地，配置在电路基板12上的与配置摄像传感器13的位置相反的一侧的端部。该反射镜24的与近红外光光源15相对的反射面28，由对近红外光反射率较高的材料形成，且形成为平面。

透镜25设计成使从近红外光光源15出射的光略微会聚。此处，从近红外光光源15出射的光通常是具有一定程度的发散的发散光，而通过使从近红外光光源15出射的光略微会聚，能够使从透镜25出射的光成为接近大致平行光的光。从而，通过使该接近大致平行光的光在反射镜24的平坦的反射面28上反射，能够对放置于光学滤光片16上的手指100的表面照射较多的光。其结果，能够提高照明效率，提高拍摄的图像的画质。此外，该结构的情况下，因为反射镜24的反射面28是平面，所以能够使用廉价的反射镜24，并且能够放宽反射镜24的安装位置精度。

近红外光光源15、反射镜24、透镜25，与实施方式1同样地，配置在电路基板12的基准面上，即同一平面上，如图7所示，设计成使得摄像传感器13的高度(光轴N方向)的中心、近红外光光源15的光轴Q、透镜25和反射镜24的高度的中心位于同一条线L上。根据该结构，能够使摄像传感器13、近红外光光源15、透镜25和反射镜24距离电路基板12的基准面的高度最小，能够实现纤薄化。

此外，实施方式2的静脉认证装置2，也可以与图5所示的静脉认证装置1同样地，在隔着摄像传感器13的两侧端部配置反射镜24，在摄像传感器13与配置在摄像传感器13的左右两侧的反射镜24之间，分别配置近红外光光源15和透镜25。这样，通过在关于摄像传感器13左右对称的位置上配置近红外光光源15、透镜25和反射镜24，能够获得左右均匀的手指静脉图像。另外，该结构的情况下，近红外光光源15、透镜25和反射镜24，也配置在与摄像传感器13的光轴N正交并且包含摄像传感器13的平面内。

此外，实施方式1和2中，说明了使用手指100作为被认证体，对手指的静脉进行认证的情况，但不限于此，本发明的静脉认证装置中，作为被认证体，除了手指之外，手掌等只要是能够使用静脉进行认证的部位，都能够应用。该情况下，根据被认证体相应地适当变更静脉认证装置的形状等即可。

Claims

1.一种静脉认证装置，其特征在于，包括：

对被认证体照射光的光源；

拍摄所述被认证体的静脉图案的摄像传感器；

将从所述光源出射的光反射、使其到达所述被认证体的反射镜；和

将所述光源、摄像传感器和反射镜内置的壳体，其中，

所述摄像传感器是等倍率光学传感器，

所述光源和反射镜，配置在与所述摄像传感器的光轴正交且包含该摄像传感器的平面内。

2.如权利要求1所述的静脉认证装置，其特征在于：

所述摄像传感器、光源和反射镜配置在同一平面上。

3.如权利要求1所述的静脉认证装置，其特征在于：

从所述光源出射的光的光轴与所述摄像传感器的光轴正交。

4.如权利要求1所述的静脉认证装置，其特征在于：

所述反射镜的反射面的至少一部分由弯曲面构成。

5.如权利要求1所述的静脉认证装置，其特征在于：

所述光源配置在所述摄像传感器与反射镜之间。

6.如权利要求1所述的静脉认证装置，其特征在于：

在所述光源与反射镜之间配置有透镜，使由该透镜会聚的光到达所述反射镜。

7.如权利要求6所述的静脉认证装置，其特征在于：

所述透镜配置在包含所述摄像传感器的平面内。