CN114258561A - 摄影装置及认证装置 - Google Patents

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CN114258561A CN202080058099.4A CN202080058099A CN114258561A CN 114258561 A CN114258561 A CN 114258561A CN 202080058099 A CN202080058099 A CN 202080058099A CN 114258561 A CN114258561 A CN 114258561A
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Abstract

具有：摄像部，配置于与所出示的多个手指对置的位置，拍摄上述多个手指；以及多个光源，在上述多个手指的排列方向上配置有多个，从上述摄像部与上述多个手指对置的对置区域的外侧朝向上述对置区域的内侧向上述多个手指照射光。

Description

摄影装置及认证装置
基于参照的引用
本申请主张2019年12月4日提出的日本专利申请第2019－219636号的优先权，这里通过参照引用其全部内容。
技术领域
本发明涉及拍摄生物体的摄影装置以及拍摄生物体并进行认证的认证装置。
背景技术
提出了基于生物体图像(血管图像)的生物体认证技术，该生物体图像是利用血管中的血红蛋白和其他生物体组织对近红外光的吸收特性的差异来进行拍摄而得到的。向生物体照射血红蛋白的吸收率高的波长的近红外光，通过拍摄透射或反射的光而得到血管图像。在手指的皮肤表面下存在因人而异的血管的模样(图样)，通过将该血管图样鲜明地拍摄，能够实现高精度认证。
作为用来以小型的装置尺寸实现使用手指的血管图像的认证技术的血管图像的拍摄方法之一，有反射型方式。反射型方式是将光源和摄像部接近地配置，并将来自光源的照射光向指肚照射，将反射的光进行拍摄而取得血管图像的方法。作为反射型方式的下述专利文献1的生物体认证装置具备：光源，设置于基板的表面，输出光；以及衍射光学元件，配置有间距及旋转方向不同的多个衍射光栅，将上述光衍射而向照明对象的照明区域照射照明光；上述照明区域构成为，比与上述基板的表面平行的平面上的上述衍射光学元件及上述光源的占据面积大。
此外，为了实现更高的认证精度，有效的是使用不仅拍摄1根手指，而且将多个手指同时拍摄的血管图像的认证方法。反射型方式在生物体与装置不接触的状态下也能够同时进行多个手指的血管图像的拍摄，所以能够实现方便性高和装置的小型化的兼顾。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2015－170320号公报
发明内容
发明要解决的课题
手指的表面形状由于是立体的且曲面多，所以在反射型方式中，按手指的每个部位发生反射光量的差异，在指尖及手指的侧面(轮廓附近)区域不能得到充分的明亮度。因而，有难以拍摄鲜明的血管图像的问题。在没有得到充分的明亮度的不鲜明的血管图像中，不能正确地检测手指区域，认证精度有可能下降。因而，在要同时拍摄多个手指的血管图像的情况下，特别是将要拍摄的全部手指的血管都鲜明地拍摄成为课题。
本发明的目的是抑制向摄影对象的光量不足。
用来解决课题的手段
作为在本申请中公开的发明的一技术方案的摄影装置的特征在于，具有：摄像部，配置于与所出示的多个手指对置的位置，拍摄上述多个手指；以及多个光源，在上述多个手指的排列方向上配置有多个，从上述摄像部与上述多个手指对置的对置区域的外侧朝向上述对置区域的内侧向上述多个手指照射光。
作为在本申请中公开的发明的一技术方案的认证装置的特征在于，具有：摄像部，配置于与所出示的多个手指对置的位置，拍摄上述多个手指；多个光源，在上述多个手指的排列方向上配置有多个，从上述摄像部与上述多个手指对置的对置区域的外侧朝向上述对置区域的内侧向上述多个手指照射光；图像处理部，基于来自上述摄像部的输出信号，生成上述多个手指的图像数据；以及认证部，基于由上述图像处理部生成的上述多个手指的第1图像数据和由上述图像处理部生成的上述多个手指的第2图像数据，对上述多个手指进行认证。
发明效果
根据本发明的代表性的技术方案，能够抑制向摄影对象的光量不足。上述以外的课题、构成及效果根据以下的实施例的说明会变得清楚。
附图说明
图1是表示有关实施例1的摄影装置及认证装置的构成例1的说明图。
图2是表示有关实施例1的摄影装置及认证装置的构成例2的说明图。
图3是表示有关实施例1的摄影装置及认证装置的块构成例1的框图。
图4是表示有关实施例1的摄影装置及认证装置的块构成例2的框图。
图5是表示从光源的照射例1的说明图。
图6是表示从光源的照射例2的说明图。
图7是表示手指图像数据的登记处理次序例的流程图。
图8是表示手指图像数据的认证处理次序例的流程图。
图9是表示图7及图8所示的光源控制(步骤S703)的详细的处理次序例的流程图。
图10是表示光源的照射光量与手指区域的明亮度的关系性的一例的曲线图。
图11是表示手相对于摄影装置及认证装置的位置的变化的说明图。
图12是表示与手的姿势变动相应的光量调整例1的说明图。
图13是表示与手的姿势变动相应的光量调整例2的说明图。
图14是表示有关实施例2的摄影装置及认证装置的构成例1的说明图。
图15是在有关实施例2的摄影装置及认证装置的构成例1中表示与手指的姿势变动相应的光量控制例的说明图。
图16是表示有关实施例2的摄影装置及认证装置的构成例2的说明图。
图17是表示有关实施例2的摄影装置及认证装置的构成例3的说明图。
图18是表示有关实施例3的摄影装置及认证装置的构成例的说明图。
具体实施方式
实施例1
<摄影装置及认证装置的构成例>
图1是表示有关实施例1的摄影装置及认证装置的构成例1的说明图。摄影装置100将覆盖在壳体100A的上面板部100B上方上的手110的手指作为被摄体进行拍摄。在实施例1中，作为例子，以食指111、中指112及无名指113为被摄体(摄像对象)。但是，作为被摄体的手指111～113只要包含两手110的10根手指中的两根以上即可。另外，将手指111～113的手110的指甲侧的面称作手指111～113的正面，将手指111～113的手110的手掌侧的面称作手指111～113的反面。
在图1中，摄影装置100具有壳体100A、摄像部101、光源102和数据存储器106。在摄影装置100上连接控制器107而成的装置为认证装置108。
壳体100A例如被安装或载置(以下，统称作“设置”)于设置面120。设置面120既可以是地面、顶棚面或桌子等与地面平行的台的表面，也可以是墙壁等与地面垂直的面。另外，设与设置面120正交的轴为Z轴，设在Z轴中远离设置面120的方向为+Z方向，设与设置面120接近的方向为－Z方向。此外，设置面120与XY平面平行。XY平面是由X轴和Y轴展开的平面。如图1所示，以手110覆盖在上面板部100B上的方式设置摄影装置100及认证装置108。在此情况下，X轴是手110覆盖时的手指的长度方向。Y轴是手指111～113的排列方向。
在壳体100A内部包括摄像部101和多个光源102(在图1中是光源102－1、102－2)。在不区分光源102－1、102－2的情况下，简单表述为光源102。此外，在摄像部101与壳体100A的上面板部100B之间，设有第1光学滤波器103。摄像部101接受通过了第1光学滤波器103的被摄体光。被摄体光是来自光源102的照射光被被摄体反射的光(反射光)。
摄像部101及壳体100A的上面板部100B与所出示的手110对置。特别是，将上面板部100B中的与手指111～113对置的面称作对置面100Ba。从对置面100Ba向+Z方向的区域是所出示的手指111～113与摄像部101及对置面100Ba对置的对置区域130。对置面100Ba及对置区域130的X轴方向的宽度例如为包含从手指111～113的指尖到指根的长度的宽度。
此外，在从摄像部101向+Z方向存在的上面板部100B的区域中，设有使光源102的照射光被手指111～113那样的生物体反射的光透射的透光板105。透光板105例如由丙烯或玻璃等的透明部件构成。此外，也可以在透光板105上粘贴仅使特定的波长光通过的膜。由此，能够使摄影装置100内部成为难以从外部辨识的状态。
此外，在从光源102向+Z方向存在的上面板部100B的区域中，设有第2光学滤波器104。从光源102通过了第2光学滤波器104后的光向被摄体照射。第2光学滤波器104也可以是光扩散滤波器。由此，光源102能够将均匀的强度的照射光以大范围向被摄体照射。
此外，第2光学滤波器104也可以是偏光滤波器。由此，能够减少照射在手指111～113那样的生物体上而被反射的光成分中的皮肤表面上的镜面反射成分。因而，摄影装置100能够将生物体的血管像更鲜明地拍摄。此外，第2光学滤波器104也可以是仅使来自光源102的照射光的特定的波长透射的带通滤波器。由此，能够抑制摄像部101接受多余的环境光。
摄像部101例如由CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)图像传感器、CCD(Charge Coupled Device)图像传感器那样的摄像元件构成。摄像部101的摄像面与上面板部100B对置。
摄像部101用摄像面接受从壳体100A外经由上面板部100B的透光板105及第1光学滤波器103入射来的光，进行光电变换。摄像部101连接于数据存储器106，将光电变换后的图像数据保存在数据存储器106中。图像数据既可以是表示手指的血管的图像数据(手指血管图像数据)，也可以是表示指纹的图像数据(指纹图像数据)。将手指血管图像数据及指纹图像数据统称作手指图像数据。数据存储器106与控制器107连接。另外，在本说明书中，指纹至少是指尖(指肚)的纹理，也可以包括从指尖到指根的手指的反面的纹理。
光源102经由第2光学滤波器104向从上面板部100B向+Z方向上存在的被摄体照射光。在拍摄手指的血管的情况下，来自光源102的照射光例如成为近红外光。此外，在拍摄指纹的情况下，来自光源102的照射光例如成为可视光(例如蓝或绿)。光源102设置于夹着摄像部101的位置。即，光源102在Y轴方向上排列。光源102在X轴方向上配置于从指尖到指根之间的位置。这样，各光源102从对置区域130的外侧朝向对置区域130的内侧向手指111～113照射光。
将来自光源102的照射光的扩散称作光芒。光芒成为作为被摄体的手指111～113的照射范围。换言之，光源102配置于其光芒包含手指111～113那样的位置。将光芒的中心轴称作光轴。光轴成为光的照射方向。光轴是不与Z轴平行、并且从Z轴(+Z方向)以规定角度向摄像部101侧倾斜的方向。
在光轴与Z轴平行的情况下，向食指111的拇指侧侧面及无名指113的小指侧侧面以充分的光量照射光，但中指112、食指111的中指侧侧面及无名指113的中指侧侧面会光量不足。因此，通过使照射方向以规定角度量向摄像部101侧倾斜，能够向食指111、中指112及无名指113分别照射充分的光量的光，抑制食指111、中指112及无名指113中的某个手指的侧面的光量不足。
光源102连接于壳体100A外的控制器107。控制器107对从光源102照射的光量进行控制。此外，控制器107检测手指111～113的位置，或从手指图像数据提取手指111～113内的血管或指纹的特征。此外，控制器107也可以认证存储在数据存储器106中的多个手指图像数据。具体而言，例如控制器107也可以从两个数据存储器106取得手指图像数据，根据手指的血管特征或指纹特征，认证两手指图像数据的食指111、中指112及无名指113是否是同一人物的食指111、中指112及无名指113。
图2是表示有关实施例1的摄影装置100及认证装置108的构成例2的说明图。图2所示的摄影装置100及认证装置108是将图1所示的控制器107安装在壳体100A内部的例子。如果控制器107中没有认证功能则是摄影装置100，如果控制器107中有认证功能则是认证装置108。
图3是表示有关实施例1的摄影装置100及认证装置108的块构成例1的框图。摄影装置100具有光源控制部300。光源控制部300对来自光源102的照射光的光量进行控制。光源控制部300包含于图1及图2所示的控制器107中。计算机310包含认证功能。计算机310包含于图1及图2所示的控制器107中。
计算机310具有处理器311、存储设备312、输入设备313、输出设备314和通信接口(通信IF)315。处理器311、存储设备312、输入设备313、输出设备314及通信IF315通过总线316连接。处理器311对计算机310进行控制。存储设备312为处理器311的作业区。此外，存储设备312是存储各种程序及数据的非暂时性的或暂时性的记录介质。作为存储设备312，例如有ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、闪存存储器。输入设备313输入数据。作为输入设备313，例如有键盘、鼠标、触控板、数字键盘、扫描仪。输出设备314输出数据。作为输出设备314，例如有显示器、打印机、扬声器。通信IF315与网络连接，收发数据。
作为存储在上述的存储设备312中的程序，例如有图像处理程序、光源控制程序、认证程序。图像处理程序是使处理器311基于来自摄像部101的输出信号生成图像数据的程序。光源控制程序是使处理器311增减来自光源102的照射光量的程序。认证程序是使处理器311认证存储在存储设备312中的两个手指图像数据的同一性的程序。另外，关于图像处理、光源控制及认证的各功能，对基于软件的实现例进行了说明，但也可以通过专用电路实现图像处理、光源控制及认证的各功能。
即，不包括光源控制部300的摄影装置100是图1所示的摄影装置100，包括光源控制部300的摄影装置100是图2所示的摄影装置100。此外，具有图像处理、光源控制及认证的各功能的认证装置108包括光源控制部300及计算机310，与图1及图2的认证装置108对应。
图4是表示有关实施例1的摄影装置100及认证装置108的块构成例2的框图。图4所示的摄影装置100及认证装置108内置有计算机310。数据存储器106由存储设备312实现。光源控制部300通过使处理器311执行存储在存储设备312中的程序来实现。此外，认证功能通过使处理器311执行存储在存储设备312中的程序来实现。如果计算机310中没有认证功能则是摄影装置100，如果计算机310中有认证功能则是认证装置108。
另外，图1～图4所示的光源102中的至少1个也可以是可视光源。在此情况下，控制器107也可以对可视光源进行控制，以使其在待机中检测到手110时、认证处理时、认证成功时、认证失败时分别发出不同颜色的光。由此，用户能够辨识认证状态。
此外，在认证的前阶段，计算机310也可以通过由输入设备313受理用户ID及密码、或由通信IF315从IC芯片或用户持有的通信终端无线接收用户ID及密码，将用户ID及密码与该用户的手指图像数据建立关联而登记到存储设备312中。
此外，计算机310也可以通过如上述那样从输入设备313或通信IF315取得用户ID及密码和手指图像数据，确定与存储在存储设备312中的用户ID及密码建立关联的手指图像数据，来认证两手指图像数据(所谓的1对1认证)。另外，计算机310也可以从存储在存储设备312中的手指图像数据群中，确定与此次输入的手指图像数据一致的手指图像数据(所谓的1对N认证)。
此外，在图1～图4所示的摄影装置100及认证装置108中，来自光源102的照射光也可以包含多个不同的波长的光。例如，在摄像部101例如由彩色相机那样的波长灵敏度特性不同的多个传感器构成的情况下，摄像部101从光源102同时照射多个不同的波长光，通过来自手指111～113的反射光拍摄手指111～113。由此，控制器107能够利用各传感器的波长灵敏度特性的差异，有效地分离从光源102照射光的手指区域和没有被照射的背景区域。
此外，也可以是，光源102不仅照射血管摄影用的近红外光，还照射适合拍摄作为皮肤的表面的凹凸构造的指纹的波长的光。在此情况下，计算机310能够进行利用手指111～113的血管及指纹的多模式认证。这样，在按每个光源102使用不同的波长光的情况下，第2光学滤波器104分别也可以是仅使各波长透射的带通滤波器。此外，第2光学滤波器104也可以是使包含多个波长的1个大范围的波段透射的带通滤波器。
<从光源102的照射例>
在多个手指111～113的正下方、即摄像部101附近配置了单一光源的情况下，手指111～113的指肚的中央附近被看作大致水平面而被照射强的照射光。由此，摄像部101能够接受充分的明亮度的反射光。另一方面，距手指111～113的指肚远的其他的手指的轮廓附近或指尖附近因手指111～113的曲面形状而难以被照射照射光。在这样的单一光源的配置中，摄像部101由于不能接受充分的明亮度的反射光，所以变暗，控制器107不能生成作为鲜明的手指图像的手指图像数据。
图5是表示从光源102的照射例1的说明图。光源102以沿着手指111～113的排列方向Y位于比外侧的手指更靠外侧的位置的方式预先配置。光轴I是从Z轴向另一方的光源102存在的方向绕X轴倾斜了规定角度θ的方向。由此，光源102－1照射食指111的反面及拇指侧侧面111A、中指112的反面及食指侧侧面112A、以及无名指113的反面及中指侧侧面113A(包含在光芒500中)。此外，光源102－2照射无名指113的反面及中指侧侧面113B、中指112的反面及食指侧侧面112B、以及食指111的反面及拇指侧侧面111B。
这样，各光源102能够对距光源102的位置远的手指的轮廓附近照射充分的光。另外，也可以代替将光轴I向摄像部101侧倾斜，而使用距照射位置的距离越远则照射光量越强那样的透镜。由此，光源102能够对距该照射位置远的手指的轮廓附近照射充分的光量的光。
这样，来自光源102的照射光不仅对手指111～113的指肚的中央附近、对手指111～113的轮廓附近也较强地照射，摄像部101在手指区域的全区域中接受充分的明亮度的反射光。由此，控制器107能够生成作为鲜明的手指图像的手指图像数据。另外，如果将多个光源102同时照射，则存在各自的照射光重叠的区域。因此，在考虑照射光重叠而相互加强的基础上，决定光源102的配置以使全部手指的全区域成为均匀的明亮度，并且，控制器107调整照射光的强度。具体而言，例如在各光源102中配置为，到最近的手指的距离相同或这些距离之差在公差范围内，并且到最远的手指的距离相同或这些距离之差在公差范围内。
图6是表示从光源102的照射例2的说明图。图6是在图5的构成中在摄像部101的附近设有测距传感器600的例子。测距传感器600设置于距设置面120的+Z方向的距离相同那样的壳体100A内的位置。测距传感器600检测到手指111～113的距离D、即手指111～113与摄像部101之间的距离D。具体而言，例如测距传感器600根据从向手指111～113照射红外光起到接受来自手指111～113的反射光为止的时间差，检测到手指111～113的距离D。此外，测距传感器600也可以根据与手指111～113之间的静电电容来检测到手指111～113的距离D。
这样，控制器107根据距离D对来自光源102的光量进行增减控制。例如，控制器107中，距离D越短则越减少光源102的照射光量，距离D越长则越增加光源102的照射光量。
<手指图像数据的登记处理次序>
图7是表示手指图像数据的登记处理次序例的流程图。在图7中，作为一例而将执行主体设为认证装置108，但也可以是摄影装置100。如果手110覆盖在上面板部100B上，则认证装置108执行手指111～113的检测(步骤S701)。具体而言，例如摄像部101接受来自手指111～113的环境光(或来自光源102的规定光量的照射光)的反射光并进行光电变换，生成二值的图像数据。并且，控制器107将二值的图像数据的主要被摄体与背景分离，判断主要被摄体的形状是否是手指111～113。
另外，在步骤S701中，认证装置108也可以使光源102闪烁而进行拍摄，利用所拍摄的图像数据的亮度变化来执行手指111～113的检测。此外，在内置有测距传感器600的情况下，认证装置108也可以使用测距传感器600检测规定的位置或接近于一定的范围内的手110的存在。此外，也可以并用光源102的闪烁及基于测距传感器600的测距。
在没有检测到手指111～113的情况下(步骤S702：否)，回到步骤S701。在检测到手指111～113的情况下(步骤S702：是)，认证装置108执行光源控制(步骤S703)。光源控制(步骤S703)是对光源102的光量进行控制的处理。光源控制(步骤S703)的详细情况在图10中后述。以通过光源控制(步骤S703)进行调整后的光量从光源102照射的结果，摄像部101接受来自手指111～113的反射光，通过图像处理生成手指图像数据(步骤S704)。所生成的手指图像数据被保存到数据存储器106或存储设备312中。
认证装置108根据所生成的手指图像数据通过图像处理检测手指区域(步骤S705)，将手指图像数据通过图像处理进行标准化(步骤S706)。标准化是指基于检测到的手指的位置将由手指的位置变动及姿势变动带来的放大率及歪斜进行修正的处理。并且，认证装置108根据标准化后的手指图像数据，通过图像处理提取手指血管或指纹的特征数据(步骤S707)。认证装置108将特征数据保存到数据存储器106或存储设备312(步骤S708)。另外，在步骤S708中，认证装置108保存了特征数据，但也可以不执行特征数据的提取(步骤S707)，而将手指图像数据保存到数据存储器106或存储设备312中。
<手指图像数据的认证处理次序>
图8是表示手指图像数据的认证处理次序例的流程图。在图8中，作为一例而将执行主体设为认证装置108，但也可以是摄影装置100。但是，在摄影装置100是执行主体的情况下，步骤S808～S811由摄影装置100外的控制器107或计算机310执行。另外，步骤S701～S707是针对对照对象的手指的处理，但由于是与图7共同的处理，所以省略说明。此外，在图7中，在不执行特征数据提取(步骤S707)而保存手指图像数据的情况下，关于在步骤S707中与对照对象比较的比较对象的手指图像数据，也执行特征数据提取。
在步骤S707的执行后，认证装置108从数据存储器106或存储设备312读出已登记的比较对象的特征数据，与对照对象的特征数据进行对照(步骤S808)。具体而言，例如认证装置108根据特征数据的位置的同一性和特征的同一性来计算对照得分。
位置的同一性，例如是与对照对象的特征数据的位置相同或容许范围内的比较对象的特征数据的存在与否。特征的同一性，例如是在有位置的同一性的对照对象的特征数据与比较对象的特征数据之间，各特征数据表示的血管或指纹的形状相同或形状的差异在容许范围内。认证装置108中，满足特征数据的位置的同一性及特征的同一性的特征数据越多，则对照得分越高。
并且，认证装置108判断对照得分是否比阈值TH大(步骤S809)。在对照得分为阈值TH以下的情况下(步骤S809：否)，认证装置108判断是否超时(步骤S810)。在没有经过超时时间的情况下(步骤S810：否)，回到步骤S703。另一方面，在经过了超时时间的情况下(步骤S810：是)，认证处理结束。此外，在步骤S809中，在对照得分比阈值TH大的情况下(步骤S809：是)，认证装置108执行认证成功后处理(步骤S811)，认证处理结束。
<光源控制(步骤S703)>
图9是表示图7及图8所示的光源控制(步骤S703)的详细的处理次序例的流程图。在步骤S702之后，认证装置108取得在手指111～113的检测中所使用的图像数据(步骤S901)，确定多个手指111～113的各区域(步骤S902)。认证装置108根据在步骤S901中取得的手指图像数据的亮度信息，计算所确定的手指区域的明亮度。接着，认证装置108基于在步骤S903中计算出的手指区域的明亮度，决定光源102的光量值以使手指区域成为适当的明亮度(步骤S904)。接着，认证装置108以在步骤S904中决定的光量值点亮光源102(步骤S905)，转移到步骤S704。
另外，在步骤S903中计算的手指区域的明亮度例如也可以为手指图像数据中的手指区域的平均亮度值。平均亮度值既可以按检测到的手指111～113的每个手指单独地计算，也可以是检测到的全部手指111～113的亮度值的平均值。进而，计算平均亮度值的手指区域也可以不仅使用手指111～113的全区域，而且使用指尖与指根之间的中间位置等的局部区域。
此外，在进行步骤S904的光量值的决定时，认证装置108首先将图像数据中的手指区域的适当的明亮度(例如平均亮度)预先设定为具体的目标值。接着，认证装置108通过调整照射光量以使在步骤S903中计算出的明亮度成为目标值的明亮度，即使在到手指111～113的距离D(高度)变动的情况下，光源102也能够向手指111～113照射均匀的强度的光。
作为光量值的具体的决定方法，有使光量值每次变化1个等级的方法。将光源102照射的光量值预先设定为几个等级，在以初始光量值照射而生成的图像数据的手指区域的明亮度比目标值暗的情况下，认证装置108将光量值增大1个等级。另一方面，在手指区域的明亮度比目标值亮的情况下，认证装置108将光量值减小1个等级。
作为光量值的其他的决定方法，有利用来自光源102的照射光的光量值与手指区域的明亮度间的相关性的方法。认证装置108(控制器107)基于表示光量值与手指区域的明亮度的关系的函数的值，进行控制以便以与作为目标值的手指区域的明亮度对应的光量值将光源102照射。
图10是表示光源102的照射光量与手指区域的明亮度的关系性的一例的曲线图。曲线图1000的横轴是手指区域的明亮度(例如平均亮度)，纵轴是来自光源的光量值。如果假定手指区域的明亮度x与光源照射的光量值y的关系能够进行线性近似，则明亮度x与光量值y的关系可以用下述式(1)表示。
y＝αx+β…(1)
上述式(1)的α及β是根据环境及手指的差异而变化的参数，每当计算手指区域的明亮度x时每次计算而求出。在式(1)的函数决定之后，认证装置108通过将作为目标的手指区域的明亮度x′代入到上述式(1)中而求出相当于明亮度x′的光量值y′，将光源102以光量值y′点亮。
在图10中，以光量值与手指区域的明亮度的关系能够进行线性近似的情况为例进行了说明，但在不能线性近似的情况下(关系性为非线性)也同样能够进行光量控制。
图11是表示手110相对于摄影装置100及认证装置108的位置的变化的说明图。在从光源102以一定的光量照射的情况下，如果用户出示的手110的Z轴方向的高度变动，则根据手110与光源102的Z方向上的距离，照射到手指111～113上的光量变动，发生来自手指111～113的反射光量的过量或不足。结果，按手指111～113的每个手指，手指区域的明亮度不同，有可能不能生成稳定的手指图像数据。在能够使用测距传感器600的情况下，认证装置108能够根据所测量的距离D对光源102的照射光量进行控制，向手指111～113总是照射均匀的强度的光。即，认证装置108根据距离D对来自光源102的光量进行增减控制。例如，认证装置108，距离D越短越减少来自光源102的光量，距离D越长则越增加来自光源102的光量。
<与手110的姿势变动相应的光量调整例>
图12是表示与手110的姿势变动相应的光量调整例1的说明图。在图12中，表示手110绕X轴旋转的状态。绕X轴的旋转是滚动(旋转)。通过由滚动旋转带来的手指的姿势变动，作为被摄体的食指111、中指112及无名指113的Z轴方向的高度不同。
在这样的情况下，控制器107通过变更光源102－1、102－2的各照射光量，能够将全部手指区域的明亮度均匀化而生成手指图像数据。例如，控制器107基于所生成的手指图像数据中的食指111的手指区域的明亮度决定光源102－1的照射光量，基于无名指113的手指区域的明亮度决定光源102－2的照射光量。这样，控制器107对于光源102－1、102－2，基于距离最近的手指的明亮度决定照射光量。因而，控制器107在图12那样的滚动旋转的情况下，对光源102－1进行控制，以使其以比光源102－2强的光量照射，由摄像部101以均匀的明亮度拍摄手指整体。
此外，也可以是，控制器107基于不仅包括食指111及无名指113、还包含中指112的手指区域的明亮度进行光源102－1、102－2的光量调整。并不限于中指112，全部手指111～113的明亮度受到光源102－1、102－2双方的照射光的影响。所以，可以考虑手指111～113各自的、光源102－1、102－2的照射光量对手指区域的明亮度带来的影响，控制器107决定最优的光源102－1、102－2的照射光量，以使全部手指111～113成为均匀的明亮度。
图13是表示与手110的姿势变动相应的光量调整例2的说明图。与图12的差异点是在光源102－1、102－2之间设有光源102－3这一点。另外，光源102－3的光轴不是I，而是Z轴。由此，食指111与光源102－1对应，无名指113与光源102－2对应，中指112与光源102－3对应。
例如，控制器107基于食指111的手指区域的明亮度决定光源102－1的照射光量，基于无名指113的手指区域的明亮度决定光源102－2的照射光量，基于中指112的手指区域的明亮度决定光源102－3的照射光量。这样，控制器107对于光源102－1～102－3，基于距离最近的手指的明亮度决定照射光量。因而，控制器107在图13那样的滚动旋转的情况下，通过对光源102－1进行控制以使其以比光源102－2、102－3强的光量照射，对光源102－3进行控制以使其以比光源102－2强的光量照射，从而能够由摄像部101以均匀的明亮度拍摄手指整体。
这样，控制器107通过按每个手指调整来自对应的光源102的照射光量，能够生成对于手指111～113的位置变动及姿势变动更鲁棒且鲜明的手指图像数据。此外，虽然在图12及图13的装置构成中没有图示，但光源102－1～102－3也可以分别沿着X方向被配置多个。
实施例2
实施例2是在实施例1中将光源102还在X轴方向上排列的例子。对于与实施例1相同的构成赋予相同的标号，省略其说明。
图14是表示有关实施例2的摄影装置100及认证装置108的构成例1的说明图。图14(A)表示摄影装置100及认证装置108的侧剖视图，图14(B)表示摄影装置100及认证装置108的俯视图。
与食指111对应的光源102－1、102－4在X方向上排列。例如，光源102－1设置于与食指111的指尖对应的位置，光源102－4设置于与食指111的根部对应的位置。与光源102－1同样，光源102－4的光轴I是从Z轴向另一方的光源102－5存在的方向绕X轴倾斜了规定角度θ的方向。
与无名指113对应的光源102－2、102－5在X方向上排列。例如，光源102－2设置于与无名指113的指尖对应的位置，光源102－5设置于与无名指113的根部对应的位置。与光源102－2同样，光源102－5的光轴I是从Z轴向另一方的光源102－4存在的方向绕X轴倾斜了规定角度θ的方向。
另外，在从与光源102－1、102－4对应的第2光学滤波器104向+Z方向上，在壳体100A上与X轴平行地设有指尖出示板1400。指尖出示板1400是丙烯或玻璃等的透明的板状部件，能够载置手指111～113。由此，能够将用户出示的手110的指尖的位置引导到指尖出示板1400。因而，在将手指放置或以非接触方式覆盖在指尖出示板1400上的情况下，也能够通过摄像部101进行手指整体的拍摄。
在手指111～113的排列方向Y的侧面的轮廓附近，光源102的照射光的反射光量容易不足。在指尖的轮廓附近，为曲面多的立体形状，光源102的照射光的反射光量特别容易不足，在手指图像数据中指尖附近容易变得非常暗。所以，通过设置与指根对应的光源102－4、102－5，光源102－4、102－5和光源102－1、102－2分别以不同的照射光量照射。具体而言，例如，光源102－1、102－2以比光源102－4、102－5强的光量照射。由此，摄像部101能够以适当的明亮度拍摄手指111～113整体。
另外，光源102－1、102－2和光源102－4、102－5也可以分别以预先设定的光量照射。此外，所设定的光量值也可以能够单独地调整。
此外，如实施例1那样，当认证装置108在多个光源102中使用不同的多个波长光而生成血管或指纹等的多个模态图像数据而进行认证的情况下，认证装置108只要将光源102－1、102－2的照射光量和光源102－4、102－5的照射光量分别调整为适合于想要拍摄的模态的照射光量即可。
例如，认证装置108为了对手指111～113的根部侧的区域进行血管摄影，只要进行光源102－1、102－2的近红外光的照射光量的控制即可，为了对指尖侧的区域进行指纹摄影，只要进行光源102－4、102－5的可视光的照射光量的控制即可。
图15是表示在有关实施例2的摄影装置100及认证装置108的构成例1中与手指111～113的姿势变动相应的光量控制例的说明图。如图15所示，在将指尖比指根向－Z轴方向降低的姿势下，如果使光源102－1、102－2和光源102－4、102－5以相同的光量照射，则照射光对应于距离而强度衰减。因此，相对于指尖侧，照射在指根侧的光量变少，在手指图像数据中指根侧相对变暗。因而，相比手指111～113的姿势与X轴方向平行的情况，没有生成鲜明的手指图像数据。
所以，控制器107在照射指根侧的光源102－4、102－5和照射指尖侧的光源102－1、102－2中分别单独地进行光量调整。由此，与手指111～113的姿势平行于X轴方向的情况同样，生成鲜明的手指图像数据。
作为该光量调整的方法，控制器107使用由按每个光源102设置的测距传感器600计测的距离D，来调整光源102－1、102－2的光量。例如，控制器107对来自光源102的照射光量进行增减控制，以使距离D较长的光源102的光量比距离D较短的光源102的光量多。
此外，控制器107基于所生成的手指图像数据中的指根侧的手指区域的明亮度调整光源102－4、102－5的光量，基于所生成的手指图像数据中的指尖侧的手指区域的明亮度调整光源102－1、102－2的光量。在基于手指区域的明亮度进行光量控制时，有来自光源102－1、102－2的照射光与来自光源102－4、102－5的照射光在手指区域的一部分中重合的情况。在这样影响手指区域的明亮度的情况下，控制器107只要决定光源102－1、102－2及光源102－4、102－5的光量值，以使指根区域、指尖区域以及来自光源102－1、102－2的照射光与来自光源102－4、102－5的照射光的重叠区域这3个区域成为均匀的明亮度即可。
图16是表示有关实施例2的摄影装置100及认证装置108的构成例2的说明图。与图14的构成例1的差异点是在壳体100A的前面板部100C的+Z侧端部，在与指尖出示板1400的侧面对置的位置处设有光源1600这一点。来自光源1600的照射光从指尖出示板1400的侧面入射。
在用户使指尖接触或覆盖在指尖出示板1400上而认证装置108执行认证处理的情况下，在从光源1600照射光的状态下，摄像部101拍摄与指尖出示板1400接触的指尖的指纹。
具体而言，例如从光源1600入射到指尖出示板1400内的光一边在指尖出示板1400与空气的界面处全反射一边传播。此时，如果用户将其指尖碰触指尖出示板1400，则在所接触的指尖的指纹的作为凸部的隆线部分，指尖表面的水分与指尖出示板1400的折射率变得比空气的折射率大。因此，不再满足全反射条件，来自光源1600的光被散射。
因而，指尖的指纹的隆线部分变暗，而其他区域变亮。摄像部101拍摄这样的指纹，控制器107能够生成指纹的图像数据。这样，控制器107能够执行借助光源102－4、102－5进行的指根附近的血管的图像数据及皮肤表面(手指反面侧)的图像数据的生成、以及借助光源1600进行的指纹的图像数据的生成。这样，控制器107能够通过一次认证处理针对1个用户取得多个生物体信息，所以能够不损害方便性而实现高精度的认证。
图17是表示有关实施例2的摄影装置100及认证装置108的构成例3的说明图。与图14的构成例1的差异点是在与指尖出示板1400为同一面的壳体100A的前面板部100C的+Z侧端面设有光源1700这一点。光源1700的光轴J为从Z轴绕Y轴向指尖出示板1400侧倾斜的方向。由此，光源1700能够朝向出示到指尖出示板1400的指尖照射光。
来自光源102－1、102－2的光透射指尖出示板1400，被照射在指尖上。在光透射指尖出示板1400时，光量大幅衰减而没有将充分的光量照射在指尖上的情况下，通过来自光源1700的照射光，指尖的轮廓附近也容易被照射照射光。因而，控制器107能够生成手指区域整体的鲜明的血管的图像数据。
在来自光源102－1、102－2的照射光通过指尖出示板1400在壳体100A内散射或发生镜面反射而噪声的影响变大的情况下，控制器107也可以代替增加来自光源102－1、102－2的照射光的光量而使来自光源1700的照射光的光量减少，来由摄像部101拍摄指尖。
在图17中，将光源1700配置在比指尖出示板1400靠+Z方向的位置，但也可以将光源1700配置在比指尖出示板1400靠－Z方向的位置。在此情况下，来自光源1700的照射光透射指尖出示板1400而被照射在指尖上。由此，与图17所示的构成相比，能够使壳体100A的Z轴方向的高度变低而能够实现更小型化。另外，实施例2对设有指尖出示板1400的例子进行了说明，但即使在没有设置指尖出示板1400的情况下，也当然能得到同样的效果。
实施例3
实施例3是在实施例1及实施例2中在壳体100A内表面设有辅助光源的例子。通过设置辅助光源，控制器107稳定地检测手指的轮廓。对于与实施例1及实施例2相同的构成赋予相同的标号，省略其说明。
图18是表示有关实施例3的摄影装置100及认证装置108的构成例的说明图。图18(A)是摄影装置100及认证装置108的俯视图，图18(B)是摄影装置100及认证装置108的剖视图。前面板部100C、第1侧面板部100D及第2侧面板部100E从上面板部100B向+Z方向突出。将这些突出的部分分别称作前面板部100C的前面突出端100Ca、第1侧面板部100D的第1侧面突出端100Da、第2侧面板部100E的第2侧面突出端100Ea。用户的手110被出示到由前面突出端100Ca、第1侧面突出端100Da、第2侧面突出端100Ea及上面板部100B包围的壳体100A外的空间1800中。
辅助光源1801C设置于前面突出端100Ca的内壁面。辅助光源1801D设置于第1侧面突出端100Da的内壁面。辅助光源1801E设置于第2侧面突出端100Ea的内壁面。辅助光源1801C是沿着Y轴方向的光源，辅助光源1801D、1801E是沿着X轴方向的光源。辅助光源1801C、1801D、1801E连接于控制器107。在不区分辅助光源1801C、1801D、1801E的情况下，简单表述为辅助光源1801。
辅助光源1801C、1801D、1801E将出示到空间1800中的手指111～113包围。由此，辅助光源1801C将沿着Y轴方向的光朝向食指111、中指112及无名指113的各指尖和各手指之间照射。辅助光源1801D将沿着X轴方向的光朝向食指111的侧面照射。辅助光源1801E将沿着X轴方向的光朝向无名指113的侧面照射。这样，来自辅助光源1801的照射光被照射到手指的轮廓附近。另外，设想用户以非接触的方式将手指向认证装置108出示的情况，辅助光源1801还可以在+Z方向上配置。
这样，即使在手指轮廓附近的明亮度不足的情况下，通过添加来自辅助光源1801的照射光，摄像部101也能够接受充分的明亮度的反射光，能够进行稳定且高精度的手指检测。
来自辅助光源1801的照射光的波长可以是与光源102的照射光相同的波长。由此，手指区域整体中明亮的血管的图像数据的生成变得容易。此外，来自辅助光源1801的照射光的波长也可以是与光源102不同的波长。通过将来自辅助光源1801的照射光的波长设为在环境光中难以包含的波长，能够更好地区分背景区域和手指区域，实现手指检测的精度的提高。
此外，在多个光源102中使用近红外光及可视光的多个波长光，根据向手指照射可视光而得到的手指图像数据进行手指检测的情况下，辅助光源1801的波长可以是与光源102相同的可视光的波长。由此，能够通过照射光的颜色稳定地检测手指的轮廓线。
此外，在认证处理前的待机状态下，控制器107也可以进行控制，以使辅助光源1801以波长与光源102不同的可视光进行照射。由此，能够辨识出认证装置108是待机状态。
在用户将其手指出示到空间1800中的情况下，如果控制器107检测到手指(步骤S702：是)，则控制器107将来自辅助光源1801的照射光的波长切换为与光源102相同的波长来照射可视光，执行认证处理(认证状态)。由于光源102及辅助光源1801照射相同波长的可视光，所以控制器107能够将手指区域整体明亮地拍摄。此外，由于来自辅助光源1801的照射光的波长变化，所以用户能够辨识出认证装置108从待机状态转移到了认证状态。
在将来自辅助光源1801的照射光的波长仅设为1个波长的情况下，控制器107也可以在待机状态和认证状态下，使照射的光量变化，或使辅助光源1801将点亮图样从闪烁状态向持续点亮变化来表示状态的转移。控制器107进行控制，以使得辅助光源1801在认证成功时或认证失败时以与待机状态及认证状态不同的波长光或不同的光量照射，或点亮图样如灭灯那样变化。由此，控制器107能够向用户通知认证结果。
此外，上述的有关实施例1及实施例2的摄影装置100及认证装置108可以如下述(1)～(15)那样构成。
(1)例如，上述的摄影装置100具有：摄像部101，配置于与所出示的多个手指111～113对置的位置，拍摄多个手指111～113；以及多个光源102，在多个手指111～113的排列方向上配置有多个，从摄像部101与多个手指111～113对置的对置区域130的外侧朝向对置区域130的内侧向多个手指111～113照射光。由此，光源102不仅对手指111～113的反面，对手指111～113的侧面也能够照射光，能够抑制光量不足的发生部位。即，能够抑制多个手指111～113整体上的光量不匀。
(2)此外，在上述(1)的摄影装置100中，也可以是，关于多个光源102，在多个手指111～113的排列方向Y上配置多个，并且在手指111～113的长度方向X上配置多个。由此，光源102能够向手指111～113的指尖到根部之间照射光。
(3)此外，在上述(2)的摄影装置100中，来自在手指111～113的长度方向上配置的第1光源(102－1、102－2)的第1照射光量与来自在手指111～113的长度方向上比第1光源靠手指111～113的根部侧配置的第2光源(102－4、102－5)的第2照射光量不同。由此，能够根据向手指111～113的照射位置来改变照射光量。
(4)此外，在上述(3)的摄影装置100中，第1照射光量也可以比第2照射光量多。由此，能够抑制指尖侧的光量不足，在手指111～113整体中实现光量的均匀化。
(5)此外，在上述(1)的摄影装置100中，多个光源102分别被配置为，使得到多个手指111～113中的最近的手指的第1距离相同或该第1距离之差在第1公差范围内，并且到多个手指111～113中的最远的手指的第2距离相同或该第2距离之差在第2公差范围内。由此，能够在手指111～113整体中实现光量的均匀化。
(6)此外，在上述(1)的摄影装置100中，多个光源102包括照射可视光的光源。由此，能够拍摄手指111～113的反面的纹理(指纹)。
(7)此外，在上述(1)的摄影装置100中，多个光源102包括照射近红外光的光源。由此，能够拍摄手指111～113的血管。
(8)此外，在上述(1)的摄影装置100中，多个光源102中的至少1个在向多个手指111～113的照射方向(光轴I)上具有使特定的波长的光通过的第2光学滤波器104。由此，能够将照射包含特定的波长的光的光源应用于摄影装置100。
(9)此外，在上述(8)的摄影装置100中，第2光学滤波器104是使可视光通过的滤波器。由此，能够拍摄手指111～113的反面的纹理(指纹)。
(10)此外，在上述(8)的摄影装置100中，第2光学滤波器104是使近红外光通过的滤波器。由此，能够拍摄手指111～113的血管。
(11)此外，在上述(2)的摄影装置100中，来自在手指111～113的长度方向X上配置的第1光源(102－1、102－2)的第1照射光的第1波长、与在手指111～113的长度方向上比第1光源靠手指111～113的根部侧配置的第2光源(102－4、102－5)的第2照射光的第2波长不同。由此，能够根据向手指111～113的照射位置而将不同波长的光向手指111～113照射。
(12)此外，在上述(11)的摄影装置100中，第1照射光是可视光，第2照射光是近红外光。由此，能够拍摄手指111～113的反面的纹理(指纹)及血管。
(13)此外，在上述(1)的摄影装置100中，也可以具有指尖出示板1400，该指尖出示板1400能够载置多个手指111～113，并且来自多个光源102的光透射该指尖出示板1400。由此，能够向用户进行引导以使其将指尖出示到指尖出示板1400。此外，也可以设置照射指尖出示板1400内部的光源1600。由此，能够抑制指尖侧的光量不足，在手指111～113整体中实现光量的均匀化。
(14)此外，在上述(1)的摄影装置100中，也可以具有对来自多个光源102的照射光量进行增减控制的光源控制部300。由此，摄影装置100能够自主地对照射光量进行增减控制。此外，摄影装置100也可以具有测量到多个手指111～113的距离D的测距传感器600。由此，光源控制部300能够根据距离D，按每个光源102对照射光量进行增减控制。例如，光源控制部300进行增减控制，以使到手指111～113的距离D较长的光源102的照射光量比到手指111～113的距离D较短的光源102的照射光量多。由此，即使在多个手指111～113距摄像部101不是等距离的情况下，也能够通过光量调整向多个手指111～113照射均匀的光量而进行拍摄。
(15)此外，例如上述的认证装置108具备：摄像部101，配置于与所出示的多个手指111～113对置的位置，拍摄多个手指111～113；多个光源102，在多个手指111～113的排列方向上配置有多个，从摄像部101与多个手指111～113对置的对置区域130的外侧朝向对置区域130的内侧向多个手指111～113照射光；以及图像处理部(控制器107、计算机310)，基于来自摄像部101的输出信号，生成多个手指111～113的图像数据；基于由图像处理部(控制器107、计算机310)生成的多个手指111～113的第1图像数据和由图像处理部(控制器107、计算机310)生成的多个手指111～113的第2图像数据，对多个手指111～113进行认证。由此，光源102不仅对手指111～113的反面，对手指111～113的侧面也能够照射光，能够实现根据手指图像数据得到的手指图像的鲜明化，能够实现认证精度的提高。
另外，本发明并不限定于上述的实施例，包括所附的权利要求书的主旨内的各种各样的变形例及同等的构成。例如，上述的实施例是为了将本发明容易理解地说明而详细地说明的，本发明并不一定具备所说明的全部构成。此外，也可以将某个实施例的构成的一部分替换为其他实施例的构成。此外，也可以对某个实施例的构成添加其他实施例的构成。此外，也可以对各实施例的构成的一部分进行其他构成的追加、删除或替换。
此外，上述的各构成、功能、处理部、处理机构等，既可以将它们的一部分或全部例如用集成电路进行设计等而由硬件实现，也可以通过处理器311将实现各个功能的程序解释并执行而由软件实现。
实现各功能的程序、表、文件等的信息可以保存到存储器、硬盘、SSD(Solid StateDrive)等的存储装置、或IC(Integrated Circuit)卡、SD卡、DVD(Digital VersatileDisc)的记录介质中。
此外，关于控制线及信息线，表示了认为在说明上需要的部分，并不一定表示了在安装上需要的全部的控制线及信息线。实际上，可以认为几乎全部的构成相互连接。

Claims (15)

1.一种摄影装置，其特征在于，具有：
摄像部，配置于与所出示的多个手指对置的位置，拍摄上述多个手指；以及
多个光源，在上述多个手指的排列方向上配置有多个，从上述摄像部与上述多个手指对置的对置区域的外侧朝向上述对置区域的内侧向上述多个手指照射光。
2.如权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
关于上述多个光源，在上述多个手指的排列方向上配置多个，并且在上述手指的长度方向上配置多个。
3.如权利要求2所述的摄影装置，其特征在于，
来自在上述手指的长度方向上配置的第1光源的第1照射光量、与来自在上述手指的长度方向上比上述第1光源靠上述手指的根部侧配置的第2光源的第2照射光量不同。
4.如权利要求3所述的摄影装置，其特征在于，
上述第1照射光量比上述第2照射光量多。
5.如权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
上述多个光源分别被配置为，使得到上述多个手指中的最近的手指的第1距离相同或该第1距离之差在第1公差范围内，并且到上述多个手指中的最远的手指的第2距离相同或该第2距离之差在第2公差范围内。
6.如权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
上述多个光源包括照射可视光的光源。
7.如权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
上述多个光源包括照射近红外光的光源。
8.如权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
上述多个光源中的至少1个在向上述多个手指的照射方向上具有使特定的波长的光通过的滤波器。
9.如权利要求8所述的摄影装置，其特征在于，
上述滤波器使可视光通过。
10.如权利要求8所述的摄影装置，其特征在于，
上述滤波器使近红外光通过。
11.如权利要求2所述的摄影装置，其特征在于，
来自在上述手指的长度方向上配置的第1光源的第1照射光的第1波长、与来自在上述手指的长度方向上比上述第1光源靠上述手指的根部侧配置的第2光源的第2照射光的第2波长不同。
12.如权利要求11所述的摄影装置，其特征在于，
上述第1照射光是可视光，上述第2照射光是近红外光。
13.如权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
具有透明板，该透明板能够载置上述多个手指，并且来自上述多个光源的光透射该透明板。
14.如权利要求1所述的摄影装置，其特征在于，
具有对来自上述多个光源的照射光量进行增减控制的光源控制部。
15.一种认证装置，其特征在于，具有：
摄像部，配置于与所出示的多个手指对置的位置，拍摄上述多个手指；
多个光源，在上述多个手指的排列方向上配置有多个，从上述摄像部与上述多个手指对置的对置区域的外侧朝向上述对置区域的内侧向上述多个手指照射光；
图像处理部，基于来自上述摄像部的输出信号，生成上述多个手指的图像数据；以及
认证部，基于由上述图像处理部生成的上述多个手指的第1图像数据和由上述图像处理部生成的上述多个手指的第2图像数据，对上述多个手指进行认证。
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