JP2005242907A - リング型読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体情報により本人認証などを行うために、例えば指に嵌めて指紋を読み取るためのリング型読み取り装置であり、環状構造を生かして容易に十分な情報量の指の画像を取得する。
【解決手段】リング型指紋読み取り装置１０を手の指Ｆに嵌めて装着し、外周リング１２のリングヘッド部１３を内周リング１１の範囲ａ〜ｂにわたって回転摺動操作する。すると、リングヘッド部１３の照明光源１４ａによって透明の内周リング１１を通して指Ｆの表面の指紋Ｇが照明されながらその光学指紋画像Ｇｘの読み取りが行われる。撮像素子１７からは、その撮像光学系１６の走査範囲ａ〜ｂに対応した幅と長さの指紋画像データが撮像されて取り込まれる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、生体情報により本人認証などを行うために、例えば指に嵌めて指紋を読み取るためのリング型読み取り装置に関する。

従来、生体情報により本人認証などを行うために、指紋を読み取る指紋読み取り装置が実用化されている。

この指紋読み取り装置には、光学式、静電容量式、感熱式、感圧式など、各種の方式の読み取り装置があるが、最近では小型の一次元イメージセンサによる走査方式の読み取り装置も開発され、携帯電話などの携帯機器における認証装置として搭載されている。

そして、従来の指紋読み取り装置では、特定施設入室のための解錠操作盤や情報機器の操作端末などに指紋読み取り窓、つまりセンサ部分が配置され、このセンサ部分の所定位置に認証対象者の指を載せ、あるいは載せて移動走査させることで、この指の指紋を読み取るようにしたものが主流となっている。

一方で、認証対象者がその指を指紋読み取り装置にある読み取り窓に載せに行くのではなく、逆に、読み取り装置のセンサ部分を認証対象者の指に装着して指紋を読み取るようにした常時携行可能な小型でリング型の指紋読み取り装置が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。

この従来のリング型指紋読み取り装置は、指に嵌める環状（リング）体の内周面に沿って、その周方向に形成したスリットを読み取り窓にして、指の外周の一部の指紋をライン状に読み取るものである。
特開２００３−０９３３６８号

前記従来のリング型指紋読み取り装置では、指に嵌める環状体の内周面に周方向に形成したスリットを読み取り窓にして、ライン状に指紋を読み取る構造であるため、認証に必要な指紋として十分な情報量の指紋画像を取得することができない問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、環状構造を生かして、容易に十分な情報量の指の画像を取得することが可能になるリング型読み取り装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係るリング型読み取り装置は、指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明の内周リングと、この内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、このリングヘッド部の内部に配設され、前記内周リングを通して指の表面を照明する照明光源と、前記リングヘッド部の内部に配設され、前記照明光源により照明された指の表面の指紋画像を撮像する撮像素子とを備え、前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指紋画像データを取得することを特徴とする。

これによれば、指に装着したまま外周リングを回転摺動させるだけで、当該外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査範囲に対応した情報量の指紋画像データを取得できることになる。

本発明の請求項２に係るリング型読み取り装置は、指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明中空の内周リングと、この内周リングの中空の内部に配設され、当該内周リング内に散乱光を伝播させて指の表面を照明する照明光源と、前記内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、このリングヘッド部の内部に配設され、前記照明光源により照明された指の表面の指紋画像を撮像する撮像素子とを備え、前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指紋画像データを取得することを特徴とする。

これによれば、指に装着したまま外周リングを回転摺動させるだけで、当該外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査範囲に対応した情報量の指紋画像データを取得できることになる。

本発明の請求項３に係るリング型読み取り装置は、指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明の内周リングと、この内周リングの内部に配設され、当該内周リングの内周面に接触する指の内部を透過して照明する照明光源と、前記内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、このリングヘッド部の内部に配設され、前記照明光源により透過照明された指の内部の静脈血管パターン画像を撮像する撮像素子とを備え、前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指の内部の静脈血管パターン画像データを取得することを特徴とする。

これによれば、指に装着したまま外周リングを回転摺動させるだけで、当該外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査範囲に対応した情報量の指の内部の静脈血管パターン画像データを取得できることになる。

本発明の請求項４に係るリング型読み取り装置は、指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明中空の内周リングと、この内周リングの中空の内部に配設され、当該内周リング内に散乱光を伝播させて指の表面を照明する指紋照明用光源と、前記内周リングの内部に配設され、当該内周リングの内周面に接触する指の内部を透過して照明する指内部照明用光源と、前記内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、このリングヘッド部の内部に配設され、前記指紋照明用光源により照明された指の表面の指紋画像か、前記指内部照明用光源により透過照明された指の内部の静脈血管パターン画像を切り換えて撮像する撮像素子とを備え、前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指紋画像データか、指の内部の静脈血管パターン画像データを取得することを特徴とする。

これによれば、指に装着したまま外周リングを回転摺動させるだけで、当該外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査範囲に対応した情報量の指紋画像データか、指の内部の静脈血管パターン画像データを切り換えて取得できることになる。

本発明の請求項５に係るリング型読み取り装置は、指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明の内周リングと、この内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、この外周リングのリングヘッド部と対向方向となる当該外周リング上に設けられ、前記内周リングを通して当該内周リングの内周面に接触する指の内部を透過して照明する指内部照明用光源と、前記リングヘッド部の内部に配設され、前記内周リングを通して指の表面を照明する指紋照明用光源と、このリングヘッド部の内部に配設され、前記指紋照明用光源により照明された指の表面の指紋画像か、前記指内部照明用光源により透過照明された指の内部の静脈血管パターン画像を切り換えて撮像する撮像素子とを備え、前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指紋画像データか、指の内部の静脈血管パターン画像データを取得することを特徴とする。

これによれば、指に装着したまま外周リングを回転摺動させるだけで、当該外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査範囲に対応した情報量の指紋画像データか、指の内部の静脈血管パターン画像データを切り換えて取得できることになる。

本発明の請求項６に係るリング型読み取り装置は、前記請求項１ないし請求項５の何れか１項に係るリング型読み取り装置にあって、さらに、前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して取得された画像データを外部の情報処理システムに無線送信することを特徴とする。

これによれば、外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査情報量で取得された指紋画像データや静脈血管パターン画像データを外部の情報処理システムに無線送信することで、非常に簡単に適切な生態情報に基づく本人認証処理などを外部システムで行わせることができる。

本発明の請求項１または請求項２に係るリング型読み取り装置によれば、何れの場合でも、指に装着したまま外周リングを回転摺動させるだけで、当該外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査範囲に対応した情報量の指紋画像データを取得できるようになる。

本発明の請求項３に係るリング型読み取り装置によれば、指に装着したまま外周リングを回転摺動させるだけで、当該外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査範囲に対応した情報量の指の内部の静脈血管パターン画像データを取得できるようになる。

本発明の請求項４または請求項５に係るリング型読み取り装置によれば、何れの場合でも、指に装着したまま外周リングを回転摺動させるだけで、当該外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査範囲に対応した情報量の指紋画像データか、指の内部の静脈血管パターン画像データを切り換えて取得できるようになる。

本発明の請求項６に係るリング型読み取り装置によれば、前記請求項１ないし請求項５の何れか１項に係るリング型読み取り装置にあって、さらに、外周リングの回転摺動に伴う撮像素子の走査情報量で取得された指紋画像データや静脈血管パターン画像データを、外部の情報処理システムに無線送信することで、非常に簡単に適切な生態情報に基づく本人認証処理などを外部システムで行わせることができる。

よって、本発明によれば、環状構造を生かして、容易に十分な情報量の指の画像を取得することが可能になるリング型読み取り装置を提供できる。

以下図面により本発明のリング型読み取り装置の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る反射光式のリング型指紋読み取り装置１０の構成を示す平面図である。

この反射光式のリング型指紋読み取り装置１０は、指輪同様に手の指Ｆに嵌めて装着するために環状に構成され、指Ｆの外周の表面（指紋Ｇ）に直に接触する内周リング１１と、この内周リング１１の外周面全域に重ねてその周方向の一定範囲ａ〜ｂで回転摺動可能にした外周リング１２を備えている。

内周リング１１には、光を透過する透明のプラスチックやガラス製のリングを使用する。また、外周リング１２には、その一部に突出したリングヘッド部１３が設けられる。

前記リングヘッド部１３には、内周リング１１を透過して指Ｆの表面（指紋Ｇ）を照明するための光源１４、照明用光学系１５、そして、照明された指Ｆの表面の光学指紋画像Ｇｘを内周リング１１を透過して撮像するための撮像用光学系１６、撮像素子１７、回路基板１８が内蔵される。

照明用光源１５には、可視光または赤外線光のＬＥＤ、半導体レーザなどを使用し、照明用光学系１５及び撮像用光学系１６には、セルフォックスレンズなどを使用する。

また、撮像素子１７には、内周及び外周リング１１，１２の幅方向、つまり指Ｆの長さ方向に予め設定された長さでＣＣＤを配列した１ラインイメージセンサを使用する。

なお、図示は省略するが、前記外周リング１２には、回路基板１８上の後述する電子回路にて処理された指紋画像情報などを無線信号にして送信するための通信部やアンテナ、そして電源供給用の電池などが内蔵される。

図２は、前記リング型指紋読み取り装置１０を手Ｈの指Ｆに装着した使用状態と範囲ａ〜ｂの長さで読み取られた指紋画像データＧpicを示す図である。

すなわち、前記リング型指紋読み取り装置１０を、図１，図２に示すように手Ｈの指Ｆに装着し、外周リング１２のリングヘッド部１３を内周リング１１の範囲ａ〜ｂにわたって回転摺動しながら光学指紋画像Ｇｘの読み取りを行うと、撮像素子１７からは、図３で示すように、その撮像光学系１６の走査範囲ａ〜ｂに対応した幅と長さの指紋画像データＧpicが撮像され取り込まれる。

図３は、本発明の第１実施形態に係る散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′の構成を示す平面図であり、同図（Ａ）はその全体平面図、同図（Ｂ）はその照明光学系の部分拡大図である。

この散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′において、前記図１で示した反射光式のリング型指紋読み取り装置１０と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

この散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′では、内周リング１１ａとして、光をその環状方向に散乱させて導光するようにしたプラスチックまたはガラス製の中空リングを使用し、この中空の内周リング１１ａ内に、可視光または赤外線光のＬＥＤ、半導体レーザなどを使用した照明光源１４ａを配置して構成する。

すなわち、この散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′では、内周リング１１ａ内の照明光源１４ａによって放射された光が当該内周リング１１ａ内を散乱光ｘとして環状に伝播し、指Ｆの表面を平均的に照明するもので、前記図１における反射光式のリング型指紋読み取り装置１０と同様に、外周リング１２のリングヘッド部１３を内周リング１１ａの範囲ａ〜ｂにわたって回転摺動しながら光学指紋画像Ｇｘの読み取りを行うことで、撮像素子１７からは、図３で示したように、その撮像光学系１６の走査範囲ａ〜ｂに対応した幅と長さの指紋画像データＧpicが撮像され取り込まれる。

なお、前記図１で示した反射光式のリング型指紋読み取り装置１０、図３で示した散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′の何れの場合でも、図示はしないが、内周リング１１（１１ａ）に対する外周リング１２の回転摺動距離を一定間隔毎に検出するためのエンコーダ機能を設け、この一定間隔毎の回転距離検出に同期させて撮像素子１６による光学指紋画像Ｇｘの取り込みタイミングを制御することにより、より高精細で正確な指紋画像データＧpicを得ることができる。

図４は、前記リング型指紋読み取り装置１０（１０′）とその読み取り情報に基づく外部情報処理システム３０の電子回路の構成を示すブロック図である。

前記図１における反射光式のリング型指紋読み取り装置１０、および前記図３における散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′の電子回路は、何れの場合も同一の仕様に構成されるもので、リングヘッド部１３内の回路基板１８には、指紋画像信号処理部２１、指紋データメモリ２２、暗号／署名処理部２３、認証制御部２４、入出力制御部２５が設けられ、電池２６によって駆動電源が供給される。

前記入出力制御部２５には、通信制御部２７から無線送受信部２８を介してアンテナ２９が接続される。

一方、外部情報処理システム３０には、アンテナ３１、無線送受信部３２、通信制御部３３、システム制御部３４、セキュリティ／サービス制御部３５が備えられ、システム制御部３４には、プログラムメモリ３６、データメモリ３７、入出力装置３８が接続される。

プログラムメモリ３６には、認証処理の全体の流れを制御するための認証アプリケーションプログラム３６ａ、登録指紋画像データと読み取り指紋画像データとの照合処理を行うための指紋照合プログラム３６ｂ、暗号化された指紋画像データの復号処理とデジタル署名データの検証処理を行うための暗号解読／署名検証プログラム３６ｃなどが記憶される。

データメモリ３７には、登録済みの各ユーザそれぞれの識別情報が記憶される個人ＩＤ情報メモリ３７ａ、登録済みの各ユーザそれぞれの指紋画像データが記憶される登録済み指紋画像メモリ３７ｂ、暗号複合化のための鍵情報とデジタル署名検証のための証明書情報が記憶される鍵情報／証明書メモリ３７ｃが用意される。

次に、前記構成のリング型指紋読み取り装置１０（１０′）と外部情報処理システム３０における回路各部の動作について説明する。

図５は、前記リング型指紋読み取り装置１０（１０′）と外部情報処理システム３０の動作処理を示すフローチャートである。

ここで、外部情報処理システム３０は、例えば本人の認証が必要な入退室管理用のゲートに設置され、ユーザがリング型指紋読み取り装置１０（１０′）を装着使用して入退室を行う場合の動作処理について説明する。

まず、外部情報処理システム３０は、認証アプリケーションプログラム３６ａに従い、セキュリティ／サービス制御部３５からシステム制御部３４、通信制御部３３、無線送受信部３２を介して、入退室管理ゲートに接近したユーザのリング型指紋読み取り装置１０に指紋画像データの読み取り入力を指示するための指令信号を送信する（ステップＣ１）。

入退室管理ゲートに接近したユーザのリング型指紋読み取り装置１０において、その無線送受信部２８、通信制御部２７を介して前記外部情報処理システム３０から送信された指紋読み取り指令信号が受信されると（ステップＡ１）、認証処理部２４において指紋データの読み取り指示が受信されたと判断される（ステップＡ２）。

すると、光源１４〜撮像素子１７を含む指紋センサ部が認証制御部２４によって初期設定された後（ステップＡ３）、光源１４が所定の照度に設定されると共に、撮像素子１７が所定の撮像ゲインに調整されて読み取り実施の前処理が行われる（ステップＡ４）。

そして、ユーザがリング型指紋読み取り装置１０のリングヘッド部１３を内周リング１１の範囲ａ〜ｂにわたって回転摺動させることで、撮像素子１７により光学指紋画像Ｇｘが撮像され（ステップＡ５）、この撮像素子１７により撮像されて読み取られた指紋画像データＧpicは、指紋画像信号処理部２１において、データ正規化、特徴点抽出、データ圧縮などの後処理が行われ、指紋データメモリ２２に記憶される（ステップＡ６）。

すると、この指紋データメモリ２２に記憶されたユーザの指紋画像データは、暗号／署名処理部２３へ出力転送され（ステップＡ７→Ｂ１）、予め記憶された暗号鍵で暗号化されると共に（ステップＢ２）、この暗号化指紋画像データ＋個人ＩＤ情報＋デジタル証明書などが被署名データとして設定される（ステップＢ３）。

この被署名データは、ハッシュ関数によりハッシュ化したダイジェストとして作成され（ステップＢ４）、この被署名データのダイジェスト（ハッシュ値）を予め記憶された署名鍵で署名暗号化してなる電子署名データが作成される（ステップＢ５）。

すると、この暗号／署名処理部２３において作成された被署名データと電子署名データとからなる署名付きの暗号化指紋画像データは、認証制御部２４へ出力転送され（ステップＢ６→Ａ８）、さらに、この署名付きの暗号化指紋画像データは、入出力制御部２５から通信制御部２７、無線送受信部２８を介して外部情報処理システム３０へ送信される（ステップＡ９）。

外部情報処理システム３０において、前記リング型指紋読み取り装置１０から送信転送された署名付きの暗号化指紋画像データは、無線送受信部３２にて受信され、通信制御部３３を介してシステム制御部３４に入力される（ステップＣ２）。

すると、この外部情報処理システム３０のシステム制御部３４に受信入力された署名付きの暗号化指紋画像データは、暗号解読／署名検証プログラム３６ｃに従って、その暗号化指紋画像データの復号化処理が行われると共に、署名検証処理が行われる（ステップＣ３）。

ここで、署名付きの暗号化指紋画像データの復号化および署名検証に成功したか否か判断され（ステップＣ４）、復号化および署名検証に成功したと判断された場合には、指紋照合プログラム３６ｂに従って、前記複合化された読み取り指紋画像データと登録済み指紋メモリ３７ｂに登録記憶されている登録指紋画像データとの照合処理が行われる（ステップＣ５）。

そして、登録済みの指紋画像データに対して読み取り指紋画像データが照合一致することで、本人指紋の照合認証に成功したと判断されると（ステップＣ６）、指紋認証の成功通知がセキュリティ／サービス制御部３５によって、例えば入退室管理ゲートの解錠装置へ送信され、当該入退室ゲートが自動解錠される（ステップＣ７，Ｃ８）。

これにより、ユーザは、自分の指をわざわざ本人認証装置などの指紋読み取り窓に置きに行く手間を必要とせず、前記リング型指紋読み取り装置１０（１０′）を常時自分の手Ｈの指Ｆに装着しておくだけで、容易に本人認証を行わせることができるようになる。

また、このリング型指紋読み取り装置１０（１０′）では、当該読み取り装置１０（１０′）を装着している指Ｆの付け根の指紋画像が、外周リング１２の回転摺動に伴う一定の範囲ａ〜ｂで、１ラインＣＣＤの撮像素子１７の走査に応じた幅と長さの指紋画像データＧpicとして読み取られるので、指紋認証に十分な情報量の指紋画像データとして取得できるようになる。

一方、前記ステップＣ４において、署名付きの暗号化指紋画像データの復号化または署名検証に失敗したと判断された場合には、入出力装置３８によって「復号ＮＧ」のメッセージが出力される（ステップＣ４→Ｃ９）。

また、前記ステップＣ６において、登録済みの指紋画像データに対して読み取り指紋画像データが照合不一致となることで、本人指紋の照合認証に失敗したと判断された場合には、入出力装置３８によって「認証ＮＧ」のメッセージが出力される（ステップＣ６→Ｃ１０）。

さらに、前記リング型指紋読み取り装置１０でのステップＡ２において、指紋データ読み取り指示の受信判断が行われない状態では、例えば指紋データメモリ２２に対する指紋画像データ入出力などのその他の判断、処理が行われる（ステップＡ２→Ａ１０→Ａ１１）。

なお、前記図４および図５で示したリング型指紋読み取り装置１０（１０′）の電子回路の構成および動作処理では、読み取った指紋画像データの暗号化処理や電子署名処理などを行い、これにより得られた署名付きの暗号化指紋画像データを外部情報処理システム３０に渡して実際の指紋認証処理を外部で行わせる構成としたが、例えば外部情報処理システム３０にある指紋照合機能部をもリング型指紋読み取り装置１０（１０′）に持たせ、読み取り指紋画像データと登録指紋画像データとの照合結果の出力まで当該リング型指紋読み取り装置１０（１０′）で行う構成としてもよい。

また、前記第１実施形態のリング型指紋読み取り装置１０（１０′）では、当該リング型指紋読み取り装置１０（１０′）を装着した指Ｆの付け根の表面の指紋画像データを読み取り、本人認証すべき生体情報として取得する構成としたが、次の第２実施形態のリング型静脈管読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）において説明するように、当該リング型静脈管読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）を装着した指Ｆの付け根の内部の静脈血管画像データを読み取り、本人認証すべき生体情報として取得する構成としてもよい。

（第２実施形態）
図６は、本発明の第２実施形態に係る散乱光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ａの構成を示す平面図である。

この散乱光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ａにおいて、前記図３で示した散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

この散乱光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ａでは、撮像素子１７を配したリングヘッド部１３と指Ｆを間にして対向する位置の透明内周リング１１の内部に照明光源１４ｂを設けると共に、同内周リング１１内部の前記リングヘッド部１３の回転摺動範囲ａ〜ｂを除いたところ大径側壁面に対して、前記照明光源１４ｂから内周リング１１の内部を伝播してくる散乱光ｘ１，ｘ２，…を何れも指Ｆを間にして前記リングヘッド部１３の摺動範囲ａ〜ｂの方向に反射させるための多数の反射散乱板ｍ１，ｍ２，…を設ける。

そして、リングヘッド部１３に内蔵させた撮像素子１７の撮像用光学系１６の光学画像取り込み端面には、光学フィルタ１６ｆを取り付ける。

すなわち、このように構成された散乱光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ａにおいて、前記リング型指紋読み取り装置１０（１０′）と同様にして外周リング１２のリングヘッド部１３を内周リング１１の範囲ａ〜ｂにわたって回転摺動しながら光学画像の読み取りを行うと、照明光源１４ｂからの照明を基にした散乱光ｘ１，ｘ２，…が指Ｆの内部にむら無く入射されるのに伴い、当該指Ｆの内部の静脈血管Ｆｐや骨・腱鞘Ｆｃの組織に対応した光学血管パターン画像Ｑ１，Ｑ２，…がリングヘッド部１３の光学フィルタ１６ｆを通して読み取られ、撮像素子１７からは、その撮像光学系１６の走査範囲ａ〜ｂに対応した幅と長さの静脈血管パターン画像データＦpic（図８参照）が撮像され取り込まれる。

図７は、本発明の第２実施形態に係る透過光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ｂの構成を示す平面図である。

この透過光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ｂにおいて、前記図６で示した散乱光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ａと同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

この透過光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ｂでは、前記図６で示した散乱光式読み取り装置１０Ａの内周リング１１内に設けた反射散乱板ｍ１，ｍ２，…を設けず、複数の照明光源１４b1，１４b2（本実施形態では２つ）を同内周リング１１の内部の前記リングヘッド部１３の回転摺動範囲ａ〜ｂを除いたところに均等に分散して配設し、指Ｆの内部を、撮像素子１７を配したリングヘッド部１３の対向方向からむら無く照明する。

すなわち、この透過光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ｂでは、内周リング１１内の複数の照明光源１４b1，１４b2によって放射された光が指Ｆの内部をむら無く照明するもので、前記図６における散乱光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ａと同様に、外周リング１２のリングヘッド部１３を内周リング１１の範囲ａ〜ｂにわたって回転摺動しながら光学画像の読み取りを行うことで、指Ｆの内部の静脈血管Ｆｐや骨・腱鞘Ｆｃの組織に対応した光学血管パターン画像Ｑ１，Ｑ２，…がリングヘッド部１３の光学フィルタ１６ｆを通して読み取られ、撮像素子１７からは、その撮像光学系１６の走査範囲ａ〜ｂに対応した幅と長さの静脈血管パターン画像データＦpic（図８参照）が撮像され取り込まれる。

図８は、前記リング型静脈管読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）を手Ｈの指Ｆに装着して範囲ａ〜ｂの長さで読み取られた静脈血管パターン画像データＦpicを示す図である。

なお、前記図６で示した散乱光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ａ、図７で示した透過光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ｂの何れの場合でも、図示はしないが、内周リング１１に対する外周リング１２の回転摺動距離を一定間隔毎に検出するためのエンコーダ機能を設け、この一定間隔毎の回転距離検出に同期させて撮像素子１６による光学血管パターン画像Ｑ１，Ｑ２，…の取り込みタイミングを制御することにより、より高精細で正確な静脈血管パターン画像データＦpicを得ることができる。

また、この第２実施形態におけるリング型静脈管読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）とその読み取り情報に基づく外部情報処理システムの電子回路の構成及び動作処理については、前記図４，図５で示した第１実施形態におけるリング型指紋読み取り装置１０（１０′）とその読み取り情報に基づく外部情報処理システム３０の電子回路の構成及び動作処理と同様であり、その読み取り画像の対象のみが指紋画像と静脈血管パターン画像とで異なるのみであるため、その図示及び説明を省略する。

したがって、前記第２実施形態の構成によるリング型静脈管読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）を使用した場合でも、ユーザは、自分の指をわざわざ本人認証装置などの指紋読み取り窓に置きに行く手間を必要とせず、このリング型静脈管読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）を常時自分の手Ｈの指Ｆに装着しておくだけで、容易に本人認証を行わせることができるようになる。

また、このリング型静脈管読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）でも、当該読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）を装着している指Ｆの付け根の血管パターン画像が、外周リング１２の回転摺動に伴う一定の範囲ａ〜ｂで、１ラインＣＣＤの撮像素子１７の走査に応じた幅と長さの静脈血管パターン画像データＦpicとして読み取られるので、指紋認証に十分な情報量の血管パターン画像データとして取得できるようになる。

なお、前記図１及び図３で示した第１実施形態のリング型指紋読み取り装置１０（１０′）では、指Ｆの付け根の表面の指紋画像データＧpicを読み取り、また、前記図６及び図７で示した第２実施形態のリング型静脈管読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）では、指Ｆの付け根の静脈血管パターン画像Ｆpicを読み取る装置として構成したが、次の第３実施形態のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘ（１０Ｙ）において説明するように、指Ｆの付け根の指紋画像データＧpicと静脈血管パターン画像Ｆpicとの両方を切り換えて読み取る装置として構成してもよい。

（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係る固定透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘの構成を示す平面図である。

この固定透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘは、前記図３で示した散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′と前記図７で示した透過光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ｂとを組み合わせて構成したもので、各読み取り装置１０′および１０Ｂと同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

すなわち、この固定透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘでは、透明中空の内周リング１１ａ内に、環状に伝播する散乱光ｘを得るための指紋照明用光源１４ａを配置すると共に、同透明中空の内周リング１１ａ内に、指組織Ｆ（Ｆｃ）の透過光Ｑ１，Ｑ２，…を得るための複数の指組織照明用光源１４b1，１４b2（本実施形態では２つ）を均等に分散配置して構成する。

そして、指紋画像データＧpicを読み取る場合には指紋照明用光源１４ａを点灯し、静脈血管パターン画像データＦpicを読み取る場合には指組織照明用光源１４b1，１４b2を点灯するための、読み取り切り替え機能（図示せず）を設ける。

すなわち、この固定透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘにおいて、指紋画像を読み取る場合には、内周リング１１ａ内の照明光源１４ａによって放射された光が当該内周リング１１ａ内を散乱光ｘとして環状に伝播し、指Ｆの表面を平均的に照明するもので、前記散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′と同様に、外周リング１２のリングヘッド部１３を内周リング１１ａの範囲ａ〜ｂにわたって回転摺動しながら光学指紋画像Ｇｘの読み取りを行うことで、撮像素子１７からは、図３で示したように、その撮像光学系１６の走査範囲ａ〜ｂに対応した幅と長さの指紋画像データＧpicが撮像され取り込まれる。

また、同リング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘにおいて、血管パターン画像を読み取る場合には、内周リング１１ａ内の複数の照明光源１４b1，１４b2によって放射された光が指Ｆの内部をむら無く照明するもので、前記透過光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ｂと同様に、外周リング１２のリングヘッド部１３を内周リング１１の範囲ａ〜ｂにわたって回転摺動しながら光学画像の読み取りを行うことで、指Ｆの内部の静脈血管Ｆｐや骨・腱鞘Ｆｃの組織に対応した光学血管パターン画像Ｑ１，Ｑ２，…がリングヘッド部１３の撮像用光学系１６を通して読み取られ、撮像素子１７からは、その撮像走査範囲ａ〜ｂに対応した幅と長さの静脈血管パターン画像データＦpic（図８参照）が撮像され取り込まれる。

なお、この固定透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘの場合でも、図示はしないが、内周リング１１ａに対する外周リング１２の回転摺動距離を一定間隔毎に検出するためのエンコーダ機能を設け、この一定間隔毎の回転距離検出に同期させて撮像素子１６による光学画像の取り込みタイミングを制御することにより、より高精細で正確な指紋画像データＧpicおよび静脈血管パターン画像データＦpicを得ることができる。

図１０は、本発明の第３実施形態に係る回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙの構成を示す平面図である。

この回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙにおいて、前記図１で示した反射光式のリング型指紋読み取り装置１０と同一の構成部分については、同一の符号を付してその説明を省略する。

この回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙでは、外周リング４１のリングヘッド部４３を１箇所として含む該外周リング４１の均等な分散箇所（本実施形態では３箇所）に、内周リング１１に対する回転摺接動作を円滑にするための回転ローラ４２ａ〜４２ｃを設ける。

また、同外周リング４１のリングヘッド部４３には、内周リング１１と摺接回転するローラと回転伝達歯車を備え、当該外周リング４１の回転量を検出してその回転検出信号を回路基板１８へ供給するためのロータリエンコーダ（回転検出器）４４を設ける。撮像素子１７は、このロータリエンコーダ（回転検出器）４４からの回転検出信号に同期してその撮像処理のタイミングが制御される。

さらに、前記外周リング４１のリングヘッド部４３と相対する２箇所の均等分散位置に２つの指組織照明用１４b1，１４b2を配設し、当該外周リング４１が内周リング１１に対して如何なる回転摺動位置にあっても、リングヘッド部４３の撮像用光学系１６から見て常に定位置の指組織照明用光源１４b1，１４b2から指Ｆの内部をむら無く透過照明する構成とする。

そして、指紋画像データＧpicを読み取る場合にはリングヘッド部４３にある指紋照明用光源１４ａを点灯し、静脈血管パターン画像データＦpicを読み取る場合には指組織照明用光源１４b1，１４b2を点灯するための、読み取り切り替え機能（図示せず）を設ける。

図１１は、前記回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙによる指Ｆの全周（３６０度）走査Ｒ１，Ｒ２に応じた画像読み取り状態を示す図である。

図１２は、前記回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙを手Ｈの指Ｆに装着した使用状態を示す図である。

すなわち、この回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙにおいて、指紋画像を読み取る場合には、リングヘッド４３にある指紋照明用光源１４ａによって放射された光が内周リング１１ａを介して撮像用光学系１６に対応する位置の指Ｆの表面を照明するもので、外周リング４１のリングヘッド部４３を指Ｆの全周にわたって回転摺動しながら光学指紋画像Ｇｘの読み取りを行うことで（図１１・図１２参照）、撮像素子１７からは、ロータリエンコーダ４４からの回転量検出信号に同期して、その撮像光学系１６の全周走査に対応した幅と長さの指紋画像データＧpicが撮像され取り込まれる。

また、同回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙにおいて、血管パターン画像を読み取る場合には、外周リング４１の２箇所に分散配置した指組織照明用光源１４b1，１４b2によって放射された光が指Ｆの内部をむら無く照明するもので、図１１および図１２に示すように、外周リング４１のリングヘッド部４３を指Ｆの全周にわたって回転摺動しながら光学画像の読み取りを行うことで、指Ｆの内部の静脈血管Ｆｐや骨・腱鞘Ｆｃの組織に対応した光学血管パターン画像Ｑ１，Ｑ２，…がロータリエンコーダ４４からの回転量検出信号に同期してリングヘッド部１３の撮像用光学系１６を通して読み取られ、撮像素子１７からは、その全周走査に対応した幅と長さの静脈血管パターン画像データＦpicが撮像され取り込まれる。

なお、この第３実施形態におけるリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘ（１０Ｙ）とその読み取り情報に基づく外部情報処理システムの電子回路の構成及び動作処理については、前記図４，図５で示した第１実施形態におけるリング型指紋読み取り装置１０（１０′）とその読み取り情報に基づく外部情報処理システム３０の電子回路の構成及び動作処理と同様であり、その読み取り画像の対象が指紋画像と静脈血管パターン画像とで切り換え可能なだけであるため、その図示及び説明を省略する。

したがって、前記第３実施形態の構成によるリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘ（１０Ｙ）を使用した場合でも、ユーザは、自分の指をわざわざ本人認証装置などの指紋読み取り窓に置きに行く手間を必要とせず、このリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘ（１０Ｙ）を常時自分の手Ｈの指Ｆに装着しておくだけで、容易に本人認証を行わせることができるようになる。

また、このリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘ（１０Ｙ）でも、当該読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）を装着している指Ｆの付け根の指紋画像や血管パターン画像が、外周リング１２の回転摺動に伴う３６０度の範囲で、１ラインＣＣＤの撮像素子１７の全周走査に応じた幅と長さの指紋画像データＧpicや静脈血管パターン画像データＦpicとして読み取られるので、指紋認証に十分な情報量の指紋画像データや血管パターン画像データとして、必要に応じ切り換えて取得できるようになる。

なお、本願発明は、前記各実施形態に限定されるものではなく、実施形態ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。さらに、前記各実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、各実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されたり、幾つかの構成要件が組み合わされても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除されたり組み合わされた構成が発明として抽出され得るものである。

本発明の第１実施形態に係る反射光式のリング型指紋読み取り装置１０の構成を示す平面図。 前記リング型指紋読み取り装置１０を手Ｈの指Ｆに装着した使用状態と範囲ａ〜ｂの長さで読み取られた指紋画像データＧpicを示す図。 本発明の第１実施形態に係る散乱光式のリング型指紋読み取り装置１０′の構成を示す平面図であり、同図（Ａ）はその全体平面図、同図（Ｂ）はその照明光学系の部分拡大図。 前記リング型指紋読み取り装置１０（１０′）とその読み取り情報に基づく外部情報処理システム３０の電子回路の構成を示すブロック図。 前記リング型指紋読み取り装置１０（１０′）と外部情報処理システム３０の動作処理を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る散乱光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ａの構成を示す平面図。 本発明の第２実施形態に係る透過光式のリング型静脈管読み取り装置１０Ｂの構成を示す平面図。 前記リング型静脈管読み取り装置１０Ａ（１０Ｂ）を手Ｈの指Ｆに装着して範囲ａ〜ｂの長さで読み取られた静脈血管パターン画像データＦpicを示す図。 本発明の第３実施形態に係る固定透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｘの構成を示す平面図。 本発明の第３実施形態に係る回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙの構成を示す平面図。 前記回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙによる指Ｆの全周（３６０度）走査Ｒ１，Ｒ２に応じた画像読み取り状態を示す図。 前記回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置１０Ｙを手Ｈの指Ｆに装着した使用状態を示す図。

符号の説明

１０ …反射光式のリング型指紋読み取り装置
１０′…散乱光式のリング型指紋読み取り装置
１０Ａ…散乱光式のリング型静脈管読み取り装置
１０Ｂ…透過光式のリング型静脈管読み取り装置
１０Ｘ…固定透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置
１０Ｙ…回転透過光式のリング型指紋／静脈管読み取り装置
１１ …透明内周リング
１１ａ…透明中空内周リング
１２、４１…外周リング
１３、４３…リングヘッド部
１４、１４ａ…指紋照明用光源
１４ｂ、１４b1，１４b2…指組織照明用光源
１５ …照明用光学系
１６ …撮像用光学系
１６ｆ…光学フィルタ
１７ …撮像素子
１８ …回路基板
２１ …指紋（静脈管パターン）画像信号処理部
２２ …指紋（静脈管パターン）データメモリ
２３ …暗号／署名処理部
２４ …認証制御部
２５ …入出力制御部
２６ …電池
２７、３３…通信制御部
２８、３２…無線送受信部
２９、３１…アンテナ
３０ …外部情報処理システム
３４ …システム制御部
３５ …セキュリティ／サービス制御部
３６ …プログラムメモリ
３６ａ…認証アプリケーションプログラム
３６ｂ…指紋（静脈管パターン）照合プログラム
３６ｃ…暗号解読／署名検証プログラム
３７ …データメモリ
３７ａ…個人ＩＤ情報メモリ（静脈管パターン）メモリ
３７ｂ…登録済み指紋（静脈管パターン）メモリ
３７ｃ…鍵情報／証明書メモリ
３８ …入出力装置
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ…回転ローラ
４４ …ロータリエンコーダ
ｍ１，ｍ２，…反射散乱板
Ｈ …手
Ｆ …指
Ｇ …指紋
Ｆｐ…静脈血管
Ｆｃ…骨・腱鞘
Ｇpic …指紋画像データ
Ｆpic …静脈血管パターン画像データ

Claims (6)

1. 指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明の内周リングと、
   この内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、
   この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、
   このリングヘッド部の内部に配設され、前記内周リングを通して指の表面を照明する照明光源と、
   前記リングヘッド部の内部に配設され、前記照明光源により照明された指の表面の指紋画像を撮像する撮像素子と、
   前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指紋画像データを記憶する画像メモリと、
   を備えたことを特徴とするリング型読み取り装置。
2. 指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明中空の内周リングと、
   この内周リングの中空の内部に配設され、当該内周リング内に散乱光を伝播させて指の表面を照明する照明光源と、
   前記内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、
   この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、
   このリングヘッド部の内部に配設され、前記照明光源により照明された指の表面の指紋画像を撮像する撮像素子と、
   前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指紋画像データを記憶する画像メモリと、
   を備えたことを特徴とするリング型読み取り装置。
3. 指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明の内周リングと、
   この内周リングの内部に配設され、当該内周リングの内周面に接触する指の内部を透過して照明する照明光源と、
   前記内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、
   この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、
   このリングヘッド部の内部に配設され、前記照明光源により透過照明された指の内部の静脈血管パターン画像を撮像する撮像素子と、
   前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指の内部の静脈血管パターン画像データを記憶する画像メモリと、
   を備えたことを特徴とするリング型読み取り装置。
4. 指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明中空の内周リングと、
   この内周リングの中空の内部に配設され、当該内周リング内に散乱光を伝播させて指の表面を照明する指紋照明用光源と、
   前記内周リングの内部に配設され、当該内周リングの内周面に接触する指の内部を透過して照明する指内部照明用光源と、
   前記内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、
   この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、
   このリングヘッド部の内部に配設され、前記指紋照明用光源により照明された指の表面の指紋画像か、前記指内部照明用光源により透過照明された指の内部の静脈血管パターン画像を切り換えて撮像する撮像素子と、
   前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指紋画像データか、指の内部の静脈血管パターン画像データを記憶する画像メモリと、
   を備えたことを特徴とするリング型読み取り装置。
5. 指の外周の表面に直に接触する指輪型で透明の内周リングと、
   この内周リングの外周に重ねて当該内周リングと相対して回転摺動可能な外周リングと、
   この外周リングの一部分に外方へ向けて突設されたリングヘッド部と、
   この外周リングのリングヘッド部と対向方向となる当該外周リング上に設けられ、前記内周リングを通して当該内周リングの内周面に接触する指の内部を透過して照明する指内部照明用光源と、
   前記リングヘッド部の内部に配設され、前記内周リングを通して指の表面を照明する指紋照明用光源と、
   このリングヘッド部の内部に配設され、前記指紋照明用光源により照明された指の表面の指紋画像か、前記指内部照明用光源により透過照明された指の内部の静脈血管パターン画像を切り換えて撮像する撮像素子と、
   前記外周リングの回転摺動に伴い前記撮像素子の走査範囲に対応して撮像された指紋画像データか、指の内部の静脈血管パターン画像データを記憶する画像メモリと、
   を備えたことを特徴とするリング型読み取り装置。
6. さらに、
   前記画像メモリに記憶された画像データを外部の情報処理システムに無線送信する送信手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載のリング型読み取り装置。

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