JP2006288872A - Blood vessel image input apparatus, blood vessel image constituting method, and personal authentication system using the apparatus and method - Google Patents

Blood vessel image input apparatus, blood vessel image constituting method, and personal authentication system using the apparatus and method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To raise an authentication rate by providing a miniaturized low-cost apparatus for more stably acquiring high-definition images. <P>SOLUTION: A blood vessel image input apparatus includes: LED light sourses; refractive-index distributed lens arrays; and solid-state imaging elements. The apparatus includes: LEDs 1a, 1b; the three strings of refractive-index distributed lens arrays 2a-2c; and the three linear solid-state imaging elements 3a-3c. The LEDs 1a, 1b radiates near infrared light which transmits the inner part of a finger FG. The refractive-index distributed lens arrays 2a-2c are arranged on an optical path between the finger FG and the linear solid-state imaging elements 3a-3c, so as to have a focal point at a different position inside the finger FG. The blood vessel images of venous vessels which are three-dimensionally distributed inside the finger FG are formed in the linear solid-state imaging elements 3a-3c via the three strings of refractive-index distributed lens arrays 2a-2c. The linear solid-state imaging elements 3a-3c acquire the formed blood vessel images. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、照明手段から照射され、指内部を透過した光により照明された指血管の画像を固体撮像素子で受光する血管画像入力装置、血管画像構成方法、およびこれを用いた個人認証システムに関する。特に本発明は、指と固体撮像素子との位置を相対的に移動させることにより、照明手段から照射され、指内部の透過した光により照明された指血管の画像を固体撮像素子で受光する血管画像入力装置、血管画像構成方法、およびこれを用いた個人認証システムに関する。   The present invention relates to a blood vessel image input device, a blood vessel image construction method, and a personal authentication system using the blood vessel image input device that receive a finger blood vessel image illuminated by light emitted from an illuminating means and illuminated by light transmitted through a finger. . In particular, the present invention relates to a blood vessel that receives an image of a finger blood vessel that is irradiated from illumination means and illuminated by light transmitted through the finger by moving the position of the finger and the solid-state image sensor relative to each other. The present invention relates to an image input device, a blood vessel image construction method, and a personal authentication system using the same.

近年、情報技術の著しい進歩によって電子商取引等の経済活動が普及するのに伴い、情報の不正使用を防止する目的から個人認証を電子化する必要性もまた増大している。そこで、鍵のように携帯を必要とせず、利便性が高く、遺失や盗難等による不正行使の恐れも少ない個人認証方式として、指紋や虹彩、血管パターンといった個人の体の一部を鍵として用いる生体認証が注目されている。特に血管パターンを用いた認証方法は、指紋のように犯罪捜査を連想させたり、虹彩のように直接眼球に光を照射したりすることがないので心理的抵抗感が少なく、また、容易に観測できる生体表面ではなく、生体内部の特徴のため、偽造が困難という利点がある。   In recent years, as economic activities such as electronic commerce spread due to remarkable progress in information technology, the necessity of digitizing personal authentication for the purpose of preventing unauthorized use of information is also increasing. Therefore, as a personal authentication method that does not require a mobile phone like a key, is highly convenient, and is less likely to be illegally exercised due to loss or theft, a part of the body of a person such as a fingerprint, iris, or blood vessel pattern is used as a key. Biometric authentication is attracting attention. In particular, the authentication method using a blood vessel pattern has little psychological resistance because it is not associated with criminal investigations like fingerprints or irradiates light directly on eyes like irises, and is easily observed. There is an advantage that forgery is difficult because of the characteristics inside the living body, not the surface of the living body.

このような生体内部の血管パターンは、近赤外光の光源によって対象部位を照らし、それを近赤外光に感度のあるカメラもしくはイメージセンサなどの撮像系で撮影することで得られる。血液中のヘモグロビンは近赤外光を良く吸収するため、血管部分で光が吸収され、周辺組織に比べて暗く写る。この明暗の差による紋様が血管パターンとなる。   Such a blood vessel pattern inside a living body is obtained by illuminating a target site with a near-infrared light source and photographing it with an imaging system such as a camera or an image sensor sensitive to near-infrared light. Hemoglobin in blood absorbs near-infrared light well, so light is absorbed in blood vessels and appears darker than surrounding tissues. The pattern due to the difference in brightness becomes a blood vessel pattern.

血管パターンを利用する血管画像入力装置として、特許文献1に述べられている手の甲の静脈の画像を利用するものや、特許文献2に述べられている手のひらの静脈画像を利用するものがある。これらの血管画像入力装置においては、手の甲や手のひらなどの大面積画像を取得するために撮像手段は二次元撮像素子であり、結像光学系による画像の取得に対し撮像物体が大きくなるため撮像装置全体がかなり大きくなってしまう問題があった。   As a blood vessel image input apparatus using a blood vessel pattern, there are an apparatus using a back vein image of the hand described in Patent Document 1 and an apparatus using a palm vein image described in Patent Document 2. In these blood vessel image input devices, the image pickup means is a two-dimensional image pickup device for acquiring a large area image such as the back of the hand or the palm, and the image pickup object becomes larger than the image acquisition by the imaging optical system. There was a problem that the whole became quite large.

このように撮像装置の大型化を避けるため、手の指の血管画像を入力する血管画像入力装置が特許文献3または特許文献4に述べられている。   In order to avoid such an increase in the size of the imaging device, Patent Document 3 or Patent Document 4 describes a blood vessel image input device that inputs a blood vessel image of a finger of a hand.

特許文献4に述べられている指の静脈画像の画像入力装置を図11に沿って説明する。   The finger vein image input device described in Patent Document 4 will be described with reference to FIG.

図11に示す血管画像入力装置は、筐体100に設けた光源部104内の近赤外光源114から光源開口部106を介して照射される近赤外光を指FGに入射し、撮影開口部110を介してカメラ部112で指内部を透過してきた光線を利用して血管画像を撮影している(図中の108はガイド溝、118はボタンスイッチ、116は遮光板をそれぞれ示す)。
特開平10−295674号公報 特開2004−062826号公報 特開平7−21373号公報 特開2004−265269号公報
The blood vessel image input apparatus shown in FIG. 11 makes the near-infrared light emitted from the near-infrared light source 114 in the light source unit 104 provided in the housing 100 through the light source opening 106 enter the finger FG, and the imaging aperture A blood vessel image is taken by using the light beam transmitted through the finger by the camera unit 112 via the unit 110 (108 in the figure is a guide groove, 118 is a button switch, and 116 is a light shielding plate, respectively).
JP-A-10-295664 JP 2004-062826 A JP 7-21373 A JP 2004-265269 A

図11の構成における撮像手段は、特許文献4では特に明示されていないが、二次元撮像素子であり、指の先端から指の根元までを撮像するためには、指の長さに対応した撮像領域が必要となる。この撮像領域を図12に簡略化して示す。図12から分かるように、二次元撮像素子から成る指紋用撮像素子120と、指内部を透過してきた光線を指FGの静脈パターンVPを反映した血管画像として指紋用撮像素子120に結像させる結像光学系としてのレンズ光学系121とを有するカメラ部112は、指全体の撮像領域10を確保するため、指FGとの間を離して設置する必要がある。一般に二次元撮像素子はコストの観点から極力小さいものが要求され、レンズ光学系の縮小率は大きくなりがちであり、その結果指と撮像素子との距離は大きくなる傾向にある。またレンズの径を大きくし、画角を広く取る必要がある。   The imaging means in the configuration of FIG. 11 is a two-dimensional imaging device, which is not explicitly specified in Patent Document 4, and in order to image from the tip of the finger to the base of the finger, imaging corresponding to the length of the finger An area is required. This imaging region is shown in a simplified manner in FIG. As can be seen from FIG. 12, a fingerprint image sensor 120 composed of a two-dimensional image sensor and a light beam transmitted through the inside of the finger are imaged on the fingerprint image sensor 120 as a blood vessel image reflecting the vein pattern VP of the finger FG. The camera unit 112 having the lens optical system 121 as an image optical system needs to be installed apart from the finger FG in order to secure the imaging region 10 of the entire finger. In general, a two-dimensional image sensor is required to be as small as possible from the viewpoint of cost, and the reduction ratio of the lens optical system tends to be large. As a result, the distance between the finger and the image sensor tends to be large. It is also necessary to increase the lens diameter and wide angle of view.

よって上記の装置形態では、血管パターンの撮像のために縮小光学系を有するカメラを用いていたため、一定長の焦点距離が必要で、また、カメラ自体がレンズ等で厚みを持つ(レンズも相当の径を持つ)ために、撮像部の筐体が大きくなりがちである。また小型設計のための自由度が低いという問題があった。   Therefore, in the above-described apparatus form, a camera having a reduction optical system is used for imaging a blood vessel pattern, so that a fixed focal length is necessary, and the camera itself has a thickness such as a lens (the lens is also a considerable amount). Therefore, the housing of the imaging unit tends to be large. There is also a problem that the degree of freedom for a small design is low.

また、指の血管は、指紋と違い指内部に3次元的に存在するため、レンズに対する血管の相対位置が場所により異なる。また撮影時に指の上下動などによりレンズに対して血管位置が変動する。そのような画像を取得する場合、光学系の被写界深度は、極力深くする必要がある。被写界深度を深くしようとすると、光学長が長くなり、小型化という課題に相反することにある。専用の広角レンズを使う方法では、その設計製作のコストが大きくなり、低コスト化という課題に相反することになる。そこで、特許文献4の中には、小型化のために鏡による折り返し構造なども開示されているが、撮像素子として2次元撮像素子を使用しているうえ、開示されている図面の光学的な構成も折り返しに適した方向ではなく、十分に光学的検討を加えたものとは言い難い。このように装置の小型化を考えた提案がなされているものの、上記構成での小型化では不十分である。   Further, since the blood vessels of the finger exist three-dimensionally inside the finger unlike the fingerprint, the relative position of the blood vessel with respect to the lens differs depending on the location. Further, the blood vessel position fluctuates with respect to the lens due to the vertical movement of the finger during photographing. When acquiring such an image, it is necessary to make the depth of field of the optical system as deep as possible. If the depth of field is increased, the optical length becomes longer, which is in conflict with the problem of miniaturization. The method of using a dedicated wide-angle lens increases the cost of designing and manufacturing, which conflicts with the problem of cost reduction. Therefore, Patent Document 4 discloses a folding structure with a mirror for miniaturization, but uses a two-dimensional image sensor as the image sensor and optically displays the disclosed drawings. The configuration is not a direction suitable for folding, and it cannot be said that the optical examination is sufficiently performed. Although proposals have been made in consideration of downsizing of the apparatus in this way, downsizing with the above configuration is insufficient.

本発明は、このような従来の事情を考慮してなされたもので、小型化及び低コスト化を図ると共に、より安定して精細な画像を取得して認証率向上を図ることを目的とする。   The present invention has been made in view of such conventional circumstances, and aims to reduce the size and cost, and to acquire a more stable and fine image and improve the authentication rate. .

上記目的を達成するため、本発明による血管画像入力装置は、指の内部を透過する光を照射する照明手段と、前記照明手段により照射される光により前記指の内部に3次元状に分布する静脈血管の血管画像を取得する撮像手段と、前記指の血管画像を前記撮像手段に結像する結像手段とを有する血管画像入力装置において、前記結像手段は、前記指と前記撮像手段の間の光路上に配置される屈折率分布型レンズアレイを有し、この屈折率分布型レンズアレイを介して前記指の血管画像を前記撮像手段に結像することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a blood vessel image input device according to the present invention is distributed in a three-dimensional manner inside a finger by illumination means for irradiating light passing through the inside of the finger and light emitted by the illumination means. In a blood vessel image input device having imaging means for acquiring a blood vessel image of a venous blood vessel and imaging means for forming a blood vessel image of the finger on the imaging means, the imaging means includes the finger and the imaging means. A refractive index distribution type lens array disposed on the optical path between them, and forming a blood vessel image of the finger on the imaging means via the refractive index distribution type lens array.

本発明において、前記結像手段は、前記指と前記撮像手段の間の光路上に配置される複数の屈折率分布型レンズアレイを有し、前記撮像手段は、前記複数の屈折率分布型レンズアレイに応じた複数の撮像素子を有してもよい。前記複数の屈折率分布型レンズアレイは、前記指の内部の異なる位置に焦点を有してもよい。前記結像手段は、前記複数の屈折率分布型レンズアレイにより、前記指の内部に3次元状に分布する静脈血管の血管画像を結像し、前記撮像手段は、結像された前記血管画像を取得してもよい。前記結像手段は、前記指と前記撮像手段の間の光路上に配置される反射手段をさらに有してもよい。前記指の表面画像を取得する画像取得手段をさらに有してもよい。   In the present invention, the imaging unit has a plurality of gradient index lens arrays arranged on an optical path between the finger and the imaging unit, and the imaging unit includes the plurality of gradient index lenses. You may have several image pick-up elements according to an array. The plurality of gradient index lens arrays may have focal points at different positions inside the finger. The imaging means forms a blood vessel image of a venous blood vessel distributed three-dimensionally inside the finger by the plurality of gradient index lens arrays, and the imaging means forms the imaged blood vessel image May be obtained. The imaging unit may further include a reflection unit disposed on an optical path between the finger and the imaging unit. You may further have an image acquisition means to acquire the surface image of the finger.

本発明による血管画像入力装置は、指の内部を透過する光を照射する照明手段と、前記照明手段により照射される光により前記指の内部に3次元状に分布する静脈血管の血管画像を取得する撮像手段と、前記指の画像を前記撮像手段に結像する結像手段とを有する血管画像入力装置において、前記指を設置する設置部材と、前記指が前記設置部材と接触する領域の表面画像を取得する表面画像取得手段とを有し、前記撮像手段は、前記領域以外の指の領域の血管画像を取得することを特徴とする。   The blood vessel image input device according to the present invention acquires a blood vessel image of a venous blood vessel that is three-dimensionally distributed inside the finger by illumination means that emits light that passes through the inside of the finger, and light that is emitted by the illumination means. In a blood vessel image input apparatus having an imaging means for performing imaging and an imaging means for forming an image of the finger on the imaging means, a surface of a region where the finger contacts the installation member A surface image acquisition unit that acquires an image, wherein the imaging unit acquires a blood vessel image of a finger region other than the region.

本発明において、前記設置部材は、前記照明手段により照射される光を透過する光透過部材を有し、前記表面画像取得手段は、前記光により前記指が前記光透過部材と接触する領域に生じる光学指紋画像を取得してもよい。前記結像手段は、複数の屈折率分布型レンズアレイを有し、前記撮像手段は、前記複数の屈折率分布型レンズアレイに応じた複数の撮像手段を有してもよい。前記屈折率分布型レンズアレイは、前記指の内部の異なる位置に焦点を有してもよい。前記結像手段は、前記複数の屈折率分布型レンズアレイにより前記指の内部に3次元状に分布する静脈血管の血管画像を結像し、前記撮像手段は、結像された前記血管画像を取得してもよい。前記結像手段は、前記指と前記撮像手段の間の光路上に配置される反射手段をさらに有してもよい。   In the present invention, the installation member includes a light transmission member that transmits light irradiated by the illumination unit, and the surface image acquisition unit is generated in an area where the finger contacts the light transmission member due to the light. An optical fingerprint image may be acquired. The imaging unit may include a plurality of gradient index lens arrays, and the imaging unit may include a plurality of imaging units corresponding to the plurality of gradient index lens arrays. The gradient index lens array may have focal points at different positions inside the finger. The imaging means forms a blood vessel image of a venous blood vessel that is distributed three-dimensionally inside the finger by the plurality of gradient index lens arrays, and the imaging means displays the imaged blood vessel image. You may get it. The imaging unit may further include a reflection unit disposed on an optical path between the finger and the imaging unit.

本発明において、前記画像取得手段により取得された表面画像を成す複数の画像信号、及び前記撮像手段により取得された血管画像を成す複数の画像信号の少なくとも一方に基づいて前記指の走査量を検出する手段と、検出された前記指の走査量に応じて、前記指全体の血管画像あるいは表面画像を形成する手段とをさらに有してもよい。   In the present invention, the scanning amount of the finger is detected based on at least one of a plurality of image signals forming a surface image acquired by the image acquisition unit and a plurality of image signals forming a blood vessel image acquired by the imaging unit. And a means for forming a blood vessel image or a surface image of the entire finger according to the detected scanning amount of the finger.

本発明による血管画像構成方法は、指内の異なる位置に焦点の合った複数の部分血管画像を取得し、取得された複数の部分血管画像から全体の血管画像を再構成することを特徴とする。本発明において、一連の部分血管画像を用いて全体の血管画像を再構成してもよい。   The blood vessel image construction method according to the present invention is characterized by acquiring a plurality of partial blood vessel images focused on different positions in a finger, and reconstructing the entire blood vessel image from the acquired plurality of partial blood vessel images. . In the present invention, the entire blood vessel image may be reconstructed using a series of partial blood vessel images.

本発明による個人認証システムは、上記いずれかの血管画像入力装置と、前記血管画像入力装置により読み取られた前記指の血管画像を被検体の識別情報としてあらかじめ登録する血管画像登録手段と、前記血管画像入力装置により読み取られた前記指の血管画像と前記血管画像登録手段の登録画像とが一致するか否かを照合し、その照合結果を個人認証信号として出力する血管画像照合手段とを備えたことを特徴とする。   The personal authentication system according to the present invention includes any one of the above-described blood vessel image input devices, a blood vessel image registration means for previously registering a blood vessel image of the finger read by the blood vessel image input device as identification information of a subject, and the blood vessels A blood vessel image collating unit that collates whether or not the finger blood vessel image read by the image input device matches the registered image of the blood vessel image registration unit, and outputs the collation result as a personal authentication signal; It is characterized by that.

本発明において、前記血管画像入力装置により読み取られた前記指の表面画像を被検体の識別情報としてあらかじめ登録する表面画像登録手段と、前記血管画像入力装置により読み取られた前記指の表面画像と前記表面画像登録手段の登録画像とが一致するか否かを照合し、その照合結果を個人認証信号として出力する表面画像照合手段とをさらに備えてもよい。   In the present invention, surface image registration means for registering in advance the surface image of the finger read by the blood vessel image input device as subject identification information, the surface image of the finger read by the blood vessel image input device, and the It may further comprise surface image collating means for collating whether or not the registered image of the surface image registering means matches and outputting the collation result as a personal authentication signal.

本発明によれば、従来以上に小型であり、安定で精細な画像を取得し、認証率の向上した血管画像入力装置、血管画像構成方法、およびこれらを用いた個人認証システムを安価に提供することができる。   According to the present invention, a blood vessel image input device, a blood vessel image construction method, and a personal authentication system using the same, which are smaller than before, obtain a stable and fine image, and have an improved authentication rate, are provided at low cost. be able to.

以下、本発明にかかる血管画像入力装置、血管画像構成方法、およびこれらを用いた個人認証システムの実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of a blood vessel image input device, a blood vessel image construction method, and a personal authentication system using these according to the present invention will be described with reference to the drawings.

指の静脈は、指の内部に3次元状に分布している。また、スイープ型(指走査型)の血管画像入力装置では、指の動きは不安定となる。このため、静脈の焦点がずれやすい。静脈パターンの撮影は、基本的に非接触なので、特にその問題がある。その対策として、レンズで被写界深度を出して、いずれの場合もボケのない画像を得ようとすると、光路長が長くなり、全体が大きくなる。小型化しようと、専用のレンズを設計すると、コストが高くなる。   Finger veins are distributed three-dimensionally inside the finger. In the sweep type (finger scanning type) blood vessel image input device, the movement of the finger becomes unstable. For this reason, the focus of the vein tends to shift. Vein pattern photography is particularly problematic because it is basically contactless. As a countermeasure, if the depth of field is obtained with a lens and an image without blur is obtained in any case, the optical path length becomes long and the whole becomes large. Designing a dedicated lens to reduce the size increases the cost.

そこで、本実施形態による血管画像入力装置では、結像光学系として、汎用の安い屈折率分布型レンズアレイを使用している。適度な被写界深度を有する屈折率分布型レンズアレイを用いることにより、一般のレンズ光学系を用いる場合に比べ小型化が図れる。つまり屈折率分布アレイは以下の実施形態に示すように、1次元の光学系としては、屈折率分布型のロッドレンズを複数個1列に並べて板状とし、更に等倍光学系であるので焦点距離を短くできるので、筐体中の配置など設計自由度が高くなり、小型化がしやすいという特徴を持つ。また個人認証に用いられる血管は、100μm程度以上の径をもつ皮下静脈パターンを主に利用し、この血管パターンは、指という光学的散乱体中の画像(そもそもボケを有する)として捕らえるので、屈折率分布型レンズアレイを用いることができる。ただし、汎用の屈折率分布型レンズアレイを用いて血管の画像を取ろうとすると、一般的に被写界深度が浅いため、その画質が落ちやすいという問題がある。特に指内の血管は、指紋のように密着かつ平面で焦点位置が固定でないため、指の動きでその焦点位置が変わり、3次元の分布をしている血管パターンを撮影するのは難しい。   Therefore, in the blood vessel image input apparatus according to the present embodiment, a general-purpose inexpensive gradient index lens array is used as the imaging optical system. By using a gradient index lens array having an appropriate depth of field, the size can be reduced as compared with the case of using a general lens optical system. In other words, as shown in the following embodiments, the refractive index distribution array is a one-dimensional optical system in which a plurality of refractive index distribution type rod lenses are arranged in a line to form a plate shape, and further, since it is an equal-magnification optical system, it is a focal point. Since the distance can be shortened, the degree of freedom in design, such as the arrangement in the housing, is high, and it is easy to downsize. The blood vessel used for personal authentication mainly uses a subcutaneous vein pattern with a diameter of about 100 μm or more, and this blood vessel pattern is captured as an image in an optical scatterer called a finger (has a blur in the first place). A rate distribution lens array can be used. However, when an image of a blood vessel is taken using a general-purpose gradient index lens array, there is a problem that the image quality tends to be lowered because the depth of field is generally shallow. In particular, since the blood vessel in the finger is in close contact with a plane like a fingerprint and the focal position is not fixed, the focal position is changed by the movement of the finger, and it is difficult to photograph a blood vessel pattern having a three-dimensional distribution.

その点を踏まえ、特にスイープ型(指走査型)の血管画像入力装置では、用いる屈折率分布型レンズアレイとして、焦点位置の異なる複数の屈折率分布型レンズアレイを使用している。また、複数の屈折率分布型レンズアレイに対応する撮像手段を成すセンサとして、複数のライン状センサを用いている。さらに、画像再構成では、複数のライン状センサにより得られる画像のうち、どれか焦点の合った画像を使用している。また複数の部分画像で指全体をカバーして、それぞれ焦点の合った画像を合成している。結像光学系及び撮像手段は、このように汎用の低コストな部品が適用される。
[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態による血管画像入力装置の構成を図1及び図2に示す。図1は、本装置の全体構成を示す概略図、図2は、図1の装置構成における基本部分の構成を示す斜視図である。
In view of this point, particularly in a sweep type (finger scanning type) blood vessel image input apparatus, a plurality of refractive index distribution type lens arrays having different focal positions are used as the refractive index distribution type lens array to be used. In addition, a plurality of line sensors are used as sensors constituting imaging means corresponding to a plurality of gradient index lens arrays. Furthermore, in the image reconstruction, an image in which one of the images obtained by the plurality of line sensors is in focus is used. In addition, the entire finger is covered with a plurality of partial images, and images in focus are synthesized. As described above, general-purpose low-cost parts are applied to the imaging optical system and the imaging means.
[First Embodiment]
The configuration of the blood vessel image input apparatus according to the first embodiment of the present invention is shown in FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the apparatus, and FIG. 2 is a perspective view showing the configuration of the basic part of the apparatus configuration of FIG.

図1及び図2に示す血管画像入力装置は、指FGの内部を透過する近赤外光を照射する光源(照明手段)と、指FGの静脈パターンVPを反映した血管画像を取得する撮像素子と、指FGの血管画像を撮像素子に結像する光学結像系とを有する。この構成において、近赤外光を透過するガイド板10上に沿って、指FGを一定方向(図中矢印Pで示す水平方向)に走査することにより、指FGの第1関節と第2関節との間の部分に存在する皮下の静脈パターンVPの血管画像を撮影する。   The blood vessel image input device shown in FIGS. 1 and 2 has a light source (illuminating means) that irradiates near-infrared light that passes through the inside of the finger FG and an image sensor that acquires a blood vessel image reflecting the vein pattern VP of the finger FG. And an optical imaging system that forms a blood vessel image of the finger FG on the imaging device. In this configuration, the first joint and the second joint of the finger FG are scanned by scanning the finger FG in a certain direction (horizontal direction indicated by an arrow P in the figure) along the guide plate 10 that transmits near-infrared light. A blood vessel image of the subcutaneous vein pattern VP existing between the two is taken.

近赤外光は、一般に血管以外の生体に吸収されにくく、血管のコントラストを得やすい700nm−1000nmの波長を用いることが可能であるが、本実施形態では950nmの波長を用いている。この波長の近赤外光を発する光源として、本実施形態ではLED(Light Emitting Diode)1a、1bが設けられる。このLED1a、1bは、図示の如く、指FGの前後の位置に、指FGをその腹面から照射するように配置される。これらのLED1a、1bからの近赤外光は、指FGに照射され、指内部を散乱透過してきた近赤外光(散乱拡散光)により指内部の静脈が照明される(図中の矢印Qは、指内部での散乱透過光を示す)。また光源を成すLED1a、1bは、血管画像入力装置の製品形態に応じて、指FGの側面や背面から照射するように配置してもよい。   Near-infrared light is generally not easily absorbed by living bodies other than blood vessels, and it is possible to use a wavelength of 700 nm to 1000 nm that is easy to obtain blood vessel contrast. In this embodiment, a wavelength of 950 nm is used. In this embodiment, LEDs (Light Emitting Diodes) 1a and 1b are provided as light sources that emit near-infrared light having this wavelength. As shown in the figure, the LEDs 1a and 1b are arranged at positions before and after the finger FG so as to irradiate the finger FG from its abdominal surface. Near-infrared light from these LEDs 1a and 1b is applied to the finger FG, and the veins inside the finger are illuminated by the near-infrared light (scattered diffused light) scattered and transmitted through the finger (arrow Q in the figure). Shows scattered transmitted light inside the finger). Moreover, you may arrange | position LED1a and 1b which comprise a light source so that it may irradiate from the side surface or the back surface of the finger FG according to the product form of the blood vessel image input apparatus.

結像光学系として、本実施形態では3列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cが設けられる。この3列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cは、それぞれの指内の焦点が高さ方向に異なるように配置される(図中の破線は、それぞれの焦点の位置h1、h2、h3を示す)。それぞれのライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cは、同一の焦点、被写界深度を有する。被写界深度が1mmの場合、3列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cにより3mm程度の範囲に渡って画像を取ることができる。本実施形態で用いる屈折率分布型レンズアレイとしては、例えばセルフォックレンズアレイ(「SLA(登録商標)」)が適用可能である。   As the imaging optical system, in this embodiment, three rows of linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c are provided. The three rows of linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c are arranged so that the focal points in the fingers are different in the height direction (broken lines in the figure indicate the positions h1, h2 and h3 are shown). Each of the linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c has the same focal point and depth of field. When the depth of field is 1 mm, an image can be taken over a range of about 3 mm by three rows of linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c. As the gradient index lens array used in the present embodiment, for example, a SELFOC lens array (“SLA (registered trademark)”) is applicable.

結像光学系による結像部分には、撮像素子が設けられる。この撮像素子として、本実施形態では3列のライン状固体撮像素子3a、3b、3cが設けられる。この3列のライン状固体撮像素子3a、3b、3cは、3列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cに応じてそれぞれ配置される。固体撮像素子3a、3b、3cは、指FGの走査範囲と撮像範囲を考慮し、さらに結像光学系の配置を考慮すると、短冊状の形態が好ましい。本実施形態では、複数ラインからなる短冊状の形態、つまり複数ラインからなるライン形状のものを用いている。   An image sensor is provided in an image forming portion by the image forming optical system. As this imaging device, in this embodiment, three rows of line-shaped solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c are provided. The three rows of linear solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c are arranged in accordance with the three rows of linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c, respectively. The solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c are preferably in the form of strips in consideration of the scanning range and imaging range of the finger FG and further considering the arrangement of the imaging optical system. In the present embodiment, a strip-like form composed of a plurality of lines, that is, a line shape composed of a plurality of lines is used.

これらの3列のライン状固体撮像素子3a、3b、3cにより、指内部の異なる焦点位置h1、h2、h3の指静脈画像(3焦点画像)の一部が得られる。本実施形態では、指FGを走査しながら、この3焦点画像を1つの部分画像セットとして、時間的に連続する複数の部分画像セットを取得し、取得されたこれらの部分画像セットを用いて血流による静脈パターンVPを全体画像として再構成する。   By these three rows of line-shaped solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c, a part of finger vein images (trifocal images) at different focal positions h1, h2, and h3 inside the finger can be obtained. In the present embodiment, while scanning the finger FG, the three-focus image is used as one partial image set, a plurality of temporally continuous partial image sets are acquired, and blood is obtained using these acquired partial image sets. The vein pattern VP due to the flow is reconstructed as an entire image.

指FGは、固体撮像素子3a、3b、3cの主走査方向(ライン方向)と垂直方向に走査することができる。指FGを主走査方向に走査することで上記のライン状の指内部の静脈パターン画像が取得できる。また3列の固体撮像素子3a、3b、3cは、本実施形態では、固体撮像素子3a、3b、3cの順に走査する。これにより固体撮像素子3a、3b、3cでは、走査に合わせて順番に同じ領域を重複して次々に撮影していく。指FGの走査方向が、図1及び図2に示す場合と反対方向の場合は、固体撮像素子3c、3b、3aの順に走査すればよい。   The finger FG can scan in a direction perpendicular to the main scanning direction (line direction) of the solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c. By scanning the finger FG in the main scanning direction, the vein pattern image inside the line-shaped finger can be acquired. In addition, in this embodiment, the three rows of solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c scan in the order of the solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c. Thereby, in the solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c, the same area is sequentially overlapped and photographed one after another according to scanning. When the scanning direction of the finger FG is opposite to the direction shown in FIGS. 1 and 2, the scanning may be performed in the order of the solid-state imaging devices 3c, 3b, and 3a.

次に、図3を参照して、固体撮像素子3a、3b、3cにより取得された静脈パターンVPの部分画像セットからその全体画像を再構成する際の画像読み取り方法を説明する。なお、図3に示す画像読み取り方法の処理手順は、例えば固体撮像素子3a、3b、3cの出力側に接続される画像処理部等の処理部(図示しない)により実行される処理プログラムとして予め設定される。   Next, an image reading method when reconstructing the entire image from the partial image set of the vein pattern VP acquired by the solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c will be described with reference to FIG. The processing procedure of the image reading method shown in FIG. 3 is set in advance as a processing program executed by a processing unit (not shown) such as an image processing unit connected to the output side of the solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c, for example. Is done.

まず、ステップAにて、固体撮像素子3a、3b、3cにより、3焦点位置h1〜h3での画像を3フレーム分取込む。この場合、固体撮像素子3a、3b、3cの並びに応じて、1フレーム当たり3枚の画像が得られる。図3の例では、固体撮像素子3a、3b、3cにより、1フレーム目の画像IM11、IM21、IM31、2フレーム目の画像IM12、IM22、IM32、3フレーム目の画像IM13、IM23、IM33がそれぞれ得られる。   First, in step A, three frames of images at the three focal positions h1 to h3 are captured by the solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c. In this case, three images are obtained per frame in accordance with the arrangement of the solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c. In the example of FIG. 3, the images IM11, IM21, IM31 of the first frame, the images IM12, IM22, IM32 of the first frame, the images IM13, IM23, IM33 of the third frame are respectively obtained by the solid-state imaging devices 3a, 3b, 3c. can get.

次いで、ステップBにて、3焦点位置h1〜h3での連続する3フレーム画像をその焦点毎に分類する。この場合、1つの焦点当たり3フレーム分の画像が得られており、それぞれの焦点毎に分類された3フレーム画像IM11〜IM13、IM21〜IM23、IM31〜M33が走査範囲全体の画像にそれぞれ対応している。   Next, in step B, consecutive three frame images at the three focal positions h1 to h3 are classified for each focal point. In this case, images of three frames per focus are obtained, and the three-frame images IM11 to IM13, IM21 to IM23, and IM31 to M33 classified for each focus correspond to the entire scanning range, respectively. ing.

この場合、前記のように指FGが上下に変動し(図1中の矢印Rは、指FGの走査に伴うぶれを示す)、或いは静脈パターン(血管パターン)VPが3次元に分布することで、それぞれの3焦点での画像の、おのおののフレームでは、焦点が合っていない画像(ボケのある画像)が取り込まれる可能性がある。   In this case, as described above, the finger FG fluctuates up and down (the arrow R in FIG. 1 indicates the shake accompanying the scanning of the finger FG), or the vein pattern (blood vessel pattern) VP is distributed three-dimensionally. In each frame of the images at the three focal points, there is a possibility that an image out of focus (an image with blur) may be captured.

そこで、ステップCにて、焦点毎に分類された3フレーム画像IM11〜IM13、IM21〜IM23、IM31〜M33の中から焦点が合っているフレームのみを採用して合成画像を生成する。例えば、1フレーム目、2フレーム目の画像では、固体撮像素子3a、3bの画像の焦点が、また3フレーム目の画像では、固体撮像素子3cの画像の焦点が合っているとする。この場合、1フレーム目、2フレーム目では固体撮像素子3a、3bの画像IM11、IM22を、また3フレーム目では固体撮像素子3cの画像IM33をそれぞれ採用して合成画像を生成し、全体の静脈パターンVPを示す血管パターン画像を再構成する。これにより、ボケのない鮮明な画像を再構成することができる。   Therefore, in step C, a composite image is generated by adopting only the frame in focus from among the three frame images IM11 to IM13, IM21 to IM23, and IM31 to M33 classified for each focus. For example, it is assumed that the images of the solid-state imaging devices 3a and 3b are in focus in the first and second frames, and that the image of the solid-state imaging device 3c is in focus in the third frame. In this case, the images IM11 and IM22 of the solid-state image pickup devices 3a and 3b are adopted in the first frame and the second frame, and the image IM33 of the solid-state image pickup device 3c is adopted in the third frame to generate a combined image, and the entire vein A blood vessel pattern image showing the pattern VP is reconstructed. Thereby, a clear image without blur can be reconstructed.

なお、それぞれの焦点での画像は、走査範囲全体の画像を成す各フレームが互いに重なるよう予め設定された駆動条件で取得されており(図中の例参照)、この各フレームの重なり情報を利用することにより、各フレームの短冊画像を重ね合わせて全体画像を再構成することができる。よって本実施形態では、指の走査量(走査速度)を検出するための手段を必ずしも必要としない。ただし、より正確な走査量を計測するために、指の走査量を検出する手段を設けてもよい。この手段として、例えばローラー状の回転機構を設け、これに沿って走査することで回転機構から指の走査量(走査速度)を取得してもよい。   The image at each focal point is acquired under a driving condition set in advance so that the frames forming the image of the entire scanning range overlap each other (see the example in the figure), and the overlap information of each frame is used. By doing so, it is possible to reconstruct the entire image by superimposing the strip images of each frame. Therefore, in the present embodiment, means for detecting the finger scanning amount (scanning speed) is not necessarily required. However, in order to measure a more accurate scanning amount, a means for detecting the scanning amount of the finger may be provided. As this means, for example, a roller-like rotation mechanism may be provided, and the scanning amount (scanning speed) of the finger may be acquired from the rotation mechanism by scanning along this.

従って、本実施形態によれば、次のような効果が得られる。   Therefore, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

一般に屈折率分布型レンズアレイは、被写界深度を深くすることができず、用途が限られるが、本実施形態の構成をとることによって、一般のスキャナ等に使われている汎用、低コストのライン状屈折率分布型レンズアレイを使って、広い焦点範囲を撮影することができる。つまり、指FGの操作中に少々指FGが上下に振れることがあっても、3列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cのどれかで焦点が合っていれば、ボケのない画像を取得できる。   In general, the gradient index lens array cannot increase the depth of field, and its application is limited. However, by adopting the configuration of this embodiment, the general-purpose and low-cost used in general scanners and the like. A wide focal range can be imaged using the linear gradient index lens array. That is, even if the finger FG may slightly swing up and down during the operation of the finger FG, if the focus is in any of the three rows of linear gradient index lens arrays 2a, 2b and 2c, You can get no image.

また、静脈血管は、指内に3次元的に分布しているが、本実施形態の構成により、これらの静脈血管に3列のライン状屈折率分布型レンズアレイのどれかの焦点が合っていれば、ボケのない画像を取得できる。3次元分布とは言っても、今見ようとしている静脈血管は、皮下に沿って分布しているので、3mm程度の焦点範囲があればよい。また血管画像は、血管パターンが指紋ほど細かくないので、指紋ほどの解像度を要求されず、このような光学系で十分である。   In addition, the venous blood vessels are three-dimensionally distributed in the finger. However, according to the configuration of the present embodiment, any one of the three-row linear gradient index lens array is focused on these venous blood vessels. If so, an image without blur can be acquired. Even if it is a three-dimensional distribution, the venous blood vessel that is about to be seen is distributed along the skin, so that a focal range of about 3 mm is sufficient. In addition, since the blood vessel image has a blood vessel pattern that is not as fine as a fingerprint, resolution as high as that of a fingerprint is not required, and such an optical system is sufficient.

さらに、指FGの走査に従い、同時に焦点の異なる3つの画像セットとして、時間的に連続画像群を取得できるので、これらの画像群から最適画像を使って、指血管パターンの全体画像を再構成することができる。   Furthermore, as the three sets of images having different focal points at the same time can be acquired in accordance with the scanning of the finger FG, temporally continuous image groups can be acquired, and the entire image of the finger blood vessel pattern is reconstructed using the optimal images from these image groups. be able to.

なお、本実施形態では、3列のライン状屈折率分布型レンズアレイを用いたが、列数はこれに限定されず、例えば3列以上としてもよい。被写界深度が0.5mmとより小さいものでも、6列とすれば同程度の深さを撮影することができる。0.5mmのものはより汎用的で、6列用いても低コスト化を図れる。また撮像素子も、短冊状のセンサは量産効果で低コストで製造できるので、ある程度まで列数を増やすことはコストアップにつながらず、小型化、低コスト化の観点から最適設計を行うことができる。   In the present embodiment, the three-row linear gradient index lens array is used, but the number of columns is not limited to this, and may be three or more, for example. Even if the depth of field is as small as 0.5 mm, the same depth can be taken with 6 rows. The one with 0.5 mm is more general, and the cost can be reduced even if six rows are used. In addition, since the strip sensor can be manufactured at low cost due to mass production effects, increasing the number of rows to some extent does not lead to cost increase, and optimal design can be performed from the viewpoint of miniaturization and cost reduction. .

また本実施形態は指FGを走査させるスイープ型の血管画像入力装置としたが、屈折率分布型レンズアレイと撮像素子を一体化した可動モジュールを走査させるスキャナー型としてもよい。この場合もスキャン中の指FGの動きに対して同様の効果を有する。静脈パターンを赤外光で撮像する場合、近赤外光は、指FGに照射され、指内部を散乱透過してきた近赤外光(散乱拡散光)により指内部の静脈が照明されるので、指FGの側面あるいは背面から照射する形態の光源は、このモジュールと一体化する必要はない(一般の原稿を読み取るスキャナでは、光源と可動モジュールに一体化される)。その結果可動モジュールの一層の小型化を図ることができる。さらに可動モジュールの動作と撮像の動作を同期させることで全体画像の再構成ができるので、取得した短冊状の画像を用いて全体画像を再構成する必要もない。
[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態による血管画像入力装置の構成を図4に示す。
In this embodiment, the sweep-type blood vessel image input device that scans the finger FG is used. However, a scanner type that scans a movable module in which a gradient index lens array and an image sensor are integrated may be used. This also has the same effect on the movement of the finger FG during scanning. When the vein pattern is imaged with infrared light, the near infrared light is irradiated on the finger FG, and the vein inside the finger is illuminated by the near infrared light (scattered diffused light) scattered and transmitted through the finger. The light source in the form of irradiation from the side surface or the back surface of the finger FG does not need to be integrated with this module (in a scanner reading a general document, it is integrated with the light source and the movable module). As a result, the movable module can be further reduced in size. Furthermore, since the entire image can be reconstructed by synchronizing the operation of the movable module and the image capturing operation, it is not necessary to reconstruct the entire image using the acquired strip-shaped image.
[Second Embodiment]
FIG. 4 shows the configuration of a blood vessel image input apparatus according to the second embodiment of the present invention.

図4に示す血管画像入力装置は、結像光学系として、2列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2bが、それぞれの指内の焦点が高さ方向に異なるように配置される(図中の破線は、それぞれの焦点の位置h1、h2を示す)。さらに、それぞれのライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2bと指FGの間に反射鏡4a、4bを設け、この反射鏡4を介してライン状固体撮像素子3a、3bと指FGとの間の光学路を90度折り曲げた形態とする。近赤外光の光源を成すLED1は、反射鏡4a、4bの間に設置され、指FGをその腹側から照射する。この形態により、更に小型化を達成できる。   In the blood vessel image input apparatus shown in FIG. 4, two rows of linear gradient index lens arrays 2a and 2b are arranged as an imaging optical system so that the focal points in each finger are different in the height direction ( (The broken lines in the figure indicate the positions h1 and h2 of the respective focal points). Further, reflecting mirrors 4a and 4b are provided between the respective linear gradient index lens arrays 2a and 2b and the finger FG, and between the linear solid-state imaging devices 3a and 3b and the finger FG via the reflecting mirror 4. The optical path is bent 90 degrees. The LED 1 serving as a near-infrared light source is installed between the reflecting mirrors 4a and 4b and irradiates the finger FG from its ventral side. With this configuration, further miniaturization can be achieved.

それぞれのライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2bは、同一の焦点、被写界深度を有する。被写界深度が1mmの場合、2列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2bにより2mm程度の範囲に渡って画像を取ることができる。血管パターンは、それほど細かい解像度を要求されないので、理論上の2mmより広い範囲で十分認証に耐える画像を取得することができるが、更に2段で4列配置することもできる。   Each of the linear gradient index lens arrays 2a and 2b has the same focal point and depth of field. When the depth of field is 1 mm, an image can be taken over a range of about 2 mm by the two rows of linear gradient index lens arrays 2a and 2b. Since the blood vessel pattern is not required to have a very fine resolution, an image that can sufficiently withstand the authentication can be obtained in a range wider than the theoretical 2 mm, but four rows can be arranged in two stages.

結像光学系による結像部分には、撮像素子が設けられる。この撮像素子として、本実施形態では2列のライン状固体撮像素子3a、3bが設けられる。この2列のライン状固体撮像素子3a、3bは、2列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2bに応じてそれぞれ配置される。固体撮像素子3a、3bは、指FGの走査範囲と撮像範囲を考慮し、さらに結像光学系の配置を考慮すると、短冊状の形態が好ましい。本実施形態では、複数ラインからなる短冊状の形態、つまり複数ラインからなるライン形状のものを用いている。   An image sensor is provided in an image forming portion by the image forming optical system. In this embodiment, two rows of linear solid-state image sensors 3a and 3b are provided as the image sensors. The two rows of linear solid-state imaging devices 3a and 3b are respectively arranged in accordance with the two rows of linear gradient index lens arrays 2a and 2b. The solid-state imaging devices 3a and 3b are preferably in the form of strips in consideration of the scanning range and imaging range of the finger FG and further considering the arrangement of the imaging optical system. In the present embodiment, a strip-like form composed of a plurality of lines, that is, a line shape composed of a plurality of lines is used.

これらの2列のライン状固体撮像素子3a、3bにより、指内部の異なる焦点位置h1、h2の指静脈画像(2焦点画像)の一部が得られる。本実施形態では、指FGを走査しながら、この2焦点画像を1つの部分画像セットとして、時間的に連続する複数の部分画像セットを取得し、取得されたこれらの部分画像セットを用いて血流による静脈パターンVPを全体画像として再構成する。   By these two rows of linear solid-state imaging devices 3a and 3b, a part of finger vein images (bifocal images) at different focal positions h1 and h2 inside the finger can be obtained. In the present embodiment, while scanning the finger FG, a plurality of temporally continuous partial image sets are acquired using this bifocal image as one partial image set, and blood is obtained using these acquired partial image sets. The vein pattern VP due to the flow is reconstructed as an entire image.

指FGは、固体撮像素子3a、3bの主走査方向(ライン方向)と垂直方向に走査することができる。指FGを主走査方向に走査することで上記のライン状の指内部の静脈パターン画像が取得できる。また2列の固体撮像素子3a、3bは、本実施形態では、固体撮像素子3a、3bの順に走査する。これにより固体撮像素子3a、3bでは、走査に合わせて順番に同じ領域を重複して次々に撮影していく。指FGの走査方向が、図4に示す場合と反対方向の場合は、固体撮像素子3b、3aの順に走査すればよい。
[第3の実施形態]
本発明の第2の実施形態による血管画像入力装置の構成を図5に示す。本実施形態では、血管画像に加え、更に指紋画像を取得し、認証精度を高めている。
The finger FG can scan in a direction perpendicular to the main scanning direction (line direction) of the solid-state imaging devices 3a and 3b. By scanning the finger FG in the main scanning direction, the vein pattern image inside the line-shaped finger can be acquired. In the present embodiment, the two rows of solid-state imaging devices 3a and 3b scan in the order of the solid-state imaging devices 3a and 3b. Thereby, in the solid-state imaging devices 3a and 3b, the same area is sequentially overlapped and photographed sequentially in accordance with the scanning. When the scanning direction of the finger FG is opposite to the direction shown in FIG. 4, the scanning may be performed in the order of the solid-state imaging devices 3b and 3a.
[Third Embodiment]
A configuration of a blood vessel image input apparatus according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. In this embodiment, in addition to the blood vessel image, a fingerprint image is further acquired to improve the authentication accuracy.

図5に示す血管画像入力装置は、指FGの内部を透過する近赤外光を照射する光源(照明手段)と、指FGの静脈パターンVPを反映した血管画像を取得する撮像素子と、指FGの血管画像を撮像素子に結像する光学結像系とを有する。この構成において、近赤外光を透過するガイド板10上に沿って、指FGを一定方向(図中矢印Pで示す水平方向)に走査することにより、指FGの第1関節と第2関節との間の部分に存在する皮下の静脈パターンVPの血管画像を撮影する。   The blood vessel image input apparatus shown in FIG. 5 includes a light source (illuminating means) that emits near-infrared light that passes through the inside of the finger FG, an image sensor that acquires a blood vessel image that reflects the vein pattern VP of the finger FG, An optical imaging system that forms an FG blood vessel image on an image sensor. In this configuration, the first joint and the second joint of the finger FG are scanned by scanning the finger FG in a certain direction (horizontal direction indicated by an arrow P in the figure) along the guide plate 10 that transmits near-infrared light. A blood vessel image of the subcutaneous vein pattern VP existing between the two is taken.

近赤外光は、一般に血管以外の生体に吸収されにくく、血管のコントラストを得やすい700nm−1000nmの波長を用いることが可能であるが、本実施形態では950nmの波長を用いている。この波長の近赤外光を発する光源として、本実施形態ではLED1が設けられる。このLED1からの近赤外光は、指FGに照射され、指内部を散乱透過してきた近赤外光(散乱拡散光)により指内部の静脈が照明される(図中の矢印Qは、指内部での散乱透過光を示す)。また光源を成すLED1は、血管画像入力装置の製品形態に応じて、指FGの側面や背面から照射するように配置してもよい。   Near-infrared light is generally not easily absorbed by living bodies other than blood vessels, and it is possible to use a wavelength of 700 nm to 1000 nm that is easy to obtain blood vessel contrast. In this embodiment, a wavelength of 950 nm is used. In this embodiment, an LED 1 is provided as a light source that emits near-infrared light having this wavelength. The near-infrared light from the LED 1 is applied to the finger FG, and the vein in the finger is illuminated by the near-infrared light (scattered diffused light) scattered and transmitted inside the finger (the arrow Q in the figure indicates the finger). Shows scattered light inside.) Moreover, you may arrange | position LED1 which comprises a light source so that it may irradiate from the side surface or back surface of the finger FG according to the product form of the blood vessel image input device.

結像光学系として、第1の実施形態と同じ3列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cが、それぞれの指内の焦点が高さ方向に異なるように配置される。   As the imaging optical system, the same three-row linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c as in the first embodiment are arranged so that the focal points in the fingers are different in the height direction.

結像光学系による結像部分には、それぞれのライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cに応じて3列のライン状固体撮像素子3a、3b、3cが配置される。これらの固体撮像素子3a、3b、3cは、数ラインの短冊状固体撮像素子を用いることで低コスト化を図っている。   Three rows of linear solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c are arranged in the imaging portion by the imaging optical system in accordance with each of the linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c. These solid-state image pickup devices 3a, 3b, and 3c are designed to reduce costs by using strip-shaped solid-state image pickup devices of several lines.

また、指FGの第1関節部分の指紋画像を取得するために、指紋用固体撮像素子5が配置される。この指紋用固体撮像素子5は、ライン状の密着型光学式イメージセンサを利用することで縮小光学系が不要となり、小型化設計が容易になる。指紋画像取得のために圧力式、容量式のイメージセンサを利用すれば、指紋用の光源が不要となり、光源設計を静脈パターン側に特化でき、小型化を図れるので好適である。   In addition, in order to acquire a fingerprint image of the first joint portion of the finger FG, the fingerprint solid-state imaging device 5 is arranged. The solid-state image sensor 5 for fingerprints uses a line-type close contact optical image sensor, so that a reduction optical system is not required, and a miniaturization design is facilitated. If a pressure-type or capacitive-type image sensor is used for obtaining a fingerprint image, a light source for fingerprints is not necessary, the light source design can be specialized for the vein pattern side, and it is preferable because the size can be reduced.

本実施形態では、ガイド板10は、シリコンの厚さ100μmの薄板を利用した。シリコンは近赤外光を透過し、可視光は透過しないので、装置への不要な外光が進入するのを防ぐことができる。   In this embodiment, the guide plate 10 is a silicon thin plate having a thickness of 100 μm. Since silicon transmits near-infrared light and does not transmit visible light, unnecessary external light can be prevented from entering the apparatus.

近赤外光を透過するガイド板10に沿って、指FGを一定方向(図中矢印Pで示す水平方向)に走査する。指走査に従いガイド板4に密着した指先部の指紋画像を取得する。これは一連の短冊状の画像となる。複数のライン数の部分画像を対象とし、それぞれの部分画像が重なり合うように取得する。これは固体撮像素子3a、3b、3cの1フレームの走査速度を、想定される指FGの走査速度より十分大きくすることにより実現することができる。これら重なり部を有する部分画像を、重なり部を参照にして、つなぎ合わせることにより全体の指紋画像を求める。   The finger FG is scanned in a certain direction (horizontal direction indicated by an arrow P in the figure) along the guide plate 10 that transmits near-infrared light. A fingerprint image of the fingertip part in close contact with the guide plate 4 is acquired according to the finger scanning. This is a series of strip-like images. Target partial images of a plurality of lines, and acquire the partial images so as to overlap each other. This can be realized by making the scanning speed of one frame of the solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c sufficiently higher than the assumed scanning speed of the finger FG. The whole fingerprint image is obtained by joining the partial images having these overlapping portions with reference to the overlapping portions.

また同時に、指FGの第1関節と第2関節との間の部分に存在する皮下の静脈を3列の固体撮像素子3a、3b、3cで撮影する。このとき、指FGの指紋採取部分はガイド板10に接触しており、ガイド板10に接触しない部分の静脈パターンが撮影される。これは、静脈は、圧力がほとんどゼロに近く、ガイド板10にある圧力で接触すると静脈がつぶれ、中の血液は周りの毛細血管に退避してしまい、画像としての血管パターンが消失してしまうためである。この不具合を避けるために、指先はガイド板10に接触させ、その指FGを走査することが好適である。更に指FGの動きとガイド板10との接触、非接触を安定にするために、指FGを側面で支えるガイド等を設けてもよい。指FGの先端部分は、ガイド板10に完全に接触しているので、指FGの走査はある程度安定した動きとなる。ただし、図5のように走査する場合、焦点の変動が大きいので、それに合わせた配置とする。   At the same time, the subcutaneous vein existing in the portion between the first joint and the second joint of the finger FG is photographed by the three rows of solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c. At this time, the fingerprint collection portion of the finger FG is in contact with the guide plate 10, and the vein pattern of the portion not in contact with the guide plate 10 is photographed. This is because the pressure of the vein is almost zero, and when the contact is made with the pressure on the guide plate 10, the vein collapses, the blood inside retreats to the surrounding capillaries, and the blood vessel pattern as an image disappears. Because. In order to avoid this problem, it is preferable that the fingertip is brought into contact with the guide plate 10 and the finger FG is scanned. Further, in order to stabilize the movement of the finger FG and the contact or non-contact with the guide plate 10, a guide or the like that supports the finger FG on the side surface may be provided. Since the tip portion of the finger FG is completely in contact with the guide plate 10, the scanning of the finger FG has a stable movement to some extent. However, when scanning is performed as shown in FIG. 5, since the variation in focus is large, the arrangement is adjusted accordingly.

静脈パターンの取得方法は、第1の実施形態と同様である。但し、本実施形態では、指紋の重なり画像から指の走査量(走査速度)を検出し、この情報を用いて静脈パターンの再構成を行う。第1の実施形態のように静脈パターンの部分画像から、走査量を検出することは可能であるが、静脈パターンは指紋ほど細かくないので、より細かい指紋パターンから得られる走査量情報を使う。指紋用固体撮像素子5として、1ラインの固体撮像素子で低コスト化を図る場合、静脈パターンから得られる走査量を使って、指紋の全体画像を再構成することもできる。   The vein pattern acquisition method is the same as in the first embodiment. However, in this embodiment, the finger scanning amount (scanning speed) is detected from the fingerprint overlap image, and the vein pattern is reconstructed using this information. Although the scanning amount can be detected from the partial image of the vein pattern as in the first embodiment, since the vein pattern is not as fine as the fingerprint, scanning amount information obtained from a finer fingerprint pattern is used. When cost reduction is achieved with a single-line solid-state image sensor 5 as the fingerprint solid-state image sensor 5, the entire image of the fingerprint can be reconstructed using the scanning amount obtained from the vein pattern.

本実施形態では指表面の指紋情報を利用して認証精度を上げているが、指紋以外の表面画像情報(皺や傷、汚れなど)を用いても指の走査量を求めることができる。指紋の認証を行うことと関係なく、この表面画像情報から静脈パターンを再構成することができる。
[第4の実施形態]
本発明の第4の実施形態による血管画像入力装置の構成を図6に示す。本実施形態でも、第3の実施形態と同様に、血管画像に加え、更に指紋画像を取得し、認証精度を高めている。
In the present embodiment, the accuracy of authentication is improved by using fingerprint information on the finger surface, but the amount of scanning of the finger can also be obtained using surface image information (such as wrinkles, scratches, and dirt) other than the fingerprint. Regardless of the fingerprint authentication, the vein pattern can be reconstructed from the surface image information.
[Fourth Embodiment]
The configuration of a blood vessel image input device according to the fourth embodiment of the present invention is shown in FIG. Also in this embodiment, in the same way as the third embodiment, in addition to the blood vessel image, a fingerprint image is further acquired to improve the authentication accuracy.

図6に示す血管画像入力装置は、結像光学系として、3列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cが、それぞれの指内の焦点が高さ方向に異なるように配置される。さらに、それぞれのライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cと指FGの間に反射鏡4を設け、この反射鏡4を介してライン状固体撮像素子3a、3b、3cと指FGとの間の光学路を90度折り曲げた形態とする。   In the blood vessel image input apparatus shown in FIG. 6, three rows of linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c are arranged as an imaging optical system so that the focal points in each finger are different in the height direction. The Further, a reflecting mirror 4 is provided between each of the linear gradient index lens arrays 2a, 2b, 2c and the finger FG, and the linear solid-state imaging devices 3a, 3b, 3c and the finger FG are interposed via the reflecting mirror 4. The optical path between the two is bent 90 degrees.

本実施形態では、折り曲げる方向を、図のようにすることで、反射鏡4を1枚とすることができるので、実装が容易になり、一層の小型化、特に薄型化を実現できる。近赤外光の光源を成すLED1a、1bは、指FGの先端部と根元側にそれぞれ設置され、指FGを腹側から照射する。それぞれの画像の取得方法等は、第3の実施形態と同様である。   In the present embodiment, the folding direction can be set to one by making the bending direction as shown in the figure, so that mounting becomes easy, and further miniaturization, in particular, reduction in thickness can be realized. The LEDs 1a and 1b constituting the near-infrared light source are respectively installed at the tip and the base side of the finger FG, and irradiate the finger FG from the ventral side. Each image acquisition method and the like are the same as those in the third embodiment.

また、指FGの第1関節部分の指紋画像を取得するために、指紋用固体撮像素子5が配置される。この指紋用固体撮像素子5は、ライン状の密着型光学式イメージセンサを利用することで縮小光学系が不要となり、小型化設計が容易になる。指紋画像取得のために圧力式、容量式のイメージセンサを利用すれば、指紋用の光源が不要となり、光源設計を静脈パターン側に特化でき、小型化を図れるので好適である。
[第5の実施形態]
本発明の第5の実施形態による血管画像入力装置の構成を図7に示す。本実施形態でも、第3及び第4の実施形態と同様に、血管画像に加え、更に指紋画像を取得し、認証精度を高めている。
In addition, in order to acquire a fingerprint image of the first joint portion of the finger FG, the fingerprint solid-state imaging device 5 is arranged. The fingerprint solid-state imaging device 5 uses a line-type contact-type optical image sensor, so that a reduction optical system is not required, and a miniaturization design is facilitated. If a pressure-type or capacitive-type image sensor is used for obtaining a fingerprint image, a light source for fingerprints is not necessary, the light source design can be specialized for the vein pattern side, and it is preferable because the size can be reduced.
[Fifth Embodiment]
FIG. 7 shows the configuration of a blood vessel image input apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. Also in the present embodiment, as in the third and fourth embodiments, in addition to the blood vessel image, a fingerprint image is further acquired to improve the authentication accuracy.

図7に示す血管画像入力装置は、結像光学系として、3列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cが、それぞれの指内の焦点が高さ方向に異なるように配置される。ライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cは、それぞれ異なる焦点距離を有する。これにより、光路長は、最も焦点距離が長いもの以下とすることができるので、より小型化を図れる。   In the blood vessel image input apparatus shown in FIG. 7, three rows of linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c are arranged as an imaging optical system so that the focal points in each finger are different in the height direction. The The linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c have different focal lengths. As a result, the optical path length can be made shorter than the one with the longest focal length, so that the size can be further reduced.

結像光学系による結像部分には、それぞれのライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cに応じて3列のライン状固体撮像素子3a、3b、3cが配置される。これらの固体撮像素子3a、3b、3cは、数ラインの短冊状固体撮像素子を用いることで低コスト化を図っている。   Three rows of linear solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c are arranged in the imaging portion by the imaging optical system in accordance with each of the linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c. These solid-state image pickup devices 3a, 3b, and 3c are designed to reduce costs by using strip-shaped solid-state image pickup devices of several lines.

また、指FGの第1関節部分の指紋画像を取得するために、指紋用固体撮像素子5が配置される。この指紋用固体撮像素子5は、ライン状の密着型光学式イメージセンサを利用することで縮小光学系が不要となり、小型化設計が容易になる。指紋画像取得のために圧力式、容量式のイメージセンサを利用すれば、指紋用の光源が不要となり、光源設計を静脈パターン側に特化でき、小型化を図れるので好適である。それぞれの画像の取得方法等は、第3の実施形態と同様である。
[第6の実施形態]
本発明の第6の実施形態による血管画像入力装置の構成を図8に示す。
In addition, in order to acquire a fingerprint image of the first joint portion of the finger FG, the fingerprint solid-state imaging device 5 is arranged. The fingerprint solid-state imaging device 5 uses a line-type contact-type optical image sensor, so that a reduction optical system is not required, and a miniaturization design is facilitated. If a pressure-type or capacitive-type image sensor is used for obtaining a fingerprint image, a light source for fingerprints is not necessary, the light source design can be specialized for the vein pattern side, and it is preferable because the size can be reduced. Each image acquisition method and the like are the same as those in the third embodiment.
[Sixth Embodiment]
FIG. 8 shows the configuration of a blood vessel image input device according to the sixth embodiment of the present invention.

本実施形態でも、第3〜第5の実施形態と同様に、血管画像に加え、更に指紋画像を取得し、認証精度を高めている。   Also in this embodiment, in the same way as the third to fifth embodiments, in addition to the blood vessel image, a fingerprint image is further acquired to improve the authentication accuracy.

図8に示す血管画像入力装置は、結像光学系として、3列のライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cが、それぞれの指内の焦点が高さ方向に異なるように配置される。このライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cは、それぞれ異なる焦点距離を有する。これにより光路長は、最も焦点距離が長いもの以下とすることができるので、小型化を図れる。   The blood vessel image input device shown in FIG. 8 has three rows of linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c arranged as an imaging optical system so that the focal points in each finger are different in the height direction. The The linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c have different focal lengths. As a result, the optical path length can be made shorter than that having the longest focal length, so that the size can be reduced.

結像光学系による結像部分には、それぞれのライン状屈折率分布型レンズアレイ2a、2b、2cに応じて3列のライン状固体撮像素子3a、3b、3cが配置される。これらの撮像素子は、数ラインの短冊状固体撮像素子を用いることで低コスト化を図っている。本実施形態では、3列のライン状固体撮像素子3a、3b、3cの位置をそれぞれ揃え、実装を容易にしている。   Three rows of linear solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c are arranged in the imaging portion by the imaging optical system in accordance with each of the linear gradient index lens arrays 2a, 2b, and 2c. These image sensors are designed to reduce costs by using strip-shaped solid-state image sensors of several lines. In this embodiment, the positions of the three rows of linear solid-state imaging devices 3a, 3b, and 3c are aligned to facilitate mounting.

また、指FGの第1関節部分の指紋画像を取得するために、指紋用固体撮像素子5が配置される。この指紋用固体撮像素子5は、ライン状の密着型光学式イメージセンサを利用することで縮小光学系が不要となり、小型化設計が容易になる。指紋画像取得のために圧力式、容量式のイメージセンサを利用すれば、指紋用の光源が不要となり、光源設計を静脈パターン側に特化でき、小型化を図れるので好適である。それぞれの画像の取得方法等は、第3の実施形態と同様である。
[第7の実施形態]
本発明の第7の実施形態は、上記第1〜第6の実施形態のいずれかによる血管画像入力装置を用いた個人認証システムである。この個人認証システムの構成を図9および図10に示す。
In addition, in order to acquire a fingerprint image of the first joint portion of the finger FG, the fingerprint solid-state imaging device 5 is arranged. The fingerprint solid-state imaging device 5 uses a line-type contact-type optical image sensor, so that a reduction optical system is not required, and a miniaturization design is facilitated. If a pressure-type or capacitive-type image sensor is used for obtaining a fingerprint image, a light source for fingerprints is not necessary, the light source design can be specialized for the vein pattern side, and it is preferable because the size can be reduced. Each image acquisition method and the like are the same as those in the third embodiment.
[Seventh Embodiment]
The seventh embodiment of the present invention is a personal authentication system using the blood vessel image input device according to any of the first to sixth embodiments. The configuration of this personal authentication system is shown in FIGS.

図9に示す個人認証システムは、血管画像入力装置200と、この血管画像装置200に接続される血管画像照合装置300とを備える。血管画像入力装置200は、前述の固体撮像素子から構成される撮像部201と、その周辺回路部202と、LEDチップに搭載されるLED203とを有する。この血管画像入力装置200には、前述のライン状屈折率分布型レンズアレイを用いた結像光学系(図示しない)も搭載されている。   The personal authentication system shown in FIG. 9 includes a blood vessel image input device 200 and a blood vessel image matching device 300 connected to the blood vessel image device 200. The blood vessel image input apparatus 200 includes an imaging unit 201 configured by the above-described solid-state imaging device, a peripheral circuit unit 202 thereof, and an LED 203 mounted on the LED chip. The blood vessel image input device 200 is also equipped with an imaging optical system (not shown) using the above-described linear gradient index lens array.

周辺回路部202は、図10に示すように、固体撮像素子100に形成されており、撮像部201の動作を制御する制御回路(駆動回路)1021と、撮像部201から出力される指の血管画像に関する画像に応じたアナログ撮像信号をクランプ回路1022を介しアナログ信号からデジタル信号に変換するA/Dコンバータ1023と、A/Dコンバータ1023にて変換されたデジタル信号を血管画像の画像信号として外部の装置(インターフェースなど)にデータ通信するための通信制御回路1024及びそれに接続されるレジスタ1025と、LED203の発光を制御するLED制御回路1026と、外部の発振子1027から供給される基準パルスに基づき上記回路1021〜1026の動作タイミングを制御する制御パルスを発生するタイミング発生器1028とを含む。周辺回路部202を含む回路は、上記に限らず、別種の回路を含めてもよい。他方、上記の回路の一部を不図示の別チップとしてもよい。   As shown in FIG. 10, the peripheral circuit unit 202 is formed in the solid-state imaging device 100, and a control circuit (driving circuit) 1021 that controls the operation of the imaging unit 201 and a finger blood vessel output from the imaging unit 201. An A / D converter 1023 that converts an analog imaging signal corresponding to an image according to an image from an analog signal to a digital signal via a clamp circuit 1022, and the digital signal converted by the A / D converter 1023 as an image signal of a blood vessel image Based on a reference pulse supplied from an external oscillator 1027, a communication control circuit 1024 for data communication with a device (such as an interface) and a register 1025 connected thereto, an LED control circuit 1026 for controlling light emission of the LED 203, and the like. Control pulses for controlling the operation timing of the circuits 1021 to 1026 And a timing generator 1028 to live. The circuit including the peripheral circuit unit 202 is not limited to the above, and may include other types of circuits. On the other hand, a part of the circuit may be a separate chip (not shown).

血管画像照合装置300は、周辺回路部202の通信制御部から出力される通信データを入力する入力インターフェース211と、この入力インターフェース211に接続される画像処理部(血管画像照合手段)212と、この画像処理部212に接続される血管画像データベース(血管画像登録手段)213及び出力インターフェース214とを備える。出力インターフェース214は、使用やログイン等に際しセキュリティ確保等のため個人認証が必要とされる電子機器(ソフトウエアも含む)に接続される。   The blood vessel image matching device 300 includes an input interface 211 for inputting communication data output from the communication control unit of the peripheral circuit unit 202, an image processing unit (blood vessel image matching unit) 212 connected to the input interface 211, A blood vessel image database (blood vessel image registration means) 213 and an output interface 214 connected to the image processing unit 212 are provided. The output interface 214 is connected to an electronic device (including software) that requires personal authentication in order to ensure security during use or login.

ここで、血管画像データベース213には、予め個人認証すべき対象者の指の血管画像が登録されている。ここでの対象者は、一人でも複数人でも構わない。   Here, in the blood vessel image database 213, blood vessel images of the finger of the subject to be personally authenticated are registered in advance. The target person here may be one person or multiple persons.

対象者の血管画像は、対象者の個人認証情報として、初期設定時や対象者追加時などに予め血管画像入力装置200から入力インターフェース211を介し入力される。   The target person's blood vessel image is input in advance from the blood vessel image input device 200 via the input interface 211 at the time of initial setting or when the target person is added as personal authentication information of the target person.

画像処理部212は、血管画像入力装置200により読み取られた血管画像を入力インターフェース211を介し入力し、血管画像データベース213の登録画像と一致するか否かを既知の血管画像照合用画像処理アルゴリズムを基に照合し、その照合結果(血管画像一致又は不一致)を個人認証信号として出力インターフェース214を介し出力する。   The image processing unit 212 inputs a blood vessel image read by the blood vessel image input device 200 via the input interface 211, and uses a known blood vessel image matching image processing algorithm to determine whether or not the image matches the registered image in the blood vessel image database 213. The collation result (blood vessel image match or mismatch) is output through the output interface 214 as a personal authentication signal.

なお、この例では、血管画像入力装置200と血管画像照合装置300を別デバイスで構成しているが、本発明はこれに限らず、必要に応じ血管画像照合装置300の少なくとも一部の機能を血管画像入力装置200の周辺回路部202内に一体に構成してもよい。また、この例の個人認証システムは、個人認証が必要とされる電子機器内に一体に組み込んで構成しても、電子機器と別体で構成しても構わない。   In this example, the blood vessel image input device 200 and the blood vessel image matching device 300 are configured as separate devices. However, the present invention is not limited to this, and at least a part of the functions of the blood vessel image matching device 300 is performed as necessary. The peripheral circuit unit 202 of the blood vessel image input apparatus 200 may be integrated. In addition, the personal authentication system of this example may be configured integrally with an electronic device that requires personal authentication, or may be configured separately from the electronic device.

また、上記第3〜第6の実施形態のいずれかによる血管画像入力装置を用いた個人認証システムでは、取得した指紋画像と血管画像の両方を使って、個人認証を行うこともできる。たとえば、血管画像が登録血管画像と一致する場合と、指紋画像が登録指紋画像と一致する場合で、セキュリティを高めることができる。血管画像あるいは指紋画像の画像認証だけでは認証率が低い場合、両方の画像を取得し、どちらか一方の画像が一致することで認証を行い、認証のエラー率を下げることもできる。   In the personal authentication system using the blood vessel image input device according to any of the third to sixth embodiments, personal authentication can be performed using both the acquired fingerprint image and blood vessel image. For example, security can be improved when the blood vessel image matches the registered blood vessel image and when the fingerprint image matches the registered fingerprint image. If the authentication rate is low only by the image authentication of the blood vessel image or the fingerprint image, it is possible to acquire both images, perform authentication by matching one of the images, and reduce the authentication error rate.

本発明の第1の実施形態による血管画像入力装置の全体構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an overall configuration of a blood vessel image input device according to a first embodiment of the present invention. 図1に示す血管画像入力装置の基本構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the basic composition of the blood vessel image input device shown in FIG. 図1に示す血管画像入力装置を用いた画像読み取り方法を説明する概略図である。It is the schematic explaining the image reading method using the blood-vessel image input device shown in FIG. 本発明の第2の実施形態による血管画像入力装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the blood-vessel image input device by the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態による血管画像入力装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the blood-vessel image input device by the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態による血管画像入力装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the blood-vessel image input device by the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態による血管画像入力装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the blood-vessel image input device by the 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6の実施形態による血管画像入力装置の全体構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the whole structure of the blood-vessel image input device by the 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7の実施形態による個人認証システムの全体構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the whole structure of the personal authentication system by the 7th Embodiment of this invention. 図9に示す個人認証システム内の周辺回路部の内部構成を示す概略ブロック図である。It is a schematic block diagram which shows the internal structure of the peripheral circuit part in the personal authentication system shown in FIG. 従来例の指血管画像入力装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the finger blood-vessel image input device of a prior art example. 図11に示す指血管画像入力装置の2次元撮像素子による指画像の取得領域を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the acquisition area | region of the finger image by the two-dimensional image sensor of the finger blood-vessel image input device shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1、1a、1b LED(光源)
2a、2b、2c 屈折率分布型レンズアレイ
3a、3b、3c ライン状固体撮像素子
4、4a、4b 反射鏡
5 指紋用撮像素子
10 ガイド板
1, 1a, 1b LED (light source)
2a, 2b, 2c Refractive index distribution type lens array 3a, 3b, 3c Line-shaped solid-state imaging device 4, 4a, 4b Reflector 5 Fingerprint imaging device 10 Guide plate

Claims (17)

指の内部を透過する光を照射する照明手段と、
前記照明手段により照射される光により前記指の内部に3次元状に分布する静脈血管の血管画像を取得する撮像手段と、
前記指の血管画像を前記撮像手段に結像する結像手段とを有する血管画像入力装置において、
前記結像手段は、前記指と前記撮像手段の間の光路上に配置される屈折率分布型レンズアレイを有し、この屈折率分布型レンズアレイを介して前記指の血管画像を前記撮像手段に結像することを特徴とする血管画像入力装置。
Illumination means for irradiating light that passes through the inside of the finger;
An imaging means for acquiring a blood vessel image of a venous blood vessel that is three-dimensionally distributed inside the finger by light emitted from the illumination means;
In a blood vessel image input device having an imaging means for forming a blood vessel image of the finger on the imaging means,
The imaging means has a refractive index distribution type lens array disposed on an optical path between the finger and the imaging means, and the blood vessel image of the finger is taken through the refractive index distribution type lens array. A blood vessel image input device characterized by forming an image on the blood vessel.
請求項1記載の血管画像入力装置において、
前記結像手段は、前記指と前記撮像手段の間の光路上に配置される複数の屈折率分布型レンズアレイを有し、
前記撮像手段は、前記複数の屈折率分布型レンズアレイに応じた複数の撮像素子を有することを特徴とする血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to claim 1, wherein
The imaging means has a plurality of gradient index lens arrays arranged on an optical path between the finger and the imaging means,
The blood vessel image input device, wherein the imaging means includes a plurality of imaging elements corresponding to the plurality of gradient index lens arrays.
請求項2記載の血管画像入力装置において、
前記複数の屈折率分布型レンズアレイは、前記指の内部の異なる位置に焦点を有することを特徴とする血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to claim 2,
The blood vessel image input device, wherein the plurality of gradient index lens arrays have focal points at different positions inside the finger.
請求項3記載の血管画像入力装置において、
前記結像手段は、前記複数の屈折率分布型レンズアレイにより、前記指の内部に3次元状に分布する静脈血管の血管画像を結像し、
前記撮像手段は、結像された前記血管画像を取得することを特徴とする血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to claim 3,
The imaging means forms a blood vessel image of a venous blood vessel distributed three-dimensionally inside the finger by the plurality of gradient index lens arrays,
The blood vessel image input device, wherein the imaging means acquires the imaged blood vessel image.
請求項3または4記載の血管画像入力装置において、
前記結像手段は、前記指と前記撮像手段の間の光路上に配置される反射手段をさらに有することを特徴とした血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to claim 3 or 4,
The blood vessel image input device, wherein the image forming means further includes a reflecting means arranged on an optical path between the finger and the imaging means.
請求項1から5のいずれか1項に記載の血管画像入力装置において、
前記指の表面画像を取得する画像取得手段をさらに有することを特徴とする血管画像入力装置。
In the blood vessel image input device according to any one of claims 1 to 5,
A blood vessel image input device further comprising image acquisition means for acquiring a surface image of the finger.
指の内部を透過する光を照射する照明手段と、
前記照明手段により照射される光により前記指の内部に3次元状に分布する静脈血管の血管画像を取得する撮像手段と、
前記指の画像を前記撮像手段に結像する結像手段とを有する血管画像入力装置において、
前記指を設置する設置部材と、
前記指が前記設置部材と接触する領域の表面画像を取得する表面画像取得手段とを有し、
前記撮像手段は、前記領域以外の指の領域の血管画像を取得することを特徴とする血管画像入力装置。
Illumination means for irradiating light that passes through the inside of the finger;
An imaging means for acquiring a blood vessel image of a venous blood vessel that is three-dimensionally distributed inside the finger by light emitted from the illumination means;
In a blood vessel image input device having imaging means for forming an image of the finger on the imaging means,
An installation member for installing the finger;
Surface image acquisition means for acquiring a surface image of a region where the finger contacts the installation member;
The blood vessel image input apparatus, wherein the imaging means acquires a blood vessel image of a finger region other than the region.
請求項7記載の血管画像入力装置において、
前記設置部材は、前記照明手段により照射される光を透過する光透過部材を有し、
前記表面画像取得手段は、前記光により前記指が前記光透過部材と接触する領域に生じる光学表面画像を取得することを特徴とする血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to claim 7,
The installation member has a light transmission member that transmits the light irradiated by the illumination means,
The blood vessel image input device, wherein the surface image acquisition means acquires an optical surface image generated in an area where the finger contacts the light transmitting member by the light.
請求項7または8記載の血管画像入力装置において、
前記結像手段は、複数の屈折率分布型レンズアレイを有し、
前記撮像手段は、前記複数の屈折率分布型レンズアレイに応じた複数の撮像手段を有することを特徴とする血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to claim 7 or 8,
The imaging means has a plurality of gradient index lens arrays,
The blood vessel image input device, wherein the imaging means includes a plurality of imaging means corresponding to the plurality of gradient index lens arrays.
請求項7または8記載の血管画像入力装置において、
前記屈折率分布型レンズアレイは、前記指の内部の異なる位置に焦点を有することを特徴とする血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to claim 7 or 8,
2. The blood vessel image input device according to claim 1, wherein the gradient index lens array has focal points at different positions inside the finger.
請求項10記載の血管画像入力装置において、
前記結像手段は、前記複数の屈折率分布型レンズアレイにより前記指の内部に3次元状に分布する静脈血管の血管画像を結像し、
前記撮像手段は、結像された前記血管画像を取得することを特徴とする血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to claim 10.
The imaging means forms a blood vessel image of a venous blood vessel distributed three-dimensionally inside the finger by the plurality of gradient index lens arrays;
The blood vessel image input device, wherein the imaging means acquires the imaged blood vessel image.
請求項10または11記載の血管画像入力装置において、
前記結像手段は、前記指と前記撮像手段の間の光路上に配置される反射手段をさらに有することを特徴とした血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to claim 10 or 11,
The blood vessel image input device, wherein the image forming means further includes a reflecting means arranged on an optical path between the finger and the imaging means.
請求項6から12のいずれか1項に記載の血管画像入力装置において、
前記画像取得手段により取得された表面画像を成す複数の画像信号、及び前記撮像手段により取得された血管画像を成す複数の画像信号の少なくとも一方に基づいて前記指の走査量を検出する手段と、
検出された前記指の走査量に応じて、前記指全体の血管画像あるいは表面画像を形成する手段とをさらに有することを特徴とする血管画像入力装置。
The blood vessel image input device according to any one of claims 6 to 12,
Means for detecting the scanning amount of the finger based on at least one of a plurality of image signals forming a surface image acquired by the image acquisition means and a plurality of image signals forming a blood vessel image acquired by the imaging means;
A blood vessel image input device further comprising means for forming a blood vessel image or a surface image of the entire finger in accordance with the detected scanning amount of the finger.
指内の異なる位置に焦点の合った複数の部分血管画像を取得し、
取得された複数の部分血管画像から全体の血管画像を再構成することを特徴とする血管画像構成方法。
Acquire multiple partial blood vessel images focused on different positions in the finger,
A blood vessel image construction method comprising reconstructing an entire blood vessel image from a plurality of acquired partial blood vessel images.
請求項14記載の血管画像構成方法において、
一連の部分血管画像を用いて全体の血管画像を再構成することを特徴とする血管画像構成方法。
The blood vessel image construction method according to claim 14,
A blood vessel image construction method comprising reconstructing an entire blood vessel image using a series of partial blood vessel images.
請求項1から13のいずれか1項に記載の血管画像入力装置と、
前記血管画像入力装置により読み取られた前記指の血管画像を被検体の識別情報としてあらかじめ登録する血管画像登録手段と、
前記血管画像入力装置により読み取られた前記指の血管画像と前記血管画像登録手段の登録画像とが一致するか否かを照合し、その照合結果を個人認証信号として出力する血管画像照合手段とを備えたことを特徴とする個人認証システム。
The blood vessel image input device according to any one of claims 1 to 13,
A blood vessel image registration means for previously registering the blood vessel image of the finger read by the blood vessel image input device as identification information of a subject;
A blood vessel image collating unit that collates whether or not the blood vessel image of the finger read by the blood vessel image input device matches the registered image of the blood vessel image registration unit, and outputs the collation result as a personal authentication signal; A personal authentication system characterized by comprising.
請求項16に記載の個人認証システムにおいて、
前記血管画像入力装置により読み取られた前記指の表面画像を被検体の識別情報としてあらかじめ登録する表面画像登録手段と、
前記血管画像入力装置により読み取られた前記指の表面画像と前記表面画像登録手段の登録画像とが一致するか否かを照合し、その照合結果を個人認証信号として出力する表面画像照合手段とをさらに備えたことを特徴とする個人認証システム。
The personal authentication system according to claim 16, wherein
Surface image registration means for registering in advance the surface image of the finger read by the blood vessel image input device as subject identification information;
A surface image collating unit that collates whether or not the finger surface image read by the blood vessel image input device matches a registered image of the surface image registering unit, and outputs the collation result as a personal authentication signal; A personal authentication system further comprising:
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