JP2007143866A - 静脈画像撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体に張り巡らされた静脈の画像を検出する静脈画像撮像装置に関し、小型で、かつ、簡単な構成で、安価に提供できる静脈画像撮像装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、生体の静脈画像を撮像する静脈画像撮像装置であって、生体（２００）とラインセンサ（１３３）とを相対的に移動させ、ラインセンサ（１３３）により生体の静脈画像をライン毎に撮像することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は静脈画像撮像装置に係り、特に、生体に張り巡らされた静脈の画像を検出する静脈画像撮像装置に関する。

個人認証を行なう方式としては、暗証番号を入力する方式、カードを読み取る方式、生体情報を読み取る方式などがある。このうち、暗証番号を入力する方式、及び、カードを読み取る方式では、暗証番号の漏洩やカードの盗難などにより容易にセキュリティーが崩れる可能性があった。このため、近年、セキュリティーの面から生体情報を読み取る方式が注目されている。

生体情報を読み取る方式としては、指紋を読み取る方式、静脈を読み取る方式、虹彩のパターンを読み取る方式、網膜の血管パターンを読み取る方式などが存在する。このうち 指紋を読み取る方式では、指紋はカップなどに転写されて、複製される可能性がある。また、虹彩のパターンを読み取る方式、網膜の血管パターンを読み取る方式は、眼球に光を入射する必要があり、人体の負担となるとともに、装置も大掛かりなものとなる。

これに対して、静脈を読み取る方式は、人体に赤外光を入射し、その透過光から静脈画像を読み取るものである（特許文献１参照）。静脈を読み取る方式は、静脈が人体の内部に存在するため、容易に複写されることがなく、また、手のひらなどに光を入射するだけであるので、人体への負担もほとんどない。このため、生体情報を読み取る方式の中でも静脈を読み取る方式が注目されている（特許文献１参照）。
特開平７−２１３７３号公報

しかるに、従来の静脈を読み取る方式では、二次元イメージセンサによって静脈画像を撮像するため、大型で、構成も複雑であり、かつ、高価であり、容易に装置に搭載することが困難であるなどの課題があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、小型で、かつ、簡単な構成で、安価に提供できる静脈画像撮像装置を提供することを目的とする。

本発明は、生体の静脈画像を撮像する静脈画像撮像装置であって、生体（２００）とラインセンサ（１３３）とを相対的に移動させ、ラインセンサ（１３３）により生体の静脈画像をライン毎に撮像することを特徴とする。

また、生体の前記ラインセンサに対する移動を検出する移動検出部（１３４）と、移動検出部（１３４）で検出した生体の移動に関する情報とラインセンサ（１３３）で検出された画像データとを上位装置（１１２）に出力する制御部（１３５）とを有することを特徴とする。

生体に光を照射する照射手段（１３２）を有することを特徴とする。ラインセンサ（１３３）により静脈画像が検出しやすい状態に生体の状態を保持する保持テーブル（１２５）を有することを特徴とする。保持テーブル（１２５）は、生体を、ラインセンサ（１３３）上で他の部材に接触しない状態に保持することを特徴とする。

なお、上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲が限定されるものではない。

本発明によれば、生体とラインセンサとを相対的に移動させ、ラインセンサにより生体の静脈画像をライン毎に撮像することにより、小型で、かつ、簡単に装置を構成できる。

〔システム構成〕
図１は本発明の一実施例のブロック構成図を示す。

本実施例の情報処理システム１００は、静脈画像撮像装置１１１、ホスト装置１１２から構成されている。ホスト装置１１２は、コンピュータシステムであり、インタフェース１１３、ＣＰＵ１１４、メモリ１１５、記憶装置１１６、入力装置１１７、表示装置１１８、通信装置１１９から構成されている。

静脈画像撮像装置１１１は、ユーザの指の静脈画像をライン毎に撮像し、その画像データと、同時に指の移動に関する情報とをホスト装置１１２に供給し、ホスト装置１１２にて２次元静脈画像を組み立てる。ホスト装置１１２は、２次元静脈画像をインタフェース１１３を介してメモリ１１５に記憶させる。メモリ１１５に記憶された静脈画像は、ＣＰＵ１１４によって記憶装置１１６に予め登録された静脈画像と比較される。ＣＰＵ１１４は、静脈画像撮像装置１１１によって読み取られ、メモリ１１５に記憶された静脈画像が記憶装置１１５に予め登録された静脈画像と一致すると、情報処理装置１００の使用を許可する。

入力装置１１７は、キーボード、マウスなどから構成されており、オペレーションを与える。表示装置１１８は、ＣＲＴ、ＬＣＤなどから構成されており、各種表示を行なう。通信装置１１９は、ネットワーク１０１を介して外部との通信を行う。

〔静脈画像撮像装置１１１〕
図２は静脈画像撮像装置１１１の分解斜視図、図３は静脈画像撮像装置１１１の組立斜視図、図４は静脈画像撮像装置１１１のブロック構成図を示す。

静脈画像撮像装置１１１は、回路基板１２１、光学装置１２２、ホルダ１２３、スペーサ１２４ａ、１２４ｂ、保持テーブル１２５、ローラ１２６から構成されている。

回路基板１２１は、プリント配線板１３１上に照明装置１３２、ラインセンサ１３３、ロータリエンコーダ１３４、コントローラ１３５、コネクタ１３６などの各種電子部品を搭載した構成とされている。なお、コントローラ１３５は図２、図３では１チップの半導体集積回路により構成された例で説明を行なっているが、複数のチップの半導体集積回路で構成するようにしてもよい。

回路基板１２１には、スペーサ１２４ａ、１２４ｂがねじ１４１によって、固定されている。スペーサ１２４ａ、１２４ｂは、下端、矢印Ｚ２方向側の端面が回路基板１２１の表面に当接し、ねじ１４１によってねじ止めされる。スペーサ１２４ａ、１２４ｂの上端、矢印Ｚ１方向側の端面には、軸受１５１が形成されている。軸受１５１には、ローラ１２６が回転自在に取り付けられる。

ローラ１２６は、回転軸１６１の略中央にゴムローラ１６２、及び、ギヤ１６３を固定した構成とされている。ローラ１２６は、回転軸１６１の両端が軸受１５１に回転自在に係合して、スペーサ１２４ａ、１２４ｂに回転自在に保持される。

また、スペーサ１２４ａ、１２４ｂの上端面には、保持テーブル１２５がねじ１７１によってねじ止めされる。保持テーブル１２５は、スペーサ１２４ａ、１２４ｂによって回路基板１２１に対して所定の距離を保って固定される。

保持テーブル１２５は、開口部１８１を有する。開口部１８１は、その一端部分からローラ１２６を構成するゴムローラ１６２が表出している。撮像対象である指をゴムローラ１６２と開口部１８１の他端部分とで支持する。これによって、撮像対象である指が開口部１８１で圧迫されない構造となっている。開口部１８１の長さＬは、静脈に血液が容易に流れることが可能となる長さ、例えば、１５ｍｍ程度に設定される。また、開口部１８１の幅Ｗは、指の幅より十分に大きくなる幅、例えば、２５〜３０ｍｍ程度に設定される。

回路基板１２１の開口部１８１に対向する部分には、照明装置１３２及びラインセンサ１３３が搭載されている。照明装置１３２は発光ダイオードなどから構成されており、赤外光を含む波長、例えば、８００〜１０００ｎｍ程度の波長の光を発光する。照明装置１３２で発光した光は、保持テーブル１２５の開口部１８１を通って静脈撮像対象となる指に照射される。

指に照射された光は、指の内部に入射する。指の内部を透過した光は、保持テーブル１２５の開口部１８１からホルダ１２３に保持された光学装置１２２に入射する。

光学装置１２２は、フィルタ１２２ａ及びレンズ１２２ｂから構成され、ホルダ１２３に保持されている。ホルダ１２３は、プリント配線板１３１に固定されて、光学装置１２２を透過した光がラインセンサ１３３に集光するように光学装置１２２とラインセンサ１３３との位置関係を所定の位置関係となるように位置決めする。

フィルタ１２２ａは、指からの光のうち赤外光、例えば、波長７００ｎｍ以上程度の光を透過する。フィルタ１２２ａを透過した赤外光は、レンズ１２２ｂに供給される。レンズ１２２ｂは、フィルタ１２２ａを透過した赤外光をラインセンサ１３３に集光する。

ラインセンサ１３３は、ライン毎のイメージを電気信号に変換する。変換された電気信号は、コントローラ１３５に供給される。コントローラ１３５は、供給された電気信号をディジタルデータに変換する。また、コントローラ１３５は、ロータリエンコーダ１３４から供給されるパルスに基づいて指の移動の有無を認識する。コントローラ１３５はライン毎のイメージデータにロータリエンコーダ１３４で得られた指の移動の有無に関する情報を付加してコネクタ１３６からホスト装置１１２に供給する。

ロータリエンコーダ１３４は、回転軸１９１、ギヤ１９２、スリット板１９３、フォトインタラプタ１９４から構成されている。回転軸１９１は、プリント配線板１３１に植設された軸受１９５に回転自在に保持されている。ギヤ１９２は、回転軸１９１に固定され、ローラ１２６を構成するギヤ１６３に噛合している。これによって、ローラ１２６の回転に応じて回転軸１９１が回転する。スリット板１９３は、回転軸１９１に固定されており、回転軸１９１の回転に応じて回転する。

スリット板１９３は、回転軸１９１を中心として放射上に多数のスリットが形成されている。フォトインタラプタ１９４は、スリット板１９３のスリットを通過する光に応じた回転パルスを生成する。フォトインタラプタ１３４で生成された回転パルスは、ローラ１２６の回転に応じた周期となっており、コントローラ１３５に供給される。コントローラ１３５は、フォトインタラプタ１３４から供給された回転パルスによって指の移動の有無を認識する。

ホスト装置１１２は、コントローラ１３５から供給されたライン毎のイメージデータ及び指の移動情報から２次元の静脈画像を再構成する。

ホスト装置１１２は、再構成した２次元静脈画像と事前に登録された２次元静脈画像とを比較することにより認証処理を行なう。

図５は静脈画像撮像装置１１１の動作説明図を示す。

ここでは、例えば、人差し指２００の第１関節と第２関節との間の部位の静脈画像を撮像する場合について説明する。

まず、図５（Ａ）に示すように人差し指２００の第２関節がローラ１２６を構成するゴムローラ１６２上に位置するように人差し指２００を保持テーブル１２５に載置する。

次に、図５（Ｂ）に示すように人差し指２００を矢印Ｘ１方向にスライドさせる。このとき、保持テーブル１２５の開口部１８１により人差し指２００は圧迫されることがない。これによって静脈に容易に血液が流れるため、鮮明な静脈画像を検出することが可能となる。

人差し指２００を矢印Ｘ１方向にスライドさせることによりゴムローラ１６２が矢印θ１方向に回転する。ゴムローラ１６２の回転に伴って、ロータリエンコーダ１３４に回転パルスが発生する。ロータリエンコーダ１３４で発生した回転パルスに基づいて指の移動の有無が認識され、ラインセンサ１３３よりライン毎に静脈のイメージデータが取得される。ラインセンサにより取得されるイメージデータは、コントローラ１３５からのクロックに同期して、例えば、図５（Ｃ）に破線で示すようなタイミングでライン毎に順次に取得される。

本実施例によれば、人差し指２００内部に存在する静脈を検出するため、偽造が困難である。また、人差し指２００をスイープさせることにより検出を行なえるので、装置をコンパクトに構成できる。また、保持テーブル１２５に開口部１８１を設けることにより、人差し指２００を圧迫することなく、静脈を検出できるため、鮮明な静脈画像を取得できる。さらに、照明装置１３２は狭い範囲を照明すればよいので、小型に構成でき、また、消費電力も低減できる。

〔その他〕
なお、本実施例では、ホスト装置１１２で静脈画像撮像装置１１１から供給されたライン毎のイメージデータから２次元静脈画像を組み立てたが、静脈画像撮像装置１１１でライン毎のイメージから２次元静脈画像を組み立てるようにしてもよい。また、静脈画像撮像装置１１１に画像メモリを設け、静脈画像を予め登録しておくことにより静脈画像撮像装置１１１側で認証処理を行なうようにしてもよい。

なお、本実施例では、指のスライドをロータリエンコーダ１３４によって検出したが、指のスライドの検知は、ロータリエンコーダ１３４に限定されるものではなく、指のスライドを定量的に検知できるものであればよい。例えば、スイープ型の指紋センサを用いて検出画像の変化から指の移動量を検知するようにしてもよい。

また、本実施例では、保持テーブル１２５に開口部１８１を設けることにより、指の静脈画像検出部位周囲をテーブルや他の部材に接触しない状態に保持したが、保持テーブル１２５を凹状にすることにより指の静脈画像検出部位周囲を静脈画像撮像装置１１１の構成部材に接触しない状態に保持するようにしてもよく、要は、指の静脈画像検出部位周囲が静脈画像撮像装置１１１の構成部材に接触しない状態で保持されればその形状、あるいは構造は限定されない。

本発明の一実施例のシステム構成図である。 静脈画像撮像装置１１１の分解斜視図である。 静脈画像撮像装置１１１の組立斜視図である。 静脈画像撮像装置１１１のブロック構成図である。 静脈画像撮像装置１１１の動作説明図である。

符号の説明

１００ 情報処理システム
１１１ 静脈画像撮像装置、１１２ ホスト装置、１１３ インタフェース
１１４ ＣＰＵ、１１５ メモリ、１１６ 記憶装置、１１７ 入力装置
１１８ 表示装置、１１９ 通信装置
１２１ 回路基板、１２２ 光学装置、１２３ ホルダ、１２４ａ、１２４ｂ スペーサ１２５ 保持テーブル、１２６ ローラ

Claims (5)

1. 生体の静脈画像を撮像する静脈画像撮像装置であって、
   前記生体とラインセンサとを相対的に移動させ、前記ラインセンサにより前記生体の前記静脈画像をライン毎に撮像することを特徴とする静脈画像撮像装置。
2. 前記生体の前記ラインセンサに対する移動を検出する移動検出部と、
   前記移動検出部で検出した前記生体の移動に関する情報と前記ラインセンサで検出された画像データとを上位装置に出力する制御部とを有することを特徴とする請求項１記載の静脈画像撮像装置。
3. 前記生体に光を照射する照射手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載の静脈画像撮像装置。
4. 前記ラインセンサにより前記静脈画像が検出しやすい状態に前記生体の状態を保持する保持テーブルを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の静脈画像撮像装置。
5. 前記保持テーブルは、前記生体を、前記ラインセンサ上で他の部材に接触しない状態に保持すること特徴とする請求項４記載の静脈画像撮像装置。

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