JP2008093143A

JP2008093143A - 静脈パターン取得デバイス

Info

Publication number: JP2008093143A
Application number: JP2006277489A
Authority: JP
Inventors: Junji Imai; 順二今井; Mitsuru Kobayashi; 充小林; Atsushi Tatsuta; 淳立田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-10-11
Filing date: 2006-10-11
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】光源と撮像素子との取付位置精度をより高めることが可能な静脈パターン取得デバイスを得る。
【解決手段】立体構造体の表面に導体パターン６を形成した立体回路部品からなる本体部２を備え、本体部２に指を挿通させる指挿通部としての貫通孔２ａを形成し、貫通孔２ａの内壁面２ｂに、当該貫通孔２ａに挿通した指を照射する光源３と、当該光源３からの光が指を透過した透過光を撮像する撮像素子４と、を直接的に実装した。
【選択図】図１

Description

本発明は、静脈パターン取得デバイスに関する。

従来、指を載せる載置部と、前記載置部に載置した指を照射する光源と、前記光源からの光が前記載置部に載置した指内で散乱された散乱光あるいは指内を透過した透過光を撮像する撮像素子と、を備える静脈パターン取得デバイスが知られている（例えば特許文献１）。

この静脈パターン取得デバイスは、指の内部を通った赤外光を撮像素子で撮像することで、指内の静脈パターンを取得しようとするものである。
特許第３７７０２４１号公報

しかしながら、上記特許文献１の静脈パターン取得デバイスでは、筐体に光源およびカメラを取り付ける構成となっているが、この場合に、光源を実装した基板と、撮像素子を実装したカメラとを筐体に取り付けると、光源と撮像素子との相対的な取付位置の誤差に、光源を実装した基板の筐体に対する取付誤差とカメラの筐体に対する取付誤差とが重畳することになって、取付位置精度を確保しづらくなるという問題があった。

そこで、本発明は、光源と撮像素子との取付位置精度をより高めることが可能な静脈パターン取得デバイスを得ることを目的とする。

請求項１の発明にあっては、立体構造体の表面に導体パターンを形成した立体回路部品からなる本体部を備え、上記本体部に指を挿通させる指挿通部を形成し、上記指挿通部の内壁に、当該指挿通部に挿通した指を照射する光源と、当該光源からの光が指を透過した透過光を撮像する撮像素子と、を直接的に実装したことを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、上記撮像素子を上記指挿通部の内壁の周方向に略沿って細長く帯状に設けたことを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、上記撮像素子は、上記指挿通部に挿通された指の長手方向各位置について画像情報を取得することを特徴とする。

請求項４の発明にあっては、複数の上記光源を、上記指挿通部の周方向に略沿って離間配置したことを特徴とする。

請求項５の発明にあっては、上記指挿通部の内壁に、入射した光を撮像素子に向けて反射させる反射部を設けたことを特徴とする。

請求項６の発明にあっては、上記撮像素子で取得した画像情報に所定の演算処理を施す演算処理回路が実装された回路基板部を備え、上記本体部と上記回路基板部とを一体成形したことを特徴とする。

請求項７の発明にあっては、上記撮像素子で取得した画像情報に所定の演算処理を施す演算処理回路が実装された回路基板部を備え、上記本体部を上記回路基板部にヒンジ機構を介して折り畳み可能に接続したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、本体部を立体回路部品としたため、当該本体部に光源および撮像素子を直接的に実装できるようになり、その分、光源と撮像素子との取付位置精度を向上することができる。

また、本発明によれば、本体部に形成した指挿通部の内壁に光源と撮像素子とを実装することで、指挿通部に挿入した指を挟んで光源と撮像素子とを容易に対向配置させることができる。指の一方側に光源と撮像素子とを配置する場合や、指の側方に光源を配置して指の下方に撮像素子を配置するような場合は、光源からの光が撮像素子に直接的に入射しないよう、光源と撮像素子との間に隔壁を配置したり、光源かあるいは撮像素子を凹部の奥に配置したりする必要が生じ、その分、本体部が大きくなる場合があったが、この点、本発明によれば光源と撮像素子との間に指を介在させて隔壁等を設けずに済むため、本体部、ひいては静脈パターン取得デバイスをよりコンパクトに構成することができる。

また、指挿通部が指の挿入を案内するガイド部として機能する分、指の配置精度が高まり、有効な静脈パターンを取得できる比率が高くなるという利点がある。

請求項２の発明によれば、本体部の厚みを指挿通部の軸方向に短くして、当該本体部を薄型に形成することができ、静脈パターン取得デバイスをより小型化することができる。

請求項３の発明によれば、指の長手方向のより広い区間における静脈パターンを取得することで、静脈パターンの個人的特徴が出やすくなって、本人確認精度を向上することができる。

請求項４の発明によれば、複数の光源から指内に入射される光の角度がそれぞれ異なることになり、静脈パターンの個人的特徴が立体的にも出やすくなって、本人確認精度を向上することができる。

請求項５の発明によれば、反射部の設置範囲に入射する画像情報を撮像素子で取得できるようになり、その分、静脈パターンの個人的特徴が出やすくなって、本人確認精度を向上することができる。また、撮像素子、ひいては本体部を小型化できるという利点もある。

請求項６の発明によれば、本体部と回路基板部とを一体化させた分、別途構成する場合に比べてデバイス全体を小型化することができる。また、本体部と回路基板部との間にコネクタ等を設定する必要が無くなる分、製造コストの低減に資するという利点もある。

請求項７の発明によれば、非使用時には折り畳むことで、静脈パターン取得デバイスの格納スペースが小さくて済む。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は裏面図、図２は、図１の断面図であって、（ａ）はIIa−IIa断面図、（ｂ）はIIb−IIb断面図、（ｃ）はIIc−IIc断面図、（ｄ）はIId−IId断面図、（ｅ）はIIe−IIe断面図である。

なお、本実施形態では、便宜上、図１（ｂ）を基準として方向を規定するものとし、また、図１（ｂ）を正面、図１（ｃ）を裏面と規定する。

本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１は、立体回路部品（ＭＩＤ：Molded Interconnect Device）として構成された本体部２に、光源３、撮像素子４、および回路素子５を直接的に実装したものとして構成される。

本体部２は、樹脂材料を例えば射出成形等によって所定形状に成形し、表面に導体パターン６を形成して得ることができ、ＭＩＤの公知の各種手法（例えば、ＵＶ露光法（サブトラクティブ法、セミアディティブ法、アディティブ法等）、レーザーイメージング法、ＩＶＯＮＤ法等の１回成形法や、ＳＫＷ法等の２回成形法等）によって得ることが可能である。なお、母材としては、例えば３０％（質量％）グラスファイバー入りのＰＥＥＫ（ポリエチルエーテルケトン）樹脂を用いることができる。

このように、本体部２を立体回路部品とすることで、単なる筐体や平坦な基板に光源や撮像素子を取り付けて配線する場合に比べて、静脈パターン取得デバイス１を容易に得ることができるし、光源や撮像素子を直接的に実装できるため、取付用のブラケットや、配線（リード線）、コネクタ等を減らすあるいは省略することができる分、より小型・軽量に構成できるというメリットもある。

また、この本体部２は、指挿通部としての断面略円形の貫通孔２ａを有して略環状（リング状）に形成されており、その内壁面２ｂに、光源３および撮像素子４が実装されている。また、当該内壁面２ｂも含む表面２ｃには導体パターン６が形成され、光源３、撮像素子４、および回路素子５を電気的に接続して動作させるための配線として用いられる。

光源（例えば出力波長８５０ｎｍの近赤外線ＬＥＤベアチップ）３は、貫通孔２ａの上側に配置されており、内壁面２ｂに設けられた略すり鉢状の凹部２ｄの底面に実装されている。この凹部２ｄ（特に側面）には、適宜に銅等によるメッキ処理を施し、光源３からの光を所定方向に指向させる反射面を形成してもよい。

撮像素子４は、貫通孔２ａの下側に配置されており、本実施形態では、内壁面２ｂの下部に設けられた帯状の凹溝２ｅ内に収容された状態で実装されている。この凹溝２ｅは、貫通孔２ａの内壁面２ｂの周方向（接線方向）に略沿って細長く伸びており、その底面２ｆは平坦に形成されている。撮像素子４は、扁平かつ細長く直線状に伸びる帯板状の外観を呈しており、凹溝２ｅの底面２ｆ上に実装されている。撮像素子４としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary MOS）の他、フォトトランジスタを格子状に配列した素子等を用いることができる。

回路素子（演算処理回路の少なくとも一部を成す素子；例えば集積回路）５は、本体部２の上面２ｇに形成された凹部２ｈ内に収容された状態で実装されている。

なお、１０は、雄コネクタのピン（図示せず）を差し込む有底円筒状の凹部として形成される雌コネクタである。

以上の本実施形態では、光源３と撮像素子４とが、貫通孔２ａの内壁面２ｂにおいて、当該貫通孔２ａの中心（軸心）を挟んで、上下に相互に対向するように配置されている。このため、光源３から出射された光は、貫通孔２ａ内に挿通された指の内部に進入して透過し、撮像素子４で受光される。また、かかるレイアウトによれば、光源３と撮像素子４との間に指が介在することになるため、この指によって光源３からの光が撮像素子４に直接入射するのが抑制される。

また、本実施形態では、撮像素子４を、貫通孔２ａの内壁面２ｂの周方向（接線方向）に略沿って細長く帯板状に形成したため、本体部２の厚みを貫通孔２ａの軸方向に短くして、当該本体部２を薄型に形成することができ、静脈パターン取得デバイス１をより小型化することができる。

さらに、回路素子５によって、撮像素子４を制御しながら、指が貫通孔２ａに挿入されるのに応じて、所定のタイミング（一定のタイミング）で反復的に撮像することで当該指の長手方向の各位置についての画像情報を取得（スキャン）してメモリ（図示せず）に格納し、各位置での情報を合成した情報を本人確認に用いるようにすれば、静脈パターンの個人的特徴が出やすくなり、撮像素子４の幅に対応する画像情報に基づいて本人確認を行う場合に比べて本人確認精度を向上することができる。

図３は、本実施形態の変形例にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図（正面図）である。この変形例にかかる静脈パターン取得デバイス１Ａでは、回路素子５を、本体部２Ａの側面２ｉに設けた凹部２ｊ内に収容した状態で実装している。このように、回路素子５は、本体部２Ａ内のどの位置に設けてもよい。なお、図４では、導体パターンの図示を省略しており、同様の構成要素については共通の符号を付している。

（第２実施形態）図４は、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図（正面図）である。本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｂは、上記第１実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１と同様の構成要素を有している。よってそれら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、以下では、重複する説明を省略する。また、図４では、導体パターンの図示を省略している。

本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｂでは、貫通孔２ａの内壁面２ｂの上部の左右二箇所に略すり鉢状の凹部２ｄが形成されており、これら各凹部２ｄの底面上に光源３，３が実装されている。これら光源３，３（凹部２ｄ，２ｄ）は、貫通孔２ａの周方向に離間して配置されるとともに、上下方向の中心線Ｃを中心として左右対称に配置されており、しかも、図４中に破線矢印で示すように、各光源３，３からの指が無い状態での出射光が貫通孔２ａの中心軸（軸心）Ｏを指向するように配置されている。

かかる構成により、各光源３から指内に入射される光の角度がそれぞれ異なることになり、静脈パターンの個人的特徴が立体的にも出やすくなって、本人確認精度を向上することができる。

特に、複数の光源３，３を交互に単独発光させて画像情報を取得し、それら複数の画像情報を合成（ステレオ合成）すれば、さらに個人的特徴を顕著にすることができ、本人確認精度を向上することができる。

（第３実施形態）図５は、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図（正面図）であって、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）内のＡ部における部分拡大図である。本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｃは、上記第１実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１と同様の構成要素を有している。よってそれら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、以下では、重複する説明を省略する。また、図５では、導体パターンの図示を省略している。

本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｃでは、本体部２Ｃに形成した貫通孔２ａの内壁面２ｂに、入射した光を撮像素子４に向けて反射させる反射面（反射部）を設けたことを特徴としている。具体的には、撮像素子４が収容される帯状の凹溝２ｅの長手方向両端部の側壁を、開口側に向けて広がる傾斜面２ｍ，２ｍとし、この傾斜面２ｍ，２ｍに銅等によるメッキ処理を施すことで、光の反射面を形成している。

このように反射部としての傾斜面２ｍ，２ｍを設けた分、撮像素子４によって、より広い範囲についての画像情報を取得することができるようになり、その分、静脈パターンの個人的特徴が出やすくなって、本人確認精度を向上することができる。また、撮像素子４、ひいては本体部２を小型化できるという利点もある。

（第４実施形態）図６は、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。なお、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｄは、上記第１実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１と同様の構成要素を有している。よってそれら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、以下では、重複する説明を省略する。また、図６でも、導体パターンの図示を省略している。

本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｄは、上記第１〜第２実施形態の本体部２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃと類似の構成を有する本体部２Ｄ（ただし回路素子５を有さない）と、撮像素子４で取得した画像情報に所定の演算処理を施す演算処理回路（回路素子５を含む；全体としては図示せず）が実装された回路基板部７Ｄとが一体成形された基板ユニット８Ｄを備えている。

回路基板部７Ｄは略矩形の平板状の外観を呈しており、その上面７ａの一部分に厚さの大きい（高さの高い）突出部分を形成し、当該突出部分を本体部２Ｄとして構成している。そして、本実施形態では、演算処理回路（図示せず）を、上面７ａ側の実装領域１１に実装している。

以上の本実施形態によれば、本体部２Ｄと回路基板部７Ｄとを一体化させた基板ユニット８Ｄを設けた分、これら本体部２Ｄと回路基板部７Ｄを別途構成して相互に接続する場合に比べて静脈パターン取得デバイス１Ｄ全体を小型化することができる。また、本体部２Ｄと回路基板部７Ｄとの間にコネクタ等を設定する必要が無くなる分、製造コストの低減に資するという利点もある。

図７は、本実施形態の変形例にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図（正面図）である。（ａ）は下側から見た平面図（（ｂ）のVIIa−VIIa断面図）、（ｂ）は側面図である。この変形例にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｅの基板ユニット８Ｅでは、回路基板部７Ｅに対する本体部２Ｅの位置および姿勢（向き）が異なる点、ならびに、回路基板部７Ｅの本体部２Ｅを突出させた面（下面）７ｂと回路部品等を実装する面（上面）７ａとを相異ならせた点を除いて、上記説明した実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｄと全く同様である。なお、図７では、導体パターンの図示を省略しており、同様の構成要素については共通の符号を付している。

（第５実施形態）図８は、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図であって、（ａ）は本体部を折り畳んだ状態の側面図、（ｂ）は本体部を進展させた状態の側面図、（ｃ）は本体部を進展させた状態での別の角度から（（ｂ）内の矢視Ｂ）の側面図、図９は、本体部の表面に形成した導体パターンを示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は別の角度から（（ａ）内の矢視Ｄ）の側面図である。なお、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｆは、上記第１実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１と同様の構成要素を有している。よってそれら同様の構成要素については共通の符号を付与するとともに、以下では、重複する説明を省略する。また、図８では、導体パターンの図示を省略している。

本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ｆは、基板ユニット８Ｆにヒンジ機構９を設けることで、本体部２Ｆが、回路基板部７Ｆに対して直立した姿勢となる位置と、回路基板部７Ｆと略平行になる位置との間で、回動可能となるように構成した点を特徴としている。

これにより、使用時（図８の（ｂ），（ｃ）および図９の（ａ），（ｂ））には、本体部２Ｆを使いやすい姿勢となるように突出させるとともに、非使用時（図８の（ａ））には、本体部２Ｆを回路基板部７Ｆに沿って略平行な状態となるまで折り畳むことで、静脈パターン取得デバイス１Ｆの格納スペースが小さくなり、小型機器に適用しやすくなる。

ヒンジ機構９は、図９に示すように、シャフト９ｃ回りに二つの部材が相対回動する蝶番機構として構成することができ、この部分において、相互に摺接する周面９ａと当接面９ｂとの双方に導体パターン６を形成しておくことで、少なくとも使用時において、本体部２Ｆ側と回路基板部７Ｆ側との導通を確保することができる。

特に、このヒンジ機構９において、周面９ａあるいは当接面９ｂにおける導体パターン６を形成する範囲を適宜に調整し、本体部２Ｆの可動部分を起立させた状態でのみ周面９ａと当接面９ｂとが導通するようにし、折り畳んだ状態では周面９ａと当接面９ｂとが導通しないように構成すれば、この部分で静脈パターン取得デバイスの電源をＯＮすることができる。この場合、本体部２Ｆの可動部分自体がスイッチとなって、別途電源スイッチ等を設ける必要が無くなる分、構成を簡素化できるとともに、電源の入れ忘れ防止にも資することになる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

本発明の第１実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図であって、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は裏面図。図１の断面図であって、（ａ）はIIa−IIa断面図、（ｂ）はIIb−IIb断面図、（ｃ）はIIc−IIc断面図、（ｄ）はIId−IId断面図、（ｅ）はIIe−IIe断面図。本発明の第１実施形態の変形例にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図（正面図）。本発明の第２実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図（正面図）。本発明の第３実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図（正面図）であって、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）内のＡ部における部分拡大図。本発明の第４実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。本発明の第４実施形態の変形例にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図であって、（ａ）は（ｂ）のVIIa−VIIa断面図、（ｂ）は側面図。本発明の第５実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの外観図であって、（ａ）は本体部を折り畳んだ状態の側面図、（ｂ）は本体部を進展させた状態の側面図、（ｃ）は本体部を進展させた状態での別の角度から（（ｂ）内の矢視Ｂ）の側面図。本発明の第５実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの本体部の表面に形成した導体パターンを示す図であって、（ａ）は側面図、（ｂ）は別の角度から（（ａ）内の矢視Ｄ）の側面図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ静脈パターン取得デバイス
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ本体部
２ａ貫通孔（指挿通部）
２ｂ内壁面（内壁）
２ｍ，２ｍ傾斜面（反射部）
３光源
４撮像素子
５回路素子（演算処理回路の少なくとも一部）
６導体パターン
７Ｄ，７Ｅ，７Ｆ回路基板部
９ヒンジ機構

Claims

立体構造体の表面に導体パターンを形成した立体回路部品からなる本体部を備え、
前記本体部に指を挿通させる指挿通部を形成し、
前記指挿通部の内壁に、当該指挿通部に挿通した指を照射する光源と、当該光源からの光が指を透過した透過光を撮像する撮像素子と、を直接的に実装したことを特徴とする静脈パターン取得デバイス。
前記撮像素子を前記指挿通部の内壁の周方向に略沿って細長く帯状に設けたことを特徴とする請求項１に記載の静脈パターン取得デバイス。
前記撮像素子は、前記指挿通部に挿通された指の長手方向各位置について画像情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の静脈パターン取得デバイス。
複数の前記光源を、前記指挿通部の周方向に略沿って離間配置したことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一つに記載の静脈パターン取得デバイス。
前記指挿通部の内壁に、入射した光を撮像素子に向けて反射させる反射部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の静脈パターン取得デバイス。
前記撮像素子で取得した画像情報に所定の演算処理を施す演算処理回路が実装された回路基板部を備え、
前記本体部と前記回路基板部とを一体成形したことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一つに記載の静脈パターン取得デバイス。
前記撮像素子で取得した画像情報に所定の演算処理を施す演算処理回路が実装された回路基板部を備え、
前記本体部を前記回路基板部にヒンジ機構を介して折り畳み可能に接続したことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一つに記載の静脈パターン取得デバイス。