JP2009069981A - 生体画像入力装置およびそれを用いた個人認証システム - Google Patents

Abstract

【課題】ひとつの撮像部で鮮明な指紋画像及び血管画像を同時に取得することができる生体画像入力装置およびそれを用いた個人認証システムを提供する。
【解決手段】生体画像入力装置は、指内部に赤外光を入射し、その散乱光を用いて指の指紋画像及び血管画像を撮像する撮像部を有する。生体画像入力装置は、撮像部の光入射側に、ファイバープレートとその厚さより厚い透明板とを並置してなる窓材を有し、窓材のファイバープレート側に指先部の指紋が接するようにして、窓材のファイバープレート側を介して指紋画像を撮像すると共に、窓材の透明板側を介して血管画像を撮像するように構成される。好適には、透明板の屈折率及び厚さをｎ及びＤとし、ファイバープレートの厚さをｄとしたとき、透明板の厚さＤは、ファイバープレートの厚さｄとの間に、Ｄ＞（ｎ／（ｎ−１））＊ｄの関係を持つ。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体特徴画像の入力装置に関し、特に個人認証のために指紋画像や血管のパターン画像など生体特徴の画像を入力する生体画像入力装置およびそれを用いた個人認証システムに関する。

従来、指内部に光を入射して指内部で散乱した光を利用して指紋画像の取得を行い、さらに別な光源を点灯することで血管パターンの画像を取得する生体画像入力装置が開示されている（たとえば特許文献１参照）。

従来例の指内部の散乱光を利用した指紋画像入力装置では、結像光学系を用いておらず、指紋画像入力のためにイメージセンサと指の指紋画像の距離を薄い走行ガイドを介して距離を近づけている。そのため、イメージセンサの近くに配置できる指紋画像の取得は容易であるが、指内部の血管画像はイメージセンサとの距離があり、鮮明な画像の取得は難しい問題がある。

一方、結像光学系を用いて指紋画像と血管画像を取得する生体認証装置として、たとえば特許文献２がある。これによると、指紋画像の取得には指の腹側の光源を点灯して指紋の反射画像を取得し、指内の血管画像は指の後方からの別光源からの透過光による画像取得することが開示されている。この従来例では、光源の切り換えによりひとつの撮像手段により、指紋画像と指内の血管画像を取得している。

しかしながら、従来例で開示されている指紋の凹凸パターンに光源から光を照射し、反射光による画像の取得では、凹凸パターンによる画像のコントラストが低い欠点がある。そのため、取得された画像から特徴を得ることが難しくなってしまう問題があった。

さらに指紋画像の取得と指内部の血管画像の取得をひとつの撮像手段によるため、指紋画像が鮮明に取得できる条件では、指内の血管画像の取得時にも指紋画像も取得されてしまい、画像処理などによる血管画像の抽出が必要となってしまう問題もある。

指紋画像のコントラストの低下に関する問題を解決するため、指をファイバープレートに接することで指紋画像のコントラストを改善するような構成についても開示されている（たとえば特許文献３参照）。

しかしながら、この構成では、ファイバープレートを使用することで、指紋画像の位置が血管の位置から離れてしまう問題も発生してしまう。
特開２００６−１５８９５２号公報 特開２００４−２３４０４０号公報 特開平１０−１０４４４２号公報

前述したように、従来例の装置では、ひとつのイメージセンサ上で指紋画像を鮮明に取得するとともに血管画像も鮮明に取得することが難しい。

本発明は、このような課題を解決するもので、ひとつの撮像部で鮮明な指紋画像及び血管画像を同時に取得することができる生体画像入力装置およびそれを用いた個人認証システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る第１の生体画像入力装置は、指内部に赤外光を入射し、その散乱光を用いて指の指紋画像及び血管画像を撮像する撮像部を有する生体画像入力装置であって、前記撮像部の光入射側に、ファイバープレートとその厚さより厚い透明板とを並置してなる窓材を有し、前記窓材のファイバープレート側に指先部の指紋が接するように構成されたことを特徴とする。

本発明において、前記透明板の屈折率及び厚さをｎ及びＤとし、前記ファイバープレートの厚さをｄとしたとき、前記透明板の厚さＤは、前記ファイバープレートの厚さｄとの間に、
Ｄ＞（ｎ／（ｎ−１））＊ｄ
の関係を持つことが好ましい。

前記窓材の指に接する面は平面となっていることが好ましい。

前記撮像部は、前記ファイバープレートの出射面と、前記透明材の上面から上方とにそれぞれ焦点位置を持つように調整されることが好ましい。

本発明に係る第２の生体画像入力装置は、指内部に赤外光を入射し、その散乱光を用いて指の指紋画像及び血管画像を撮像する撮像部を有する生体画像入力装置であって、前記撮像部の光入射側に、ファイバープレートと透明板を並置してなる第１の窓材を有し、前記撮像部の血管画像の撮像領域に第２の窓材を有し、前記第１の窓材のファイバープレート側に指先部の指紋が接するようにして、前記第１の窓材のファイバープレート側を介して前記指紋画像を撮像すると共に、前記第１の窓材の透明板側及び前記第２の窓材を介して前記血管画像を撮像するように構成されたことを特徴とする。

本発明において、前記撮像部は、前記ファイバープレートの出射面と、前記透明材の上面から上方とにそれぞれ焦点位置を持つように調整されることが好ましい。前記透明板の厚さは、前記ファイバープレートの厚さと同じであってもよい。

本発明に係る生体画像入力装置を用いた第１の個人認証システムは、上記いずれかの生体画像入力装置と、あらかじめ個人認証すべき対象者の指紋画像を登録する指紋画像登録手段と、前記生体画像入力装置により読み取られた指紋画像と前記指紋画像登録手段に登録されている指紋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指紋照合手段と、あらかじめ個人認証すべき対象者の血管画像を登録する血管画像登録手段と前記生体画像入力装置により読み取られた血管画像と前記血管画像登録手段に登録されている血管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照合手段とを含むことを特徴とする。

本発明に係る生体画像入力装置を用いた第２の個人認証システムは、上記いずれかの生体画像入力装置と、あらかじめ個人認証すべき対象者の指紋画像から特徴点を抽出し、登録する指紋画像特徴点登録手段と前記生体画像入力装置により読み取られた指紋画像と前記指紋画像特徴点登録手段に登録されている指紋画像の特徴点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指紋照合手段と、あらかじめ個人認証すべき対象者の血管画像から特徴点を抽出し、登録する血管画像特徴点登録手段と、前記生体画像入力装置により読み取られた血管画像と前記血管画像特徴点登録手段に登録されている血管画像の特徴点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照合手段とを含むことを特徴とする。

本発明によれば、ひとつの撮像部で鮮明な指紋画像及び血管画像を同時に取得することができる生体画像入力装置およびそれを用いた個人認証システムを提供することができる。

以下、本発明に係る生体画像入力装置およびそれを用いた個人認証システムの各実施例について、図面を参照して説明する。

まず、本発明の第１の実施例について、図１を参照して説明する。

図１に示すように、本実施例に係る生体画像入力装置には、指１０の指先部の下面側にその上面（正面）側を対向する状態で窓材１４が配設されている。この窓材１４の下面（背面又は裏面）側には、撮像レンズ２２と固体撮像素子２１からなる撮像部（撮像手段）が配置されている。

指１０の指先付近（指先端から第１関節付近）には指紋１１があり、不図示であるが凹凸のパターンが存在する。指１０の指先部には、生体画像入力装置に設けられた不図示の赤外光源から赤外光が入射され、その赤外光が指内部の組織により拡散された状態となっている。本実施例では、赤外光源として波長８５０ｎｍのＬＥＤを使用している。ここで、赤外光源は、指内部での透過率が高い方が好ましい。光源に使用する波長は指紋画像と血管画像にそれぞれ適した波長があるので、両方に好適なひとつの波長を選択することも、それぞれに最適な複数の波長を選択することもできる。

窓材１４は、撮像部の光入射側に配置され、ストレートタイプのファイバープレート１２と、屈折率ｎが２．０である高屈折率ガラス板からなる透明板１３とが図中の左半分と右半分とに並置されて構成される。ストレートタイプのファイバープレート１２（以下、「ファイバープレート」と表記する。）は、光学ファイバーを複数束ねたものをファイバーの光軸に沿って切り出したものである。本実施例では、窓材１４のファイバープレート側に指先部の指紋が接するようにして、窓材１４のファイバープレート側を介して指紋画像を撮像すると共に、窓材１４の透明板側を介して血管画像を撮像するように構成される。

本実施例では、指先を窓材１４の左半分を構成するファイバープレート１２の上面（入射面）に接した状態において、指先の指紋１１のパターンを形成する凹凸の内の凸部がファイバープレート１２と接した状態となる。このとき、指内部で散乱された光線がファイバープレート１２内に効率よく入射するため、ファイバープレート１２に接した指紋１１のパターンを形成する凸部が明るくなる。一方、指紋１１のパターンを形成する凹部では、指内部で拡散した光線はファイバープレート１２内に効率よく入射できずに明るさが減少した状態となる。このようにして、ファイバープレート１２の上面にある指先の指紋パターンを反映した明暗がファイバープレート１２を通じてファイバープレート１２の下面（出射面）にも現れることとなる。このようにファイバープレート１２を介することでファイバープレート１２の下面に観察される指紋パターンは、指先の指紋表面を直接観察した画像に比べてコントラストが高い画像が入手可能となる。

ここで、指紋パターンを持つ指紋画像の取得位置は、指先の下面（ファイバープレート１２の上面）からファイバープレート１２の下面に移ったことになる。

一方、指１０内の第一関節から第二関節付近の血管１５は、図１に示したように指先の下面より上方に位置している。本実施例において、ファイバープレート１２の右側にファイバープレート１２の厚さより厚い高屈折率ガラス板からなる透明板１３が並置されて構成された窓材１４を使用している。

本実施例では、厚さｄが１ｍｍのファイバープレート１２を使用している。その結果、ファイバープレート１２を介して、指先の指紋パターンの画像は、指先から１ｍｍ下方に存在することとなる。一方、窓材１４の右半分を構成する高屈折率ガラス板からなる透明板１３は、屈折率ｎが２．０であるため、透明板１３の厚さＤを２．５ｍｍにすると、透明板１３の中を通過する光線に対しての空気換算光路長Ｌは１．２５ｍｍとなる。窓材１４の下面側（指と反対側の面）では、ファイバープレート１２の厚さｄと透明板１３の厚さＤの差は、Ｄ−ｄ＝２．５−１＝１．５ｍｍであるのに対して、透明板１３の空気換算長Ｌは、１．２５ｍｍである。

この場合、撮像レンズ系２２と固体撮像素子２１からなる撮像部に観測される窓材１４の左半分を構成するファイバープレート１２の下面の位置に対して、窓材１４の右半分を構成する透明板１３を通した光学的位置は、窓材１４の上面より上方にある。すなわち、指内部に達している。

このことは、屈折率ｎの透明板１３の厚さＤとファイバープレート１２の厚さｄの間で、次の式（１）の関係を満たすことで、以下のことをあらわしている。

Ｄ＞（ｎ／（ｎ−１））＊ｄ ・・・（１）
すなわち、式（１）の関係を満たす場合、撮像レンズ２２や固体撮像素子２１からなる撮像部の側である窓材１４の下面側から見ると、ファイバープレート１２の下面と光学的に等価な位置は、透明板１３の厚さＤより後方、つまり窓材１４の上面より上方にある。これは、指内部の第一関節から第二関節付近に存在する血管１５の位置とほぼ等しい。

ここで、ファイバープレート１２の厚さｄと透明板１３の厚さＤからファイバープレート１２の下面の位置と透明板１３の下面の位置との間の距離は、（Ｄ−ｄ）となる。上記の例では、Ｄ−ｄ＝２．５−１＝１．５ｍｍである。一方、透明板１３の厚さがＤであり、その屈折率がｎである場合には、透明板１３内を通る光に対して空気換算距離Ｌを求めると、Ｌ＝Ｄ／ｎとなる。例えば、上記の例では、Ｌ＝Ｄ／ｎ＝２．５／２．０＝１．２５ｍｍである。

よって、ファイバープレート１２の下面の位置と透明板１３の下面との距離（Ｄ−ｄ）がＬと等しくなるとき、ファイバープレート１２の下面までの光学系からの距離と、透明板１３の上面までの光学系からの距離とが等しくなる。さらに、（Ｄ−ｄ）がＬより長くなることで、光学系からの距離は変化する。例えば、上記の例では、Ｄ−ｄ＝１．５ｍｍであり、Ｌ＝１．２５ｍｍよりも長い。

従って、式（１）を満たすように透明板１３の屈折率ｎと厚さＤを設定すると、ファイバープレート１２の下面に見られる指紋画像からの指紋パターンの位置と、窓材１４の後方にある指内部の血管の位置とがほぼそろっていることとなる。このように、ファイバープレート１２の下面に位置する指紋画像を鮮明に取得するように図１の撮像手段（撮像レンズ２２及び固体撮像素子２２からなる撮像部）の光学焦点を合わせる。すなわち、ファイバープレート１２の出射面と、透明材１３の上面から上方とにそれぞれ焦点位置を持つように撮像手段を調整する。こうすることにより、同時に指内部の血管１５の画像も鮮明に取得することができる。

すなわち、本実施例によれば、指内散乱光を用いた生体画像入力装置において、ファイバープレート１２と透明板１３からなる窓材１４を用いることで、ひとつの撮像部で鮮明な指紋画像と血管画像を同時に取得することできる。

なお、本実施例では、透明板１３として屈折率２．０の高屈折率ガラス板を用いたが、さらに屈折率が高い材料によりファイバープレート１２との厚さの差が少なくても同様の効果がえられる。透明板１３の材料としては、ＰｂＯなどの酸化金属を含む多量に含むガラス材料や透光性セラミック、ＺｎＳｅ、ダイアモンドなどが例示できる。

また、本実施例では、窓材１４は、ファイバープレート１２と透明板１３を並置して構成され、窓材１４の指先側の面（上面）に指先を押し当てて指紋画像を取得している。その際、指先を押し当てる面（ファイバープレート１２の上面）付近に透明板１３側が飛び出したような段差があると指先を押し当てた時、段差が指先の一部にあたってしまい、被験者が不快に感じてしまう。一方、窓材１４の透明板１３側を窪ませたような段差の場合には、血管画像を取得する光路を長くしてしまう。また、透明板１３は結像光学系の途中に入るため、その両面は、光学的に平坦である必要がある。このようなことから、ファイバープレート１２の上面と透明板１３の上面は、同一面上に形成されていることが好ましい。すなわち、窓材１４の指に接する面は平面となっていることが望ましい。

次に、本発明の第２の実施例について、図２を参照して説明する。

図２に示すように、本実施例に係る生体画像入力装置には、指１０の指先部の下面側に対向する状態で窓材１７が設けられ、この窓材１７の下面側に撮像レンズ２２と固体撮像素子２１からなる撮像部（撮像手段）が配置されている。

指１０の指先付近には指紋１１があり、不図示であるが凹凸のパターンが存在する。指１０の指先部には、不図示の赤外光源から赤外光を入射しており、指内部の組織により拡散された状態となっている。本実施例では、赤外光源として波長９４０ｎｍのＬＥＤを使用している。

窓材１７は、撮像部と指１０の間に配置され、光学ファイバーを複数束ねたものをファイバーの光軸に対して斜めに切り出したスラントタイプのファイバープレート１６と、屈折率が２．０の透明高屈折率ガラス板からなる透明板１３とが並置され構成される。本実施例では、窓材１７のファイバープレート側に指先部の指紋が接するようにして、窓材１７のファイバープレート側を介して指紋画像を撮像すると共に、窓材１７の透明板側を介して血管画像を撮像するように構成される。

本実施例では、指先がスラントタイプファイバープレート１６の上面に接した状態において、指先の指紋１１のパターンを形成する凹凸の内の凸部がスラントタイプファイバープレート１６と接した状態となる。このため、指内部で散乱された光線がスラントタイプファイバープレート１６内に効率よく入射し、凸部が明るくなる。一方、指紋１１のパターンを形成する凹凸の内の凹部では、逆に指内部で拡散した光線がスラントタイプファイバープレート１６内に効率よく入射できずに明るさが減少した状態となる。

本実施例では、第１の実施例と異なるタイプのファイバープレート１６を使用している。本実施例で用いたスラントタイプファイバープレート１６では、第１の実施例に使用したストレートタイプのファイバープレートよりも透過できる入射光の角度範囲が狭くできる。そのため、指紋１１の凹部に対応した部分の明るさがより減少する。一方、指紋１１の凸部が接した部分から入射する光量はそれほど影響を受けない。

その結果、スラントタイプファイバープレート１６による指紋画像に対応した指紋パターンのコントラストは向上させることができる。さらに、スラントタイプファイバープレート１６の内部のファイバー間に遮光層を設けたものを用いることでさらにコントラストを向上することもできる。

このようにスラントタイプファイバープレート１６の上面にある指先の指紋パターンによる明暗がスラントタイプファイバープレート１６を通じてスラントタイプファイバープレート１６の下面にも鮮明に現れることとなる。さらに、本実施例ではスラントタイプファイバープレート１６の下面を研磨などによる拡散処理をすることで、スラントタイプファイバープレート１６の下面の鮮明な指紋画像を図２に示す固体撮像素子２１で容易に捉えることができるようになる。

本実施例では、このスラントタイプファイバープレート１６の下面で観察される指紋パターンは、指先の指紋表面を直接観察した画像に比べてさらにコントラストが高い画像が入手可能となる。

ここで、指紋画像の持つ指紋パターンの取得位置は、指先の下面からスラントタイプファイバープレート１６の下面に移ったことになる。一方、指１０の第一関節から第二関節付近の血管１５は、図２に示したように指先の下面より上方に位置している。

本実施例における窓材１７は、スラントタイプファイバープレート１６と、スラントタイプファイバープレート１６よりも厚い高屈折率ガラス板からなる透明板１３とを並置して構成されている。本実施例に示したスラントタイプファイバープレート１６は、厚さｄが１ｍｍであり、指先の指紋パターンの画像は指先から１ｍｍ下方に存在することとなる。

高屈折率ガラス板からなる透明板１３は、屈折率ｎが２．０である。このため、透明板１３の厚さＤを２．５ｍｍにすると、窓材１７の下面（指と反対側の面）からのスラントタイプファイバープレート１６の下面の位置と光学的に同じ位置は、窓材１７の上面より上方となり、指内部に達している。

このことから、スラントタイプファイバープレート１６の下面に見られる指紋画像による指紋パターンの位置と窓材１７の後方にある指内部の血管の位置がほぼそろっていることとなる。そのため、スラントタイプファイバープレート１６の下面の指紋パターンを鮮明に捉えるために焦点を合わせることで指内部にある血管画像に対しても鮮明な画像が捉えられるようになる。

このため、スラントタイプファイバープレート１６の下面に位置する指紋画像を鮮明に取得するように撮像手段の光学焦点を合わせることにより、同時に指内部の血管１５の画像も鮮明に取得することができる。このとき、血管１５の画像と同時に指紋画像も取り込まれる。しかしながら、ファイバープレートを介した指紋画像と異なり、コントラストの少ない画像となる上、焦点位置も血管画像に最適化されている。そのため、血管画像に比べて細かいパターンを有する指紋画像はボケた画像となり、血管画像のみを容易に取得できる。

従って、本実施例によれば、指内散乱光を用いた生体画像入力装置において、スラントタイプファイバープレート１６と透明板１３からなる窓材１７を用いることで、ひとつの撮像部で鮮明な指紋画像と血管画像を同時に取得することできる。

なお、本実施例では、透明板１３として屈折率２．０の高屈折率ガラス板を用いたが、さらに屈折率が高い材料によりスラントタイプファイバープレート１６との厚さの差が少なくても同様の効果が得られる。透明板１３の材料としては、ＰｂＯなどの酸化金属を含む多量に含むガラス材料や、透光性セラミック、ＺｎＳｅ、ダイアモンドなどが例示できる。

また、本実施例で使用した赤外光源は、その波長を９４０ｎｍのＬＥＤとしたが、血管画像の取得には血管以外の組織の透過率がさらに高い波長の長い赤外光が適している。

次に、本発明の第３の実施例について、図３を用いて説明する。

本実施例に係る生体画像入力装置は、第１や第２の実施例と異なり、ファイバープレート１６と透明板１８とを並置してなる第１の窓材１９において、透明板１８の厚さＤは、ファイバープレート１６の厚さｄと同じ厚さでもかまわない。図中の例では、透明板１８の厚さＤは、ファイバープレート１６の厚さｄと同じである。

本実施例におけるファイバープレート１６は、指紋画像のコントラストが高く取れるスラントタイプを選択した。さらに、ファイバープレートを構成するファイバー間に遮光層を持ったスラントタイプファイバープレート１６を用いた。また、その厚さｄは第１の実施例と同様に１ｍｍとした。また、透明板１８は、屈折率ｎが２．０のガラス板とした。指１０の指先における指紋１１の指紋パターンは、スラントタイプファイバープレート１６の下面に像をつくっている。

本実施例では、照明光源として指の背面側に波長９４０ｎｍの赤外光源（ＬＥＤ）２０が配置される。赤外光源２０から指内部に入射された光線は、指の組織により散乱され、拡散光となっている。指先の指紋１１の凸部は、スラントタイプファイバープレート１６に接することでスラントタイプファイバープレート１６内に指内部の拡散光を効率よく導くため、明るくなっている。一方、スラントタイプファイバープレート１６の特徴である光線の入射角度選択性により、指紋１１の凹部の光量は減少する。このようにスラントタイプファイバープレート１６の下面には、指紋画像による指紋パターンが鮮明に得ることができている。

第１の窓材１９の下面には、撮像レンズ２２と固体撮像素子２１からなる撮像部が構成されている。さらに固体撮像素子２１の血管１５の画像が撮像される撮像領域上には、第２の窓材３０を設けられている。本実施例では、第１の窓材１９のファイバープレート側に指先部の指紋が接するようにして、第１の窓材１９のファイバープレート側を介して指紋画像を撮像すると共に、第１の窓材１９の透明板側及び第２の窓材３０を介して血管画像を撮像するように構成される。

第２の窓材３０も透明高屈折率板が好適であり、本実施例では、屈折率２．０のガラス板を用いた。また、第２の窓材３０の厚さは、１．５ｍｍとした。第２の窓材３０の厚さは、使用する撮像レンズ２２により最適な値が存在するが、本実施例では、指の画像をほぼ等倍で撮影するような撮像レンズ２２を選択した。

第２の窓材３０を用いることにより、撮像レンズ２２、固体撮像素子２１の光学的距離が短くなる。このため、撮像部で構成される被写体の焦点位置が長くなる。よって、固体撮像素子２１の指紋画像撮像領域でスラントタイプファイバープレート１６の下面の指紋画像を鮮明に捉える条件にすることにより、血管画像撮像領域ではスラントタイプファイバープレート１６の下面より遠い位置の画像が鮮明となる。

従って、本実施例によれば、指内散乱光を用いた生体画像入力装置において、第１の窓材１９と第２の窓材３０にそれぞれ高屈折率のガラス板を用いたことで、指紋画像が鮮明に得られるとともに血管画像も鮮明に取得することができる。

次に、本発明の第４の実施例について、図４及び図５を参照して説明する。本実施例は、上記の生体画像入力装置を用いた個人認証システムに適用したものである。

図４に示す個人認証システムは、生体画像入力装置１００と、この生体画像入力装置１００に接続される生体画像照合装置２００とを備える。生体画像入力装置１００は、固体撮像素子から構成される撮像部１０１と、その周辺回路部１０２と、前述の赤外光源としてのＬＥＤ１０３とを有する。

周辺回路部１０２は、前述の固体撮像素子の近傍に形成される。この周辺回路部１０２は、図５に示すように、制御回路（駆動回路）１０２１、クランプ回路１０２２、Ａ／Ｄコンバータ１０２３、通信制御回路１０２４、レジスタ１０２５、ＬＥＤ制御回路１０２６、及びタイミング発生器１０２８と含む。制御回路１０２１は、固体撮像素子１０１の動作を制御する。Ａ／Ｄコンバータ１０２３は、撮像部１０１から出力される指の指紋と血管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によりアナログ信号からデジタル信号に変換する。通信制御回路１０２４は、Ａ／Ｄコンバータ１０２３にて変換されたデジタル信号を指紋と血管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。レジスタ１０２５は、通信制御回路１０２４に接続される。ＬＥＤ制御回路１０２６は、ＬＥＤ１０３のＬＥＤの発光を制御する。タイミング発生器１０２８は、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。周辺回路部１０２を含む回路は、上記の回路構成に限らず、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。

生体画像照合装置２００は、入力インターフェース１１１、画像処理部（指紋照合手段及び血管照合手段）１１２、指紋画像データベース（指紋画像登録手段）１１３、血管画像データベース（血管画像登録手段）１１５及び出力インターフェース１１４とを備える。入力インターフェース１１１は、周辺回路部１０２の通信制御部から出力される通信データを入力する。画像処理部１１２は、入力インターフェース１１１に接続される。指紋画像データベース１１３、血管画像データベース１１５、及び出力インターフェース１１４は、画像処理部１１２に接続される。出力インターフェース１１４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。

ここで、指紋画像データベース１１３には、予め個人認証すべき対象者の指の指紋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。また同様に、血管画像データベース１１７にも、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。

対象者の指紋画像や血管画像は、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あらかじめ生体画像入力装置１００から入力インターフェース１１１を介し入力される。

画像処理部１１２は、生体画像入力装置１００により読み取られた生体画像のうち、指紋画像を入力インターフェース１１１を介し入力する。すると、画像処理部１１２は、読み取られた指紋画像と、指紋画像データベース１１３に登録されている指紋画像とが互いに一致するか否かを既知の指紋照合用画像処理アルゴリズムを基に照合する。そして、画像処理部１１２は、その照合結果（指紋一致又は不一致）を個人認証信号として出力インターフェース１１４を介し出力する。

同様に、画像処理部１１２は、生体画像入力装置１００により読み取られた生体画像を入力インターフェース１１１を介して入力する。すると、画像処理部１１２は、読み取られた血管画像と、血管画像データベース１１７に登録されている血管画像とが互いに一致するか否かを既知の血管照合用画像処理アルゴリズムを基に照合する。そして、画像処理部１１２は、その照合結果（血管パターンの一致又は不一致）を個人認証信号として出力インターフェース１１４を介し出力する。

さらに、画像処理部１１２で最初に指紋画像のみの登録画像との照合を行い、不一致との結果が出たときのみ血管画像の照合を行なうようにしてもかまわない。ただし、個人認証システムとしては複数の生体画像についての画像照合が同時に一致したときのみ一致とすることにより、個人認証システムとしては強固なものとすることができる。

なお、この例では、生体画像入力装置１００と生体画像照合装置２００を別デバイスで構成しているが、本発明はこれに限らず、必要に応じ生体画像照合装置２００の少なくとも一部の機能を生体画像入力装置１００の周辺回路部１０２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。

次に、本発明の第５の実施例について、図６を参照して説明する。本実施例は、上記の生体画像入力装置を用いた個人認証システムに適用したものである。

本実施例に係る個人認証システムは、図６に示すように第４の実施例で示した生体画像照合装置２００において、指紋画像データベース１１３や血管画像データベース１１５に対して取得した生体画像から得られた特徴点を利用したものである。以下、第４の実施例との相違点について説明する。

生体画像入力装置１００から入力インターフェース１１１を介して取得した生体画像には、指紋画像と血管画像が含まれている。これら複数の生体画像のそれぞれから分岐点や端点などの特徴点を抽出し、それらをそれぞれ指紋特徴点データベース（指紋画像特徴点登録手段）１１６や血管特徴点データベース（血管画像特徴点登録手段）１１７として登録する。ここでは、指紋画像の特徴点と血管画像の特徴点間の相互の関係をさらに特徴点とすることもできる。

画像処理部（指紋照合手段及び血管照合手段）１１２は、生体画像入力装置１００により読み取られた生体画像のうち、指紋画像から分岐点や端点などの特徴点を抽出する。すると、画像処理部１１２は、読み取られた指紋画像と、指紋特徴点データベース１１６に登録されている指紋画像との互いの特徴点とが一致するか否かを既知の指紋照合用画像処理アルゴリズムを基に照合する。そして、画像処理部１１２は、その照合結果（指紋画像の特徴点一致又は不一致）を個人認証信号として出力インターフェース１１４を介し出力する。

同様に、画像処理部１１２は、生体画像入力装置１００により読み取られた生体画像のうち、血管画像から特徴点を抽出する。すると、画像処理部１１２は、読み取られた血管画像と、血管特徴点データベース１１７に登録されている血管画像との互いの特徴点とが一致するか否かを既知の血管照合用画像処理アルゴリズムを基に照合する。そして、画像処理部１１２は、その照合結果（血管画像の特徴点一致又は不一致）を個人認証信号として出力インターフェース１１４を介し出力する。

従って、本実施例では、複数の特徴点を登録することができるため、個別に特徴点を照合する場合に比べて照合の確度を向上することができる。一方、照合する複数の特徴点の組み合わせを変えることで認証率を変更することができる。

以上のように上記各実施例によれば、ひとつのイメージセンサ上で指紋画像を鮮明に取得するとともに血管画像も鮮明に取得することができる生体画像入力装置ができた。すなわち、指紋画像のコントラストが取れ、また同時に取得する血管パターンも鮮明に取得できる。さらに複数の生体画像を入手することができることから、これを用いた個人認証システムにより個人認証の精度を向上できる。

本発明は、生体特徴画像の入力装置に利用できる。特に、本発明は、個人認証のために指紋画像や血管のパターン画像など生体特徴の画像を入力する生体情報入力装置及びこれを用いた個人認証システムに利用できる。また、本発明は、生体情報入力装置を搭載した各種電子機器の用途にも利用できる。

本発明の第１の実施例における生体画像入力装置の構成を説明する図である。 本発明の第２の実施例における生体画像入力装置の構成を説明する図である。 本発明の第３の実施例における生体画像入力装置の構成を説明する図である。 本発明の第４の実施例による生体画像入力装置を用いた個人認証システムの構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施例による生体画像入力装置の周辺回路部の構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施例による生体画像入力装置を用いた個人認証システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 指
１１ 指紋
１２ ストレートタイプファイバープレート
１３、１８ 透明板
１４ 窓材
１５ 血管
１６ スラントタイプファイバープレート
１７ 窓材
１９ 第１の窓材
２０ 赤外光源（ＬＥＤ）
２１ 撮像素子
２２ 撮像レンズ
３０ 第２の窓材

Claims (9)

1. 指内部に赤外光を入射し、その散乱光を用いて指の指紋画像及び血管画像を撮像する撮像部を有する生体画像入力装置であって、
   前記撮像部の光入射側に、ファイバープレートとその厚さより厚い透明板とを並置してなる窓材を有し、前記窓材のファイバープレート側に指先部の指紋が接するようにして、前記窓材のファイバープレート側を介して前記指紋画像を撮像すると共に、前記窓材の透明板側を介して前記血管画像を撮像するように構成されたことを特徴とする生体画像入力装置。
2. 前記透明板の屈折率及び厚さをｎ及びＤとし、前記ファイバープレートの厚さをｄとしたとき、前記透明板の厚さＤは、前記ファイバープレートの厚さｄとの間に、
   Ｄ＞（ｎ／（ｎ−１））＊ｄ
   の関係を持つことを特徴とする請求項１に記載の生体画像入力装置。
3. 前記窓材の指に接する面は、平面となっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体画像入力装置。
4. 前記撮像部は、前記ファイバープレートの出射面と、前記透明板の上面より上方とにそれぞれ焦点位置を持つように調整されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の生体画像入力装置。
5. 指内部に赤外光を入射し、その散乱光を用いて指の指紋画像及び血管画像を撮像する撮像部を有する生体画像入力装置であって、
   前記撮像部の光入射側に、ファイバープレートと透明板とを並置してなる第１の窓材を有し、前記撮像部の血管画像の撮像領域に第２の窓材を有し、前記第１の窓材のファイバープレート側に指先部の指紋が接するようにして、前記第１の窓材のファイバープレート側を介して前記指紋画像を撮像すると共に、前記第１の窓材の透明板側及び前記第２の窓材を介して前記血管画像を撮像するように構成されたことを特徴とする生体画像入力装置。
6. 前記撮像部は、前記ファイバープレートの出射面と、前記透明板の上面から上方とにそれぞれ焦点位置を持つように調整されることを特徴とする請求項５に記載の生体画像入力装置。
7. 前記透明板の厚さは、前記ファイバープレートの厚さと同じであることを特徴とする請求項５又は６に記載の生体画像入力装置。
8. 請求項１から７のいずれか１項に記載の生体画像入力装置と、
   あらかじめ個人認証すべき対象者の指紋画像を登録する指紋画像登録手段と、
   前記生体画像入力装置により読み取られた指紋画像と前記指紋画像登録手段に登録されている指紋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指紋照合手段と、
   あらかじめ個人認証すべき対象者の血管画像を登録する血管画像登録手段と、
   前記生体画像入力装置により読み取られた血管画像と前記血管画像登録手段に登録されている血管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照合手段とを含むことを特徴とする個人認証システム。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載の生体画像入力装置と、
   あらかじめ個人認証すべき対象者の指紋画像から特徴点を抽出し、登録する指紋画像特徴点登録手段と、
   前記生体画像入力装置により読み取られた指紋画像と前記指紋画像特徴点登録手段に登録されている指紋画像の特徴点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指紋照合手段と、
   あらかじめ個人認証すべき対象者の血管画像から特徴点を抽出し、登録する血管画像特徴点登録手段と、
   前記生体画像入力装置により読み取られた血管画像と前記血管画像特徴点登録手段に登録されている血管画像の特徴点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照合手段とを含むことを特徴とする個人認証システム。

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