JP2009160349A - 生体認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】静脈パターンと指紋パターンを同時に取得することができる生体認証装置を提供する。
【解決手段】上側の静脈認証用光源２７０Ａを点灯させ静脈パターンを検出し、下側の白色光源２７０Ｂを点灯させ指紋パターンを検出することを特徴とする生体認証装置２０１である。
複数の受光素子３がマトリクス状に形成された固体撮像デバイス２０と、受光素子３の受光面側に設けられ、各受光素子３への光の入射角度を制約する視界制御材６０とを備えることができる撮像装置５である。
【選択図】 図３５

Description

本発明は、生体認証装置に関する。

近年、ＡＴＭやマンション、携帯端末等において本人であることを確認する技術として、例えば、被験者の指先の微細な凹凸により指紋を読み取る指紋読取装置等の生体認証技術が採用されている。指紋読取装置としては、例えば特許文献１，２に示すように、複数のフォトセンサがマトリクス状に配列された撮像装置を備えるものがある。

また、他の生体認証技術としては、被験者の手の静脈パターンを読み取る静脈認証装置が知られている。静脈認証装置では、フォトセンサの受光面に指を当接させた状態で近赤外光を指に照射しながら、フォトセンサにより近赤外光を検出する。静脈中のヘモグロビンにより近赤外線が吸収されるので、静脈がある部分が低輝度となり、静脈がない部分が高輝度となるため、静脈を明暗のパターンとして得ることができる。
特許第３０１９６３２号公報 特許第３１１６９５０号公報

ところで、フォトセンサに指を当接させて撮像を行う場合には、指をフォトセンサに当接させる圧力により静脈パターンが変形するために、静脈パターンの認証に問題が発生することがある。このため、指とフォトセンサとを当接させずに静脈パターンを取得することが好ましい。

一方、フォトセンサから離れた位置に指を置いて撮像を行うと、フォトセンサには直上の部分からの光のみではなく、他方向からの光も検出してしまうため、像がぼけ、正確な静脈パターンを取得することができなかった。
本発明の課題は、フォトセンサに指を当接させずに撮像可能な撮像装置を備えた生体認証装置を提供することである。

以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、生体認証装置であって、複数の受光素子がマトリクス状に形成された固体撮像デバイスを有する撮像装置において、前記撮像装置が設けられた支持部と、前記撮像装置に撮像される被写体に光を照射する第１の光源と第２の光源からなる複数の光源とを備え、第１の光源は前記撮像装置の受光面側に配置され、第２の光源は前記撮像装置の裏面側に配置されることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の生体認証装置であって、前記第１の光源は前記被写体を透過する範囲の光を放射し、前記第２の光源は前記被写体に反射される範囲の光を放射することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の生体認証装置であって、前記第１の光源を放射した時に前記被写体の静脈パターンを読み取り、前記第２の光源を放射した時に前記被写体の指紋パターンを読み取ることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の生体認証装置であって、前記第１の光源は静脈認証用光を放射し、前記第２の光源は白色光を含む光を放射することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の生体認証装置であって、前記受光素子の受光面側に設けられ、各受光素子への光の入射角度を制約する視界制御材を更に備えることを特徴とする。

また、本発明によれば、上方より赤色光を照射して静脈パターンの画像データを取得するとともに、下方より白色光を照射して指紋パターンの画像データを取得することができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔第１実施形態〕
図１は本発明の第１実施形態に係る生体認証装置１である撮像装置を側方から見た概略図であり、図２は図１のII−II矢視断面図である。生体認証装置１は、支持部２と、撮像部５と、制御部５０（図６参照）と、光源７０とから概略構成される。
支持部２は板状であり、支持部２には撮像部５が設けられる埋設穴４が設けられており、撮像部５の受光面上に被写体（被験者の指）が配置されるように被験者の手を支持する。

撮像部５は、固体撮像デバイス２０及び視界制御材６０からなる。
図３は固体撮像デバイス２０の斜視図であり、図４は固体撮像デバイス２０の平面図であり、図５は図４のV部の拡大図であり、図６は図５のVI−VI矢視断面図である。固体撮像デバイス２０は、透明基板１０と、複数のダブルゲートトランジスタ３，３，・・・（受光素子）と、ボトムゲート絶縁膜１２と、層間絶縁膜１９と、保護絶縁膜２１と、静電保護膜２２と、等を備える。

透明基板１０は略平板状であり、絶縁性を有し、赤外線を透過させる。透明基板１０としては、石英ガラス等のガラス基板、または、ポリカーボネート等のプラスチック基板を用いることができる。

ダブルゲートトランジスタ３は、透明基板１０の一方の面上にｎ行ｍ列のマトリクス状に配列され、画素となる電気素子である。ここで、ｎ、ｍは整数であり、図３ではｎ＝ｍ＝４である。それぞれのダブルゲートトランジスタ３は透明基板１０、ボトムゲート絶縁膜１２、層間絶縁膜１９、保護絶縁膜２１の間に形成され、ボトムゲート電極１１と、半導体膜１３と、チャネル保護膜１４と、不純物半導体膜１５，１６と、ドレイン電極１７と、ソース電極１８と、トップゲート電極２３と、を具備する。

透明基板１０上には、ボトムゲート電極１１がダブルゲートトランジスタ３ごとにマトリクス状となって形成されている。横方向に配列された同一行の各ダブルゲートトランジスタ３のボトムゲート電極１１は、透明基板１０上に横方向に延在するｎ本のボトムゲートライン４１と一体となって形成されている。ボトムゲート電極１１及びボトムゲートライン４１は、導電性及び遮光性を有し、例えばクロム、クロム合金、アルミ若しくはアルミ合金又はこれらの合金からなる。

ボトムゲート電極１１及びボトムゲートライン４１上には、全てのダブルゲートトランジスタ３，３，・・・に共通したボトムゲート絶縁膜１２が形成されている。ボトムゲート絶縁膜１２は、絶縁性及び透光性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。

ボトムゲート絶縁膜１２上には、半導体膜１３がボトムゲート電極１１と対向してダブルゲートトランジスタ３ごとにパターニングされて形成されている。半導体膜１３は、平面視して略矩形状を呈しており、アモルファスシリコンで形成された層である。半導体膜１３の中央部上には、チャネル保護膜１４が形成されている。チャネル保護膜１４は、パターニングに用いられるエッチャントから半導体膜１３の表面を保護する機能を有し、絶縁性及び透光性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。半導体膜１３に光が入射すると、光量に従った量の電子−正孔対がチャネル保護膜１４と半導体膜１３との界面付近を中心に発生するようになっている。

半導体膜１３の一端部上には、不純物半導体膜１５が一部チャネル保護膜１４に重なるようにして形成されており、半導体膜１３の他端部上には、不純物半導体膜１６が一部チャネル保護膜１４に重なるようにして形成されている。不純物半導体膜１５，１６は半導体膜１３の両端部上に互いに離間して形成される。不純物半導体膜１５，１６は、ｎ型の不純物イオンを含むアモルファスシリコン（ｎ⁺シリコン）からなる。

不純物半導体膜１５上には、ダブルゲートトランジスタ３ごとにパターニングされたドレイン電極１７が形成されている。縦方向に配列された同一列の各ダブルゲートトランジスタ３のドレイン電極１７は縦方向に延在するドレインライン４３と一体に形成されている。

不純物半導体膜１６上には、ダブルゲートトランジスタ３ごとにパターニングされたソース電極１８が形成されている。縦方向に配列された同一列の各ダブルゲートトランジスタ３のソース電極１８は縦方向に延在するソースライン４２と一体に形成されている。

ドレイン電極１７、ソース電極１８、ドレインライン４３及びソースライン４２は、導電性及び遮光性を有しており、例えばクロム、クロム合金、アルミ若しくはアルミ合金又はこれらの合金からなる。

全てのダブルゲートトランジスタ３，３，・・・のチャネル保護膜１４、ドレイン電極１７及びソース電極１８並びにドレインライン４３及びソースライン４２上には、全てのダブルゲートトランジスタ３，３，・・・に共通した層間絶縁膜１９が形成されている。層間絶縁膜１９は、絶縁性及び透光性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。

層間絶縁膜１９上には、ダブルゲートトランジスタ３ごとにトップゲート電極２３が半導体膜１３に対向するようにパターニングされて形成されている。横方向に配列された同一行の各ダブルゲートトランジスタ３のトップゲート電極２３は横方向に延在するトップゲートライン４４と一体に形成されている。

トップゲート電極２３及びトップゲートライン４４は、透光性を有した金属酸化物等といった透明導電体であり、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物（例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム）で形成されている。

全てのダブルゲートトランジスタ３，３，・・・のトップゲート電極２３及びトップゲートライン４４上には、共通の保護絶縁膜２１が形成されている。保護絶縁膜２１は、絶縁性及び透光性を有し、例えば窒化シリコン又は酸化シリコンからなる。
以上のように構成されたダブルゲートトランジスタ３は、半導体膜１３を受光部とした光電変換素子である。

静電保護膜２２は、保護絶縁膜２１を覆うように形成されており、ダブルゲートトランジスタ３を静電気から保護する。静電保護膜２２は、透光性を有した金属酸化物等といった透明導電体であり、例えば、酸化インジウム、酸化亜鉛若しくは酸化スズ又はこれらのうちの少なくとも一つを含む混合物（例えば、錫ドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）、亜鉛ドープ酸化インジウム）で形成されている。

図７は生体認証装置１の固体撮像デバイス２０と接続した部分の回路構成を示したブロック図である。図６に示すように、固体撮像デバイス２０は、制御部５０と接続されたトップゲートドライバ５４、ボトムゲートドライバ５１及びパラレル−シリアル変換回路５３と接続される。制御部５０は演算処理装置であり、ボトムゲートドライバ５１、パラレル−シリアル変換回路５３及びトップゲートドライバ５４は生体認証装置１本体に設けられた制御部５０により制御される。

ボトムゲートドライバ５１、パラレル−シリアル変換回路５３及びトップゲートドライバ５４は、協同して固体撮像デバイス２０を駆動するものである。ボトムゲートドライバ５１はボトムゲートライン４１に接続され、パラレル−シリアル変換回路５３はドレインライン４３に接続され、トップゲートドライバ５４はトップゲートライン４４に接続される。

トップゲートドライバ５４は、シフトレジスタであり、所定の電圧のリセットパルスを各行のトップゲートライン４４に順次印加する。
なお、全てのソースライン４２は一括して接地されている。

ボトムゲートドライバ５１は、シフトレジスタであり、トップゲートドライバ５４が何れかの行のトップゲートライン４４にリセットパルスを出力した後、所定のキャリア蓄積期間を経て、同じ行のボトムゲートライン４１に所定の電圧のリードパルスを出力する。このキャリア蓄積期間において、半導体膜１３に光が入射すると、入射した光量に従った量の電子−正孔対がチャネル保護膜１４と半導体膜１３との界面付近を中心に発生する。この場合、半導体膜１３側にはキャリアとして正孔が発生し、チャネル保護膜１４側に電子が発生する。
何れかの行のトップゲートライン４４へのリセットパルスの入力が開始してから、同じ行のボトムゲートライン４１へのリードパルスの入力が終了するまでの期間が、その行の選択期間である。

パラレル−シリアル変換回路５３は、それぞれの行の選択期間において、リセットパルスが出力されてからリードパルスが出力されるまでの間に、全てのドレインライン４３，４３，…にプリチャージパルスを出力する。また、パラレル−シリアル変換回路５３は、プリチャージパルスの出力後にドレインライン４３，４３，…の電圧を出力し、増幅器５５により増幅して制御部５０に出力する。

制御部５０では、パラレル−シリアル変換回路５３から入力された電気信号をＡ／Ｄ変換することで、ダブルゲートトランジスタ３の半導体膜１３に生成されたキャリアの量に応じて二次元の光強度分布を画像データとして取得する。

視界制御材６０は、固体撮像デバイス２０の受光面側に設けられている。図８は視界制御材６０に用いられる視界制御シート６０Ａ（６０Ｂ）を示す斜視図である。視界制御材６０としては、例えば図８に示すように、ルーバー状に形成された遮光体６１Ａ（６１Ｂ）を有する視界制御シート６０Ａ（６０Ｂ）を重ね合わせて用いることができる。
図９は視界制御シート６０Ａ，６０Ｂを重ね合わせた視界制御材６０を示す斜視図である。図９に示すように、遮光体６１Ａと遮光体６１Ｂが交差するように視界制御シート６０Ａ、６０Ｂを重ね合わせて視界制御材６０を形成する。
図１０は撮像部５を示す斜視図である。図１０に示すように固体撮像デバイス２０の受光面側に視界制御材６０を重ね合わせることで撮像部５が形成される。
なお、１枚の視界制御シートのみを単独で視界制御材６０として用いてもよい。

光源７０は、可視光波長領域のうちの赤色波長領域の光（６５０ｎｍ以上７６０ｎｍ未満の波長を持つ光）及び近赤外光（７６０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の波長を持つ光）の少なくともいずれか一方を含む静脈認証用光を放射し、支持部２上において撮像部５の上方に配置された指８０に照射する。光源７０としては、ＬＥＤ等を用いることができる。
光源７０の位置としては、図１、図２に示すように、支持部２上に配置される指８０よりも上方に配置してもよい。

ここで、図１１を用いて本発明の原理について説明する。図１１は撮像部５の構造を示す模式的な断面図である。図１１に示すように、固体撮像デバイス２０の受光面側に視界制御材６０（遮光材６１）が設けられていることで、ダブルゲートトランジスタ３の光の取込角はθに制限される。なお、θは、遮光体の高さａ、遮光体の間隔ｂ、ダブルゲートトランジスタ３の受光部の大きさｃ１、及び受光部から遮光体までの距離ｃ２、ｃ３から定まる。

光の取込角がθに制限されることで、ダブルゲートトランジスタ３には直上の部分からの光のみが入射し検出され、他方向からの光が検出されない。このため、像のぼけを防ぐことができる。

以下、本実施形態に係る生体認証装置１を使用した実験の結果を示す。
〔実験１〕
「ＣＡＳＩＯ」（登録商標）のロゴを記載した被写体を撮像部５により検出した。被写体は、図１２に示すように、それぞれ撮像部５の（１）視界制御材６０の上端部に、（２）視界制御材６０よりも１．５ｍｍ上方に、それぞれ配置した。撮像部５として、遮光体６１Ａ，６１Ｂが交差するように２枚の視界制御シート６０Ａ、６０Ｂを固体撮像デバイス２０の受光面側に重ね合わせたものを用いた。

また、比較のため、同じ被写体を撮像部５から視界制御材６０を取り除いた固体撮像デバイス２０により撮像を行った。被写体は、図１３に示すように、それぞれ（３）固体撮像デバイス２０の受光面に、（４）固体撮像デバイス２０の受光面よりも１．５ｍｍ上方に、それぞれ配置した。

光源７０は被写体の上方に配置した。光源７０にはＬＥＤ（エピテックス社製 Ｌ７８０−０１ＡＵ）を用い、電圧４Ｖを印加して５０ｍＡの電流を流すことで９０ｍＷ／ｓｒの放射強度を得た。

〔結果１〕
図１４は（１）の撮像、図１５は（２）の撮像、図１６は（３）の撮像、図１７は（４）の撮像である。図１４に示すように、（１）視界制御材６０の上端部に被写体を配置した場合には、撮像においてロゴを明瞭に読み取ることができた。また、図１５に示すように、（２）視界制御材６０よりも１．５ｍｍ上方に被写体を配置した場合にも、図１４よりもやや像がぼけるものの、ロゴを読み取ることができた。
図１６に示すように、（３）固体撮像デバイス２０の受光面に被写体を配置した場合にも、撮像においてロゴを明瞭に読み取ることができた。しかし、図１７に示すように、（４）固体撮像デバイス２０の受光面よりも１．５ｍｍ上方に被写体を配置した場合には、像がぼけて全くロゴを読み取ることができなかった。

〔実験２〕
（５）図１８に示すように、撮像部５の視界制御材６０よりも１．５ｍｍ上方に指を配置し、撮像を行った。
（６）また、比較のため、図１９に示すように、撮像部５から視界制御材６０を取り除いた固体撮像デバイス２０の受光面よりも１．５ｍｍ上方に指をそれぞれ配置し、撮像を行った。
光源７０は指よりも上方に配置した。

〔結果２〕
図２０は（５）の撮像、図２１は（６）の撮像である。図２０に示すように、（５）視界制御材６０よりも１．５ｍｍ上方に指を配置した場合には、静脈を読み取ることができた。なお、図２０において、暗い線状に表示されているのが静脈である。
一方、（６）固体撮像デバイス２０の受光面よりも１．５ｍｍ上方に指を配置した場合には、図２１に示すように、像がぼけて静脈を全く読み取ることができなかった。

このように、本発明によれば、フォトセンサに指を当接させずに撮像を行う場合でも像のぼけを防ぎ、静脈パターンの正確な画像データを取得することができる。

＜変形例１＞
なお、上記実施形態においては、ルーバー状に形成された遮光体６１Ａ，６１Ｂを有する視界制御シート６０Ａ、６０Ｂを、遮光体６１Ａ，６１Ｂが交差するように重ね合わせて用いたが、図２２に示すように、格子状に形成された遮光体６１Ｃを有する視界制御シート６０Ｃを用いてもよい。また、遮光体を格子状に形成したものよりも遮光効果は劣るが、遮光体６１Ａ（６１Ｂ）を有する視野制御シート６０Ａ（６０Ｂ）を一方向のみ用いることもできる。

＜変形例２＞
あるいは、固体撮像デバイス２０の受光面側に黒色のフォトレジストを塗布し、フォトリソ工程によりダブルゲートトランジスタ３がある部分に開口６２Ｄを形成し、図２３に示すような硬化したフォトレジストで格子状の遮光体６１Ｄを形成し、これを視界制御材として用いてもよい。黒色のフォトレジストとしては、例えば、富士フイルム エレクトロニクスマテリアルズ（株）社製 COLOR MOSAIC CK（登録商標）を用いることができる。フォトレジストは堆積しやすく、フォトリソ工程を用いると薄膜化が可能であるという特徴がある。

＜変形例３＞
あるいは、図２４に示すように、固体撮像デバイス２０のダブルゲートトランジスタ３と同じパターンピッチで開口６２Ｅが形成された金属板６１Ｅを視界制御材として用いてもよい。金属板に開口を形成するには、フォトリソ工程によりマスクを形成した後にエッチングする、あるいは切削する等の方法がある。

〔第２実施形態〕
図２５は本発明の第２の実施形態に係る生体認証装置１０１を示す概略図であり、図２６は図２５のXXVI−XXVI矢視断面図である。
本実施の形態においては、図２５、図２６に示すように、先端側を前方として支持部１０２上に配置される指１８０の左側に第１の光源（以下、左側方の光源）１７０Ａ、右側に第２の光源（以下、右側方の光源）１７０Ｂを配置している。このように左右側方から可視光波長領域のうちの赤色波長領域の光（６５０ｎｍ以上７６０ｎｍ未満の波長を持つ光）及び近赤外光（７６０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の波長を持つ光）の少なくともいずれか一方を含む静脈認証用光を指１８０に照射しても、第１実施形態と同様に静脈パターンの画像データを取得することができる。

なお、光源１７０Ａ，１７０Ｂを同時に点灯させた場合、光量が多いと静脈が暗くコントラストが出ない場合がある。このような場合には、以下の１〜３の手順で静脈パターンの画像データを取得することができる。

手順１： 左側方の光源１７０Ａのみを点灯させるとともに、固体撮像デバイス１２０の右側半分のダブルゲートトランジスタ１０３により画像データを取得する。
手順２： 右側方の光源１７０Ｂのみを点灯させるとともに、固体撮像デバイス１２０の左側半分のダブルゲートトランジスタ１０３により画像データを取得する。
手順３： 手順１により取得した画像データの右側半分（光源１７０Ａから遠い側）と、手順２の手順により取得した画像データの左側半分（光源１７０Ｂから遠い側）とを合成する。
以上により、指１８０の静脈パターンの画像データを取得することができる。なお、手順１と手順２との順番は逆でもよい。

図２７は左右の光源１７０Ａ，１７０Ｂを同時に点灯させて取得した静脈パターンを示す図である。図２７に示すように、図２７においては、光量が多いために静脈が暗く表示されず、一部の静脈パターンが検出されていない。

図２８は左側方の光源１７０Ａのみを点灯させて取得した静脈パターンを示す図であり、図２９は右側方の光源１７０Ｂのみを点灯させて取得した静脈パターンを示す図であり、図３０は図２８の右半分と図２９の左半分とを合成することで取得した静脈パターンを示す図である。図２７と比較して、図３０では、全体の輝度が低いために、より暗く表示されている静脈も検出することができる。

＜変形例４＞
なお、図３１、図３２に示すように、支持部１０２の上面側において埋設穴１０４の左側方に光源１７０Ｃを設けるとともに、右側方に光源１７０Ｄを設け、先端側を前方として支持部１０２上に配置される指１８０に左右側方から光を照射してもよい。

＜変形例５＞
また、図３３、図３４に示すように、支持部１０２の上面側において埋設穴１０４の前方に光源１７０Ｅを設けるとともに後方に光源１７０Ｆを設け、先端側を前方として支持部２上に配置される指１８０に前方及び後方から光を照射してもよい。

〔第３実施形態〕
図３５、図３６は本発明の第３の実施形態に係る生体認証装置２０１の撮像部２０２を示す断面図である。なお、上記実施形態と同様の構成については、下２桁に同符号を付して説明を割愛する。

本実施形態においては、第１の光源２７０Ａ（以下、光源２７０Ａ）が受光面側（撮像部２０５の上方）に配置されるとともに、第２の光源２７０Ｂ（以下、光源２７０Ｂ））が裏面側（撮像部２０５の下方）に配置されている。

光源２７０Ａは、撮像部２０５の上方に配置された指２８０に可視光波長領域のうちの赤色波長領域の光（６５０ｎｍ以上７６０ｎｍ未満の波長を持つ光）及び近赤外光（７６０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の波長を持つ光）の少なくともいずれか一方を含む静脈認証用光を照射する。このため、静脈認証用光は、指２８０内の静脈（赤血球等）で吸収され、それ以外の部分を透過する。
一方、光源２７０Ｂは撮像部２０５の下方から指２８０に白色光を照射する。光源２７０Ａ，２７０Ｂとしては、ＬＥＤ等を用いることができる。ここで、白色光とは、指２８０に反射される範囲の光であり、４５０ｎｍ〜４８５ｎｍの波長を持つ青色光と、５００ｎｍ〜５６５ｎｍの波長を持つ緑色光と、６２５ｎｍ〜７４０ｎｍの波長を持つ赤色光の、３つの光を合成させた光を指す。

静脈パターンを検出する場合には、図３５に示すように、上側の光源２７０Ａを点灯させ、静脈認証用光を指２８０に照射し、指２８０を透過した後の散乱光を撮像部２０５で検出することにより撮像を行う。一方、指紋パターンを検出する場合には、図３６に示すように、下側の光源２７０Ｂを点灯させ、白色光を指２８０に照射し、反射光を撮像部２０５で検出することにより撮像を行う。
このように光源２７０Ａ，２７０Ｂを使い分けることで、指紋パターン及び静脈パターンの両方を検出することができる。

以下、光源の位置と指紋パターンの検出の可否との関係について実験の結果を示す。
〔実験３〕
図３７に示すように、撮像部２０５に指２８０を配置し、撮像を行った。光源として、（７）指よりも上方に配置した赤色光源、（８）撮像部２０５よりも下方に配置した赤色光源、（９）指よりも上方に配置した白色光源、（１０）撮像部２０５よりも下方に配置した白色光源をそれぞれ使用した。

〔結果３〕
図３８は（７）の撮像、図３９は（８）の撮像、図４０は（９）の撮像、図４１は（１０）の撮像である。図３８〜図４０に示すように、（７）赤色光源を上方に配置した場合、（８）赤色光源を下方に配置した場合、（９）白色光源を上方に配置した場合、のいずれにおいても、指紋パターンを取得することができなかった。
一方、図４１に示すように、（１０）白色光源を下方に配置した場合には、指紋パターンを取得することができた。

このように、本発明によれば、上方より赤色光を照射して静脈パターンの画像データを取得するとともに、下方より白色光を照射して指紋パターンの画像データを取得することができる。

〔第４実施形態〕
図４２は本発明の第４の実施形態に係る生体認証装置３０１を示す平面図であり、図４３は図４２のXLIII−XLIII矢視断面図であり、図４４は図４２のXLIV−XLIV矢視断面図である。本実施形態においては、支持部３０２に横長の埋設穴３０４が設けられており、埋設穴３０４内には、撮像部３０５と、撮像部３０６とが支持されている。埋設穴３０４は横方向に形成されたスリット状であり、その横方向の長さは、人間の指の幅と同程度である。

埋設穴３０４の前部には、光源３７０Ｃが設けられている。なお、埋設穴３０４の後部に光源３７０Ｃを設けてもよい。
また、支持部３０２には、埋設穴３０４よりも前方及び後方に、光源３７０Ａ，３７０Ｂが設けられている。

光源３７０Ａ，３７０Ｂはライン状であり、撮像部３０５よりも前方及び後方に設けられ、図４３に示すように、上部に配置される指３８０に可視光波長領域のうちの赤色波長領域の光（６５０ｎｍ以上７６０ｎｍ未満の波長を持つ光）及び近赤外光（７６０ｎｍ以上２５００ｎｍ以下の波長を持つ光）の少なくともいずれか一方を含む静脈認証用光を放射する。ダブルゲートトランジスタ３では、光入射を検知する半導体膜１３がアモルファスシリコンで形成されているため、６５０ｎｍ〜２５００ｎｍの光に対して分光感度がある。このため、指２８０に入射された静脈認証用光は、指２８０内の静脈で吸収され、それ以外の部分を透過するので、ダブルゲートトランジスタ３は、指２８０内の静脈に位置する部分が影となるような陰影画像を読み取ることができる。
光源３７０Ｃはスポット照明用であり、撮像部３０６よりも前方または後方に設けられ、上部に配置される指の一点に白色光を放射する。ここで、白色光とは、４５０ｎｍ〜４８５ｎｍの波長を持つ青色光と、５００ｎｍ〜５６５ｎｍの波長を持つ緑色光と、６２５ｎｍ〜７４０ｎｍの波長を持つ赤色光の、３つの光を合成させた光を指す。
ダブルゲートトランジスタ３では、光入射を検知する半導体膜１３がアモルファスシリコンで形成されているため、６５０ｎｍ未満の可視光（青色光や緑色光）に対しても分光感度がある。指２８０の表面において、指紋による凹凸にしたがって可視光が吸収、反射されるため、ダブルゲートトランジスタ３は、この光の吸収、反射による陰影画像を読み取ることができる。このように、光量の少ない赤色光のみでは、ダブルゲートトランジスタ３十分画像を読み取れない場合があっても、赤色光に加えて青色光や緑色光を含む白色光であれば、白色光の光量が多くなくても十分陰影を読み取ることが可能である。

撮像部３０５は、ダブルゲートトランジスタ３０３が横２列に配列された固体撮像デバイス３２０Ａを備える。尚、固体撮像デバイス３２０Ａに加えて、図４２に示すように固体撮像デバイス３２０Ａの受光面側に設けられた視界制御材３６０を備えてもよい。
固体撮像デバイス３２０Ａのダブルゲートトランジスタ３０３は、光源３７０Ａ，３７０Ｂにより照射され、指の内部で散乱された静脈認証用光を検出する。撮像部３０５はライン状フォトセンサとして機能し、制御部３５０（図示せず）が撮像部３０５の上部を通過した指の静脈パターンの画像データを取得するのに用いられる。

撮像部３０６は、図４２、図４４に示すように、ダブルゲートトランジスタ３０３がマトリクス状に配列された固体撮像デバイス３２０Ｂと、レンズ３０７とを備える。

固体撮像デバイス３２０Ｂのダブルゲートトランジスタ３０３は光源３７０Ｃより放射され指の表面で散乱した光を検出する。
レンズ３０７は固体撮像デバイス３２０Ｂの受光面の上方に支持されており、図４４に示すように、上部に配置される指から放射される光を固体撮像デバイス３２０Ｂに到達させる。
撮像部３０６は面状フォトセンサとして機能し、制御部３５０（図示せず）が撮像部３０６の上部を通過する指の指紋パターンの画像データを取得するのに用いられる。

撮像部３０５，３０６は制御部３５０（図示せず）により制御される。図４３，４４に示すように、指を支持部３０２上部に先端を前方に向けて載せ、付け根側が埋設穴３０４の上部に配置された状態から先端側が埋設穴３０４の上部に配置された状態まで指を後退させる間に、制御部３５０は撮像部３０５，３０６により画像データを取得する。この間、制御部３５０では、以下の処理が行われる。

まず、制御部３５０は、撮像部３０５の固体撮像デバイス３２０Ａで、所定時間毎に、移動する被写体の画像データＡ１（第１の画像），Ａ２（第２の画像），Ａ３，Ａ４，・・・を取得し、撮像部３０６の固体撮像デバイス３２０Ｂで、固体撮像デバイス３２０Ａで取得した画像データと同期させた画像データＢ１（第３の画像），Ｂ２（第４の画像），Ｂ３，Ｂ４，・・・（Ａ１と同期させた画像データＢ１，Ａ２と同期させた画像データＢ２，Ａ３と同期させた画像データＢ３，Ａ４と同期させた画像データＢ４，・・・）を取得する。 固体撮像デバイス３２０Ａで取得した画像データＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，・・・は被写体の静脈パターンの画像であり、固体撮像デバイス３２０Ｂで取得した画像データＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，・・・は被写体の指紋パターンの画像である。

次に、制御部３５０は、画像データＢ１の指紋パターンの特徴点と画像データＢ２の指紋パターンの特徴点とを比較し、共通する特徴点のずれから指の移動量（移動距離）を算出する。その後、制御部は算出された移動量に基づいて、Ａ１に対して対応する移動量に応じてずらしたＡ２を重ね合わせ、合成画像を作成する。

以後、同様にしてＢ２とＢ３、Ｂ３とＢ４、・・・のそれぞれを比較して移動量を算出し、Ａ１とＡ２の合成画像に対して対応する移動量に応じてずらしたＡ３，Ａ４，・・・を順次重ね合わせ、合成画像を作成する。
以上より、指の移動に応じた合成画像が作成される。

上記処理により図４５のような静脈パターンの合成画像が取得される。このような合成画像において、静脈が連続していることがわかる。
このように、撮像部３０６により被写体の移動量を検出し、撮像部３０５をライン状センサとして用いることで、フォトセンサの面積を小さくすることができ、生体認証装置を小型化することができる。

本発明の第１実施形態に係る生体認証装置１を側方から見た概略図である。 図１のII−II矢視断面図である。 固体撮像デバイス２０の斜視図である。 固体撮像デバイス２０の平面図である。 図４のV部の拡大図である。 図５のVI−VI矢視断面図である。 生体認証装置１の固体撮像デバイス２０と接続した部分の回路構成を示したブロック図である。 視界制御シート６０Ａ（６０Ｂ）を示す斜視図である。 視界制御材６０を示す斜視図である。 撮像部５を示す斜視図である。 本発明の原理を示す説明図である。 実験１の説明図である。 実験１の説明図である。 実験１（１）の条件における撮像である。 実験１（２）の条件における撮像である。 実験１（３）の条件における撮像である。 実験１（４）の条件における撮像である。 実験２の説明図である。 実験２の説明図である。 実験２（５）の条件における撮像である。 実験２（６）の条件における撮像である。 変形例１に係る撮像部５を示す斜視図である。 変形例２に係る撮像部５を示す斜視図である。 変形例３に係る撮像部５を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係る生体認証装置１０１を示す概略図である。 図２５のXXVI−XXVI矢視断面図である。 左右の光源１７０Ａ，１７０Ｂを同時に点灯させて取得した静脈パターンを示す図である。 左側方の光源１７０Ａのみを点灯させて取得した静脈パターンを示す図である。 右側方の光源１７０Ｂのみを点灯させて取得した静脈パターンを示す図である。 図２８の右半分と図２９の右半分とを合成することで取得した静脈パターンを示す図である。 変形例４に係る生体認証装置１０１を示す断面図である。 図３１のXXXII−XXXII矢視断面図である。 変形例５に係る生体認証装置１０１を示す断面図である。 図３３のXXXIV−XXXIV矢視断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る生体認証装置２０１の撮像部２０２を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る生体認証装置２０１の撮像部２０２を示す断面図である。 実験３の説明図である。 実験３（７）の条件における撮像である。 実験３（８）の条件における撮像である。 実験３（９）の条件における撮像である。 実験３（１０）の条件における撮像である。 本発明の第４の実施形態に係る生体認証装置３０１を示す平面図である。 図４２のXLIII−XLIII矢視断面図である。 図４２のXLIV−XLIV矢視断面図である。 生体認証装置３０１により取得された合成画像である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１ 生体認証装置
２，１０２，２０２，３０２ 支持部
３，１０３，２０３，３０３ ダブルゲートトランジスタ（受光素子）
５，１０５，２０５，３０５ 撮像装置
２０，１２０，２２０，３２０Ａ，３２０Ｂ 固体撮像デバイス
６０，６１Ｄ，６１Ｅ，１６０，３６０ 視界制御材
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ 遮光体
６２Ｄ，６２Ｅ 開口
７０，１７０Ａ，１７０Ｂ，１７０Ｃ，１７０Ｄ，１７０Ｅ，１７０Ｆ，２７０Ａ，２７０Ｂ，３７０Ａ，３７０Ｂ，３７０Ｃ 光源
８０，１８０，２８０，３８０ 被写体
３０７ レンズ
３５０ 制御部

Claims (5)

1. 複数の受光素子がマトリクス状に形成された固体撮像デバイスを有する撮像装置において、
   前記撮像装置が設けられた支持部と、
   前記撮像装置に撮像される被写体に光を照射する第１の光源と第２の光源からなる複数の光源とを備え、
   第１の光源は前記撮像装置の受光面側に配置され、
   第２の光源は前記撮像装置の裏面側に配置されることを特徴とする生体認証装置。
2. 前記第１の光源は前記被写体を透過する範囲の光を放射し、
   前記第２の光源は前記被写体に反射される範囲の光を放射することを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
3. 前記第１の光源を放射した時に前記被写体の静脈パターンを読み取り、
   前記第２の光源を放射した時に前記被写体の指紋パターンを読み取ることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体認証装置。
4. 前記第１の光源は静脈認証用光を放射し、
   前記第２の光源は白色光を含む光を放射することを特徴とする請求項１に記載の生体認証装置。
5. 前記受光素子の受光面側に設けられ、各受光素子への光の入射角度を制約する視界制御材を更に備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の生体認証装置。