JP2010035560A

JP2010035560A - 生体認証装置

Info

Publication number: JP2010035560A
Application number: JP2008197865A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Konno; 康隆昆野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-07-31
Filing date: 2008-07-31
Publication date: 2010-02-18

Abstract

【課題】静脈を用いた認証装置において、悪意を持った利用者による偽造指の使用や成り済ましを見抜き、安全性を高めた装置を提供することを課題とする。
【解決手段】生体認証処理を行う生体認証装置であって、被写体に光を照射する光源と、被写体と対向し、光源から被写体へ照射された光を検出して画像を作成する検出器と、検出器を制御する制御手段と、作成された画像から生体情報を抽出し、生体認証を行う生体情報抽出手段と、を備え、制御手段は、第１制御状態で第１画像を取得し、第２制御状態で第２画像を取得するように検出器を制御し、生体情報抽出手段は、取得された第１画像から第１生体情報を抽出し、取得された第２画像から第２生体情報を抽出し、抽出された第１生体情報と抽出された第２生体情報との違いから被写体が生体であるか否かを判別することを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、指静脈、掌静脈、手の甲静脈、指紋などの生体情報を用いた認証装置用の撮像装置や、指静脈、掌静脈、手の甲静脈などの静脈と指紋とを用いた認証装置用の撮像装置に関する。

以下、指静脈認証装置を代表例として示す。

本人を識別する認証方法として、これまでパスワードが広く用いられてきたが、より確実な認証技術が求められるにつれて、生体認証が注目されている。この認証では生体の一部、または動作の特徴（生体情報）を使うため、鍵、またはパスワードに比べてセキュリティが高く、また、忘却、及び紛失などがないという利便性も高い。生体認証を行うための生体情報として指紋、虹彩、顔、掌形、手の甲、掌または指の静脈、声紋、署名（筆跡）、匂いなどを用いた方法が研究されている。特に近年、指の静脈を用いた方式が注目されている。

指静脈を用いた認証装置は、特許文献１に記載されているように、近赤外光を用いて撮影した指の静脈像を用いて認証を行う。この特許文献１では、近赤外光源と撮像部とで指を挟んで置く構造を成し、指を透過した光を撮像部が画像化する。この画像から得られる血管パターン画像を、事前に登録してある血管パターン画像との間で照合し、個人を認証する。

このような指静脈を用いた認証装置は、現在、銀行の現金自動取引装置、及び入退出管理装置などで利用されており、利用が広がりつつある。更に、装置の薄型化、小型化が進むに連れて、携帯などのモバイル機器への適用が期待されている。しかし、利用が広がるにつれて、悪意を持った利用者による生体情報の偽造（例えば、偽造指）の使用、及び成り済ましの脅威が高まることが考えられる。そのため、耐偽像性の高い静脈認証装置が望まれている。

偽造指としては、透明シートなどへ生体情報を高精度に印刷する方法、または、印刷したシートや針金などを用いて静脈を模擬した構造を内部に設け、シリコン、ゴム、またはゼラチン水溶液をゲル化したグミなどで指形状を模擬する方法などが考えられる。これらを防ぐため、被写体が生体であるか否かを判別することが有用である。

このような装置や方法として、以下のような技術が公開されている。特許文献２に記載されている装置では、被写体の画像における輝度値の変化によって脈拍を検出して、生体か否かを判別する。特許文献３に記載されている装置では、被写体の画像における関節のしわの分布位置の偏りの有無、爪や汚れ、ほこり、油などの有無、及び、被写体の透過像と反射像の鮮明度の違いから、生体か否かを判別する。特許文献４に記載されている装置では、被写体の色、押し付け時の色の変化、拍動、押し付け圧力、移動の加速度、電気抵抗値、及び、ノイズの出現状況などによって、生体か否かを判別する。また、前述した文献４に記載されている装置では、血液が吸収する波長の光源を用い、被写体における光の吸収の有無によって、生体か否かを判別する。
特開２００３−３０６３２号公報特開２００３−３３１２６８号公報特開２００５−７１１１８号公報特願２００５−５１６９３５号公報

これらの装置では、生体であることを判別することで、耐偽像性の高い静脈認証装置を実現できるが、以下のような問題が起こる。

第１の課題は、認証に用いる生体情報の取得と、生体か否かを判別する情報の取得との間に、撮像部から指を離すことが可能な構造、及び撮影方式の場合、それぞれの情報を取得するときに、別の被写体を設けることによって両認証をパスしてしまうことである。

第２の課題は、生体か否かを判別する情報を取得するために別途計測機器を用いると、装置の価格が上昇することである。

第３の課題は、生体か否かを判別する情報が、被写体の個体差及び状態によって変わるものである場合、再現性が低く、高い精度で生体か否かを判別することが難しいことである。

第４の課題は、部位の抽出などの処理を行う場合、複雑な処理が必要となり、装置の大型化、高価格化、及び処理時間の長化を生じることである。

第５の課題は、被写体の表面の情報を用いる場合、接触やカメラなどによる撮影によって表面の情報が取得可能なため偽造できること、及び、被写体の表面の付着物の情報を用いる場合、再現性の低下が生じ、生体か否かの判別精度が低下することである。

本願発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、生体認証処理を行う生体認証装置であって、被写体に光を照射する光源と、前記被写体と対向し、前記光源から前記被写体へ照射された光を検出して画像を作成する検出器と、前記検出器を制御する制御手段と、前記作成された画像から生体情報を抽出し、生体認証を行う生体情報抽出手段と、を備え、前記制御手段は、第１制御状態で第１画像を取得し、第２制御状態で第２画像を取得するように前記検出器を制御し、前記生体情報抽出手段は、前記取得された第１画像と前記取得された第２画像とから生体情報を抽出し、前記抽出された生体情報の違いから前記被写体が生体であるか否かを判別することを特徴とする。

本発明によれば、静脈を用いた認証装置において、生体か否かを判別することで、悪意を持った利用者の偽造指の使用や成り済ましを見抜き、安全性を高めた生体認証用撮像装置を実現できる。更に、これらの撮像装置を搭載した認証装置、表示装置、画像読み取り装置、モバイル機器を実現できる。

まず、本発明の実施の形態の概要について説明する。

本発明の実施の形態の生体認証装置は、生体認証処理を行う生体認証装置であって、被写体に光を照射する光源と、前記被写体と対向し、前記光源から前記被写体へ照射された光を検出して画像を作成する検出器と、前記検出器を制御する制御手段と、前記作成された画像から生体情報を抽出し、生体認証を行う生体情報抽出手段と、を備え、前記制御手段は、第１制御状態で第１画像を取得し、第２制御状態で第２画像を取得するように前記検出器を制御し、前記生体情報抽出手段は、前記取得された第１画像から第１生体情報を抽出し、前記取得された第２画像から第２生体情報を抽出し、前記抽出された第１生体情報と前記抽出された第２生体情報との違いから前記被写体が生体であるか否かを判別することを特徴とする。このような構成によって、生体認証のための画像を取得でき、更に、同じ検出器を用いて、生体であるか否かを判別するための情報を画像から取得することができる。したがって、生体であるか否かを判別するために情報を画像から取得するために別途計測機器を設ける必要は無く、容易に、また、安価に装置を実現でき、前記第２の課題が解決できる。

また、本発明の実施の形態の生体認証装置は、取得した画像から生体情報を抽出し、抽出した生体情報の違いを用いて生体であるか否かを判別する。例えば、前記第１画像と前記第２画像との間の違い、または、前記第１画像と前記第２画像との画像中の場所での違いを用いて生体であるか否かを判別する。したがって、本発明の実施の形態の生体認証装置が生体であるか否かを判別する場合に、各画像の違いを抽出し、抽出した画像の違いを用いることため被写体の個体差及び状態によらない判別ができる、または、より難い判別ができ、前記第３の課題を解決できる。

更に、本発明の実施の形態の生体認証装置は、前記抽出された第１生体情報と前記抽出された第２生体情報との違いは、静脈像の有無または及び静脈像のコントラストの違いであることを特徴とする。静脈は生体内部の情報であるため、本発明の実施の形態の生体認証装置において、高い再現性、耐偽像性が実現でき、前記第５の課題が解決できる。

また、本発明の実施の形態の生体認証装置が生体であるか否かを判別する場合に、静脈の有無を用いることによって、部位の抽出などの処理を行わずに、生体であるか否かを判別できる。したがって、処理は簡易化でき、装置の大型化や高価格化の防止、及び、処理時間の短化を実現でき、前記第４の課題が解決できる。

更に、本発明の実施の形態の生体認証装置は、前記光源は、照射する光の波長が異なる第１光源と第２光源とを備え、前記制御手段は、前記第１制御状態で前記第１光源を点灯し、前記第２制御状態で前記第２光源を点灯するように前記光源を制御し、前記第１光源の実効的な波長の中心値は６００ｎｍ以下、６４０ｎｍから７６０ｎｍ、または１２００ｎｍ以上、の範囲であり、前記第２光源の実効的な波長の中心値は６００ｎｍから６４０ｎｍ、または７６０ｎｍから１２００ｎｍの範囲であることを特徴とする。または、前記制御手段前記第１光源または前記第２光源の実効的な波長の中心値は８０５ｎｍ未満であり、他方の光源の実効的な波長の中心値は８０５ｎｍ以上であることを特徴とする。このような構成によって、被写体の構成要素に依存した画像を取得することができ、取得した画像を用いて生体であるか否かを判別できる。特に、前述の波長の光源を用いて取得した画像に生じる画像の差は、静脈、及び静脈と皮膚の間の構成要素の光吸収が異なるために生じる。これによって、高い再現性、耐偽像性が実現でき、前記第５の課題が解決できる。

また、第１制御状態と第２制御状態とを短時間で変更でき、該変更の間に被写体を入れ替えることは困難となる。これによって、装置の高耐偽像性が実現でき、前期第１の課題が解決できる。

更に、本発明の実施の形態の生体認証装置は、前記被写体と前記検出器とに挟まれ、第１焦点距離を有する複数の第１の集光素子と、第２焦点距離を有する複数の第２の集光素子とから構成される集光手段を備え、前記第１の集光素子と前記第２の集光素子とは前記検出素子に対向して設置され、前記検出器は、前記光源から前記被写体に照射された光を検出し、前記検出された光を電気信号に変換する複数の検出素子を備え、前記制御手段は、前記第１制御状態で前記第１の集光素子と対向する前記検出素子から前記第１画像を取得し、前記第２制御状態で前記第２の集光素子と対向する前記検出素子から前記第２画像を取得することを特徴とする。これによって、異なる焦点位置の画像を取得できる。したがって、被写体内部の３次元構造に依存した生体情報を取得できるため、偽造が難しく、高い安全性が実現でき、前記第５の課題が解決できる。また、更に、本発明の実施の形態の生体認証装置は、前記制御手段が前記第１画像と前記第２画像を略同時に取得することを特徴とする。したがって、それらの画像の撮影間に被写体を入れ替えることはできず、高い安全性が実現でき、前記第１の課題を解決できる。

更に、本発明の実施の形態の生体認証装置は、前記検出器の光検出面から突出した指搭載手段を備え、前記指搭載手段は、光を透過する透明層を備え、前記検出器は、前記突出部を介さずに前記被写体と対向する第１検出部と、前記透明層と対向する第２検出部とを備え、前記生体情報抽出手段は、前記第１検出部が取得した画像と前記第２検出部が取得した画像とから抽出されたの生体情報の違いから前記被写体が生体であるか否かを判別することを特徴とする。このような構成によって、被写体の柔らかさに依存した画像を取得することができ、取得した画像を用いて生体であるか否かを判別できる。このような構造では前記第１検出部と前記第２検出部とから画像を同時に得ることができるため、画像の撮影の間に被写体を入れ替えることはできない。したがって、前記第１の課題を解決できる。また被写体の柔らかさは、被写体内部の情報であり、似せることが難しい。したがって、前記第５の課題も解決できる。

更に、本発明の実施の形態の生体認証装置は、前記制御手段は、前記第１画像を取得し、再撮影条件が成立した後に前記第２画像を取得することを特徴とする。このような構成によって、被写体の柔らかさによって生じる指静脈像の変化から、生体であるか否かを判別できる。被写体の柔らかさは、被写体内部の情報であり、似せることが難しい。したがって、課題５も解決できる。

また本発明の生体認証装置は、被写体に光を照射する光源と、前記被写体と対向し、前記光源から前記被写体に照射された光を検出して画像を作成する検出器と、前記検出器を制御する制御手段と、前記作成された画像に対して画像処理を行う画像処理手段とを備え、前記制御手段は、第１制御状態で第１画像を取得し、第２制御状態で第２画像を取得するように前記検出器を制御し、前記画像処理手段は、前記取得された第１画像と前記取得された第２画像とから、該第１画像と該第２画像との少なくとも一方に含まれる生体情報を有する第３画像を作成することを特徴とする。このような構成によって、必要な生体情報を抽出した画像を作成することができ、生体認証及び生体判別の精度を向上できる。したがって、第５の課題が解決できる。

更に、前記画像処理手段が、前記第１画像と前記第２画像の重み付け差分処理から前記第３画像を作成することを特徴とする。このような処理は容易であり、短時間で処理が可能である。

以上のような生体認証装置によって、また本装置を入退出管理装置、現金自動取引装置、携帯端末装置などに適用することによって、偽造指の使用、及び成り済ましを見抜き、安全性を高めた静脈認証技術を搭載した装置を提供することができる。

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態は、本発明の適用対象の一例である指静脈を用いた生体認証装置であり、生体認証機能と、生体か否かを判別する生体判別機能とを備える。

ここで、本発明の実施の形態の生体認証装置が撮影する静脈には、静脈と動脈との両方が含まれる。

以下、図１から図１５、及び図３０から図３３を用いて、本発明の第１の実施の形態について説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の一例である撮像装置の外観を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態の撮像装置の断面図である。図３及び図３０は、本発明の第１の実施の形態における、生体であるか否かを判定する生体判定方法の原理を示す説明図である。図３３は、本発明の第１の実施の形態において、光源の波長６００ｎｍから８１０ｎｍでの血管のコントラストを計測した結果を示す図である。図４は、本発明の第１の実施の形態における指静脈のコントラストを計測するために、実際に撮影した指静脈像を示す図である。図３１は、本発明の第１の実施形態におけるコントラストの計測位置を説明する説明図である。図３２は、本発明の第１の実施の形態のコントラストの算出方法を説明するための説明図である。図５は、本発明の第１の実施の形態の生体認証の処理の流れの一例を説明するための説明図である。図６は、本発明の第１の実施の形態の生体判別方法の流れの一例を説明するための説明図である。図７は、本発明の第１の実施の形態の撮像装置の支持台１７４が異なる撮像装置の外観を示す図である。図８から図１２、及び図１４は、本発明の第１の実施の形態の異なる生体認証処理１３０及び生体判別処理１３１の処理の流れの一例を説明するための説明図である。図１３は、図１２の方法を適用した従来装置の一例を説明するための説明図である。図１５は、本発明の第１の実施の形態の光源の波長が異なる撮像装置の原理を説明するための説明図である。

まず、図１を用いて、本実施の形態の概略を説明する。

本生体認証装置は、撮像部１６０と表示部２００とから構成される。撮像部１６０と表示部２００とはケーブル２０３で接続されている。撮像部１６０は、基板１６１、支持台１７４、位置決め治具１７５、光源１６３、光源１６４、イメージセンサ１６４を備え、表示部２００は、ディスプレイ２０１とスイッチ２０２とを備える。以下、光源１６３と光源１６４とを区別しない場合は、光源１６３、１６４と記す。

基板１６１上に、支持台１７４が設置されており、被写体１２９は支持台１７４に搭載される。位置決め治具１７５は支持台１７４に搭載される被写体１２９の位置を決定するために設置されている。光源１６３、１６４は、特定の波長域の光を照射する。波長域については後述する。イメージセンサ１６５は、被写体１２９をから到来する光を撮影する。イメージセンサ１６５は、光源１６３、１６４が照射する光に対して感度を有し、２次元像を得ることができる２次元センサであり、例えば、結晶Ｓｉ製のＣＭＯＳカメラである。ディスプレイ２０１は、例えば、液晶ディスプレイである。前述した構成は本実施の形態の一例であり、本発明を限定するものではない。

本実施の形態の生体認証装置は、撮影用の光源として、光源１６３と光源１６４との２種類の光源を備える。これらは、例えば、発光ダイオードである。更に、これらは発光する光の実質的な中心波長が異なり、光源１６３の波長は、６００ｎｍから６４０ｎｍの範囲、または７６０ｎｍから１２００ｎｍの範囲（以降、これらの波長域を波長域１と記す）であり、例えば、波長８１０ｎｍである。光源１６４の波長は、６００ｎｍ以下、または６４０ｎｍから７６０ｎｍの範囲、または１２００ｎｍ以上の範囲（以降、これらの波長域を波長域２と記す）であり、例えば、波長７００ｎｍである。本生体認証装置は、この波長域１と波長域２とで撮影した画像において、静脈像の有無の違い、または指静脈像のコントラストの違いを用いて生体であるか否かを判別する。これらの違いが生じる原理については後述する。

次に、図１の断面位置１２５の断面図である図２を用いて撮影の方法を説明する。

撮影のとき、撮影者は、まず被写体１２９を支持台１７４の上に乗せる。このとき、図２に示すように、被写体１２９を位置決め治具１７５に突き当てるように搭載することによって、位置を再現性良く決めることができる。

次に、撮影者が、図１に示したスイッチ２０２を操作し、静脈像の撮影を開始する。静脈像の撮影は、まず、光源１６３から光が照射され、光線１２６のように指内部を透過し、または散乱する。生体認証装置は、このうち、イメージセンサ１６５に到達した光を取得し、画像化する。このとき、血管１６６を通らなかった光は、イメージセンサ１６５に到達できるが、血管１６６を通った光の一部は、血液によって吸収される。このため、取得した画像には、血管１６６によるコントラストが生じる。以降、光源１６３で得られた画像を画像Ａ１８０と記す。

次に、光源１６４から光が照射され、光線１２６のように指内部を透過し、または散乱する。生体認証装置は、このうち、イメージセンサ１６５に到達した光を取得し、画像化する。この画像を以降、画像Ｂ１９０と記す。

これらの撮影のとき、被写体１２９の表面での光の反射を抑えるために、光源１６３、１６４と被写体１２９とが接する構造が望ましい。また、光源１６３、１６４から照射される光がイメージセンサ１６５に直接入射しないために、支持台１７４は光を通さない材質、構造が望ましい。

このようにして得られた画像Ａ１８０、及び画像Ｂ１９０は、画像処理部１５５に送られ、送られた画像を用いて生体認証と生体判別とが行われる。その結果、画像処理部１５５が登録人であるか否かを判定し、その結果をケーブル２０３を介して表示部２００に送り、ディスプレイ２０１に認証結果が表示される。

本生体認証装置における生体判別は、前述した波長域１と波長域２とで撮影された画像の静脈像の有無の違い、または指静脈像のコントラストの違いを用いる。この画像の違いが生じる理由を、図３、及び図３０を用いて説明する。

図３は、生体組織を構成する要素であるタンパクアミノ酸１２３、水１２４、皮膚に含まれるメラニン１２２、及び、血液中に含まれる酸素化ヘモグロビン１２１の吸収係数値とその波長依存性とを示し、図３０は、皮膚などに含まれるコラーゲン２３５と、血液中に含まれる酸素化ヘモグロビン１２１における吸収率とその波長依存性とを示す。

本生体認証装置は、光を生体に照射し、血管１６６中の静脈中のヘモグロビンによって生じる光吸収を利用して画像を取得する。ここで、ヘモグロビンには、酸素化ヘモグロビン１２１と脱酸素化ヘモグロビンとの両方があり、両方とも光吸収に関わるが、静脈では、特に酸素化ヘモグロビン１２１が主となる。更に、静脈を画像化するためには、静脈と静脈付近とでの光吸収の違いが生体の外部で計測されて、画像においてコントラストを生じる必要がある。このためには、血管１６６で吸収されなかった光が生体内を通って被写体１２９の外に出る必要があるため、静脈から生体表面の間の光吸収が、静脈での吸収に比べて大きくない、または小さい必要がある。

一方、静脈と生体表面との間の生体内にはタンパクアミノ酸１２３、水１２４、及びメラニン１２２などが存在して光を吸収する。したがって、静脈を画像化するためには、これらの吸収係数が酸素化ヘモグロビン１２１に比べて大きくない、または小さい必要がある。このような条件を満たす波長域は、図３に示すように、一般に、生体の分光学的窓１２０と言われ、約６００ｎｍから１２００ｎｍの範囲となる。このため、波長域１は生体の分光学的窓１２０に含まれるため指静脈像が得られ、波長域２は生体の分光学的窓１２０に含まれないため指静脈像が得られないか、または指静脈像が得られても波長域１に比べてコントラストの低い画像となる。

更に、生体の分光学的窓の波長域１２０においても、指静脈像のコントラストが低下する波長帯が存在する。例えば、メラニンが多い場合、メラニンによる光吸収がヘモグロビンよりも大きな波長域で、指静脈のコントラストが低下する場合がある。メラニンが少ない場合でも、皮膚に含まれているコラーゲンによる光吸収が大きな波長域において、指静脈のコントラストが低下する場合がある。このような波長域は、図３及び図３０から求めることができる。すなわち、図３から、波長２５０（約６４０ｎｍ）以上でメラニン１２２の吸収係数が酸素化ヘモグロビン１２１より大きくなることが分かる。同様に図３０から、波長２５１（約６３０ｎｍ）から波長２５２（約７６０ｎｍ）で、コラーゲン２３５の吸収係数が酸素化ヘモグロビン１２１より大きくなることが分かる。したがって、波長域２の６４０ｎｍから７６０ｎｍで取得した指静脈像は、メラニンが多い場合、または少ない場合でも、波長域１に比べてコントラストの低い画像になる。

次に、前述した波長域で実際に指静脈像のコントラストが低下するかを確認するために画像を撮影した。撮影は、波長６００ｎｍから８１０ｎｍの間で、１０ｎｍ間隔で行い、指の中心部で透過する光が同程度になるように光量を調整して行った。ここでは、波長域１の画像として６２０ｎｍ及び８１０ｎｍで撮影した画像を、波長域２として６４０ｎｍ、７００ｎｍ、及び７６０ｎｍで撮影した画像をそれぞれ示す。

これらの画像は、血管以外の指の中央部での出力がほぼ同一である。この画像よって、波長域１の画像に対して波長域２の画像のコントラスト低いことが分かる。

次に、これらの画像を用いて、指静脈像のコントラストを算出した。具体的には、まずハイパスフィルタ処理を行って低周波数の出力変動を取り除き、静脈像を強調した。図３１に、波長６００ｎｍのときの結果画像を示す。位置２３６は、画像の特定の位置である。明部２３７及び明部２３９は、位置２３６近傍の画像の明部を表し、血管部２３８は、明部２３７近傍の画像の血管を表す。

次に、これらの画像を用いて、位置２３６におけるプロファイル２４２を算出した。結果を図３２に示す。図３２には、図３１の明部２３７、血管部２３８、明部２３９にそれぞれ対応する符号を付した。

次に、指静脈像のコントラストを、位置２３７と位置２３９との出力値から算出した平均値２４０、及び位置２３８の出力値から算出した平均値２４１から、それらの差２４３として算出した。この処理を各波長で行った結果を、図３３に示す。図３３の折れ線グラフは、指静脈像のコントラストの波長変化２４４を示す。この結果から、波長域２である６４０ｎｍから７６０ｎｍ（波長域２４５）の波長域で撮影した指静脈像のコントラストが、６００ｎｍから６３０ｎｍ、または７８０ｎｍから８１０ｎｍの波長域で撮影した指静脈像のコントラストに比べて低いことが確認できた。

以上の考察によって、波長域１と波長域２とで生体を撮影した場合、撮影された画像中の指静脈像の有無、または指静脈像のコントラストに違いが生じる。

一方、生体以外の被写体を、前述した波長域を有する光源１６３と光源１６４とで撮影した場合に、前述したような違いは生じない。例えば、ＯＨＰ（ＯｖｅｒＨｅａｄＰｒｏｊｅｃｔｏｒ）フィルムに血管像を印刷して作った偽造像では、どちらの光源で撮影しても、撮影された画像には大きなコントラストの違いは生じない。

また、例えば、寒天の中に、金属の偽造血管を設けた偽造指の場合、寒天は水が主成分と考えられるため、図２より波長７００ｎｍと波長８１０ｎｍとで撮影した画像の違いは小さいと考えられる。したがって、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０との指静脈像の違いは小さい。これらの違いは、偽造指が実際の指と異なる材質で構成されているためである。このように、波長域１と波長域２との二つの光源を用いることによって、生体との材質の違いがある偽造指を判別することができる。

次に、画像処理部１５５で行う生体認証処理１３０と生体判別処理１３１とについて説明する。図５は生体認証処理の一例を示し、図６は生体判別処理の一例を示す。

生体認証処理１３０の一例について、図５を用いて説明する。本実施の形態では認証を行うために、光源１６３を被写体１２９に照射して得られた画像Ａ１８０を用い、補正処理を行った後に認証処理１８７を行う。

前述した補正処理では、画像処理部１５５が、まず、被写体１２９の輪郭を抽出して指部分だけを切り出す、切り出し処理１８１を行う。次に、画像処理部１５５は、指静脈に必要な空間周波数成分の画像を作成する、画像フィルタ処理１８２を行う。この画像フィルタ処理１８２は、例えば、ハイパスフィルタ処理である。次に、画像処理部１５５は、指の角度の違いを補正する、位置合わせ処理１８３を行う。次に、画像処理部１５５は、前述の処理を行った画像に対して情報抽出処理１８４を行うことによって、個人認証で用いる処理後の指静脈像Ａ１８５を得る。情報抽出処理１８４は、例えば、撮影して得られた画像における指静脈の太さ、または濃度から、個人認証で用いる指静脈だけを抽出する処理である。

次に、画像処理部１５５は、処理後の指静脈像Ａ１８５と、事前に登録した指静脈像１８６とが同一であるか否かを判定する、認証処理１８７を行う。ここで、この事前に登録した指静脈像１８６も、処理後の指静脈像Ａ１８５と同様の画像処理を行ったものである。また、図２で示した画像処理部１５５は、事前に登録した前記指静脈像１８６を保持する保持手段を備える。この保持手段には、１人分の画像が登録されてもよいし、複数人分の画像が登録されてもよい。

認証処理１８７は、例えば、相互相関から一致するか否かを判定する。この判定方法として、例えば、画像の相関係数を求め、求められた相関係数が所定の閾値ｂ未満の場合は、処理後の指静脈像Ａ１８５と事前に登録した指静脈像１８６とが同一ではないと判定する。一方、求められた相関係数がｂ以上の場合は、処理後の指静脈像Ａ１８５と事前に登録した指静脈像１８６とが同一であると判定する。ここで、相関係数は画像が完全に一致する場合は１であり、本実施の形態において、例えば、閾値ｂは０．９とする。この判定によって、処理後の指静脈像Ａ１８５と同一の事前に登録した指静脈像１８６が無い場合は、画像処理部１５５は、ディスプレイ２０１（図１参照）に登録人がいない旨を表示する（結果１８８）。

一方、前述した判定によって、処理後の指静脈像Ａ１８５と同一の事前に登録した指静脈像１８６があった場合、画像処理部１５５は、生体判別処理１３１を行う。生体判別処理１３１の結果、処理後の指静脈像Ａ１８５が生体の画像であると判別された場合は、生体認証装置は、ディスプレイ２０１に登録人が特定された旨を表示し（結果１８９）、処理後の指静脈像Ａ１８５が生体の画像でないと判別された場合、生体認証装置は、ディスプレイ２０１に登録人がいない旨を表示する（結果１８８）。なお、生体判別処理１３１によって登録人が特定された場合（結果１８９）、生体認証装置は、ディスプレイ２０１に登録人の名前を表示してもよい。

次に、図６を用いて、生体判別処理１３１の一例を説明する。この処理では、画像処理部１５５が、光源１６４から被写体１２９に光を照射して得られた画像Ｂ１９０に補正処理を行った後に判別処理１９７を行う。前述した補正処理は、例えば、生体認証処理１３０と同様に、切り出し処理１８１、画像フィルタ処理１８２、位置合わせ処理１８３、及び情報抽出処理１８４である。

次に、画像処理部１５５は、判別処理１９７を行う。この処理において、画像処理部１５５は、補正処理後の指静脈像Ｂ１９５が事前に登録した指静脈像１８６よりも指静脈の情報を有していないことで生体と判別する。例えば、画像処理部１５５は、生体認証処理１３０と同様に相関係数を求め、求められた相関係数が所定の閾値ｃ以上の場合は生体ではないと判別し、求めた相関係数が所定の閾値ｃ以下の場合を生体と判別する。ここで、ｃはｂ以下の値であり、例えば、０．５にするとよい。

このようにして、本実施の形態の生体認証装置は、生体認証を行い、更に、生体であるか否かを判別することができる。これによって、静脈を用いた認証装置において、悪意を持った利用者による偽造指の使用及び成り済ましを見抜き、安全性を高めた認証装置を実現できる。更に、本実施の形態は、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを同時に取得することができるため、画像Ａ１８０の取得から画像Ｂ１９０を取得する間に異なる被写体と交換することは難しい。したがって、生体認証で用いる画像を取得するときと、生体判別で用いる画像を取得するときとに、別の被写体を設けることによって、両認証をパスするような悪意ある行為を行うことは難しい。また、生体判別処理１３１では、被写体１２９の構成要素によって生体か否かを判別するため、偽造が難しい。したがって、高い安全性が実現できる。

更に、各情報の取得は、２種類の光源１６３、１６４が必要だが、イメージセンサ１６５は共通に使用できることから、安価に実現できる。更に、被写体１２９を動かす必要がないため、被写体１２９の個体差、または撮影状況の影響を受け難い。更に、生体判別処理１３１では、生体認証処理１３０と同様の補正処理及び相関係数算出処理を用いることができるため、生体判別処理に伴う生体認証装置の処理量は大幅な増加をせず、安価に、かつ、容易に実現できる。

本実施の形態では、イメージセンサ１６５にレンズ及びコリメータのいずれも設けなかったが、本発明はこのような形態に限定されない。撮像部１６０は、イメージセンサ１６５への斜め入射光を低減するために、マイクロレンズが光学レンズ系、コリメータ、または覗き見防止フィルムなどを備えてもよい。

本実施の形態は、指の静脈を用いた生体認証装置であったが、これは一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、掌や手の甲の静脈を用いた生体認証装置にも本発明を適用できる。

本実施の形態の装置構成は一例であり、例えば、表示部２００（図１参照）が設けられておらず、撮像部１６０が他の装置に接続され、接続された他の装置に認証の結果を伝える装置構成であってもよい。また、本実施の形態の構成の一部（例えば、位置決め治具１７５）が無くてもよい。

本実施の形態の装置構成は一例であり、例えば、表示部２００と撮像部１６０とが一体になった構造でもよい。また、イメージセンサ１６５がディスプレイ２０１を兼ねる構造であってもよい。また、本実施の形態では、被写体１２９とイメージセンサ１６５との間に隙間があったが、被写体１２９がイメージセンサ１６５に接触する構造であってもよい。

本実施の形態では、イメージセンサ１６５側から被写体１２９に対して光を照射する構造であったが、本発明はこの構造に限定されない。例えば、イメージセンサ１６５と光源１６３、１６４とで被写体１２９を挟むような構造であってもよい。この場合、光源１６３、１６４と被写体１２９とが接触してもよいし、または接触していなくてもよい。また、被写体１２９が指の場合、その側面に光を照射する構造であってもよい。

本実施の形態のスイッチ２０２の構成及び設置位置は一例であり、本発明はこの形態に限定されない。例えば、本実施の形態では、スイッチ２０２が表示部２００に設けられているが、撮像部１６０に設けられてもよい。更に、例えば、スイッチ２０２が支持台１７４内に設けられ、指を搭載することでスイッチがオンになる構造でもよい。また、生体認証装置は、スイッチ２０２でなく、光センサを備え、光センサが指を搭載したことを光の強度で判別してもよい。また、この光センサをイメージセンサ１６５が兼ね備える構造であってもよい。また、イメージセンサ１６５がタッチパネルの機能を備え、被写体１２９がイメージセンサ１６５に接触したことで撮影を開始する形態でもよい。

本実施の形態では、ケーブル２０３を介して表示部２００に結果を伝送していたが、これは一例であり、無線などの他の方法を用いて表示部２００に結果を伝送してもよい。

本実施の形態の支持台１７４は指を２点で支える構造であったが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されるものではない。例えば、支持台１７４が１点で支えられる構造、または３点以上で支えられる構造であってもよい。また、図１に示すような、指先と指の根元を支える構造（指の長手方向の２点を支える構造）以外に、指の左右を支える構造であってもよい。更に、図７に示すように穴部１６２を有する構造であってもよい。図７では、穴部１６２の底にイメージセンサ１６５が搭載されている。更に、このとき、穴部の形状は四角よいし、また丸でもよく、様々な形状が考えられる。更に、支持台１７４の面が、曲面であってもよいし、また平面であってもよい。

本実施の形態の光源１６３、１６４は発光ダイオードであったが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されない。光源１６３、１６４として、有機ＥＬ発光素子、無機ＥＬ発光素子、プラズマ発光素子、電界放射型表示素子、液晶とバックライトから構成される液晶表示素子、レーザダイオードでもよい。更に、液晶ディスプレイ用バックライトのように光を導いて発光する方法、または光ファイバで光を導く方法を用いて光源を実現することも考えられる。

また、異なる波長の光源をそれぞれ別に設けずに、白色光源を異なる光学フィルタを用いて異なる波長の光源を実現してもよく、青色光を発する発光素子と色変換層を用いて、青色光を色変換層で波長を変えて光源を実現してもよい。更に、例えば、ＰＰＶ系発光液晶ポリマー、またはＭｅ−ＬＰＰＰ／ＭＥＨ−ＰＰＶ系発光組成物などを用いて、印加する電圧の極性及び大きさを変えることによって、一つの光源が光源１６３と光源１６４とを兼ねてもよい。

本実施の形態のイメージセンサ１６５は結晶Ｓｉ製のＣＭＯＳカメラであったが、これは一例であり、本発明はこの形態に限定されない。イメージセンサ１６５は、ＣＣＤカメラでもよく、アモルファスシリコン、ポリシリコン、ゲルマニウム、ガリウム化合物、セレン化合物、カドミテルル、カドミジンクテルル、ヨウ化鉛などのさまざまな光電変換材からなる光センサ、またはフォトマルチプライヤーを用いた光センサであってもよい。更に、本実施の形態のイメージセンサ１６５は２次元センサであったが、これは一例であり、例えば、１次元のラインセンサであってもよい。

本実施の形態のディスプレイ２０１は、液晶ディスプレイであったが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されない。ブラウン管型ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、無機ＥＬディスプレイ、プラズマディスプレイ、電界放射型ディスプレイなど、情報を表示できるどのような表示手段であってもよい。

本実施の形態の撮像部１６０は光源１６３と光源１６４との２点の光源から構成されていたが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されなく、幾つの光源から構成されていてもよい。特に、指への光量が不足する部分があると、生体認証処理１３０及び生体判別処理１３１の精度が低下する場合があり、そのため、光源が複数あって、位置による光量の違いが少ない装置構造が望ましい。また、光源１６３と光源１６４との個数及び／または配置が異なってもよい。また、各光源に光量を調整する機構を備えてもよい。

本実施の形態では、１枚の画像Ａ１８０を取得した後に、１枚の画像Ｂ１９０を取得したが、これは一例であり、本発明はこの手順に限定されない。すなわち、それぞれの画像を複数枚取得する構造であってもよい。更に、どのような順番で画像を取得してもよい。例えば、画像Ｂ１９０を取得後に画像Ａ１８０を取得してもよい。また、複数枚取得する場合に、どのような順で画像を取得してもよい。例えば、画像Ｂ１９０の取得の前と後とに画像Ａ１８０を取得してもよい。更に、撮影順が固定されていてもよいし、撮影によって撮影順が変わってもよい。

このような撮影によって、例えば、画像Ｂ１９０を撮影するときに、偽造指を動かして静脈をぼやかすことによって、故意に指静脈像のコントラストを低くし、画像Ｂ１９０に相当する画像を取得し、生体判別処理１３１をパスしようとしても、撮影タイミングが変化してしまうため、前述したような不正行為の実施が難しくなる。また、複数の画像Ａ１８０同士、及び複数の画像Ｂ１９０同士においても画像に違いが生じるため、画像Ａ１８０同士の比較、及び画像Ｂ１９０同士の比較処理を行うことによって、成り済まし、及び偽造指が判別でき、認証の安全性を向上できる。

本実施の形態の撮像部１６０の画像処理部１５５が事前に登録した画像を保持しているが、これは一例であり、本発明はこの形態に限定されない。撮像部１６０に接続された外部の保存手段が事前に登録した画像を保持していてもよい。また、ネットワークを介してデータをやり取りできる外部の保持手段が事前に登録した画像を保持していてもよい。

本実施の形態の生体認証処理１３０は、相関係数を用いて撮影画像と登録画像の類似度を評価したが、これは一例であり、本発明はこの処理に限定されない。以下、別の方法の一例を、図８を用いて説明する。

まず、図８に示すように、画像処理部１５５は、事前に登録した指静脈像１８６と処理後の指静脈像Ａ１８５とを用いて差分処理１９１を行い、差分画像２２０を作成する。次に、画像処理部１５５は、差分画像２２０を用いて情報量算出処理２１５を行い、情報量Ｎ２２２を求める。また、画像処理部１５５は、事前に登録した指静脈像１８６を用いて情報量算出処理２１５を行い情報量Ｍ２２１を求める。ここで求められる情報量は、例えば、画像中の一部、または全部の標準偏差、最大値、最大値と最小値の差、出力値が閾値以上の画素数、出力値が閾値以下の画素数、エントロピーなど、さまざまなパラメータが考えられる。

次に、画像処理部１５５は、求められた情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２とを用いて比較処理２２３を行う。前述の比較処理２２３は、例えば、情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２との割り算で求めた値（Ｎ÷Ｍ）と閾値ｃとを比較する。前述の比較処理２２３において、情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２との割り算で求めた値（Ｎ÷Ｍ）が閾値ｃ未満の場合、画像処理部１５５は特定人と一致する（結果１９１）と判定し、また、情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２との割り算で求めた値（Ｎ÷Ｍ）がｃ以上の場合、画像処理部１５５は、登録人でない（結果１８８）と判定する。

特定人と一致する（結果１９１）場合、次に、生体認証装置は、図５に示したように生体判別処理１３１を行う。ここで、情報量Ｍ２２１及び情報量Ｎ２２２が標準偏差であり、処理後の指静脈像Ａ１８５と事前に登録した指静脈像１８６とが独立の場合、各画像の標準偏差の２乗和のルートが情報量Ｎ２２２となるため、情報量Ｍ２２１より情報量Ｎ２２２が大きくなる。特に、処理後の指静脈像Ａ１８５と事前に登録した指静脈像１８６とが完全に異なり、更にそれらの標準偏差がほぼ同じ大きさに規格化される場合、情報量Ｎ２２２は、情報量Ｍ２２１の√２倍の値となる。一方、処理後の指静脈像Ａ１８５と事前に登録した指静脈像１８６とに相関がある場合、情報量Ｎ２２２は、各画像の標準偏差の２乗和のルートよりも小さくなり、処理後の指静脈像Ａ１８５と事前に登録した指静脈像１８６とが一致する場合０となる。したがって、画像処理部１５５は、閾値ｃを０から√２に設定して判定を行うことによって、処理後の指静脈像Ａ１８５と事前に登録した指静脈像１８６との相関に応じた判定ができる。本実施の形態では、例えば、ｃは０．５である。前述したように、情報量のようなパラメータを比較することによって、画像を比較する場合に比べて処理を低減でき、処理を高速化できる。

図８に示す方法では、差分画像２２０と事前に登録した指静脈像１８６との相関を用いて生体認証を行ったが、これは一例であり、本発明はこの形態に限定されない。差分画像２２０と処理後の指静脈像Ａ１８５とから情報量を算出し、比較してもよい。

情報量を用いた場合の生体認証処理１３０について説明したが、図８で示した方法は生体判別処理１３１に適用してもよい。この場合の一例を、図９に示す。

この処理は、処理後の指静脈像Ｂ１９５と事前に登録した指静脈像１８６に対して、図８で前述した方法と同様に差分処理１９１を行い情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２とを算出し、算出された情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２とを用いて比較処理２２３を行う。比較する方法は、図８で示した方法と同様の方法を用いる。具体的には、画像処理部１５５は、Ｎ÷Ｍが閾値ｃ未満のときは生体ではないと判別し、閾値ｃ以上のときは生体であると判別する。本実施の形態では、例えば、ｃは０．７である。

また、図８に示す方法では、差分画像２２０と事前に登録した指静脈像１８６との相関を用いて生体判別を行ったが、これは一例であり、本発明はこの形態に限定されない。差分画像２２０と処理後の指静脈像Ａ１８５とから情報量を算出し、比較してもよい。また、図９に示す方法では、差分画像２２０と事前に登録した指静脈像１８６との相関を用いて生体判別を行ったが、これは一例であり、本発明はこの形態に限定されない。差分画像２２０と処理後の指静脈像Ｂ１９５とから情報量を算出し、比較してもよい。

また、図８、及び図９で示した方法では、情報量Ｍ２２１を毎回算出する場合を示したが、本実施の形態はこれに限るものではなく、画像処理部１５５または外部の保持手段などが一度算出された情報量Ｍ２２１を保持し、保持された情報量Ｍ２２1を用いて比較処理２２３を行う方法でもよい。

本実施の形態では、生体認証処理１３０を行った後に生体判定処理１３１を行ったが、これは一例であり、本発明はこの形態に限定されない。生体判定処理１３１を行った後に生体認証処理１３０を行ってもよい。

本実施の形態の生体判別処理１３１は、図６に示したように、処理後の指静脈像Ｂ１９５と、事前に登録した指静脈像１８６と比較する判別処理１９７を行ったが、これは一例であり、本発明はこの処理に限定されなく、さまざまな生体判別処理１３１の方法が考えられる。例えば、処理後の指静脈像Ｂ１９５のみから生体であるか否かを判別してもよい。この方法は、例えば、図１０に示すように、画像処理部１５５が、処理後の指静脈像Ｂ１９５から情報量Ｎ２２２を算出し、算出された情報量Ｍ２２１と閾値ｃとを比較し、その大小関係によって生体か否かを判別する比較処理２２３を行う。このように処理後の指静脈像Ｂ１９５のみから生体であるか否かを判別することによって、２枚の画像を比較する場合に比べて、処理量が低減できる。更に、この閾値ｃは、事前に算出して決定された値であってもよいし、また、事前に入力された値であってもよい。

また、生体判別処理１３１において、例えば、画像同士を比較するのではなく、画像から求めたパラメータ同士を比較してもよい。この方法は、例えば、図１１に示すように、処理後の画像Ａ１８５と処理後の画像Ｂ１９５とを用いて、情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２とを算出する情報量算出処理を行い、算出された情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２とを用いて比較処理２２３を行う。例えば、画像処理部１５５は、情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２との差の絶対値と閾値ｃとを比較して生体であるか否かを判別する。情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２との差の絶対値が閾値ｃ以下である場合、画像処理部１５５は、生体でないと判別し、情報量Ｍ２２１と情報量Ｎ２２２との差の絶対値が閾値ｃよりも大きい場合、画像処理部１５５は、生体であると判別する。ここで、処理後の画像Ａ１８５を用いるの代わりに、事前に登録した指静脈像１８６を用いてもよい。

また、生体判別処理１３１において、処理後の画像Ａ１８５と処理後の画像Ｂ１９５との差分画像を用いてもよい。この方法は、例えば、図１２に示すように、処理後の画像Ａ１８５と補正処理後の指静脈像Ｂ１９５とを用いて差分処理１９１を行い、差分処理後の指静脈像１９６と事前に登録した指静脈像１８６とを比較し、生体であるか否かを判別する判別処理１９７を行う。撮影された画像には静脈以外に、例えば、指紋、傷などのその他の生体情報、及び、付着物などがある。差分処理後の指静脈像１９６と事前に登録した指静脈像１８６とには、前述したような静脈以外の生体情報及び付着物が同様に撮影されるため、差分処理１９１を行うことによって、静脈以外の生体情報及び付着物が除去される。一方、処理後の画像Ａ１８５と補正処理後の指静脈像Ｂ１９５とでは指静脈像のコントラストが違うため、差分後も静脈像が残る。したがって、静脈のみを抽出して生体認証を行うことができ、精度低下を防ぐことができる。また、差分処理後の指静脈像１９６は、補正処理の一部を除いて取得された処理後の画像Ａ１８５と補正処理後の指静脈像Ｂ１９５とを用いて作成する場合、または、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを用いて作成する場合も考えられる。特に、情報抽出処理１８４は、前述した方法を用いことによって、処理の低減、高速化、及び時間短縮が可能となる。

前述した方法は、生体認証処理１３０と生体判別処理１３１とを行う生体認証装置以外に、生体認証処理１３０のみを行う従来の生体認証装置にも適用できる。一例を図１３に示す。

図１３に示す構造の装置では、光源１６３は被写体１２９に接し、支持台１７４によって、出力された光がイメージセンサ１６５に直接入らない構造を備える。光源１６３の波長は、静脈が撮影できる生体の分光学的窓１２０の波長であり、例えば８１０ｎｍである。一方、光源１６４は被写体１２９との間に空間を有しているため、被写体１２９と接していない。光源１６４の波長はどのような波長でもよいが、光源１６３と同一の波長が望ましい。光源１６４とイメージセンサ１６５との間には遮光板１５１があり、光源１６４からの光は直接イメージセンサ１６５には入らない。

前述した構造において、光源１６３から出力された光は、被写体１２９の内部を透過し、または散乱する。イメージセンサ１６５は、透過し、または散乱した光を検出する。このとき得られる画像が画像Ａ１８０となり、指の内部と表面までの情報、例えば、静脈と指紋とが写る。一方、光源１６３から出力された光は、被写体１２９の表面で反射する。イメージセンサ１６５は、反射した光を検出する。このとき得られる画像が画像Ｂ１９０となり、指の表面までの情報、例えば、指紋が写る。このようにして得られた画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とに切り出し処理１８１、画像フィルタ処理１８２、位置合わせ処理１８３の補正処理を行って処理後の指静脈像Ａ１８５と処理後の指静脈像Ｂ１９５を作成し、図１２と同様に差分処理１９１を行い生体認証用画像を作成する。これによって、指紋の情報を除き、静脈のみを抽出した生体認証用画像を作成することができる。したがって、情報抽出処理１８４を行わなくともよく、処理の低減、高速化、及び時間短縮が可能となる。

更に、前述した方法では、切り出し処理１８１、画像フィルタ処理１８２、位置合わせ処理１８３の補正処理の一部または全部を除いてもよい。これによって、更に、処理の低減、高速化、時間短縮が可能となる。

本実施の形態では、イメージセンサ１６５によって得られた画像に対して、切り出し処理１８１、画像フィルタ処理１８２、位置合わせ処置１８３、及び情報抽出処理１８４などの補正処理を行ったが、これは一例であり、本発明はこれらの処理に限定されない。これらの処理の一部または全部がない場合もある。例えば、位置の再現性の高い装置などにおいては、位置合わせ処置１８３を除いてもよい。イメージセンサ１６５の視野が指よりも小さい場合などにおいては、切り出し処理１８１を除いてもよい。光源の調整などによって一様性の高い画像が得られる場合などにおいては、画像フィルタ処理１８２を除いてもよい。更に、前述した処理以外に、その他の処理を備えていてもよい。

また、本実施の形態では、生体認証処理１３０と生体判別処理１３１とにおいて同一の補正処理を行った場合を示したが、これは一例であり、本発明はこの処理に限定されない。例えば、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０との指静脈像の解像度が異なる場合、画像処理部１５５は、それぞれの画像に対して異なる画像フィルタ処理１８２を行う場合も考えられる。

また、本実施の形態では、同様の補正処理を行って得られた処理後の指静脈像Ａ１８５と処理後の指静脈像Ｂ１９５とを用いた生体認証処理１３０を示したが、これは一例であり、本発明はこの処理に限定されない。

例えば、図１４に示すように、画像処理部１５５は、処理後の指静脈像Ａ１８５及び処理後の指静脈像Ｂ１９５に、差分処理Ａ１３６及び差分処理Ｂ１４５を行い処理後の指静脈像Ｃ１３５と処理後の指静脈像Ｄ１４５とを作成する。

次に、画像処理部１５５は、事前に登録した指静脈像１８６と、処理後の指静脈像Ａ１８５及び処理後の指静脈像Ｂ１９５とを用いて、認証処理Ａ２１０及び認証処理Ｂ２１１を行う。認証処理Ａ２１０は、例えば、生体認証処理１３０であり、認証処理Ｂ２１１は、例えば、生体判別処理１３１である。各処理において、事前に登録した指静脈像１８６と一致する場合は１を出力し、事前に登録した指静脈像１８６と一致しない場合は、０を出力する。

画像処理部１５５は、前記認証処理Ａ２１０及び前記認証処理Ｂ２１１の結果に基づいて、登録人であるか否かを判定する。具体的には、記認証処理Ａ２１０と記認証処理Ａ２１１との出力結果を掛け合わせ、出力結果を掛け合わせたものが１である場合、画像処理部１５５は、登録人であると判定する。出力結果を掛け合わせたものが０である場合、画像処理部１５５は、登録人でないと判定する。

図１４の処理では、画像処理部１５５は、処理後の指静脈像Ａ１８５と処理後の指静脈像Ｂ１９５とに対して、差分処理Ａ１３６と差分処理Ｂ１３７とをそれぞれ行い、処理後の指静脈像Ｃ１３５と処理後の指静脈像Ｄ１４５とを作成する。ここで、差分処理Ａ１３６と差分処理Ｂ１３７とは、処理後の指静脈像Ａ１８５と処理後の指静脈像Ｂ１９５とに重み付けを行った後に差分をとっている。だたし、差分処理Ａ１３６と差分処理Ｂ１３７とは、その重み付けが異なる。なお、これは一例であり、本発明はこの処理に限定されない。

また、本実施の形態では、波長域１を６００ｎｍから６４０ｎｍの範囲、または７６０ｎｍから１２００ｎｍの範囲とし、波長域２を６００ｎｍ以下、または６４０ｎｍから７６０ｎｍの範囲、または１２００ｎｍ以上の範囲としたが、本特許はこの波長域に限されない。波長域１を８０５ｎｍより長い範囲とし、波長域２を８０５ｎｍ未満の範囲としてもよい。このとき、それぞれの波長で得られた静脈像には違いが生じる。この理由を、図１５を用いて説明する。

図１５は、酸化ヘモグロビン１４０と脱酸化ヘモグロビン１４１の分子吸収係数を表わす。ここで、酸素化ヘモグロビン１４０は、動脈中に多い、酸素が多い血液に多く含まれ、脱酸素化ヘモグロビン１４１は、静脈中に多い、酸素が少ない血液に多く含まれる。図１５から分かるように、８０５ｎｍより長い波長においては酸素化ヘモグロビン１４０の吸収係数が大きく、また、８０５ｎｍ未満では脱酸素化ヘモグロビン１４１の吸収係数が大きい。したがって、８０５ｎｍより長い波長で撮影した画像では、酸素が多い血液の流れる血管が写り易く、８０５ｎｍ未満では酸素が多い血液の流れる血管が写り易くなり、それぞれの波長域で撮影した画像に差異が生じる。静脈は主に脱酸素化ヘモグロビン１４１を含むが、酸素化ヘモグロビン１４０も含むため、それぞれの波長で脱酸素化ヘモグロビン１４１と酸素化ヘモグロビン１４０の分布を反映した画像が得られることとなる。このような現象を偽造指で実現することは難しい。したがって、８０５ｎｍより長い波長域を波長域１と、８０５ｎｍ未満の波長域を波長域２とを用いることによって、生体認証装置の安全性を高めることができる。

（第２の実施の形態）
第２の実施形態における生体認証装置は、第１の実施の形態と比較し、生体認証装置の構造が異なる。具体的には、光源１６３とイメージセンサ１６５の構造が異なっており、これによって、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０の取得方法が異なる。

本実施例の構造を、図１６から図２０を用いて説明する。図１６は、本発明の第２の実施の形態の一例である撮像装置の断面図である。図１７は、本発明の第２の実施の形態のイメージセンサ１６５の一例を説明するための説明図である。図１８は、本発明の第２の実施の形態のイメージセンサ１６５の断面構造の一例を説明するための断面図である。図１９、図２０は、本発明の第２の実施の形態の別構造のイメージセンサ１６５の一例を説明するための説明図である。

本実施の形態の撮像部１６０は、波長の異なる複数の光源を必要としない。本実施の形態で説明する撮像部１６０は、図１６に示すように、光源として光源１６３を備える。光源１６３は、発光する光の実質的な中心波長が、図３で示した生体の分光学的窓１２０内にあり、例えば、発光ダイオードである。ここで、図１６では、光源１６３が２つの光源から構成されているが、これは一例であり、本特許はこの構成に限定されない。

本実施の形態のイメージセンサ１６５は、図１７に示すように、イメージセンサ基板１０３上に、画素１１０及び画素１１１が２次的に配置された構造である。この画素１１０及び画素１１１は、異なる焦点距離を持ち、行毎に画素１１０と画素１１１とが交互に配置されている。画素１１０と画素１１１とは、光を受光して電気信号に変換する光検出素子１１３と、この電気信号のオン・オフを切り替える光検出素子用スイッチ１１４から構成される。

画像を読み出しのときには、シフトレジスタ１０５から光検出素子用スイッチ１１４に電気信号が送られて、光検出素子用スイッチ１１４がオンとなり、電気信号が読み出し回路１０４に送られる。このとき同一行の画素の信号を、同時に取得する。次にシフトレジスタ１０５が、光検出素子用スイッチ１１４にオンとなる電気信号を送って読み出す行を切り替えて、電気信号を取得する。更に光検出素子用スイッチ１１４の切り替えを順次に全行分行うことによって、全画素から電気信号を得ることができる。

読み出された電気信号は読み出し回路１０４でデジタル信号に変換され、変換されたデジタル信号が出力端子１０６から画像処理部１５５（図１６参照）に出力される。前述したように、本実施の形態のイメージセンサ１６５は、各行または各列毎に順次信号を読み出して画像を取得する。

図１７に示すイメージセンサ１６５は、１６行１０列の画素の行列からなるが、これは説明のために用いた行数及び列数であり、本特許はこの構成に限定されない。更に、大きな行列が望ましく、例えば、２５６行２５６列、または、それ以上の行列数であることが望ましい。

画素１１０及び画素１１１が異なる焦点距離を有するイメージセンサ１６５の構造の一例を、図１８の断面図を用いて説明する。本実施の形態のイメージセンサ１６５は、保護層１３４を介して光検出素子１１３とマイクロレンズ１３３とが対向する。マイクロレンズ１３３は、画素毎に異なる焦点を有するレンズを備え、例えば、ガラスやシリコンなどの材質である。

本実施の形態のマイクロレンズ１３３は、画素１１０に対向するマイクロレンズ１２７と、画素１１１に対向するマイクロレンズ１２８とで曲率が異なる。これによって、マイクロレンズ１２７とマイクロレンズ１２８との焦点距離が異なる。図１８において、画素１１０に対向するマイクロレンズ１２７の焦点が焦点１３２であり、画素１１１に対向するマイクロレンズ１２８の焦点が焦点１４３である。

図１８に示すように、マイクロレンズ１２７は焦点距離が長いため、被写体１２９の内部の情報を取得することでき、マイクロレンズ１２８は焦点距離が短いため、被写体１２９の表面に近い位置の情報を取得ることできる。

図１８において、点１３２と点１４３とはそれぞれ画素の焦点を示し、線１３０は、焦点から出た光の軌跡を示す。マイクロレンズ１２７の焦点１３２を、被写体１２９の内部の血管がある位置に設定することによって、静脈付近の情報を取得することができる。したがって、画素１１０の電気信号から画像を作成すると、主に指静脈が写る画像が取得できる。画素１１０から取得された画像が、第１の実施の形態の画像Ａ１８０にあたる。

一方、マイクロレンズ１２７の焦点１３２は表面付近であり、画素１１１の電気信号から画像を作成すると、被写体１２９の表面の画像が得られる。この画像は、例えば、主に指紋が写る。画素１１１から取得された画像が、第１の実施の形態の画像Ｂ１９０にあたる。

このようにして得られた画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とは、指静脈像の有無、及び指静脈像のコントラストが異なる。したがって、第１の実施の形態と同様の処理を行うことによって、画像処理部１５５は生体かあるか否かを判別できる。

ここで、先に記したようにイメージセンサ１６５は、前の行の電気信号の取得時間と次の行の電気信号の取得時間にわずかに時間差があり、同時ではない。しかし画像Ａ１８０や画像Ｂ１９０は、順次読み出された複数の行の信号から構成されるため、これらの全行の信号を読み出す時間が、画像の取得時間と定義できる。この場合、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０の取得時間は重なりを持っており、これらの画像は略同時に取得しているとみなせる。

本実施の形態の信号の読み出し方法は、画素１００の行と画素１１１の行との信号を交互に読み出すことによって、ほぼ同時に画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを取得することができるが、これは一例であり、本発明はこの読み出し方法に限定されない。例えば、画素１１０の行の信号を先に読み出して画像Ａ１８０を取得した後、画素１１１の行の信号を読み出して画像Ｂ１９０を取得する方法であってもよい。前述の方法でも、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とは、ほぼ同時に取得することができる。更に、読み出し回路１０４が画素１００と画素１１１とにそれぞれ一つずつ設けられ、全画素から信号を同時に読み出し、読み出された信号がそれぞれの画素に対して設けられた読み出し回路１０４に送られることによって、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを同時に取得する構造であってもよい。

本実施の形態では、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とは被写体１２９の立体構造に依存した像となり、したがって、偽造指などを判別できる。ここで、画像Ｂ１９０は、指紋など以外の生体情報、または画像Ａ１８０で撮影された生体情報とは別の静脈像などを撮影するとよい。これによって、撮影される生体情報の違いから、生体であるか否かを判別することでき、高い安全性が実現できる。また、画像Ｂ１９０を画像Ａ１８０と同様に、生体認証に用いてもよい。

本実施の形態では、画素１１１の焦点を画素１１０の焦点よりも被写体表面に設定したが、これは一例であり、画素１１１の焦点を画素１１０よりも深部に設定してもよい。また、焦点距離の違いはマイクロレンズ１３３の曲率によって実現したが、これは一例であり、他の手段で焦点距離の違いを実現してもよい。例えば、マイクロレンズ１３３のサイズ、位置、形状、または材質の違いによって焦点距離の違いを実現してもよい。

また、本実施の形態では、マイクロレンズ１３３は被写体１２９の方向に凸を有する形状であったが、これは一例であり、本特許はマイクロレンズ１３３の形状に限定されない。例えば、被写体１２９の方向に凹を有する形状、被写体１２９の逆方向に凹または凸を有する形状、被写体１２９の両方向に凹凸を組み合わせた形状、またはフレネルレンズであってもよい。

本実施の形態では、画素１１０と画素１１１とを行方向に交互に設ける構造であったが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されないない。図１９に示すような列方向に交互に設ける構造、または、図２０に示すような行列で交互に設ける構造であってもよい。また、１画素毎に交互に設けた構造以外に、複数画素で交互に設ける構造であってもよい。

更に、画素１１０と画素１１１との個数が同じでなくともよい。また、交互に画素１１０と画素１１１とを設けずに、画素１１０の集合と画素１１１との集合が別々に設けられていてもよい。このとき、画素１１０の集合と画素１１１の集合とは一つのイメージセンサ１６５で実現されていてもよいし、複数の異なるイメージセンサ１６５で実現されていてもよい。更に、前述の複数の異なるイメージセンサ１６５は隣接して設けてもよいし、また、離れて設けてもよく、例えば、向かい合うように設けてもよい。更に、画素１１０の集合と画素１１１との集合とを別々に設ける場合、各焦点距離が同じで、撮影する被写体１２９の位置または方向が異なる構造であってもよい。

（第３の実施の形態）
第３の実施形態における生体認証装置は、第１の実施の形態と比較し、光源１６３とイメージセンサ１６５との構成、及び画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを撮影する間に被写体１２９を動かす点が異なる。

本実施の形態について図２１から図２５を用いて説明する。図２１、図２２は、本発明の第３の実施の形態のイメージセンサ１６５の図１の断面位置１２５における断面構造と、撮影方法の一例を説明するための断面図である。図２３は、本発明の第３の実施の形態の圧力センサを搭載した生体認証装置の一例を説明するための断面図である。図２４は、本発明の第３の実施の形態の圧力センサを用いたときの撮影及び処理の流れの一例を説明するための説明図である。図２５は、本発明の第３の実施の形態の別構造のイメージセンサ１６５の一例を説明するための断面図である。

本実施の形態の生体認証装置の撮像部１６０は、図２１に示すように、支持台１７４の一部が光を透過する透明層を備える。本実施の形態において、支持台１７４に接しない部分にイメージセンサ１６５が備えられ、支持台１７４の透明層の下にイメージセンサ１５９が備えられている。ここで、イメージセンサ１５９は、イメージセンサ１６５と同一面の一つのセンサでもよいし、同一面上の異なるセンサであってもよい。

支持台１７４に搭載された被写体１２９は、イメージセンサ１６５とイメージセンサ１５９とによって、イメージセンサ１６５とイメージセンサ１５９とに対向する位置の指静脈像が撮影される。ここで、支持台１７４は、撮影時に被写体１２９とイメージセンサ１６５が接触しない程度の高さを有する。

図２１と図２２とを用いて、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを取得する撮影方法について説明する。

まず、表示部２００は指（被写体１２９）を支持台１７４に押し付け過ぎない旨を表示し、撮像部１６０は光源１６３から光を照射し、イメージセンサ１５９とイメージセンサ１６５とから画像を取得する。図２１は、前述した条件のもとで撮影した場合を示す。前述した条件のもとで取得した画像が画像Ａ１８０となる。取得された画像Ａ１８０は、イメージセンサ１５９とイメージセンサ１６５との両方で指静脈像が得られる。

次に、表示部２００は指（被写体１２９）を支持台１７４に押し付ける旨を表示し、撮像部１６０は光源１６３から光を照射し、イメージセンサ１５９とイメージセンサ１６５とから画像を取得する。図２２は、前述した条件のもとで撮影した場合を示す。前述した条件のもとで取得した画像が画像Ｂ１９０となる。

図２２に示すように、画像Ｂ１９０は、イメージセンサ１６５で撮影した範囲では指静脈像が得られるが、イメージセンサ１５９で撮影し範囲では指静脈像は得られない。これは、指（被写体１２９）を支持台１７４に押し付けることによって、イメージセンサ１５９に対向する部分１５８の血管がつぶれての血液が流れなくなるためである。

画像処理部１５５は、このようにして得られた画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを用いて、第１の実施の形態と同様の処理（生体判別処理１３１）を行うことによって、生体であるか否かを判別できる。ここで、画像Ａ１８０を用いて生体認証を行う場合、イメージセンサ１６５が取得した画像、またはイメージセンサ１５９が取得した画像のいずれか一方の画像を用いてもよいし、または、イメージセンサ１６５が取得した画像とイメージセンサ１５９が取得した画像との両方を用いてもよい。

本実施の形態では、支持台１７４の透明層の下にイメージセンサ１５９を設けることによって、血管が潰れる位置を一意に実現でき、かつ、支持台１７４によって血管の潰れない部分も一意に実現できる。これによって、潰れた血管の範囲を推定するなどの処理を行う必要がなく、処理が容易になり、高速な処理が可能となる。

更に、潰れない血管の部分が常にあるために、この部分の有無を判定することによって、被写体１２９が生体であるか否かを精度良く判別できる。例えば、画像Ｂ１９０を撮影するときに被写体１２９を動かすなどによって類似した画像を得るような不正行為が行われても、被写体１２９の血管のすべての部分が潰れる場合、本実施の形態ではこれを不正行為であることを見破ることができる。更に、画像Ｂ１９０において、イメージセンサ１６５から取得された部分の画像を生体認証に用いることによって、認証精度を向上させることができる。

本実施の形態では、被写体１２９とその血管との柔らかさを用いており、前述したような特性を偽造指などで模倣することが難しく、高い安全性が実現できる。

本実施の形態では、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０との画像取得の間に時間差があり、その間に悪意を持った撮影者が、被写体１２９を、部分１５８の指静脈が潰れたものに変えることも考えられる。前述したような不正を防止するために、指の接触を監視する機構を備えることが望ましい。これを実現する方法として、例えば、図２３に示すように、支持台１７４に圧力センサ１５７を備え、指の接触と押し具合を計測する方法が考えられる。その撮影のフローの一例を図２４に示す。ここで圧力値Ａ、Ｂ、及びＣは、Ａ＜Ｂ≦Ｃが成り立つとする。

まず、撮影者がスイッチ２０２をオンにし（手順２２４）、生体認証装置は、圧力センサ１５７によって圧力計測２２５を行う。ただし、生体認証装置は、圧力計測２２５を常に行い、手順２２４を行わない構造であってもよい。次に、生体認証装置は、計測結果の圧力値Ｐが所定の圧力値Ａ以上かつ圧力値Ｂ未満であるか否かの比較２２６を行う。

このとき、圧力値ＰがＡ未満の場合、生体認証装置は、表示部２００に、支持台１７４に被写体１２９を強く接触する旨を表示する（手順２２７）。これによって、指（被写体１２９）が支持台１７４に接触していることが確認できる。圧力値ＰがＢ以上の場合、生体認証装置は、支持台１７４に軽く接触する旨を表示する（手順２２８）。これによって、部分１５８の指静脈が潰れることを防ぐことができる。以上の手順によって、適切な指静脈の状態を再現できる。圧力値Ｐが所定のＡ以上かつＢ未満の場合、撮像部１６０は、画像Ａ１８０の撮影２２９を行う。

次に、生体認証装置は、圧力計測２３０を行い、計測した圧力値Ｐの比較２３１を行う。このときの圧力値ＰがＡ未満の場合、生体認証装置は、撮影者が指（被写体１２９）を離したと判定し、表示部２００に、指を離さない旨を表示し（手順２３２）、圧力計測２２５に戻る。圧力値ＰがＡ以上かつＣ未満の場合、生体認証装置は、表示部２００に、支持台１７４に強く指（被写体１２９）を接触する旨を表示し（手順２３３）、再度圧力計測２３０を行う。圧力値ＰがＣ以上の場合、撮像部１６０は、画像Ｂ１９０の撮影２３４を行い、撮影を終了する。前述したように圧力センサ１５７を用いることによって、指の接触のモニタリングと、部分１５８における静脈像の潰れのコントロールとができる。

ただし、前述した指の接触のモニタリングと、部分１５８における静脈像の潰れのコントロールとの方法は、一例であり、本発明はこの形態に限定されない。異なる処理による代行、別途処理の追加、更に、前述した処理の一部を行わないなど、さまざまな方法が考えられる。

更に、生体認証装置は、指の接触のモニタリング、または部分１５８における静脈像の潰れをコントロールのいずれか一方を行わずに、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを撮影してもよい。また、両方を行わなくてもよい。この場合、例えば、生体認証装置は、時計を備え、画像Ａ１８０を取得後に、この時計が指定する所定の時間が経過した後に画像Ｂ１９０を撮影する構造であってもよい。また、生体認証装置は、画像１８０を取得した後、表示部２００に、支持台１７４に強く接触する旨を表示し（手順２３３）、その表示をした後、一定時間経過した後に画像Ｂ１９０の撮影する構造であってもよい。前述したように時計を用いることによって、処理が簡略化でき、生体認証装置が簡易化できる。

本実施の形態では、指の接触をモニタリングするために圧力センサ１５７を用いたが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されない。例えば、イメージセンサ１６５がタッチパネル機能を備え、イメージセンサ１６５のタッチパネル機能によって、指の接触をモニタリングしてもよい。また、例えば、イメージセンサ１６５、及びイメージセンサ１５９から取得された画像を用いて、指の接触をモニタリングしてもよい。

本実施の形態では、部分１５８における静脈像の潰れをコントロールするために圧力センサ１５７を用いたが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されない。例えば、イメージセンサ１５９から取得された画像を用いて、指静脈像の潰れをコントロールしてもよい。

本実施の形態では、表示部２００を用いて撮影者に情報を提示したが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されない。例えば、音声による伝達などの情報伝達手段を用いる場合、または複数の伝達手段を用いる場合も考えられる。

本実施の形態では、支持台１７４によって被写体１２９とイメージセンサ１６５との間に空間を有していたが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されない。被写体１２９を押し付けることによって、被写体１２９とイメージセンサ１６５とが接触するような高さの支持台１７４であってもよい。ただし、支持台１７４の高さはイメージセンサ１６５へ接触によって被写体１２９が潰れない程度有することが望ましい。

本実施の形態では、イメージセンサ１５９はイメージセンサ１６５と同一面に形成された構造であったが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されない。例えば、図２５に示すように、イメージセンサ１５９がイメージセンサ１６５よりも被写体１２９側に位置するように設置された構造であってもよい。更に、イメージセンサ１５９が支持台１７４を兼ねてもよい。

本実施の形態では、生体認証装置は、撮影者が支持台１７４への被写体１２９の押し付け具合を変えて撮影した複数の画像を用いて画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを取得し、生体認証処理１３０と生体判別処理１３１とを行ったが、これは一例であり、本発明はこの形態に限定されない。例えば、生体認証装置は、被写体１２９を支持台１７４に押し付けたときに撮影した画像のみから、生体認証処理１３０と生体判別処理１３１を行ってもよい。このとき、画像Ａ１８０はイメージセンサ１６５で取得された画像であり、画像Ｂ１９０はイメージセンサ１５９で取得された画像である。これらの画像を用いて、同様に生体認証処理１３０と生体判別処理１３１とを行う。この場合、イメージセンサ１６５と向かい合う位置の血管は潰れず、イメージセンサ１５９と向かい合う位置の血管は潰れることを利用することによって、生体判別処理１３１を行うことができる。

（第４の実施の形態）
第４の実施の形態は入退出管理装置であり、第１の実施の形態に示した生体認証装置を搭載する。

図２６は、本発明の第４の実施の形態の一例である入退出管理装置の概略図である。図２７は、本発明の第４の実施の形態の一例である撮像部１６０の断面図である。

本実施の形態では、入退出管理装置が表示部２００を備えていない場合を示すが、入退出管理装置は表示部２００を備えてもよい。また、第１の実施の形態以外に、第２の実施の形態、または第３の実施の形態に示した生体認証装置を搭載した入退出管理装置であってもよい。

入退出管理装置は、図２６に示すように、撮像部１６０、ドア１５２、及びドア開閉手段１４２を備える。ドア１５２から部屋に入るために、撮像部１６０が入出者の指を撮影し、撮影した指の画像と事前に登録された画像とを比較して生体認証、及び生体判別処理を行う。この結果、被写体は生体であると判別され、かつ、事前に登録した画像と一致すると認証されると、撮像部１６０がドア開閉手段１４２を動作させ、ドア１５２を開ける。このようにして入室者は、部屋に入ることができる。

図２７は、図２６の断面位置１２５における撮像部１６０の断面である。

図２７に示すように、撮像部１６０は壁１５４に掛けられた構造である。撮像部１６０は遮光手段１５３と基板１６１とに挟まれた間に被写体１２９を挿入する構造である。前述の構造によって、外光がイメージセンサ１６５に直接入射することを防ぐ。また基板１６１が壁１５４に対して斜めに設置されており、入室者が被写体１２９である指を支持台１７４に搭載し易い構造となっている。

光源１６３、１６４は遮光手段１５３に搭載され、イメージセンサ１６５は被写体１２９を透過した光を検出して画像Ａ１８０及び画像Ｂ１９０を取得する。画像処理部１５５
は、取得された画像を用いて生体認証処理１３０及び生体判別処理１３１を行う。また、画像処理部１５５は、複数の入室者の生体情報を保存する記憶手段を備えている。前述した構成によって、生体認証及び生体判別を行って入退出を管理する入退出管理装置が実現できる。

本実施の形態において、事前に登録した生体情報は入退出管理装置が記憶していてもよいし、ネットワークなどを介して、外部の記録装置に記録されていてもよい。更に、入退出管理装置は、認証の結果を記録する手段を備え、入退出の記録を行ってもよい。更に、入退出管理装置は、生体認証及び生体判別を行い、認証の結果、偽造と判断した場合、所定の場所に連絡を行う機構を備えていてもよいし、警告音を発する機構を備えていてもよい。

本実施の形態では、ドア開閉手段１４２によって、ドア１５２の開閉が行われたが、これは一例であり、本発明はこの形態に限定されない。例えば、入退出管理装置は、ドア開閉手段１４２の代わりに、鍵と、鍵の開閉を行う鍵開閉手段を備え、生体認証を行った結果、登録者と認証された場合、撮像部１６０が鍵開閉手段を動作させて鍵を開くようにする構成などでもよい。

本実施の形態では、指静脈を用いて生体判別を行い利用者が登録者か否かを認証したが、これは一例であり、本特許を限定するものではない。例えば、掌、または手の甲の静脈を用いた認証であってもよいし、また、これらの複数の認証方法を用いてもよい。更に、指紋、及び虹彩などを用いた認証方法と、パスワード、印鑑、及びサインなどの従来の認証方法とを組み合わせてもよい。

（第５の実施の形態）
第５の実施の形態は現金自動取引装置であり、第１の実施の形態から第３の実施の形態に示したいずれかの撮像部１６０を搭載する。

図２８は、本発明の第５の実施の形態の一例である現金自動取引装置１７２の外観を説明するための概略図である。

本現金自動取引装置１７２は、現金入出口１６９、通帳・キャッシュカード投入口１７０、光センサ付き表示部１７３から構成される。光センサ付き表示部１７３は、表示を行うディスプレイと、静脈を撮影する光センサと、被写体が触れた位置を検出するタッチパネル機能を備える。現金自動取引装置１７２は、現金の引き出し、預け入れ、振込み、両替などを行う装置である。ここでは引き出しの手順について説明する。

まず、通帳・キャッシュカード投入口１７０から通帳またはキャッシュカードが投入されると、現金自動取引装置１７２は、通帳またはキャッシュカードの持ち主が事前に登録した利用者であるかを判定するため、生体認証を行う。

具体的には、生体認証のために現金自動取引装置１７２は、まず、光センサ付き表示部１７３に指搭載位置１７１を表示し、光センサ付き表示部１７３に、表示された指搭載位置１７１に指を搭載する旨を表示する。

利用者が指を指搭載位置１７１に搭載すると、光センサ付き表示部１７３はタッチパネル機能によって、利用者が指を搭載したことを検知し、画像取り込みを開始する。

本実施の形態の光センサ付き表示部１７３が備える光センサは、第１の実施の形態から第３の実施の形態に示した撮像部１６０の少なくとも１つの機能を有し、画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とを取得して生体認証、及び生体であるか否かの生体判別を行う。その結果、被写体が登録人と同一と認証された場合、現金自動取引装置１７２は、光センサ付き表示部１７３に入力金額を入力する旨を表示し、タッチパネル機能によって、利用者が入力した入力金額を検知する。その後、現金自動取引装置１７２は、入力された金額を、現金入出口１６９から提供し、また、通帳・キャッシュカード投入口１７０から、投入した通帳またはキャッシュカードを返却する。

一方、登録人でないと認証した場合、光センサ付き表示窓１７３に一致しない旨を表示し、通帳・キャッシュカード投入口１７０から、投入した通帳またはキャッシュカードを返却する。

本実施の形態において、事前に登録した生体は、本装置が記憶していてもよいし、ネットワークなどを介して、外部の記録装置に記録されていてもよい。更に、認証の結果を用いて、偽造と判定された場合に、所定の場所に連絡を行う機構を有していてもよいし、警告音を発する機構を有していてもよい。

本実施の形態の光センサ付き表示部１７３が備えるタッチパネル機能は、さまざまな方式が考えられる。例えば、光センサによって画像を取得し、その画像から位置を検出する方法であってもよい。また、電圧計測手段を有し、電位の変化から位置を検出してもよいし、また、圧力センサを有し、圧力の変化から位置を検出してもよい。

本実施の形態の現金自動取引装置１７２は、光センサ付き表示部１７３がディスプレイ、光センサ、及びタッチパネル機能を備えているが、これは一例であり、本特許はこの形態に限定されない。例えば、ディスプレイ、光センサ、及びタッチパネル機能の少なくとも１つが、別の装置によって実現されていてもよい。また、タッチパネル機能が、例えば、キー入力機能であってもよい。更に、本実施の形態ではタッチパネル機能による検知によって撮影を開始したが、これは一例であり、別途開始用スイッチがあってもよい。

本実施の形態の現金自動取引装置１７２は、指静脈認証による生体判別を行って利用者が登録者か否かを認証したが、これは一例であり、本特許を限定するものではない。掌、または手の甲の静脈を用いた認証であってもよいし、また、これらの複数の認証を行う装置であってもよい。更に、指紋、及び虹彩などを用いた認証方法と、パスワード、印鑑、及びサインなどの従来の認証方法とを組み合わせていてもよい。

（第６の実施の形態）
第６の実施の形態は携帯電話であり、第１の実施の形態から第３の実施の形態で示した生体認証装置のいずれかを搭載する。

図２９は、本発明の第６の実施の形態の一例の携帯電話の概観を説明するための概略図である。

本携帯電話１６８は、表示を行うサブディスプレイ１６７と、静脈を撮影する撮影装置を備える。ここで撮影装置は、第１の実施の形態から第３の実施の形態に示した生体静脈装置の撮像部１６０の少なくとも１つの機能を有し、取得した画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とから生体認証と、生体であるか否かの生体判別を行う。

画像Ａ１８０と画像Ｂ１９０とは、サブディスプレイ１６７の表示にしたがって、撮影装置のイメージセンサ１６５の上に指を置き、スイッチ２０２を押すことによって撮影される。

このようにして撮影された画像は、第１の実施の形態から第３の実施の形態に示した生体静脈装置の生体認証処理１３０と生体判別処理１３１との少なくとも１つが行われて、被写体１２９が登録人であるか否かを認証する。ここで、認証を行う場合に用いる事前に登録した生体１８６は、本装置が記憶していてもよいし、ネットワークなどを介して、外部の記録装置に記録されていてもよい。

本実施の形態ではサブディスプレイ１６７と撮影装置とが別々である場合を示したが、サブディスプレイ１６７と撮影装置とが一体であってもよい。また、図示しないメインディスプレイと一体であってもよい。また、本実施の形態ではイメージセンサ１６５が携帯電話１６８の正面側にあったが、これは一例であり、本発明はこの構造に限定されない。携帯電話１６８の背面にあってもよいし、側面にあってもよい。また携帯電話１６８が、一般のデジタルカメラ機能を備え、そのデジタルカメラ用光検出器とイメージセンサ１６５が同一であってもよい。

本実施の形態で示した指静脈認証機能付き携帯電話は一例であり、本発明を限定するものではない。掌、または手の甲の静脈を用いた認証であってもよいし、更に、これらの複数の認証を行う装置であってもよい。更に、指紋や虹彩などを用いた認証方法と、パスワード、印鑑、及びサインなどの従来の認証方法とを組み合わせていてもよい。

（変形例）
本発明の生体認証装置は、第１の実施形態から第３の実施の形態の装置の幾つかが組み合わされた装置形態も考えられる。また、本発明の生体認証装置は、前述した入退出管理装置、携帯電話、及び現金自動取引装置への適用に限らず、自動車などの入退出管理装置、機械の始動管理装置、ＰＣログイン用デバイス、ＰＨＳ、その他モバイル機器への適用も考えられる。更に、ネットワーク上でのショッピング、取引、及びＷｅｂへのログインなどでの承認用として指静脈認証を用いる場合、そのために画像を取得するためのＰＣ、ＰＣ接続機器、携帯、ＰＨＳ、及びその他モバイル機器などへの適用も考えられる。

更に、本発明は、前述した実施の形態に限定されるものではなく、実施の段階では、その要旨を逸脱しない範囲でさまざまに変形して実施することが可能である。更に、前述した実施の形態にはさまざまな段階が含まれており、開示される複数の構成要素における適宜な組み合わせによって、さまざまな発明が抽出され得る。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が、削除されてもよい。

特許請求の範囲に記載した以外の発明の観点の代表的なものとして、次のものがあげられる。

（１）個人認証を行うために生体情報を取得する認証装置を備える入退出管理装置において、
被写体に光を照射する光源と、
前記被写体と対向し、前記光源から前記被写体へ照射された光を検出して画像を作成する検出器と、
前記検出器を制御する制御手段と、
前記画像から生体情報を抽出する生体情報抽出手段と、
少なくとも前記画像及び前記生体情報のいずれかを認証用データとして記憶する記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、第１制御状態で第１画像を取得し、第２制御状態で第２画像を取得するように前記検出器を制御し、
前記生体情報抽出手段は、前記取得された第１画像と前記取得された第２画像とから生体情報を抽出し、抽出された生体情報の違いから前記被写体が生体であるか否かを判別し、
少なくとも前記第１画像及び前記第２画像のいずれか一方の画像から抽出された前記生体情報と前記認証用画データとを比較して、前記生体情報が前記認証用画像と同一か否かを判定する認証手段を備えることを特徴とする入退出管理装置。

（２）個人認証を行うために生体情報を取得する認証装置を備える現金自動取引装置において、
被写体に光を照射する光源と、
前記被写体と対向し、前記光源から前記被写体へ照射された光を検出して画像を作成する検出器と、
前記検出器を制御する制御手段と、
前記取得された画像から生体情報を抽出する生体情報抽出手段と、
少なくとも前記取得された画像及び前記抽出された生体情報のいずれか一方を認証用データとして記憶する記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、第１制御状態で第１画像を取得し、第２制御状態で第２画像を取得するように前記検出器を制御し、
前記生体情報抽出手段は、前記取得された第１画像と前記取得された第２画像とから生体情報を抽出し、抽出された前記生体情報の違いから前記被写体が生体であるか否かを判別し、
少なくとも前記第１画像及び前記第２画像のいずれか一方の画像から抽出された前記生体情報と前記認証用データを比較して、前記生体情報が前記認証用画像と同一か否かを判定する認証手段を備えることを特徴とする現金自動取引装置装置。

（３）個人認証を行うために生体情報を取得する認証装置を備える携帯端末装置において、
前記認証装置は、
被写体に光を照射する光源と、
前記被写体と対向し、前記光源から前記被写体へ照射された光を検出して画像を作成する検出器と、
前記検出器を制御する制御手段と、
前記取得された画像から生体情報を抽出する生体情報抽出手段と、
少なくとも前記取得された画像及び前記抽出された生体情報のいずれか一方を認証用データとして記憶する記憶手段と、を備え、
前記制御手段は、第１制御状態で第１画像を取得し、第２制御状態で第２画像を取得するように前記検出器を制御し、
前記生体情報抽出手段は、前記取得された第１画像と前記取得された第２画像とから生体情報を抽出し、抽出された前記生体情報の違いから前記被写体が生体であるか否かを判別し、
少なくとも前記第１画像及び前記第２画像のいずれか一方の画像から抽出された前記生体情報と前記認証用画像とを比較して、前記生体情報が前記認証用画像と同一か否かを判定する認証手段を備えることを特徴とする携帯端末装置。

本発明の第１の実施の形態の一例である撮像装置の外観を示す斜視図である。本発明の第１の実施の形態の撮像装置の断面図である。本発明の第１の実施の形態における、生体であるか否かを判定する生体判定方法の原理を示す説明図である。本発明の第１の実施の形態における指静脈のコントラストを計測するために、実際に撮影した指静脈像を示す図である。本発明の第１の実施の形態の生体認証の処理の流れの一例を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態の生体判別方法の流れの一例を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態の撮像装置の支持台が異なる撮像装置の外観を示す図である。本発明の第１の実施の形態の異なる生体認証処理及び生体判別処理の処理の流れの一例を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態の異なる生体認証処理及び生体判別処理の処理の流れの一例を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態の異なる生体認証処理及び生体判別処理の処理の流れの一例を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態の異なる生体認証処理及び生体判別処理の処理の流れの一例を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態の異なる生体認証処理及び生体判別処理の処理の流れの一例を説明するための説明図である。図１２の方法を適用した従来装置の一例を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態の異なる生体認証処理及び生体判別処理の処理の流れの一例を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態の光源の波長が異なる撮像装置の原理を説明するための説明図である。本発明の第２の実施の形態の一例である撮像装置の断面図である。本発明の第２の実施の形態のイメージセンサの一例を説明するための説明図である。本発明の本発明の第２の実施の形態のイメージセンサの断面構造の一例を説明するための断面図である。本発明の第２の実施の形態の別構造のイメージセンサの一例を説明するための説明図である。本発明の第２の実施の形態の別構造のイメージセンサの一例を説明するための説明図である。本発明の第３の実施の形態のイメージセンサの図１の断面位置における断面構造と、撮影方法の一例を説明するための断面図である。本発明の第３の実施の形態のイメージセンサの図１の断面位置における断面構造と、撮影方法の一例を説明するための断面図である。本発明の第３の実施の形態の圧力センサを搭載した生体認証装置の一例を説明するための断面図である。本発明の第３の実施の形態の圧力センサを用いたときの撮影及び処理の流れの一例を説明するための説明図である。本発明の第３の実施の形態の別構造のイメージセンサの一例を説明するための断面図である。本発明の第４の実施の形態の一例である入退出管理装置の概略図である。本発明の第４の実施の形態の一例である撮像部の断面図である。本発明の第５の実施の形態の一例である現金自動取引装置の外観を説明するための概略図である。本発明の第６の実施の形態の一例の携帯電話の概観を説明するための概略図である。本発明の第１の実施の形態における、生体であるか否かを判定する生体判定方法の原理を示す説明図である。本発明の第１の実施形態における、指静脈の画像を得るために用いた画像位置を説明する説明図である。本発明の第１の実施の形態のコントラストの算出方法を説明するための説明図である。本発明の第１の実施の形態において、光源の波長６００ｎｍから８１０ｎｍでの血管のコントラストを計測した結果を示す図である。

符号の説明

１０３イメージセンサ基板
１０４読み出し回路
１０５シフトレジスタ
１０６出力端子
１１０、１１１画素
１１３光検出素子
１１４光検出素子用スイッチ
１２０体生体の分光学的窓
１２１酸素化ヘモグロビン
１２２メラニン
１２３タンパクアミノ酸
１２４水
１２５断面位置
１２６光線位置
１２７、１２８画素に対向したマイクロレンズ
１２９被写体
１３０生体認証処理
１３１生体判別処理
１３２、１４３焦点
１３３マイクロレンズ
１３４保護層
１３５処理後の指静脈像Ｃ
１３６差分処理Ａ
１３７差分処理Ｂ
１４０酸素化ヘモグロビン
１４１脱酸素化ヘモグロビン
１４２ドア開閉手段
１４５処理後の指静脈像Ｄ
１５１遮光板
１５２ドア
１５３遮光手段
１５４壁
１５５画像処理部
１５７圧力センサ
１５８部分
１５９、１６５イメージセンサ
１６０撮像部
１６１基板
１６２穴部
１６３、１６４光源
１６６血管
１６７サブディスプレイ
１６８携帯電話
１６９現金入出口
１７０通帳・キャッシュカード投入口
１７１指搭載位置
１７２現金自動取引装置
１７３光センサ付き表示部
１７４支持台
１７５位置決め治具
１８０画像Ａ
１８１切り出し処理
１８２画像フィルタ処理
１８３位置合わせ処理
１８４情報抽出処理
１８５処理後の指静脈像Ａ
１８６事前に登録した指静脈像
１８７認証処理
１８８、１８９、１９１、１９８、１９９生体認証及び生体判別の結果
１９０画像Ｂ
１９１差分処理
１９５処理後の指静脈像Ｂ
１９７判別処理
２００表示部
２０１ディスプレイ
２０２スイッチ
２０３ケーブル
２１５情報量算出処理
２２０差分画像
２２１情報量Ｍ
２２２情報量Ｎ
２２３比較処理
２２４スイッチ２０２をオン（手順）
２２５、２３０圧力計測
２２６、２３１圧力値Ｐの比較（手順）
２２７、２２８、２３３、２３２表示（手順）
２２９画像Ａの撮影
２３４画像Ｂの撮影
２３５コラーゲン
２３６位置
２３７、２３９明部
２３８血管部
２４０、２４１平均値
２４２プロファイル
２４３平均値２４０と平均値２４１との差
２４４コントラストの波長変化
２４５波長域

Claims

生体認証処理を行う生体認証装置であって、
被写体に光を照射する光源と、
前記被写体と対向し、前記光源から前記被写体へ照射された光を検出して画像を作成する検出器と、
前記検出器を制御する制御手段と、
前記作成された画像から生体情報を抽出し、生体認証を行う生体情報抽出手段と、を備え、
前記制御手段は、第１制御状態で第１画像を取得し、第２制御状態で第２画像を取得するように前記検出器を制御し、
前記生体情報抽出手段は、前記取得された第１画像から第１生体情報を抽出し、前記取得された第２画像から第２生体情報を抽出し、前記抽出された第１生体情報と前記抽出された第２生体情報との違いから前記被写体が生体であるか否かを判別することを特徴とする生体認証装置。
請求項１に記載の生体認証装置において、
前記光源は、照射する光の波長が異なる第１光源と第２光源とを備え、
前記制御手段は、前記第１制御状態で前記第１光源を点灯し、前記第２制御状態で前記第２光源を点灯するように前記光源を制御し、
前記第１光源の実効的な波長の中心値は６００ｎｍ以下、６４０ｎｍから７６０ｎｍ、または１２００ｎｍ以上、の範囲であり、
前記第２光源の実効的な波長の中心値は６００ｎｍから６４０ｎｍ、または７６０ｎｍから１２００ｎｍの範囲であることを特徴とする生体認証装置。
請求項１に記載の生体認証装置において、
前記光源は、照射する光の波長が異なる第１光源と第２光源とを備え、
前記制御手段は、前記第１制御状態で前記第１光源を点灯し、前記第２制御状態で前記第２光源を点灯するように前記光源を制御し、
前記第１光源または前記第２光源の実効的な波長の中心値は８０５ｎｍ未満であり、他方の光源の実効的な波長の中心値は８０５ｎｍ以上であることを特徴とする生体認証装置。
請求項１に記載の生体認証装置において、
前記抽出された第１生体情報と前記抽出された第２生体情報との違いは、静脈像の有無または及び静脈像のコントラストの違いであることを特徴とする生体認証装置。
請求項１に記載の生体認証装置において、
前記被写体と前記検出器とに挟まれ、第１焦点距離を有する複数の第１の集光素子と、第２焦点距離を有する複数の第２の集光素子とから構成される集光手段を備え、
前記第１の集光素子と前記第２の集光素子とは前記検出素子に対向して設置され、
前記検出器は、前記光源から前記被写体に照射された光を検出し、前記検出された光を電気信号に変換する複数の検出素子を備え、
前記制御手段は、
前記第１制御状態で前記第１の集光素子と対向する前記検出素子から前記第１画像を取得し、
前記第２制御状態で前記第２の集光素子と対向する前記検出素子から前記第２画像を取得することを特徴とする生体認証装置。
請求項５に記載の生体認証装置において、
前記制御手段は前記第１画像と前記第２画像とを略同時に取得することを特徴とする生体認証装置。
請求項５に記載の生体認証装置において、
前記集光手段は、複数の前記第１の集光素子が一方向に並ぶ第１の集光素子群と、複数の前記第２の集光素子が一方向に並ぶ第２の集光素子群とを備え、
前記第１の集光素子群と前記第２の集光素子群とが交互に隣接して配置されることを特徴とする生体認証装置。
請求項５に記載の生体認証装置において、
前記集光手段は、前記第１の集光素子と前記第２の集光素子とが縦方向、横方向共交互に配置されていることを特徴とする生体認証装置。
請求項１に記載の生体認証装置において、
前記生体認証装置は、前記検出器の光検出面から突出した突出部を有する指搭載手段を備え、
前記指搭載手段は、光を透過する透明層を備え、
前記検出器は、前記透明層を介さずに前記被写体と対向する第１検出部と、前記透明層を介して前記被写体と対向する第２検出部と、を備え、
前記生体情報抽出手段は、前記第１検出部が取得した画像から第１生体情報を抽出し、前記第２検出部が取得した画像から第２生体情報を抽出し、前記抽出された第１生体情報と前記抽出された第２生体情報との違いから前記被写体が生体であるか否かを判別することを特徴とする生体認証装置。
請求項９に記載の生体認証装置において、
前記制御手段は、前記第１画像を取得し、再撮影条件が成立した後に前記第２画像を取得することを特徴とする生体認証装置。
請求項１０に記載の生体認証装置において、
前記指搭載手段は、更に、前記突出部に搭載された前記被写体からの圧力を計測する圧力計測手段を備え、
前記再撮影条件は、前記圧力計測手段によって計測された値が所定の値以上となったことであることを特徴とする生体認証装置。
請求項１０に記載の生体認証装置において、
前記生体認証装置は計時手段を備え、
前記再撮影条件は、前記計時手段によって計測された時間が所定の時間以上となったことであることを特徴とする生体認証装置。
請求項１０に記載の生体認証装置において、
前記第１画像の取得後に、前記被写体を前記突出部に押し付ける程度を変える旨の情報を発信する情報発信手段を備えることを特徴とする生体認証装置。
請求項１に記載の生体認証装置において、前記被写体が、指、掌、手の甲の少なくともいずれか一つであることを特徴とする生体認証装置。
生体認証処理を行う生体認証装置であって、
被写体に光を照射する光源と、
前記被写体と対向し、前記光源から前記被写体に照射された光を検出して画像を作成する検出器と、
前記検出器を制御する制御手段と、
前記作成された画像に対して画像処理を行う画像処理手段とを備え、
前記制御手段は、第１制御状態で第１画像を取得し、第２制御状態で第２画像を取得するように前記検出器を制御し、
前記画像処理手段は、前記取得された第１画像と前記取得された第２画像とから、該第１画像と該第２画像との少なくとも一方に含まれる生体情報を有する第３画像を作成することを特徴とする生体認証装置。
請求項１５に記載の生体認証装置において、
前記画像処理手段は、前記第１画像と前記第２画像との重み付け差分処理によって前記第３画像を作成することを特徴とする生体認証装置。
請求項１５に記載の生体認証装置において、
少なくとも前記第３画像の画像から生体情報を抽出する生体情報抽出手段を備えることを特徴とする生体認証装置。