JP2010039534A - Biological information acquisition device and personal authentication device - Google Patents

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Nobuhiro Morita
展弘 森田
Yuji Yamanaka
祐治 山中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To further miniaturize a personal authentication device that utilizes a finger vein pattern, while securing authentication accuracy. <P>SOLUTION: A compound-eye imaging system including a lens-array 3 and an imaging element 6 images a vein within a finger 1 as a subject. A three-dimensional image computing unit 102 creates a three-dimensional image of the subject based on a plurality of single-eye images in a plurality of compound-eye images taken. The three-dimensional image is used in personal authentication. Since information about the vein pattern can be utilized also for the direction of depth in a living body, it is possible to secure authentication accuracy without having to image a wide range of the finger. Thus, it is easy to reduce the thickness and volume of the compound-eye imaging system and miniaturize the entire device. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体情報を利用する個人認証の分野に関する。   The present invention relates to the field of personal authentication using biometric information.

情報化社会の中、機器や情報にアクセスする個人が所定の者かどうかを判定するための個人認証装置の需要がますます高くなっている。既に指紋や顔、目の虹彩、指や手の静脈などの生体情報を利用する個人認証装置が多く実用化されているが、認証の精度、偽造による不正アクセス、装置のサイズやコスト等の問題で、まだまだ実用に制約がかけられるケースが少なくない。   In the information society, there is an increasing demand for personal authentication devices for determining whether an individual who accesses equipment or information is a predetermined person. Many personal authentication devices that already use biological information such as fingerprints, faces, irises of eyes, veins of fingers and hands, etc. have already been put into practical use. However, there are problems such as authentication accuracy, unauthorized access due to counterfeiting, device size and cost, etc. However, there are many cases where practical use is still restricted.

個人認証方法のひとつとして、指や手の静脈パターンを利用する認証方法がある。この静脈認証方法は、生体内部の静脈をカメラで撮影し、撮影した静脈パターンをあらかじめデータベースに登録しておいた静脈パターンと照合することにより、被認証者が所定の人物であるか否かを判定する。静脈パターンは生体部位の内部に隠された生体情報であり、指紋や顔を用いる他の認証方法に比べて模造品を作りにくく、簡便でかつ認証精度が高いというメリットを有する。そのため現在、高い認証精度が求められる場面で静脈認証が利用されている。   As one of personal authentication methods, there is an authentication method using a finger or hand vein pattern. In this vein authentication method, a vein inside the living body is photographed with a camera, and the photographed vein pattern is collated with a vein pattern registered in a database in advance to determine whether or not the person to be authenticated is a predetermined person. judge. The vein pattern is biometric information concealed inside the living body part, and has the merit that it is difficult to make a counterfeit compared to other authentication methods using a fingerprint or a face, is simple, and has high authentication accuracy. Therefore, vein authentication is currently used in situations where high authentication accuracy is required.

静脈認証には、手のひらや甲の静脈パターンを対象にする方法と指の静脈パターンを対象とする方法がある。手のひらや甲を正しい位置に静止させるためには比較的サイズが大きな固定台などが必要となるが、手の指はそのような大きな固定台などを設けなくとも正しい位置に容易に静止させることできる。したがって、手のひらや甲の静脈パターンを利用する方法に比べ、手の指の静脈パターンを利用する方法は装置の小型化の点で一般に有利である。   In vein authentication, there are a method for targeting the vein pattern of the palm and the back and a method for targeting the vein pattern of the finger. A relatively large fixed base is required to keep the palm and back in the correct position, but the fingers of the hand can be easily stopped in the correct position without providing such a large fixed base. . Therefore, a method using a finger vein pattern is generally advantageous in terms of downsizing of the apparatus, compared to a method using a palm or back vein pattern.

指の静脈認証を行う装置として、例えば特許文献1,2に開示されているようなものがある。   As an apparatus for performing finger vein authentication, there are devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, for example.

特許第3630675号公報Japanese Patent No. 3630675 特開2008−97327号JP 2008-97327 A

特許文献1のような装置の場合、指には元々血管が少ないので指のできるだけ広い範囲を撮影したいという要請から、指とカメラとの距離、並びにカメラの撮影レンズの撮像距離をある程度確保する必要があり、この点が装置小型化の妨げとなっている。   In the case of the device as disclosed in Patent Document 1, since the finger originally has few blood vessels, it is necessary to secure a certain distance between the finger and the camera and an imaging distance of the camera's photographing lens in response to a request for photographing the widest possible range of the finger. This is an obstacle to downsizing the apparatus.

一方、特許文献2のようなレンズアレイを用いたカメラにより個人認証装置を構成するならば、通常の単眼レンズを用いたカメラに比べて装置の薄型化を図ることができる。しかし、特許文献2のような構成であっても、小面積化が進む汎用の撮像素子を用いる場合に、至近距離にある被写体の広い範囲を撮影することに関して限界があることは否めない。時流に従い撮像素子のさらなる小面積化が進むと、至近距離にある被写体に対し、視野角をより大きく広げて撮影する必要性が高くなるため、シェーディングやディストーション等の光学的な不具合の影響により、品質のよい静脈パターン画像を取得することが困難になってくるからである。   On the other hand, if the personal authentication apparatus is configured by a camera using a lens array as in Patent Document 2, the apparatus can be made thinner than a camera using a normal monocular lens. However, even with a configuration such as that of Patent Document 2, when using a general-purpose imaging device that is becoming smaller in area, it cannot be denied that there is a limit to photographing a wide range of a subject at a close distance. As the area of the image sensor further decreases with time, the need to shoot with a wider viewing angle for subjects at close distances increases, so due to the effects of optical defects such as shading and distortion, This is because it becomes difficult to obtain a high-quality vein pattern image.

本発明は以上の諸点に鑑みなされたもので、生体情報を利用する個人認証装置について認証精度を確保しつつ一層の小型化を可能にすること、また、そのような個人認証装置の実現を可能にする生体情報取得装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above-described points, and enables further downsizing of a personal authentication device using biometric information while ensuring authentication accuracy, and also enables realization of such a personal authentication device. An object of the present invention is to provide a biological information acquisition device.

請求項1の発明は、
複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイとその像側に位置する撮像素子とを含み、前記レンズアレイの被写体側に位置する生体部位の内部の血管を被写体として、前記レンズアレイの各レンズにより結像される像(個眼像と記す)の集合である複眼像を前記撮像素子で撮像する複眼撮像系、
前記複眼撮像系により撮像された複眼像中の複数の個眼像に基づいて前記被写体の立体像を生成する立体像生成手段、
を有し、
前記立体像生成手段により生成される立体像を前記生体部位に関する生体情報として取得する生体情報取得装置である。
The invention of claim 1
It includes a lens array in which a plurality of lenses are arrayed and an image sensor located on the image side thereof, and is connected by each lens of the lens array with a blood vessel inside a living body part located on the subject side of the lens array as a subject. A compound eye imaging system that captures a compound eye image, which is a set of images to be imaged (denoted as a single eye image), with the imaging element;
Stereoscopic image generating means for generating a stereoscopic image of the subject based on a plurality of single-eye images in a compound eye image captured by the compound eye imaging system;
Have
It is a biological information acquisition device that acquires a stereoscopic image generated by the stereoscopic image generation means as biological information related to the biological part.

請求項2の発明は、
複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイとその像側に位置する撮像素子とを含み、前記レンズアレイの被写体側に位置する生体部位の内部の血管を被写体として、前記レンズアレイの各レンズにより結像される像(個眼像と記す)の集合である複眼像を前記撮像素子で撮像する複眼撮像系、
前記複眼撮像系により撮像された複眼像中の複数の個眼像に基づいて前記被写体の複数の立体像を生成する立体像生成手段、
前記立体像生成手段により生成された複数の立体像を合成して単一の立体像を生成する立体像合成手段、
を有し、
前記立体像合成手段により生成される立体像を前記生体部位に関する生体情報として取得する生体情報取得装置である。
The invention of claim 2
It includes a lens array in which a plurality of lenses are arrayed and an image sensor located on the image side thereof, and is connected by each lens of the lens array with a blood vessel inside a living body part located on the subject side of the lens array as a subject. A compound eye imaging system that captures a compound eye image, which is a set of images to be imaged (denoted as a single eye image), with the imaging element;
Stereoscopic image generating means for generating a plurality of stereoscopic images of the subject based on a plurality of single-eye images in a compound eye image captured by the compound eye imaging system;
3D image synthesis means for generating a single 3D image by combining a plurality of 3D images generated by the 3D image generation means;
Have
It is a biological information acquisition device that acquires a stereoscopic image generated by the stereoscopic image synthesis means as biological information relating to the biological part.

請求項3の発明は、
複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイとその像側に位置する撮像素子とを含み、前記レンズアレイの被写体側に位置する生体部位の内部の血管を被写体として、前記レンズアレイの各レンズにより結像される像(個眼像と記す)の集合である複眼像を前記撮像素子で撮像する複眼撮像系、
前記複眼撮像系により撮像された複眼像中の複数の所定の個眼像に基づいて前記被写体の立体像を生成する立体像生成手段、
前記撮像素子により撮像された複眼像中の前記所定の個眼像以外の複数の個眼像に基づいて、前記被写体の平面的な再構成像を生成する再構成像生成手段、
を有し、
前記立体像生成手段により生成される立体像及び前記再構成像生成手段により生成される再構成像を前記生体部位に関する生体情報として取得する生体情報取得装置である。
The invention of claim 3
It includes a lens array in which a plurality of lenses are arrayed and an image sensor located on the image side thereof, and is connected by each lens of the lens array with a blood vessel inside a living body part located on the subject side of the lens array as a subject. A compound eye imaging system that captures a compound eye image, which is a set of images to be imaged (denoted as a single eye image), with the imaging element;
Stereoscopic image generating means for generating a stereoscopic image of the subject based on a plurality of predetermined single-eye images in a compound eye image captured by the compound eye imaging system;
Reconstructed image generating means for generating a planar reconstructed image of the subject based on a plurality of single-eye images other than the predetermined single-eye image in the compound-eye image captured by the image sensor;
Have
The biological information acquisition apparatus acquires a stereoscopic image generated by the stereoscopic image generation unit and a reconstructed image generated by the reconstructed image generation unit as biological information related to the biological part.

請求項4の発明は、請求項1,2又は3の発明の生体情報取得装置において、前記複眼撮像系が、前記レンズアレイの各レンズを通過する光線の像面上でのクロストークを防止するための遮光手段を含むことを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the biological information acquiring apparatus according to the first, second, or third aspect of the invention, the compound-eye imaging system prevents crosstalk on the image plane of a light beam that passes through each lens of the lens array. The light-shielding means for this is included.

請求項5の発明は、請求項1乃至4のいずれか1項の発明の生体情報取得装置において、前記複眼撮像系が前記生体部位に光を照射する照明手段を有することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the biological information acquiring apparatus according to any one of the first to fourth aspects, the compound eye imaging system includes an illuminating unit that irradiates light to the biological part.

請求項6の発明は、請求項5の発明の生体情報取得装置において、前記照明手段の光射出部が前記生体部位の表面に接触するように配置されたことを特徴とする。   A sixth aspect of the present invention is the biological information acquiring apparatus according to the fifth aspect of the present invention, wherein the light emitting part of the illumination means is arranged so as to contact the surface of the biological part.

請求項7の発明は、請求項5の発明の生体情報取得装置において、前記照明手段が近赤外光を照射することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the biological information acquiring apparatus according to the fifth aspect of the invention, the illumination means irradiates near infrared light.

請求項8の発明は、
請求項1乃至7のいずれか1項の発明の生体情報取得装置、
前記生体情報取得装置により取得された生体情報又は該生体情報から抽出した特徴量を予め登録されたデータと照合することにより個人認証を行う認証処理手段、
を有する個人認証装置である。
The invention of claim 8
The biological information acquisition device according to any one of claims 1 to 7,
Authentication processing means for performing personal authentication by collating biometric information acquired by the biometric information acquisition apparatus or feature amounts extracted from the biometric information with pre-registered data;
Is a personal authentication device.

請求項9の発明は、
請求項1乃至7のいずれか1項の発明の生体情報取得装置、
動作を登録動作又は認証動作に切り替える動作切替手段、
前記動作切替手段により動作が登録動作に切り替えられた場合に、前記生体情報取得装置により取得された生体情報又は該生体情報から抽出した特徴量を、個人認証のためのデータとして登録するデータベース手段、
前記動作切替手段により動作が認証動作に切り替えられた場合に、前記生体情報取得装置により取得された生体情報又は該生体情報から抽出した特徴量を前記データベース手段に登録されているデータと照合することにより個人認証を行う認証処理手段、
を有する個人認証装置である。
The invention of claim 9
The biological information acquisition device according to any one of claims 1 to 7,
An operation switching means for switching the operation to a registration operation or an authentication operation;
Database means for registering the biometric information acquired by the biometric information acquisition device or the feature quantity extracted from the biometric information as data for personal authentication when the operation is switched to the registration operation by the action switching means;
When the operation is switched to the authentication operation by the operation switching unit, the biometric information acquired by the biometric information acquisition device or the feature amount extracted from the biometric information is collated with the data registered in the database unit. Authentication processing means for performing personal authentication by
Is a personal authentication device.

請求項1乃至7記載の発明に係る生体情報取得装置においては、生体部位内の血管の立体像を生体情報として取得するが、これは、二次元平面内のみならず奥行き方向に関しても血管パターンの情報が取得されるということである。したがって、この生体情報取得装置により取得した生体情報を用いて個人認証を行うならば、二次元平面内のみについての血管パターン情報を利用して個人認証を行う場合(例えば特許文献2の装置の場合)に比べ、生体部位の撮像する範囲が狭くとも認証精度を確保可能である。そして、生体部位のさほど広くない範囲を撮像するのであれば、被写体すなわち血管が至近距離にあっても視野角を狭くできるため、シェーディングやディストーションといった光学的な不具合の影響を抑えつつ複眼撮像系の薄型化を図ることができ、さらに、生体部位と複眼撮像系との接触面積も小さくでき、したがって装置全体を小型化することができる。よって、この生体情報取得装置を個人認証装置に適用するならば、認証精度を確保しつつ個人認証装置のいっそうの小型化を実現することが可能になる。   In the biological information acquisition apparatus according to the first to seventh aspects of the present invention, a three-dimensional image of a blood vessel in a biological part is acquired as biological information. This is not limited to a two-dimensional plane but also in the depth direction. Information is acquired. Therefore, if personal authentication is performed using the biometric information acquired by the biometric information acquisition apparatus, personal authentication is performed using blood vessel pattern information only in the two-dimensional plane (for example, in the case of the apparatus of Patent Document 2). ), The authentication accuracy can be ensured even if the imaging range of the living body part is narrow. And if you want to image a not so wide range of a living body part, the viewing angle can be narrowed even if the subject, that is, the blood vessel is at a close distance, so that the influence of optical defects such as shading and distortion can be suppressed and the compound eye imaging system The thickness can be reduced, and the contact area between the living body part and the compound-eye imaging system can be reduced, so that the entire apparatus can be reduced in size. Therefore, if this biometric information acquisition apparatus is applied to a personal authentication apparatus, it is possible to achieve further downsizing of the personal authentication apparatus while ensuring authentication accuracy.

さて、立体像を生成するためには、視差を有する少なくとも2つの個眼像があればよいが、その個眼像間の視差が大きいほど距離分解能は上がる。そこで、高い距離分解能を得るために、視差の大きな個眼像の対、例えば複眼像における対角方向で最も離れた個眼像の対を立体像の生成に用いてもよい。しかし、被写体距離が得られるのは個眼像間の重複領域でのみであり、その重複領域は視差が大きいほど小さくなるので、視差の大きな個眼像対を用いると生成される立体像の面内のサイズは小さくなってしまう。このような個人認証に利用される生体情報としての立体像のサイズ縮小は、情報不足により認証精度の低下をまねくおそれがある。   Now, in order to generate a stereoscopic image, it is sufficient to have at least two single-eye images having parallax, but the distance resolution increases as the parallax between the single-eye images increases. Therefore, in order to obtain a high distance resolution, a pair of single-eye images having a large parallax, for example, a pair of single-eye images farthest in a diagonal direction in a compound eye image may be used for generating a stereoscopic image. However, the subject distance can be obtained only in the overlapping area between the single-eye images, and the overlapping area becomes smaller as the parallax becomes larger. The size inside becomes smaller. Such a reduction in the size of a stereoscopic image as biometric information used for personal authentication may lead to a decrease in authentication accuracy due to insufficient information.

請求項2記載の発明に係る生体情報取得装置においては、複眼像中の複数の個眼像に基づいて生体部位内の血管の複数の立体像を生成し、それらを合成した立体像を生体情報として取得する。したがって、生体情報としての立体像の面内でのサイズの縮小を抑えることができる。   In the biological information acquisition apparatus according to the second aspect of the present invention, a plurality of stereoscopic images of blood vessels in the biological part are generated based on a plurality of single-eye images in a compound eye image, and a stereoscopic image obtained by synthesizing them is converted into biological information. Get as. Therefore, it is possible to suppress the size reduction in the plane of the stereoscopic image as the biological information.

請求項3記載の発明に係る生体情報取得装置においては、複眼像中の複数の所定個眼像に基づいて生成した生体部位内の血管の立体像に加え、複眼像中の他の複数の個眼像に基づいて生成した生体部以内の血管の平面的な再構成像も生体情報として取得する。したがって、この生体情報取得装置で取得した生体情報を利用して個人認証を行う場合、上記のように立体像の面内におけるサイズが小さくなったとしても、情報不足による認証精度の低下を防止することができる。   In the biological information acquiring apparatus according to the third aspect of the invention, in addition to the three-dimensional image of the blood vessel in the living body region generated based on the plurality of predetermined single-eye images in the compound eye image, the other plurality of individual images in the compound eye image A planar reconstructed image of the blood vessel within the living body part generated based on the eye image is also acquired as biological information. Therefore, when performing personal authentication using the biometric information acquired by this biometric information acquisition apparatus, even if the size of the three-dimensional image in the plane is reduced as described above, a decrease in authentication accuracy due to lack of information is prevented. be able to.

請求項4記載の発明に係る生体情報取得装置においては、レンズアレイの各レンズを通過する光線の像面上でのクロストークを防止し、コーストやフレアなどのノイズの少ない血管パターンを撮像することができる。請求項5記載の発明に係る生体情報取得装置においては、生体部位に光を照射するため、血管パターンをコントラストよく撮像することができる。請求項6記載の発明に係る生体情報取得装置においては、照明手段の光出射部が生体部位の表面に略接触するため、生体部位表面での照明光の反射によるハレーションノイズや照明光量ロスを減らすことができる。請求項7記載の発明に係る生体情報取得装置においては、生体部位に近赤外光を照射するが、近赤外光は血液中の還元ヘモグロミンでよく吸収されるため、静脈パターンをコントラストよく撮像することができる。   In the biometric information acquisition device according to the fourth aspect of the present invention, it is possible to prevent crosstalk on the image plane of the light beam passing through each lens of the lens array, and to image a blood vessel pattern with less noise such as coast and flare. Can do. In the biological information acquiring apparatus according to the fifth aspect of the present invention, the blood vessel pattern can be imaged with good contrast because the biological part is irradiated with light. In the biological information acquisition apparatus according to the sixth aspect of the invention, since the light emitting part of the illumination means is substantially in contact with the surface of the living body part, the halation noise and the illumination light amount loss due to the reflection of the illumination light on the living body part surface are reduced. be able to. In the biological information acquisition apparatus according to the seventh aspect of the invention, the near-infrared light is irradiated to the living body part, but the near-infrared light is well absorbed by the reduced hemoglobin in the blood, so that the vein pattern is imaged with high contrast. can do.

以上に説明した生体情報取得装置を含み、該装置により取得した生体情報を利用し個人認証を行う構成の請求項8,9記載の発明に係る個人認証装置は、良好な認証精度を確保しつつ装置全体を小型化可能である。請求項9記載の発明に係る個人認証装置は、個人認証動作と個人認証用データの登録動作とを1台の装置で行うことができる。   The personal authentication device according to claims 8 and 9 includes the biometric information acquisition device described above and performs personal authentication using the biometric information acquired by the device while ensuring good authentication accuracy. The entire apparatus can be reduced in size. The personal authentication device according to the ninth aspect of the invention can perform the personal authentication operation and the registration operation of the personal authentication data with a single device.

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施例1に係る個人認証装置の構成説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of a personal authentication device according to the first embodiment of the present invention.

この個人認証装置は、複眼撮像系と処理系とから構成されているが、まず複眼撮像系について説明する。図1において、1は人間の手の指である。10は指1を撮像時に密着させる平板である。ここでは、指1を指先方向から観察している。2は指1の内部に存在する血管であり、当該複眼撮像系の被写体となる。3は被写体像を結像させるためのレンズアレイであり、複数の球面単レンズが、レンズ光軸と略直交する平面内に、二次元的にアレイ配列されてなるものである。レンズアレイ3を構成する各レンズとして、非球面単レンズ、両面球面レンズ又は両面非球面レンズを用いてもよく、あるいは、フレネルレンズや回折レンズを用いてもよい。4は、レンズアレイ3の各レンズを通過する光線の像面上でのクロストークを防止し、ゴーストやフレアなどのノイズ光を抑制するための遮光部材である。6はレンズアレイ3による像を撮像するための撮像素子であり、多数の画素6aが二次元的にアレイ配置されたものである。7は筐体であり、側壁部7aと底板部7bとから構成される。   This personal authentication apparatus is composed of a compound eye imaging system and a processing system. First, the compound eye imaging system will be described. In FIG. 1, 1 is a finger of a human hand. Reference numeral 10 denotes a flat plate for bringing the finger 1 into close contact during imaging. Here, the finger 1 is observed from the fingertip direction. Reference numeral 2 denotes a blood vessel existing inside the finger 1 and serves as a subject of the compound eye imaging system. Reference numeral 3 denotes a lens array for forming a subject image, in which a plurality of spherical single lenses are two-dimensionally arrayed in a plane substantially orthogonal to the lens optical axis. As each lens which comprises the lens array 3, an aspherical single lens, a double-sided spherical lens, or a double-sided aspherical lens may be used, or a Fresnel lens and a diffraction lens may be used. Reference numeral 4 denotes a light shielding member for preventing crosstalk on the image plane of light rays passing through each lens of the lens array 3 and suppressing noise light such as ghost and flare. Reference numeral 6 denotes an image pickup device for picking up an image by the lens array 3, in which a large number of pixels 6 a are two-dimensionally arranged in an array. Reference numeral 7 denotes a housing, which includes a side wall portion 7a and a bottom plate portion 7b.

図2は、指1のない状態で複眼撮像系を被写体側から観察した図である。図2に見られるように、遮光部材4は平板に矩形穴をあけたもので、各矩形穴の一辺の長さは、レンズアレイ3の各レンズの有効径と略一致するか、その直径より大きくなっている。遮光部材4の各矩形穴は撮像素子6の撮像面近くまで伸びており、矩形穴のサイズによってレンズアレイ3の各レンズによる像、すなわち個眼像のサイズが決まる。レンズアレイ3を構成する各レンズは円形であるため、被写体からの光がレンズの有効範囲と矩形孔との隙間から撮像面に入射することを防止するために、レンズアレイ3の撮像側の面におけるレンズ有効径以外の部分に、被写体側から入射する光を反射するための薄膜5が形成されている。このレンズアレイ面に設けられた薄膜5は遮光部材4とともに、隣接レンズ間でのクロストークなどによるフレア光を除去するための遮光手段を構成している。薄膜5は金属膜の蒸着や着色樹脂の印刷等で形成できる。   FIG. 2 is a view of the compound eye imaging system observed from the subject side without the finger 1. As shown in FIG. 2, the light shielding member 4 is a flat plate with a rectangular hole, and the length of one side of each rectangular hole substantially matches the effective diameter of each lens of the lens array 3 or from the diameter thereof. It is getting bigger. Each rectangular hole of the light-shielding member 4 extends to the vicinity of the imaging surface of the image sensor 6, and the size of the image by each lens of the lens array 3, that is, the size of the single-eye image is determined by the size of the rectangular hole. Since each lens constituting the lens array 3 is circular, the surface on the imaging side of the lens array 3 is used to prevent light from the subject from entering the imaging surface through a gap between the effective range of the lens and the rectangular hole. A thin film 5 for reflecting light incident from the subject side is formed in a portion other than the effective lens diameter. The thin film 5 provided on the lens array surface, together with the light shielding member 4, constitutes light shielding means for removing flare light caused by crosstalk between adjacent lenses. The thin film 5 can be formed by vapor deposition of a metal film or printing of a colored resin.

レンズアレイ3は、透明の樹脂やガラス材料を用い、リフロー法や面積階調マスク法、研磨法などの加工法、あるいは、それらの加工法で作製した型を用いた成形加工法などで作製できる。遮光部材4は、樹脂、ガラス、金属などを材料とした平板に、エッチングやドリル加工、レーザ加工等で穴あけすることにより製作される。エッチングやレーザ加工を用いると、遮光部材4のレンズ光軸方向への高さに制約がある場合があるが、その場合は薄く製作した遮光部材をレンズ光軸方向に重ねて接着することにより、必要な高さを確保すればよい。なお、遮光部材4は、材料に不透明なものを用いたり、透明材料にコーティングを施したり壁面を荒らしたりして、光の透過や反射を抑制できるようにする。   The lens array 3 can be manufactured by using a transparent resin or glass material and processing methods such as a reflow method, an area gradation mask method, and a polishing method, or a molding method using a mold manufactured by these processing methods. . The light shielding member 4 is manufactured by punching a flat plate made of resin, glass, metal or the like by etching, drilling, laser processing or the like. If etching or laser processing is used, the height of the light shielding member 4 in the lens optical axis direction may be limited. In that case, by thinly bonding the light shielding member manufactured in the lens optical axis direction, What is necessary is just to ensure the required height. The light shielding member 4 is made of an opaque material, coated with a transparent material, or roughened on the wall surface so that light transmission and reflection can be suppressed.

撮像素子6は例えばCMOS撮像素子であるが、CCD撮像素子などであってもよい。CMOS撮像素子等には、撮像面を保護するためのカバーガラスが設けられたものがあるが、本実施例ではカバーガラスのない撮像素子が示されている。カバーガラスのある撮像素子を用いてもよいが、その場合は、カバーガラスによる光の屈折の影響を考慮して、レンズアレイ3の形状や位置を設計する必要がある。また撮像素子にはエイリアジング防止のための光学的なローパスフィルタが撮像面付近に設けられたものがあるが、ここでは装置の薄型化のため、ローパスフィルタは設けられていないものとする。遮光部材4と撮像面との接触により撮像素子4の破壊を防止するため、遮光部材4を撮像素子4の撮像面からわずかに浮かせている。レンズアレイ3と遮光部材4は筐体7の底板部7aで保持されている。撮像素子4の撮像面がカバーガラスなどで保護されている場合は、遮光部材4をカバーガラス面に接触させて配置してもよい。   The image sensor 6 is, for example, a CMOS image sensor, but may be a CCD image sensor or the like. Some CMOS image sensors and the like are provided with a cover glass for protecting the imaging surface. In this embodiment, an image sensor without a cover glass is shown. An image sensor with a cover glass may be used. In that case, it is necessary to design the shape and position of the lens array 3 in consideration of the influence of light refraction by the cover glass. Some image pickup devices are provided with an optical low-pass filter for preventing aliasing in the vicinity of the image pickup surface. However, here, it is assumed that no low-pass filter is provided for thinning the apparatus. The light shielding member 4 is slightly lifted from the imaging surface of the imaging device 4 in order to prevent the imaging device 4 from being destroyed by contact between the light shielding member 4 and the imaging surface. The lens array 3 and the light shielding member 4 are held by the bottom plate portion 7 a of the housing 7. When the imaging surface of the image sensor 4 is protected by a cover glass or the like, the light shielding member 4 may be disposed in contact with the cover glass surface.

図1の構成では、レンズアレイ3と筐体7の底板部7bとで撮像面のある空間が密閉されるため、撮像面へのゴミ等の混入付着を防止することができる。また、遮光部材4が撮像面からわずかに浮いているため、遮光部材底面と撮像面との間の空間を光が通過して光線のクロストークを生ずることがないように、撮像面と平行な方向の面内でのレンズアレイ3のレンズのピッチが設定されている。なお、被写体と像との位置関係について、レンズの結像関係は必ずしも成立する必要はなく、レンズのカットオフ周波数が要求される被写体の周波数を下回らない範囲で位置を定めればよい。   In the configuration of FIG. 1, since the space with the imaging surface is sealed by the lens array 3 and the bottom plate portion 7b of the housing 7, it is possible to prevent dust and the like from adhering to the imaging surface. Further, since the light shielding member 4 is slightly lifted from the imaging surface, the light shielding member 4 is parallel to the imaging surface so that light does not pass through the space between the light shielding member bottom surface and the imaging surface to cause crosstalk of light rays. The lens pitch of the lens array 3 in the direction plane is set. As for the positional relationship between the subject and the image, the imaging relationship of the lens does not necessarily hold, and the position may be determined within a range where the lens cutoff frequency does not fall below the required frequency of the subject.

複眼撮像系は、指1に光を照射するための照明手段を有する。本実施例では、この照明手段として、生体に対する吸収率が低い波長の光、好ましくは近赤外光を発する複数の発光ダイオード(LED)8が、レンズアレイ3の周囲を取り囲むように、筐体7の側壁部7aに設けられている。9はLED8を駆動する発光制御部である。LED8の発光のON・OFFを装置電源のON・OFFと連動させることもできるが、装置電源がONしている間、常時LED8が発光するのは安全上などから望ましくない。したがって、好ましくは、例えば、指1を検知するためのスイッチ(不図示)を設け、このスイッチにより指1が検知されたときに発光制御部9でLED8の発光をONするようにするとよい。   The compound eye imaging system has illumination means for irradiating the finger 1 with light. In the present embodiment, the illuminating means is a casing so that a plurality of light emitting diodes (LEDs) 8 emitting light having a low absorption rate to the living body, preferably near infrared light, surround the lens array 3. 7 is provided on the side wall 7a. A light emission control unit 9 drives the LED 8. Although it is possible to link ON / OFF of the light emission of the LED 8 with the ON / OFF of the apparatus power supply, it is not desirable for safety reasons that the LED 8 always emits light while the apparatus power supply is ON. Therefore, preferably, for example, a switch (not shown) for detecting the finger 1 is provided, and when the finger 1 is detected by this switch, the light emission control unit 9 turns on the light emission of the LED 8.

平板10は、LED8による照射光に対して透過率を有する材料、例えばレンズアレイ3と同じ材料からなり、その内側の面に、LED8による照射光の波長近傍の光を通過させるバンドパスフィルターとして作用する光学薄膜が蒸着されている。平板10は、レンズアレイ3との間に空気層11を設けるように設置されているが、空気層11を設けず平板10をレンズアレイ3と密着させてもよい。図1のように空気層11を設ける場合は、平板10の厚み、空気層厚み、並びにレンズアレイ3の厚みから、レンズアレイ3を構成する各レンズの主平面から被写体までの距離、すなわち被写体距離が規定される。平板10とレンズアレイ3を密着させる場合は、平板10の厚みとレンズアレイ3の厚みから被写体距離が規定される。なお、空気層11は、真空の層としてもよいし、空気以外の気体を充填した層としてもよい。   The flat plate 10 is made of a material having transmittance with respect to the light irradiated by the LED 8, for example, the same material as the lens array 3, and acts as a bandpass filter that allows light in the vicinity of the wavelength of the light irradiated by the LED 8 to pass through the inner surface. An optical thin film is deposited. The flat plate 10 is installed so as to provide the air layer 11 between the lens array 3, but the flat plate 10 may be in close contact with the lens array 3 without providing the air layer 11. When the air layer 11 is provided as shown in FIG. 1, the distance from the principal plane of each lens constituting the lens array 3 to the subject, that is, the subject distance, from the thickness of the flat plate 10, the air layer thickness, and the thickness of the lens array 3. Is defined. When the flat plate 10 and the lens array 3 are brought into close contact with each other, the subject distance is defined by the thickness of the flat plate 10 and the thickness of the lens array 3. The air layer 11 may be a vacuum layer or a layer filled with a gas other than air.

生体情報を取得する場合、図1に見られるように、指1を平板10に接触させるが、この際に、光出射部となる筐体側壁部7aの上端に指1が略接触した状態となる。赤外光はこの光出射部より射出して指に照射されるが、光出射部と指とが略接触しているため、指表面での赤外光の反射によるハレーションノイズや光量ロスを減らすことができる。近赤外光は、生体に対して透過率を有するが、血液中の還元ヘモグロビンでよく吸収を受けることが知られており、そのため照射されたれた近赤外光は生体内部で透過散乱したのち撮像素子6の撮像面に到達し、被写体である血管2(特に静脈)により吸収を受けた部分のパターン像が撮像素子6で撮像される。   When obtaining biometric information, as shown in FIG. 1, the finger 1 is brought into contact with the flat plate 10, and at this time, the finger 1 is substantially in contact with the upper end of the housing side wall portion 7a serving as a light emitting portion. Become. Infrared light is emitted from this light emitting part and applied to the finger. Since the light emitting part and the finger are substantially in contact with each other, halation noise and light loss due to reflection of infrared light on the finger surface are reduced. be able to. Near-infrared light has a transmissivity to living organisms, but it is known that it is well absorbed by reduced hemoglobin in the blood, so the irradiated near-infrared light is transmitted and scattered inside the organism. A pattern image of a portion that reaches the imaging surface of the imaging element 6 and is absorbed by the blood vessel 2 (particularly a vein) that is a subject is captured by the imaging element 6.

なお、図1ではLED8からの光は真上方向に、すなわち撮像面に対し垂直な方向に出射されるようになっているが、より適正なコントラストの血管パターン画像が得られるように、指1の中心や側面などに向けて斜め上方に出射させるようにしてもよい。また、LED8からの光をより効率的に指に照射するため、図1に示すように、LED8と光出射部の間の光路中にレンズ8aを設けてもよい。   In FIG. 1, the light from the LED 8 is emitted directly above, that is, in a direction perpendicular to the imaging surface, but the finger 1 is used so that a blood vessel pattern image having a more appropriate contrast can be obtained. You may make it radiate | emit diagonally upward toward the center or side surface. Further, in order to more efficiently irradiate the finger with the light from the LED 8, a lens 8a may be provided in the optical path between the LED 8 and the light emitting portion as shown in FIG.

図3(a)は実際に観察されるべき指の血管パターンの模式図であり、図中の12は血管に相当する。このような血管パターンは、図3(b)に示すような複眼像として撮像素子6で撮像される。図3(b)において、13はレンズアレイ3の個々のレンズによる像、すなわち個眼像であり、14は遮光部材4の影像である。レンズごとに少しずつ視野が異なるため、個眼像間に視差を有する。また、複眼像において、血管パターンは上下左右に反転した像となっている。   FIG. 3A is a schematic diagram of a blood vessel pattern of a finger to be actually observed, and 12 in the figure corresponds to a blood vessel. Such a blood vessel pattern is captured by the image sensor 6 as a compound eye image as shown in FIG. In FIG. 3 (b), 13 is an image of each lens of the lens array 3, that is, a single eye image, and 14 is a shadow image of the light shielding member 4. Since the field of view is slightly different for each lens, there is a parallax between individual images. In a compound eye image, the blood vessel pattern is an image that is inverted vertically and horizontally.

以上、複眼撮像系について説明した。次に処理系について説明する。処理系には画像入力部101、立体像演算部102、登録/認証切替部103、立体像登録データベース部(DB)104、立体像照合演算部105、判定出力部106が含まれる。   The compound eye imaging system has been described above. Next, the processing system will be described. The processing system includes an image input unit 101, a stereoscopic image calculation unit 102, a registration / authentication switching unit 103, a stereoscopic image registration database unit (DB) 104, a stereoscopic image collation calculation unit 105, and a determination output unit 106.

画像入力部101は、複眼撮像系の撮像素子6より出力される図3(b)に示すような複眼像のデータを取り込み、その複眼像から遮光部材4による影の領域を除去して複眼像を構成する個眼像を抽出する。遮光部材の影領域は各個眼像より暗くなるため、複眼像を適当な閾値を用い2値化するなどの方法により遮光部材の影領域を容易に除去できる。あるいは、レンズアレイ3のレンズピッチ、撮像素子6の画素のサイズ、遮光部材4の壁厚により、複眼像におけるどの領域が個眼像に相当するかはほぼ予測できるため、複眼像内で予測した位置から一意的に各個眼像を抽出するようにしてもよい。複眼像から抽出された個眼像は立体像演算部102に入力される。なお、個眼像の抽出を立体像演算部102で行うようにしてもよい。   The image input unit 101 takes in data of a compound eye image as shown in FIG. 3B output from the image pickup device 6 of the compound eye imaging system, and removes a shadow area by the light shielding member 4 from the compound eye image. Is extracted. Since the shadow region of the light shielding member is darker than each single-eye image, the shadow region of the light shielding member can be easily removed by a method such as binarizing the compound eye image using an appropriate threshold. Alternatively, since the lens pitch of the lens array 3, the pixel size of the image sensor 6, and the wall thickness of the light shielding member 4 can almost predict which region in the compound eye image corresponds to a single eye image, the prediction was made in the compound eye image. Each individual eye image may be uniquely extracted from the position. The single eye image extracted from the compound eye image is input to the stereoscopic image calculation unit 102. Note that the single-eye image may be extracted by the stereoscopic image calculation unit 102.

立体像演算部102は、複数の個眼像に基づいて演算処理により被写体の1以上の立体像を生成する手段(立体像生成手段)である。立体像を得るための演算処理はステレオ法をベースとする。図4のようなモデルにおいて、15は被写体位置にある任意の点を表し、3と4はレンズアレイと遮光部材である。3aと3bはレンズアレイを構成する任意位置でのレンズを表す。図4ではレンズ3a,3bは隣接したレンズとして示してあるが、隣接せず離れた位置にあるレンズであってもよい。被写体距離をa、撮像距離をb、レンズピッチをpとし、レンズ3aによる点15の像とレンズ3bによる点15の像の個眼像上でのずれ、すなわち視差をsとする。図3(b)における任意の2つの個眼像について、被写体像を構成する特定点の両画像間でのずれを検出することにより、sを検出する。そしてsに基づき次の(1)式から点15の被写体距離aを求めることができる。
a=p・b/s (1)
The stereoscopic image calculation unit 102 is a unit (stereoscopic image generation unit) that generates one or more stereoscopic images of a subject by calculation processing based on a plurality of single-eye images. The arithmetic processing for obtaining a stereoscopic image is based on the stereo method. In the model as shown in FIG. 4, 15 represents an arbitrary point at the subject position, and 3 and 4 represent a lens array and a light shielding member. Reference numerals 3a and 3b denote lenses at arbitrary positions constituting the lens array. In FIG. 4, the lenses 3 a and 3 b are illustrated as adjacent lenses, but may be lenses that are not adjacent but are separated from each other. The subject distance is a, the imaging distance is b, the lens pitch is p, and the deviation of the image of the point 15 by the lens 3a and the image of the point 15 by the lens 3b on the monocular image, that is, the parallax is s. For any two single-eye images in FIG. 3B, s is detected by detecting a shift between the two images of the specific points constituting the subject image. Based on s, the subject distance a of the point 15 can be obtained from the following equation (1).
a = p ・ b / s (1)

実際のsの検出については、被写体像のテクスチャを利用できる。個眼像の全体にわたってテクスチャが存在する場合は、例えば一方の画像の5×5画素小領域を他方の画像上で移動させながら両者の画素輝度の偏差を求める。図5はその様子を説明する図であり、図5(a)は上記一方の画像に相当し、図5(b)は上記他方の画像に相当する、任意の小領域16aを他方の画像上のxy方向に移動させ、一方の画像と他方の画像における小領域の画素輝度の偏差を求める。図5(b)の16a’の位置で当該偏差が最小になった場合は、その移動量sxa、syaから√(sxa2+sya2)として、その小領域の視差saとする。また図5(a)における小領域16bについて、上記と同様にしてその視差sbを求める。このように、小領域内に含まれる被写体の被写体距離に応じて、上記sは変わってくるため、注目する小領域を逐次変えながら、画像を構成する全部の小領域についてsを求め、(1)式に基づきそれぞれの小領域の被写体距離aを算出すると被写体の距離画像、すなわち立体像を取得することができる。小領域のサイズにより立体像における面内空間分解能が決まる。そのため小領域のサイズを小さくすると当該面内空間分解能は上がるが、計算時間がかかることになる。必要な面内空間分解能や計算時間に応じて小領域のサイズを決めればよい。また、距離分解能を上げたい場合は、画像を補間拡大してから上記処理を実行すればよい。 For actual detection of s, the texture of the subject image can be used. When the texture exists over the entire single-eye image, for example, the deviation of the pixel luminance between the two images is obtained while moving a 5 × 5 pixel small area of one image on the other image. FIG. 5 is a diagram for explaining the situation. FIG. 5 (a) corresponds to the one image, and FIG. 5 (b) corresponds to the other image. An arbitrary small region 16a is displayed on the other image. To obtain the deviation of the pixel brightness of the small area between one image and the other image. When the deviation is minimized at the position 16a ′ in FIG. 5B, the movement amount sxa, sya is used as √ (sxa 2 + sya 2 ), and the parallax sa of the small area is set. Further, the parallax sb is obtained in the same manner as described above for the small region 16b in FIG. As described above, since s changes according to the subject distance of the subject included in the small area, s is obtained for all the small areas constituting the image while sequentially changing the small area of interest. When the subject distance a of each small region is calculated based on the equation (1), a distance image of the subject, that is, a stereoscopic image can be acquired. The in-plane spatial resolution in the stereoscopic image is determined by the size of the small area. For this reason, if the size of the small area is reduced, the in-plane spatial resolution is increased, but calculation time is required. The size of the small area may be determined according to the required in-plane spatial resolution and calculation time. Further, when it is desired to increase the distance resolution, the above-described processing may be executed after the image is interpolated and enlarged.

小領域にテクスチャが含まれないと、上記両画像の小領域間での画素輝度の偏差が生じにくくなり、距離の計算結果の信頼性が低くなる。そのため、血管像のようにテクスチャが少ない場合は、はじめに画像内で血管像に相当する領域を、テクスチャが存在する有効領域として抜き出しておき、当該有効領域でのみ被写体距離を求めるようにするとよく、それにより、信頼性の低い距離計算結果を排除するとともに、計算を高速化することができる。   If no texture is included in the small area, a deviation in pixel luminance between the small areas of the two images is less likely to occur, and the reliability of the distance calculation result is reduced. Therefore, when there are few textures like a blood vessel image, it is better to first extract the region corresponding to the blood vessel image in the image as an effective region where the texture exists, and obtain the subject distance only in the effective region, Thereby, the distance calculation result with low reliability can be eliminated and the calculation can be speeded up.

本実施例に係る個人認証装置は、以上のようにして生成された被写体の立体像を、指1に固有の生体情報として取得し、これを個人認証に利用する。すなわち、本実施例に係る個人認証装置は、個人認証のための生体情報を取得する生体情報取得装置を包含するものである。   The personal authentication device according to the present embodiment acquires the stereoscopic image of the subject generated as described above as biometric information unique to the finger 1, and uses this for personal authentication. That is, the personal authentication device according to the present embodiment includes a biometric information acquisition device that acquires biometric information for personal authentication.

本実施例に係る個人認証装置は、登録/認証切替部103により、動作を認証動作又は登録動作に切り替えることができる。   In the personal authentication apparatus according to the present embodiment, the registration / authentication switching unit 103 can switch the operation to an authentication operation or a registration operation.

ある人物について登録を行いたい場合には、動作を登録動作に切り替え、その人物の指を図1に示すようにセットしてその生体情報である被写体の立体像を取得させる。この立体像は登録/認証切替部103を介し立体像登録データベース部104へ転送され、個人認証用データとして登録される。   When it is desired to perform registration for a certain person, the operation is switched to the registration operation, and the person's finger is set as shown in FIG. 1 to acquire a stereoscopic image of the subject as the biological information. This stereoscopic image is transferred to the stereoscopic image registration database unit 104 via the registration / authentication switching unit 103 and registered as personal authentication data.

個人認証を行いたい場合には、動作を認証動作に切り替え、被認証者の指を図1のようにセットしてその生体情報である被写体の立体像を取得させる。この立体像は登録/認証切替部103を介して立体像照合演算部105に転送される。また、立体像登録データベース部104から登録立体像が順次取り出され、立体像照合演算部105に入力される。立体像照合演算部105において、登録/認証切替部103から入力された立体像(取得立体像と呼ぶ)と、立体像登録データベース部104から取り出された登録立体像との照合演算を行う。判定出力部106は、立体像照合演算部105による照合演算の結果に基づき被認証者が登録済み人物であるか否かを判定し、その判定結果を出力する。例えば、取得立体像が、登録立体像のひとつと一致したときに被認証者が登録済みの人物であると判定し、登録立体像のいずれとも一致しないときは登録済みの人物でないと判定する。このように、判定出力部106は立体像照合演算部105とともに認証処理手段を構成するものである。   When it is desired to perform personal authentication, the operation is switched to the authentication operation, and the finger of the person to be authenticated is set as shown in FIG. 1 to obtain a stereoscopic image of the subject as the biometric information. The three-dimensional image is transferred to the three-dimensional image matching calculation unit 105 via the registration / authentication switching unit 103. In addition, registered stereoscopic images are sequentially taken out from the stereoscopic image registration database unit 104 and input to the stereoscopic image matching calculation unit 105. The stereoscopic image matching calculation unit 105 performs a matching operation between the stereoscopic image input from the registration / authentication switching unit 103 (referred to as an acquired stereoscopic image) and the registered stereoscopic image extracted from the stereoscopic image registration database unit 104. The determination output unit 106 determines whether or not the person to be authenticated is a registered person based on the result of the collation operation by the stereoscopic image collation operation unit 105, and outputs the determination result. For example, when the acquired stereoscopic image matches one of the registered stereoscopic images, it is determined that the person to be authenticated is a registered person, and when the acquired stereoscopic image does not match any of the registered stereoscopic images, it is determined that the person is not a registered person. As described above, the determination output unit 106 constitutes an authentication processing unit together with the stereoscopic image matching calculation unit 105.

立体像照合演算部105での照合演算には公知のパターンマッチング演算などを用いればよい。なお、登録動作において、立体像登録データベース部104で、立体像から血管パターンの分岐点の位置座標や分岐方向などの特徴量を抽出し、この特徴量を認証用データとして登録するようにし、認証動作において、立体像照合演算部105で取得立体像から同様の特徴量を抽出して、この特徴量と立体像登録データベース部104に登録された特徴量とを照合するようにしてもよい。このようにすると照合演算時間を短縮化することができる。かかる形態も本発明に包含される。   A known pattern matching calculation or the like may be used for the matching calculation in the stereoscopic image matching calculation unit 105. In the registration operation, the stereoscopic image registration database unit 104 extracts feature quantities such as position coordinates and branching directions of the branch points of the blood vessel pattern from the stereoscopic image, and registers the feature quantities as authentication data. In operation, the same feature amount may be extracted from the acquired stereoscopic image by the stereoscopic image matching operation unit 105, and this feature amount may be compared with the feature amount registered in the stereoscopic image registration database unit 104. In this way, the verification operation time can be shortened. Such forms are also encompassed by the present invention.

ここまでの説明から理解されるように、本実施例に係る個人認証装置は、生体情報を取得し、取得した生体情報又はそれより抽出した特徴量を個人認証用データとして登録する装置を包含するものである。なお、立体像登録データベース部104を装置内に設けず、装置外に設けられた立体像登録データベースより個人登録データ(立体像又はその特徴量)を取り込んで立体像照合演算部105に入力するような構成とすることもでき、かかる構成の個人認証装置も本発明に包含される。   As can be understood from the above description, the personal authentication device according to the present embodiment includes a device that acquires biometric information and registers the acquired biometric information or a feature amount extracted therefrom as personal authentication data. Is. The stereoscopic image registration database unit 104 is not provided in the apparatus, but personal registration data (stereoscopic image or a feature amount thereof) is taken from the stereoscopic image registration database provided outside the apparatus and input to the stereoscopic image collation calculation unit 105. A personal authentication device having such a configuration is also included in the present invention.

図1に示したレンズアレイ3は、1つの部材として一体的に形成されたものであった。しかし、レンズアレイ3は、物理的に独立した複数のレンズを2次元的にアレイ配列したものであってもよく、そのようなレンズアレイを用いた複眼撮像系の一例を図6に示す。図6において、22はレンズアレイを構成する物理的に独立したレンズであり、その光軸に略垂直な平面に2次元的にアレイ配列されている。この例では、レンズ22は、紙面と平行方向に2列に、紙面と垂直方向に例えば2列に並べられ、それぞれが筐体底板部7bに保持されている。筐体底板部7bはレンズ22を保持する部分が矩形孔状にくりぬかれており、筐体底板部7bの隣り合うレンズ22の間に位置する部位が隣接レンズ間のクロストークを抑える遮光手段として作用する。   The lens array 3 shown in FIG. 1 was integrally formed as one member. However, the lens array 3 may be a two-dimensional array of a plurality of physically independent lenses, and FIG. 6 shows an example of a compound eye imaging system using such a lens array. In FIG. 6, reference numeral 22 denotes physically independent lenses constituting a lens array, which are two-dimensionally arrayed on a plane substantially perpendicular to the optical axis. In this example, the lenses 22 are arranged in two rows in a direction parallel to the paper surface and in, for example, two rows in a direction perpendicular to the paper surface, and each is held by the casing bottom plate portion 7b. The housing bottom plate portion 7b is formed by hollowing out a portion holding the lens 22 in a rectangular hole shape, and a portion located between the adjacent lenses 22 of the housing bottom plate portion 7b serves as a light shielding means for suppressing crosstalk between adjacent lenses. Works.

図7は、本発明の実施例2に係る個人認証装置の構成説明図である。本実施例に係る個人認証装置と前記実施例1に係る個人認証装置との相違点は、処理系に立体像合成演算部107(立体像合成手段)が追加され、立体像演算部102で複数の個眼像対それぞれに基づき複数の立体像が生成され、これら複数の立体像から、立体像合成演算部107で、よりサイズの大きな1つの立体像が合成される(この合成立体像が生体情報として取得される)ことである。この相違点についてさらに説明する。   FIG. 7 is an explanatory diagram of a configuration of the personal authentication device according to the second embodiment of the present invention. The difference between the personal authentication apparatus according to the present embodiment and the personal authentication apparatus according to the first embodiment is that a stereoscopic image synthesis calculation unit 107 (stereoscopic image synthesis unit) is added to the processing system, and a plurality of stereoscopic image calculation units 102 A plurality of three-dimensional images are generated based on each pair of single-eye images, and a one-dimensional image having a larger size is synthesized from the plurality of three-dimensional images by the three-dimensional image synthesis calculation unit 107 (this synthesized three-dimensional image is a living body image). Is acquired as information). This difference will be further described.

立体像生成において、距離検出のためには視差を有する少なくとも2つの画像があればよく、また、その視差が大きいほど距離分解能は上がる。そのため、例えば複眼像における対角方向で最も離れた個眼像2つを用いて立体像を生成してもよい。しかし一方で、当該被写体距離は両個眼像で重複する領域でしか得られないため、両個眼像間での視差が大きいほど重複領域は小さくなって生成される立体像の面内でのサイズは小さくなる。例えば、レンズアレイ3のレンズ3aによる個眼像とレンズ3cによる個眼像の対から立体像を生成する場合、レンズ3a,3cの視野の重複領域2aでしか立体像を得られない。このようにサイズの小さな立体像を生体情報として個人認証に利用すると、情報不足により認証精度が低下するおそれがある。   In generating a stereoscopic image, it is only necessary to have at least two images having a parallax for distance detection, and the distance resolution increases as the parallax increases. Therefore, for example, a stereoscopic image may be generated using two single-eye images that are farthest in the diagonal direction in the compound eye image. However, on the other hand, since the subject distance can be obtained only in the overlapping area between the binocular images, the larger the parallax between both binocular images, the smaller the overlapping area, and in the plane of the generated stereoscopic image. The size becomes smaller. For example, when a stereoscopic image is generated from a pair of a single eye image by the lens 3a and a single eye image by the lens 3c of the lens array 3, a stereoscopic image can be obtained only in the overlapping region 2a of the field of view of the lenses 3a and 3c. When a stereoscopic image having a small size is used as biometric information for personal authentication in this way, there is a risk that authentication accuracy may be reduced due to insufficient information.

そこで、本実施例では、複眼像における複数の個眼像対それぞれから複数の立体像を生成し、これら複数の立体像を1つの立体像に合成することにより、面内でのサイズの大きな立体像を取得しようとするものである。以下、図8乃至図10を参照して説明する。   Therefore, in this embodiment, a plurality of stereoscopic images are generated from each of a plurality of single-eye image pairs in a compound eye image, and the plurality of stereoscopic images are combined into a single stereoscopic image, whereby a stereoscopic image having a large in-plane size is obtained. I want to get an image. Hereinafter, a description will be given with reference to FIGS.

図8に処理フローの一例を示す。step1において、複眼撮像系により撮像された複眼像が画像入力部101に取り込まれ、該複眼像の各個眼像が抽出されて立体像演算部102(立体像生成手段)に入力される。   FIG. 8 shows an example of the processing flow. In step 1, a compound eye image captured by the compound eye imaging system is taken into the image input unit 101, and each single-eye image of the compound eye image is extracted and input to the stereoscopic image calculation unit 102 (stereoscopic image generating means).

step2からstep10までは立体像演算部102での処理ステップである。ここでは、図9のような複眼像における個眼像配置を想定している。MとNはx方向とy方向における個眼像数であり、ここではM=N=5である。   Steps 2 to 10 are processing steps in the stereoscopic image calculation unit 102. Here, a single-eye image arrangement in a compound eye image as shown in FIG. 9 is assumed. M and N are the number of single-eye images in the x and y directions, where M = N = 5.

最初の個眼像対として個眼像A(1,1),A(2、1)が選択され、この個眼像対から1つの立体像が生成される。個眼像対から立体像を生成する方法は前記実施例1で述べた通りである。次の個眼像対として個眼像A(2,1),A(3、1)が選択され、この個眼像対に基づいて1つの立体像が生成される。次に個眼像A(3,1),A(4、1)が選択され、この個眼像対に基づいて1つの立体像が生成される。次に個眼像A(4,1),A(5、1)が選択され、この個眼像対に基づいて1つの立体像が生成される。次に個眼像A(1,2),A(2、2)が選択され、この個眼像対に基づいて1の立体像が生成される。このように、複眼像においてラスタ順に1つずつずらしながら個眼像対を順次選択して立体像を生成する。生成された各立体像は立体像合成演算部107に順次転送される。   Individual eye images A (1,1) and A (2,1) are selected as the first individual image pair, and one stereoscopic image is generated from this individual image pair. The method for generating a stereoscopic image from a single-eye image pair is as described in the first embodiment. A single eye image A (2,1), A (3,1) is selected as the next single eye image pair, and one stereoscopic image is generated based on this single eye image pair. Next, single-eye images A (3, 1) and A (4, 1) are selected, and one stereoscopic image is generated based on the single-eye image pair. Next, single-eye images A (4, 1) and A (5, 1) are selected, and one stereoscopic image is generated based on this single-eye image pair. Next, single-eye images A (1, 2) and A (2, 2) are selected, and one stereoscopic image is generated based on this single-eye image pair. In this way, a stereoscopic image is generated by sequentially selecting single-eye image pairs while shifting one by one in raster order in a compound eye image. Each generated stereoscopic image is sequentially transferred to the stereoscopic image composition calculation unit 107.

次に、立体像合成演算部107において、立体像演算部102より転送された複数の立体像から単一の立体像を合成する処理を行い(step11)、得られた合成立体像を出力する(step12)。   Next, the stereoscopic image composition calculation unit 107 performs a process of synthesizing a single stereoscopic image from a plurality of stereoscopic images transferred from the stereoscopic image calculation unit 102 (step 11), and outputs the resultant combined stereoscopic image (step 11). step 12).

図10は、立体像合成処理の説明図である。図10において、17は各個眼像対から生成された立体像を表す。各立体像17における升目は距離演算で用いた小領域を表し、各小領域に対応して算出された被写体距離が格納されている。図10において、各立体像17は、その生成に用いられた個眼像対の位置に応じて配置されている。図9に示す複眼像における隣接するレンズによる個眼像対から立体像を生成した場合、16個の立体像17が得られている。18は、合成される単一の立体像(合成立体像)を表し、メモリ空間に仮想的に生成するものである。各立体像17は、レンズアレイにおけるレンズピッチ分ずつシフトした位置から被写体を観察しており、例えば小領域17aと小領域17bとはレンズピッチだけ実空間でシフトした位置に相当する。当該シフト量に応じて、各立体像17の距離データを図10のように空間18に順次配置していき、全立体像のデータを配置すれば単一の合成立体像が得られる。図10の空間18ではデータの配置間隔をちょうど1(単位は小領域)としているが、1を超え、あるいは、0.5や2.1など小数を含むような場合は、補間により配置すべきデータの値を求めてもよい。   FIG. 10 is an explanatory diagram of the stereoscopic image synthesis process. In FIG. 10, reference numeral 17 denotes a stereoscopic image generated from each single-eye image pair. The grid in each stereoscopic image 17 represents a small area used in the distance calculation, and the subject distance calculated corresponding to each small area is stored. In FIG. 10, each stereoscopic image 17 is arranged according to the position of the single eye image pair used for the generation. When a stereoscopic image is generated from a single eye image pair formed by adjacent lenses in the compound eye image shown in FIG. 9, 16 stereoscopic images 17 are obtained. Reference numeral 18 denotes a single stereoscopic image to be synthesized (synthesized stereoscopic image), which is virtually generated in the memory space. Each stereoscopic image 17 observes the subject from a position shifted by the lens pitch in the lens array. For example, the small area 17a and the small area 17b correspond to positions shifted in real space by the lens pitch. According to the shift amount, the distance data of each stereoscopic image 17 is sequentially arranged in the space 18 as shown in FIG. 10, and if all the stereoscopic image data are arranged, a single composite stereoscopic image can be obtained. In the space 18 of FIG. 10, the data arrangement interval is exactly 1 (the unit is a small area). However, if it exceeds 1 or includes a decimal number such as 0.5 or 2.1, it should be arranged by interpolation. The data value may be obtained.

ここでは立体像演算部102において、隣接した個眼像の対を用いて立体像を生成したが、これに限られない。個眼像A(1,1),A(3,1)というように隣接しない個眼像の対を用いて立体像を生成してもよいし、また、複眼像中の一部の個眼像のみ立体像生成に利用するようにしてもよい。立体像の生成のために、どのような個眼像対を用いるか、あるいは、複眼像中の個眼像のいくつを用いるか等は、要求される計算時間、立体像のサイズ、距離分解能等を考慮して適宜決めればよい。   Here, the stereoscopic image calculation unit 102 generates a stereoscopic image using a pair of adjacent single-eye images, but the present invention is not limited to this. A stereoscopic image may be generated using a pair of non-adjacent single-eye images such as single-eye images A (1,1) and A (3,1), or a part of single-eye images in a compound-eye image. Only an image may be used for generating a stereoscopic image. What kind of single-eye image pair is used for generating a three-dimensional image, or how many single-eye images in a compound eye image are used, etc., the required calculation time, the size of the three-dimensional image, distance resolution, etc. May be determined as appropriate.

さて、登録/認証切替部103で動作が登録動作に切り替えられた場合には、立体像登録データベース部104において、立体像合成演算部107より出力された立体像、あるいは、該立体像から抽出された特徴量(血管パターンの分岐点の位置座標や分岐方向など)が、個人認証用データとして登録される。登録/認証切替部103で動作が認証動作に切り替えられた場合には、立体像照合演算部105で、立体像合成演算部107より出力された立体像又はそれから抽出した特徴量と、立体像登録データベース部104から取り出された立体像又は特徴量との照合演算が行われ、照合演算の結果から判定出力部106で被認証者が登録済みの人物であるか否かが判定され、その結果が出力される。   When the registration / authentication switching unit 103 switches the operation to the registration operation, the stereoscopic image registration database unit 104 extracts the stereoscopic image output from the stereoscopic image composition calculation unit 107 or the stereoscopic image. The feature amount (position coordinates and branch direction of the branch point of the blood vessel pattern) is registered as personal authentication data. When the registration / authentication switching unit 103 switches the operation to the authentication operation, the stereoscopic image matching calculation unit 105 outputs the stereoscopic image output from the stereoscopic image synthesis calculation unit 107 or the feature amount extracted therefrom, and the stereoscopic image registration. A collation operation is performed on the stereoscopic image or the feature amount extracted from the database unit 104, and it is determined whether or not the person to be authenticated is a registered person based on the result of the collation operation. Is output.

ここまでの説明から理解されるように、本実施例に係る個人認証装置は、立体像合成演算部107による合成立体像を指1に固有の生体情報として取得する生体情報取得装置を包含するものであり、また、この生体情報又はそれより抽出した特徴量を個人認証用データとして登録する装置を包含するものである。   As can be understood from the description so far, the personal authentication device according to the present embodiment includes a biological information acquisition device that acquires a combined stereoscopic image by the stereoscopic image combining calculation unit 107 as biological information unique to the finger 1. In addition, the apparatus includes a device for registering the biometric information or the feature amount extracted therefrom as personal authentication data.

なお、立体像登録データベース部104を装置内に設けず、装置外に設けられた立体像登録データベースより個人登録データ(立体像又はその特徴量)を取り込んで立体像照合演算部105に入力するような構成とすることもでき、かかる構成の個人認証装置も本発明に包含される。   The stereoscopic image registration database unit 104 is not provided in the apparatus, but personal registration data (stereoscopic image or a feature amount thereof) is taken from the stereoscopic image registration database provided outside the apparatus and input to the stereoscopic image collation calculation unit 105. A personal authentication device having such a configuration is also included in the present invention.

前記実施例2においては、複数の個眼像対に基づいて生成した複数の立体像から、よりサイズの大きな1つの立体像を合成し、これを認証に利用することにより、個眼像対から生成される個眼像のサイズが小さい場合にも高い認証精度を確保することができる。しかし、複数の立体像を1つの立体像に合成する処理のために演算時間が増大する点が難点である。   In the second embodiment, a single stereoscopic image having a larger size is synthesized from a plurality of stereoscopic images generated based on a plurality of single-eye image pairs, and this is used for authentication. Even when the size of the generated single eye image is small, high authentication accuracy can be ensured. However, the point that calculation time increases for the process which synthesize | combines a some stereo image into one stereo image is a difficulty.

本発明の実施例3においては、複眼像中の複数の所定の個眼像を利用して被写体の1以上の立体像を生成するとともに、他の複数の個眼像から被写体の平面的な単一の再構成像を生成し、被写体の立体像と再構成像の両方を個人認証に利用することにより、立体像のサイズが小さい場合にも情報不足による認証精度の低下を防止することができる。また、平面的な再構成像の生成処理は、立体像の合成処理に比べ演算時間は少なくて済むため、必要な演算時間を抑えることができる。   In Embodiment 3 of the present invention, one or more stereoscopic images of a subject are generated using a plurality of predetermined single-eye images in a compound eye image, and a planar single image of the subject is generated from the other plurality of single-eye images. By generating one reconstructed image and using both the stereoscopic image and the reconstructed image of the subject for personal authentication, it is possible to prevent a decrease in authentication accuracy due to lack of information even when the size of the stereoscopic image is small. . Further, since the processing for generating a planar reconstructed image requires less calculation time than the processing for synthesizing a stereoscopic image, the necessary calculation time can be suppressed.

図11は、このような実施例3に係る個人認証装置の構成説明図である。複眼撮像系は前記実施例1,2と同様である。処理系は、再構成像演算部202、再構成像登録データベース部(DB)204、再構成像照合演算部205が追加されている点などが前記実施例1,2と異なる。   FIG. 11 is a configuration explanatory diagram of such a personal authentication device according to the third embodiment. The compound eye imaging system is the same as in the first and second embodiments. The processing system is different from the first and second embodiments in that a reconstructed image calculation unit 202, a reconstructed image registration database unit (DB) 204, a reconstructed image matching operation unit 205 are added.

本実施例において、立体像演算部102(立体像生成手段)では、レンズアレイ3の両端部のレンズ3a,3cによる個眼像の対、すなわち、図9に示す左端列と右端列の個眼像の対(A(1,1)とA(5,1)の対、A(1,2)とA(5,2)の対、A(1,3)とA(5,3)の対、A(1,4)とA(5,4)の対、A(1,5)とA(5,5)の対)に基づいて被写体の5つの立体像を生成する。各個眼像対から立体像を生成する方法は前記実施例1に述べた通りである。再構成像演算部202(再構成像生成手段)では、レンズアレイの残りのレンズによる個眼像、すなわち図9に示す複眼像における中央部3列の個眼像から、被写体の平面的な単一の再構成像を生成する。   In the present embodiment, the stereoscopic image calculation unit 102 (stereoscopic image generating means) is a pair of single-eye images by the lenses 3a and 3c at both ends of the lens array 3, that is, the single eye in the left end column and right end column shown in FIG. Image pair (A (1,1) and A (5,1) pair, A (1,2) and A (5,2) pair, A (1,3) and A (5,3) 5 stereoscopic images of the subject are generated on the basis of a pair of A (1,4) and A (5,4) and a pair of A (1,5) and A (5,5). The method for generating a stereoscopic image from each single-eye image pair is as described in the first embodiment. In the reconstructed image calculation unit 202 (reconstructed image generating means), a planar single image of a subject is obtained from a single-eye image by the remaining lenses of the lens array, that is, a single-eye image in the central three rows in the compound eye image shown in FIG. One reconstructed image is generated.

再構成像を生成するための演算処理について以下に説明する。個眼像で観察される血管(静脈)パターンは、本来はその奥行き方向の位置ごとに異なる視差を有するが、再構成像の生成の場合は、個眼像内では被写体は一定の視差を有するとして取り扱う。つまり、レンズ主平面から血管パターンが分布する平面との距離が一定であり、光学倍率及びレンズアレイにおける各レンズ間隔により決定される視差が一定であるとして扱う。   An arithmetic process for generating a reconstructed image will be described below. The blood vessel (vein) pattern observed in a single-eye image originally has different parallax for each position in the depth direction, but in the case of generating a reconstructed image, the subject has a constant parallax in the single-eye image Treat as. That is, the distance from the lens main plane to the plane on which the blood vessel pattern is distributed is constant, and the parallax determined by the optical magnification and the lens spacing in the lens array is constant.

図12は再構成像の生成の説明図である。図12に示すように、再構成像生成に用いられる個眼像21から画素輝度21aを取り出し、個眼像の位置と視差に応じた、演算器内の仮想空間における再構成像22の位置に、取り出した画素輝度を配置する。各個眼像の全画素に対して上記画素輝度の配置を繰り返すことにより、拡大像を取得することができる。仮想空間における再構成像22のサイズを個眼像21のサイズより大きくしておき、サブピクセルの視差を考慮しながら上記処理を実施すれば、個眼像の解像力より高い解像力で再構成像を生成することができる。なお、複眼像を構成する個眼像は、被写体の上下左右が反転しているが、図12における個眼像21は上下左右の反転を戻す処理をした後のものである。   FIG. 12 is an explanatory diagram of generation of a reconstructed image. As shown in FIG. 12, the pixel luminance 21a is extracted from the single-eye image 21 used for the generation of the reconstructed image, and the position of the reconstructed image 22 in the virtual space in the computing unit according to the position and parallax of the single-eye image. Then, the extracted pixel luminance is arranged. An enlarged image can be acquired by repeating the arrangement of the pixel luminances for all the pixels of each single-eye image. If the size of the reconstructed image 22 in the virtual space is made larger than the size of the single-eye image 21 and the above processing is performed in consideration of the parallax of the subpixels, the reconstructed image can be obtained with a resolution higher than that of the single-eye image. Can be generated. Note that the single-eye image constituting the compound-eye image is inverted up and down and left and right, but the single-eye image 21 in FIG.

図13に、上述した再構成像生成に関連した処理フローを示す。画像入力部101において、撮像素子6から取り込んだ複眼像の上記中央部分を抽出し、該中央部分から遮光部材の影を除去した個眼像を抽出し、抽出した個眼像を再構成像演算部202へ転送する(step21,22)。再構成像演算部202において、それら個眼像についてレンズアレイ3のレンズ間隔等で一意的に決まる視差を取得し(step23)、その視差を利用して図12で説明したような個眼像の画素輝度の再配置により再構成像を生成し、出力する(step24,25)。   FIG. 13 shows a processing flow related to the above-described reconstruction image generation. In the image input unit 101, the central portion of the compound eye image captured from the image sensor 6 is extracted, a single eye image obtained by removing the shadow of the light shielding member is extracted from the central portion, and the extracted single eye image is reconstructed image calculation The data is transferred to the unit 202 (steps 21, 22). In the reconstructed image calculation unit 202, parallax uniquely determined by the lens interval of the lens array 3 or the like is obtained for the single eye image (step 23), and the single eye image as described in FIG. A reconstructed image is generated by rearranging the pixel luminances and output (steps 24 and 25).

なお、皮膚厚みの個人差などで血管平面までの距離が変わり、視差を一意的に決定できない場合は、各個眼像間の視差をブロックマッチング演算等により検出して、検出した視差を上記再構成処理に反映させてもよい。レンズアレイにおけるレンズピッチに誤差が少ない場合は、複眼像を構成する個眼像の中から基準とする個眼像1つと視差検出のための個眼像1つを取り出し、それらの個眼像間の視差を検出して、他の個眼像の基準個眼像に対する視差をレンズピッチに基づき算出してもよく、このようにすれば視差検出演算が一回で済むため演算負荷を低減することができる。   If the distance to the blood vessel plane changes due to individual differences in skin thickness, etc., and the parallax cannot be determined uniquely, the parallax between each eye image is detected by block matching calculation etc., and the detected parallax is reconstructed above It may be reflected in the processing. When there is little error in the lens pitch in the lens array, one single eye image as a reference and one single eye image for parallax detection are extracted from the single eye images constituting the compound eye image, and the distance between these single eye images is extracted. The parallax of the other single-eye image with respect to the reference single-eye image may be calculated based on the lens pitch, and in this way, the calculation load is reduced because only one parallax detection calculation is required. Can do.

さて、本実施例に係る個人認証装置は、登録/認証切替部103で動作を登録動作又は認証動作に切り替えることができる。   In the personal authentication apparatus according to the present embodiment, the registration / authentication switching unit 103 can switch the operation to a registration operation or an authentication operation.

登録動作に切り替えられた場合には、立体像演算部10で生成された立体像及び再構成像演算部202で生成された再構成像が、立体像登録データベース部104及び再構成像データベース部205に個人認証用データとしてそれぞれ登録される。本実施例の場合、一人分の個人認証用データは、5つの立体像と1つの再構成像とからなる。   When the registration operation is switched, the stereoscopic image generated by the stereoscopic image calculation unit 10 and the reconstructed image generated by the reconstructed image calculation unit 202 are converted into the stereoscopic image registration database unit 104 and the reconstructed image database unit 205. Are registered as personal authentication data. In the case of the present embodiment, the personal authentication data for one person consists of five stereoscopic images and one reconstructed image.

認証動作に切り替えられた場合には、立体像照合演算部105において、立体像演算部102により生成された立体像と、立体像登録データベース部104より取り出された立体像との照合演算が行われ、また、再構成像照合演算部205において、再構成像演算部202により生成された再構成像と再構成像データベース部204より取り出された再構成像との照合演算が行われる。この立体像及び再構成像の照合演算には、公知のパターンマッチング演算などを用いればよい。そして、判定出力部206において、同じ登録者に関する登録データについて、立体像照合演算部105の照合で一致がとれたと判定し、かつ、再構成像照合演算部205の照合で一致がとれたと判定した場合にのみ、被認証者を当該登録者と同一人であると最終的に判定し、その旨を出力する。このように、判定出力部206は、立体像照合演算部105及び再構成像照合演算部205とともに認証処理手段を構成するものである。なお、立体像照合演算部105の照合で一致がとれた場合とは、具体的には例えば、複数の個眼像対から生成された複数の立体像のうちの所定個数以上の立体像について一致した場合、所定位置の個眼像対から生成された立体像について一致した場合などである。   In the case of switching to the authentication operation, the stereoscopic image matching calculation unit 105 performs a matching calculation between the stereoscopic image generated by the stereoscopic image calculation unit 102 and the stereoscopic image extracted from the stereoscopic image registration database unit 104. In addition, the reconstructed image collation operation unit 205 performs a collation operation between the reconstructed image generated by the reconstructed image operation unit 202 and the reconstructed image extracted from the reconstructed image database unit 204. A known pattern matching calculation or the like may be used for the matching calculation of the stereoscopic image and the reconstructed image. Then, the determination output unit 206 determines that the registration data related to the same registrant has been matched by the matching of the stereoscopic image matching calculation unit 105 and has been found to be matched by the matching of the reconstructed image matching calculation unit 205. Only in this case, it is finally determined that the person to be authenticated is the same person as the registrant, and a message to that effect is output. Thus, the determination output unit 206 constitutes an authentication processing unit together with the stereoscopic image matching calculation unit 105 and the reconstructed image matching calculation unit 205. Note that the case where matching is obtained by the matching of the three-dimensional image matching calculation unit 105 is, specifically, for example, matching for a predetermined number or more of a plurality of stereoscopic images generated from a plurality of single-eye image pairs. In this case, the stereoscopic images generated from the single-eye image pairs at the predetermined positions are matched.

登録動作の際に、立体像登録データベース部104及び/又は再構成像登録データベース部204において、立体像又は再構成像から血管パターンの分岐点の位置座標や分岐方向などの特徴量を抽出し、該特徴量を認識用データとして登録するようにしてもよい。この場合、認証動作時に、立体像照合演算部105及び/又は再構成像照合演算部205において、被認証者について取得した立体像又は再構成像から同様の特徴量を抽出し、この特徴量と各データベース部104,204に登録されている特徴量との照合演算を行うようにする。かかる構成も本発明に包含される。   During the registration operation, in the stereoscopic image registration database unit 104 and / or the reconstructed image registration database unit 204, feature quantities such as the position coordinates and branch direction of the branch point of the blood vessel pattern are extracted from the stereoscopic image or the reconstructed image, The feature amount may be registered as recognition data. In this case, at the time of the authentication operation, the stereoscopic image matching calculation unit 105 and / or the reconstructed image matching calculation unit 205 extracts the same feature amount from the stereoscopic image or the reconstructed image acquired for the person to be authenticated. A collation operation with the feature amount registered in each database unit 104, 204 is performed. Such a configuration is also included in the present invention.

ここまでの説明から理解されるように、本実施例に係る個人認証装置は、指1に係る生体情報として、立体像演算部102により生成される被写体の立体像と、再構成像演算部202により生成される被写体の平面的な再構成像とを取得する生体情報取得装置を包含するものであり、また、この生体情報又はそれより抽出した特徴量を個人認証用データとして登録する個人認証用データ登録装置を包含するものである。   As understood from the description so far, the personal authentication device according to the present embodiment uses the stereoscopic image of the subject generated by the stereoscopic image calculation unit 102 and the reconstructed image calculation unit 202 as the biological information related to the finger 1. Including a biometric information acquisition device that acquires a planar reconstructed image of a subject generated by the method, and for registering the biometric information or a feature amount extracted therefrom as personal authentication data A data registration device is included.

なお、立体像登録データベース部104及び再構成像登録データベース204を装置内に設けず、装置外に設けられた各データベースより個人登録データ(立体像又はその特徴量と再構成像又はその特徴量)を取り込んで立体像照合演算部105及び再構成像照合演算部205にそれぞれ入力するような構成とすることもでき、かかる構成の個人認証装置も本発明に包含される。   Note that the stereoscopic image registration database unit 104 and the reconstructed image registration database 204 are not provided in the apparatus, but individual registration data (stereoscopic image or its feature quantity and reconstructed image or its feature quantity) are provided from each database provided outside the apparatus. Can be configured to be input to the stereoscopic image matching calculation unit 105 and the reconstructed image matching calculation unit 205, respectively, and a personal authentication device having such a configuration is also included in the present invention.

本発明の実施例1に係る個人認証装置の構成説明図である。1 is a configuration explanatory diagram of a personal authentication device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 複眼撮像系を被写体側から観察した図である。It is the figure which observed the compound eye imaging system from the photographic subject side. 血管パターンとその複眼像を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a blood vessel pattern and its compound eye image. 立体像生成を光学的側面から説明する図である。It is a figure explaining a stereo image production | generation from an optical side. 立体像生成を画像処理の側面から説明する図である。It is a figure explaining the 3D image generation from the side of image processing. 物理的に独立した複数のレンズからなるレンズアレイを用いた複眼撮像系の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the compound eye imaging system using the lens array which consists of a some physically independent lens. 本発明の実施例2に係る個人認証装置の構成説明図である。It is a structure explanatory drawing of the personal authentication apparatus which concerns on Example 2 of this invention. 複数の立体像を生成し、それら立体像から単一の立体像を合成する処理のフロー例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a flow of the process which produces | generates a some stereo image and synthesize | combines a single stereo image from these stereo images. 複眼像における個眼像の位置関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the positional relationship of the single-eye image in a compound eye image. 複数の立体像から単一の立体像を合成する処理を説明する図である。It is a figure explaining the process which synthesize | combines a single stereo image from a some stereo image. 本発明の実施例3に係る個人認証装置の構成説明図である。It is structure explanatory drawing of the personal authentication apparatus which concerns on Example 3 of this invention. 複数の個眼像から被写体の平面的な再構成像を生成する処理を説明する図である。It is a figure explaining the process which produces | generates the planar reconstruction image of a to-be-photographed object from several single-eye images. 複眼像から再構成像を生成する処理フロー例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the example of a processing flow which produces | generates a reconstruction image from a compound eye image.

符号の説明Explanation of symbols

1 指(生体部位)
2 血管(被写体)
3 レンズアレイ
4 遮光部材
6 撮像素子
8 発光ダイオード
102 立体像演算部
103 登録/認証切替部
104 立体像登録データベース部
105 立体像照合演算部
106 判定出力部
107 立体像合成演算部
202 再構成像演算部
204 再構成像データベース部
205 再構成像照合演算部
206 判定出力部
1 finger (living part)
2 Blood vessels (subject)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Lens array 4 Light-shielding member 6 Image pick-up element 8 Light emitting diode 102 Three-dimensional image calculating part 103 Registration / authentication switching part 104 Three-dimensional image registration database part 105 Three-dimensional image collation calculating part 106 Judgment output part 107 Three-dimensional image composition calculating part 202 Reconstructed image calculation Unit 204 reconstruction image database unit 205 reconstruction image collation operation unit 206 determination output unit

Claims (9)

複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイとその像側に位置する撮像素子とを含み、前記レンズアレイの被写体側に位置する生体部位の内部の血管を被写体として、前記レンズアレイの各レンズにより結像される像(個眼像と記す)の集合である複眼像を前記撮像素子で撮像する複眼撮像系、
前記複眼撮像系により撮像された複眼像中の複数の個眼像に基づいて前記被写体の立体像を生成する立体像生成手段、
を有し、
前記立体像生成手段により生成される立体像を前記生体部位に関する生体情報として取得する生体情報取得装置。
It includes a lens array in which a plurality of lenses are arrayed and an image sensor located on the image side thereof, and is connected by each lens of the lens array with a blood vessel inside a living body part located on the subject side of the lens array as a subject. A compound eye imaging system that captures a compound eye image, which is a set of images to be imaged (denoted as a single eye image), with the imaging element;
Stereoscopic image generating means for generating a stereoscopic image of the subject based on a plurality of single-eye images in a compound eye image captured by the compound eye imaging system;
Have
A biological information acquisition apparatus that acquires a stereoscopic image generated by the stereoscopic image generation means as biological information related to the biological part.
複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイとその像側に位置する撮像素子とを含み、前記レンズアレイの被写体側に位置する生体部位の内部の血管を被写体として、前記レンズアレイの各レンズにより結像される像(個眼像と記す)の集合である複眼像を前記撮像素子で撮像する複眼撮像系、
前記複眼撮像系により撮像された複眼像中の複数の個眼像に基づいて前記被写体の複数の立体像を生成する立体像生成手段、
前記立体像生成手段により生成された複数の立体像を合成して単一の立体像を生成する立体像合成手段、
を有し、
前記立体像合成手段により生成される立体像を前記生体部位に関する生体情報として取得する生体情報取得装置。
It includes a lens array in which a plurality of lenses are arrayed and an image sensor located on the image side thereof, and is connected by each lens of the lens array with a blood vessel inside a living body part located on the subject side of the lens array as a subject. A compound eye imaging system that captures a compound eye image, which is a set of images to be imaged (denoted as a single eye image), with the imaging element;
Stereoscopic image generating means for generating a plurality of stereoscopic images of the subject based on a plurality of single-eye images in a compound eye image captured by the compound eye imaging system;
3D image synthesis means for generating a single 3D image by combining a plurality of 3D images generated by the 3D image generation means;
Have
A biological information acquisition apparatus that acquires a stereoscopic image generated by the stereoscopic image synthesis means as biological information related to the biological part.
複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイとその像側に位置する撮像素子とを含み、前記レンズアレイの被写体側に位置する生体部位の内部の血管を被写体として、前記レンズアレイの各レンズにより結像される像(個眼像と記す)の集合である複眼像を前記撮像素子で撮像する複眼撮像系、
前記複眼撮像系により撮像された複眼像中の複数の所定の個眼像に基づいて前記被写体の立体像を生成する立体像生成手段、
前記撮像素子により撮像された複眼像中の前記所定の個眼像以外の複数の個眼像に基づいて、前記被写体の平面的な再構成像を生成する再構成像生成手段、
を有し、
前記立体像生成手段により生成される立体像及び前記再構成像生成手段により生成される再構成像を前記生体部位に関する生体情報として取得する生体情報取得装置。
It includes a lens array in which a plurality of lenses are arrayed and an image sensor located on the image side thereof, and is connected by each lens of the lens array with a blood vessel inside a living body part located on the subject side of the lens array as a subject. A compound eye imaging system that captures a compound eye image, which is a set of images to be imaged (denoted as a single eye image), with the imaging element;
Stereoscopic image generating means for generating a stereoscopic image of the subject based on a plurality of predetermined single-eye images in a compound eye image captured by the compound eye imaging system;
Reconstructed image generating means for generating a planar reconstructed image of the subject based on a plurality of single-eye images other than the predetermined single-eye image in the compound-eye image captured by the image sensor;
Have
The biological information acquisition apparatus which acquires the three-dimensional image produced | generated by the said three-dimensional image production | generation means and the reconstruction image produced | generated by the said reconstruction image production | generation means as biological information regarding the said biological body part.
前記複眼撮像系は、前記レンズアレイの各レンズを通過する光線の像面上でのクロストークを防止するための遮光手段を含むことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の生体情報取得装置。   The biological information according to claim 1, wherein the compound-eye imaging system includes light shielding means for preventing crosstalk on an image plane of light rays passing through each lens of the lens array. Acquisition device. 前記複眼撮像系は前記生体部位に光を照射する照明手段を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。   5. The biological information acquisition apparatus according to claim 1, wherein the compound eye imaging system includes an illumination unit that irradiates light to the living body part. 前記照明手段の光射出部が前記生体部位の表面に接触するように配置されたことを特徴とする請求項5に記載の生体情報取得装置。   The biological information acquiring apparatus according to claim 5, wherein the light emitting unit of the illuminating unit is disposed so as to contact the surface of the biological part. 前記照明手段は近赤外光を照射することを特徴とする請求項5に記載の生体情報取得装置。   The biological information acquiring apparatus according to claim 5, wherein the illumination unit irradiates near infrared light. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の生体情報取得装置、
前記生体情報取得装置により取得された生体情報又は該生体情報から抽出した特徴量を予め登録されたデータと照合することにより個人認証を行う認証処理手段、
を有する個人認証装置。
The biological information acquisition apparatus according to any one of claims 1 to 7,
Authentication processing means for performing personal authentication by collating biometric information acquired by the biometric information acquisition apparatus or feature amounts extracted from the biometric information with pre-registered data;
A personal authentication device.
請求項1乃至7のいずれか1項に記載の生体情報取得装置、
動作を登録動作又は認証動作に切り替える動作切替手段、
前記動作切替手段により動作が登録動作に切り替えられた場合に、前記生体情報取得装置により取得された生体情報又は該生体情報から抽出した特徴量を、個人認証のためのデータとして登録するデータベース手段、
前記動作切替手段により動作が認証動作に切り替えられた場合に、前記生体情報取得装置により取得された生体情報又は該生体情報から抽出した特徴量を前記データベース手段に登録されているデータと照合することにより個人認証を行う認証処理手段、
を有する個人認証装置。
The biological information acquisition apparatus according to any one of claims 1 to 7,
An operation switching means for switching the operation to a registration operation or an authentication operation;
Database means for registering the biometric information acquired by the biometric information acquisition device or the feature quantity extracted from the biometric information as data for personal authentication when the operation is switched to the registration operation by the action switching means;
When the operation is switched to the authentication operation by the operation switching unit, the biometric information acquired by the biometric information acquisition device or the feature amount extracted from the biometric information is collated with the data registered in the database unit. Authentication processing means for performing personal authentication by
A personal authentication device.
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