JP2010191850A - 画像取得装置、生体情報取得装置、及び生体認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮像部の移動に応じて線状体に加わる応力を低減すること。
【解決手段】画像取得装置７０は、１列以上の画素列を有する画像取得ユニット９と、画像取得ユニット９が相対的に移動可能な状態で取り付けられたベース板１と、電気的制御に応じて長さが変化すると共に、画像取得ユニット９及びベース板１夫々に対する係合位置で屈曲している線状体６と、を備える。画像取得ユニット９及びベース板１夫々に対する係合位置で線状体６を屈曲させる。これによって、画像取得ユニット９の移動に応じて線状体６に加わる応力を低減することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像取得装置、生体情報取得装置、及び生体認証装置に関する。

近年、情報セキュリティーの保護強化に伴って、生体認証に関する技術開発の進展が著しい。なお、生体認証とは、検査対象の個体から取得した生体情報が、あらかじめ登録された生体情報に等しいかどうかという判定に基づいて、ある個体を他の個体から識別する技術である。例えば、ヒトの瞳の虹彩に基づいて個体を特定する方法、ヒトの指等の静脈パターンに基づいて個体を特定する方法、及び指の指紋パターンに基づいて個体を特定する方法が挙げられる。

生体認証においては、認証に利用する生体情報に応じて様々な得失がある。例えば、静脈パターンを活用した生体認証は、指紋パターンを活用した生体認証よりも認証の偽造が困難であるという利益がある。後者は、前者よりも認証の偽造が簡単であるという不利益がある。

生体認証装置は、高額な機器（例えば、ATM(Automated Teller Machine)）のほか、比較的安価な電子機器（例えば、携帯電話、ノート型パソコン等の電子機器（特に移動体通信機器））にも組み込まれている。比較的安価な電子機器に生体認証装置を付加する場合、その生体認証装置の単価を低くすることが重要になる。

また、より高精度な生体認証を実現するためには、過不足のない所望の範囲で生体情報を取得する必要がある。指の静脈認証を高精度に行うためには、例えば、縦15mm、横20mmの領域で静脈像を取得することが好ましい。しかしながら、この領域に対応する検出範囲のエリアセンサを採用すると、センサ部品に要する金額が高くなり、生体情報取得装置全体としての価格が高くなってしまう。

センサ部品に要する金額が高くなる場合、比較的安価な電子機器に生体情報を付加することができず、結果として、静脈認証という魅力的な機能を有する電子機器の実現を阻害してしまう。

なお、適当な価格のエリアセンサを用いると、所望の領域よりも狭い範囲（例えば、縦10mm、横15mmの領域）で静脈像を取得することができる。しかしながら、このような場合には、より高精度な静脈認証を実現することができない。

なお、生体認証装置に組み込まれる生体情報取得装置としては、特許文献１及び２に記載の装置が知られている。

特許文献１には、撮像部を移動して走査させる捜査手段と、撮像部の操作に応じて光源の光量を制御する光量制御手段とを備える生体画像入力装置が開示されている。特許文献２には、撮像素子を所定方向へ移動させながら複数の異なった位置で複数の複眼画像を取得する技術が開示されている。

特開２００７−２５７３０７号公報 特開２００８−９７３２８号公報

形状記憶合金からなる線状体の通電によって撮像部を移動させる場合、従来と比較して、撮像部の移動機構の小型化を図ることができる場合がある。具体的には、送りネジ、ピニオン、ラック等の機械的な送り機構、磁気モータ等の駆動源を省略することができる場合がある。しかしながら、撮像部の移動に応じて、線状体自体に応力が加わる場合、線状体が劣化してしまうおそれがある。線状体の劣化の程度がひどい場合、線状体が細くなり、通電時の発熱により断線してしまうおそれがある。

上述の説明から明らかなように、撮像部の移動に応じて線状体に加わる応力を低減することが望まれている。

本発明に係る画像取得装置は、１列以上の画素列を有する撮像部と、前記撮像部が相対的に移動可能な状態で取り付けられた固定側部材と、電気的制御に応じて長さが変化すると共に、前記撮像部及び前記固定側部材夫々に対する係合位置で屈曲している線状体と、を備える。

撮像部及び固定側部材夫々に対する係合位置で線状体を屈曲させる。これによって、撮像部の移動に応じて線状体に加わる応力を低減することができる。

前記線状体は、前記撮像部及び前記固定側部材夫々に対する前記係合位置の間にある中間部分よりも外端方向にある部分で位置的に固定されている、と良い。

前記撮像部に対して前記線状体が係合する係合部には、少なくとも前記線状体が当接する範囲で曲面が形成されている、と良い。

前記固定側部材に対して前記線状体が係合する係合部には、少なくとも前記線状体が当接する範囲で曲面が形成されている、と良い。

前記係合部には、前記線状体の収縮又は伸張に応じて回転可能な回転体が設けられている、と良い。

前記線状体は、前記画素列における画素配置方向に交差する方向に延在する部分を有する、と良い。

前記線状体は、前記固定側部材に対して複数の箇所で係合する、と良い。

前記線状体は、形状記憶合金からなる、と良い。

本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対する光照射に基づいて前記被検体の生体情報を取得する生体情報取得装置であって、１列以上の画素列を有する撮像部と、前記撮像部が相対的に移動可能な状態で取り付けられた固定側部材と、電気的制御に応じて長さが変化すると共に、前記撮像部及び前記固定側部材夫々に対する係合位置で屈曲している線状体と、を備える。

本発明に係る生体認証装置は、上述の生体情報取得装置を備える。

本発明によれば、撮像部の移動に応じて線状体に加わる応力を低減することができる。

本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の概略的な模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の前面の構成を示す概略的な模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかる生体情報取得装置の上面構成を示す概略的な模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかる移動後の生体情報取得装置の上面構成を示す概略的な模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかる画像取得ユニットの概略的な断面構成を示す模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかるレンズと画素との配置関係を示す概略的な模式図である。 本発明の第１の実施形態にかかるカバー板に形成されたパターンを説明するための概略的な説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかる画素列とパターンとの位置関係を説明するための説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかるラインセンサに接続される信号処理部の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかる信号処理部の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第１の実施形態にかかる生体認証装置の概略的な構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態にかかる生体認証装置の概略的な動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態にかかる線状体の特性を示すグラフである。 本発明の第１の実施形態にかかる線状体の収縮状態を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかる所望の範囲を説明するための説明図である。 本発明の参考例にかかる参考例に係る生体情報取得装置の概略的な上面図である。 本発明の参考例にかかる参考例に係る生体情報取得装置の概略的な上面図である。 本発明の第２の実施形態にかかる生体情報取得装置の概略的な上面図である。 本発明の第３の実施形態にかかる線状体の配置態様のバリエーションを示す説明図である。 本発明の第３の実施形態にかかる線状体の配置態様のバリエーションを示す説明図である。 本発明の第３の実施形態にかかる線状体の配置態様のバリエーションを示す説明図である。 本発明の第４の実施形態にかかるキャリア部材の概略的な上面図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。

〔第１の実施の形態〕
図１乃至１５を参照して、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、携帯電話の概略的な模式図である。図２は、携帯電話の前面の構成を示す概略的な模式図である。図３は、生体情報取得装置の上面構成を示す概略的な模式図である。図４は、移動後の生体情報取得装置の上面構成を示す概略的な模式図である。図５は、画像取得ユニットの概略的な断面構成を示す模式図である。図６は、レンズと画素との配置関係を示す概略的な模式図である。図７は、カバー板に形成されたパターンを説明するための概略的な説明図である。図８は、画素列とパターンとの位置関係を説明するための説明図である。図９は、ラインセンサに接続される信号処理部の概略構成を示すブロック図である。図１０は、信号処理部の動作を説明するためのタイミングチャートである。図１１は、生体認証装置の概略的な構成を示すブロック図である。図１２は、生体認証装置の概略的な動作を説明するためのフローチャートである。図１３は、線状体の特性を示すグラフである。図１４は、線状体の収縮状態を示す説明図である。図１５は、所望の範囲を説明するための説明図である。

図１に、携帯電話（移動体通信端末）６０を示す。携帯電話６０には、後述の生体認証装置（静脈認証装置）７０が組み込まれている。

図１に示すように、携帯電話６０は、上側本体（第１部材）６１、下側本体（第２部材）６２、及びヒンジ６３を有する。上側本体６１と下側本体６２とは、共にプラスチック製の平板部材であって、ヒンジ６３を介して連結される。上側本体６１と下側本体６２とはヒンジ６３によって開閉自在に構成される。上側本体６１と下側本体６２とが閉じた状態のとき、携帯電話６０は上側本体６１と下側本体６２とが重ね合わされた平板状の部材になる。

上側本体６１は、その内面に表示部６４を有する。表示部６４には、着信相手を特定する情報（名前、電話番号）、携帯電話６０の記憶部に格納されたアドレス帳等が表示される。表示部６４の下には液晶表示装置が組み込まれている。

下側本体６２は、その内面に複数のボタン６５を有する。携帯電話６０の操作者は、ボタン６５を操作することによって、アドレス帳を開いたり、電話を掛けたり、マナーモードに設定したりし、携帯電話６０を意図したように操作する。携帯電話６０の操作者は、このボタン６５を操作することに基づいて、携帯電話６０内の生体認証装置８０の生体認証機能をオンさせたり、オフさせたりする。

図２に、携帯電話６０の前面（上面）の構成を示す。図２に示すように、上側本体６１の前面には、表面領域Ｒ８０、および表示領域Ｒ９０が配置される。

表面領域Ｒ８０上には、図２に模式的に示すように、ヒト（被検体）の指１００が載せられる。表面領域Ｒ８０の下には、後述の生体情報取得装置７０（図３参照）が組み込まれる。表示領域Ｒ９０には、文字（時間、動作状態、着信相手名など）が表示される。表示領域Ｒ９０の下には、液晶表示装置が組み込まれる。

図３及び４に、生体情報取得装置７０の上面構成を示す概略的な模式図を示す。なお、図３は、画像取得ユニット９に含まれるラインセンサの移動前の状態を示す。図４は、画像取得ユニット９に含まれるラインセンサの移動後の状態を示す。なお、以下の図面では、必要に応じて、ｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸といった軸線を設定する。

図３に示すように、生体情報取得装置７０は、ベース板（固定側部材）１、支持部２、レール（ガイド部材）３、キャリア部材５、線状体６、及び画像取得ユニット（撮像部）９を備える。なお、ベース板１、支持部２及びキャリア部材５は、いずれも樹脂材料からなる。生体情報取得装置７０は、カバー板１２（図５参照）も有する。撮像部は、画像取得ユニット９に含まれるラインセンサに対応するものと把握できる。

ベース板１は、平板状の部材である。支持部２は、ベース板１に一体的に設けられている。なお、ベース板１は、携帯電話６０の筐体であっても良い。

レール３は、金属等からなる棒状体である。レール３ａの上端は、支持部２ａに支持されている。レール３ａの下端は、支持部２ｂによって支持されている。レール３ｃの上端は、支持部２ｃによって支持されている。レール３ｃの下端は、支持部２ｄによって支持されている。このように、レール３は、一対の支持部間に架設されている。

キャリア部材５は、レール３に移動可能な状態で取り付けられる。例えば、キャリア部材５は、レール３が挿通されるガイド孔を有する。キャリア部材５のガイド孔にレール３を挿通し、レール３を支持部２間に架設する。このようにして、キャリア部材５は、レール３によってガイドされた状態で、Ｘ軸に沿って移動可能となる。

キャリア部材５は、突起４５を有する。突起４５には、線状体６が摺動可能に係合する。このようにして、線状体６の収縮に応じて、キャリア部材５はｘ軸に沿って上方に移動可能になる。

線状体６は、Ti-Ni系又はTi-Ni-Cu系の線状の合金（形状記憶合金）がコイル状に巻かれたコイル部材である。パルス変調された電流を線状体６に流す。線状体は抵抗成分を有し、通電に応じて発熱する。線状体が所定の温度以上になると、線状体は収縮する。なお、通電に応じて伸張又は収縮するものであれば、線状体６の材質は任意である。例えば、通電に応じて収縮する有機高分子材料からなる人工筋肉を用いても良い。

線状体６の一端は、固定部４６ａにて、ベース板１に固定されている。線状体６の他端は、固定部４６ｃにて、ベース板１に固定されている。なお、ベース板１に線状体６を固定する方法は任意である。ベース板１に対して線状体６を接着固定しても良い。ベース板１に対して線状体６をネジ固定しても良い。ベース板１に対して、線状体６を巻きつけても良い。ここでは、固定部は、ベース板１に対する線状体６の固定部分を示す。

線状体６は、中間部分６ｐ、中間部分６ｑ、中間部分６ｒ、及び中間部分６ｙを両端間に有する。中間部分６ｐは、ｘ軸に沿って上方に延在する。中間部分６ｑは、ｘ軸に交差する方向に沿って下方に延在する。中間部分６ｒは、ｘ軸に交差する方向に沿って上方に延在する。中間部分６ｙは、ｘ軸に沿って下方に延在する。

中間部分６ｐは、固定部４６ａと支持部２ａ間を延在する。中間部分６ｑは、支持部２ａと突起４５間を延在する。中間部分６ｒは、突起４５と支持部２ｃ間を延在する。中間部分６ｙは、支持部２ｃと固定部４６ｃ間を延在する。

線状体６は、支持部２ａの側壁に当接している。線状体６は、突起４５の側壁に当接している。線状体６は、支持部２ｃの側壁に当接している。支持部２ａの側壁は上面視して曲面になっている。支持部２ｃ及び突起４５についても同様である。これによって、線状体６が収縮するとき、線状体６が受けるストレスを低減することができる。線状体６の移動を円滑にすることによって、線状体６の長寿命化を図ると共に、線状体６の伸縮に要する電力を低減することができる。なお、線状体６が係合する部分という意味で、支持部２を係合部と呼ぶこともある。同様に、突起４５を係合部と呼ぶこともある。

線状体６の収縮によって、図３から図４に示すように、キャリア部材５は下から上へ移動する。キャリア部材５には、ラインセンサ９ａが実装されている。キャリア部材５の移動に伴ってラインセンサ９ａが移動する。キャリア部材５の移動期間内に亘ってラインセンサ９ａで順次画像を取得することによって、ラインセンサ９ａの移動範囲に対応する範囲内で画像を取得することができる。ここでは、高精度な生体認証のために過不足のない範囲でラインセンサ９ａを移動させる。このようにして、画素列数が少ない撮像素子を活用して、より高精度な静脈認証を実現するために必要な範囲で静脈像を取得することができる。

本実施形態では、線状体６は、キャリア部材５との係合位置で屈曲している。また、線状体６は、支持部２との係合位置で屈曲している。線状体６の収縮前後において、線状体６は、固定部４６付近で移動することはない。これによって、固定部４６付近で線状体６が劣化することを抑制し、線状体６の長寿命化を図ることができる。なお、この点は、後述の参考例の説明によって、より具体的になる。

図５に、画像取得ユニット９の概略的な断面構成を示す。図５に示すように、画像取得ユニットは、ラインセンサ９ａ上に光学機能部９ｂが積層された機能部品である。

図５に示すように、ラインセンサ９ａは、複数の画素ＰＸが所定の間隔をあけて順次配置された１列の画素列を有する。光学機能部９ｂは、光チャネル分離層３２、マイクロレンズアレイ３３、及びバンドパスフィルタ３４が、この順で下方から上方へ配置される。なお、ラインセンサ９ａにはコネクタ１１が接続されているものとする。

バンドパスフィルタ（フィルタ部材）３４は、発光素子からの出射光（以下、検査光と呼ぶこともある）が含まれる近赤外線の帯域（６５０ｎｍ〜１０００ｎｍ、より好ましくは、６５０ｎｍ〜８００ｎｍ）を選択的に通過させる板状の光学部材である。なお、発光素子の配置位置は任意である。

マイクロレンズアレイ３３は、透明基板５０、及びレンズ（集光レンズ）５２を有する。なお、バンドパスフィルタ３４を支持するスペーサ層５１が透明基板５０の上面に配置される。

複数のレンズ５２は、ラインセンサ９ａの各画素ＰＸに対応してライン状に配置される（図６参照）。レンズ５２の光軸上に画素ＰＸが配置される。レンズ５２の上面視形状は四角形である。レンズ５２の被写界深度は、４ｍｍ以下である。また、レンズ５２の肉厚は、３〜５ｍｍである。

透明基板５０及びレンズ５２は、検査光に対して、実質的に透明な材料からなる。透明基板５０は、石英基板である。レンズ５２は、透明基板５０に形成されたレジスト層が、グレイスケールマスクを用いたホトリソグラフィーにより部分的に除去されて形成される光学部品である。なお、マイクロレンズアレイ３３を画素ＰＸの上方に設けることによって、指１００の表皮から所定の深さに位置する静脈像を好適に撮像することが可能になる。

光チャネル分離層３２は、遮光膜４０、第１透明層４１、第２透明層４２、及びレジスト層４３を有する。

遮光膜４０は、通常の半導体プロセス技術（スパッタ、蒸着等）に基づいて、金属材料がマイクロレンズアレイ３３の下面に格子状に形成された層である。遮光膜４０は、マイクロレンズアレイ３３の各レンズ５２に対応してマトリクス状に形成された複数の開口部ＯＰ１を有する。尚、複数の開口部ＯＰ１とは、光学的な意味での開口を意味する。ここでは、開口部ＯＰ１には、第１透明層４１が充填されている。

第１透明層４１は、レジスト（樹脂材料）からなる層であって、検査光に対して実質的に透明である。第１透明層４１は、通常のコート法（スピンコート法等）により、遮光膜４０が形成された後、マイクロレンズアレイ３３の下面に形成される。コート後の加熱処理によって、第１透明層４１の粘性は失われる。

第２透明層４２は、第１透明層４１と同じ材料からなるレジスト層である。よって、第２透明層４２も、検査光に対して実質的に透明である。第２透明層４２は、互いに離間する複数のランド４２ａを有する。ランド４２ａは、通常のコート法（スピンコート法等）により、第１透明層４１の下面に第２透明層４２が形成された後、その第２透明層４２に格子状の溝が形成されることで形成される。つまり、格子状の溝が形成されることにより、互いに分離された複数のランド４２ａが形成される。分離されたランド４２ａは、ラインセンサ９ａの各画素ＰＸに対応して２次元状に配置される。なお、ランドとは、溝により規定される島状の部分を意味する。各ランドは、互いに完全に分離されている必要はない。

レジスト層４３は、ランド４２ａを覆うように充填される。レジスト層４３は、検査光を吸収する材料（フタロシアニン等）を含むレジスト層である。レジスト層４３は、スピンコート法等に基づいて、ランド４２ａを覆うように（第２透明層４２に形成された溝を埋めるように）レジスト材料が塗布されることで形成される。そして、リソグラフィーに基づいて、マイクロレンズアレイ３３の各レンズ５２の集光箇所に対応する開口部ＯＰ２がレジスト層４３に形成される。なお、開口部ＯＰ２は、ラインセンサ９ａの各画素ＰＸの配置位置にも対応する。開口部ＯＰ２は、ラインセンサ９ａの各画素ＰＸに対応して、ライン状に配置される。

次に、画像取得ユニット９の機能について説明する。指１００の内部領域で反射された検査光は、マイクロレンズアレイ３３のレンズ５２を介して、ラインセンサ９ａの画素ＰＸに集光される。以下、順を追って説明する。なお、上述の内部領域は、指１００の表面から１ｍｍ程度の深さの領域である。

発光素子から出射された検査光は、ヒトの指１００に照射される。ヒトの指１００の内部では、検査光は反射されたりする。また、ヒトの指１００の内部の静脈で、検査光は吸収される。

ヒトの指１００を透過した検査光は、画像取得ユニット９に入射する。まず検査光は、バンドパスフィルタ３４を通過する。なお、検査光以外の外乱光は、バンドパスフィルタ３４により遮断される。バンドパスフィルタ３４によってノイズ成分を遮断することができるため、より良質な画像を取得することができる。

バンドパスフィルタ３４を通過した検査光は、マイクロレンズアレイ３３に入射する。マイクロレンズアレイ３３では、透明基板５０の上面に配置された各レンズ５２によってラインセンサ９ａの各画素ＰＸに集光される。

マイクロレンズアレイ３３のレンズ５２により集光された光は、光チャネル分離層３２に入射される。光チャネル分離層３２は、上述のように、ラインセンサ９ａの各画素に対応してライン状に配置された開口部ＯＰ１及び開口部ＯＰ２を有する。また、光チャネル分離層３２は、ラインセンサ９ａの各画素に対応してライン状に配置されたランド４２ａを有する。隣り合うランド４２ａの間には、レジスト層４３が充填される。ランド４２ａの下面にもレジスト層４３が形成される。レジスト層４３には、近赤外線を吸収する顔料が含有されている。従って、レジスト層４３に入射した光は、効果的にレジスト層４３に含まれる顔料により吸収される。

このような構成により、光チャネル分離層３２は、マイクロレンズアレイ３３のレンズ５２からラインセンサ９ａの画素ＰＸに至る光路（光チャネル）同士を分離する。そして、光チャネル間で生じうるクロストーク（混信）は抑制される。なお、検査光は、レンズ５２から画素ＰＸに進むに従って集光されるから、開口部ＯＰ２の開口幅は、開口部ＯＰ１の開口幅よりも狭く設定されている。

ラインセンサ９ａの各画素に入射された光は、各画素で光電変換される。そして、電気信号として読み出され、Ａ/Ｄ変換回路でアナログ／デジタル変換される。

次に、図７乃至図１０を参照して、カバー板１２の背面に形成されたパターン及びこれを活用したラインセンサ９ａからの像信号の読出し動作について説明する。なお、図７（ａ）は、カバー板１２に設けられるパターンの構成を示す概略図である。図７（ｂ）は、パターンの概略的な部分拡大図である。図７（ｃ）は、パターンの積層構造を示す概略図である。

図７（ａ）に示すように、カバー板１２の背面には、規則的なパターン１４が形成される。

図７（ｂ）に示すように、パターン１４は、光吸収部１４ａ、および光反射部１４ｂを有する。光吸収部１４ａは、発光素子から出射される近赤外線を吸収する。光反射部１４ｂは、発光素子から出射される近赤外線を反射する。

光吸収部１４ａは、幅Ｗ１の部分、及び幅Ｗ２の部分を有する（但し、Ｗ１＜Ｗ２である）ライン状の部分である。光反射部１４ｂは、一定の間隔をあけて配置されている。

図７（ｃ）に示すように、パターン１４は、金属膜１４ｃの上層に黒色樹脂層１４ｄが形成された積層体である。なお、金属膜１４ｃは、カバー板１２の背面に形成されるものとする。パターン１４は、通常の薄膜形成技術、及びパターニング技術を用いて形成される。

図７（ｂ）に示すように、黒色樹脂層１４ｄを規則的にパターニングすることによって、金属膜１４ｃを部分的に露出させ、規則的に光反射部１４ｂを形成する。光吸収部１４ａは、パターニングされた黒色樹脂層１４ｄの除かれなかった部分である。

図８に、ラインセンサ９ａの画素列とパターン１４との関係を示す。画素列は、パターン１４が形成されていない領域Ｒ１からパターン１４が形成された領域Ｒ２に亘る。ここでは、画素列は、光反射部１４ｂの長手方向と平行に配置されている。

図８の矢印に示すように画素列が移動するとき、領域Ｒ２にある画素ＰＸは、光吸収部１４ａ、光反射部１４ｂを交互に通過する。ラインセンサ９ａの移動期間内では、発光素子は発光している。従って、領域Ｒ２にある画素ＰＸが光反射部１４ｂに近接すればするほど、領域Ｒ２にある画素ＰＸからの出力値は増大する。光反射部１４ｂは所定の間隔をあけて規則的に配置されている。従って、領域Ｒ２にある画素ＰＸからの出力に基づいてラインセンサ９ａの移動量を検出することができる。結果として、後述するように、適切なタイミングでラインセンサ９ａから像を出力させることができる。

なお、ここでは光吸収部１４ａのｘ軸に沿う幅Ｗ３は、光反射部１４ｂのｘ軸に沿う幅Ｗ４の略Ｎ倍に設定されている（但し、Ｎは２以上の自然数である）。

ここで図９にラインセンサ９ａに接続される信号処理部の概略的な構成を示す。図９に示すように、信号処理部１５は、比較器１５ａ、及び読出処理部１５ｂを有する。なお、ここでは、説明の便宜上、Ａ／Ｄ変換回路は省略されている。

信号処理部１５の接続関係は次のとおりである。比較器１５ａの入力ａには、領域Ｒ２にある画素からの出力が接続される。比較器１５ａの入力ｂには、閾値が入力される。比較器の出力ｃは、読出処理部１５ｂの入力ａに接続される。読出処理部の入力ｂには、領域Ｒ１にある画素の出力が接続される。読出処理部の出力ｃは、ラインセンサに接続される。読出処理部の出力ｄは、外部の制御回路に接続される。

比較器１５ａは、領域Ｒ２にある画素から出力される信号Ｓ１と予め設定された閾値ＴＨとを比較する。信号Ｓ１が閾値ＴＨを超えた場合、比較器１５ａはハイレベルの信号（タイミング検出信号）Ｓ２を出力する。

読出処理部１５ｂは、比較器１５ａからハイレベルの信号Ｓ２が入力されると、ラインセンサ９ａに対してハイレベルの信号（リード指示信号）Ｓ３を出力する。

ラインセンサ９ａは、所定のサイクルで像取得を実行する。ラインセンサ９ａは、読出処理部１５ｂからハイレベルの信号Ｓ３が入力されると、その時点で蓄積している信号Ｓ４を読出処理部１５ｂの入力ｂへ出力する。読出処理部１５ｂは、ラインセンサ９ａから入力された信号Ｓ４を外部の制御回路へ出力する。

図１０を参照してラインセンサ９ａの移動に伴う像取得動作（特に信号処理部１５の動作）について説明する。

時刻ｔ１では、信号Ｓ１は閾値ＴＨを超える。そして、比較器１５ａは、ハイレベルの信号Ｓ２を出力する。その後、読出処理部１５ｂは、ハイレベルの信号Ｓ３を出力する。その後、ラインセンサ９ａは、ハイレベルの信号Ｓ３の入力時に取得している像Ｐ１を信号Ｓ４として出力する。信号処理部１５から出力される信号Ｓ４は、外部の記憶装置（半導体メモリ）に蓄積画像として保持される。なお、像Ｐ１は、図８の領域Ｒ１０に対応する像であるものとする。

時刻ｔ２では、信号Ｓ１は閾値ＴＨを超える。そして、比較器１５ａは、ハイレベルの信号Ｓ２を出力する。その後、読出処理部１５ｂは、ハイレベルの信号Ｓ３を出力する。その後、ラインセンサ９ａは、ハイレベルの信号Ｓ３の入力時に取得している像Ｐ４を信号Ｓ４として出力する。信号処理部１５から出力される信号Ｓ４は、外部の記憶装置（半導体メモリ）に蓄積画像として保持される。外部の半導体メモリには、像Ｐ１と像Ｐ４が蓄積画像として保持される。なお、像Ｐ４は、図８の領域Ｒ１１に対応する像であるものとする。

時刻ｔ３では、信号Ｓ１は閾値ＴＨを超える。そして、比較器１５ａは、ハイレベルの信号Ｓ２を出力する。その後、読出処理部１５ｂは、ハイレベルの信号Ｓ３を出力する。その後、ラインセンサ９ａは、ハイレベルの信号Ｓ３の入力時に取得している像Ｐ７を信号Ｓ４として出力する。信号処理部１５から出力される信号Ｓ４は、外部の記憶装置（半導体メモリ）に蓄積画像として保持される。外部の半導体メモリには、像Ｐ１、像Ｐ４、像Ｐ７が蓄積画像として保持される。なお、像Ｐ７は、図８の領域Ｒ１２に対応する像であるものとする。

このような処理に基づいて外部には像Ｐ１〜ＰＸが蓄積される。本実施形態においては、上述のようにパターン１４は規則性を有する。より具体的には、一定の間隔で光反射部１４ｂが形成されている。規則的なパターン１４を活用することによってラインセンサ９ａの移動量を検出し、所望の範囲で指１００の静脈像を過不足なく取得することができる。

本実施形態においては、形状記憶合金の線状体６を活用してキャリア部材５を移動させている。形状記憶合金は、その温度に応じて収縮する。しかしながら、形状記憶合金の温度を精度よく制御することは難しい。形状記憶合金のばねの特性にはばらつきが予想され、その温度は使用される環境も影響するからである。

本実施形態では、上述のように、規則的なパターン１４を活用してラインセンサ９ａから像を出力させる。従って、たとえ、ラインセンサ９ａの移動速度が一定ではないとしても、適切なタイミングで必要な分の像を取得することができる。換言すると、ｔ１〜ｔ２の時間間隔と、ｔ２〜ｔ３の時間間隔とが一致していなくてもリードされる像には何ら影響はない。このようにして、所望の範囲で指１００の静脈像を過不足なく取得することが実現される。

なお、信号処理部１５の具体的な構成は任意である。ラインセンサ９ａの画素から出力されるアナログ信号を、Ａ／Ｄ変換回路でデジタル信号へ変換した上で、上述の比較器１５ａ、及び読出処理部１５ｂを接続させても良い。比較器１５ａ、読出処理部１５ｂをソフトウェアによって実現させても良い。

また、読出処理部１５ｂから伝達される信号Ｓ３に基づいてラインセンサ９ａに像取得を実行させ、取得した像を出力させても良い。この場合、ラインセンサ９ａは、必要な期間のみ像取得を実行する。従って、ラインセンサ９ａの消費電力を低減させることができる。

また、パターン１４には何らかの規則性（周期性）が設定されていれば良い。また、パターン１４に設定された周期性の変位を検出する手段は光学的な方法以外（例えば、磁気的な方法）であっても良い。パターン１４の変位を検出する別個のセンサを設けても良い。

最後に図１１、１２を参照して、生体情報取得装置７０が組み込まれる生体認証装置８０の構成及び動作について概略的に説明する。

図１１に示すように、生体認証装置８０は、処理部８１、認証実行部８２、画像形成部８３、記憶部８４、発光部８５、静脈像取得部８６、及び指紋検出部８７を有する。なお、発光部８５は、発光素子に相当する。静脈像取得部８６は、生体情報取得装置７０に相当する。なお、生体認証装置８０は、生体情報取得装置をインターフェイスとする通常のコンピュータから構成されるものとする。また、生体認証装置８０は、図１１に示す構成に限定されるべきものではない。

生体認証装置８０は、図１２に示すように動作する。なお、生体認証装置８０は、図１に示した携帯電話６０に組み込まれているものとする。

まず生体認証装置８０が組み込まれた携帯電話６０は非動作状態にある。

次に携帯電話６０の生体認証機能が活性化される（Ｓ１）。なお、生体認証機能を活性化させる具体的な方法は任意である。操作者が携帯電話のあるボタンを押したときに生体認証機能が活性化されるように設定すれば良い。なお、生体認証機能が活性化されるとき、カバー板１２の前面上には指１００が載置されるものとする。

次に、生体認証機能の活性化に基づいて、ラインセンサ９ａの移動を開始させる（Ｓ２）。より具体的には、線状体６にパルス電流を流し、線状体６を加熱し、線状体６を収縮させる。また、このとき、発光素子８から近赤外線を出力させる。また、ラインセンサ９ａを所定のフレームレートで像取得させる。

次に、像の読出しを実行する（Ｓ３）。ラインセンサ９ａから像を読み出す手順は、図１０で説明したとおりである。

次に、画像形成部８３は、認証用の静脈像を形成する（Ｓ４）。本実施形態においては、ラインセンサ９ａ（信号処理部１５）から順次出力される画像同士をつなぎ合わせると、所望の静脈像が復元される。つまり、画像形成部８３は、取得した画像同士の重複部分を考慮して画像処理する必要はない。規則的なパターンを活用してラインセンサ９ａで過不足なく像を取得することで、画像形成部８３の処理負担を低減させることができる。

次に、認証実行部８２は認証を実行する（Ｓ５）。具体的には、認証実行部８２は、画像形成部８３から出力された認証用画像と記憶部８４に予め登録された静脈像画像とに基づいて生体認証を実行する。例えば、認証実行部８２は、両画像間で静脈の分岐態様がＮ（Ｎ：２以上の自然数）箇所以上で一致していれば認証成功と判定し、両画像間で静脈の分岐態様が一致する箇所がＮ箇所未満であれば認証失敗と判定する（Ｓ６）。なお、認証の具体的な方法は画像処理方法に依存するため、上述の例に限定されるべきものではない。

認証成功の場合、生体認証装置８０が組み込まれた携帯電話の機能が活性化される（Ｓ７）。そして、携帯電話は、通常の動作状態に復帰する。なお、認証失敗の場合、生体認証装置８０が組み込まれた携帯電話は非動作状態を維持する。

このようにして、生体認証装置８０が携帯電話に組み込まれることによって、携帯電話のセキュリティー性能が飛躍的に向上する。

上述の説明から明らかなように、本実施形態においては、フォトセンサの画素列の画素配置方向に直交する方向にフォトセンサを移動させることで、所望の範囲（図１５のＲ１００）で静脈像を取得することを実現することができる（尚、図１５のＲ１０１の範囲は、十分とは言えない）。また、形状記憶合金からなる線状体を活用してフォトセンサを移動させることで、より簡素な駆動機構を実現できる。レールといったガイド部材を設けることによって、フォトセンサの移動を安定にすることができる。規則的なパターンを活用してフォトセンサの移動量を検出し、この検出結果に基づいて、フォトセンサから取得像を出力させることで、後続の画像処理負担を低減させることができる。また、コネクタ１１をベース板１の開口に部分的に収納させることで、生体情報取得装置７０の薄型化を図ることができる。

消費電力の低減について図１３を参照して説明する。図１３に示すように、線状体６を形成する形状記憶合金はＳ字特性を有する。線状体６を通電させて線状体６の温度を上昇させることで、線状体６を収縮させることができる。このとき、線状体６を完全に収縮させた状態にするためには、線状体６に過大な電流を通電させることが必要になる。これは、収縮終了点に推移するに従って、温度変化に対する収縮歪量が小さくなるためである。

本実施形態では、この点に鑑みて、線状体６を完全に収縮させることなく、キャリア部材５を所望の位置に移動させる。これによって、キャリア部材５の移動に要する電流量を低減し、結果的に、生体情報取得装置の消費電力を低減させることができる。

なお、線状体６が完全に収縮したとき、線状体６を形成するラセン状の金属線は、線状体６の延在方向に沿って高密度に配置され、隣り合う金属線の間隔が無い又は極めて狭い状態にある。

図１４を参照して、線状体６の伸張及び収縮について説明する。キャリア部材５が初期位置にあるとき、図１４（ａ）に示すように線状体６を形成する金属線の間隔はＷ１である。キャリア部材５が移動後の位置にあるとき、図１４（ｂ）に示すように線状体６を形成する金属線の間隔はＷ２である。ここでは、Ｗ２＜Ｗ１の関係が成立する。但し、Ｗ１は正の整数とし、Ｗ２は、０又は正の整数である。

図１４（ｂ）の状態のとき、線状体６は、まだ完全に収縮した状態にはない。本実施形態では、上述の形状記憶合金の特性（図１３参照）を踏まえ、線状体６を完全に収縮させることなく、キャリア部材５を移動させる。生体情報取得装置の消費電力が増大することを効果的に抑制することができる。

［参考例］
以下、図１６及び図１７を参照して、参考例について説明する。図１６及び図１７は、参考例に係る生体情報取得装置の概略的な上面図である。

図１６は、キャリア部材５の移動前の状態を示す。図１７は、キャリア部材５の移動語の状態を示す。図１６及び図１７の点線で囲まれた部分から明かなように、キャリア部材５の移動の前後において、線状体６は、固定部４６付近で屈曲する。この場合、線状体６が固定部４６付近で次第に劣化し、線状体６の寿命が短くなってしまうおそれがある。特に、線状体６は通電によって収縮する。線状体６が細くなると、その分抵抗値が増大する。これにより、最悪の場合、線状体６が断線し、キャリア部材５の移動が困難になってしまう。

本発明の実施形態では、線状体６を、支持部２及び突起４５夫々との係合位置で屈曲させ、固定部付近では屈曲させない。この構成を採用することで、線状体６の収縮に伴って、線状体６が劣化してしまうことを効果的に抑制することができる。

［第２の実施形態］
図１８を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。図１８は、生体情報取得装置の概略的な上面図である。

本実施形態では、第１の実施形態とは異なり、支持部２に回転体４７を設ける。支持部２ａに回転体４７ａを設け、支持部２ｃに回転体４７ｂを設ける。

回転体４７ａは、支持部２ａによって軸支された状態にある。回転体４７ａは、ｚ軸に沿う軸を回転軸として回転する。回転体４７ｂについても同様である。

線状体６の収縮を回転体４７によって補助する。これによって、線状体６の収縮時、線状体６が受けるストレスを低減することができる。線状体６が受けるストレスの低減によって、線状体６の長寿命化を図ることができる。なお、回転体４７を突起４５の部分にも設けても良い。これにより相乗的な効果を得ることができる。

［第３の実施形態］
図１９乃至図２１を参照して本発明の第３の実施形態について説明する。図１９乃至図２１は、線状体の配置態様のバリエーションを示す説明図である。

上述の実施形態では、図１９（ａ）に示すように線状体６を配置したが、この構成に限られるべきものではない。

図１９（ｂ）に示すように、キャリア部材５に複数の突起４５を設けても良い。このような場合であっても上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図１９（ｃ）に示すように、２つの線状体６でキャリア部材５を引っ張っても良い。上述の実施形態よりも強い引っ張り力を確保することができる場合がある。また、一方の線状体６が故障したとしても、他方の線状体６でキャリア部材５を引っ張ることができる。なお、一方の線状体６は、支持部２ａ及び突起４５を介して、固定部４６ａと固定部４６ｐ間を延在する。他方の線状体６は、支持部２ｃ及び突起４５を介して、固定部４６ｃと固定部４６ｑ間を延在する。

図２０（ｄ）に示すように、固定部４６をキャリア部材５の初期位置の近くに配置すると良い。これによって、上述の実施形態よりも、より大きな引張り力を確保することができる。なお、この場合、固定部４６の配置位置は、支持部２ａ、２ｃよりもキャリア部材５に近い。

図２０（ｅ）に示すように、２つの突起４５の間に支持部２ｅを設け、これに線状体６を架け渡しても良い。これによって、線状体６の長さを十分に長くすることでき、上述の場合よりも、十分な引っ張り力を得ることができる。

図２０（ｆ）に示すように、中間部分６ｐをｘ軸に交差する方向に延在させても良い。中間部分６ｙについても同様である。このような場合であっても第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

図２１（ｇ）に示すように、線状体６を配置しても良い。このような場合も第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。図２１（ｈ）に示すように、線状体６を配置しても良い。このような場合も第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。ただし、これらは、十分な引っ張り力を得るためには有効ではない。

上述のバリエーションは相互に組み合わせることができるものとする。

［第４の実施形態］
図２２を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。図２２は、キャリア部材の概略的な上面図である。

図２２に示すように、キャリア部材５には、光源８が設けられる。光源８は、発光素子８ａ〜８ｄからなる。キャリア部材５に光源８を配置しない場合、キャリア部材５の移動に応じて、キャリア部材５と光源８間の距離が変化する。この場合、画素の出力値を適正に保つため、キャリア部材５の位置に応じて光源８の出射光強度を変化することが要求される場合がある。

本実施形態では、キャリア部材５に光源８を設ける。これによって、上述のような調整機構を採用することなく、良質な画像を取得することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。ベース板以外の部材に線状体を固定しても良い。突起の個数及び配置位置は任意である。

７０ 生体情報取得装置
１ ベース板
２ 支持部
３ レール
５ キャリア部材
６ 線状体
８ 発光素子
９ 画像取得ユニット
９ａ ラインセンサ
９ｂ 光学機能部
１１ コネクタ
１２ カバー板
１４ パターン

３２ 光チャネル分離層
３３ マイクロレンズアレイ
３４ バンドパスフィルタ

４０ 遮光膜
４１ 透明層
４２ 透明層
４２ａ ランド
４３ レジスト層
４５ 突起
４６ 固定部
４７ 回転体
５０ 透明基板
５１ スペーサ層
５２ レンズ

６０ 携帯電話
６１ 上側本体
６２ 下側本体
６３ ヒンジ
６４ 表示部
６５ ボタン

８０ 生体認証装置
８１ 処理部
８２ 認証実行部
８３ 画像形成部
８４ 記憶部
８５ 発光部
８６ 静脈像取得部
８７ 指紋検出部

１００ 指

Claims (10)

1. １列以上の画素列を有する撮像部と、
   前記撮像部が相対的に移動可能な状態で取り付けられた固定側部材と、
   電気的制御に応じて長さが変化すると共に、前記撮像部及び前記固定側部材夫々に対する係合位置で屈曲している線状体と、
   を備える画像取得装置。
2. 前記線状体は、前記撮像部及び前記固定側部材夫々に対する前記係合位置の間にある中間部分よりも外端方向にある部分で位置的に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。
3. 前記撮像部に対して前記線状体が係合する係合部には、少なくとも前記線状体が当接する範囲で曲面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。
4. 前記固定側部材に対して前記線状体が係合する係合部には、少なくとも前記線状体が当接する範囲で曲面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。
5. 前記係合部には、前記線状体の収縮又は伸張に応じて回転可能な回転体が設けられていることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像取得装置。
6. 前記線状体は、前記画素列における画素配置方向に交差する方向に延在する部分を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像取得装置。
7. 前記線状体は、前記固定側部材に対して複数の箇所で係合することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像取得装置。
8. 前記線状体は、形状記憶合金からなることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の画像取得装置。
9. 被検体に対する光照射に基づいて前記被検体の生体情報を取得する生体情報取得装置であって、
   １列以上の画素列を有する撮像部と、
   前記撮像部が相対的に移動可能な状態で取り付けられた固定側部材と、
   電気的制御に応じて長さが変化すると共に、前記撮像部及び前記固定側部材夫々に対する係合位置で屈曲している線状体と、
   を備える、生体情報取得装置。
10. 請求項９に記載の生体情報取得装置を備える生体認証装置。

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