JP2019049809A - 生体情報取得装置、及び、生体情報取得装置を備えた電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】指を伸ばした状態で撮像面に軽く載置した状態で、指紋パターンと血管パターンとを良好に取得することができる生体情報取得装置を提供する。【解決手段】指の指紋パターンと血管パターンとに基づいた生体情報を取得する生体情報取得装置であって、指先の指紋パターンが撮像される第1撮像面と、指の血管パターンが撮像される第2撮像面とが、並んで配置されており、第1撮像面は第2撮像面に対して所定の角度を成すように配置されている。【選択図】 図2
Description
本発明は、生体情報取得装置、及び、生体情報取得装置を備えた電子機器に関する。特に、血管パターン及び指紋パターンを取得する生体情報取得装置、及び、係る生体情報取得装置を備えた電子機器に関する。
近年、セキュリティ保護の観点から、生体情報を用いた生体認証技術が注目されている。生体認証では、例えば、照合用のテンプレートデータを事前にテンプレート格納部に登録しておき、認証時に利用者(被検者)のデータを取得して、テンプレート格納部に登録された照合用のテンプレートデータとの類似性を判定することによって、利用者の認証を行う。
認証に用いられる生体情報として、例えば、指紋、血管、掌形、顔、虹彩、及び、声紋といった情報を挙げることができる。中でも、取得の容易性などの観点から、指紋パターンや血管パターンが広く用いられている。特に、血管パターンに基づいた認証技術は、偽造などによる成り済ましが困難であり、また、利用者の心理的抵抗感も少ないといった利点を備えている(非特許文献1参照)。現金自動預け払い機(ATM)、入退室管理装置、パーソナルコンピュータなどといった種々の機器に、血管(静脈)パターンを用いた認証技術が導入されている。
社団法人日本自動認識システム協会著、「よくわかるバイオメトリクスの基礎」、第1版、株式会社オーム社、平成17年9月5日、p.47−55
認証精度をより高めるといった観点からは、血管パターンと指紋パターンとに基づいて認証を行なうといったことが考えられる。この場合、指自体は直線的な形状であるから、指紋の撮像面と血管の撮像面とを同一の平面上に並べて配置するといった構成が考えられる。撮像面周辺の筐体構造等にもよるが、この構成は、指を伸ばした状態で撮像面に載置するので、位置的再現性に優れ、また、指内の血流を阻害し難いので、良好な指内血管パターンを取得することができるといった利点を備えている。
しかしながら、一般的に、指紋がある指表面は、指先に向かうほど丸みを帯びるといった形状である。従って、指紋の撮像面と血管の撮像面とを同一の平面上に配置するといった構成の場合、指先に近いほど指表面と撮像面との間に隙間が生ずる。このことは、指紋がある部位における撮像面積が狭くなることを意味する。認証の精度向上といった観点からは、指紋がある部位の撮像面積はできるだけ広いことが好ましい。
「撮像時には指を強く撮像面に押し付ける」といったことを利用者に求めることによって、指紋がある部位の撮像面積を広げることはできる。しかしながら、血管パターンは、必要以上の力を指に加えて血流が阻害された状態で撮像を行ない取得するといったことになり、指内血管パターンの撮像に支障を来たす原因となる。
従って、本発明の目的は、指を伸ばした状態で撮像面に軽く載置した状態で、指紋パターンと血管パターンとを良好に取得することができる生体情報取得装置を提供することにある。
上記の目的を達成するための本発明に係る生体情報取得装置は、
指の指紋パターンと血管パターンとに基づいた生体情報を取得する生体情報取得装置であって、
指先の指紋パターンが撮像される第1撮像面と、指の血管パターンが撮像される第2撮像面とが、並んで配置されており、
第1撮像面は第2撮像面に対して所定の角度を成すように配置されている、
生体情報取得装置である。
指の指紋パターンと血管パターンとに基づいた生体情報を取得する生体情報取得装置であって、
指先の指紋パターンが撮像される第1撮像面と、指の血管パターンが撮像される第2撮像面とが、並んで配置されており、
第1撮像面は第2撮像面に対して所定の角度を成すように配置されている、
生体情報取得装置である。
本発明に係る生体情報取得装置において、第1撮像面は第2撮像面に対して6度ないし14度の範囲の角度を成すように配置されている構成とすることができる。より好ましくは、第1撮像面は第2撮像面に対して8度ないし12度の範囲の角度を成すように配置されている構成とすることが望ましい。
発明者は、指全体に不要な力を入れずに指を真っすぐに載置した状態で、指紋パターン及び血管パターンが不足なく撮像することができる条件について検討をした。実際には、指の部分の生体の厚み、人差指や中指での形状に違いなど、利用者による差が大きく、理論値として角度を求めることは困難であった。そこで、多数のサンプルについて測定を行い、統計的な処理を行なった結果、上記の条件を得た。
上述した各種の好ましい構成を含む本発明に係る生体情報取得装置において、第1撮像面と第2撮像面とは、指置き台を構成する筐体に配置されている構成とすることができる。
筐体を構成する材料は特に限定するものではなく、金属材料やプラスチック材料といった周知の材料を用いて構成することができる。成形の容易性といった観点からは、プラスチック材料を用いて筐体を形成することが好ましい。
上述した各種の好ましい構成を含む本発明に係る生体情報取得装置は、更に、
第1撮像面における画像情報を取得する第1撮像部と、
第2撮像面における画像情報を取得する第2撮像部と、
を備えており、
第1撮像部は指紋パターンを撮像し、
第2撮像部は血管パターンを撮像する、
構成とすることができる。
第1撮像面における画像情報を取得する第1撮像部と、
第2撮像面における画像情報を取得する第2撮像部と、
を備えており、
第1撮像部は指紋パターンを撮像し、
第2撮像部は血管パターンを撮像する、
構成とすることができる。
この場合において、
第1撮像部は、光学的な撮像素子または接触方式の半導体素子から構成されており、
第2撮像部は、光学的な撮像素子から構成されている、
構成とすることができる。
第1撮像部は、光学的な撮像素子または接触方式の半導体素子から構成されており、
第2撮像部は、光学的な撮像素子から構成されている、
構成とすることができる。
光学的な撮像素子として、例えばCCD撮像素子やCMOS撮像素子といった、周知の撮像素子を用いることができる。また、接触方式の半導体素子として、例えば、静電容量方式、感圧方式、超音波方式などといった半導体素子を用いることができる。
第1撮像部と第2撮像部とを備えた、上述した各種の好ましい構成を含む本発明に係る生体情報取得装置は、更に、
第1撮像面上に載置される指の部分に光を照射する第1光源部と、
第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する第2光源部と、
を備えており、
第1撮像部は、光学的な撮像素子から構成されていると共に、第1光源部の反射光による指紋パターンを撮像し、
第2撮像部は、第2光源部の透過散乱光による血管パターンを撮像する、
構成とすることができる。
第1撮像面上に載置される指の部分に光を照射する第1光源部と、
第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する第2光源部と、
を備えており、
第1撮像部は、光学的な撮像素子から構成されていると共に、第1光源部の反射光による指紋パターンを撮像し、
第2撮像部は、第2光源部の透過散乱光による血管パターンを撮像する、
構成とすることができる。
この場合において、第1撮像面と第2撮像面とは、それぞれ、撮像対象となる光に対して透明な材料で形成されている構成とすることができる。尚、ここで「透明」とは、撮像に支障がない程度に光を透過すれば足りる趣旨であり、対象光に対して完全な透過性を有するといったことは要しない。第1撮像面や第2撮像面を構成する部材は、本発明の実施に支障がない限り、特に限定するものではい。例えば、ガラス材料やプラスチック材料を用いて構成することができる。撮像面の光を撮像部に導く導光部材や結像部材は、生体情報取得装置の外形や内部構造に応じて、適宜好適に配置すればよい。導光部材や結像部材を構成する材料として、鏡面材料、ガラス材料、プラスチック材料などを例示することができる。
第1光源部と第2光源部とを備えた、上述した各種の好ましい構成を含む本発明に係る生体情報取得装置において、第1光源部は、第1撮像面を介して第1撮像面に載置される指の部分に光を照射する構成とすることができる。また、第1光源部は、可視光または近赤外光を照射する構成とすることができる。
第1光源部と第2光源部とを備えた、上述した各種の好ましい構成を含む本発明に係る生体情報取得装置において、第2光源部は、光源光の透過散乱光が第2撮像面に入射するように、第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する構成とすることができる。また、第2光源部は、近赤外光を照射する構成とすることができる。
近赤外光は、生体組織に対する透過性が高い。一方、特定の波長(800ナノメートル前後)の近赤外光は静脈の血液中の還元ヘモグロビンに吸収されるといった特性を示す。従って、生体を透過し散乱した近赤外光を撮像した画像において、血管(静脈)パターンは影となって表れる。
第1光源部や第2光源部として、例えば、発光ダイオード(LED)やエレクトロルミネッセンス(EL)装置を挙げることができる。光源の小型化といった観点からは、中でも、第1光源部および第2光源部は発光ダイオードを用いて構成することが好ましい。第1光源部および第2光源部は、発光/非発光を制御する周知の駆動回路によって駆動すればよい。
あるいは又、第1撮像部と第2撮像部とを備えた、本発明に係る生体情報取得装置は、更に、
第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する光源部、
を備えており、
第1撮像部は、接触方式の半導体素子から構成されていると共に、第1撮像面上に接する指の指紋パターンを撮像し、
第2撮像部は、光源部の透過散乱光による血管パターンを撮像する、
構成とすることができる。
第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する光源部、
を備えており、
第1撮像部は、接触方式の半導体素子から構成されていると共に、第1撮像面上に接する指の指紋パターンを撮像し、
第2撮像部は、光源部の透過散乱光による血管パターンを撮像する、
構成とすることができる。
この場合においても、第2撮像面は、撮像対象となる光に対して透明な材料で形成されている構成とすることができる。そして、光源部は、光源光の透過散乱光が第2撮像面に入射するように、第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する構成とすることができる。また、光源部は、近赤外光を照射する構成とすることができる。例えば、発光ダイオードを用いて構成することができる。
上述した各種の好ましい構成を含む生体情報取得装置は、更に、
第1撮像部で撮像される指紋パターンと第2撮像部で撮像される血管パターンとから認証データを生成する画像処理部と、
照合用のテンプレートデータが格納されるテンプレート格納部と、
認証データに基づいてテンプレート格納部のテンプレートデータとの認証処理を行なう認証処理部と、
を備えている、
構成とすることができる。
第1撮像部で撮像される指紋パターンと第2撮像部で撮像される血管パターンとから認証データを生成する画像処理部と、
照合用のテンプレートデータが格納されるテンプレート格納部と、
認証データに基づいてテンプレート格納部のテンプレートデータとの認証処理を行なう認証処理部と、
を備えている、
構成とすることができる。
画像処理部、テンプレート格納部、及び、認証処理部などは、演算回路や記憶装置(メモリ)等といった周知の回路素子などを用いて構成することができる。装置全体の動作を制御する制御部などについても同様である。
テンプレート格納部は、例えば、書き換え可能な二次記憶装置などを用いて構成することができる。テンプレート格納部に格納される照合用のテンプレートデータの構成や、テンプレート格納部を参照して行う認証処理の構成は、特に限定するものではない。
例えば、照合用のテンプレートデータは、指紋パターンや血管パターンの画像データそのものを登録するといった構成であってもよいし、指紋パターンや血管パターンの分岐点の位置や方向などの特徴をパラメータ化しこれを登録するといった構成であってもよい。認証処理は、例えば、周知のパターンマッチングのアルゴリズムから適宜好適なものを選択して行えばよい。照合の態様は特に限定するものではなく、1対1照合であってもよいし、1対N照合であってもよい。
テンプレート格納部を備えた本発明の生体情報取得装置にあっては、例えば未登録の利用者を新たな登録者として登録するために、第1撮像部および第2撮像部が撮像した画像から抽出した利用者の指紋パターンと血管パターンに基づいてテンプレート格納部の更新を行う更新処理部を更に備えている構成とすることもできる。
上述した各種の好ましい構成を含む生体情報取得装置を備えた電子機器として、例えば、コンピュータ等の情報端末、現金自動預け払い機(ATM)、入退室管理装置、及び、扉施錠用電子機器を挙げることができる。生体情報取得装置は、これらに内蔵される態様であってもよいし、あるいはまた、通信回線等によって接続される外付型態様であってもよい。
本発明の生体情報取得装置にあっては、指先の指紋パターンが撮像される第1撮像面と指の血管パターンが撮像される第2撮像面とが並んで配置されている。そして、第1撮像面は、第2撮像面を含む平面に対して、所定の角度を成すように配置されている。これによって、指を伸ばした状態で撮像面に軽く載置した状態で、指紋パターンと血管パターンとを良好に取得することができる。
以下、図面を参照して、実施形態に基づき本発明の生体情報取得装置を説明する。本発明は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料は例示である。以下の説明において、同一要素または同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
[第1の実施形態]
第1の実施形態は、本発明の生体情報取得装置に関する。
第1の実施形態は、本発明の生体情報取得装置に関する。
図1は、第1の実施形態に係る生体情報取得装置の構成を説明するための模式的な構造図である。
生体情報取得装置1は、指10の指紋パターンと血管パターンとに基づいた生体情報を取得する生体情報取得装置である。生体情報取得装置1にあっては、指先の指紋パターンが撮像される第1撮像面131と、指の血管パターンが撮像される第2撮像面141とが、並んで配置されている。後述する図4A及び図4Bを参照して後で詳しく説明するが、第1撮像面131は第2撮像面141に対して所定の角度を成すように配置されている。
生体情報取得装置1は、更に、
第1撮像面131における画像情報を取得する第1撮像部130と、
第2撮像面141における画像情報を取得する第2撮像部140と、
を備えている。そして、
第1撮像部130は指紋パターンを撮像し、
第2撮像部140は血管パターンを撮像する。
第1撮像面131における画像情報を取得する第1撮像部130と、
第2撮像面141における画像情報を取得する第2撮像部140と、
を備えている。そして、
第1撮像部130は指紋パターンを撮像し、
第2撮像部140は血管パターンを撮像する。
第1撮像部130は、光学的な撮像素子または接触方式の半導体素子を用いて構成することができ、第2撮像部140は、光学的な撮像素子を用いて構成することができる。以下説明するように、生体情報取得装置1にあっては、第1撮像部130と第2撮像部140とは共に、光学的な撮像素子(例えば、CMOS撮像素子)から構成されている。
生体情報取得装置1は、更に、
第1撮像面上131に載置される指の部分に光を照射する第1光源部120と、
第2撮像面上141に載置される指の部分に光を照射する第2光源部150と、
を備えている。そして、
第1撮像部130は、光学的な撮像素子から構成されていると共に、第1光源部120の反射光による指紋パターンを撮像し、
第2撮像部140は、第2光源部150の透過散乱光による血管パターンを撮像する。
第1撮像面上131に載置される指の部分に光を照射する第1光源部120と、
第2撮像面上141に載置される指の部分に光を照射する第2光源部150と、
を備えている。そして、
第1撮像部130は、光学的な撮像素子から構成されていると共に、第1光源部120の反射光による指紋パターンを撮像し、
第2撮像部140は、第2光源部150の透過散乱光による血管パターンを撮像する。
また、生体情報取得装置1は、更に、
第1撮像部130で撮像される指紋パターンと第2撮像部140で撮像される血管パターンとから認証データを生成する画像処理部160と、
照合用のテンプレートデータが格納されるテンプレート格納部170と、
認証データに基づいてテンプレート格納部170のテンプレートデータとの認証処理を行なう認証処理部180と、
を備えている。
第1撮像部130で撮像される指紋パターンと第2撮像部140で撮像される血管パターンとから認証データを生成する画像処理部160と、
照合用のテンプレートデータが格納されるテンプレート格納部170と、
認証データに基づいてテンプレート格納部170のテンプレートデータとの認証処理を行なう認証処理部180と、
を備えている。
上述した、第1光源部120、第2光源部150、第1撮像部130、及び、第2撮像部140、並びに、画像処理部160、テンプレート格納部170、及び、認証処理部180は、制御部110からの指令によって動作する。
画像処理部160は、第1撮像部130で撮像される指紋パターンを処理する第1画像処理部161、及び、第2撮像部140で撮像される血管パターンを処理する第2画像処理部162から構成されている。
説明の都合上、テンプレート格納部170には、指紋パターンから生成される特徴点が類似するものを群とする区分がされており、各区分の中に、血管パターンに基づいたテンプレートデータが格納されているものとする。
尚、図1では、後述する筐体100内に画像処理部、テンプレート格納部、認証処理部などが納められているとして示したが、これは例示に過ぎない。詳しくは、後述する図11を参照して、後で説明する。
引き続き、上述した各種構成要件の配置関係について説明する。図2は、第1の実施形態に係る生体情報取得装置の模式的な斜視図である。尚、筐体100内に配置されている構成要素のうちの一部を、破線を用いて示した。
第1撮像面131と第2撮像面141とは、指置き台を構成する筐体100に配置されている。筐体100は、例えば黒色のプラスチック材料から成る。筐体100には、指置き部分として凹部が設けられており、凹部の底に、指10の延びる方向に沿って並んで配置された第1撮像面131と第2撮像面141が配置されている。
第1撮像面131は、指10の末節に対応する位置に配置されている。第2撮像面141は、指10の中節から基節に対応する位置に配置されている。
第1撮像面131と第2撮像面141とは、それぞれ、撮像対象となる光に対して透明な材料で形成されている。ここでは、共に、可視光と近赤外光に対して透明なプラスチック材料から成る板材で構成されているとして説明するが、これに限るものではない。
第1光源部120は、筐体100の内部、より具体的には、第1撮像面131を介して第1撮像面131に載置される指10の部分に光を照射するように配置されている。第1撮像部130が撮像対象とする光の種類にもよるが、第1光源部120は、可視光または近赤外光を照射するように構成することができる。ここでは、第1光源部120は白色の発光ダイオードを用いて構成されているとして説明するが、これに限るものではない。
第2光源部150は、光源光の透過散乱光が第2撮像面141に入射するように、第2撮像面141上に載置される指10の部分に光を照射するように配置されている。図に示す例では、第2光源部150は筐体100に載置される指10の側面に光を照射するように配置されている。第2光源部150は、近赤外光を照射する。ここでは、第2光源部150は近赤外光の発光ダイオードを用いて構成されているとして説明するが、これに限るものではない。また、図2に示す第2光源部150の形状は発光面を示す。図示の都合上、第2光源部150に用いられる発光ダイオードの図示は省略した。
第1撮像面131における画像情報を取得する第1撮像部130と、第2撮像面141における画像情報を取得する第2撮像部140とは、共に、筐体100内に配置されている。符号132は、第1撮像面131からの光を第1撮像部130に導光する導光部材を示し、符号142は、第2撮像面141からの光を第2撮像部140に導光する導光部材を示す。導光部材132,142は、例えば、鏡面材料から構成されている。
尚、図に示す撮像部と導光部材の配置は例示にすぎない。例えば、筐体内の隅部に撮像部を配置し、複数の導光部材を組み合わせて撮像部に光を導光するといった構成であってもよい。
生体情報取得装置1の使用時における光の照射について説明する。図3は、生体情報取得装置の使用状態を説明するための模式的な斜視図である。
利用者は、第1撮像面131側が指先になるように指10を載置する。図では、利用者の第二指(人差し指)が載置されている状態を示した。第1光源部120は、第1撮像面131を介して第1撮像面131に載置される指10の部分に光を照射する。そして、この状態で、第1撮像部130が撮像を行なう。第2光源部150は、光源光の透過散乱光が第2撮像面141に入射するように、第2撮像面141上に載置される指10の部分に光を照射する。そして、この状態で、第2撮像部140が撮像を行なう。尚、図3では第1光源部120と第2光源部150とが共に照射状態にあるとしたが、これは例示にすぎない。撮像の際の迷光が問題になるなどといった場合には、それぞれを別個に照射状態として個々に撮像を行なうといった構成であってもよい。
次いで、第1撮像面131と第2撮像面141との角度関係について、図4A及び図4Bを参照して説明する。
図4Aは、生体情報取得装置における撮像面側の模式的な平面図である。図4Bは、図4AにおいてA−Aで示す部分の模式的な断面図である。
図4Bに示すように、生体情報取得装置1において、第2撮像面141を含む平面に対して、第1撮像面131を含む平面が、所定の角度A1を成すように配置されている。角度A1の単位は[度]である。
即ち、第1撮像面131は第2撮像面141に対して、6度ないし14度の範囲の角度を成すように配置されており、より好ましくは、8度ないし12度の範囲の角度を成すように配置されている。従って、6度≦A1≦14度といった設定、より好ましくは、8度≦A1≦12度といった設定である。
上述したように、指紋がある指表面は、指先に向かうほど丸みを帯びるといった形状である。しかしながら、第1撮像面131が第2撮像面141を含む平面に対して、上向きに所定の角度を成すように配置することで、指表面と第1撮像面131との密着性が向上する。これによって、指紋がある部位における撮像面積を広くすることができる。
本発明の理解を助けるため、参考例の生体情報取得装置の撮像面積と、本発明の生体情報取得装置の撮像面積について説明する。
図5Aは、参考例の生体情報取得装置9における撮像面側の模式的な平面図である。図5Bは、図5AにおいてB−Bで示す部分の模式的な断面図である。
図5Bに示すように、参考例の生体情報取得装置9において、第1撮像面131は第2撮像面141と同一の平面に配置されている。換言すれば、図4Bにおいて、角度A1を0度としたといった構成である。尚、符号900は、生体情報取得装置9に用いられる筐体を示す。
図6Aは、角度A1を0度に設定した参考例の生体情報取得装置において撮像される指紋パターンの例を示す。図6Bは、角度A1を10度に設定したときの第1の実施形態に係る生体情報取得装置において撮像される指紋パターンの例を示す。
これらの指紋パターンの撮像は、いずれも、指を伸ばした状態で撮像面に軽く載置した状態で行なった。図から明らかなように、参考例に対して、第1の実施形態に係る生体情報取得装置1において撮像される指紋パターンはより広い領域で撮像が行なわれていることが分かる。従って、指紋パターンに含まれる特徴点などをより多く抽出することができ、認証の精度向上を図ることができる。また、指を伸ばした状態で撮像面に軽く載置した状態であるので、指内血管パターンの撮像に支障を来たすといったこともない。
以上、生体情報取得装置1の構成について詳しく説明した。次いで、生体情報取得装置1の動作について詳しく説明する。
例えば、生体情報取得装置1の制御部110には、装置全体の制御プログラムが格納されており、認証処理部180には認証動作を実行させるためのプログラムが格納されている。生体情報取得装置1は、全体として、制御部110からの指示に従い、所定の動作を行なう。
図7は、生体情報を取得して認証を行なう動作を説明するための模式的なフローチャートである。
生体情報取得装置1は、例えば外部からの指令に応じて動作を開始する。先ず、生体情報取得装置1は、利用者の指紋パターンと血管パターンとを取得する(ステップS101)。
生体情報取得装置1は、第2光源部150が非発光の状態で、第1光源部120を発光させて、指先に白色光を照射する。次いで、第1撮像部130は、指紋パターンの二次元画像を取得する。具体的には、第1撮像面131上の指先表面で反射した白色光を導光部132を介して撮像することによって画像情報を取得する。その後、第1光源部120を非発光とする。
次いで、第1光源部120が非発光の状態で、第2光源部150を発光させて、指に近赤外光を照射する。第2撮像部140は、指を透過し散乱したした近赤外光に基づいて二次元画像を取得する。具体的には、指を透過し散乱した近赤外光を、導光部142を介して撮像することによって画像情報を取得する。その後、第2光源部150を非発光とする。
近赤外光は、生体組織に対する透過性が高い。一方、波長800ナノメートル前後の近赤外光は静脈の血液中の還元ヘモグロビンに吸収されるといった特性を示す。従って、この第2撮像部140の撮像画像において、血管(静脈)パターンは影となって表れる。
尚、以上の説明では、指紋パターンを取得し、次いで、血管パターンを取得するとしたが、これは例示に過ぎない。画像の取得順序は、特に限定するものではない。場合によっては、両者を同時に取得するといった構成であってもよい。
その後、生体情報取得装置1は、指紋パターンに基づく第1認証データを生成する(ステップS102)。この処理は、基本的には、図1に示す第1画像処理部161で行われる。
図8A、図8B、図8Cは、指紋パターンから第1認証データを生成する過程を説明するための模式図である。
図8Aは、ステップS101において取得した指の指紋パターンを含む画像を模式的に示す。取得した画像には、指紋パターンFPの他に、ノイズとなる情報が含まれている。図では、ノイズとなる情報をハッチングで模式的に示した。
次いで、指紋パターンFPを含む画像にフィルタ処理を施し、ノイズとなる情報の除去を行い、次いで、画像の2値化処理を行い(図8B)、その後、細線化を行う(図8C)。2値化処理や細線化は、周知の画像処理技術によって行うことができる。以上の処理によって、図8Cに示す画像データから成る第1認証データを得ることができる。
次いで、生体情報取得装置1は、血管パターンに基づく第2認証データを生成する(ステップS103)。この処理は、基本的には、図1に示す第2画像処理部162で行われる。
図9A、図9B、図9Cは、血管パターンから第2認証データを生成する過程を説明するための模式図である。
図9Aは、ステップS101において取得した血管パターンを含む画像を模式的に示す。取得した画像には、血管パターンVBの他に、ノイズとなる情報が含まれている。図では、ノイズとなる情報をハッチングで模式的に示した。
次いで、血管パターンVBを含む画像にフィルタ処理を施し、ノイズとなる情報の除去を行い、次いで、画像の2値化処理を行い(図9B)、その後、細線化を行う(図9C)。2値化処理や細線化は、周知の画像処理技術によって行うことができる。以上の処理によって、図9Cに示す画像データから成る第2認証データを得ることができる。
その後、生体情報取得装置1は、第1認証データに基づいて、テンプレート格納部170から該当する区分を選択する(ステップS104)。次いで、生体情報取得装置1は、第2認証データに基づいて、選択した区分に含まれるテンプレートデータとの照合を行なう(ステップS105)。これらの処理は、基本的には、図1に示す認証処理部180で行われる。
認証処理部180は、図8Cに示す画像データから成る第1認証データについて、特徴点を抽出する。ここでは、特徴点として、指紋パターンFPの端点や分岐点の座標を抽出するとして説明する。特徴点MPの抽出は、周知の画像処理技術によって行うことができる。図10Aは、指紋パターンFPにおいて、抽出した特徴点MPを示す。
また、認証処理部180は、図9Cに示す画像データから成る第2認証データについて、特徴点を抽出する。ここでは、特徴点として、血管パターンVBの端点や分岐点の座標を抽出するとして説明する。特徴点EP,JPの抽出は、周知の画像処理技術によって行うことができる。図10Bは、血管パターンVBにおいて、抽出した特徴点EP,JPを示す。
そして、認証処理部180は、図10Aに示す特徴点MPに基づいて、テンプレート格納部170から該当する区分を選択する(ステップS104)。
次いで、認証処理部180は、図10Bに示す特徴点EP,JPに基づいて、選択した区分に含まれるテンプレートデータとの照合を行なう(ステップS105)。
その後、照合結果に基づいて、所定の動作、例えば、照合結果の表示、外部の装置への照合結果の通知、再度照合動作を求める旨の表示などといった動作を行なう(ステップS106)。
以上、認証処理の動作について説明した。
尚、図7に示すステップは例に過ぎない。例えば、指紋パターンの撮像、第1認証データの生成、血管パターンの撮像、第2認証データの生成といった順序であってもよい。説明の都合上、テンプレート格納部170には、指紋パターンに基づく区分がされており、各区分の中に血管パターンに基づいたテンプレートデータが格納されているものとしたが、これに限定するものではない。
また、必要に応じて、取得したデータを新たにテンプレートデータとしてテンプレート格納部170に登録するといった処理を行なっても良い。登録処理の方法は特に限定するものではなく、例えば周知の方法の中から適宜好適な方法を選択して用いればよい。
尚、図1では、筐体100内に画像処理部、テンプレート格納部、認証処理部などが納められているとして示した。これに対し、例えば、これらを別体の情報処理部として、ホスト側の機器に配置する構成とすることもできる。
図11は、第1の実施形態に係る生体情報取得装置の他の構成を説明するための模式的な構造図である。
図11において、筐体100側には、第1光源部120、第1撮像部130、第2光源部150、第2撮像部140、及び、画像処理部160が配置されている。一方、ホスト側の情報処理部190には、制御部100、テンプレート格納部170、及び、認証処理部180が配置されている。
このような構成の場合、筐体100側と情報処理部190の間を、周知の回線を用いて接続することができる。例えば、イーサネット(登録商標)規格、ユニバーサル・シリアル・バス(USB)規格、IEE 1394規格、Thunderbolt規格などといった回線を用いることができる。撮像する画像の情報量の大きさやコスト低減の観点からは、ユニバーサル・シリアル・バスを用いて前記ホストコンピュータに接続されている構成とすることが好ましい。
筐体100側と情報処理部190とは、回線によって直接に接続されている構成であってもよいし、例えば、経路上に設けられた他のコンピュータを介して、回線によって間接的に接続されている構成であってもよい。即ち、「回線を介して接続され」には、直接に接続される構成の他、間接的に接続される構成も含まれる。
[第2の実施形態]
第2の実施形態も、本発明の生体情報取得装置に関する。
第2の実施形態も、本発明の生体情報取得装置に関する。
図12は、第2の実施形態に係る生体情報取得装置の構成を説明するための模式的な構造図である。
第1の実施形態において、第1撮像部は光学的な撮像素子を用いて構成されている。第2の実施形態は、第1の実施形態に対して、第1撮像部が接触方式の半導体素子を用いて構成されている点が主に相違する。
生体情報取得装置2も、指10の指紋パターンと血管パターンとに基づいた生体情報を取得する生体情報取得装置である。生体情報取得装置2にあっては、指先の指紋パターンが撮像される第1撮像面231と、指の血管パターンが撮像される第2撮像面141とが、並んで配置されている。
生体情報取得装置2は、更に、
第1撮像面231における画像情報を取得する第1撮像部230と、
第2撮像面141における画像情報を取得する第2撮像部140と、
を備えている。そして、
第1撮像部230は指紋パターンを撮像し、
第2撮像部140は血管パターンを撮像する。
第1撮像面231における画像情報を取得する第1撮像部230と、
第2撮像面141における画像情報を取得する第2撮像部140と、
を備えている。そして、
第1撮像部230は指紋パターンを撮像し、
第2撮像部140は血管パターンを撮像する。
生体情報取得装置2にあっては、第1撮像部は接触方式の半導体素子を用いて構成されている。従って、指が載置される第1撮像部230の面が第1撮像面231となる。第2撮像部は、第1の実施形態と同様に、光学的な撮像素子を用いて構成されている。
生体情報取得装置2は、更に、
第2撮像面141上に載置される指の部分に光を照射する光源部、
を備えている。この光源部は、第1の実施形態における第2光源部と同様であるので、符号150を用いて表す。
第2撮像面141上に載置される指の部分に光を照射する光源部、
を備えている。この光源部は、第1の実施形態における第2光源部と同様であるので、符号150を用いて表す。
上述したように、第1撮像部230は、接触方式の半導体素子(例えば、静電容量方式の半導体素子)から構成されていると共に、第1撮像面231上に接する指の指紋パターンを撮像する。また、第2撮像部140は、光源部150の透過散乱光による血管パターンを撮像する。
また、生体情報取得装置2は、更に、
第1撮像部230で撮像される指紋パターンと第2撮像部140で撮像される血管パターンとから認証データを生成する画像処理部160と、
照合用のテンプレートデータが格納されるテンプレート格納部170と、
認証データに基づいてテンプレート格納部170のテンプレートデータとの認証処理を行なう認証処理部180と、
を備えている。
第1撮像部230で撮像される指紋パターンと第2撮像部140で撮像される血管パターンとから認証データを生成する画像処理部160と、
照合用のテンプレートデータが格納されるテンプレート格納部170と、
認証データに基づいてテンプレート格納部170のテンプレートデータとの認証処理を行なう認証処理部180と、
を備えている。
上述した、光源部150、第1撮像部230、及び、第2撮像部140、並びに、画像処理部160、テンプレート格納部170、及び、認証処理部180は、制御部110からの指令によって動作する。第1撮像部230を除く他の構成要素は、第1の実施形態において説明した構成要素と同様であるので、説明を省略する。
尚、図12では、後述する筐体200内に画像処理部、テンプレート格納部、認証処理部などが納められているとして示したが、これは例示に過ぎない。
引き続き、上述した各種構成要件の配置関係について説明する。図13は、第2の実施形態に係る生体情報取得装置の模式的な斜視図である。尚、筐体200内に配置されている構成要素のうちの一部を、破線を用いて示した。
第1撮像面231と第2撮像面141とは、指置き台を構成する筐体200に配置されている。筐体200は、例えば黒色のプラスチック材料から成る。筐体200には、指置き部分として凹部が設けられており、凹部の底に、指10の延びる方向に沿って並んで配置された第1撮像面231(指が載置される第1撮像部230の面)と第2撮像面141が配置されている。第1の実施形態と同様に、第1撮像面231は第2撮像面141に対して所定の角度を成すように配置されている。
第1撮像面231は、指10の末節に対応する位置に配置されている。第2撮像面141は、指10の中節から基節に対応する位置に配置されている。
第2撮像面141は、撮像対象となる光に対して透明な材料で形成されている。ここでは、近赤外光に対して透明なプラスチック材料から成る板材で構成されているとして説明するが、これに限るものではない。
光源部150は、光源光の透過散乱光が第2撮像面141に入射するように、第2撮像面141上に載置される指10の部分に光を照射するように配置されている。光源部150の構成は、第1の実施形態において説明した第2光源部と同様であるので、説明を省略する。
第2撮像面141における画像情報を取得する第2撮像部140は、筐体200内に配置されている。符号142は、第2撮像面141からの光を第2撮像部140に導光する導光部材を示す。これらは、第1の実施形態において説明した構成要素と同様であるので、説明を省略する。
第1撮像面231と第2撮像面141との角度関係は、第1の実施形態において、図4A及び図4Bを参照して説明した関係と同様であるので、説明を省略する。
以上、生体情報取得装置2の構成について詳しく説明した。生体情報取得装置2の動作は、第1画像部が接触方式で画像を取得する点が相違する他は、第1の実施形態において説明した動作と同様であるので、説明を省略する。
図12では、筐体200内に画像処理部、テンプレート格納部、認証処理部などが納められているとして示した。これに対し、例えば、これらを別体の情報処理部として、ホスト側の機器に配置する構成とすることもできる。図14は、第2の実施形態に係る生体情報取得装置の他の構成を説明するための模式的な構造図である。筐体200側と情報処理部290との接続関係は、第1の実施形態において図11を参照して説明した接続関係と同様であるので、説明を省略する。
以上、本発明を好ましい実施形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。実施形態における生体情報取得装置などの構成要素の具体的な構成、構造は例示であり、適宜、変更することができる。
1,2,9・・・生体情報取得装置、
10・・・利用者の指、
100,200,900・・・筐体、
110・・・制御部、
120・・・第1光源部、
130,230・・・第1撮像部、
131,231・・・第1撮像面、
132・・・導光部材、
140・・・第2撮像部、
141・・・第2撮像面、
142・・・導光部材、
150・・・第2光源部、
160・・・画像処理部、
161・・・第1画像処理部、
162・・・第2画像処理部、
170・・・テンプレート格納部、
180・・・認証処理部、
190,290・・・情報処理部、
A1・・・第1撮像面を含む平面と第2撮像面を含む平面とが成す角、
FP・・・指紋パターン、
MP・・・指紋パターンの特徴点、
VB・・・血管(静脈)パターン、
EP,JP・・・血管パターンの特徴点
10・・・利用者の指、
100,200,900・・・筐体、
110・・・制御部、
120・・・第1光源部、
130,230・・・第1撮像部、
131,231・・・第1撮像面、
132・・・導光部材、
140・・・第2撮像部、
141・・・第2撮像面、
142・・・導光部材、
150・・・第2光源部、
160・・・画像処理部、
161・・・第1画像処理部、
162・・・第2画像処理部、
170・・・テンプレート格納部、
180・・・認証処理部、
190,290・・・情報処理部、
A1・・・第1撮像面を含む平面と第2撮像面を含む平面とが成す角、
FP・・・指紋パターン、
MP・・・指紋パターンの特徴点、
VB・・・血管(静脈)パターン、
EP,JP・・・血管パターンの特徴点
Claims (20)
- 指の指紋パターンと血管パターンとに基づいた生体情報を取得する生体情報取得装置であって、
指先の指紋パターンが撮像される第1撮像面と、指の血管パターンが撮像される第2撮像面とが、並んで配置されており、
第1撮像面は第2撮像面に対して所定の角度を成すように配置されている、
生体情報取得装置。 - 第1撮像面は第2撮像面に対して6度ないし14度の範囲の角度を成すように配置されている、
請求項1に記載の生体情報取得装置。 - 第1撮像面は第2撮像面に対して8度ないし12度の範囲の角度を成すように配置されている、
請求項2に記載の生体情報取得装置。 - 第1撮像面と第2撮像面とは、指置き台を構成する筐体に配置されている、
請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 生体情報取得装置は、更に、
第1撮像面における画像情報を取得する第1撮像部と、
第2撮像面における画像情報を取得する第2撮像部と、
を備えており、
第1撮像部は指紋パターンを撮像し、
第2撮像部は血管パターンを撮像する、
請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 第1撮像部は、光学的な撮像素子または接触方式の半導体素子から構成されており、
第2撮像部は、光学的な撮像素子から構成されている、
請求項5に記載の生体情報取得装置。 - 生体情報取得装置は、更に、
第1撮像面上に載置される指の部分に光を照射する第1光源部と、
第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する第2光源部と、
を備えており、
第1撮像部は、光学的な撮像素子から構成されていると共に、第1光源部の反射光による指紋パターンを撮像し、
第2撮像部は、第2光源部の透過散乱光による血管パターンを撮像する、
請求項5に記載の生体情報取得装置。 - 第1撮像面と第2撮像面とは、それぞれ、撮像対象となる光に対して透明な材料で形成されている、
請求項7に記載の生体情報取得装置。 - 第1光源部は、第1撮像面を介して第1撮像面に載置される指の部分に光を照射する、
請求項7または請求項8に記載の生体情報取得装置。 - 第1光源部は、可視光または近赤外光を照射する、
請求項7ないし請求項9のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 第2光源部は、光源光の透過散乱光が第2撮像面に入射するように、第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する、
請求項7ないし請求項10のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 第2光源部は、近赤外光を照射する、
請求項7ないし請求項11のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 第1光源部および第2光源部は発光ダイオードを用いて構成されている、
請求項7ないし請求項11のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 生体情報取得装置は、更に、
第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する光源部、
を備えており、
第1撮像部は、接触方式の半導体素子から構成されていると共に、第1撮像面上に接する指の指紋パターンを撮像し、
第2撮像部は、光源部の透過散乱光による血管パターンを撮像する、
請求項5に記載の生体情報取得装置。 - 第2撮像面は、撮像対象となる光に対して透明な材料で形成されている、
請求項14に記載の生体情報取得装置。 - 光源部は、光源光の透過散乱光が第2撮像面に入射するように、第2撮像面上に載置される指の部分に光を照射する、
請求項14または請求項15に記載の生体情報取得装置。 - 光源部は、近赤外光を照射する、
請求項14ないし請求項16のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 光源部は発光ダイオードを用いて構成されている、
請求項14ないし請求項17のいずれか1項に記載の生体情報取得装置。 - 生体情報取得装置は、更に、
第1撮像部で撮像される指紋パターンと第2撮像部で撮像される血管パターンとから認証データを生成する画像処理部と、
照合用のテンプレートデータが格納されるテンプレート格納部と、
認証データに基づいてテンプレート格納部のテンプレートデータとの認証処理を行なう認証処理部と、
を備えている、
請求項1ないし請求項18に記載の生体情報取得装置。 - 請求項1ないし請求項19のいずれかに記載の生体情報取得装置を備えた電子機器。
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