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

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。 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。 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。 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５Ａは、参考例の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。 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。 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１０Ａは、第１認証データから抽出される特徴点を説明するための模式図である。図１０Ｂは、第２認証データから抽出される特徴点を説明するための模式図である。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

Claims (20)

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 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。
9. 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。
10. 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。
11. 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。
12. 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。
13. 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。
14. 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。
15. 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。
16. 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。
17. 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。
18. 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。
19. 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。
20. 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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