JP4212614B2 - 指静脈パターン入力装置 - Google Patents
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Description
指静脈パターンによる認証装置では、予め登録されている指静脈パターンと、認証を要する際に撮影された指静脈パターンとが一致するか否かで認証を行う。このため、指静脈パターンの読み取りに際しては、周囲環境の影響をなくし、同一条件で指静脈パターンを撮影できるようにすることが望ましい。また、比較される2つの指静脈パターンに位置や角度のずれがある場合には、撮影された画像を画像処理で補正して比較するが、このずれが大きいと、画像処理に要する処理時間が長くなり、適切な応答性能が得られない場合がある。
撮影される指静脈パターンの周囲環境から受ける影響では、静脈パターンの読み取りに用いる近赤外光による影響が大きい。太陽の位置などによる周囲環境の変化によって、撮影される近赤外光による指静脈パターンのコントラストが変化してしまい、適切に指静脈パターンの撮像が行えない場合がある。例えば、外光が多く進入した場合には指静脈パターンのコントラストが低下し認証精度が低下する。一方、近赤外光が外光として撮像部に入らないようにするため撮像対象である生体を被覆する構造にすると、生体の状態が確認できないため、位置がずれ易くなるとともに利用者に恐怖感や不安感を抱かせるという問題がある。
本発明の目的は、かかる課題点を解決し、使い勝手が良く、高い認証精度が得られる指静脈パターン入力装置を提供することにある。
図1〜図9は、本発明の第1の実施例の指静脈パターン入力装置の説明図である。図1は、本発明の第1の実施例としての指静脈パターン入力装置の外観斜視図、図2は、図1の指静脈パターン入力装置の外観正面図、図3は、図1の指静脈パターン入力装置に認証対象の指が置かれたときの状態を示す図、図4は、図2のA−A'断面を示す図、図5は、図4のB−B'断面を示す図、図6は、図5のC−C'断面を示す図、図7は、撮影される指静脈パターンの外光による影響の説明図、図8は、図1の指静脈パターン入力装置の動作フロー図、図9は、図1の指静脈パターン入力装置における撮像時の画像処理の説明図である。
図2において、1021bは、側面側部分102bの内面に設けられ天蓋部101の方向に伸びたリブ状部である。他の符号は、図1の場合と同様である。リブ状部1021a、1021bはそれぞれ、指置き部11から離間した位置ほど、−Y軸方向、Y軸方向への突出量が増大する構成とされている。かかる側面側部分102a、102bの内面構成により、認証対象領域内へX軸方向などの横方向からの外光の進入を抑えかつ天蓋部101の内面側への斜め下方からの外光の進入をより一層効率的に阻止することが可能となる。認証対象領域内や天蓋部101の内面側への外光の進入を阻止することにより、指静脈パターンの像を撮影するときの指の輪郭部のコントラストを向上させることができるため、該指の輪郭の抽出を容易かつ確実に行うことが可能となる。
以下、説明中または図面中で用いる図1及び図2の構成要素には、図1及び図2の場合と同じ符号を付して用いるとする。
図3において、20は認証対象の指である。認証対象の指20は、その腹側部分を下方(−Z軸方向)にした状態で、指静脈パターン入力装置1内に、開口104aから−X軸方向に挿入され、所定位置まで移動したとき該位置に位置決めされる。
図4において、1021a1、1021a2はそれぞれ、側面側部分102aの内面102aiに設けられたリブ状部(リブ状部1021aと同じ)で、1021a1は、リブ状部1021aのうち、指置き部11の第1の部分111寄りのリブ状部、1021a2は、リブ状部1021aのうち、指置き部11の第1の部分112寄りのリブ状部である。該リブ状部1021a1、1021a2はそれぞれ、ケース10の天蓋部101の方向に伸びた構成である。また、ケース10の側面側部分102aは、その認証対象の指の長さ方向(±X軸方向)の幅寸法w10が、該方向に対する撮像素子14の、指置き部11の第2の部分113の位置における撮像範囲の寸法w11よりも小さい構成である。これは、ケース10の側面側部分102bについても同様である。また、12は発光部としてのLED、13は集光用のレンズ、14は、撮像手段としての撮像素子、114は、指置き部11の第1の部分111に設けられ認証対象の指の位置決めを行うための突起である。他の符号は、図1、図2の場合と同様である。LED12は、認証対象の指の長さ方向(±X軸方向)に配列されている。指置き部11の第1の部分111、112はともに指の腹側部分が当接する凹曲面とされている。位置決め用の突起114は、指置き部11の第1の部分111の凹曲面内において指の長さ方向(±X軸方向)に2個設けられ、認証対象者は、指の第1関節よりも先端側の部分が該2個の突起114に当接した位置で指の挿入移動動作を停止させ指置き部11に対し位置決めする。
図5において、101iは、天蓋部101の撮像空間側の内面、15は、認証対象の指20を透過し指静脈パターンの像を形成した近赤外光を反射するミラー、30は、撮像素子14の撮像範囲である。他の符号は、図1、図2及び図4の場合と同様である。ケース10の側面側部分102a、102bはそれぞれ、その内面102ai、102biが、撮像素子14の撮像範囲の画角θと略等しい角度で傾斜し、かつ、該撮像範囲の外側となるようにされている。すなわち、側面側部分102a、102bは、その対向内面102ai、102bi間の領域内に撮像素子14の全撮像範囲が含まれるようにした構成を有する。かかる構成は、外光や、指の表面で反射された近赤外光を側面側部分102a、102bにおいて反射させ、これらの光が撮像素子14に入射することを抑える。
図6において、1021b1、1021b2はそれぞれ、側面側部分102bの内面102biに設けられたリブ状部で、1021b1は、指置き部11の第1の部分111寄りのリブ状部、1021b2は、指置き部11の第1の部分112寄りのリブ状部である。他の符号は、図1、図2、図4及び図5の場合と同様である。該リブ状部1021b1、1021b2はそれぞれ、ケース10の天蓋部101の方向に伸びた構成である。ケース10の側面側部分102a、102bは、認証対象の指の長さ方向(±X軸方向)に対し、指の先端側に寄った位置に設けられている。また、該側面側部分102a、102bは、指置き部11の第2の部分113の側面側で指の第1関節とその前後の近傍部分に該当する位置に設けられている。指置き部11は、第1の部分111が、認証対象の指を、その第1関節よりも先端側の腹側部分と当接して支持し、第1の部分112が、該指を、第1関節よりも指根元側の腹側部分と当接して支持し、第2の部分であるガラス面113は、該2つの第1の部分111、112間に設けられる。ガラス面113のZ軸方向高さ位置は、第1の部分111、112それぞれの指当接面のZ軸方向高さ位置よりも低い位置とされている。これは、指置き部11の2つの第1の部分111、112で支持された指の認証対象部分すなわち、近赤外光を透過させる第1関節とその前後部分の腹側部分がガラス面113で圧迫されないようにして、鮮明な指静脈パターンの像を形成することができるようにするためである。
図7において、(a)〜(c)は、認証対象の指に近赤外光を透過させたときに得られる指静脈パターンの画像例を示す。静脈中の血液のヘモグロビンは近赤外光の散乱光を吸収するため、指を透過した出射光は、静脈の部分だけが影パターンとなった像すなわち指静脈パターン40の像を形成している。(a)は、外光がない場合の画像例であり、指20の輪郭201の外側50は近赤外光がないために暗くなっている。(b)は、指20の上部に被覆するものがなく外光が強い場合の画像例である。この場合は、外光に含まれる近赤外光も撮像範囲内に進入するため、指20の輪郭201が不明瞭になっている。(c)は、外光が強い場合であって、図1〜図6で説明した指静脈パターン入力装置1を用いた場合の画像例である。指静脈パターン入力装置1では、ケース10の側面側部分102a、102bで外光が遮られ、天蓋部101の撮像空間側内面101iが写されるため、該側面側部分102a、102bのある部分は暗く、該側面側部分102a、102bがない部分は外光によって明るく写されている。詳細は後述するが、該暗く写される部分から指20の輪郭201を抽出し、該輪郭201の情報を基に指20以外の部分の画像はノイズとして除去する処理を行う。これにより、外光の影響のない指20の静脈パターンの抽出を行うことができる。また、指20の輪郭201の情報は指20の位置のずれを検出するためにも用いることができる。
(1)認証時には、指静脈パターン撮影を指示する信号が指静脈パターン入力装置1に入力され、これに基づいて該指静脈パターン入力装置1は指静脈パターン撮影の処理を開始する(ステップS801)。
(2)指静脈パターン入力装置1は、近赤外光の照射及び透過によって形成した指静脈パターンの像を含む画像を撮像素子14によって撮影する(ステップS802)。撮影で得られる画像の例を図9(a)に示す。図9(a)中、40は指静脈パターンである。ハッチングされた部分(影の部分)は、ケース10の側面側部分102a、102bにより外光の近赤外光が遮光された部分を示している。
(3)制御手段は、ケース10の側面側部分102a、102bによって形成される像部分を利用して指の輪郭の抽出処理を行う(ステップS803)。抽出処理方法を図9(b)に示す。まず、側面側部分102a、102bの影になる部分を通り、指の画像を横切るように設定した3本の直線L1、L2、L3上で、それぞれ側面側部分102a、102bの影になっている端から指の中央に向かってコントラストが暗から明に大きく変化する最初の点を求める。次に、求めた指の右側の3点、左側の3点それぞれに対し、最小二乗法によって近似直線を得、この近似直線を指の輪郭とする。
(4)制御手段は、予め登録されている指の輪郭と上記撮影された画像から抽出された指の輪郭とを比較し、該抽出された指の輪郭に位置や角度のずれがあれば、撮影された画像を移動、回転することによって補正を行う(ステップS804)。このように、撮影された画像を補正しておくことにより、後に行う指静脈パターンの照合や判定時の処理情報量や処理時間を大幅に削減することができる。
(6)制御手段は、撮影した画像を画像処理して、指静脈パターンの抽出処理を行う(ステップS806)。
(7)制御手段は、上記ステップS806で抽出した指静脈パターンを、予め登録されているパターンと照合し一致・不一致を判定するのに適した鮮明さを有しているか否かを判断する(ステップS807)。
(8)ステップS807での判断の結果、鮮明さが不足している場合には、制御手段はは、発光部としてのLED12の出射光量の調整などを行い(ステップS808)、ステップS802に戻る。これを例えば5〜6回程度やり直しても適正な鮮明さの画像が得られない場合には、指静脈パターンによる認証が失敗となるようにしてもよい。
(9)ステップS807での判断の結果、鮮明さが不足せず適正レベルである場合には、制御手段は、撮影した指静脈パターンを返す(ステップS809)。
図10において、1'は指静脈パターン入力装置、10'はケース、102ao、102boはそれぞれ、ケース10'の側面側部分102a、102bの外面である。他の符号は、上記図5に示した第1の実施例の指静脈パターン入力装置1の場合と同様である。本第2の実施例としての指静脈パターン入力装置1'は、ケース10'の側面側部分102a、102bの内面102ai、102bi及び外面102ao、102boが、撮像素子14の撮像範囲の画角θと略等しい角度で傾斜し、かつ、該撮像範囲の外側となるようにされている。他の構成は、第1の実施例の指静脈パターン入力装置1の場合と同様である。ケース10'の側面側部分102a、102bにおいて、外面102ao、102boを内面102ai、102biとともに傾斜させることで、該外面102ao、102boの外側の、ケース10'の底面側部分103に近い部分には、凹部105a、105bが形成され、指置き部11の第1の部分112と該外面102aoとの間の距離及び該第1の部分112と該外面102boとの間の距離が短くなる。
図11において、1''は指静脈パターン入力装置、10''はケースである。他の符号は、上記図5に示した第1の実施例の指静脈パターン入力装置1の場合と同様である。本第3の実施例としての指静脈パターン入力装置1''は、ケース10''の側面側部分102a、102bの内面102ai、102bi及び外面102ao、102boは、上記第2の実施例の指静脈パターン入力装置1'のように傾斜した構造とはされず、Z軸方向に平行状の直立した構造とされ、かつ、撮像素子14の撮像範囲に対してはその外側となるようにされている。他の構成は、第1の実施例の指静脈パターン入力装置1の場合と同様である。
上記第3の実施例によっても、上記第1の実施例の場合と同様の効果が得られる。
10、10'、10''…ケース、
101…天蓋部、
101i…天蓋部の内面、
102a、102b…側面側部分、
102ai、102bi…側面側部分の内面、
1021a、1021a1、1021a2、1021b、1021b1、1021b2 …リブ状部、
103…底面側部分、
104a、104b…開口、
11…指置き部、
111、112…指置き部の第1の部分、
113…ガラス面、
114…突起、
12…LED、
13…レンズ、
14…撮像素子、
15…ミラー、
20…指、
30…撮像範囲。
Claims (8)
- 指静脈パターンを個人認証用の生体情報として撮像する指静脈パターン入力装置であって、
認証対象の指をその腹側部分に接して支持しかつ位置決めする第1の部分と、該指を透過し指静脈パターンを形成した近赤外光を通過させる第2の部分とを有する指置き部と、
上記指置き部に置かれた認証対象の指に照射する近赤外光を発生する発光部と、
上記認証対象の指をその背中側から腹側に向かって透過した近赤外光によって形成される指静脈パターンの像を撮影する撮像手段と、
上記発光部が設けられ上記指置き部の上方側を覆う天蓋部と、上記指置き部の上記第2の部分の両側において指の長さ方向に対し部分的に設けられ、該指置き部の上記第1の部分の上方側に開口を形成するとともに該第2の部分の側面側を覆いかつ上記天蓋部を支持する側面側部分と、上記指置き部及び上記撮像手段が設けられた底面側部分とを備え、該天蓋部と該側面側部分と該底面側部分との間に認証対象の指の指静脈パターンの撮像空間を形成し、かつ当該装置の外面を形成するケースと、
を備え、上記撮像手段の撮像範囲が上記ケースの上記側面側部分の対向内面間領域内に形成される構成としたことを特徴とする指静脈パターン入力装置。 - 上記ケースの上記側面側部分は、その認証対象の指の長さ方向の幅寸法が、該方向に対する上記撮像手段の、上記指置き部の第2の部分の位置における撮像範囲の寸法よりも小さい構成である請求項1に記載の指静脈パターン入力装置。
- 上記ケースの上記側面側部分は、内面に上記天蓋部方向に伸びたリブ状部を有する構成である請求項1または請求項2に記載の指静脈パターン入力装置。
- 上記ケースの上記側面側部分は、内面または内面及び外面が、上記撮像手段の撮像範囲の画角と略等しい角度で傾斜した構成である請求項1または請求項2に記載の指静脈パターン入力装置。
- 上記ケースの上記側面側部分は、認証対象の指の長さ方向に対し、指の先端側に寄った位置に設けられる請求項1または請求項2に記載の指静脈パターン入力装置。
- 上記ケースは、上記側面側部分が、上記指置き部の上記第2の部分の側面側で上記指の第1関節とその前後の近傍部分に該当する位置に設けられる構成である請求項1または請求項2に記載の指静脈パターン入力装置。
- 上記指置き部は、上記第1の部分が、認証対象の指を、その第1関節よりも先端側の腹側部分と、第1関節よりも指根元側の腹側部分とに接して支持し、上記第2の部分が、該第1の部分の該2つの支持部間に設けられる構成である請求項1または請求項2に記載の指静脈パターン入力装置。
- 上記発光部は、認証対象の指の長さ方向に配列されたLEDで構成される請求項1または請求項2に記載の指静脈パターン入力装置。
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