JP4310979B2 - 認証装置 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像された眼の画像情報にもとづいて個人認証を行う、入退室管理装置、携帯電話装置、パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、デジタルカメラ等の、撮像装置を搭載した認証装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、急速に普及している携帯電話装置等の情報装置に搭載すべき、本人認証を行う認証装置として、眼の虹彩パターンの画像情報にもとづいて本人認証を行う虹彩認証装置が、その高い本人認証率から注目されている。
【0003】
特に、CCDカメラ等の撮像装置付きの携帯電話装置の急速な普及に伴い、このような携帯電話装置を認証装置として用いる、すなわち、搭載された撮像装置を利用して使用者の目画像を撮像し、取得される虹彩パターンを用いて本人認証を行うための様々な技術が提案されてきた。
【0004】
その一例として、虹彩認証装置の構成について、出願人らは既に特願2002−053873号において提案を行っている。
【0005】
図5は、従来の虹彩認証装置における、撮像部付近の構成を示す図である。従来の虹彩認証装置の撮像部100においては、撮像を行う撮像素子106の前面に、スライド可能なレンズユニット105が配置されている。
【0006】
レンズユニット105は、望遠レンズ103および可視光カットフィルタ102からなる虹彩撮像ユニット111と、広角レンズ104および赤外光カットフィルタ101からなる可視画像撮像ユニット112とから構成される。
【0007】
レンズユニット105は、図5に示したA方向にスライド可能に構成されている。この機構によって虹彩撮像と可視画像撮像の2つのユニットを切り替えることができ、認証に用いるべき虹彩画像および通常の可視領域での画像の撮像を、撮像素子106を共用して行うことが可能であった。
【0008】
一般に、認証に用いるべき、人の眼の虹彩パターンを撮像する場合には、近赤外光を照射して、その反射光を撮像するとコントラストの高い画像が得られる(以下、こうして得られた画像を近赤外光画像と記す)ことが知られている。そこで、従来の虹彩認証装置において近赤外光画像を撮像する際には、図示しない光源部から近赤外光を眼の周辺に照射し、照射された近赤外光の虹彩からの反射光を、前述の虹彩撮像ユニット111を通して撮像素子106にて撮像を行う構成であった。
【0009】
一方、風景や人物等の可視光の画像(以下、可視光画像と記す)の撮像を行う場合には、レンズユニット105をスライドさせて、可視画像撮像ユニット112を通して撮像素子106にて撮像を行う構成であった。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような従来の虹彩認証装置においては、被写体が認証に用いるべき虹彩の画像であるか、その他の風景等の可視光画像であるかの違いによって、虹彩撮像ユニットおよび可視光画像撮像ユニットの2つのユニットを撮像の度に機械的に切り替えて用いる必要があり、これが、ユーザにとって大きな負担となっていた。
【0011】
また、前述のような構成を実現するには、虹彩認証装置内に2つのユニットを導入する必要があると共に、別途2つのユニットを切り替えるための機構を導入する必要があるので、装置の小型化の際に障害となる可能性があった。
【0012】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、ユーザに大きな負担をかけることなく、また、別途切り替えのための機構を設けることなく、虹彩の近赤外光画像の撮像および可視光画像の撮像を行うことのできる、小型化の可能な認証装置を提供することを目的とする。
【0013】
このような課題を解決するために、本発明の認証装置は、複数の光電変換要素からなる複数の光電変換要素行のうち、奇数行または偶数行の光電変換要素上に形成されたフィルタが近赤外領域の光線を選択的に透過する近赤外フィルタであり、前記複数の光電変換要素行のうち、前記近赤外フィルタが設けられていない行の光電変換要素上に形成されたフィルタが可視光領域の光線を選択的に透過する可視光フィルタである撮像素子と、前記撮像素子によって撮影された出力信号を一行毎に可視光信号と近赤外光信号とに分配する信号分配部と、
前記可視光信号を可視光映像信号に変換する可視光信号処理部と、前記近赤外光信号を近赤外映像信号に変換する近赤外光信号処理部と、前記可視光映像信号を用いたアプリケーションの実行を行うアプリケーション実行部と、認証に用いるべき情報を蓄積する認証情報蓄積部と、前記近赤外映像信号から認証に用いるべき情報を作成する認証情報生成部と、前記認証に用いるべき情報と前記認証情報蓄積部に蓄積された情報とを照合する照合部とを備え、前記照合部での照合結果にもとづいて、前記アプリケーション実行部でのアプリケーション処理の実行の可否が制御され、前記可視光映像信号と前記赤外光映像信号は前記撮像素子から一度に撮影された映像信号から変換されることを特徴としている。
【0014】
このような構成の撮像素子を用いて認証装置を構成すれば、機械的なユニットの切替機構を導入せずとも、電気的な制御によって、可視光画像および近赤外光画像を切り替えて撮像することが可能である。また、一度の撮像で、可視光画像と近赤外光画像とを同時に撮像することができる。さらに、行毎に可視光フィルタと近赤外フィルタとが配置されているので、読み出し時にライン(行)毎に信号の分配を行うことにより、比較的簡易に可視光画像と近赤外光画像とを分離することができる。
また、一度に撮影された近赤外光を用いた認証結果によって、これと同時に撮影された可視光画像を用いたアプリケーションの実施の可否を制御することが出来る。
【0015】
また、可視光フィルタは、赤(R)、緑(G)および青(B)のうちいずれか1色を選択的に透過するフィルタから構成されることにより、可視光フィルタとして、既存の原色フィルタを用いることができ、簡易にフィルタの形成を行うことができる。
【0016】
また、可視光フィルタは、マゼンタ(Mg)、黄(Ye)、緑(G)およびシアン(Cy)のうちいずれか1色を選択的に透過するフィルタから構成されることにより、可視光フィルタとして、既存の補色フィルタを用いることができ、簡易にフィルタの形成を行うことができる。また、原色フィルタを用いた構成と比較して、より感度の高い画像の撮像が行える。
【0023】
さらに、被写体に近赤外光を照射する照明部と、照明部を点滅駆動する光源駆動部と、光源駆動部の駆動を制御する制御部とを備え、被写体の撮像を行う際には、制御部が光源駆動部を制御して、照明部が被写体の照明を行う構成とすることにより、よりコントラストの高い、認証に供するのに適した画像を撮像することが可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【0025】
図1は本発明の実施の形態における認証装置の構成を示すブロック図である。
【0026】
本実施の形態の認証装置20は、使用者の眼1に対して近赤外光を照射すると共に、風景や人物等の他の被写体に対して可視光を照射する照明部19、眼1や被写体を撮像し、可視光画像と近赤外光画像とが混在した電気信号を出力する撮像部21、撮像部21から出力された電気信号を、可視光画像の電気信号と近赤外光画像の電気信号とに分配して、それぞれを映像信号に変換する信号処理部22、可視光画像を用いた様々なアプリケーションを実行するアプリケーション部23、信号処理部22から出力された近赤外光画像をコード化した認証に用いるべき情報と、あらかじめ蓄積された情報とを照合して使用者の認証を行う認証部24、照明部19の駆動、撮像部21の撮像および信号処理部22での信号の分配を制御する制御部17、さらに、制御部17へ認証開始等の指示を行うボタンやポインティングデバイス等からなる入力部18、さらに、アプリケーション部23でのアプリケーション実行結果や、認証部24における認証結果等を表示するLCD(Liquid Crystal Display)やEL(Electro−Luminescent)等から構成される表示部15を備える。
【0027】
次に、認証装置20の構成について、さらに詳しく説明する。
【0028】
まず照明部19は、虹彩パターンの撮像に望ましい近赤外光(約700〜900nm程度の波長域の光線)を照射する近赤外光照明部5、可視光を照射する可視光照明部6、照明部19の点滅駆動を行う光源駆動部16からなる。近赤外光照明部5は、良好なコントラストの虹彩パターンを撮像する際に有効な近赤外光を照射できる光源、例えばLED(Light Emitting Diode)等で構成される。また、可視光照明部6は、可視光を照射できる光源であれば、LEDやハロゲンランプ等の公知の光源を用いることができる。
【0029】
撮像部21は光学系2および撮像素子3からなる。光学系2は広角から望遠まで、機械的または電子的に焦点距離(ズーム)の調節が可能な光学系が望ましい。
【0030】
この撮像素子3の構成について、次に説明する。図2は、本発明の実施の形態における、撮像素子3のフィルタ構成の一例を示すための平面図である。撮像素子3は、複数の光電変換要素からなる平行に配列した複数の光電変換要素行から構成された、エリア型の固体撮像素子であり、例えばCCDやCMOSセンサを用いることができる。
【0031】
撮像素子3の表面の画素、すなわち光電変換要素(図示せず)上には、特定の波長の光線を選択的に透過させるようなフィルタが形成されている。光電変換要素の表面には、光電変換要素行毎に、可視光を選択的に透過する可視光フィルタと、近赤外光を選択的に透過する近赤外フィルタとが交互に配置された構成である。
【0032】
図2において示した例では、上から順に、赤色を選択的に透過させるフィルタ(以下、Rフィルタと記す)と緑色を選択的に透過させるフィルタ(以下、Gフィルタと記す)とが交互に配列された第1の可視光ライン51、近赤外光を選択的に透過させるフィルタ(以下、IRフィルタと記す)が配列された近赤外光ライン52、Gフィルタと青色を選択的に透過させるフィルタ(以下、Bフィルタと記す)とが交互に配列された第2の可視光ライン53およびIRフィルタが配列された近赤外光ライン54の4つのライン(行)が構成されている。図示しないが、この4つのライン(行)の配列が、撮像素子3のエリア内において順次繰り返されるように、フィルタが構成される。
【0033】
このような構成の撮像素子3を用いて撮像を行うことにより、一度の撮像によって、近赤外光画像と可視光画像とを撮像して、その電気信号を出力することができる。
【0034】
なお、Rフィルタ、Gフィルタ、Bフィルタ、IRフィルタの材料およびその形成方法については、公知の材料および方法を用いることができる。
【0035】
次に、信号処理部22は、信号分配部4、可視光信号処理部7および近赤外光信号処理部8を備える。信号分配部4は、撮像素子3から出力された電気信号を、ライン(行)毎に振り分けて、可視光信号処理部7および近赤外光信号処理部8へ分配する。すなわち、撮像素子3のフィルタの配列が図2に示したものである場合には、信号分配部4は、奇数行の電気信号を、可視光画像の電気信号であるとみなして可視光信号処理部7へ送り、一方、偶数行の電気信号を、近赤外光画像の電気信号であるとみなして、近赤外光信号処理部8へと送るように、分配制御部である制御部17によって制御される。
【0036】
可視光信号処理部7は、可視光画像の電気信号をA/D変換した後、デジタル映像信号に変換する。また、近赤外光信号処理部8は、近赤外光画像の電気信号をA/D変換した後、デジタル映像信号に変換する。
【0037】
なお、可視光信号処理部7としては、公知のカラーカメラに用いる信号処理部を用いて、第1の可視光ライン51および第2の可視光ライン53の2ライン(行)から1フィールド分の可視光画像の映像信号を作成する構成である。
【0038】
また、近赤外光信号処理部8は、公知の白黒カメラに用いる信号処理部を用いることができる。
【0039】
本実施の形態の画像撮像装置9は、前述の光学系2、撮像素子3、信号分配部4、可視光信号処理部7、近赤外光信号処理部8および分配制御部である制御部17によって構成される。
【0040】
このような画像撮像装置9を用いれば、デジタルカメラやビデオカメラ等、カメラの搭載された様々な機器への組み込みが容易に行え、可視光画像と近赤外光画像とを電気制御によって切り替えることのできる、また可視光画像と近赤外光画像とを同時に撮像できる機器を提供することができる。
【0041】
次に、本発明の実施の形態の認証装置20は、さらに、アプリケーション部23として、可視光画像を用いたアプリケーション、例えば電子メールの作成、送受信等を行うメーラ等の実行を行うアプリケーション実行部10を備える。
【0042】
認証部24は、近赤外光信号処理部8から出力された近赤外光画像のデジタル映像信号から、眼1の虹彩を含む画像(以下、虹彩画像と記す)を切り出す虹彩画像切出部11、切り出された虹彩画像を公知の方法(例:米国特許第5291560号明細書に記載された方法)でコード化し、認証に用いるべき情報(以下、虹彩情報と記す)を作成する虹彩情報作成部12、あらかじめ登録された複数の虹彩情報が蓄積された虹彩情報蓄積部14および虹彩情報作成部12で作成された虹彩情報と虹彩情報蓄積部14に蓄積された虹彩情報とを照合して本人認証を行う照合部13とを備える。
【0043】
照合部13において本人認証された結果は、表示部15に表示されるか、または、アプリケーション実行部10へ送られ、アプリケーションの実行に際して本人認証の結果が参照される。
【0044】
また、制御部17は、光源駆動部16の駆動、撮像素子3の撮像および信号分配部4での電気信号の分配を制御している。
【0045】
さらに、ボタンやポインティングデバイス等の公知の入力手段である入力部18からの入力は、制御部17に送られる。
【0046】
以上のような認証装置20の動作について、次に説明する。
【0047】
図3は本発明の実施の形態の認証装置における撮像時の処理ステップを示すフローチャートである。
【0048】
まず、使用者の眼1の画像を取得して本人認証を行う場合を例として、本発明の実施の形態の認証装置20の動作を説明する。
【0049】
まず、入力部18から本人認証を行う旨の入力が行われたり、またはアプリケーション実行部10でのアプリケーションの実行時に、使用者の本人認証を行う必要が生じた場合(ステップS1)、制御部17は、光源駆動部16に、可視光照明部6および近赤外光照明部5を点灯するよう指示を行う(ステップS2)。
【0050】
なお、外光等が一定の条件下にある場合(光量が十分である場合等)は、可視光照明部6または近赤外光照明部5が点灯しないように構成されていてもよい。
【0051】
次に、制御部17は、撮像素子3のシャッタ制御を行い、撮像素子3は一度の撮像で、光電変換要素から可視光画像および近赤外光画像の電気信号を出力する(ステップS3)。
【0052】
信号分配部4では、図2に示したような撮像素子3を用いた場合には、撮像素子3から出力された電気信号のうち、可視光フィルタが形成された行(奇数行)の光電変換要素からの信号を可視光信号処理部7へと送り、近赤外フィルタが形成された行(偶数行)の光電変換要素からの信号を近赤外光信号処理部8へと送る(ステップS4)。
【0053】
近赤外光画像は、近赤外光信号処理部8において映像信号に変換された後、虹彩画像切出部11へと送られて、虹彩画像が切り出される(ステップS5)。
【0054】
次に、虹彩画像が虹彩情報作成部12において公知の方法(例:米国特許第5291560号明細書に記載された方法)でコード化されて、認証に用いるべき情報、すなわち虹彩情報が作成される(ステップS6)。
【0055】
虹彩情報は照合部13に送られ、あらかじめ虹彩情報蓄積部14に蓄積された虹彩情報と照合される(ステップS7)。
【0056】
なお、認証装置20が登録モードのときには、虹彩情報作成部12において作成された虹彩情報を、虹彩情報蓄積部14へ蓄積、すなわち登録する(ステップS10)。
【0057】
照合部13で照合が行われた結果は、表示部15に表示されて使用者に知らされる(ステップS8)か、または、アプリケーション実行部10へ送られて、アプリケーションの起動や実行が制御される(ステップS9)。
【0058】
このようにして、本実施の形態の認証装置20を用いて、使用者の本人認証を行うことが可能となる。
【0059】
一方、信号分配部4で可視光画像と近赤外光画像とに分配された(ステップS4)うちの可視光画像の信号は、可視光信号処理部7においてデジタル映像信号に変換された(ステップS11)後、アプリケーション実行部10へと送られて、この可視光画像のデジタル画像情報を用いて、所定のアプリケーションが実行される(ステップS12)。
【0060】
このようにして、撮像された可視光画像を用いて所定のアプリケーションを実行することが可能となる。
【0061】
以上述べたように、本発明の認証装置によれば、機械的な切替機構等を用いずとも、可視光画像と近赤外光画像とを電気的な制御によって分けて取得することができる。さらに、可視光画像と近赤外光画像とを同時に撮像することができる。
【0062】
例えば、認証を行う際に、眼1の虹彩パターンを撮像することにより、眼1の可視光画像を同時に撮像することができ、これにより、虹彩画像を取得する際に、例えば同時に眼1の色を取得することが可能となる。
【0063】
本発明の認証装置を用いれば、例えば、図3に示したコード化された虹彩情報を虹彩情報蓄積部14に登録する際(ステップS10)に、あらかじめ眼1の可視光画像からアプリケーション実行部10において取得された眼1の色を、虹彩情報蓄積部14に検索を容易にするためのインデックス情報として、同時に蓄積することが可能となる。
【0064】
また、本発明の認証装置によれば、可視光画像と近赤外光画像を同時に取得することができるので、例えば高画素の撮像素子3を用いて、可視光画像として被写体の眼1を含む画像を撮像した場合にも、被写体の虹彩画像を撮像することが可能となる。
【0065】
さらに、眼1の可視光画像および近赤外光画像を同時に撮像し、撮像された可視光画像から眼鏡等の反射光の映り込みの有無を判別し、その結果にもとづいて近赤外光画像を認証に用いるか否かを判定する構成も可能である。
【0066】
さらにまた、本発明の認証装置によれば、可視光画像のみを撮像したい場合、または、近赤外光画像のみを撮像したい場合には、制御部17が信号分配部4を、どちらか一方の画像のみを出力するように制御する構成とすることが可能である。
【0067】
なお、近赤外光照明部5と可視光照明部6とを別々に設けずに、可視光領域から近赤外領域までの波長をカバーする光源、例えばキセノンランプ等を照明部として用いれば、1つの照明部を用いた構成も可能である。
【0068】
なお、図2は、撮像素子3を構成する光電変換要素(画素)のうち、縦×横=4×6=24画素の領域を取り出して、その構成を示したものである。本発明は撮像素子3の画素数を限定するものではない。本発明の撮像素子3としては、VGA(648×480画素)、1600×1200(UXGA)、1024×768(XGA)および800×600(SVGA)等の様々な画素数の撮像素子を用いることができる。
【0069】
また、図2には、撮像素子3として、カラーフィルタの構成がR、G、Bの3原色から構成される場合を示したが、本発明はこれに限定されない。
【0070】
例えば、図4に示した撮像素子70のように、可視光ライン61、63として、マゼンタ(Mg)フィルタ、シアン(Cy)フィルタ、黄(Ye)フィルタおよびGフィルタから選択される、いわゆる補色フィルタを用いた構成であってもよいことはいうまでもない。この構成においても、1ライン(行)毎に信号を分配することにより、可視光ライン61、63の組み合わせから可視光画像の電気信号が出力され、近赤外光ライン62、64からは近赤外光画像の電気信号が出力される構成が実現できる。なお、補色フィルタの材質や、光電変換要素上への形成方法については、本発明は何ら限定するものではない。
【0071】
なお、本発明の認証装置は、実施の形態で述べたような虹彩認証装置に限定されず、近赤外光等の特定波長域の照明下で撮像された画像にもとづいて認証を行う認証装置、例えば、眼底認証等を行う認証装置についても適用可能であることはいうまでもない。
【0072】
また、本発明の実施の形態においては、撮像素子の光電変換要素の配列が、マトリクス配列である場合を例として示したが、本発明の撮像素子は、これに限定されず、例えば、ハニカム状の配列であってもよいことはいうまでもない。
【0073】
【発明の効果】
以上のように、本発明の認証装置によれば、従来の認証装置のように、機械的なフィルタ切替機構等を設ける必要がないので、ユーザに切替負担の少ない、かつ小型化の可能な認証装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における認証装置の構成を示すブロック図
【図2】本発明の実施の形態における撮像素子の構成の一例を示すための平面図
【図3】本発明の実施の形態の認証装置における撮像時の処理ステップを示すフローチャート
【図4】本発明の実施の形態における撮像素子の構成の別の一例を示すための平面図
【図5】従来の虹彩認証装置における撮像部付近の構成を示す図
【符号の説明】
1 眼
2 光学系
3,70 撮像素子
4 信号分配部
5 近赤外光照明部
6 可視光照明部
7 可視光信号処理部
8 近赤外光信号処理部
9 画像撮像装置
10 アプリケーション実行部
11 虹彩画像切出部
12 虹彩情報作成部
13 照合部
14 虹彩情報蓄積部
15 表示部
16 光源駆動部
17 制御部
18 入力部
19 照明部
20 認証装置
21 撮像部
22 信号処理部
23 アプリケーション部
24 認証部
51 第1の可視光ライン
52,54,62,64 近赤外光ライン
53 第2の可視光ライン
61,63 可視光ライン

Claims (5)

  1. 複数の光電変換要素からなる複数の光電変換要素行のうち、奇数行または偶数行の光電変換要素上に形成されたフィルタが近赤外領域の光線を選択的に透過する近赤外フィルタであり、
    前記複数の光電変換要素行のうち、前記近赤外フィルタが設けられていない行の光電変換要素上に形成されたフィルタが可視光領域の光線を選択的に透過する可視光フィルタである撮像素子と、
    前記撮像素子によって撮影された出力信号を一行毎に可視光信号と近赤外光信号とに分配する信号分配部と、
    前記可視光信号を可視光映像信号に変換する可視光信号処理部と、
    前記近赤外光信号を近赤外映像信号に変換する近赤外光信号処理部と、
    前記可視光映像信号を用いたアプリケーションの実行を行うアプリケーション実行部と、
    認証に用いるべき情報を蓄積する認証情報蓄積部と、
    前記近赤外映像信号から認証に用いるべき情報を作成する認証情報生成部と、
    前記認証に用いるべき情報と前記認証情報蓄積部に蓄積された情報とを照合する照合部とを備え、
    前記照合部での照合結果にもとづいて、前記アプリケーション実行部でのアプリケーション処理の実行の可否が制御され、
    前記可視光映像信号と前記赤外光映像信号は前記撮像素子から一度に撮影された映像信号から変換されることを特徴とする認証装置。
  2. 前記可視光フィルタは、赤(R)、緑(G)および青(B)のうちいずれか1色を選択的に透過するフィルタから構成されることを特徴とする請求項1に記載の認証装置
  3. 前記可視光フィルタは、マゼンタ(Mg)、黄(Ye)、緑(G)およびシアン(Cy)のうちいずれか1色を選択的に透過するフィルタから構成されることを特徴とする請求項1に記載の認証装置
  4. 前記近赤外フィルタが形成された光電変換要素行の両側の行に配置された、一対の光電変換要素行の光電変換要素から可視光画像の電気信号が出力されることを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の認証装置
  5. 被写体に近赤外光を照射する照明部と、前記照明部を点滅駆動する光源駆動部と、前記光源駆動部の駆動を制御する制御部とを備え、
    前記被写体の撮像を行う際には、前記制御部が前記光源駆動部を制御して、前記照明部が前記被写体の照明を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の認証装置。
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