JP4935637B2 - 生体撮像装置および生体撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、撮像素子を用いた生体撮像装置および生体撮像方法に関する。

従来より、生体の認証方法として種々のものが提案され、実用化されている。例えば、指紋認証（例えば、特許文献１，２）や、静脈認証（例えば、特許文献３，４）などである。

また、最近では、指紋認証および静脈認証の両者を１つの装置で行うことができるようにしたものも提案されている（例えば、特許文献５）。

特開昭６３−１２３１６８号公報 特許第３１５０１２６号公報 特開平７−２１３７３号公報 特開２００６−２８８８７２号公報 特開２００６−２８５４８７号公報

上記特許文献４では、生体認証（ここでは、静脈認証）を行うための装置構成として、撮像素子と、ロッドレンズを用いたレンズアレイとを採用している。ところが、このようなロッドレンズを用いた場合、撮像の際に、撮像対象の生体において走査（スキャン）をする必要があるため、撮像処理が煩雑なものになってしまっていた。よって、このような構成では、生体認証を簡易に行うのは困難であった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、撮像処理を簡易に行うことが可能な生体撮像装置および生体撮像方法を提供することにある。

本発明の生体撮像装置は、印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能な複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部と、マイクロレンズに電圧を印加するための電圧供給部と、マイクロレンズアレイ部における各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光し、各部位の撮像データを取得する撮像素子と、この撮像素子により得られた各部位の撮像データに基づき、生体の単一の撮像データを生成する画像処理部とを備えたものである。マイクロレンズアレイ部は、一対の基板と、基板上に形成され、電圧供給部からの電圧が印加される一対の電極と、一対の電極間に設けられた液晶層とを含んで構成され、一対の電極のうちの少なくとも一方が、マイクロレンズを構成するための曲面を有している。

本発明の生体撮像装置では、マイクロレンズアレイ部における各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光が撮像素子により受光され、各部位の撮像データが得られる。また、これら各部位の撮像データに基づき、画像処理部により生体の単一の撮像データが生成される。したがって、撮像の際に、撮像対象の生体において走査などを行うことがないため、撮像処理が簡易になる。また、電圧供給部からマイクロレンズへ印加される電圧の大きさに応じて、マイクロレンズへの入射光線の屈折方向が変化し、これにより焦点距離も変化する。

本発明の生体撮像装置では、画像処理部により生成された単一の撮像データに基づき、少なくとも生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証部を備えるようにしてもよい。このように構成した場合、例えば、焦点距離を大きくして生体を撮像した場合の撮像データに基づく生体認証（例えば、静脈認証）と、焦点距離を小さくして生体を撮像した場合の撮像データに基づく生体認証（例えば、指紋認証）との間で、認証モードの切替が可能となる。

本発明の生体撮像方法は、印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能な複数のマイクロレンズおよび撮像素子により生体を撮像し、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光して各部位の撮像データを取得すると共に、得られた各部位の撮像データに基づいて画像処理を行うことにより、生体の単一の撮像データを取得するデータ取得ステップを含むようにしたものである。複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部は、一対の基板と、基板上に形成され、マイクロレンズへの印加電圧が印加される一対の電極と、一対の電極間に設けられた液晶層とを含んで構成されていると共に、一対の電極のうちの少なくとも一方が、マイクロレンズを構成するための曲面を有している。データ取得ステップでは、複数のマイクロレンズを用いて、各マイクロレンズへの印加電圧を変化させつつ入射光線の屈折方向を変位させつつ生体を撮像する。

本発明の生体撮像方法では、複数のマイクロレンズおよび撮像素子により生体が撮像されることにより、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光が受光され、各部位の撮像データが得られる。また、これら各部位の撮像データに基づいて画像処理がなされることにより、生体の単一の撮像データが得られる。したがって、撮像の際に、撮像対象の生体において走査などを行うことがないため、撮像処理が簡易になる。また、マイクロレンズへの印加電圧の大きさに応じて、マイクロレンズへの入射光線の屈折方向が変化し、これにより焦点距離も変化する。

本発明の生体撮像方法では、データ取得ステップにおいて、各マイクロレンズへの印加電圧を変化させて入射光線の屈折方向を変位させつつ生体を撮像することにより、この生体の静脈撮像データおよび指紋撮像データを取得するようにしてもよい。また、この場合において、データ取得ステップにおいて得られた単一の撮像データに基づき、少なくとも生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証ステップを含むようにすると共に、この認証ステップにおいて、静脈撮像データおよび指紋撮像データに基づいて静脈認証および指紋認証を行うようにしてもよい。このように構成した場合、焦点距離を大きくして生体を撮像した場合には静脈撮像データが得られ、焦点距離を小さくして生体を撮像した場合には指紋撮像データが得られる。そして得られた静脈撮像データに基づいて静脈認証がなされ、得られた指紋撮像データに基づいて、指紋認証がなされる。

本発明の生体撮像装置によれば、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部と、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光し、各部位の撮像データを取得する撮像素子と、各部位の撮像データに基づいて生体の単一の撮像データを生成する画像処理部とを設けるようにしたので、撮像処理を簡易なものとすることができる。よって、従来と比べて撮像処理を簡易に行うことが可能となる。

特に、画像処理部により生成された単一の撮像データに基づき、少なくとも生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証部を設けるようにした場合には、上記マイクロレンズが印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能なものであると共に、各マイクロレンズに電圧を印加するための電圧供給部を設けるようにしたことにより、マイクロレンズへの印加電圧の大きさに応じて入射光線の焦点距離を変化させ、焦点距離を大きくして撮像した場合の生体認証（例えば、静脈認証）と、焦点距離を小さくして撮像した場合の生体認証（例えば、指紋認証）との間で、認証モードの切替が可能となる。また、これらの認証モード間で共通の撮像光学系を用いているので、装置構成が複雑化することはない。よって、簡易な構成で指紋認証および静脈認証を利用することが可能となる。

また、本発明の生体撮像方法によれば、複数のマイクロレンズおよび撮像素子により生体を撮像し、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光して各部位の撮像データを取得すると共に、得られた各部位の撮像データに基づいて画像処理を行うことにより生体の単一の撮像データを取得するようにしたので、撮像処理を簡易なものとすることができる。よって、従来と比べて撮像処理を簡易に行うことが可能となる。

特に、各マイクロレンズへの印加電圧を変化させて入射光線の屈折方向を変位させつつ生体を撮像することにより、この生体の静脈撮像データおよび指紋撮像データを取得すると共に、得られた単一の撮像データに基づき少なくとも生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証ステップにおいて、静脈撮像データおよび指紋撮像データに基づいて静脈認証および指紋認証を行うようにした場合には、印加電圧の大きさに応じて入射光線の焦点距離を変化させ、焦点距離を大きくして撮像した場合には静脈撮像データを取得することができる一方、焦点距離を小さくして撮像した場合には指紋撮像データを取得することができる。また、これらの認証モード間で共通の撮像光学系を用いているので、装置構成が複雑化することはない。よって、簡易な構成で指紋認証および静脈認証を利用することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る生体認証装置（生体認証装置１）の断面構成を表したものである。この生体認証装置１は、撮像対象物である生体（例えば、指先）２を撮像して生体２の静脈を利用する静脈認証を行い、認証結果データＤoutを出力するものであり、光源１０と、カバーガラス１１Ａと、導光部１１Ｂと、マイクロレンズアレイ１２と、撮像素子１３と、画像処理部１４と、パターン保持部１５と、認証部１６と、光源駆動部１８１と、撮像素子駆動部１８２と、制御部１９とから構成されている。なお、本発明の第１の実施の形態に係る生体認証方法は本実施の形態に係る生体認証装置により具現化されるので、以下、併せて説明する。

光源１０は、撮像対象物である生体２へ向けて光を照射するものであり、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などにより構成される。また、この光源１０は、生体２が置かれる検知部（図示せず）に対し、マイクロレンズアレイ１２や撮像素子１３と同じ側（検知部の下方）に配置されている。なお、光源１０は、近赤外の波長領域（７００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度の波長領域）の光を発するものであるのが好ましい。そのような波長領域の光を用いた場合、生体に対する透過率と、生体内の還元ヘモグロビン（静脈）への吸収率との兼ね合いより、生体２の静脈認証を行う場合において、光利用効率をより高めることができるからである。

導光部１１Ｂは、図１に示したように、光源１０からの射出光Ｌoutを生体２の方向へと導く部分であり、例えばガラス基板や光ファイバなどにより構成される。カバーガラス１１Ａは、導光部１１Ｂ上に配置され、生体認証装置１内部を保護する部分である。なお、このカバーガラス１１Ａは、認証の際に生体２が置かれる部分である。

マイクロレンズアレイ１２は、複数のマイクロレンズがマトリクス状に配列してなり、導光部１１Ｂの下方（具体的には、導光部１１Ｂと撮像素子１３との間）に配置されている。このマイクロレンズアレイ１２内のマイクロレンズは、撮像対象物である生体２の撮像レンズとして機能している。

撮像素子１３は、マイクロレンズアレイ１２内の各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体２の部位からの光に基づき、これら各部位の撮像データを取得するものであり、マイクロレンズアレイ１２の焦点面に配置されている。なお、この撮像素子１３は、例えば、マトリクス状に配列された複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）などにより構成される。

画像処理部１４は、制御部１９からの制御に応じて、撮像素子１３で得られた各部位の撮像データに対して所定の画像処理を施すことにより生体２の単一の撮像データを生成し、認証部１６へ出力するものである。なお、この画像処理部１４、ならびに後述する認証部１６および制御部１９は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成される。

パターン保持部１５は、生体認証の際に用いる生体認証パターン（認証の際に撮像して得られた撮像パターンに対する比較パターンであり、予め生体を撮像して得られたもの）が保持される部分であり、不揮発性の記録素子（例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）など）により構成される。認証部１６は、制御部１９からの制御に応じて、画像処理部１４から出力される単一の撮像パターンと、パターン保持部１５に保持されている生体認証パターンとを比較することにより、撮像対象である生体２の認証（ここでは、静脈認証）を行う部分である。

光源駆動部１８１は、制御部１９からの制御に応じて、光源１０の発光駆動を行うものである。撮像素子駆動部１８２は、制御部１９からの制御に応じて、撮像素子１３の撮像駆動（受光駆動）を行うものである。

制御部１９は、画像処理部１４、認証部１６、光源駆動部１８１および撮像素子駆動部１８２の動作を制御するものである。具体的には、画像処理部１４、光源駆動部１８１および撮像素子駆動部１８２の動作を適宜制御するようになっている。

次に、図１および図２を参照して、本実施の形態の生体認証装置１の動作（生体認証処理）について詳細に説明する。ここで、図２は、生体認証処理について説明するための要部断面図であり、指の静脈パターンを取得する場合の光路例を表したものである。

この生体認証装置１では、まず、カバーガラス１１Ａ上に生体（例えば、指先）２が置かれると、光源駆動部１８１の駆動動作により光源１０から光Ｌoutが射出され、導光部１１Ｂおよびカバーガラス１１Ａを介して生体２へ照射される。

ここで、マイクロレンズアレイ１２内の各マイクロレンズの焦点が、生体２の内部（静脈部分；例えば図２中の光線Ｌ１０上の点Ｐ１３）および撮像素子１３上（例えば、図２中の光線Ｌ１０上の点Ｐ１４）に合わせられていることにより、生体２の各部位の静脈の撮像データが得られる。そして得られた各部位の静脈の撮像データは、画像処理部１４において画像処理がなされることにより、生体２の静脈の単一の撮像データ（静脈パターン）が生成され、認証部１６へ入力される。

次に、認証部１６では、入力された静脈パターンと、パターン保持部１５に保持されている静脈認証用の認証パターンとが比較され、静脈認証がなされる。これにより、本実施の形態の生体認証処理が終了となる。

以上のように本実施の形態では、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部１２と、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光し、各部位の撮像データを取得する撮像素子１３と、各部位の撮像データに基づいて生体の単一の撮像データを生成する画像処理部１４とを設けるようにしたので、撮像の際に、撮像対象の生体２において走査などを行う必要がないため、撮像処理を簡易なものとすることができる。よって、従来と比べて生体認証を簡易に行うことが可能となる。

また、認証部１６において、生体２の静脈を利用する静脈認証を行うようにしたので、生体２の指紋を利用する指紋認証の場合と比べ、認証精度を向上させることが可能となる。

また、光源１０からの光Ｌoutを生体２に照射した状態で撮像しているで、撮像対象を浮かび上がらせ、明確な撮像データとすることができる。よって、自然光のみで撮像する場合と比べ、認証の精度をより向上させることが可能となる。

さらに、光源１０が近赤外光を発するようにした場合には、生体２への光の透過率を高めつつ、生体２の静脈での光の吸収率も高めることができる。よって、そのように構成した場合には、撮像対象である静脈をより明確に浮かび上がらせることができ、静脈認証の精度をさらに向上させることが可能となる。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る生体認証装置（生体認証装置１Ａ）の断面構成を表したものである。この生体認証装置１Ａは、第１の実施の形態で説明した生体認証装置１において、マイクロレンズアレイ１２の代わりにマイクロレンズアレイ１２Ａを設けると共に、認証モード切替部１７をさらに設けるようにしたものである。なお、本発明の第２の実施の形態に係る生体認証方法は本実施の形態に係る生体認証装置により具現化されるので、以下、併せて説明する。

マイクロレンズアレイ１２Ａは、後述する複数のマイクロレンズがマトリクス状に配列してなり、導光部１１Ｂの下方（具体的には、導光部１１Ｂと撮像素子１３との間）に配置されている。このマイクロレンズアレイ１２Ａ内のマイクロレンズは、撮像対象物である生体２の撮像レンズとして機能している。なお、マイクロレンズアレイ１２Ａの詳細構成は、後述する。

認証モード切替部１７は、マイクロレンズアレイ１２Ａ内のマイクロレンズに対して電圧を供給するものであり、詳細は後述するが、この供給電圧の大きさに応じて、２つの認証モード（生体２の静脈の撮像データ（静脈パターン）を利用する静脈認証モードおよび生体２の指紋の撮像データ（指紋パターン）を利用する指紋認証モード）間の切替を行うようになっている。なお、この認証モード切替部１７が、本発明における「電圧供給部」の一具体例に対応する。

制御部１９は、画像処理部１４、認証部１６、認証モード切替部１７、光源駆動部１８１および撮像素子駆動部１８２の動作を制御するものである。具体的には、画像処理部１４、光源駆動部１８１および撮像素子駆動部１８２の動作を適宜制御すると共に、詳細は後述するが、上記した２つの認証モードに応じて、認証部１６および認証モード切替部１７の動作を制御するようになっている。

次に、図４を参照して、マイクロレンズアレイ１２Ａの詳細構成について説明する。図４は、マイクロレンズアレイ１２Ａの断面構成を表したものである。

このマイクロレンズアレイ１２Ａでは、対向する一対の基板１２１，１２５間に液晶層１２３が形成され、この液晶層１２３と基板１２１，１２５との間には、それぞれ、電極１２２，１２４が形成されている。

基板１２１，１２５は、それぞれ、例えばガラス基板などの透明基板により構成され、入射光線を透過可能となっている。電極１２２，１２４には、認証モード切替部１７から電圧が供給される。これら電極１２２，１２４は、それぞれ、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムスズ）などの透明電極により構成され、基板１２１，１２５と同様に、入射光線を透過可能となっている。電極１２２，１２４の表面Ｓ１，Ｓ２のうち、電極１２２側の表面Ｓ１には、凹状の複数の曲面がマトリクス状に形成され、これにより複数の液晶マイクロレンズ電極１２２を構成するようになっている。液晶層１２３は、例えばネマティック液晶などの液晶材料により構成され、電極１２２，１２４間に印加される電圧に応じて屈折率が変化するようになっている。

次に、図３〜図８を参照して、本実施の形態の生体認証装置１Ａの動作（生体認証処理）について詳細に説明する。ここで、図５は、本実施の形態の生体認証処理を流れ図で表したものであり、図６は、マイクロレンズアレイ１２Ａの作用を断面模式図で表したものである。また、図７は指の静脈パターン取得の際の光路を、図８は指紋パターン取得の際の光路を、それぞれ要部断面図で表したものである。

この生体認証装置１Ａでは、まず、カバーガラス１１Ａ上に生体（例えば、指先）２が置かれると、光源駆動部１８１の駆動動作により光源１０から光Ｌoutが射出され、導光部１１Ｂおよびカバーガラス１１Ａを介して生体２へ照射される。そしてマイクロレンズアレイ１２Ａ内のマイクロレンズ（具体的には、電極１２２，１２４間）には、制御部１９の制御に応じて認証モード切替部１７から所定の閾値電圧よりも低い電圧が供給され、この状態で生体２の撮像がなされることにより、生体２の静脈パターンが取得される（図５のステップＳ１０１）。具体的には、マイクロレンズへの供給電圧が低いため、それに応じて液晶層１２３の屈折率も小さくなり、その結果、マイクロレンズへの入射光線は、例えば図６中の光線Ｌ１のように、比較的小さな屈折角となるような屈折方向へ屈折され、比較的長い焦点距離（例えば、図６に示した光軸Ｌ０上の焦点位置Ｐ１）で集光される。したがって、例えば図７に示したように、マイクロレンズの焦点は、生体２の内部（静脈部分；例えば図７中の光線Ｌ１１上の点Ｐ３）および撮像素子１３上（例えば、図７中の光線Ｌ１１上の点Ｐ４）に合わせられ、これにより生体２の各部位の静脈の撮像データが得られる。そして得られた各部位の静脈の撮像データは、画像処理部１４において画像処理がなされることにより、生体２の静脈の単一の撮像データ（静脈パターン）が生成され、認証部１６へ入力される。

次に、制御部１９の制御に応じて、認証モード切替部１７からマイクロレンズ（具体的には、電極１２２，１２４間）へ供給される電圧の大きさが上記所定の閾値電圧よりも高くなるように変更され、これによりマイクロレンズアレイ１２Ａの発生パワーが変更される（ステップＳ１０２）。そしてこの状態で生体２の撮像がなされることにより、生体２の指紋パターンが取得される（ステップＳ１０３）。具体的には、マイクロレンズへの供給電圧が高くなったため、それに応じて液晶層１２３の屈折率も大きくなり、その結果、マイクロレンズへの入射光線は、例えば図６中の光線Ｌ２のように、上記した光線Ｌ１と比べて大きな屈折角となるような屈折方向へ屈折され、光線Ｌ１と比べて短い焦点距離（例えば、図６に示した光軸Ｌ０上の焦点位置Ｐ２）で集光される。したがって、例えば図８に示したように、マイクロレンズの焦点は、生体２の表面付近（指紋部分；例えば図８中の光線Ｌ１２上の点Ｐ５）および撮像素子１３上（例えば、図８中の光線Ｌ１２上の点Ｐ６）に合わせられ、これにより生体２の各部位の指紋の撮像データが得られる。そして静脈パターンの場合と同様に、得られた各部位の指紋の撮像データが画像処理部１４において画像処理がなされることにより、生体２の指紋の単一の撮像データ（指紋パターン）が生成され、認証部１６へ入力される。

次に、認証部１６では、入力された静脈パターンと、パターン保持部１５に保持されている静脈認証用の認証パターンとが比較され、これにより静脈認証がなされる（ステップＳ１０４）。また、続いて認証部１６では、入力された指紋パターンと、パターン保持部１５に保持されている指紋認証用の認証パターンとが比較され、これにより指紋認証がなされる（ステップＳ１０５）。そして認証部１６では、静脈認証の結果および指紋認証の結果を考慮して、最終的な生体認証の結果（認証結果データＤout）が出力され（ステップＳ１０６）、これにより本実施の形態の生体認証処理が終了となる。

このように、本実施の形態の生体認証装置１Ａでは、マイクロレンズへの印加電圧を変化させつつ生体２の撮像がなされることで、印加電圧の大きさに応じてマイクロレンズへの入射光線の屈折方向が変化し、これにより焦点距離も変化する。したがって、焦点距離を大きくして生体２を撮像した場合には静脈パターンが得られる一方、焦点距離を小さくして生体を撮像した場合には指紋パターンが得られる。したがって、マイクロレンズへの印加電圧の大きさに応じて、静脈認証と指紋認証との間で認証モードの切替が可能となる。

以上のように本実施の形態では、印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能な複数のマイクロレンズと、マイクロレンズに電圧を印加するための認証モード切替部１７とを設けるようにしたので、マイクロレンズへの印加電圧の大きさに応じて入射光線の焦点距離を変化させ、焦点距離を大きくして撮像した場合の生体認証（静脈認証）と、焦点距離を小さくして撮像した場合の生体認証（指紋認証）との間で、認証モードの切替が可能となる。また、これらの認証モード間で共通の撮像光学系（マイクロレンズアレイ１２Ａおよび撮像素子１３）を用いているので、従来のように静脈認証用の撮像光学系と指紋認証用の撮像光学系とを別個に設ける必要がなくなり、装置構成が複雑化することはない。よって、簡易な構成で指紋認証および静脈認証を利用することが可能となる。

具体的には、マイクロレンズを液晶マイクロレンズにより構成したので、液晶層１２３に対する電圧の印加の有無に応じて液晶層１２３の屈折率を変化させ、入射光線の屈折方向（焦点位置）を変化させることができる。よって、上記のように簡易な構成による認証モードの切替が可能となる。

また、電気的に認証モードを切り替えるので、例えば焦点距離の異なる複数のマイクロレンズアレイ同士を機械的に切り替えるような場合と比べ、切替動作時の信頼性を向上させることが可能となる。

また、静脈認証および指紋認証の両者の認証結果を考慮して、最終的な認証結果データＤoutを生成するようにしたので、一方の認証結果だけから最終的な認証結果データを生成する場合と比べ、認証の精度を向上させることが可能となる。

また、光源１０からの光Ｌoutを生体２に照射した状態で撮像しているで、撮像対象を浮かび上がらせ、明確な撮像データとすることができる。よって、自然光のみで撮像する場合と比べ、認証の精度をより向上させることが可能となる。

さらに、光源１０が近赤外光を発するようにした場合には、生体２への光の透過率を高めつつ、生体２の静脈での光の吸収率も高めることができる。よって、そのように構成した場合、静脈認証の際に撮像対象である静脈をより明確に浮かび上がらせることができ、静脈認証の精度、ひいては全体の認証精度をさらに向上させることが可能となる。

以上、第１および第２の実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記第２の実施の形態では、静脈パターンを取得してから指紋パターンを取得する場合について説明したが、これら静脈パターンおよび指紋パターンを取得する順番が、逆となるようにしてもよい。すなわち、最初に、認証モード切替部１７からマイクロレンズアレイ１２Ａに対し所定の閾値電圧よりも高い電圧を印加して指紋認証パターンを取得し、その後に印加電圧が所定の閾値電圧よりも低くなるように変更し、静脈パターンを取得するようにしてもよい。

また、上記第２の実施の形態では、得られた静脈パターンおよび指紋パターンに基づき、静脈認証を行ってから指紋認証を行う場合について説明したが、逆に、指紋認証を行ってから静脈認証を行うようにしてもよく、また、場合によっては静脈認証および指紋認証を同時並行的に行うようにしてもよい。これら２つの認証処理を同時並行的に行うようにした場合、全体の認証処理をより迅速に行うことが可能となる。

また、上記第２の実施の形態では、生体２の静脈パターンを取得する際には、認証モード切替部１７からマイクロレンズアレイ１２Ａ内のマイクロレンズへ所定の閾値電圧よりも低い電圧を供給することで、液晶層１２３の屈折率を小さくし、マイクロレンズへの入射光線の屈折角を小さくする一方、生体２の指紋パターンを取得する際には、認証モード切替部１７からマイクロレンズアレイ１２Ａ内のマイクロレンズへ所定の閾値電圧よりも高い電圧を供給することで、液晶層１２３の屈折率を大きくし、マイクロレンズへの入射光線の屈折角を大きくする場合について説明したが、液晶層１２３を構成する液晶材料の種類によっては、逆に、生体２の静脈パターンを取得する際には、認証モード切替部１７からマイクロレンズアレイ１２Ａ内のマイクロレンズへ所定の閾値電圧よりも高い電圧を供給することで、液晶層１２３の屈折率を小さくし、マイクロレンズへの入射光線の屈折角を小さくする一方、生体２の指紋パターンを取得する際には、認証モード切替部１７からマイクロレンズアレイ１２Ａ内のマイクロレンズへ所定の閾値電圧よりも低い電圧を供給することで、液晶層１２３の屈折率を大きくし、マイクロレンズへの入射光線の屈折角を大きくするようにすることも可能である。このように構成した場合でも、上記第２の実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。

また、光源１０から射出される光Ｌoutは、生体２の内部を伝播させて照明することにより少なくとも静脈の認証が可能なのであれば、必ずしも近赤外光でなくてもよく、さらに少なくとも静脈の認証が可能なのであれば、光源１０自体を設けないようにしてもよい。光源１０を設けないようにした場合、装置構成をより簡素化し、装置全体をより小型化することが可能となる。

また、上記実施の形態では、光源１０が検知部の下方に配置されている下方照明の方式について説明したが、本発明はこの照明の方式には限られず、例えば、光源１０が検知部の側方に配置されている側方照明の方式であってもよい。また、照明の方向に関しても、生体２が指先の場合には、指の幅（短手）方向に沿った照明には限らず、例えば指の長手方向に沿った照明や、それら短手方向および長手方向の両方向に沿った照明であってもよい。

また、上記実施の形態では、撮像素子１３で得られた撮像データに対し、画像処理部１４において適宜画像処理を施してから認証を行うようにした場合について説明したが、例えば、場合によっては画像処理部１４を設けずに、撮像素子１３からの撮像データに基づいて、認証部１６が直接認証を行うようにしてもよい。そのように構成した場合、装置構成をより簡素化し、装置全体をより小型化することが可能となる。

また、上記第２の実施の形態では、マイクロレンズアレイ１２Ａにおいて、電極１２２，１２４の表面Ｓ１，Ｓ２のうちの表面Ｓ１を曲面とした場合について説明したが、例えば、表面Ｓ２も曲面とし、液晶層１２３の両側が曲面となるようなマイクロレンズとしてもよい。

さらに、上記第２の実施の形態では、マイクロレンズが液晶マイクロレンズにより構成されている場合について説明したが、印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能なものであれば、他の構成のマイクロレンズとしてもよく、例えば、２種類の異なる液体層を利用した液体マイクロレンズなどを用いてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る生体認証装置の構成を表す機能ブロック図である。 第１の実施の形態において指の静脈パターンを取得する場合の光路例について説明するための要部断面図である 本発明の第２の実施の形態に係る生体認証装置の構成を表す機能ブロック図である。 図３に示したマイクロレンズアレイの拡大断面図である。 第２の実施の形態に係る生体認証処理を表す流れ図である。 図３に示したマイクロレンズアレイの作用を説明するための断面模式図である。 第２の実施の形態における指の静脈パターン取得の際の光路について説明するための要部断面図である 第２の実施の形態における指紋パターン取得の際の光路について説明するための要部断面図である。

符号の説明

１，１Ａ…生体認証装置、１０…光源、１００…筐体、１１Ａ…カバーガラス、１１Ｂ…導光部、１２，１２Ａ…マイクロレンズアレイ、１２１，１２５…基板、１２２，１２４…電極、１２３…液晶層、１３…撮像素子、１４…画像処理部、１５…パターン保持部、１６…認証部、１７…認証モード切替部、１８１…光源駆動部、１８２…撮像素子駆動部、１９…制御部、２…生体（指先）、Ｌout…光源からの射出光、Ｄout…認証結果データ、Ｌ０…光軸、Ｌ１０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１，Ｌ１２…光線、Ｐ１〜Ｐ６，Ｐ１３，Ｐ１４…焦点。

Claims (13)

1. 印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能な複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部と、
   前記マイクロレンズに電圧を印加するための電圧供給部と、
   前記マイクロレンズアレイ部における各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光し、各部位の撮像データを取得する撮像素子と、
   前記撮像素子により得られた各部位の撮像データに基づき、生体の単一の撮像データを生成する画像処理部と
   を備え、
   前記マイクロレンズアレイ部は、
   一対の基板と、
   前記基板上に形成され、前記電圧供給部からの電圧が印加される一対の電極と、
   前記一対の電極間に設けられた液晶層と
   を含んで構成され、
   前記一対の電極のうちの少なくとも一方が、前記マイクロレンズを構成するための曲面を有している
   生体撮像装置。
2. 前記電圧供給部を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記生体の静脈を利用する静脈認証用の撮像データを取得する際には、前記電圧供給部から前記マイクロレンズへの供給電圧が所定の電圧値よりも低くなるようにすると共に、
   前記生体の指紋を利用する指紋認証用の撮像データを取得する際には、前記供給電圧が前記所定の電圧値よりも高くなるように制御する
   請求項１に記載の生体撮像装置。
3. 前記電圧供給部を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、
   前記生体の静脈を利用する静脈認証用の撮像データを取得する際には、前記電圧供給部から前記マイクロレンズへの供給電圧が所定の電圧値よりも高くなるようにすると共に、
   前記生体の指紋を利用する指紋認証用の撮像データを取得する際には、前記供給電圧が前記所定の電圧値よりも低くなるように制御する
   請求項１に記載の生体撮像装置。
4. 前記画像処理部により生成された単一の撮像データに基づき、少なくとも前記生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証部を備えた
   請求項２または請求項３に記載の生体撮像装置。
5. 前記認証部は、前記静脈認証用の撮像データおよび前記指紋認証用の撮像データに基づいて、静脈認証および指紋認証のうちの少なくとも一方の生体認証を行う
   請求項４に記載の生体撮像装置。
6. 前記認証部は、前記静脈認証および前記指紋認証を行い、これらの認証結果を考慮して最終的な生体認証の結果を出力する
   請求項５に記載の生体撮像装置。
7. 前記生体へ向けて光を照射する光源を備えた
   請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の生体撮像装置。
8. 前記光源は、近赤外の波長領域の光を発するものである
   請求項７に記載の生体撮像装置。
9. 印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能な複数のマイクロレンズおよび撮像素子により生体を撮像し、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光して各部位の撮像データを取得すると共に、得られた各部位の撮像データに基づいて画像処理を行うことにより、生体の単一の撮像データを取得するデータ取得ステップを含み、
   前記複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部が、
   一対の基板と、前記基板上に形成され、前記マイクロレンズへの印加電圧が印加される一対の電極と、前記一対の電極間に設けられた液晶層とを含んで構成されていると共に、
   前記一対の電極のうちの少なくとも一方が、前記マイクロレンズを構成するための曲面を有しているようにし、
   前記データ取得ステップにおいて、前記複数のマイクロレンズを用いて、各マイクロレンズへの印加電圧を変化させつつ入射光線の屈折方向を変位させつつ生体を撮像する
   生体撮像方法。
10. 前記データ取得ステップでは、各マイクロレンズへの印加電圧を変化させて入射光線の屈折方向を変位させつつ生体を撮像することにより、この生体の静脈撮像データおよび指紋撮像データを取得する
    請求項９に記載の生体撮像方法。
11. 前記データ取得ステップは、
    前記マイクロレンズに対して所定の電圧値よりも低い電圧を印加した状態で撮像を行い、前記静脈撮像データを取得するステップと、
    前記マイクロレンズに対して前記所定の電圧値よりも高い電圧を印加した状態で撮像を行い、前記指紋撮像データを取得するステップと
    を含む請求項１０に記載の生体撮像方法。
12. 前記データ取得ステップは、
    前記マイクロレンズに対して所定の電圧値よりも高い電圧を印加した状態で撮像を行い、前記静脈撮像データを取得するステップと、
    前記マイクロレンズに対して前記所定の電圧値よりも低い電圧を印加した状態で撮像を行い、前記指紋撮像データを取得するステップと
    を含む請求項１０に記載の生体撮像方法。
13. 前記データ取得ステップにおいて得られた単一の撮像データに基づき、少なくとも前記生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証ステップを含み、
    前記認証ステップでは、前記静脈撮像データおよび前記指紋撮像データに基づいて、前記静脈認証および指紋認証を行う
    請求項１０ないし請求項１２のいずれか１項に記載の生体撮像方法。

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