JP6931914B2 - 生体情報取得装置、生体情報取得方法、及び、プログラム - Google Patents

Description

本発明は、生体情報取得装置、生体情報取得方法、及び、生体情報取得プログラムに関する。

近年、セキュリティ保護の観点から、生体の血管パターンに基づく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、照合用データを事前にデータベースに登録しておき、認証時に利用者（被検者）のデータを取得して、データベースに登録された照合用データと一致するか否かを比較することで、利用者の認証を行う。

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）。

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

従来、血管パターンの二次元画像を取得し、その特徴点などの座標を求めて生体情報とするといったことが行なわれている。しかしながら、生体情報の精度を高めるといった観点からは、生体内における血管の奥行き（深さ）に関する情報を生体情報に反映するといったことが好ましい。

血管の奥行き情報を得るために、視差がある画像を撮像して演算を行なうといった方法が考えられる。例えば、固定焦点のカメラを離間して複数配置し、カメラ間の距離と、各カメラで撮像された画像のずれ量とを用いて、三角測量により奥行き情報を得るといったことができる。

あるいは又、血管の奥行き情報を得るために、撮像に用いられる光学系の条件を異にして複数回の撮像を行ない、良好なフォーカスが得られる光学系の条件に基づいて奥行き情報を得るといったこともできる。

しかしながら、固定焦点のカメラを離間して複数配置し三角測量により奥行き情報を得るといった構成や、光学系の条件を異にして複数回の撮像を行ない血管の奥行き情報を得るといった構成では、実施に際して装置の構成が複雑となり、また、処理の負荷も大きいといった課題が生ずる。

従って、本発明の目的は、視差がある画像を撮像して演算を行なうといったことや光学系の条件を異にして複数回の撮像をするといったことを必要とせず、血管の奥行き情報を生体情報に反映することができる、生体情報取得装置、生体情報取得方法、及び、生体情報取得プログラム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、
マトリクス状に配置された複数の受光素子を有する撮像部、
焦点距離が異なる複数種の微小レンズが平面状に配置されている集光部、及び、
撮像部が取得した画像情報を処理して情報を取得する情報取得部を含む制御部、
を含んでおり、
撮像部は、生体内で反射した近赤外光を、集光部を介して撮像することによって画像情報を取得し、
情報取得部は、画像情報に基づいて、生体内の血管における深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得する、
生体情報取得装置である。

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方法は、
生体内で反射した近赤外光を、焦点距離が異なる複数種の微小レンズが平面状に配置されている集光部を介してマトリクス状に配置された複数の受光素子を有する撮像部で撮像することによって画像情報を取得するステップ、及び、
取得した画像情報に基づいて、生体内の血管における深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得するステップ、
を含む生体情報取得方法である。

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プログラムは、
コンピュータに、
生体内で反射した近赤外光を、焦点距離が異なる複数種の微小レンズが平面状に配置されている集光部を介してマトリクス状に配置された複数の受光素子を有する撮像部で撮像することによって画像情報を取得するステップ、及び、
取得した画像情報に基づいて、生体内の血管における深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得するステップ、
を実行させるための生体情報取得プログラムである。

本発明に係る生体情報取得装置にあっては、
集光部において、微小レンズは受光素子と一対一に対応するように配置されていると共に、焦点距離が異なる複数種の微小レンズから成るレンズ群がマトリクス状に形成されており、
情報取得部は、撮像部が取得した画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成し、生成した複数の画像に基づいて、生体内の血管に関する深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得する構成とすることができる。

この場合において、
情報取得部は、微小レンズと受光素子との対応関係に基づいて、撮像部が取得した画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成し、生成した複数の画像の結像状態を比較して、生体内の血管に関する深さ情報を取得する構成とすることができ、更には、生成した複数の画像のうち最も結像状態のよい画像の焦点距離を血管の深さ情報とする構成とすることができる。

また、本発明に係る生体情報取得方法あるいは生体情報取得プログラムにおいても、集光部の微小レンズは受光素子と一対一に対応するように配置されていると共に、焦点距離が異なる複数種の微小レンズから成るレンズ群がマトリクス状に形成されている構成とし、
撮像部が取得した画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成するステップ、
生成した複数の画像に基づいて、生体内の血管に関する深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得するステップ、
を行なう構成とすることができる。この場合において、
微小レンズと受光素子との対応関係に基づいて、撮像部が取得した画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成するステップ、
生成した複数の画像の結像状態を比較して、生体内の血管に関する深さ情報を取得するステップ、
を行なう構成とすることができる。この場合においても、
微小レンズと受光素子との対応関係に基づいて、撮像部が取得した画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成するステップ、
生成した複数の画像の結像状態を比較して、生体内の血管に関する深さ情報を取得するステップ、
を行なう構成とすることができ、更には、
生成した複数の画像のうち最も結像状態のよい画像の焦点距離を血管の深さ情報とするステップ、
を行なう構成とすることができる。

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、生体情報取得方法、あるいは、生体情報取得プログラム（以下、これらを単に、本発明と呼ぶ場合がある）において、撮像部はフィルム状の受光素子アレイセンサーから成る構成とすることができる。この場合において、受光素子は有機半導体素子から成る構成とすることができる。あるいは又、上述した各種の好ましい構成を含む本発明にあっては、撮像部は可撓性を有する構成とすることができる。

上述した各種の好ましい構成を含む本発明において、集光部はフィルム状のマイクロレンズアレイシートから成る構成とすることができる。あるいは又、上述した各種の好ましい構成を含む本発明において、集光部は可撓性を有する構成とすることができる。

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あっては、生体に向けて近赤外光を照射する照射部を更に備えている構成とすることができる。この場合において、照射部は近赤外光を照射する複数の光源を備えており、撮像部は、照射部の照射パターンを異にする複数の画像情報を取得し、情報取得部は、複数の画像情報に基づいて、光源の発光による影響が軽減された画像情報を得る構成とすることができる。

照射部に用いられる光源として、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、光源として発光ダイオードを用いることが好ましい。

また、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方法あるいは生体情報取得プログラムにおいても、生体に向けて近赤外光を照射する、複数の光源を備えている照射部を用いて、
照射部の照射パターンを異にする複数の画像情報を取得するステップ、
複数の画像情報に基づいて、光源の発光による影響が軽減された画像情報を得るステップ、
を行なう構成とすることができる。

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、利用者の手首に装着可能な形状を有する構成とすることができる。この場合において、撮像部は、掌側の手首の近赤外光画像を撮像するように配置されることが好ましい。

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にあっては、取得した生体情報を用いて認証処理を行う認証処理部を更に備えている構成とすることができるし、取得した生体情報の登録処理を行う登録処理部を更に備えている構成とすることもできる。

情報取得部を有する制御部は、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。取得した生体情報を用いて認証を行う認証処理部や取得した生体情報の登録を行う登録処理部についても同様である。

生体情報の登録処理および生体情報の認証処理の構成は、特に限定するものではない。例えば生体情報として静脈パターンを用いる場合には、血管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し、血管パターンそのものを登録するといった構成であってもよい。また、生体情報の認証は、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。

本発明によれば、光学系の条件を異にして複数回の撮像をするといったことを必要とせず、血管の奥行き情報を生体情報に反映することができる。これによって、装置の小型化や低コスト化も図ることができる。

図１は、第１の実施形態に係る生体情報取得装置の模式的な斜視図である。 図２は、生体情報取得装置の生体側の面の構造を説明するための模式的な斜視図である。 図３は、生体情報取得装置の構成要素を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。 図４は、照射部の構成を説明するための模式的な平面図である。 図５は、撮像部の構成を説明するための模式的な平面図である。 図６Ａは、集光部の構成を説明するための模式的な平面図である。図６Ｂは、集光部のレンズ群と撮像部の受光素子との対応関係を説明するための模式的な斜視図である。 図７は、生体情報を取得する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８は、照射部が近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。 図９は、手首内で反射した近赤外光を集光部を介して撮像することで撮像部が取得した画像情報を説明するための模式的な図である。 図１０Ａは、集光部の微小レンズ１４２Ａに対応した画像を説明するための模式図である。図１０Ｂは、集光部の微小レンズ１４２Ｂに対応した画像を説明するための模式図である。 図１１Ａは、集光部の微小レンズ１４２Ｃに対応した画像を説明するための模式図である。図１１Ｂは、集光部の微小レンズ１４２Ｄに対応した画像を説明するための模式図である。 図１２Ａは、集光部の微小レンズ１４２Ｂに対応した画像から選択された血管パターンを説明するための模式図である。図１２Ｂは、集光部の微小レンズ１４２Ｄに対応した画像から選択された血管パターンを説明するための模式図である。 図１３Ａは、集光部の微小レンズ１４２Ｂに対応した画像から抽出された血管パターンの特徴点とその座標を説明するための模式図である。図１３Ｂは、集光部の微小レンズ１４２Ｄに対応した画像から選択された血管パターンの特徴点とその座標を説明するための模式図である。 図１４は、撮像部の画像情報におけるハレーションを説明するための模式的な平面図である。 図１５Ａは、照射部の光源１２２Ｔ，１２２Ｂのうち、光源１２２Ｔのみ近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。 図１６Ａは、照射部の光源１２２Ｔ，１２２Ｂのうち、光源１２２Ｂのみ近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図１６Ｂは、図１６Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。 図１７Ａは、照射部の光源１２２Ｔのうち右側半分のみ近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図１７Ｂは、図１７Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。 図１８Ａは、照射部の光源１２２Ｔのうち左側半分のみ近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図１８Ｂは、図１８Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。 図１９Ａは、照射部の光源１２２Ｂのうち右側半分のみ近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図１９Ｂは、図１９Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。 図２０Ａは、照射部の光源１２２Ｂのうち左側半分のみ近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図２０Ｂは、図２０Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。 図２１は、変形例の照射部を説明するための模式的な平面図である。 図２２Ａは、照射部の光源２２２が構成する二つの群のうち、一方の群から近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図２２Ｂは、図２２Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。 図２３Ａは、照射部の光源２２２が構成する二つの群のうち、他方の群から近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図２３Ｂは、図２３Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。

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などを説明する。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、生体情報取得方法、及び、生体情報取得プログラムに関する。

図１は、第１の実施形態に係る生体情報取得装置の模式的な斜視図である。図２は、生体情報取得装置の生体側の面の構造を説明するための模式的な斜視図である。

先ず、生体情報取得装置１００の概要について説明する。図１に示すように、生体情報取得装置１００は、利用者２００の手首に装着可能な形状を有する。そして、図２に示すように、生体情報取得装置１００は、腕に対して脱着可能なバンド部１１０、バンド部１１０の内側面に配された集光部１４０や撮像部１３０を含んでいる。生体情報取得装置１００は、更に、生体に向けて近赤外光を照射する照射部１２０を含んでいる。

バンド部１１０、集光部１４０、撮像部１３０、及び、照射部１２０は、可撓性を有するように構成されている。これによって、生体情報取得装置１００は、利用者２００の手首に倣った形状で、利用者２００の手首に装着される。集光部１４０、撮像部１３０、及び、照射部１２０は、バンド部１１０の内側面に、手首側に近い側から、集光部１４０、撮像部１３０、照射部１２０の順で配されている。撮像部１３０は、掌側の手首の近赤外光画像を撮像するように配置されている。

撮像部１３０は、生体内で反射した近赤外光を集光部１４０を介して撮像することによって画像情報を取得する。そして、生体情報取得装置１００は、画像情報に基づいて、生体内の血管における深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得する。より具体的には、撮像部１３０が取得した画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成し、生成した複数の画像に基づいて、生体内の血管に関する深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得する。

以上、生体情報取得装置１００の概要について説明した。次いで、生体情報取得装置１００の構成や動作について、詳しく説明する。

図３は、生体情報取得装置の構成要素を仮想的に分離したときの模式的な斜視図である。

以下、生体情報取得装置１００の構成について詳しく説明する。図３に示すように、
生体情報取得装置１００は、
マトリクス状に配置された複数の受光素子１３１を有する撮像部１３０、
焦点距離が異なる複数種の微小レンズが平面状に配置されている集光部１４０、及び、
撮像部１３０が取得した画像情報を処理して情報を取得する情報取得部１５１を含む制御部１５０、
を含んでおり、
生体に向けて近赤外光を照射する照射部１２０、
を更に備えている。

集光部１４０にあっては、焦点距離が異なる複数種の微小レンズから成るレンズ群がマトリクス状に形成されている。後述する図６Ｂを参照して後で詳しく説明するが、微小レンズは受光素子１３１と一対一に対応するように配置されている。

図に示す例では、制御部１５０は、情報取得部１５１に加えて、
取得した生体情報を用いて認証処理を行う認証処理部１５２、
取得した生体情報の登録処理を行う登録処理部１５３、及び、
照射部１２０の光源を制御する光源制御部１５４、
を更に備えている。制御部１５０は、図示せぬ基板上に配置された演算回路や記憶装置（メモリ）等から構成されており、生体情報取得装置１００の動作全般を制御する。

次いで、照射部１２０の構成について詳しく説明する。図４は、照射部の構成を説明するための模式的な平面図である。

照射部１２０は矩形のフィルム状である。照射部１２０は近赤外光を照射する複数の光源を備えている。照射部１２０を構成する矩形状の基材１２１における対向する２辺のそれぞれに、間隔を空けて複数個の光源１２２が配置されている。図において上側の辺に配されている光源を符号１２２Ｔ、下側の辺に配されている光源を符号１２２Ｂで表す場合がある。

光源１２２は、例えば波長８００ナノメートル前後の近赤外光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ）から成る。基材１２１は、例えば黒色の樹脂材料などから構成されている。光源１２２を駆動するための配線は、例えば、基材１２１の内部に図示せぬ配線として設けられている。光源１２２の点灯／消灯は、図３に示す制御部１５０の光源制御部１５４によって制御される。

次いで、撮像部１３０の構成について詳しく説明する。図５は、撮像部の構成を説明するための模式的な平面図である。

撮像部１３０は、矩形のフィルム状の受光素子アレイセンサーから成る。撮像部１３０は、例えば、可撓性を有する透明なフィルム上に、有機半導体素子から成る受光素子１３１が二次元マトリクス状に配置されて構成されている。受光素子として、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタを用いることができる。有機半導体素子の半導体層を構成する材料として、２，３，６，７−ジベンゾアントラセン（ペンタセンとも呼ばれる）などの有機材料を例示することができる。また、受光素子１３１に接続される配線を構成する材料として、白金（Ｐｔ）や金（Ａｕ）などの金属、あるいは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］といった有機材料を挙げることもできる。

次いで、集光部１４０の構成について詳しく説明する。図６Ａは、集光部の構成を説明するための模式的な平面図である。図６Ｂは、集光部のレンズ群と撮像部の受光素子との対応関係を説明するための模式的な斜視図である。

集光部１４０は、フィルム状のマイクロレンズアレイシートから成る。集光部１４０は、例えば、レンズ面を形成する凹凸構造が設けられた金型を用いて、熱可塑性の透明な基材に加熱プレス処理を施すなどといった方法によって製造することができる。

集光部１４０にあっては、焦点距離が異なる複数種の微小レンズから成るレンズ群１４１がマトリクス状に形成されている。ここでは、レンズ群１４１は、例えば４つの微小レンズ１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄから構成されているとする。これらの微小レンズは、例えば、焦点距離が１ミリメートル、２ミリメートル、３ミリメートル、４ミリメートルといった構成である。そして、図６Ｂに示すように、微小レンズは受光素子１３１と一対一に対応するように配置されている。以下の説明において、微小レンズ１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄにそれぞれ対応する受光素子１３１を、符号１３１Ａ，１３１Ｂ，１３１Ｃ，１３１Ｄで表す場合がある。

尚、レンズ群を構成する微小レンズの数や焦点距離の値は例示に過ぎない。これらは、生体情報取得装置１００の仕様などに応じて、適宜設定すればよい。

以上、生体情報取得装置１００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１００の動作について詳しく説明する。

生体情報取得装置１００は、
生体内で反射した近赤外光を、焦点距離が異なる複数種の微小レンズが平面状に配置されている集光部１４０を介してマトリクス状に配置された複数の受光素子１３１を有する撮像部１３０で撮像することによって画像情報を取得するステップ、及び、
画像情報に基づいて、生体内の血管における深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得するステップ、
を含む動作を行なう。上述したステップを実行させるための生体情報取得プログラムが、例えば、図３に示す制御部１５０に備えられた記憶手段に格納されている。

図７は、生体情報を取得する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１００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１００は、照射部１２０の光源１２２を点灯させて（ステップＳ１）、利用者２００の手首に近赤外光を照射する。図８は、照射部が近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。

次いで、撮像部１３０は、利用者２００の手首内における反射光に基づいて二次元画像を取得する（ステップＳ２）。具体的には、手首内で反射した近赤外光を集光部１４０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、照射部１２０の光源１２２を消灯させる（ステップＳ３）。

図９は、手首内で反射した近赤外光を集光部を介して撮像することで撮像部が取得した画像情報を説明するための模式的な図である。

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、このステップＳ２において得られる画像情報ＰＨ_oriにおいて、静脈パターンは影となって表れる。図９に示す例では、静脈ＶＢ１、静脈ＶＢ２、静脈ＶＢ３のパターンが現れているとして示した。

集光部１４０には焦点距離が異なる複数種の微小レンズが平面状に配置されている。このため、ステップＳ２で取得される画像情報には、光学的な条件を異にする画像情報が重畳されている。従って、基本的には、静脈パターンはぼやけた影として撮像される。

次いで、生体情報取得装置１００は、レンズ焦点距離に応じた画像の生成を行なう（ステップＳ４）。

図３に示す情報取得部１５１は、撮像部１３０が取得した画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成する。具体的には、図６Ｂに示す微小レンズと受光素子との対応関係に基づいて、画像情報ＰＨ_oriから複数の画像を生成する。

例えば、画像情報ＰＨ_oriの各画素情報のうち、微小レンズ１４２Ａに対応する受光素子１３１Ａが撮像した部分に対応する画素情報のみを抽出することによって、焦点距離が１ｍｍである場合の画像（符号ＰＨ_Aで表す）を得ることができ、微小レンズ１４２Ｂに対応する受光素子１３１Ｂが撮像した部分に対応する画素情報のみを抽出することによって、焦点距離が２ｍｍである場合の画像（符号ＰＨ_Bで表す）を得ることができる。図１０Ａは、集光部１４０の微小レンズ１４２Ａに対応した画像を説明するための模式図である。図１０Ｂは、集光部１４０の微小レンズ１４２Ｂに対応した画像を説明するための模式図である。微小レンズ１４２Ａと微小レンズ１４２Ｂの焦点距離を、それぞれ符号ＦＬ_Aと符号ＦＬ_Bで示す。

同様に、画像情報ＰＨ_oriの各画素情報のうち、微小レンズ１４２Ｃに対応する受光素子１３１Ｃが撮像した部分に対応する画素情報のみを抽出することによって、焦点距離が３ｍｍである場合の画像（符号ＰＨ_Cで表す）を得ることができ、微小レンズ１４２Ｄに対応する受光素子１３１Ｄが撮像した部分に対応する画素情報のみを抽出することによって、焦点距離が４ｍｍである場合の画像（符号ＰＨ_Dで表す）を得ることができる。図１１Ａは、集光部１４０の微小レンズ１４２Ｃに対応した画像から選択された血管パターンを説明するための模式図である。図１１Ｂは、集光部１４０の微小レンズ１４２Ｄに対応した画像から選択された血管パターンを説明するための模式図である。微小レンズ１４２Ｃと微小レンズ１４２Ｄの焦点距離を、それぞれ符号ＦＬ_Cと符号ＦＬ_Dで示す。

その後、生体情報取得装置１００は、静脈パターンの特徴点情報取得を行なう（ステップＳ５）。

情報取得部１５１は、微小レンズと受光素子との対応関係に基づいて生成した複数の画像に基づいて、生体内の血管に関する深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得する。より詳しくは、生成した複数の画像の結像状態を比較して、生体内の血管に関する深さ情報を取得する。

情報取得部１５１は図１０Ａ及び図１０Ｂ、並びに、図１１Ａ及び図１１Ｂの結像状態を比較して、対象となる静脈パターンに関して最も結像状態のよい画像を求める。

図に示す例では、静脈ＶＢ１に対しては、図１０Ｂが最も結像状態が良い。情報取得部１５１は、静脈ＶＢ１のパターンに対して図１０Ｂを選択する。そして、静脈ＶＢ１の深さ情報をＦＬ_B（＝２ｍｍ）とする。また、静脈ＶＢ２に対しては、図１１Ｂが最も結像状態が良い。情報取得部１５１は、静脈ＶＢ２のパターンに対して図１１Ｂを選択する。そして、静脈ＶＢ２の深さ情報をＦＬ_D（＝４ｍｍ）とする。

また、図に示す例では、静脈ＶＢ２について、静脈ＶＢ１側と静脈ＶＢ２側とで結像状態が異なる。情報取得部１５１は、静脈ＶＢ２のうち静脈ＶＢ１側の部分（符号ＶＢ３−１で表す）については、最も結像状態がよい図１０Ｂを選択して、深さ情報をＦＬ_B（＝２ｍｍ）とする。そして、報処理部は、静脈ＶＢ２のうち静脈ＶＢ２側の部分（符号ＶＢ３−２で表す）については、最も結像状態がよい図１１Ｂを選択して、深さ情報をＦＬ_D（＝４ｍｍ）とする。

図１２Ａは、集光部１４０の微小レンズ１４２Ｂに対応した画像から抽出された静脈ＶＢ１,ＶＢ３−１のパターン画像を示す。図１２Ｂは、集光部１４０の微小レンズ１４２Ｄに対応した画像から抽出された静脈ＶＢ２,ＶＢ３−２のパターン画像を示す。

情報取得部１５１は、図１２Ａに示す画像ＰＨ_B1と図１２Ｂに示す画像ＰＨ_D1について２値化や細線化など必要な処理を行い、静脈パターンの特徴点を抽出する。ここでは、特徴点として、静脈パターン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１３Ａは、集光部１４０の微小レンズ１４２Ｂに対応した画像から選択された血管パターンの特徴点とその座標を説明するための模式図である。図１３Ｂは、集光部１４０の微小レンズ１４２Ｄに対応した画像から選択された血管パターンの特徴点とその座標を説明するための模式図である。

符号ＥＰと符号ＪＰは、それぞれ、抽出した端点と分岐点を示す。これらの特徴点には、平面的な位置情報に加えて、微小レンズの焦点距離を反映した静脈の深さ情報が付加されている。

次いで、必要に応じて、取得した特徴点情報に基づいて登録処理や認証処理を実行する（ステップＳ６）。静脈パターンの認証を行う場合には、図３に示す認証処理部１５２の動作に基づいて、既登録の静脈パターンのデータと対比して認証処理を行えばよい。また、静脈パターンを新たに登録するといった場合には、図３に示す登録処理部１５３の動作に基づいて、静脈パターンのデータを新たに登録するといった処理を行えばよい。認証処理や登録処理の方法は特に限定するものではなく、機器の仕様などに応じて、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。

以上、生体情報取得装置１００の動作について説明した。

第１の実施形態に係る生体情報取得装置によれば、光学系の条件を異にして複数回の撮像をするといったことを必要とせず、血管の奥行き情報を生体情報に反映することができる。これによって、装置の小型化や低コスト化も図ることができる。

尚、場合によっては、撮像時に照射部１２０の光源１２２によるハレーションが生ずることも考えられる。そのような場合、撮像部は、複数の光源の照射パターンを異にする複数の画像情報を取得し、情報取得部１５１は、複数の画像情報に基づいて、光源の発光による影響が軽減された画像情報を得るといった動作を行なえばよい。

以下、図を参照して説明する。

図１４は、撮像部の画像情報におけるハレーションを説明するための模式的な平面図である。

照射部１２０の照射パターンが図８に示すものである場合、照射部１２０の光源１２２の付近の受光素子に強い入射光が入射し、画像情報に図１４に示すようなハレーション（符号ＨＡで表す）が生ずることが考えられる。

このような場合、例えば、照射部１２０の光源１２２Ｔ，１２２Ｂのうち、光源１２２Ｔのみ近赤外光を照射して、撮像部１３０で撮像を行なう。次いで、照射部１２０の光源１２２Ｔ，１２２Ｂのうち、光源１２２Ｂのみ近赤外光を照射して、撮像部１３０で撮像を行なう。

図１５Ａは、照射部の光源１２２Ｔ，１２２Ｂのうち、光源１２２Ｔのみ近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図１５Ｂは、図１５Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。

この場合、画像情報ＰＨ_ori1に生ずるハレーションＨＡは、光源１２２Ｔ側のみとなる。

図１６Ａは、照射部の光源１２２Ｔ，１２２Ｂのうち、光源１２２Ｂのみ近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図１６Ｂは、図１６Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。

この場合、画像情報ＰＨ_ori2に生ずるハレーションＨＡは、光源１２２Ｂ側のみとなる。

従って、図１５Ｂに示す画像情報ＰＨ_ori1と図１６Ｂに示す画像情報ＰＨ_ori2のうち、ハレーションＨＡを含まない部分を適宜組み合わせることによって、光源の発光による影響が軽減された画像情報を得ることができる。画像が重畳する部分は、例えば、いずれか一方の値、あるいは、平均値を用いるといった構成とすればよい。

上述の説明では、照射部１２０の照射パターンを４つとしたが、これは例示にすぎない。例えば、図１７ないし図２０に示すように、照射部１２０の照射パターンを４つとすることもできる。

この場合には、図１７Ｂ、図１８Ｂ、図１９Ｂ、図２０Ｂに示す画像情報のうち、ハレーションＨＡを含まない部分を適宜組み合わせることによって、光源の発光による影響が軽減された画像情報を得ることができる。

次いで、変形例の照射部を用いた場合の処理について説明する。

図２１は、変形例の照射部を説明するための模式的な平面図である。

図３に示す照射部１２０では、照射部を構成する矩形状の基材における対向する２辺のそれぞれに、間隔を空けて複数個の光源が配置されているとした。これに対し、変形例の照射部２２０では、照射部を構成する矩形状の基材２２１にマトリクス上に複数個の光源２２２を配置するといった構成である。

このような場合、例えば、照射部２２０の複数の光源を二つの群に分け、一方の群の光源のみから近赤外光を照射して撮像を行ない、次いで、他方の群の光源のみから近赤外光を照射して撮像を行なうといったことを行なえばよい。

図２２Ａは、照射部の光源２２２が構成する二つの群のうち、一方の群から近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図２２Ｂは、図２２Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。

図２３Ａは、照射部の光源２２２が構成する二つの群のうち、他方の群から近赤外光を照射している状態を説明するための模式的な平面図である。図２３Ｂは、図２３Ａに示す照射パターンにおいて生体を撮像したときの画像情報を説明するための模式的な平面図である。

従って、図２２Ｂと図２３Ｂに示す画像情報のうち、ハレーションＨＡを含まない部分を適宜組み合わせることによって、光源の発光による影響が軽減された画像情報を得ることができる。

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。

１００・・・生体情報取得装置、
１１０・・・バンド部、
１２０，２２０・・・照射部、
１２１，２２１・・・基材、
１２２，２２２・・・光源、
１３０・・・撮像部、
１３１・・・受光素子、
１４０・・・集光部、
１４１・・・レンズ群、
１４２，１４２Ａ，１４２Ｂ，１４２Ｃ，１４２Ｄ・・・微小レンズ、
１５０・・・制御部、
１５１・・・情報取得部、
１５２・・・認証処理部、
１５３・・・登録処理部、
１５４・・・発光制御部、
２００・・・利用者（生体）

Claims (16)

1. マトリクス状に配置された複数の受光素子を有する撮像部、
   焦点距離が異なる複数種の微小レンズが平面状に配置されている集光部、及び、
   前記撮像部が取得した画像情報を処理して情報を取得する情報取得部を含む制御部、
   を含んでおり、
   前記集光部において、前記微小レンズは前記受光素子と一対一に対応するように配置されていると共に、焦点距離が異なる複数種の前記微小レンズから成るレンズ群がマトリクス状に形成されており、
   前記撮像部は、生体内で反射した近赤外光を、前記集光部を介して撮像することによって画像情報を取得し、
   前記情報取得部は、
   前記微小レンズと前記受光素子との対応関係に基づいて、前記撮像部が取得した前記画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成し、
   前記複数の画像の結像状態を比較して、生体内の血管に関する深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得する、
   生体情報取得装置。
2. 前記情報取得部は、
   前記複数の画像のうち最も結像状態のよい画像の焦点距離を血管の深さ情報とする、
   請求項１に記載の生体情報取得装置。
3. 前記撮像部はフィルム状の受光素子アレイセンサーから成る、
   請求項１または請求項２に記載の生体情報取得装置。
4. 前記受光素子は有機半導体素子から成る、
   請求項３に記載の生体情報取得装置。
5. 前記撮像部は可撓性を有する、
   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. 前記集光部はフィルム状のマイクロレンズアレイシートから成る、
   請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
7. 前記集光部は可撓性を有する、
   請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
8. 生体に向けて近赤外光を照射する照射部を更に備えている、
   請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
9. 前記照射部は近赤外光を照射する複数の光源を備えており、
   前記撮像部は、前記複数の光源の照射パターンを異にする複数の画像情報を取得し、
   前記情報取得部は、前記複数の画像情報に基づいて、前記光源の発光による影響が軽減された前記画像情報を得る、
   請求項８に記載の生体情報取得装置。
10. 前記光源は発光ダイオードから成る、
    請求項９に記載の生体情報取得装置。
11. 前記照射部は可撓性を有する、
    請求項８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. 利用者の手首に装着可能な形状を有する、
    請求項１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. 前記制御部は取得した前記生体情報を用いて認証処理を行う認証処理部を更に備えている、
    請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
14. 前記制御部は取得した前記生体情報の登録処理を行う登録処理部を更に備えている、
    請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の生体情報取得装置。
15. マトリクス状に配置された複数の受光素子を有する撮像部と、焦点距離が異なる複数種の微小レンズから成るレンズ群がマトリクス状に形成されており且つ前記微小レンズは前記受光素子と一対一に対応するように配置されている集光部とを用いて、生体内で反射した近赤外光を、前記集光部を介して前記撮像部で撮像することによって画像情報を取得するステップ、及び、
    前記微小レンズと前記受光素子との対応関係に基づいて、前記画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成し、前記複数の画像の結像状態を比較して、生体内の血管に関する深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得するステップ、
    を含む生体情報取得方法。
16. コンピュータに、
    マトリクス状に配置された複数の受光素子を有する撮像部と、焦点距離が異なる複数種の微小レンズから成るレンズ群がマトリクス状に形成されており且つ前記微小レンズは前記受光素子と一対一に対応するように配置されている集光部とを用いて、生体内で反射した近赤外光を、前記集光部を介して前記撮像部で撮像することによって画像情報を取得するステップ、及び、
    前記微小レンズと前記受光素子との対応関係に基づいて、前記画像情報から焦点距離が異なる複数の画像を生成し、前記複数の画像の結像状態を比較して、生体内の血管に関する深さ情報を含む位置情報を生体情報として取得するステップ、
    を実行させるプログラム。

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