JPWO2006038276A1 - 個人識別装置 - Google Patents

Abstract

薄型で、しかも、画質の向上した個人識別装置を提供することにある。赤外光源３０と、赤外光源３０から生体に照射される光を透過・遮断状態に制御する複数の透過光量制御素子からなる透過光量制御素子群４０と、生体から放射される光を受光する複数の受光素子からなる受光素子群５０Ｈとを有する。赤外光源３０と透過光量制御素子群４０と受光素子群５０Ｈとは、生体に対して同じ方向に配置されている。マイコン２０は、透過光量制御素子群４０を制御して、赤外光源３０からの光を生体の一部の領域に照射したとき、生体から得られる第１の画像と、生体の他の一部の領域に照射したとき得られる第２の画像とを合成して、合成した画像に基づいて、個人を識別する。

Description

本発明は、生体特徴情報を利用した個人識別装置に係り、特に、生体特徴情報として指の血管パターンを利用した個人識別装置に関する。

従来から、自動車のドアロック解除やエンジンを始動させるため、鍵が用いられている。しかしながら、鍵では、鍵を盗難された場合や鍵穴のピッキング等により、自動車のオーナー以外の悪意を持った人物に運転される可能性がある。

そこで、例えば、特開昭６１−５３９７２号公報や特開平６−７２２９１号公報に記載のように、鍵の代わりに生体特徴情報である指紋を個人認証の手段として利用して自動車のドアロック解除やエンジンを始動させることにより、セキュリティを高めるための方法が知られている。

しかしながら、指紋は偽造することが可能であるため、例えば、特開２００１−１８４５０７号公報や特開２００３−３０６３２号公報に記載のように、生体特徴情報として個人によって異なる指の血管パターンを含む画像を利用することにより、よりセキュリティを高める方法が知られている。この方法は、指に赤外光や近赤外光の成分を含む光源（以下、「赤外光源」と称する）から光を照射すると、指を透過して指から再放射される赤外光や近赤外光の強度分布に指の血管パターン（主として静脈のパターン）の情報が含まれるので、これを撮像手段により検出し、検出した指の血管パターンとあらかじめ登録した指の血管パターンとの一致・不一致を判定することにより、一致すれば、指の血管パターンを登録した個人と特定し認証するものである。

また、生体特徴情報として指の血管パターンを利用して個人認証を行う個人識別装置と類似した例として、例えば、特開平１０−１２７６０９号公報に記載のように、赤外光源から生体に向かって赤外光を照射し、その反射光を撮像手段によって撮像して血管パターンを含む画像を利用するものが知られている。

特開昭６１−５３９７２号公報 特開平６−７２２９１号公報 特開２００１−１８４５０７号公報 特開２００３−３０６３２号公報 特開平１０−１２７６０９号公報

しかしながら、特開２００３−３０６３２号公報に記載された方法では、指を挟んで光源と撮像手段を設ける構成であるため、装置が大型化するという問題があった。したがって、自動車等のスペースに余裕が無い場合には、搭載し難い。

一方、光源と撮像手段を指の同一面方向に配置すれば、薄型化（小型化）は可能であるが、本来検出したい指からの再放射光の他に、ノイズとなる反射光も頂上されて検出するため、画像の質が低下するという問題が生じることが判明した。

本発明の目的は、薄型で、しかも、取得した画質が向上した個人識別装置を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、赤外光源と、この赤外光源から生体に照射される光を透過・遮断状態に制御する複数の透過光量制御素子からなる透過光量制御素子群と、前記生体から放射される光を受光する複数の受光素子からなる受光素子群とよりなり、前記赤外光源と前記透過光量制御素子群と前記受光素子群とは、前記生体に対して同じ方向に配置され、さらに、前記透過光量制御素子群を制御して、前記赤外光源からの光を生体の一部の領域に照射したとき、前記生体から得られる生体内部特徴情報が含まれる光を前記受光素子群により取得した第１の画像と、前記透過光量制御素子群を制御して、前記赤外光源からの光を生体の他の一部の領域に照射したとき、前記生体から得られる生体内部特徴情報が含まれる光を前記受光素子群により取得した第２の画像とを合成して、合成した画像に基づいて、個人を識別する制御識別手段とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、薄型で、しかも、画質を向上し得るものとなる。

（２）上記（１）において、好ましくは、前記透過光量制御素子群は、液晶により構成したものである。

（３）上記（１）において、好ましくは、前記透過光量制御素子群と前記受光素子群は、１つの透明基板に形成したものである。

（４）上記（１）において、好ましくは、前記受光素子群の受光面側に、受光面に対し垂直に入射する光の成分のみを透過させる光学素子を配置したものである。

（５）上記（１）において、好ましくは、少なくとも、前記赤外光源と前記透過光量制御素子群と前記受光素子群は、曲面形状に形成したものである。

（６）上記（１）において、好ましくは、前記赤外光源は、複数の赤外光源から構成されるとともに、前記透過光量制御素子群による照射領域に応じて、複数の赤外光源の一部の赤外光源を点灯させるようにしたものである。

（７）上記（６）において、好ましくは、複数の前記赤外光源の内、隣接する赤外光源の間に遮光板を配置したものである。

（８）上記（１）において、好ましくは、前記赤外光源の光の照射方向でない側に配置された光吸収体を備えるものである。

本発明によれば、薄型で、しかも、画質を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態による個人識別装置の構成を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態による個人識別装置に用いる透過光量制御素子群と受光素子群の配置を示す平面図である。 本発明の第１の実施形態による個人識別装置によって撮像される血管パターンの第１の例の説明図である。 本発明の第１の実施形態による個人識別装置によって撮像される血管パターンの第２の例の説明図である。 本発明の第１の実施形態による個人識別装置によって得られる合成された血管パターンの一例の説明図である。 本発明の第１の実施形態による個人識別装置におけるレンズアレイの有りの場合の説明図である。 本発明の第１の実施形態による個人識別装置におけるレンズアレイの無しの場合の説明図である。 本発明の第１の実施形態による個人識別装置における個人識別処理の内容を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施形態による個人識別装置における光量制御処理の内容を示す制御モデル図である。 本発明の第２の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第８の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１０の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１１の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１２の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１３の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。 本発明の第１４の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０…個人識別装置
２０…マイコン
３０，３１，３２…赤外光源
４０，４１，４２…透過光量制御素子群
５０…受光素子群

以下、図１〜図７を用いて、本発明の第１の実施形態による個人識別装置の構成及び動作について説明する。
最初に、図１及び図２を用いて、本実施形態による個人識別装置の全体構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。図２は、本発明の第１の実施形態による個人識別装置の構成を示す斜視図である。なお、図１は、個人識別装置１０による識別対象の指Ｆの軸に垂直な面における断面図である。

個人識別装置１０は、マイコン２０と、駆動回路２２と、不揮発性メモリ２４と、赤外光源３０と、透過光量制御素子群４０と、受光素子群５０と、平面レンズアレイ６０と、窓７０と、スイッチ８０とを備えている。

マイコン２０は、駆動回路２２を介して赤外光源３０に通電して発光させる。また、マイコン２０は、透過光量制御素子群４０を介して指Ｆに向かって赤外光を照射する。赤外光源３０としては、波長８００ｎｍの赤外光〜波長９５０ｎｍの近赤外光を発する発光ダイオードなどを用いることができる。複数個の発光ダイオードが２次元格子状に配置されている。透過光量制御素子群４０は、赤外光源３０から発せられた光を透過・遮断したり、また、透過する際にその透過光量を増減できるものである。透過光量制御素子群４０は、例えば、印加される電圧によって透過光量を制御できる液晶等からなる２次元格子状のパネルを用いる。図示の例では、白抜きで図示している左側１／３程度の透過光量制御素子群４０は光透過状態であり、黒く図示している右側２／３程度の透過光量制御素子群４０は光遮断状態である。なお、透過光量制御素子群４０の詳細については、図３を用いて後述する。また、透過光量制御素子群４０を透過状態としているときに、その透過光量を制御する方法については、図７を用いて後述する。

図示のように、透過光量制御素子群４０の内、左側１／３程度の透過光量制御素子群４０が透過状態の場合、赤外光源３０からの光は、これらの透過状態の透過光量制御素子群４０を透過し、赤外光Ｌ１として指Ｆに照射される。赤外光Ｌ１は、一部は指Ｆの表面で直接反射して反射光Ｌ２となり、残りの透過した成分は指Ｆの内部で散乱光Ｌ３として散乱し、また血管Ｖ内の血液のヘモグロビンで吸収される。血管Ｖによって散乱吸収された赤外光は、指Ｆの掌面（屈側面）から、放射光Ｌ４として再び放射する。血管パターンを含む再放射した光Ｌ４は、窓７０を透過して、平面レンズアレイ６０により、指の表面で散乱した光を個々のレンズで集光させて、受光素子群５０の各々の素子へ入射する。受光素子群５０は、個々の素子で光を電気信号に変換する光電変換素子を用いた２次元の格子状の集合体である。また、レンズアレイ６０は、受光素子群５０の個々の素子に１対１に対応して、２次元格子状に配置されている。受光素子群５０により撮像した血管パターンを含む画像は光電変換されて電気信号となり、スイッチ８０がオンになっているタイミングでマイコン２０に取り込まれ、個人識別に用いられる。マイコン２０は、メモリ２４に記憶されている個人の血管パターンと、指Ｆから検出された血管パターンの一致不一致に基づいて、個人識別する。

ここで、透過光量制御素子群４０と受光素子群５０とは、１つのガラスのような透明基板に形成することにより、個人識別装置１０の組み立て時に工数低減を図ることや薄型化が可能となる。なお、透明基板は、すべての波長で透明である必要はなく、赤外光源３０から発光される波長に対し透過する特性であればよいものである。

なお、窓７０は平面レンズアレイ６０を保護するためのものであるが、さらに、赤外光源の波長帯付近の光のみを透過する特性をもたせ、かつ外側から内部が見えないような機能を持たせてもよいものである。

次に 図２に示すように、個人識別装置１０の上面には、窓７０及びスイッチ８０が配置されている。個人識別時には、指Ｆは、図示するように、窓７０及びスイッチ８０の上に載置される。スイッチ８０は、マイクロスイッチ等の接点を有するスイッチを用いており、指Ｆに押圧することにより、スイッチがオンとなる。また、静電容量式や、光電式など他のスイッチを用いることもできる。このとき、スイッチ８０の上面の高さを窓７０の高さより僅かに（例えば２，３ｍｍ）高くしておくと、指Ｆの先端はスイッチ８０に触れているが、指Ｆの中央部は窓７０から浮いた状態とすることができる。指Ｆが窓７０に押し付けられると、指Ｆの内部であってしかも表面に近い位置に存在する静脈が押しつぶされ、血管のパターンが違ってくる場合がある。このような血管のつぶれによる誤識別を回避するためには、指Ｆが窓７０から浮いた状態とすることが好ましいものである。

次に、図３を用いて、本実施形態による個人識別装置に用いる透過光量制御素子群４０と受光素子群５０の配置について説明する。
図３は、本発明の第１の実施形態による個人識別装置に用いる透過光量制御素子群４０と受光素子群５０の配置を示す平面図である。

透過光量制御素子群４０は、図３に示すように、横ｘE個，縦ｙE個の素子が格子状に配置されている。個々の素子で光の通過量を任意に制御できるようになっている２次元の格子状の集合体である。透過光量制御素子群４０としては、例えば、液晶を用いる。すなわち、碁盤状に区切られた液晶の両端の電極間における電圧を変化させることにより通過する光の偏光量を変え、偏光板を通過させると、偏光角に応じて透過する光の量を制御できる。これにより、容易に赤外光の透過量の制御が可能であり、また、現在広く使われているので、本実施例を安価に実現することが可能となる。具体的一例を挙げると、横に１００個，縦に１４０個の素子を格子状に配置し、その領域の広さは、横３ｃｍ×縦４．２ｃｍ程度である。また、赤外光源３０の個数は、透過光量制御素子群４０と１対１に対応させる必要はなく、透過光量制御素子群４０が横１００個×縦１４０個からなるとき、赤外光源３０は、横５個×縦７個の発光ダイオードを用いる。

透過光量制御素子群４０に対し、マイコン２０は駆動回路２２を介して、例えば、透過光量制御素子群４０の一部４０（１，１）〜（ｘ０，ｙＥ）（図中白抜き部分）は光を通過させ、残りの部分（図中黒塗り部分）は光を阻止するように制御し、指Ｆの限定された範囲に光が照射されるようにする。なお、光を透過させる領域は図示したような帯状に限定されるものではない。すなわち、透過領域が台形状や１点だけなどどんな形状であってもよいものである。

図１に示したように、透過光量制御素子群４０を通過した赤外光Ｌ１は、一部は指Ｆの表面で直接反射Ｌ２し、残りの透過した成分は指Ｆ内部で散乱し、また血管Ｖ内の血液のヘモグロビンで吸収される。散乱，吸収された赤外光Ｌ３は、指Ｆの掌面（屈側面）から再び放射する。血管パターンを含む再放射した光Ｌ４は平面レンズアレイ６０により、指の表面で散乱した光を個々のレンズで集光させて、受光素子群５０の各々の素子へ入射する。

受光素子群５０は、個々の素子で光を電気信号に変換するフォトダイオードなどの光電変換素子を用いた２次元の格子状の集合体である。受光素子群５０を構成する光電変換素子の大きさは、透過光量制御素子群４０を構成する個々の素子の大きさが０．３ｍｍ×０．３ｍｍの場合、０．０２ｍｍ×０．０２ｍｍ程度である。透過光量制御素子群４０が横１００個×縦１４０個からなるとき、受光素子群５０は、横１００個×縦１４０個のフォトダイオードを用いる。

ここで、図４を用いて、本実施形態による個人識別装置によって撮像される血管パターンの一例について説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態による個人識別装置によって撮像される血管パターンの一例の説明図である。

図４（Ａ）は、図３に示したように、透過光量制御素子群４０の左側の一部を透過状態としたときに得られる血管パターンを示している。受光素子群５０で撮像される像は、光量制御素子群４０で光を透過させない領域に対する指Ｆの片側の輪郭ＣＦ１と、血管パターンＢＶの一部が得られる。すなわち、図４（Ａ）の左側の部分では、図１に示したように、赤外光源３０からの光Ｌ１が指Ｆの表面で反射して反射光Ｌ２として、受光素子群５０によって検出され、その光量が多いため受光素子群５０が飽和して、血管パターンが得られないものである。

また、図４（Ｂ）は、図３に示した光量制御素子群４０の配置において、透過光量制御素子群４０の右側の一部を透過状態としたときに得られる血管パターンを示している。すなわち、図３に示した光量制御素子群４０の配置において、光を透過させる領域を例えば（ｘ１，１）〜（ｘＥ，ｙＥ）領域のように反対側に変更すると、指Ｆの左側の輪郭ＣＦ２と、血管パターンＢＶの残りの一部が得られる。

図４（Ｃ）は、図４（Ａ）の右側の画像と、図４（Ｂ）の左側の画像を合成したものを示しており、このように、左右の画像を合成すると、指Ｆの全体に対するに対する血管パターンＢＶが得られる。この血管パターンＢＶは個人により異なっている。この血管パターンＢＶ、または画像処理して特徴抽出処理したパターンはあらかじめ不揮発性メモリ２４に登録しておき、照合時の登録パターンとして用いる。

赤外光源と撮像手段を同じ方向に配置した場合、前述したように、赤外光源から発せられた光が指の表面で反射するため、撮像手段はこの反射光によって飽和して、指の血管パターンを得られないことになる。そこで、従来は、指の左右方向に赤外光源を配置し、指の下面側に撮像手段を配置するようにしたり、指を挟んで上方向に赤外光源を配置し、下方向に撮像手段を配置したりしているが、このような構成では、装置が大型化してしまうものであった。

それに対して、本実施形態のように、指の下面側に赤外光源と撮像手段を配置すれば小型化はできるが、赤外光源から発せられた光が指で反射し、この反射光が撮像手段で検出されるため、撮像手段が飽和してコントラストのよい、高画質な画像を得られなくなる。それに対して、本実施形態では、さらに、光量制御素子を用いて、指の一部に光を照射し、指の一方の側から照射した時に得られる画像と、指の他方側から照射した時に得られる画像を合成する手法をとることにより、装置を小型化できるとともに、コントラストのよい画像を得ることができるものである。

次に、図５を用いて、本実施形態による個人識別装置におけるレンズアレイの有無について説明する。
図５は、本発明の第１の実施形態による個人識別装置におけるレンズアレイの有無の場合の説明図である。

図１にて説明したように、図１に示した実施形態では、窓７０と受光素子群５０との間にレンズアレイ６０を配置している。図５（Ａ）に示すように、血管Ｖから再放射された光は、ほぼ平行光として、レンズアレイ６０に入射するため、レンズアレイ６０の焦点位置に配置された受光素子群５０の受光面によって効率的に光電変換される。一方、指Ｆの表面等で反射された光は、レンズアレイ６０に対して斜め入射するため、レンズアレイ６０にて屈折され、受光素子群５０以外の場所に導かれる。従って、本来受光したい再放射光を効率的に受光することができる。

一方、図５（Ｂ）に示すように、指Ｆと受光素子群５０の距離が近い場合には、レンズアレイは必ずしも必要ないものである。すなわち、指Ｆの血管Ｖで再放射された光は、効率的に受光素子群５０によって光電変換される。

次に、図６を用いて、本実施形態による個人識別装置における個人識別処理の内容について説明する。個人識別装置１０による識別の動作は、図１に示したマイコン２０に記憶されたプログラムにより実行される。
図６は、本発明の第１の実施形態による個人識別装置における個人識別処理の内容を示すフローチャートである。

ステップＳ１０において、マイコン２０は、個人識別装置１０の初期化処理を行なう。

次に、ステップＳ２０において、マイコン２０は、所定の範囲内に指Ｆが置かれているか検出する。具体的には、図１のスイッチ８０がオンになっているとき、指Ｆが所定の位置に置かれていると判断する。指Ｆがある場合にはステップＳ３０に進み、ない場合にはステップＳ２０において、再度、指Ｆの検出処理を繰り返す。

所定の範囲内に指Ｆが置かれていることが検出されると、ステップＳ３０において、マイコン２０は、光量制御・画像取得・認証開始検出処理を行なう。なお、光量制御中に指Ｆが外される場合があるので、適宜、ステップＳ３４の指検出処理を行い、指Ｆが外された場合には、ステップＳ２０に戻る。

画像取得処理では、マイコン２０は、駆動回路２２を動作して、赤外光源２０を点灯するとともに、透過光量制御素子群４０を制御して、最初に、例えば、図３に示したように、透過光量制御素子群４０の左側の所定位置の素子群を透過状態として、図４（Ａ）に示したような指Ｆの右側の画像を取得し、次に、透過光量制御素子群４０の右側の所定位置の素子群を透過状態として、図４（Ｂ）に示したような指Ｆの左側の画像を取得する。また、画像取得処理をしているとき、透過光量制御素子群４０の個々の素子を透過する透過光量を制御して、指Ｆに照射される光量を最適化するための光量制御処理を実行する。

ここで、最初に、図７を用いて、本実施形態による個人識別装置における光量制御処理の内容について説明する。
図７は、本発明の第１の実施形態による個人識別装置における光量制御処理の内容を示す制御モデル図である。なお、この制御モデルはマイコン２０内のプログラムにより実行される。

減算器ＳＵＢでは、画像の目標明るさＴＢＲと、受光素子群５０で捕らえた指Ｆの血管パターンが得られる領域の明るさＦＢＲの差分を求める。係数器Ｐでは、減算器ＳＵＢの出力に係数Ｋ１（＞０）を掛けた値を求める。積分器Ｉでは、１画像取り込み毎に、係数器Ｐの出力を積分する。即ち、目標明るさＴＢＲと実際に求められた画像明るさＦＢＲの差分に対して、ＰＩ演算を施し、積分器Ｉの出力値を、次画像を取得する際の透過光量制御素子群４０における透過光量制御値ＬＰ^＋１としている。つまり、実際に取得した画像の指の血管パターンが得られる領域の明るさＦＢＲを用いてネガティブフィードバックしている。

したがって、指の血管パターンが得られる領域の明るさＦＢＲが目標明るさＴＢＲよりも小さい場合、透過光量制御素子４０の透過量が大きくなり、指Ｆに照射される光量出力が大きくなるようにフィードバックされる。一方、指の血管パターンが得られる領域の明るさＦＢＲが目標明るさＴＢＲよりも大きい場合、光量出力が小さくなるようにフィードバックされる。これによって、透過光量制御素子群４０を個々にきめ細かく制御して、指の血管パターンが得られる領域内にて明るさにムラがなく、さらにコントラストのよい画像を取得できる。

ステップＳ３０の光量制御・画像取得・認証開始検出処理では、最後に、認証開始検出処理において、マイコン２０は、照合処理を開始すべきかどうか判定する。この判定は、指Ｆが置かれて、安定した画像が得られたかにより行なわれる。安定した画像が得られたか否かは、画像の目標明るさＴＢＲと、指Ｆの血管パターンが得られる領域の明るさＦＢＲの差分値の変動が少なくなったとき、フィードバックループが安定し、安定した画像が得られたと判定している。

次に、ステップＳ４０の照合処理を実行する。

最初に、ステップＳ４１において、マイコン２０は、赤外光源３０を消灯する。

次に、ステップＳ４２において、マイコン２０は、ステップＳ３０の画像取込処理で得た左画像と右画像を合成して１枚の画像にする。

次に、ステップＳ４３において、マイコン２０は、取得された強度分布に対して、演算処理を行ない、血管パターンＢＶの特徴パターンを算出する。この特徴パターンを照合パターンとする。なお、本ステップにおける処理の方法については、特開２００１−１８４５０７号公報に開示されているように、積分処理、微分処理を組み合わせたフィルタ処理を行うことにより実現可能である。

次に、ステップＳ４４において、マイコン２０は、抽出した照合パターンと、あらかじめ不揮発性メモリ２４に記憶された単数、もしくは複数の登録パターンとの照合を行なう。ここでは、ステップＳ４３において抽出した照合パターンと、不揮発性メモリ２４から呼び出した登録パターンを比較して、両者の相違の程度を算出する。

次に、ステップＳ４５において、マイコン２０は、ステップＳ４４で算出された相違の程度から、照合結果の判定を行なう。もし、相違の程度が小さい結果があれば、登録されている本人であると判断し、ステップＳ５０へ移行する。また、相違が大きければ、未登録者、または照合失敗として、ステップＳ４６へ移行する。

ステップＳ４６では、マイコン２０は、全登録パターンを照合したか判断し、全パターンが照合されて、該当登録パターンが無ければステップＳ２０へ戻る。照合していない登録パターンがあれば、ステップＳ４４へ戻り、照合を繰り返す。

ステップＳ４５において、マイコン２０は、登録された本人と確認された場合、ステップＳ５０にて、ドアロック解除やエンジン始動許可のコマンドを発行したりすることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態によれば、赤外光源と受光素子を指に対して同方向に配置して、個人識別装置を薄型化できるとともに、赤外光源と指の間に透過光量の遮断・透過状態を制御できる透過光量制御素子を設けて、指の一部に光を照射して左画像と右画像を得た後、両者を合成するようにしているので得られる画像の画質を向上できるものである。

次に、図８を用いて、本発明の第２の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図８は、本発明の第２の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１に示した個人識別装置１０の構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ａでは、受光素子群５０の受光面側に、受光面に対し垂直に入射する光の成分のみを透過させる光学素子６５を配置している。光学素子６５としては、特定方向への光の伝搬方向を制御するフィルタ，例えば、３Ｍ社のライトコントロールフィルム等を用いることができる。

本実施形態によれば、装置を薄型化できるとともに、光学素子６５により斜め方向から入射する光の成分を除去できるので、よりコントラストの良い画像を取得することができる。

次に、図９を用いて、本発明の第３の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図９は、本発明の第３の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１に示した個人識別装置１０の構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｂでは、赤外光源３０Ｂと、透過光量制御素子群４０Ｂと、受光素子群５０Ｂと、レンズアレイ６０Ｂと、窓７０Ｂを、指Ｆの掌面に沿って曲面形状としている。

なお、以上の例では、赤外光源３０Ｂと、透過光量制御素子群４０Ｂと、受光素子群５０Ｂと、レンズアレイ６０Ｂと、窓７０Ｂを曲面形状としているが、これらの内、少なくとも、受光素子群５０Ｂと、レンズアレイ６０Ｂと、窓７０Ｂとを曲面形状としてもよいものである。

本実施形態によれば、装置を薄型化でき、画質を向上できるとともに、指Ｆの置く位置を明示しやすくなる。また、得られる画像が指の軸を中心とする回転方向に軸を持つことから、指Ｆが軸を中心に回転しても、位置は変わるが同じパターンを得ることが可能となる。

次に、図１０を用いて、本発明の第４の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１０は、本発明の第４の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１に示した個人識別装置１０の構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｃでは、赤外光源３０の一部の赤外光源３０ａを点灯させるようにしている。透過光量制御素子群４０の内、透過状態にある素子群が図示の左側の白抜きで示した素子群４０ｂとすると、点灯させる赤外光源３０ａは、透過状態にある素子群４０ｂ内のものとしている。なお、透過状態にある素子群４０ｂの領域と赤外光源３０の内一部点灯する赤外光源３０ａとは、要求される画像に応じて適宜変更可能である。また、透過状態にある素子群４０ｂの領域内のすべての赤外光源３０を点灯させる必要はなく、一部を消灯することで、照射した光が指Fの表面で反射した成分を装置１０Ｃ内に入射させることにより、指への不要な再反射光を減らすことができる。

本実施形態によれば、装置を薄型化でき、画質を向上できるとともに、赤外光源３０の点灯を少なくすることができるので、個人識別装置１０Ｃの消費電力の低減を図ることができる。

次に、図１１を用いて、本発明の第５の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１１は、本発明の第５の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１に示した個人識別装置１０の構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｄでは、赤外光源３０の隣接間に遮光板３５を配置している。遮光板３５は、例えば、板材の上に光吸収性塗料を塗布して形成される。

本実施形態によれば、装置を薄型化できるとともに、指Ｆに垂直に入射する光の成分が多くなって、コントラストの良い画像を取得できるようになる。

次に、図１２を用いて、本発明の第６の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１２は、本発明の第６の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１に示した個人識別装置１０の構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｅでは、赤外光源３０からの光が照射しない方向に、光吸収体３６を配置している。

本実施形態によれば、装置を薄型化できるとともに、指Ｆから直接反射して戻ってきた光を吸収することができ、コントラストの良い画像を取得できるようになる。

次に、図１３を用いて、本発明の第７の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１３は、本発明の第７の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１に示した個人識別装置１０の構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｆでは、赤外光源として、２箇所の第１赤外光源３１と第２赤外光源３２と、これらに対応した第１透過光量制御素子群４１と、第２透過光量制御素子群４２とを用いている。また、第１赤外光源３１と第２赤外光源３２は、指Ｆを挟み込めるように向かい合わせで配置してある。

ここで、第１透過光量制御素子群４１と、第２透過光量制御素子群４２は、図７にて説明したように、光量制御をするために用いられている。そして、第１赤外光源３１と第２赤外光源３２とは、指Ｆを挟み込む位置に配置してあるため、指Ｆからの反射光が直接受光素子に入射することはないので、図１の実施形態で示したような左画像と右画像を取得した後、両者を合成することは行わず、一度に指Ｆの全体の血管画像を取得する。

また、２つの透過光量制御素子群４１，４２の透過光量に大きな差をつけ、かつ交互に透過光量の大きさを反転させて図４（Ａ），（Ｂ）のような画像を取得し、図４（Ｃ）のように合成しても良い。

さらに、画像を取得するために、レンズ６１とイメージセンサ５１を用いている。ここでは、イメージセンサ５１として、ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを用いる。

本実施形態によれば、画質を向上できるとともに、一般的なＣＣＤやＣＭＯＳのイメージセンサが利用可能となる。

次に、図１４を用いて、本発明の第８の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１４は、本発明の第８の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１３と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１３に示した個人識別装置１０Ｆの構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｇでは、赤外光源３０と透過光量制御素子群４０と、レンズ６１とイメージセンサ５１とを、指Ｆを挟み込めるように向かい合わせで配置している。

ここで、第１透過光量制御素子群４０は、図１３と同様に、光量制御をするために用いられている。そして、赤外光源３０とイメージセンサ５１とは、指Ｆを挟み込む位置に配置してあるため、指Ｆからの反射光が直接受光素子に入射することはないので、図１の実施形態で示したような左画像と右画像を取得した後、両者を合成することは行わず、一度に指Ｆの全体の血管画像を取得する。

本実施形態によれば、画質を向上できるとともに、一般的なＣＣＤやＣＭＯＳのイメージセンサが利用可能となる。

次に、図１５を用いて、本発明の第８の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１５は、本発明の第８の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１に示した個人識別装置１０の構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｈでは、図１の透過光量制御素子群４０は用いずに、受光素子群５０Ｈを形成したシリコンなどの半導体基板５２において、複数の受光素子５０の間に、孔５２を設けている。赤外光源３０から発光される光は孔５３を通過し、指Ｆへ照射される。指Ｆから血管パターンを含む再放射した光は、受光素子群５０Ｈで受光されて、像を得ることができる。

本実施形態によれば、薄型の構成とすることができる。

次に、図１６を用いて、本発明の第９の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１６は、本発明の第９の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１５と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１５に示した個人識別装置１０Ｈの構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｉでは、半導体基板５２の受光素子５０がない面と孔５３の内周を導体５４で覆っている。導体５４は、グラウンド電位に接続されている。半導体基板５２の表面を導体５４で覆うことにより、赤外光源３０から発光される光によって生じる光電効果がおきにくくなり、また電子が励起されても、導体５４により吸収することができる。これにより、基板の電位を一定に保つことが可能となり、得られる画像のノイズを低減できる。

本実施形態によれば、薄型の構成とすることができるとともに、得られる画像のノイズを低減できる。

次に、図１７を用いて、本発明の第１０の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１７は、本発明の第１０の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１５と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１５に示した個人識別装置１０Ｈの構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｊでは、半導体基板５２の孔５３と同じ位置に孔を設けた光不透過性部材５６を半導体基板５２と赤外光源３０の間に配置している。光不透過性部材５６で覆うことにより、赤外光源３０から発光される光によって生じる光電効果がおきにくくなる。したがって、基板の電位を一定に保つことが可能となり、得られる画像にノイズが入りにくくなる。

本実施形態によれば、薄型の構成とすることができるとともに、得られる画像のノイズを低減できる。

次に、図１８を用いて、本発明の第１１の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１８は、本発明の第１１の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１５と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１５に示した個人識別装置１０Ｈの構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｋでは、赤外光源３０の一部の赤外光源３０ａを点灯させるようにしている。

本実施形態によれば、薄型の構成とすることができるとともに、個人識別装置の消費電力を低減できる。

次に、図１９を用いて、本発明の第１２の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図１９は、本発明の第１２の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１５と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１５に示した個人識別装置１０Ｈの構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｌでは、赤外光源３０の隣接間に遮光板３５を配置している。遮光板３５は、例えば、板材の上に光吸収性塗料を塗布して形成される。

本実施形態によれば、薄型の構成とすることができるとともに、指Ｆに垂直に入射する光の成分が多くなって、コントラストの良い画像を取得できるようになる。

次に、図２０を用いて、本発明の第１３の実施形態による個人識別装置の構成について説明する。
図２０は、本発明の第１３の実施形態による個人識別装置の構成を示す断面図である。なお、図１９と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、図１９に示した個人識別装置１０Ｌの構成に対し、本実施形態の個人識別装置１０Ｍでは、赤外光源３０からの光が照射しない方向に、光吸収体３６を配置している。

本実施形態によれば、薄型の構成とすることができるとともに、指Ｆから直接反射して戻ってきた光を吸収することができ、コントラストの良い画像を取得できるようになる。

なお、以上の実施形態に示した個人識別装置は、ドアロック解除やエンジン始動許可のコマンドを発行、あるいは、自動料金収受システム（ＥＴＣ）における本人認証に利用可能である。また、自動車のみならず、電車や船舶などの輸送機器、パソコンなどのキーボード、マウスなどの入力機器、金融機関における現金自動預払機（ＡＴＭ）や現金自動支払機（ＣＤ）、携帯電話、ビルや家屋などのドア、など入退室や計算機へのログイン認証が必要な多種の機器への組み込みが可能である。

Claims (9)

1. 赤外光源と、
   この赤外光源から生体に照射される光を透過・遮断状態に制御する複数の透過光量制御素子からなる透過光量制御素子群と、
   前記生体から放射される光を受光する複数の受光素子からなる受光素子群とよりなり、
   前記赤外光源と前記透過光量制御素子群と前記受光素子群とは、前記生体に対して同じ方向に配置されたことを特徴とする個人識別装置。
2. 請求項１記載の個人識別装置において、さらに、
   さらに、前記透過光量制御素子群を制御して、前記赤外光源からの光を生体の一部の領域に照射したとき、前記生体から得られる生体内部特徴情報が含まれる光を前記受光素子群により取得した第１の画像と、前記透過光量制御素子群を制御して、前記赤外光源からの光を生体の他の一部の領域に照射したとき、前記生体から得られる生体内部特徴情報が含まれる光を前記受光素子群により取得した第２の画像とを合成して、合成した画像に基づいて、個人を識別する制御識別手段とを備えたことを特徴とする個人識別装置。
3. 請求項１記載の個人識別装置において、
   前記透過光量制御素子群は、液晶により構成されていることを特徴とする個人識別装置。
4. 請求項１記載の個人識別装置において、
   前記透過光量制御素子群と前記受光素子群は、１つの透明基板に形成されていることを特徴とする個人識別装置。
5. 請求項１記載の個人識別装置において、
   前記受光素子群の受光面側に、受光面に対し垂直に入射する光の成分のみを透過させる光学素子を配置したことを特徴とする個人識別装置。
6. 請求項１記載の個人識別装置において、
   少なくとも、前記赤外光源と前記透過光量制御素子群と前記受光素子群は、曲面形状に形成されていることを特徴とする個人識別装置。
7. 請求項１記載の個人識別装置において、
   前記赤外光源は、複数の赤外光源から構成されるとともに、
   前記透過光量制御素子群による照射領域に応じて、複数の赤外光源の一部の赤外光源を点灯させることを特徴とする個人識別装置。
8. 請求項７記載の個人識別装置において、
   複数の前記赤外光源の内、隣接する赤外光源の間に遮光板を配置したことを特徴とする個人識別装置。
9. 請求項１記載の個人識別装置において、
   前記赤外光源の光の照射方向でない側に配置された光吸収体を備えることを特徴とする個人識別装置。

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