JPWO2006134669A1 - 静脈認証装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、撮像される生体を乗せるインタフェースと、赤外光を発光する光源と、前記光源からの光によって前記生体の血管画像を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された血管画像を処理する画像演算部と、を備える静脈認証装置において、前記インタフェースは、前記撮像部の撮像方向に開口する開口部を設け、前記光源は、前記生体の撮像側から、前記生体に赤外光を照射し、前記光源から放射される赤外光が前記撮像方向に向かわないように、赤外光を遮蔽する遮光部を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、個人を認証する認証装置に関し、特に、生体の静脈情報を用いて認証する技術に関する。

近年、個人情報に対するセキュリティが重要視されてきている。セキュリティを守る個人認証技術として、バイオメトリクス認証が注目されている。バイオメトリクス認証は、人間の生体情報を用いて認証する技術であり、利便性及び機密性に優れている。
従来のバイオメトリクス認証技術として、指紋、虹彩、音声、顔、手の甲の静脈又は指静脈を用いる認証が知られている。特に、静脈を用いるバイオメトリクス認証では、利用者が手や指等の生体の一部を認証装置に提示するだけで認証できる。そのため、静脈を用いるバイオメトリクス認証（静脈認証装置）は、利用者の心理的な抵抗感が低い。更に、静脈認証装置は、生体の内部情報を用いるため、耐偽造性に優れている。
以下、特に指静脈認証装置について記載する。
まず、指静脈認証装置は、指に赤外光を照射する。すると、赤外光は、指内部で散乱した後、外部へ透過する。そして、指静脈認証装置は、指の掌側から透過した赤外光を撮像する。
このとき、血液中のヘモグロビンは、周囲の組織よりも赤外光を吸収する。よって、指静脈認証装置が撮像した画像は、指の掌側の皮下に分布する血管（指静脈）を暗い影のパターン（指静脈パターン）として可視化する。
指静脈認証装置は、この指静脈パターンの特徴を予め登録しておく。
指静脈認証装置は、認証時、利用者によって提示された指の画像を撮像する。そして、指静脈認証装置は、撮像した画像の指静脈パターンと予め登録した特徴との相関を求めることによって、個人認証を行う。
しかし、従来の指静脈認証装置は、当該装置の内部に挿入された指を撮像する。そのため、利用者は、指静脈認証装置の閉塞的な内部空間に指を挿入しなければならないので、抵抗を感じる。
そこで、この問題を解決する指静脈認証装置が、特開２００４−２６５２６９号公報に記載されている。この指静脈認証装置は、指に照射する赤外光の光源を指の両側面に設置する。これによって、利用者が指を装置の上に乗せるだけで認証できる。
しかし、この指静脈認証装置は、指の側面に光源を設置する空間が必要となるので、小型化できないという問題があった。
一方、平面的な構造を持つ静脈認証装置が、国際公開２００２／０９９３９３号パンフレットに記載されている。
この静脈認証装置は、撮影する静脈に対して撮像素子と同一面上に光源を設置される。

しかし、撮像素子と同一面上に光源を設置する静脈認証装置は、指の皮膚の表面で反射した光も撮像してしまう。このため、当該静脈認証装置は、静脈パターンを鮮明に撮像することができないという問題があった。
そこで、本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであって、鮮明な静脈パターンを撮像可能且つ小型化可能な静脈認証装置を提供することを目的とする。
本発明は、撮像される生体を乗せるインタフェースと、赤外光を発光する光源と、前記光源からの光によって前記生体の血管画像を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された血管画像を処理する画像演算部と、を備える静脈認証装置において、前記インタフェースは、前記撮像部の撮像方向に開口する開口部を設け、前記光源は、前記生体の撮像側から、前記生体に赤外光を照射し、前記光源から放射される赤外光が前記撮像方向に向かわないように、赤外光を遮蔽する遮光部を備えることを特徴とする。
本発明の静脈認証装置は、静脈パターンを鮮明に撮像できる。更に、小型化できる。

第１図は、本発明の第１の実施の形態の認証システムの構成図である。
第２図は、本発明の第１の実施の形態の認証処理部のメモリのブロック図である。
第３図Ａは、本発明の第１の実施の形態の入力装置の側面図である。
第３図Ｂは、本発明の第１の実施の形態の入力装置の正面図である。
第３図Ｃは、本発明の第１の実施の形態の入力装置の平面図である。
第４図Ａは、本発明の第１の実施の形態の指置き台の形状による効果の説明図である。
第４図Ｂは、本発明の第１の実施の形態の指置き台の形状による効果の説明図である。
第５図Ａは、本発明の第１の実施の形態の指置き台の形状による効果の説明図である。
第５図Ｂは、本発明の第１の実施の形態の指置き台の形状による効果の説明図である。
第６図は、本発明の第１の実施の形態の光源からの距離と指静脈パターンの画像の輝度値との関係の説明図である。
第７図は、本発明の第１の実施の形態の認証処理部の認証処理のフローチャートである。
第８図Ａは、本発明の第１の実施の形態の撮像装置が撮像する指静脈の説明図である。
第８図Ｂは、本発明の第１の実施の形態の撮像装置が撮像する画像の説明図である。
第８図Ｃは、本発明の第１の実施の形態の認証処理部が変換した特徴データの説明図である。
第９図は、本発明の第１の実施の形態の認証処理部の特徴データ貼り合わせ処理の説明図である。
第１０図は、本発明の第２の実施の形態の入力装置の側面図である。
第１１図Ａは、本発明の第３の実施の形態の入力装置の平面図である。
第１１図Ｂは、本発明の第３の実施の形態の入力装置の光源の説明図である。
第１１図Ｃは、本発明の第３の実施の形態の入力装置の正面図である。
第１２図は、本発明の第４の実施の形態の入力装置の正面図である。
第１３図は、本発明の第５の実施の形態の入力装置の側面図である。
第１４図は、本発明の第６の実施の形態の入力装置の側面図である。
第１５図は、本発明の第６の実施の形態の光源からの距離と指静脈パターンの画像の輝度値との関係の説明図である。
第１６図Ａは、本発明の第６の実施の形態の指の根元側の光源が強い場合に撮像された画像の説明図である。
第１６図Ｂは、本発明の第６の実施の形態の指先側の光源が強い場合に撮像された画像の説明図である。
第１６図Ｃは、本発明の第６の実施の形態の認証処理部が合成した画像の説明図である。
第１７図Ａは、本発明の第７の実施の形態の情報携帯端末の説明図である。
第１７図Ｂは、本発明の第７の実施の形態の情報携帯端末に搭載された入力装置の側面図である。
第１８図Ａは、本発明の第８の実施の形態の情報携帯端末の説明図である。
第１８図Ｂは、本発明の第８の実施の形態の情報携帯端末に搭載された入力装置の正面図である。
第１９図Ａは、本発明の第９の実施の形態の扉のノブの説明図である。
第１９図Ｂは、本発明の第９の実施の形態の扉のノブに搭載された入力装置の側面図である。
第２０図Ａは、本発明の第１０の実施の形態のプローブタイプの認証装置である。第２０図Ｂは、本発明の第１０の実施の形態のプローブタイプの認証装置に適用された入力装置の側面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。尚、本願実施例においては特に指の静脈認証装置について説明するが、その掌等他の生体であっても適応可能である。
（第１の実施の形態）
第１図は、本発明の第１の実施の形態の認証システムの構成図である。
認証システムは、入力装置２、認証処理部１０、記憶装置１４、表示部１５、入力部１６、スピーカ１７及び画像入力部１８を含む。
入力装置２は、第３図Ａ、第３図Ｂ及び第３図Ｃで後述する。また、入力装置２は、光源２３及び撮像装置２９を含む。
光源２３は、例えば、赤外線ＬＥＤであり、入力装置２の上に提示された指１に赤外光を照射する。撮像装置２９は、入力装置２に提示された指１を撮像する。
画像入力部１８は、入力装置２の撮像装置２９で撮像された画像を、認証処理部１０へ入力する。
認証処理部１０は、ＣＰＵ１１及びメモリ１２及びインタフェース（ＩＦ）１３を含む。
ＣＰＵ１１は、メモリ１２に記憶されているプログラムを実行することによって各種処理を行う。メモリ１２は、第２図で後述するが、ＣＰＵが実行するプログラムを記憶する。また、メモリ１２は、画像入力部１８から入力された画像を一時的に記憶する。
インタフェース１３は、認証処理部１０の外部の装置と接続する。具体的には、インタフェース１３は、入力装置２、記憶装置１４、表示部１５、入力部１６、スピーカ１７又は画像入力部１８等と接続する。
記憶装置１４は、利用者の照合データを予め記憶している。照合データは、利用者を照合する情報であり、例えば、指静脈パターンの画像等である。指静脈パターンの画像は、指の掌側の皮下に分布する血管（指静脈）を暗い影のパターンとして撮像された画像である。
表示部１５は、例えば、液晶ディスプレイ等であり、認証処理部１０から受信した情報を表示する。
入力部１６は、例えば、キーボード等であり、利用者から入力された情報を認証処理部１０に送信する。スピーカ１７は、認証処理部１０から受信した情報を、音声で発信する。
以下、本実施の形態の認証システムの認証処理について説明する。
まず、認証を要求する利用者が、指１を入力装置２に提示する。すると、入力装置２に設置された光源２３は、指１に赤外光を照射する。この赤外光は、指１の内部であらゆる方向に散乱する。
入力装置２に設置された撮像装置２９は、指の掌側から出てきた赤外光を撮像する。そして、撮像装置２９は、撮像した画像を画像入力部１８を介して認証処理部１０に入力する。
すると、認証処理部１０は、入力された画像をメモリ１２に記憶する。そして、メモリ１２に記憶した画像から、特徴データを抽出する。
次に、認証処理部１０は、記憶装置１４に予め記憶されている認証データを、記憶装置１４から取得する。なお、認証処理部１０は、入力部１６から入力された情報（例えば、利用者ＩＤ等）に対応する認証データのみを、記憶装置１４から取得してもよい。次に、取得した認証情報をメモリ１２に記憶する。
次に、認証処理部１０は、抽出した特徴データと記憶装置１４から取得した認証データとの照合を行う。具体的には、特徴データと認証データとの相関値を算出することによって、入力装置２に指１を提示した人物を特定する。
そして、認証処理部１０は、特定した人物に対応する処理を行う。
以上のように、本実施の形態の認証システムは、利用者を認証する。
第２図は、本発明の第１の実施の形態の認証処理部１０のメモリ１２のブロック図である。
メモリ１２は、指検知プログラム１２１、光量制御プログラム１２２、特徴抽出プログラム１２３、特徴データ貼り合わせプログラム１２４及び特徴照合プログラム１２５等を記憶する。
指検知プログラム１２１は、入力装置２に指１が置かれているか否かを判定する。
光量制御プログラム１２２は、光源２３の光量を制御する。
特徴抽出プログラム１２３は、撮像装置２９によって撮像された画像から特徴データを抽出する。
特徴データ貼り合わせプログラム１２４は、特徴抽出プログラム１２３によって抽出された特徴データと過去に抽出された特徴データとを貼り合わせる。
特徴照合プログラム１２５は、特徴データ貼り合わせプログラム１２４によって張り合わされた特徴データと記憶装置１４に記憶されている認証データとを照合する。
第３図Ａは、本発明の第１の実施の形態の入力装置２の側面図である。第３図Ｂは、本発明の第１の実施の形態の入力装置２の正面図である。第３図Ｃは、本発明の第１の実施の形態の入力装置２の平面図である。
本実施の形態の入力装置２は、スイープ型指静脈認証装置を例として説明する。スイープ型指静脈認証装置は、利用者が指１を移動させることによって、指１の全体を撮像する。
入力装置２の上部には、撮像対象の生体を設置するインタフェースとして二つの指置き台２５が設置されている。また、二つの指置き台２５は、開口部３０を設けるように設置されている。
なお、開口部３０は、赤外光に対して透明であればよく、単なる空間であってもよいし、赤外光に対して透明な部材であってもよい。また、開口部３０は、指１の長手方向の幅を指１の長さより狭くする。これによって、入力装置２を小型化できる。
指置き台２５は、入力装置２と一体となって構成されていてもよいし、入力装置２と別に構成されていてもよい。また、指置き台２５は、赤外光に対して不透明な材質とする。
また、指置き台２５は、指１の形状に合わせた曲線的な形状である（例えば、第３図Ｂを参照。）。指置き台２５は、中央が凹んでいる形状である。
これによって、利用者が、所定の位置に指を置くことができる。更に、利用者は、安定して指１を移動することができる。この結果、本実施の形態の認証システムの認証精度を高めることができる。
また、指置き台２５は、曲線的な窪みを有する形状でなく、平面的な形状であってもよい。この場合、指置き台２５は、凹凸が無くなる。これによって、入力装置２の上部を平面構造にできる。なお、指置き台２５は、認証時に指が提示されるインタフェースの一例である。インタフェースは、認証時に指１が提示される場所であれば、いかなる形状であってもよい。
指置き台２５の下部には、光源２３が設置されている。光源２３は、指１に対して赤外光を照射する。光源２３は、撮像装置２９の撮像方向３２０と略平行な方向を光軸２３１として発光している。なお、撮像方向３２０は、撮像装置２９が撮像する光軸の方向である。
本説明図では、光源２３は、それぞれの指置き台２５の下部に、指１の長手方向と略垂直の方向に四個並べて設置されている。なお、光源２３は、十分な強さで指１を照射できれば、いくつであってもよい。
ただし、光源２３は、指１の長手方向と略垂直の方向に複数個並べて設置されることによって、指１の全体を一様な明るさで照射できる。更に、入力装置２の指１の長手方向の幅を小さくできる。なお、複数個の光源２３を並べて設置するのでなく、一つの細長い形状の光源２３を指の長手方向に対し略垂直の方向に設置しても同様である。
また、認証処理部１０のＣＰＵ１１は、光量制御プログラム１２２を実行することによって、光源２３が発光する赤外光の光量を制御する。例えば、認証処理部１０は、指置き台２５に関節部分が置かれている場合、光量を弱くする。また、指置き台２５に指１の太い部分が置かれている場合、光量を強くする。
認証処理部１０は、すべての光源２３を同一の光量に制御してもよい。この場合、認証処理部１０は、光源２３を一つの電流で制御すればよい。よって、認証システムを低コストで作成できる。
また、認証処理部１０は、それぞれの光源２３を異なる光量に制御してもよい。この場合、認証処理部１０は、光源２３を異なる複数の電流で制御する。よって、認証システムのコストが大きくなる。しかし、それぞれの光源２３が適切な光量で発光するので、撮像装置２９は、明るさのムラが少ない鮮明な画像を撮像できる。
また、認証処理部１０は、指１の根本側の指置き台２５に設置されている光源２３と、指先側の指置き台２５に設置されている光源２３とで異なる光量に制御してもよい。この場合、認証処理部１０は、光源２３を二つの電流で制御すればよい。よって、認証システムを低コストで作成できる。更に、撮像装置２９は、明るさのムラが少ない鮮明な画像を撮像できる。
また、光源２３は、指１の長手方向に複数個並べて設置されてもよい。
また、光源２３は、面状に複数個を配置されてもよい。この場合、認証処理部１０は、開口部３０から遠い光源２３の光量を強くし、開口部３０に近い光源２３の光量を弱くする。これによって、撮像装置２９は、明るさのムラの少ない鮮明な画像を撮像できる。
開口部３０には、アクリル板３４が設置されている。アクリル板３４は、赤外光に対して透明な材質である。アクリル板３４は、入力装置２の内部に、指及び埃等を含む異物が進入することを防ぐ。
開口部３０の上部の両脇には、遮光部材３２が設置されている。遮光部材３２は、開口部３０への外光の侵入を防ぐ。例えば、遮光部材３２は、指１の両脇を覆うように設置される。
なお、外光の影響が少ない場合には、遮光部材３２は不要である。また、入力装置２の上部が平面構造の必要がある場合にも、遮光部材３２は不要である。
入力装置２の内部には、撮像装置２９及び赤外透過フィルタ２７が設置される。
赤外透過フィルタ２７は、アクリル板３４と撮像装置２９との間に設置される。また、赤外透過フィルタ２７は、赤外光のみを透過する。
撮像装置２９は、入力装置２の外部から、開口部３０、アクリル板３４、赤外透過フィルタ２７を通った赤外光を撮像する。また、撮像装置２９は、開口部３０の真下に且つ上向きで設置されている。
なお、入力装置２の内部に鏡等を設置してもよい。この場合、撮像装置２９は、任意の位置及び任意の向きに設置できる。これによって、入力装置２は、高さを低くできる。なぜなら、開口部３０から進入する赤外光の進路を鏡等で変更することによって、開口部３０と撮像装置２９との距離が調節できるからである。
また、平面的な受光素子が、開口部３０に設置されてもよい。なお、受光素子は、赤外光を検知する。この場合、入力装置２は、アクリル板３４、赤外透過フィルタ２７及び撮像装置２９を省略できるので、平面化できる。
以下、入力装置２の処理を説明する。
まず、認証を要求する利用者が、指１を指置き台２５の上部に提示する。すると、光源２３は、指１に対して赤外光を照射する。この赤外光は、指の内部であらゆる方向に散乱する。そのため、指内部で散乱した赤外光の一部は、開口部３０の上方付近に到達する。更に、開口部の上方付近に到達した赤外光の一部は、指１の外部に進行する。
そして、指１の外部に進行した赤外光は、開口部３０、アクリル板３４、赤外透過フィルタ２７を通り、撮像装置２９に到達する。撮像装置２９は、到達した赤外光を撮像する。
撮像装置２９によって撮像された赤外光は、指１の内部から指１の掌側の表面を透過している。このため、撮像装置２９によって撮像された赤外光は、指静脈を透過することによって減衰された弱い部分と、指静脈のない部分を透過することによって減衰されていない強い部分と、を含んでいる。つまり、撮像装置２９によって撮像された赤外光は、指静脈によるコントラストの差を含んでいる。
従って、撮像装置２９は、この赤外光を撮像することによって、開口部３０の真上に位置する指１の部分領域（被撮像部分）の指静脈パターンの画像を取得できる。
本実施の形態の入力装置２の開口部３０は、指の長手方向の幅を狭くしている。そこで、利用者は、指置き台２５の上部に指１を乗せた状態で、指１の長手方向に指１を移動させる。このとき、入力装置２の撮像装置２９は、被撮像部分を連続的に撮像する。そして、認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像された複数の画像を合成することによって、指１の指静脈パターンの全体の画像を取得する。
なお、入力装置２の撮像装置２９が被撮像部分の指静脈パターンの画像を鮮明に撮像するためには、以下の光学的な条件を満たすことが望まれる。
一つは、指１の皮膚の表面で反射した赤外光を撮像装置２９が撮像しないことである。もう一つは、指静脈の存在する深さまで到達せずに散乱した赤外光を撮像装置２９が撮像しないことである。
当該光学的条件を満たさないと、指静脈パターンの情報を含まない赤外光が、指静脈パターンのコントラストを低下させてしまう。更に、指静脈パターンの画像が、指１の皮膚の表面のしわなどの不要な情報を含んでしまい、不鮮明になってしまう。
当該光学的条件を満たすため、指置き台２５は、光源２３と開口部３０との間に設置される。また、指置き台２５は、赤外光に対して不透明な材質とする。
光源２３は、広がり（指向性）を持って赤外光を発光する。そのため、指置き台２５が赤外光に対して透明な材質であると、光源２３からの赤外光が、開口部３０の上方にある被撮像部分に直接到達してしまう。そして、被撮像部分に直接到達した赤外光は、被撮像部分の皮膚の表面で反射し撮像装置２９に到達してしまうので、光学的条件を満たさない。よって、指置き台２５は、赤外光に対して不透明な材質でなければならない。
また、入力装置２の内壁、フィルタ２７、撮像装置２９及びアクリル板３４は、赤外光を反射しない材質とすることが望ましい。なぜなら、指１の内部から外部に進行した赤外光が、入力装置２の内部で反射して、指１の表面に再度到達しないようにするためである。
更に、当該光学的条件を満たすため、指置き台２５は、光源２３の開口部３０側の上部を半分以上覆っている。これによって、撮像装置２９は、指静脈の存在する深さまで到達せずに散乱した赤外光（例えば、指１の表面付近で散乱した赤外光）による影響を殆ど受けずに、指静脈パターンの画像を撮像できる。
以下、この理由を説明する。
第４図Ａは、本発明の第１の実施の形態の指置き台２５の形状による効果の説明図である。
本説明図では、指置き台２５は、光源２３の開口部３０側の上部を半分以上覆っている。これによって、光源２３からの赤外光は、開口部３０の反対側を向く。
指置き台２５は、光源２３からの赤外光の広がりが撮像方向３２０を含まないように設置されればよい。つまり、指置き台２５は、光源２３からの赤外光のすべての成分が開口部３０の反対側を向くように設置される。なお、光源２３からの赤外光の広がりは、境界線３２２の間の範囲である。また、撮像方向３２０は、撮像装置２９が撮像する光軸の方向である。
なお、本実施の形態では、光源２３は、撮像方向３２０と略平行な方向を光軸として発光している。
次に、この場合の赤外光の経路について説明する。
まず、光源２３からの赤外光は、指１に到達する。すると、指１に到達した赤外光の一部は、指１の皮膚の表面で反射する。また、当該赤外光の一部は、指１の内部に進行する。
なお、指１の皮膚の表面で反射した赤外光は、指置き台２５によって遮られるので、開口部３０の上部に到達することはない。
指１の内部に進行した赤外光の一部３２６は、指静脈６２の存在する深さまで到達せずに散乱する。また、当該赤外光の一部３２４は、指静脈６２の存在する深さまで到達した後に散乱する。
なお、指静脈６２の存在する深さまで到達せずに散乱した赤外光３２６は、進行方向を変更する。しかし、当該赤外光３２６のうち開口部３０の上部に到達する赤外光は、非常に少ない。なぜなら、指１に進行した赤外光の殆どの成分は、開口部３０の反対側を向いているからである。
指静脈６２の存在する深さまで到達した後に散乱した赤外光３２４の一部は、指静脈６２に吸収される。また、当該赤外光３２４の一部は、開口部３０の上部に到達する。これによって、当該赤外光３２４は、指静脈パターンの情報を保持しながら、開口部３０の上部に到達する。
よって、撮像装置２９は、当該赤外光３２４を撮像することによって、指静脈パターンの画像を撮像できる。このとき、撮像装置２９は、指静脈６２の存在する深さまで到達せずに散乱した赤外光３２６及び指１の皮膚の表面で反射した赤外光の影響を非常に少なくして、指静脈パターンの画像を撮像できる。
第４図Ｂは、本発明の第１の実施の形態の指置き台２５の形状による効果の説明図である。
本説明図では、指置き台２５１は、本実施の形態の指置き台２５と異なり、光源２３の上部に遮光部材が存在しない。この指置き台２５１の場合の赤外光の経路を説明することによって、本実施の形態の指置き台２５と対比する。
この場合、光源２３からの赤外光の広がりは、境界線３２７の間の範囲であり、撮像方向３２０を含む。つまり、光源２３からの赤外光は、開口部３０の側を向く成分を含む。
次に、この場合の赤外光の経路について説明する。
赤外光の経路は、指静脈６２の存在する深さまで到達せずに散乱した赤外光３２６の経路を除き、指置き台２５の場合の赤外光の経路（第４図Ａ）と同一である。赤外光の同一の経路については、説明を省略する。
本説明図の場合では、光源２３からの赤外光が開口部３０の側を向く成分を含む。よって、指静脈６２の存在する深さまで到達せずに散乱した赤外光３２６の一部が、開口部３０の上部に到達してしまう。
つまり、指置き台２５１が光源２３の上部を覆わないと、撮像装置２９は、指静脈パターンの画像の撮像時に、指静脈６２の存在する深さまで到達せずに散乱した赤外光３２６の影響を受けてしまう。よって、撮像装置２９は、指静脈パターンの画像を鮮明に撮像できない。
これに対し、指置き台２５が光源２３の開口部３０側の上部を半分以上覆うと、撮像装置２９は、指静脈６２の存在する深さまで到達せずに散乱した赤外光３２６の影響を殆ど受けないので、指静脈パターンの画像を鮮明に撮像できる。
本実施の形態の入力装置２は、スイープ型認証装置である。よって、利用者は、指置き台２５の上部に指１を乗せた状態で、指１の長手方向に指１を移動させる。しかし、利用者が指１を移動させる際に、指１が指置き台２５から浮いてしまうことが想定される。この場合にも、指置き台２５が光源２３の開口部３０側の上部を半分以上覆うことによって、撮像装置２９が指静脈パターンの画像を鮮明に撮像できる。
以下、この理由を説明する。
第５図Ａは、本発明の第１の実施の形態の指置き台２５の形状による効果の説明図である。
本説明図では、指置き台２５は、光源２３の開口部３０側の上部を半分以上覆っている。これによって、光源２３からの赤外光は、開口部３０の反対側を向く。
指置き台２５は、光源２３からの赤外光の広がりが撮像方向３２０を含まないように設置されればよい。つまり、指置き台２５は、光源２３からの赤外光のすべての成分が開口部３０の反対側を向くように設置される。なお、光源２３からの赤外光の広がりは、境界線３２２の間の範囲である。また、撮像方向３２０は、撮像装置２９が撮像する光軸の方向である。
次に、この場合の赤外光の経路について説明する。
まず、光源２３からの赤外光は、指１に到達する。すると、指１に到達した赤外光の一部３４２は、指１の表面で反射する。また、当該赤外光の一部３２４は、指１の内部に進行する。
なお、指１の内部に進行した赤外光３２４の経路は、第４図Ａで説明した赤外光の経路と同一である。よって、説明を省略する。
一方、指１の表面で反射した赤外光３４２は、進行方向を変更する。しかし、当該赤外光３４２のうち開口部３０の上部に到達する赤外光は、非常に少ない。なぜなら、指１に到達した赤外光は、開口部３０の反対側を向いているからである。つまり、指１の表面で反射した赤外光３４２の殆どの成分が、開口部３０と逆方向に進行するからである。
第５図Ｂは、本発明の第１の実施の形態の指置き台２５の形状による効果の説明図である。
本説明図では、指置き台２５１は、本実施の形態の指置き台２５と異なり、光源２３の上部に遮光部材が存在しない。この指置き台２５１の場合の赤外光の経路を説明することによって、本実施の形態の指置き台２５と対比する。
この場合、光源２３からの赤外光の広がりは、境界線３２７の間の範囲であり、撮像方向３２０を含む。つまり、光源２３からの赤外光は、開口部３０の側を向く成分を含む。
次に、この場合の赤外光の経路について説明する。
赤外光の経路は、指１の表面で反射した赤外光３４２を除き、指置き台２５の場合の赤外光の経路（第５図Ａ）と同一である。よって、赤外光の同一の経路については、説明を省略する。
本説明図の場合では、光源２３からの赤外光が開口部３０の側を向く成分を含む。よって、指１の表面で反射した赤外光３４２の一部が、開口部３０の上部に到達してしまう。
つまり、指置き台２５１が光源２３の上部を覆わないと、撮像装置２９は、指静脈パターンの画像の撮像時に、指１の表面で反射した赤外光３４２の影響を受けてしまう。よって、撮像装置２９は、指静脈パターンの画像を鮮明に撮像できない。
これに対し、指置き台２５が光源２３の開口部３０側の上部を半分以上覆うと、撮像装置２９は、指１の表面で反射した赤外光３４２の影響を殆ど受けないので、指静脈パターンの画像を鮮明に撮像できる。
つまり、指置き台２５は、光源２３からの赤外光の広がりを開口部３０から遠ざけるために、光源２３の上部を覆う必要がある。
なお、光源２３の上部を覆わずに、指置き台２５の幅を十分に広くしてもよい。この場合は、入力装置２が大きくなるものの、撮像装置２９は、指静脈６２の存在する深さまで到達せずに散乱した赤外光３２６及び指１の皮膚の表面で反射した赤外光の影響を非常に少なくして、指静脈パターンの画像を撮像できる。
次に、撮像装置２９によって撮像された指静脈パターンの画像を説明する。
第６図は、本発明の第１の実施の形態の光源２３からの距離と指静脈パターンの画像の輝度値との関係の説明図である。
本説明図に示されるグラフは、光源２３からの距離と指静脈パターンの画像の輝度値との関係を示す。
まず、光源２３が発光する赤外光の光量を変化させない場合で説明する。
光源２３からの距離が近いと、画像の輝度値が高い。そして、光源２３からの距離が遠ざかるにつれて、画像の輝度値が低下する。なお、光源２３からの距離が近い位置において光源２３から遠ざかると、画像の輝度値は急激に低下する。一方、光源２３からの距離が遠い位置ににおいて光源２３から遠ざかっても、画像の輝度値は緩やかに低下する。
輝度値は、高輝度領域１８４、可視領域１８６又は低輝度領域１８８のいずれかに分けられる。
輝度値が高輝度領域１８４の範囲内であると、認証処理部１０は、画像から指静脈パターンの情報を取得できない。なぜなら、当該画像では、光が飽和しているからである。
また、輝度値が可視領域１８６の範囲内であると、認証処理部１０は、画像から指静脈パターンの情報を取得できる。
また、輝度値が低輝度領域１８８の範囲内であると、認証処理部１０は、画像から指静脈パターンの情報を取得できない。なぜなら、当該画像では、光が弱すぎるからである。
つまり、可視領域１８６は、撮像装置２９が光の強弱を検出できる範囲である。また、高輝度領域１８４及び低輝度領域１８８は、撮像装置２９が光の強弱を検出できない範囲である。
次に、光源２３が発光する赤外光の光量を強くすると、画像の輝度値を示す曲線は右上の方法に移動する。つまり、光源２３の光量を強くすると、可視領域１８６となる位置が光源２３から遠ざかる。
一方、光源２３が発光する赤外光の光量を弱くすると、画像の輝度値を示す曲線は左下の方法に移動する。つまり、光源２３の光量を弱くすると、可視領域１８６となる位置が光源２３に近づく。
本説明図は、指１の根元側の光源２３による画像の輝度値である。なお、指先側の光源２３による画像の輝度値は、本説明図の曲線を左右反転した曲線となる。
そして、指１の根本側の光源２３及び指先側の光源２３による画像の輝度値は、これら二つの曲線を重ねあわせた曲線となる。
本実施の形態では、開口部３０の幅が可視領域１８６より十分狭い。よって、光源２３が発光する赤外光の光量を調整することで、開口部３０の全域を可視領域１８６に含めることができる。
また、光源２３は、指１の根元側又は指先側のいずれか一方にだけ設置されてもよい。この場合でも、開口部３０の幅が可視領域１８６より十分狭いので、開口部３０の全域を可視領域１８６に含めることができる。なお、光源２３を有しない側には、指置き台２５が設置されてもよいし、設置されなくてもよい。
但し、指置き台２５が、光源を有しない側にも設置されることによって、指１の移動のずれを抑制できる。一方、入力装置２は、指１の根元側又は指先側のいずれか一方の指置き台２５及び光源２３を省略することによって、更なる小型化が可能となる。
なお、開口部３０の幅を可視領域１８６に含めることができない場合には、光源２３が発光する赤外光の光量を連続的に変化させる。そして、それぞれの光量ごとに、撮像装置２９が、画像を撮像する。そして、認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像されたこれらの画像を合成することによって、開口部３０の幅の全体画像を取得する。
第７図は、本発明の第１の実施の形態の認証処理部１０の認証処理のフローチャートである。
まず、認証処理部１０は、指検知処理（Ｓ１００）を行うことによって、指置き台２５に指１が置かれているか否かを判定する（Ｓ１１０）。
例えば、接触センサ、温度センサ、電気抵抗センサ又は誘電率センサなどからの情報を用いて、指置き台２５に指１が置かれているか否かを判定する。また、撮像装置２９によって撮像された画像を用いて、指置き台２５に指１が置かれているか否かを判定してもよい。
具体的には、撮像装置２９によって撮像された画像を用いる場合を説明する。この場合、センサが不要なので、認証システムを低コストで構築できる。
この場合、光源２３は、一定の周期で点灯する。また、撮像装置２９は、光源２３の点灯の周期より短い周期で、画像を撮像する。そして、撮像装置２９は、撮像した画像を、認証処理部１０に送信する。
まず、認証処理部１０は、撮像装置２９から画像を受信する。次に、受信した画像の輝度値を求める。次に、連続して受信した画像の輝度値を比較することによって、画像の輝度値の変化量を求める。そして、求めた画像の輝度値の変化量に基づいて、指置き台２５に指１が置かれているか否かを判定する。
具体的には、画像の輝度値の変化量が閾値より小さいと、指置き台２５に指１が置かれていないと判定する。なぜなら、指置き台２５に指１が置かれていないと、光源２３から発光された赤外光が撮像装置２９に到達しないからである。
一方、画像の輝度値の変化量が閾値以上であると、指置き台２５に指１が置かれていると判定する。なぜなら、指置き台２５に指１が置かれていると、光源２３から発光された赤外光が指１の内部で散乱し、撮像装置２９に到達するからである。
指置き台２５に指１が置かれていないと判定すると、認証処理を行う必要がないので、ステップＳ１００に戻る。
一方、指置き台２５に指１が置かれていると判定すると、光量制御処理を行う（Ｓ１２０）。
具体的には、撮像装置２９によって撮像される画像の輝度値を目標値に近づけるように、光源２３の光量を制御する。目標値は、静脈部分とその他の組織の部分とのコントラスト差が最も大きくなる輝度値である。なお、目標値は、指の形状及び太さに関わらず一定の値となる。
ここでは、認証処理部１０が、指先側の光源２３と指１の根元側の光源２３とを別個に制御する場合で説明する。
認証処理部１０は、撮像装置２９から画像を受信する。次に、受信した画像の指先側の半面の平均輝度値及び当該画像の指１の根本側の半面の平均輝度値を求める。
次に、求めた平均輝度値に応じて、光源２３の光量を制御する。具体的には、指先側の反面の平均輝度値を目標値に近づけるように、指先側の光源２３の光量を制御する。また、指１の根本側の反面の平均輝度値を目標値に近づけるように、指１の根本側の光源２３の光量を制御する。
なお、認証処理部１０は、画像の輝度値をフィードバックしながら、光源２３の光量を増減することによって、輝度値を目標値に近づける。この場合、光源２３の光量を増減させる値は、固定値であってもよいし、収束状況に応じて変化させてもよい。また、認証処理部１０は、撮像装置２９の特性に基づいて、画像の輝度値を目標値に近づけるような光量を推定し、推定した光量を光源２３に発光させてもよい。
次に、特徴抽出処理（Ｓ１３０）を行う。なお、特徴抽出処理は、第８図Ａ、第８図及び第８図Ｃで後述するが、撮像装置２９によって撮像された画像から特徴データを抽出する。
次に、特徴データ貼り合わせ処理（Ｓ１４０）を行う。なお、特徴データ貼り合わせ処理は、第９図で後述するが、抽出した特徴データと過去の特徴データとを張り合わせる。
次に、貼り合わせた特徴データの大きさが、閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１５０）。なお、当該閾値は、照合に必要とされる特徴データの大きさである。
具体的には、特徴データ貼り合わせ処理（Ｓ１４０）において、指１の移動量を求めことができる。そして、求めた指１の移動量に基づいて、特徴データの大きさが閾値以上であるか否かを判定する。
特徴データの大きさが閾値より小さいと、特徴照合処理を行えないので、ステップＳ１２０に戻る。
一方、特徴データの大きさが閾値以上であると、特徴照合処理（Ｓ１６０）を行う。
なお、ステップＳ１５０では、指１の移動速度が閾値より遅くなったか否かを併せて判定してもよい。この場合、特徴データの大きさが閾値以上であり且つ指１の移動速度が閾値より遅くなると、特徴照合処理（Ｓ１６０）を行う。
なお、指の長さの違いによって指１の移動量はそれぞれ異なるため、特徴データの大きさが閾値を超えた場合でも、さらに指１が移動できる場合がある。この場合、指１の停止又は停止の直前まで特徴データを取り続ける。そして、最大限の大きさまで特徴データを取得した時点で特徴照合処理（Ｓ１６０）を開始する。これによって、認識率を更に高めることができる。
具体的には、ステップＳ１４０で貼り合わせた特徴データと記憶装置１４に記憶されている認証データとを照合する。
例えば、特徴データと認証データとの類似度を算出する。そして、算出した類似度が閾値以上であると、当該認証データに対応する人物として認証する。
そして、認証処理を終了する。
なお、特徴データ貼り合わせ処理（Ｓ１４０）で貼り合わせた特徴データは、歪みが生じる可能性がある。この場合、認証処理部１０は、歪みを考慮した照合方法を用いて、特徴照合処理（Ｓ１６０）を行う。
歪みを考慮した照合方法は、画像を拡大又は縮小しながら照合する方法、画像を複数個に分割し各領域で独立に照合した結果を総合的に判定する方法などである。画像を拡大又は縮小しながら照合する方法では、指１の長手方向の伸縮率を高くすることによって、指１の移動方向の歪みを適切に補正する。
以下、認証処理部１０の特徴抽出処理（Ｓ１３０）について説明する。
第８図Ａは、本発明の第１の実施の形態の撮像装置２９が撮像する指静脈６２の説明図である。
指静脈６２は、指１の全域に分布している。撮像装置２９は、開口部３０の提示された指１を撮像する。つまり、撮像装置２９は、開口部３０の範囲に含まれる指静脈６２を撮像する。
第８図Ｂは、本発明の第１の実施の形態の撮像装置２９が撮像する画像６４の説明図である。
画像６４は、撮像装置２９によって撮像された画像である。画像６４には、開口部３０の範囲に含まれる指１及び指静脈６２が映っている。
認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像された画像６４から、開口部３０の範囲を抽出する。
開口部３０の範囲は、予め設定されていてもよいし、認証処理部１０によって自動的に判定されてもよい。
ここでは、認証処理部１０が自動的に開口部３０の範囲を測定する方法について説明する。
認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像された画像上の輝度の差によって、開口部３０の範囲を判定する。ただし、当該画像は、光源２３が発光し且つ指１が指置き台２５に置かれている状態で撮像されている画像とする。
次に、認証処理部１０は、抽出した開口部３０の範囲の画像から、指静脈パターンの画像を抽出する。
具体的には、一般的な画像処理の手法を用いて、指静脈パターンの画像を抽出する。一般的な画像処理の手法は、暗線の追跡手法、フィルタ処理による線パターン強調手法又は画像の輝度プロファイル曲線の曲率に基づく線パターン抽出手法等である。
また、認証処理部１０は、抽出した開口部３０の範囲の画像に対して指輪郭検出処理を行ってから、指静脈パターンの画像を抽出してもよい。指輪郭検出処理は、指領域とそれ以外の領域とを区別することによって、指１の輪郭を検出する。認証処理部１０は、指輪郭検出処理を予め行っておくことによって、指静脈パターンの画像を高精度で抽出できる。
具体的には、一般的な画像処理の手法を用いて、指１の輪郭を検出する。一般的な画像処理の手法は、エッジ強調処理又は輪郭追跡処理などである。
例えば、認証処理部１０は、光源２３が点滅するように制御する。このとき、撮像装置２９は、光源２３の点灯時の画像及び光源２３の消灯時の画像を撮像し、認証処理部１０に入力する。
認証処理部１０は、入力された光源２３の点灯時の画像及び光源の消灯時の画像から、それぞれの輝度値を求める。そして、光源２３の点灯時の画像の輝度値と光源２３の消灯時の輝度値との差の大きい領域を指領域として検出する。このように、認証処理部１０は、光源２３の点灯時の画像及び光源２３の消灯時の画像とを比較することによって、指１の輪郭を安定して検出できる。
他にも、以下のような方法で指１の輪郭を検出してもよい。撮像装置２９は、指１の片方の側面側の光源２３の光量が強く、且つ、逆の側面側の光量が弱い状態における画像を撮像する。次に、撮像装置２９は、光源２３の光量の強弱を入れ替えた状態の画像を撮像する。撮像装置２９は、撮像したこれらの画像を認証処理部１０に入力する。
認証処理部１０は、入力されたこれらの画像の輝度値の差の大きい領域を指領域として検出する。
次に、認証処理部１０は、抽出した指静脈パターンの画像を、特徴データに変換する。
第８図Ｃは、本発明の第１の実施の形態の認証処理部１０が変換した特徴データ６６の説明図である。
特徴データ６６は、記憶装置１４に記憶されている照合データとの照合に用いられる情報である。
特徴データ６６は、画像上の位置（ｘ座標）と輝度値との対応を示す。なお、ｘ軸は、指１の長手方向と略垂直な方向とする。また、本説明図の特徴データ６６は、画像６４（第８図Ｂ）上の領域６５に関するものである。
特徴データ６６は、複数の極小点６８を有する。極小点６８は、指静脈の位置である。なぜなら、指静脈内の血液が光源２３からの赤外光を吸収するからである。
また、特徴データは、テンプレートマッチングで用いられる指静脈パターンの画像であってもよいし、線分の構造情報であってもよい。線分の構造情報は、指静脈の分岐点及び端点に関する情報を含み、指静脈に関する情報が抽象化された情報である。
以下、認証処理部１０の特徴データ貼り合わせ処理（Ｓ１４０）について説明する。
第９図は、本発明の第１の実施の形態の認証処理部１０の特徴データ貼り合わせ処理（Ｓ１４０）の説明図である。
本説明図では、特徴データがテンプレートマッチングで用いられる指静脈パターンの画像である場合を例として説明する。なお、特徴データが、線分の構造情報等を含む他の情報であっても同様である。
認証処理部１０は、特徴抽出処理（Ｓ１３０）によって抽出した特徴データを貼り合わせる。ここでは、認証処理部１０が、フレームＮの画像６４から抽出した特徴データ８０を、フレーム１からフレームＮ−１までの画像から抽出した特徴データ８２に貼り合わせる場合で説明する。ここで、フレームＮとは、撮像装置２９によって撮像された画像の順番を示す。なお、撮像装置２９が指１を最初に撮像した画像をフレーム１とする。
まず、認証処理部１０は、フレームＮの画像６４から抽出した特徴データ８０の位置を移動させながら、フレームＮ−１までの画像から抽出した特徴データ８２の上に重ね合わせる。
次に、認証処理部１０は、特徴データ８０を移動させたそれぞれの位置において、フレームＮの特徴データ８０とフレームＮ−１までの特徴データ８２との合致度を求める。次に、求めた特徴データの合致度に基づいて、指１のずれ量を求める。そして、フレームＮ−１の位置から当該ずれ量だけ移動させた位置を、フレームＮの画像６４から抽出した特徴データ８０の位置として決定する。
なお、指１の表面のしわを観測する方法又は指１の輪郭を観測する方法などを用いて、指１のずれ量を求めてもよい。このような方法を併せて用いることによって、指１のずれ量を高精度で求めることができる。
ここでは、認証処理部１０は、フレームＮ−１までの特徴データを貼り合わせた位置８８の左上端の座標９２を記憶しておく。認証処理部１０は、当該座標９２を中心とする所定の範囲内にフレームＮの特徴データ８０の位置の左上端の座標９０が入るように、フレームＮの特徴データ８０の位置を移動させる。
この場合、認証処理部１０は、特徴データ８０を移動させる位置を限定したので、指１のずれ量の計算の負担を軽減できる。
なお、フレームＮの画像とフレームＮ−１の画像は、連続して撮像された画像であり、位置に大きな変化がない。よって、認証処理部１０が特徴データ８０を移動させる位置を限定したとしても問題は生じない。
認証処理部１０は、フレームＮの特徴データ８０の位置を決定すると、フレームＮの特徴データ８０とフレームＮ−１までの特徴データ８２とを貼り合わせる。
具体的には、一般的な画像の貼り合わせ手法を用いて、フレームＮの特徴データ８０とフレームＮ−１までの特徴データ８２とを貼り合わせる。一般的な画像の貼り合わせ手法は、特徴パターンを上書きする方法、特徴パターンの平均値を取る方法又は特徴パターンの多数決を取る方法等である。
以上のように、認証処理部１０は、張り合わせ処理（Ｓ１４０）を行うことによって、指１の全体の静脈パターンを取得できる。
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態では、入力装置２に反射光源を備える。
本発明の第２の実施の形態の認証システムの構成は、入力装置２を除き、第１の実施の形態の認証システム（第１図）と同一である。また、本発明の第２の実施の形態の認証システムの処理は、第１の実施の形態の認証システム（第７図等）と同一である。同一の構成及び処理は説明を省略する。
第１０図は、本発明の第２の実施の形態の入力装置２の側面図である。
第２の実施の形態の入力装置２は、反射光源１０２を備える。それ以外の構成は、第１の実施の形態の入力装置（第３図Ａ、第３図Ｂ及び第３図Ｃ）と同一である。同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。
本説明図では、反射光源１０２は、入力装置２の内部の撮像装置２９の近くに設置されている。また、反射光源１０２は、開口部３０の方向を向いて設置されている。よって、反射光源１０２は、指１の被撮像部に赤外光を照射する。
なお、反射光源１０２は、指１の被撮像部に赤外光を照射できれば、入力装置２の内部の任意の場所に設置されてもよい。また、反射光源１０２は、入力装置２の内部に複数設置されてもよい。
反射光源１０２が指１の被撮像部を照射すると、撮像装置２９は、指１の表面の皮膚で反射した赤外光を撮像する。つまり、撮像装置２９は、指１の表面の画像を撮像できる。
認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像された指１の表面の画像を用いて、様々な情報を取得できる。
例えば、認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像された画像から、指置き台２５に提示された物体の反射率を求める。そして、求めた反射率に基づいて、提示された物体が指１であるか否かを判定できる。
他にも、認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像された画像から、指１の表面のしわの情報を抽出できる。そして、抽出したしわの情報に基づいて、指１の移動量を求めることができる。
なお、光源２３が消灯し且つ反射光源１０２が点灯している場合、撮像装置２９は、指１の表面の画像を撮像する。一方、光源２３が点灯し且つ反射光源１０２が消灯している場合、撮像装置２９は、指静脈パターンの画像を撮像する。
本実施の形態の入力装置２は、スイープ型指静脈認証装置である。よって、指１が指置き台２５の上を移動する。
そこで、認証処理部１０は、反射光源１０２と光源２３とを交互に点灯させる。そして、撮像装置２９は、反射光源１０２及び光源２３の点灯のタイミングに合わせて、指１を撮像する。すると、撮像装置２９は、指１の表面の画像と指静脈パターンの画像とを交互に撮像できる。
なお、反射光源１０２は、指検知処理（第７図のステップＳ１００）において用いられてもよい。この場合、反射光源１０２は、一定の周期で点灯する。また、撮像装置２９は、反射光源１０２の点灯の周期より短い周期で、画像を撮像する。そして、撮像装置２９は、撮像した画像を、認証処理部１０に入力する。
認証処理部１０は、入力された画像の輝度値を求める。次に、連続して受信した画像の輝度値を比較することによって、画像の輝度値の変化量を求める。そして、求めた画像の輝度値の変化量に基づいて、指置き台２５に指１が置かれているか否かを判定する。
具体的には、画像の輝度値の変化量が閾値より小さいと、指置き台２５に指１が置かれていないと判定する。
一方、画像の輝度値の変化量が閾値以上であると、指置き台２５に指１が置かれていると判定する。
以上にように、認証処理部１０は、反射光源１０２を用いて、指検知処理（図７のステップＳ１００）を行うことができる。
本実施の形態の認証システムは、光源２３でなく反射光源１０２を用いて指検知処理を行うことによって、消費電力を低減できる。なぜなら、反射光源１０２が光源２３より弱い赤外光を指１に照射することによって、認証処理部１０は、指を検知できるからである。
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態では、光源２３が傾けて設置されている。
本発明の第３の実施の形態の認証システムの構成は、入力装置２を除き、第１の実施の形態の認証システム（第１図）と同一である。また、本発明の第３の実施の形態の認証システムの処理は、第１の実施の形態の認証システム（第７図等）と同一である。同一の構成及び処理は説明を省略する。
第１１図Ａは、本発明の第３の実施の形態の入力装置２の平面図である。第１１図Ｂは、本発明の第３の実施の形態の入力装置２の光源２３の説明図である。第１１図Ｃは、本発明の第３の実施の形態の入力装置２の正面図である。
第３の実施の形態の入力装置２の構成は、光源２３及び指置き台２５を除き、第１の実施の形態の入力装置（第３図Ａ、第３図Ｂ及び第３図Ｃ）と同一である。同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。
光源２３は、広がり（指向性）を持って赤外光を発光する。また、光源２３は、開口部３０の反対側に傾いて設置されている。
光源２３は、例えば、撮像装置２９の撮像方向３２０から６０度傾いて設置される。つまり、光源２３は、撮像装置２９の撮像方向３２０から６０度傾いた方向を光軸２３１として発光する。なお、撮像方向３２０は、撮像装置２９が撮像する光軸の方向である。これによって、光源２３からの赤外光は、開口部３０の反対側を向く。
指置き台２５は、光源２３からの赤外光の広がりが撮像方向を含まないように設置される。つまり、指置き台２５は、光源２３からの赤外光のすべての成分が開口部３０の反対側を向くように設置される。なお、光源２３からの赤外光の広がりは、境界線３２２の間の範囲である。
なお、本実施の形態の指置き台２５は、光源２３の上部を半分まで覆わなくてもよい。なぜなら、光源２３が撮像方向に対して傾いているからである。更に、光源２３からの赤外光の広がりによっては、指置き台２５は、光源２３の上部を覆わなくてもよい。
また、本実施の形態では、光源２３から発光された赤外光は、第１の実施の形態と比べて、開口部３０から遠い位置で指１に進入する。これによって、撮像装置２９によって撮像された画像は、輝度値が均一になるという利点もある。
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態では、指置き台２５は窪みを備える。
本発明の第４の実施の形態の認証システムの構成は、入力装置２を除き、第１の実施の形態の認証システム（第１図）と同一である。また、本発明の第４の実施の形態の認証システムの処理は、第１の実施の形態の認証システム（第７図等）と同一である。同一の構成及び処理は説明を省略する。
第１２図は、本発明の第４の実施の形態の入力装置２の正面図である。
第４の実施の形態の入力装置２の構成は、指置き台２５を除き、第１の実施の形態の入力装置（第３図Ａ、第３図Ｂ及び第３図Ｃ）と同一である。同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。
指置き台２５は、指１に接する面に窪み１４２を有する。窪み１４２は、指１の長手方向に伸びている。窪み１４２は、指１を圧迫しないので、指１の内部の血流を逃がす。
利用者が、指置き台２５に必要以上の圧力で指１を押し付けながら、指１を移動させたとする。この場合、指置き台２５が窪み１４２を有しないと、指置き台２５との圧力により血液が押し流され、指１の被撮像面の血液が枯渇する。このため、撮像装置２９によって撮像された画像は、指静脈パターンが不鮮明となってしまう。
一方、指置き台２５が窪み１４２を有すると、当該窪み部分１４２を血液が流れる。よって、利用者が指置き台２５に必要以上の圧力で指１を押し付けても、撮像装置２９は、指静脈パターンの画像を鮮明に撮像できる。
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態では、指置き台と遮光部材とを別に備える。
本発明の第５の実施の形態の認証システムの構成は、入力装置２を除き、第１の実施の形態の認証システム（第１図）と同一である。また、本発明の第５の実施の形態の認証システムの処理は、第１の実施の形態の認証システム（第７図等）と同一である。同一の構成及び処理は説明を省略する。
第１３図は、本発明の第５の実施の形態の入力装置２の側面図である。
第５の実施の形態の入力装置２の構成は、遮光部材２２及び指置き台２８を除き、第１の実施の形態の入力装置（第３図Ａ、第３図Ｂ及び第３図Ｃ）と同一である。同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。
入力装置２には、第１の実施の形態の指置き台２５に代わって、遮光部材２２及び指置き台２８が設置されている。
第１の実施の形態の指置き台２５は、赤外光に対して不透明な材質であることによって、遮光部材の機能も兼ね備えている。
本実施の形態では、遮光部材２２は、光源２３と開口部３０との間に設置される。遮光部材２２は、赤外光に対して不透明な材質である。
指置き台２８は、光源２３に対して開口部３０の反対側に設置される。指置き台２８は、認証時に指１を置く台である。この場合、指置き台２８は、赤外光に対して透明な材質であってもよいし、不透明な材質であってもよい。
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態では、指１を移動させずに認証する。
本発明の第６の実施の形態の認証システムの構成は、入力装置２の構成を除き、第１の実施の形態の認証システム（第１図）と同一である。同一の構成は説明を省略する。
第１４図は、本発明の第６の実施の形態の入力装置２の側面図である。
第６の実施の形態の入力装置２の構成は、開口部３０の大きさを除き、第１の実施の形態の入力装置（第３図Ａ、第３図Ｂ及び第３図Ｃ）と同一である。同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。
二つの指置き台２５は、開口部３０を間に設けるように設置されている。開口部３０は、第１の実施の形態の開口部（第３図Ａ）よりも、指１の長手方向に広い。開口部３０は、認証に必要な指静脈パターンの画像を撮像装置２９が撮像できるだけの幅を有している。
第６の実施の形態の認証システムでは、開口部３０の幅が広いので、利用者が指１を移動させる必要がない。よって、利用者は、指１を指置き台２５に置くだけで認証できる。
本実施の形態の光量制御処理について説明する。
第１５図は、本発明の第６の実施の形態の光源２３からの距離と指静脈パターンの画像の輝度値との関係の説明図である。
本説明図に示されるグラフは、光源２３からの距離と指静脈パターンの画像の輝度値との関係を示す。なお、当該グラフは、指先側及び指１の根元側に光源２３が存在する場合である。よって、当該グラフは、片側のみに光源２３が存在する場合のグラフ（第６図）を左右反転して合成したものとなる。
輝度値は、高輝度領域１８４、可視領域１８６又は低輝度領域１８８のいずれかに分けられる。
輝度値が高輝度領域１８４の範囲内であると、認証処理部１０は、画像から指静脈パターンの情報を取得できない。なぜなら、当該画像では、光が飽和しているからである。また、輝度値が可視領域１８６の範囲内であると、認証処理部１０は、画像から指静脈パターンの情報を取得できる。また、輝度値が低輝度領域１８８の範囲内であると、認証処理部１０は、画像から指静脈パターンの情報を取得できない。なぜなら、当該画像では、光が弱すぎるからである。
本実施の形態の入力装置２では、開口部３０の幅が広い。よって、認証処理部１０は、両側の光源２３の光量を調整しても、開口部３０の全域を可視領域１８６に含めることができない場合もある。
この場合、認証処理部１０は、指１の根元側の光源２３の光量と指先側の光源２３の光量とを時系列的に変化させる。このとき、撮像装置２９は、それぞれの光量における画像を撮像する。当該撮像された画像は、部分的に最適な明るさとなる。そして、認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像された画像を合成することによって、全体的に最適な明るさの画像を取得する。
以下、具体的な処理を説明する。
まず、認証処理部１０は、指１の根元側の光源２３の光量を強くし、指先側の光源２３の光量を弱くする。
この状態において、撮像装置２９は、画像を撮像する。当該画像は、第１５図の（Ａ）に示すグラフのような輝度値となる。よって、当該画像は、第１６図Ａのようになる。
第１６図Ａは、本発明の第６の実施の形態の指１の根元側の光源２３が強い場合に撮像された画像の説明図である。
指１の根元側の光源２３が強い場合に、撮像装置２９によって撮像された画像は、指先側の半面以上の領域で最適な明るさとなる。しかし、当該画像は、指１の根元側の一部で光が飽和してしまう。
そこで、認証処理部１０は、指１の根元側の光源２３の光量を弱くし、指先側の光源２３の光量を強くする。
この状態において、撮像装置２９は、画像を撮像する。当該画像は、第１５図の（Ｂ）に示すグラフのような輝度値となる。よって、当該画像は、第１６図Ｂのようになる。
第１６図Ｂは、本発明の第６の実施の形態の指先側の光源２３が強い場合に撮像された画像の説明図である。
指先側の光源２３が強い場合に、撮像装置２９によって撮像された画像は、指１の根元側の半面以上の領域で最適な明るさとなる。しかし、当該画像は、指先側の一部で光が飽和してしまう。
認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像されたこれら二枚の画像（第１６図Ａ及び第１６図Ｂ）を合成する。
第１６図Ｃは、本発明の第６の実施の形態の認証処理部１０が合成した画像の説明図である。
認証処理部１０は、指先側の半面以上の領域で最適な明るさの画像（第１６図Ａ）と指１の根元側の半面以上の領域で最適な明るさの画像（第１６図Ｂ）とを合成する。これによって、認証処理部１０は、本説明図の全体の領域で最適な明るさの画像を取得する。
他にも、認証処理部１０は、二枚以上の画像を合成することによって、全体の領域で最適な明るさの画像を取得してもよい。
この場合、認証処理部１０は、一方の側の光源２３の光量を徐々に強め、もう一方の光源２３の光量を徐々に弱める。撮像装置２９は、それぞれの光量における画像を撮像する。当該画像では、最適な明るさとなる領域が徐々に移動する。そして、認証処理部１０は、撮像装置２９によって撮像された画像を合成することによって、全体的に最適な明るさの画像を取得する。
なお、第６の形態の認証システムの撮像装置２９は、指１を全体的に撮像する。よって、認証処理部１０は、指１の傾きの補正及び背景の除去を行うので、指１の輪郭を検出する必要がある。
認証処理部１０は、一般的な画像処理の手法を用いて、指１の輪郭を検出する。一般的な画像処理の手法は、エッジ強調又は輪郭線追跡等である。
他にも、認証処理部１０は、複数の画像を比較することによって、指１の輪郭を検出してもよい。
具体的には、認証処理部１０は、光源２３の光量を強めた画像と、光源２３を消灯した画像とを比較する。そして、輝度値の変化の大きい領域を指領域として検出する。これによって、認証処理部１０は、指１の輪郭を安定して検出できる。
なお、第６の実施の形態の認証システムは、指１が屈曲した状態で指置き台２５に置かれた場合でも、鮮明な指静脈パターンが安定して取得できる。なぜなら、この場合でも、光源２３からの赤外光が指１の内部で散乱して外部に進行するという原理は変わらないからである。
但し、指１が屈曲した状態で指置き台２５に置かれた場合、認証処理部１０は、検出した指１の輪郭に基づいて、指と装置との距離を求める。そして、認証処理部１０は、求めた指と装置との距離を用いて、拡大率を補正する。これによって、認証処理部１０は、指１の屈曲の影響を低減して、照合処理を行うことができる。つまり、指１の屈曲がある程度許容されるので、利用者の利便性が向上できる。
また、第６の実施の形態の認証システムは、指１が指置き台２５に接触していない場合でも、指静脈パターンを取得できる。この理由は、第１の実施の形態における指１が浮いた場合に鮮明な指静脈パターンを取得できる理由と同様である（第５図Ａ及び第５図Ｂ）。
つまり、第６の実施の形態の認証システムは、利用者が指１を指置き台２５に接触することなく、認証できる。これによって、接触に対する利用者の心理的な抵抗を緩和できる。
なお、第６の実施の形態は、開口部３０の幅を広げることによって、第２〜５の実施の形態にも適用できる。
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態では、認証システムを情報携帯端末に搭載する。
第１７図Ａは、本発明の第７の実施の形態の情報携帯端末２４２の説明図である。
情報携帯端末２４２は、認証システムを搭載する。なお、情報携帯端末２４２は、第１〜６の実施の形態の認証システムのいずれを搭載してもよい。
また、認証システムの入力装置２は、指置き台２５が情報携帯端末２４２の表面に現れるように、設置されている。また、入力装置２は、情報携帯端末２４２の側面に設置されてもよい。
情報携帯端末２４２に搭載される認証システムの構成は、入力装置２を除き、第１の実施の形態の認証システム（第１図）と同一である。また、情報携帯端末２４２に搭載される認証システムの処理は、第１の実施の形態の認証システム（第７図等）と同一である。同一の構成及び処理は説明を省略する。
第１７図Ｂは、本発明の第７の実施の形態の情報携帯端末２４２に搭載された入力装置２の側面図である。
入力装置２は、光源光窓４３を備える点を除き、第１の実施の形態の入力装置（第３図Ａ、第３図Ｂ及び第３図Ｃ）と同一である。同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。
光源光窓４３は、情報携帯端末２４２の表面と同一平面に設置されている。また、光源光窓４３は、光源２３の上部及び開口部３０の上部を覆う。光源光窓４３は、赤外光に対して透明な材質である。
なお、指置き台２５は、曲線的な窪みを有する形状であってもよいし、平面的な形状であってもよい。なお、指置き台２５は、平面的な形状の場合、表面に指１の提示位置を印刷されてもよいし、表面を肌触りの異なる材質にしてもよい。これによって、利用者は、指１の提示位置及び移動方向を把握できる。
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態では、認証システムを情報携帯端末に搭載する。
第１８図Ａは、本発明の第８の実施の形態の情報携帯端末２４２の説明図である。
情報携帯端末２４２は、認証システムを搭載する。なお、情報携帯端末２４２は、第１〜６の実施の形態の認証システムのいずれを搭載してもよい。
また、認証システムの入力装置２は、引き出し可能な状態で、情報携帯端末２４２の側面に設置されている。本説明図は、入力装置２が引き出された状態の情報携帯端末２４２を示す。そして、ソフトウエアによる制御又は物理的な制御によって、入力装置２を左方向に移動させる。すると、入力装置２は、情報携帯端末２４２の内部に収納できる。
これによって、情報携帯端末２４２は、認証システムの入力装置２を表面に設置できない場合であっても、認証システムを搭載できる。
情報携帯端末２４２に搭載される認証システムの構成は、入力装置２を除き、第１の実施の形態の認証システム（第１図）と同一である。また、情報携帯端末２４２に搭載される認証システムの処理は、第１の実施の形態の認証システム（第７図等）と同一である。同一の構成及び処理は説明を省略する。
第１８図Ｂは、本発明の第８の実施の形態の情報携帯端末２４２に搭載された入力装置２の正面図である。
入力装置２は、反射部３０２を備える点、赤外透過フィルタ２７の位置及び撮像装置２９の位置を除き、第１の実施の形態の入力装置（第３図Ａ、第３図Ｂ及び第３図Ｃ）と同一である。同一の構成は、同一の番号を付して説明を省略する。
入力装置２の内部には、反射部３０２が設置されている。反射部３０２は、例えば、プリズム又は光ファイバ等であり、赤外光の進路を変更する。
また、情報携帯端末２４２の内部には、撮像装置２９が反射部３０２の方向を向いて設置されている。また、赤外透過フィルタ２７は、撮像装置２９と反射部３０２との間に設置されている。
撮像装置２９は、入力装置２の外部から、開口部３０、反射部３０２、赤外透過フィルタを通った赤外光を撮像する。つまり、撮像装置２９は、反射部３０２によって進路を変更された赤外光を撮像する。
（第９の実施の形態）
本発明の第９の実施の形態では、認証システムを扉のノブに搭載する。
第１９図Ａは、本発明の第９の実施の形態の扉２６２のノブ２６４の説明図である。第１９図Ｂは、本発明の第９の実施の形態の扉２６２のノブ２６４に搭載された入力装置２の側面図である。
扉２６２のノブ２６４は、認証システムを搭載する。なお、ノブ２６４は、第１〜６の実施の形態の認証システムのいずれを搭載してもよい。
つまり、ノブ２６４には、入力装置２、認証処理部１０及び通信ケーブル２６８が設置されている。通信ケーブル２６８は、入力装置２と認証処理部１０とを接続する。
ノブ２６４に搭載される認証システムの構成は、第１の実施の形態の認証システム（第１図）と同一である。また、ノブ２６４に搭載される認証システムの処理は、第１の実施の形態の認証システム（第７図等）と同一である。同一の構成及び処理は説明を省略する。
利用者は、扉２６２を開けるときに、ノブ２６４を握る。このとき、ノブ２６４に搭載された入力装置２は、指静脈パターンの画像を取得し、取得した画像を認証処理部１０に送信する。
認証処理部１０は、入力装置２から受信した画像に対して、認証処理を行う。そして、認証処理部１０は、当該画像と記憶装置１４に記憶されている認証データとが一致すると、扉を開錠する。
よって、利用者はノブ２６４を引く操作だけをすればよい。
本実施の形態の認証システムは、利用者の自然な動作によって認証できるので、利用者の利便性を高めることができる。
本実施の形態の認証システムは、扉２６２のノブ２６４と同様に、携帯電話、自動車のハンドル又はバイクのグリップ等に搭載されてもよい。認証システムは、利用者によって握られる部位に搭載されることによって、利用者の自然な動作によって認証できる。
また、利用者によって当該部位が握られると、認証システムは、認証を完了するので、当該認証結果を利用して、利用者の次の動作を補助することができる。
例えば、認証システムは、認証を完了すると、扉２６２を開く利用者の動作の補助をする。具体的には、認証システムは、ノブ２６４を自動的に傾けてもよいし、扉２６２を自動的に開けてもよいし、扉２６２が軽い力で開くように制御してもよい。
これによって、認証システムは、利用者を認証するだけでなく、利用者の動作を補助できる。
（第１０の実施の形態）
本発明の第１０の実施の形態では、プローブタイプの認証装置に適用する。
第２０図Ａは、本発明の第１０の実施の形態のプローブタイプの認証装置である。第２０図Ｂは、本発明の第１０の実施の形態のプローブタイプの認証装置に適用された入力装置２の側面図である。
プローブタイプの認証装置は、プローブ２８２を体の一部に当てることによって、認証する。
プローブ２８２は、認証システムを搭載する。なお、プローブ２８２は、第１〜６の実施の形態の認証システムのいずれを搭載してもよい。
なお、プローブ２８２に搭載される認証システムの構成は、第１の実施の形態の認証システム（第１図）と同一である。また、プローブ２８２に搭載される認証システムの処理は、第１の実施の形態の認証システム（第７図等）と同一である。同一の構成及び処理は説明を省略する。
プローブ２８２を体の一部分に当てることによって、認証システムは、当該部分の静脈パターンを撮像する。体の一部は、例えば、指（掌側の面、手の甲側の面、側面、指先など）、掌、手の甲、手首、腕、足、顔、耳又は頬などを含み、体のどこであってもよい。
プローブタイプの認証装置では、任意の部位における静脈パターンを個人認証に用いることができる。よって、プローブタイプの認証装置は、認証システムに予め登録した体の部分に関する情報自体も暗証となるので、セキュリティをより強固できる。
また、プローブタイプの認証装置は、体の部位の同一性を判定してから、静脈パターンの照合を行ってもよい。
具体的には、プローブタイプの認証装置は、登録された認証データに対応して体の位置情報を記憶しておく。そして、プローブタイプの認証装置は、認証時に、撮像装置２９が撮像した体の部位を特定する。
例えば、プローブタイプの認証装置は、入力部１６から利用者によって体の部位を入力されてもよい。また、撮像装置２９によって撮像された画像から特徴量を算出し、算出した特徴量に基づいて体の部位を特定してもよい。また、撮像装置２９によって撮像された当該部位の周囲の画像に一般的な画像処理を用いることによって、体の部位を特定してもよい。
そして、プローブタイプの認証装置は、特定した体の部位と登録されている体の位置情報とが一致する場合のみ、静脈パターンの照合を行う。つまり、プローブタイプの認証装置は、特定した体の部位と登録されている体の位置情報とが異なる場合、照合処理を行わない。
これによって、プローブタイプの認証装置は、異なる部位の静脈パターンの比較による認証ミスを防止できるので、認証の精度を高めることができる。
なお、上記本願実施例１又は６に、実施例２乃至５の何れかをくみあわせることも当然に本願の開示する範囲である。更に、実施例７乃至１０のそれぞれに対して実施例１乃至６の構成を矛盾ない範囲で適宜組み合わせて採用することも可能である。

本発明は、ＰＣ、携帯端末、ＡＴＭ、自動車又は入退室管理等に搭載される個人認証装置に利用できる。

Claims (12)

1. 撮像される生体を乗せるインタフェースと、赤外光を発光する光源と、前記光源からの光によって該生体の血管画像を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された血管画像を処理する画像演算部と、を備える静脈認証装置において、
   前記インタフェースは、前記撮像部の撮像方向に開口する開口部を設け、
   前記光源は、前記生体の撮像側から、前記生体に赤外光を照射し、
   前記光源から放射される赤外光が前記撮像方向に向かわないように、赤外光を遮蔽する遮光部を備えることを特徴とする静脈認証装置。
2. 請求項１に記載の静脈認証装置であって、
   前記生体が、指であることを特徴とする。
3. 請求項２に記載の静脈認証装置であって、
   前記インタフェースに乗せられる指の長手方向と略垂直の方向に並ぶ複数の前記光源を備えることを特徴とする。
4. 請求項２に記載の静脈認証装置であって、
   前記インタフェースは、前記インタフェースに乗せられる指の長手方向に伸びる複数の窪みを備えることを特徴とする。
5. 請求項２に記載の静脈認証装置であって、
   前記インタフェースは、中央が凹んでいる形状であることを特徴とする。
6. 請求項１に記載の静脈認証装置であって、
   前記インタフェースは、その上を前記生体が移動可能であって、
   前記撮像部は、異なる位置における前記生体の静脈画像を複数撮像し、
   前記画像演算部は、前記撮像部によって撮像された複数の静脈画像を合成することを特徴とする。
7. 請求項６に記載の静脈認証装置であって、
   前記生体の移動量を測定する移動量測定部を備え、
   前記画像演算部は、前記移動量測定部によって測定された移動量を参照して、前記撮像部によって撮像された複数の静脈画像を合成することを特徴とする。
8. 請求項１に記載の静脈認証装置であって、
   前記光源の光量を調整する光量調整部を備えることを特徴とする。
9. 請求項８に記載の静脈認証装置であって、
   前記撮像部は、前記光量調整部によって調整された異なる光量において、前記生体の静脈画像を撮像し、
   前記画像演算部は、前記撮像部によって撮像された画像を合成することを特徴とする。
10. 請求項１に記載の静脈認証装置であって、
    前記インタフェースは、前記遮光部と一体に形成されていることを特徴とする。
11. 撮像される生体を乗せるインタフェースと、赤外光を発光する光源と、前記光源からの光により前記生体の静脈画像を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された静脈画像を処理する画像演算部と、を備える静脈認証装置において、
    前記インタフェースは、前記撮像部の撮像方向に開口する開口部を設け、
    前記光源は、
    前記開口部の側方に設けられ、
    前記撮像方向を光軸として発光することによって、前記生体の撮像側から、前記生体に赤外光を照射し、
    前記開口部と前記光源との間及び前記光源の開口部側の上部の半分以上に、赤外光を遮蔽する遮光部を備えることを特徴とする静脈認証装置。
12. 静脈画像を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された静脈画像を処理する画像演算部と、撮像される生体を乗せるインタフェースと、赤外光を発光する光源と、を備える静脈認証装置において、
    前記インタフェースは、前記撮像部の撮像方向に開口する開口部を設け、
    前記光源は、前記開口部の側方に設けられ、
    前記撮像方向から前記開口部と反対側に傾けた方向を光軸として発光することによって、前記生体の撮像側から、前記生体に赤外光を照射し、
    前記開口部と前記光源との間及び前記光源の開口部側の上部に、赤外光を遮蔽する遮光部を備えることを特徴とする静脈認証装置。

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