WO2022196154A1 - 非接触認証システムおよび認証方法 - Google Patents

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WO2022196154A1
WO2022196154A1 PCT/JP2022/004157 JP2022004157W WO2022196154A1 WO 2022196154 A1 WO2022196154 A1 WO 2022196154A1 JP 2022004157 W JP2022004157 W JP 2022004157W WO 2022196154 A1 WO2022196154 A1 WO 2022196154A1
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illumination light
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illumination
imaging
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克弥 能澤
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
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Definitions

  • This disclosure relates to a contactless authentication system and authentication method.
  • Information characteristic of an individual includes the shape of unevenness forming fingerprints and palm prints, the distribution of perspiration holes, and the like.
  • a typical fingerprint authentication device uses a method of pressing a finger against a glass surface such as a prism, as disclosed in Patent Document 1, for example.
  • the concave portion of the finger that is not in contact with the glass surface causes total reflection of the light applied to the finger
  • the convex portion of the finger that is in contact with the glass surface causes the total reflection of the light applied to the finger. Reflection disappears. As a result, a high-contrast fingerprint image can be obtained.
  • JP-A-7-334649 Japanese Patent No. 6778876 JP 2017-208812 A Japanese Patent No. 4235729 U.S. Patent Application Publication No. 2019/0252455
  • the present disclosure provides a non-contact authentication system and the like that can acquire authentication information from a hand that is not in contact with an object, which can suppress the occurrence of false authentication.
  • a non-contact authentication system includes one or more lighting devices that irradiate a portion of a hand that is not in contact with an object with illumination light containing light components in a wavelength range of 1380 nm or more, An imaging device that acquires at least one of a fingerprint image and a palm print image as authentication information by imaging a light component in the wavelength range in reflected light generated by reflecting the illumination light from the part of the hand. and
  • An authentication method includes irradiating a portion of a hand that is not in contact with an object with illumination light containing light components in a wavelength range of 1380 nm or more, and acquiring at least one of a fingerprint image and a palm print image as authentication information by capturing light components in the wavelength range in reflected light generated by reflecting the illumination light.
  • FIG. 1 is a diagram showing the result of imaging a finger irradiated with illumination light using LEDs having different central wavelengths.
  • FIG. 2 is a diagram showing the emission spectrum of an LED used for picking up the fingerprint image shown in FIG.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the path of light irradiated onto the finger surface.
  • FIG. 4 is a diagram showing the wavelength dependence of the intensity of light within the skin when the light is incident on the skin with different wavelengths.
  • FIG. 1 is a diagram showing the result of imaging a finger irradiated with illumination light using LEDs having different central wavelengths.
  • FIG. 2 is a diagram showing the emission spectrum of an LED used for picking up the fingerprint image shown in FIG.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the path of light irradiated onto the finger surface.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of a photoelectric conversion element included in the imaging device according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 8 is a diagram showing the wavelength dependence of sunlight intensity on the earth's surface.
  • 9 is a flowchart illustrating an operation example of the contactless authentication system according to Embodiment 1.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of a contactless authentication system according to Embodiment 2. As shown in FIG. FIG. 11 is a conceptual diagram showing a situation in which the finger surface is irradiated with illumination light.
  • FIG. 12 is a flow chart showing an operation example of the contactless authentication system according to the second embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a non-contact authentication system according to a modification of Embodiment 2.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of a contactless authentication system according to Embodiment 3.
  • FIG. 15A and 15B are diagrams illustrating an example of changes in emission intensity of illumination light and changes in sensitivity of an imaging device according to Embodiment 3.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an operation example of the contactless authentication system according to Embodiment 3.
  • FIG. 1 is a diagram showing the result of imaging a finger irradiated with illumination light using LEDs (light emitting diodes) with different central wavelengths manufactured by Thorlabs.
  • FIG. 1 shows multiple fingerprint images resulting from imaging using LEDs with emission center wavelengths of 970, 1050, 1200, 1300, 1450, 1550 and 1650 nanometers, respectively.
  • the numerical values attached to the fingerprint image in FIG. 1 are the central wavelengths of the LEDs.
  • FIG. 2 is a diagram showing the emission spectrum of the LEDs used to capture the fingerprint image shown in FIG. 1, provided by Thorlabs for reference. In taking the fingerprint image shown in FIG. 1, the illumination light was emitted obliquely from the front of the fingerprint side of the finger, and the image was taken from the front of the finger.
  • the contrast of each fingerprint image is low when using LEDs with center wavelengths of 970, 1050, 1200 and 1300 nm.
  • the contrast of each fingerprint image is high. In other words, the image of the fingerprint is clearly captured.
  • the image of the perspiration hole which is the hole through which perspiration permeates, is clearly imaged.
  • the white dots in the fingerprint image are sweat holes.
  • LEDs with center wavelengths of 1450, 1550, and 1650 nm are used, skin wrinkles are clearly imaged as well as fingerprints.
  • a similar imaging result was obtained by using a halogen lamp that covers a wide wavelength range for illumination light instead of the above-mentioned LED, and attaching a band-pass filter that transmits a specific wavelength on the imaging device side. It was also obtained in a test in which the reflected light from a finger that was changed and passed through a band-pass filter was imaged.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram showing the path of light irradiated onto the finger surface.
  • part of the light 1101 irradiated to the surface of the finger F is reflected by the surface and becomes surface reflected light 1102 .
  • Surface-reflected light 1102 increases in convex portions where light 1101 is likely to hit, and decreases in concave portions that are shadows 1200 of the convex portions. Therefore, the component of the surface reflected light 1102 contains a lot of information about the fingerprint, which is information on the unevenness of the finger.
  • part of the light 1101 irradiated to the surface of the finger F penetrates inside the finger F.
  • the light 1105 that has entered the inside of the finger F is scattered many times, spreads inside the finger, and becomes scattered light 1104 that travels in various directions.
  • Part of the scattered light 1104 is emitted from the surface of the finger F again.
  • the light emitted again from the surface of the finger F is also called intra-skin light 1103 .
  • the intra-skin light 1103 is light scattered and reflected by the finger F of the light 1101 .
  • the in-skin light 1103 is light that has lost information on the surface of the finger F that originally entered it due to scattering inside the finger F.
  • the intra-skin light 1103 is radiated in substantially the same manner from the convex portions and concave portions of the finger F.
  • the fingerprint image of a finger that is not in contact with a glass surface or the like is captured more clearly as the surface reflected light 1102 component increases, and as the skin light 1103 component increases, the image becomes poorer. The image is clearly captured.
  • the inventor conducted the following experiment to investigate the wavelength dependence of the light intensity within the skin.
  • FIG. 4 is a diagram showing the wavelength dependence of the intensity of light within the skin when the light is incident on the skin with different wavelengths.
  • light is introduced into the skin from an optical fiber core with a diameter of 400 micrometers pressed against the skin, and the center distances from the center of the optical fiber core where the light is entered are 0.4 mm and 0.4 mm, respectively.
  • the wavelength dependence of the intensity of intraskin light received at 400 micrometer diameter fiber optic cores pressed against the skin at 0.8 mm and 1.2 mm distances is shown.
  • the intraskin light is significantly attenuated at wavelengths of 1380 nm or more compared to wavelengths of less than 1380 nm.
  • FIG. 5 is a diagram showing the wavelength dependence of the absorption coefficient of water. Comparing the wavelength dependence of the water absorption coefficient shown in FIG. 5 with the wavelength dependence of the intraskin light shown in FIG. 4 shows that there is a high correlation. In other words, it is considered that the attenuation of light in the skin is mainly due to resonance absorption due to moisture contained in the skin.
  • the absorption coefficient of water shown in FIG. 5 takes a value equal to or higher than the value at wavelengths shorter than 1380 nm at wavelengths of 1380 nm or longer. That is, it can be said that the intraskin light has a lower intensity at wavelengths of 1380 nm or more than at wavelengths of less than 1380 nm. Note that the water absorption coefficient shown in FIG. Wavelengths above nanometers also have higher values than at wavelengths of 1380 nanometers.
  • the surface reflected light component of the light reflected by the finger is mainly captured. Therefore, the fingerprint image obtained by the imaging contains more surface unevenness information that can be used for authentication. In this way, the inventors found that by using light with a wavelength of 1380 nanometers or more to capture an image, false authentication is less likely to occur, and authentication can be performed with higher accuracy or at a higher speed. rice field. These are the same not only when capturing a finger image to obtain a fingerprint image, but also when capturing a palm image to obtain a palmprint image.
  • a non-contact authentication system includes one or more lighting devices that irradiate a portion of a hand that is not in contact with an object with illumination light containing light components in a wavelength range of 1380 nm or more, An imaging device that acquires at least one of a fingerprint image and a palm print image as authentication information by imaging a light component in the wavelength range in reflected light generated by reflecting the illumination light from the part of the hand. and
  • the imaging device acquires the authentication information by imaging the reflected light, which has a light component in the wavelength range of 1380 nanometers or more, and is reflected by the hand in a non-contact state with the object. Therefore, authentication information including a large amount of information on the unevenness of the surface of the hand can be acquired because the influence of the light inside the skin is small. By performing authentication using the authentication information acquired in this way, false authentication is less likely to occur. Therefore, the non-contact authentication system according to this aspect can acquire authentication information that can suppress the occurrence of false authentication from a hand that is not in contact with an object.
  • the authentication information may include information indicating the position of the sweat hole.
  • the authentication information includes information indicating the position of the sweat hole, which can be expected to improve the authentication accuracy, so that the occurrence of incorrect authentication can be further suppressed by using such authentication information for authentication.
  • the imaging device may include a photoelectric conversion layer, and the sensitivity of the photoelectric conversion layer may have a peak in a wavelength range of 1380 nm or more.
  • the photoelectric conversion layer may contain quantum dots.
  • Quantum dots can have a steep absorption peak, so it is possible to realize an imaging device that has high sensitivity to a specific wavelength of 1380 nm or more and low sensitivity to wavelengths different from the specific wavelength.
  • the photoelectric conversion layer may contain semiconducting carbon nanotubes.
  • the light components captured by the imaging device may include wavelengths at which sunlight on the earth's surface is significantly attenuated.
  • the imaging device may acquire the authentication information by capturing an image of a light component in a wavelength range including the attenuation wavelength of sunlight on the earth's surface within the wavelength range of 1380 nm or more.
  • the attenuated wavelength of sunlight on the earth's surface is the wavelength at which the rate of attenuation of the latter due to absorption by the atmosphere has a significant value when comparing the intensity of sunlight outside the atmosphere with the intensity of sunlight on the earth's surface. be.
  • the imaging device may include an optical filter, the transmittance of the optical filter for light having a wavelength of less than 1380 nanometers is higher than the transmittance of the optical filter for light having a wavelength of 1380 nanometers or more. may be lower.
  • the one or more illumination devices may periodically change the emission intensity of the illumination light, and the image pickup device may adjust the light emission intensity of the image pickup device according to the change in the emission intensity of the illumination light.
  • the sensitivity may be changed periodically.
  • an image captured by changing the relationship between the phase of the emission intensity of the illumination light and the phase of the sensitivity of the imaging device can be acquired as authentication information.
  • it is possible to obtain an image in which the influence of the reflected light from the hands is large and an image in which the influence of the light reflected by the hand is small it is possible to obtain authentication information that can reduce the influence of the ambient light by obtaining a differential image of these images.
  • the one or more lighting devices may irradiate the hand with the illumination light from a first direction and a second direction different from the first direction, and the imaging device may irradiate the hand from the first direction.
  • the reflected light resulting from the illumination light applied to the hand and the reflected light resulting from the illumination light applied to the hand from the second direction may be imaged.
  • the one or more lighting devices include a first lighting device that irradiates the hand with the illumination light from the first direction and a second lighting device that irradiates the hand with the illumination light from the second direction.
  • the timing at which the first lighting device irradiates the hand with the illumination light may be different from the timing at which the second lighting device irradiates the hand with the illumination light.
  • the one or more lighting devices may include an adjustment unit that changes a direction in which the illumination light is emitted to the hand, and the one or more lighting devices use the adjustment unit to adjust the direction of the illumination light.
  • the hand may be irradiated with the illumination light from one direction and the second direction.
  • the light component captured by the imaging device may be a light component in a wavelength range of 1380 nm or more and less than 2500 nm in the reflected light.
  • the imaging device captures at least one of the fingerprint image and the palmprint image by imaging the light component in the wavelength range of 1380 nm or more and less than 2500 nm in the reflected light of the illumination light. You may acquire as said authentication information.
  • An authentication method includes irradiating a portion of a hand not in contact with an object with illumination light including a light component in a wavelength range of 1380 nanometers or more, and acquiring at least one of a fingerprint image and a palm print image as authentication information by capturing light components in the wavelength range in reflected light generated by reflecting the illumination light.
  • the authentication method can acquire authentication information that can suppress the occurrence of false authentication from a hand that is not in contact with an object.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a schematic configuration of the contactless authentication system 100 according to this embodiment.
  • the contactless authentication system 100 includes a lighting device 110, an imaging device 120, and a management device .
  • the contactless authentication system 100 acquires authentication information from a hand that is not in contact with an object. Specifically, the contactless authentication system 100 acquires authentication information from at least part of the hand that is not in contact with the object. In the example shown in FIG. 6, the contactless authentication system 100 acquires authentication information from a finger F that is part of the hand of the person to be authenticated.
  • the authentication information is a fingerprint image, a palm print image, or both a fingerprint image and a palm print image. In other words, the authentication information is an image of a finger, a palm, or both a finger and a palm.
  • An example in which the non-contact authentication system 100 acquires authentication information, that is, a fingerprint image from a finger F that is not in contact with an object will be described below.
  • the lighting device 110 irradiates the finger F, which is the subject that is not in contact with the glass surface of the prism, with the illumination light 150. Then, the imaging device 120 captures the reflected light 160 of the illumination light 150 from the finger F, thereby acquiring the fingerprint image as the authentication information.
  • the reflected light 160 includes surface reflected light from the finger F and intra-skin light that is scattered reflected light from the finger F, as described above. A case will be described below in which the lighting device 110 irradiates the finger F that is not in contact with any object with the illumination light 150 . Note that the finger F may have a portion in contact with the object.
  • the illumination device 110 irradiates at least a portion of the finger F not in contact with the object with the illumination light 150 .
  • the imaging device 120 captures the reflected light 160 of the illumination light 150 from the portion of the finger F not in contact with the object.
  • the management device 130 controls the operations of the lighting device 110 and the imaging device 120, and performs various types of information processing related to authentication information acquired by the imaging device 120.
  • the illumination device 110 has, for example, a light source 111 , an illumination optical system 112 and an optical filter 113 .
  • the illumination device 110 irradiates a finger F, which is a subject, with illumination light 150 having light components in a wavelength range of 1380 nm or more.
  • the illumination light 150 has, for example, a light component having a wavelength of 1380 nm or more and less than 2500 nm. In this specification, light that does not contain visible light components is also expressed as "illumination light" for the sake of convenience.
  • the illumination light 150 may contain light components with wavelengths less than 1380 nanometers.
  • the illumination device 110 emits illumination light 150 having, for example, a light component in a wavelength range of 1380 nm or more as a main light component. That the illumination light 150 has a light component in a wavelength range of 1380 nm or more as a main light component means that in the emission spectrum of the illumination light 150, the light emission intensity and the light emission intensity range over the wavelength range to which the imaging device 120 described later in detail is sensitive. It means that the value obtained by integrating the product of the emission intensity and the quantum efficiency of the imaging device 121 at a wavelength of 1380 nm or more is 50% or more with respect to the value obtained by integrating the product of the quantum efficiency of the imaging device 121. .
  • the wavelength range to which the imaging device 120 has sensitivity means a wavelength range in which the imaging device 120 has a quantum efficiency that affects the imaging result, for example, a wavelength range in which the quantum efficiency is not zero.
  • the wavelength range to which the imaging device 120 is sensitive is determined mainly by the photoelectric conversion material used for the imaging device 121 and the optical filter 123 .
  • the sensitive wavelength range is approximately 1700 nm or less.
  • the wavelength range of sensitivity is generally 1600 nanometers or less, depending on the particle size of the quantum dots and the like.
  • the illumination light 150 may have light components in a wavelength range to which the imaging device 121 has no sensitivity.
  • the illumination light 150 includes (1) a light component in the wavelength range to which the imaging device 121 is sensitive and having a wavelength of 1380 nanometers or more, and (2) a light component in the wavelength range to which the imaging device 121 is sensitive. and (3) light components in a wavelength range to which the imaging element 121 has no sensitivity.
  • the value obtained by integrating the product of the emission intensity and the quantum efficiency of the imaging device 121 in the wavelength range of 1380 nm or more, which is the wavelength range to which the imaging device 121 is sensitive, is It is equal to or larger than the value obtained by integrating the product of the emission intensity and the quantum efficiency of the imaging element 121 in the wavelength range of sensitivity below 1380 nm.
  • the ratio of the light component (3) in the illumination light 150 is not particularly limited.
  • the illumination light 150 should have light components of wavelengths of 1380 nm or more with sufficient intensity for imaging.
  • the illumination light 150 may contain light components in a wide wavelength range from ultraviolet rays to far infrared rays.
  • the illumination device 110 is arranged so as to illuminate the area where the fingerprint of the finger F is in a so-called non-contact state, which is not pressed against glass or the like.
  • the finger F irradiated with the illumination light 150 does not touch any object and is exposed to the atmosphere, for example. Further, the illumination device 110 is arranged so that the reflected light 160 of the illumination light 150 applied to the finger F and reflected by the surface of the finger F enters the imaging device 120 .
  • the illumination device 110 is arranged, for example, so as to irradiate the illumination light 150 at an angle such that the grooves between the fingerprint lines, which are concave portions of the fingerprint area, are shaded by the fingerprint lines, which are convex portions of the fingerprint area. .
  • the illumination device 110 is arranged, for example, so as to irradiate the illumination light 150 obliquely, rather than perpendicularly, to the bottom of the groove between the fingerprint lines.
  • the irradiation direction of the illumination light 150 by the lighting device 110 and the imaging direction by the imaging device 120 are different from each other, for example. Note that the irradiation direction of the illumination light 150 by the illumination device 110 and the imaging direction by the imaging device 120 may be the same direction.
  • the light source 111 emits a light component having a wavelength of 1380 nm or more, in other words, light having an emission intensity.
  • the light emitted by the light source 111 may include light components with wavelengths less than 1380 nanometers.
  • the light source 111 is, for example, a light source that emits light in a wide wavelength range including both light components with wavelengths of 1380 nm or more and light components with wavelengths of less than 1380 nm.
  • a light source 111 includes, for example, a halogen lamp, a xenon lamp, a supercontinuum light source, and the like.
  • the light source 111 may be a light source that emits light having a light component biased to a specific wavelength range in a wavelength range of 1380 nm or more.
  • the light source 111 emits light having, for example, a center wavelength of a light component in a wavelength range of 1380 nanometers or more, and a half-value width of the light component in the emission spectrum in a range of several hundred nanometers or less.
  • Examples of such light sources 111 include LEDs, laser diodes, superluminescent diodes, and the like.
  • M1450L3 manufactured by Thorlabs whose emission spectrum is shown in FIG. 2, has a center wavelength of about 1450 nm and a half width of the light component of about 100 nm.
  • the light source 111 may use a laser diode whose light component has a central wavelength of 1550 nm and whose light component has a half width of 1 nm or less.
  • the illumination optical system 112 has a function of irradiating the subject with the light emitted by the light source 111 .
  • the illumination optical system 112 is arranged at a position where the light emitted by the light source 111 is incident.
  • the illumination optical system 112 is composed of, for example, lenses and mirrors. Note that the illumination optical system 112 does not have to be provided in the illumination device 110 when the light source 111 whose light emitting direction is restricted, such as a cannonball-shaped light emitting diode, is used. Also, the illumination optical system 112 may include a shutter, an aperture, and the like, if necessary.
  • the optical filter 113 has the function of reducing light components with wavelengths of less than 1380 nanometers from the light emitted by the light source 111 .
  • the optical filter 113 is arranged on the optical path of the light emitted by the light source 111 .
  • the optical filter 113 is arranged, for example, between the light source 111 and the illumination optical system 112, but may be arranged so as to be located between the illumination optical system 112 and the finger F.
  • optical filter 113 examples include an interference filter composed of a dielectric multilayer film, an absorption filter composed of colored glass, and the like.
  • Optical filter 113 may be a long-pass filter that has a lower transmittance for light at wavelengths below 1380 nanometers than for light at wavelengths above 1380 nanometers, and may be a long-pass filter around a particular center wavelength above 1380 nanometers. It may be a bandpass filter having a range of wavelengths in which the transmission of light is significantly higher in that range. The wavelength range over which the bandpass filter has significantly higher transmission may coincide with the wavelengths over which the imager 120 is particularly sensitive.
  • the imaging element 121 of the imaging device 120 has a sensitivity peak in the wavelength range where the bandpass filter has significantly higher transmittance.
  • the optical filter 113 may not be provided in the illumination device 110 when the light source 111 emits light having a light component with a wavelength of 1380 nm or more as a main light component.
  • the imaging device 120 has, for example, an imaging device 121 , an imaging optical system 122 , and an optical filter 123 .
  • Imager 120 is sensitive to wavelengths of 1380 nanometers and above.
  • the imaging device 120 captures an image of light with a wavelength of 1380 nm or more, for example, because the imaging device 121 has sensitivity to wavelengths of 1380 nm or more.
  • the imaging device 120 is placed at a position where the reflected light 160 from the fingerprint line, which is the convex portion of the finger in the non-contact state irradiated with the illumination light 150, is incident.
  • the imaging device 120 captures light components in the wavelength range of 1380 nanometers or more in the reflected light 160 from the fingerprint area of the non-contact finger F illuminated by the illumination light 150 .
  • the imaging device 120 may capture light components in a wavelength range including the attenuation peak of sunlight on the earth's surface within the wavelength range of 1380 nm or more. The details of the wavelength range including the attenuation peak of sunlight will be described later.
  • the imaging device 120 may capture light components in the wavelength range of 1380 nm or more and less than 2500 nm in the reflected light 160 .
  • the imaging device 120 may capture the reflected light 160 with the wavelength range of 1380 nm or more as the main imaging component.
  • the imaging device 120 captures, for example, the reflected light 160 with a wavelength range of 1380 nm or more and less than 2500 nm as a main imaging component.
  • the main imaging component has the following meaning.
  • the imaging device 121 has a function of generating signal charges by incident photons.
  • the imaging device 120 captures an image of the reflected light 160 using the imaging element 121 .
  • the imaging element 121 generates signal charges, which are imaging components, upon incidence of light with a wavelength of 1380 nanometers or more. That is, the imaging element 121 has sensitivity to wavelengths of 1380 nm or longer. At this time, the ratio of signal charges generated per photon is called quantum efficiency. Quantum efficiency has wavelength dependence.
  • the amount of photons incident on the imaging device 121 that is, the light component of the reflected light 160
  • the amount of signal charge generated by light of a certain wavelength satisfies Equation (1).
  • (Amount of signal charge generated by light of a certain wavelength) (Amount of photons at a certain wavelength) ⁇ (Quantum efficiency at a certain wavelength) Equation 1
  • the total signal charge amount generated when the reflected light 160 is incident on the imaging device 121 is a value obtained by integrating Equation 1 over the entire wavelength range with respect to the reflected light 160 .
  • the entire wavelength range means the entire range of wavelengths of light to be imaged, for example, the entire wavelength range in which the image sensor 121 has non-zero quantum efficiency.
  • the wavelength range for main imaging components means the wavelength range in which signal charges are mainly generated.
  • Imaging the reflected light 160 with a wavelength range of 1380 nm or more as a main imaging component means that, for example, the signal charge amount generated by the reflected light 160 in the wavelength range of 1380 nm or more is the total signal generated by the reflected light 160. It may mean 50% or more, or 90% or more, of the charge amount.
  • the imaging device 120 captures the reflected light 160 with the wavelength range of 1380 nanometers or more as the main imaging component.
  • the illumination light 150 in order to make the wavelength range of 1380 nm or more the main imaging component, the illumination light 150 must have a light component in a wavelength of 1380 nm or more, and the imaging element 121 must have a wavelength of 1380 nm or more. It is necessary to have a non-zero quantum efficiency at these wavelengths.
  • the quantum efficiency of the imaging device 121 for light with a wavelength of 1380 nm or more is higher than the quantum efficiency of the imaging device 121 for light with a wavelength of less than 1380 nm.
  • the integrated value of the quantum efficiency at a wavelength of 1380 nm or more is larger than the integrated value of the quantum efficiency at a wavelength of less than 1380 nm.
  • the integrated quantum efficiency at a wavelength of 1380 nm or more and less than 2500 nm is higher than the value obtained by integrating the quantum efficiency at a wavelength of 380 nm or more and less than 1380 nm.
  • the value can be large.
  • the wavelength at which the imaging element 121 has high sensitivity that is, the wavelength at which the quantum efficiency is high may be matched with the wavelength at which the illumination light 150 has a large light component.
  • the wavelength range in which the imaging device 120 captures images as the main imaging components is, for example, the range of the near-infrared region of less than 2500 nanometers.
  • the mid-infrared region with a wavelength of 2500 nm or more and the far-infrared region with a wavelength of 4000 nm or more there is much thermal noise in the imaging device 121, and more components are thermally radiated by the subject itself. Therefore, if an image is captured in the mid-infrared region or the far-infrared region, it may be difficult to obtain clear authentication information.
  • the imaging device 121 includes, for example, a photoelectric conversion material that converts photons into charges, and a peripheral circuit for reading out the charges generated by the photoelectric conversion material as signal charges.
  • Photoelectric conversion materials for the imaging element 121 to have sensitivity to wavelengths of 1380 nm or more include, for example, indium gallium arsenide compounds, quantum dots containing lead sulfide or lead selenide as cores, and semiconducting carbon nanotubes. mentioned.
  • the imaging element 121 is, for example, a stacked image sensor having a photoelectric conversion element including a photoelectric conversion layer containing a photoelectric conversion material.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a schematic configuration of the photoelectric conversion element 125 included in the imaging element 121.
  • the photoelectric conversion element 125 includes a pixel electrode 127, a counter electrode 128 arranged to face the pixel electrode 127, and a photoelectric conversion layer positioned between the pixel electrode 127 and the counter electrode 128. 126.
  • the photoelectric conversion layer 126 contains a photoelectric conversion material that absorbs incident light and generates hole-electron pairs as signal charges.
  • the photoelectric conversion material is, for example, a semiconducting inorganic material or a semiconducting organic material that absorbs light with a wavelength of 1380 nanometers or more.
  • the photoelectric conversion layer 126 includes, for example, quantum dots, semiconducting carbon nanotubes, or both quantum dots and semiconducting carbon nanotubes as photoelectric conversion materials.
  • Semiconductor quantum dots and semiconducting carbon nanotubes have steep absorption peaks. Also, the absorption peak wavelength of the quantum dots can be controlled by the material and particle size of the semiconductor quantum dots. The absorption peak wavelength of the semiconducting carbon nanotube can be controlled by the chirality of the semiconducting carbon nanotube. Therefore, by using at least one of semiconductor quantum dots and semiconducting carbon nanotubes as a photoelectric conversion material, it is possible to easily adjust the wavelength with sensitivity, so that it has high sensitivity to a specific wavelength. can realize an imaging device 121 having low sensitivity to different wavelengths.
  • the photoelectric conversion layer 126 contains at least one of quantum dots and semiconducting carbon nanotubes having an absorption peak at a wavelength of 1380 nm or more, it has high sensitivity to a wavelength of 1380 nm or more, An image sensor 121 with low sensitivity to sub-meter wavelengths can be realized.
  • the pixel electrode 127 is an electrode for collecting signal charges generated in the photoelectric conversion layer 126 .
  • a peripheral circuit of the imaging device 121 reads out signal charges collected by the pixel electrodes 127 .
  • the pixel electrode 127 is formed using a conductive material.
  • the conductive material is, for example, a metal such as aluminum or copper, a metal nitride, or polysilicon that is doped with impurities to make it conductive.
  • the counter electrode 128 is, for example, a transparent electrode made of a transparent conductive material.
  • the counter electrode 128 is arranged on the side of the photoelectric conversion layer 126 on which light is incident. Therefore, light transmitted through the counter electrode 128 is incident on the photoelectric conversion layer 126 .
  • transparent means that at least part of the light in the wavelength range to be detected is transmitted.
  • a voltage is applied to the counter electrode 128 .
  • the counter electrode 128 is formed using a transparent conducting oxide (TCO) such as ITO, IZO, AZO, FTO, SnO 2 , TiO 2 , and ZnO.
  • TCO transparent conducting oxide
  • the imaging element 121 has, for example, a plurality of pixels from which signal charges are read, and a photoelectric conversion element 125 is provided for each of the plurality of pixels.
  • the pixel electrode 127 is provided for each of a plurality of pixels, but the photoelectric conversion layer 126 and the counter electrode 128 may be provided across the plurality of pixels.
  • the photoelectric conversion element 125 is located between the photoelectric conversion layer 126 and the pixel electrode 127, between the photoelectric conversion layer and the counter electrode 128, between the photoelectric conversion layer 126 and the pixel electrode 127, and between the photoelectric conversion layer and the counter electrode. 128 may also include other layers such as charge transport layers, charge blocking layers and buffer layers.
  • the imaging optical system 122 has a function of forming an image of the subject on the imaging element 121.
  • the imaging optical system 122 is arranged on the incident side of the reflected light 160 in the imaging element 121 .
  • the imaging optical system 122 causes the reflected light 160 incident on the imaging optical system 122 to enter the imaging device 121 .
  • the imaging optical system 122 is composed of, for example, a lens and a curved mirror.
  • the imaging optical system 122 for example, one having good transmittance and imaging performance in the wavelength range in which imaging is performed as a main imaging component is selected.
  • the optical filter 123 transmits light components with a wavelength of 1380 nm or more and blocks or attenuates light components with a wavelength of less than 1380 nm. In other words, the optical filter 123 has the function of reducing light components with wavelengths of less than 1380 nanometers from the reflected light 160 .
  • the optical filter 123 is arranged between the imaging optical system 122 and the imaging device 121 or on the incident side of the reflected light 160 in the imaging optical system 122 .
  • the optical filter 123 is, for example, a long-pass filter that has a lower transmittance for light with a wavelength of less than 1380 nm than that for light with a wavelength of 1380 nm or more.
  • Examples of the optical filter 123 include an interference filter composed of a dielectric multilayer film, an absorption filter composed of colored glass, and the like.
  • the optical filter 123 may be a bandpass filter that has a high light transmittance only in a range around a specific center wavelength of 1380 nm or more.
  • a particular center wavelength in the bandpass filter may approximately match the wavelength at which illumination light 150 has a large light component.
  • the peak wavelength of the light component of the illumination light 150 may be included in the range around a specific central wavelength in the bandpass filter.
  • the optical filter 113 of the illumination device 110 is a bandpass filter
  • the specific center wavelengths of the bandpass filters of the optical filters 113 and 123 may be the same. Note that the optical filter 123 may not be provided in the imaging device 120 when the imaging device 121 has high sensitivity only at 1380 nm or more.
  • the optical filter 123 in the imaging device 120 it is possible to reduce light components with wavelengths of less than 1380 nanometers that reach the imaging device 121. Therefore, in a situation where there is a lot of light other than the reflected light 160 of the finger F of the illumination light 150 emitted by the lighting device 110, such as sunlight and environmental illumination light, such as outdoors, light with a wavelength of less than 1380 nanometers can be captured. It is possible to reduce the rate of incidence on the element 121 .
  • the imaging device 121 may each have a plurality of pixels for reading out signal charges, and only some of the pixels may capture the wavelength range of 1380 nanometers or more as the main imaging component.
  • the image sensor 121 has four types of pixels: R (red) pixels, G (green) pixels, B (blue) pixels, and IR (infrared) pixels. Based on this information, the wavelength range above 1380 nanometers may be imaged as the main imaging component.
  • Information based on the signal charges read by the R, G, and B pixels that capture visible light may be used to confirm the presence or absence of a subject to be authenticated. Also, by comparing the imaging results of IR pixels and other pixels, it may be determined whether the subject is a real living finger or a fake finger. Details of the method of determining a fake finger will be described in other embodiments.
  • imaging device 120 captures an image in a wavelength range of 1380 nanometers or more as a main imaging component.
  • the light source 111 of the illumination device 110, the imaging element 121 of the imaging device 120, and the like are selected so as to perform imaging with such a wavelength range as the main imaging component.
  • the optical filter 113 for limiting the wavelength range of the illumination light 150 and the optical filter 123 for limiting the imaging wavelength range are used so as to perform imaging with such a wavelength range as the main imaging component. may be selected.
  • the imaging device 120 may image a specific wavelength range as the main imaging component in the wavelength range of 1380 nm or more as the main imaging component.
  • a specific wavelength range is selected, for example, from the following viewpoints.
  • the first point of view is sunlight intensity.
  • FIG. 8 is a diagram showing the wavelength dependence of sunlight intensity on the earth's surface. As shown in FIG. 8, the intensity of sunlight reaching the earth's surface shows a large change depending on the wavelength. Specifically, the intensity of sunlight reaching the earth's surface is, in the wavelength range of 1380 nm and above, in the wavelength range of 1380 nm to 1500 nm, and in the wavelength range of 1780 nm to 1990 nm, shows strong attenuation. This is because sunlight is absorbed by the atmosphere. By using such wavelengths in which sunlight is attenuated, it is possible to reduce the ratio of sunlight components incident on the imaging device 121 .
  • the imaging device 120 captures, for example, a wavelength range including attenuated wavelengths of sunlight on the earth's surface as a main imaging component. As a result, the imaging by the imaging device 120 is more likely to be performed using the reflected light 160 .
  • the attenuation of sunlight is greatly affected by absorption by moisture in the atmosphere, so at wavelengths where the intensity of sunlight is low, the amount of light within the skin tends to decrease due to the absorption of moisture in the skin. Therefore, the influence of ambient light and light inside the skin is reduced, more intentional imaging becomes possible, and the contrast of the fingerprint image can be improved.
  • the influence of sunlight can be adjusted by the optical filter 123 of the imaging device 120, for example.
  • the optical filter 123 is a bandpass filter
  • the influence of sunlight can be adjusted by the central wavelength and half width of the transmission band of the bandpass filter.
  • the center wavelength of the transmission band is set to a wavelength range from 1380 nm to 1420 nm, or a wavelength from 1820 nm to 1940 nm.
  • the intensity of sunlight transmitted through the band-pass filter can be reduced to about 1/10 or less compared to the case where the center wavelength of the band-pass filter is in the visible range.
  • the bandpass filter when using a bandpass filter with a transmission band half-value width of about 50 nm, by setting the center wavelength of the transmission band to a wavelength range from 1380 nm to 1430 nm, the bandpass filter can transmit The intensity of the sunlight emitted can be reduced to about 1/10 or less of that in the case where the central wavelength of the band-pass filter is in the visible range.
  • the light source 111 of the illumination device 110 includes a light emitting diode and a laser diode having an emission peak in the wavelength range.
  • superluminescent diodes may be used.
  • the optical filter 123 is the bandpass filter described above, the light source 111 of the illumination device 110 may have an emission peak in the transmission band of the bandpass filter.
  • the second point of view is eye safety.
  • the light source 111 is a laser diode
  • the intensity allowed from a safety point of view depends on the wavelength. For example, laser light in the wavelength range of 1400 nm to 2600 nm is highly absorbed by the eyeball and has little effect on the retina. Therefore, the permissible intensity is higher than laser light of other wavelengths.
  • Using the high-output light source 111 allows the imaging device 120 to acquire an image with less noise in a shorter period of time. Therefore, the imaging device 120 captures, for example, the wavelength range of the laser light emitted by the laser diode used as the light source 111 as a main imaging component. For example, laser diodes emitting laser light having a wavelength of 1550 nanometers are eye-safe and readily available in high power.
  • a third point of view is the sensitivity of the imaging device 121 .
  • the imaging device 120 images, for example, the wavelength range of absorption derived from the absorption peak of the photoelectric conversion material as a main imaging component.
  • semiconducting carbon nanotubes are characterized in that they have different resonance wavelengths, which are sharp absorption peak wavelengths, depending on a physical quantity called chirality.
  • the resonance of semiconducting carbon nanotubes with a single chirality has a narrow half-value width of several tens of nanometers to about 100 nanometers
  • the absorption of light derived from the resonance wavelength can be reduced. It is possible to realize the imaging device 121 having a specifically high sensitivity in the wavelength range of .
  • a semiconducting carbon nanotube with a chirality of (9, 8) has a resonant wavelength of about 1450 nm
  • a semiconducting carbon nanotube with a chirality of (10, 6) has a resonant wavelength of about 1400 nm.
  • the management device 130 is, for example, a computer having a control unit 131 , an extraction unit 132 , an authentication unit 133 and a storage unit 135 .
  • the control unit 131 is a processing unit for controlling operations of the lighting device 110 and the imaging device 120 .
  • the control unit 131 outputs various control signals and the like to the lighting device 110 and the imaging device 120 .
  • the extraction unit 132 is a processing unit for extracting characteristic information from the authentication information, which is the imaging result (that is, fingerprint image, etc.).
  • the authentication unit 133 compares information extracted by the extraction unit 132 with information registered in the past, such as information registered in the storage unit 135, and compares images captured by the imaging device 120. , determination and personal authentication.
  • the processing units such as the control unit 131, the extraction unit 132, and the authentication unit 133 may be implemented by, for example, one or more processors, and may be implemented by a microcomputer, a dedicated circuit, or the like.
  • the storage unit 135 is a storage device for storing imaging results and information used for processing in the processing unit.
  • the storage unit 135 also stores programs executed by processing units such as the control unit 131 , the extraction unit 132 and the authentication unit 133 .
  • the storage unit 135 is realized by, for example, a semiconductor memory or a HDD (Hard Disk Drive).
  • each component of the management device 130 may be provided separately in a plurality of devices, and at least one of the components of the management device 130 may be provided in the lighting device 110 or the imaging device 120.
  • the contactless authentication system 100 may further include a sensor for detecting a hand, such as a human sensor. Also, the contactless authentication system 100 may use the imaging device 120 as a sensor. For example, the control unit 131 may acquire the detection result of the sensor, and use the detection of the finger F by the sensor as a trigger to start irradiation of the illumination light 150 by the illumination device 110 and imaging by the imaging device 120 .
  • FIG. 9 is a flow chart showing an operation example of the contactless authentication system 100 according to this embodiment.
  • the illumination device 110 first irradiates the finger F with illumination light 150 having light components at wavelengths of 1380 nm or more (step S11).
  • the illumination device 110 emits illumination light 150 based on, for example, control by the control unit 131 or operation by the user. Note that the illumination device 110 may always irradiate the illumination light 150 while the non-contact authentication system 100 is operating.
  • the imaging device 120 captures the reflected light 160 generated by the reflection of the illumination light 150 applied to the finger F on the finger F, with the wavelength range of 1380 nm or more as the main imaging component (step S12).
  • the imaging device 120 captures an image of the reflected light 160 based on, for example, control by the control unit 131 or operation by the user. Thereby, the imaging device 120 acquires the fingerprint image, which is the imaging result, as the authentication information.
  • the fingerprint image may also include information indicating the positions of the sweat holes on the finger F as described using the image shown in FIG.
  • the imaging device 120 outputs the acquired fingerprint image to the management device 130, for example.
  • the extraction unit 132 of the management device 130 acquires the fingerprint image from the imaging device 120 and extracts feature information, which is information indicating the features of the finger F used for authentication (step S13).
  • the extraction unit 132 extracts at least one piece of information from, for example, the pattern of the fingerprint, the distribution of the branch points of the fingerprint, the distribution of the sweat holes, and the like, as feature information.
  • the authentication unit 133 performs authentication based on the feature information extracted by the extraction unit 132 (step S14). For example, in the storage unit 135, information indicating authentication candidates and feature information are associated and recorded. Personal authentication is performed by matching with existing feature information.
  • the authentication unit 133 outputs, for example, information for notifying the authenticated person of the authentication result.
  • a known fingerprint authentication technique can be used for extraction of feature information and collation of feature information in steps S13 and S14.
  • step S13 to step S14 may be performed by an external device.
  • the imaging device 120 captures the reflected light 160 from the finger F in a non-contact state with the object, mainly in the wavelength range of 1380 nm or more, and authenticates the fingerprint image. Get it as information. Therefore, authentication information including a large amount of information on the unevenness of the fingerprint of the finger F can be acquired because the influence of light in the skin is small. For example, the imaging device 120 captures a fingerprint image with high contrast. By performing authentication by the authentication unit 133 using the fingerprint image acquired in this manner, erroneous authentication is less likely to occur. In this way, the non-contact authentication system 100 can acquire authentication information that can suppress the occurrence of incorrect authentication from the finger F that is not in contact with an object.
  • Embodiment 2 describes an example of a non-contact authentication system including a plurality of lighting devices.
  • differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a schematic configuration of contactless authentication system 200 according to this embodiment.
  • non-contact authentication system 200 includes lighting device 110A and lighting device 110B as a plurality of lighting devices instead of lighting device 110, unlike non-contact authentication system 100 according to the first embodiment. They differ in terms of preparation.
  • the non-contact authentication system 200 according to the second embodiment includes lighting devices 110A and 110B, which are a plurality of lighting devices, an imaging device 120, and a management device .
  • the illumination devices 110A and 110B each have a light source 111, an illumination optical system 112, and an optical filter 113, like the illumination device 110.
  • the lighting device 110A irradiates the finger F with the illumination light 150A
  • the lighting device 110B irradiates the finger F with the illumination light 150B having an irradiation direction different from that of the illumination light 150A.
  • Illumination device 110A and illumination device 110B irradiate finger F with illumination light 150A and illumination light 150B from directions different from each other.
  • the number of multiple lighting devices provided in the non-contact authentication system 200 is two in the example shown in FIG. 10, but may be three or more.
  • the illumination device 110A and the illumination device 110B may be devices housed in one common housing or the like.
  • the imaging device 120 captures the reflected light 160A of the illumination light 150A from the finger F and the reflected light 160B of the illumination light 150B from the finger F, respectively.
  • the non-contact authentication system 200 has the illumination light 150A and the illumination light from a plurality of irradiation directions. 150B is irradiated. Further, in the non-contact authentication system 200, the lighting devices that emit illumination light can be sequentially switched, and the lighting devices 110A and 110B irradiate the finger F with the illumination light 150A and the illumination light 150B at different timings. do.
  • the lighting devices 110A and 110B irradiate the finger F with the illumination light 150A and the illumination light 150B at different timings based on, for example, the control of the control unit 131 or the user's operation. .
  • the non-contact authentication system 200 sequentially switches and emits the illumination light 150A and the illumination light 150B from a plurality of different irradiation directions.
  • the reason why the fingerprint image is clearly captured and the contrast is improved is that the projections on the finger surface are irradiated with illumination light and the depressions on the finger surface are shaded. is the case.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram showing a situation in which the finger surface is illuminated with illumination light.
  • arrows indicate the illumination light emitted obliquely to the direction in which the finger F extends (vertical direction in FIG. 11).
  • a non-contact finger F that is not in contact with any object forms a three-dimensional curved surface.
  • the fourth convex portion 414 and the fifth convex portion 415 of the finger F are hardly illuminated by the illumination light.
  • the illumination light hits it.
  • the second concave portion 422 is blocked from the illumination light by the second convex portion 412
  • the third concave portion 423 is blocked from the illumination light by the third convex portion 413 .
  • the third concave portion 423 are not exposed to illumination light.
  • illumination light is not applied to the fourth concave portion 424 including the surrounding convex portions.
  • the area of the finger F where the image of the finger F is most clearly captured is a recess that is not exposed to illumination light and is sandwiched between protrusions that are exposed to illumination light. In the situation shown in FIG. 11, the image in the vicinity of the second concave portion 422 is most clearly captured.
  • the contrast of the fingerprint image depends on the three-dimensional shape of the finger F and the irradiation direction of the illumination light with respect to the three-dimensional shape of the fingerprint. Therefore, by changing the irradiation direction of the illumination light, it is possible to change the positions of the illuminated part of the finger F and the part of the finger F where the concave part is shaded, thereby changing the high-contrast region of the fingerprint image. can be done. Therefore, by sequentially changing the irradiation direction of the illumination light, it is possible to acquire a fingerprint image over a wide range of the finger F with high contrast.
  • FIG. 10 shows an example in which the number of illumination devices is two, the more illumination devices are provided and the more illumination directions can be changed, the wider the range of the finger F that can be imaged with high contrast. It is clear that
  • the change in the contrast of the fingerprint due to the change in the irradiation direction of the illumination light is due to the fact that the finger F and the fingerprint are three-dimensional. Therefore, a fake fingerprint image printed on flat paper or a fake fingerprint image displayed on a liquid crystal display or the like does not cause such a contrast change. Therefore, it is possible to use the information about the change in the contrast of the fingerprint image that changes due to the change in the irradiation direction of the illumination light to determine whether the fingerprint is a fake fingerprint or not in order to suppress unauthorized authentication using the fake fingerprint. be.
  • FIG. 12 is a flow chart showing an operation example of the contactless authentication system 200 according to this embodiment.
  • the illumination device 110A which is the first illumination device, irradiates the finger F with the illumination light 150A, which is the first illumination light (step S21).
  • the imaging device 120 captures an image of the reflected light 160A generated by the reflection of the illumination light 150A applied to the finger F on the finger F (step S22).
  • the imaging device 120 acquires the first fingerprint image, which is the imaging result, as the authentication information.
  • the imaging device 120 outputs the acquired first fingerprint image to the management device 130, for example.
  • the extraction unit 132 of the management device 130 acquires the first fingerprint image from the imaging device 120 and records it in the storage unit 135 .
  • the illumination device 110B which is the second illumination device, irradiates the finger F with the illumination light 150B, which is the second illumination light emitted in a direction different from that of the first illumination light (step S23).
  • lighting device 110A is turned off and does not irradiate finger F with illumination light 150A.
  • the imaging device 120 captures an image of the reflected light 160B generated by the reflection of the illumination light 150B applied to the finger F on the finger F (step S24).
  • the imaging device 120 acquires the second fingerprint image, which is the imaging result, as the authentication information.
  • the imaging device 120 outputs the acquired second fingerprint image to the management device 130, for example.
  • the extraction unit 132 of the management device 130 acquires the second fingerprint image from the imaging device 120 and records it in the storage unit 135 .
  • the extraction unit 132 extracts feature information from the first fingerprint image and the second fingerprint image recorded in the storage unit 135 (step S25).
  • the extraction unit 132 compares the first fingerprint image and the second fingerprint image, and determines a region from which feature information is to be extracted based on the contrast information of each image. For example, the extraction unit 132 compares the first fingerprint image and the second fingerprint image, and each image has a region with a higher contrast than the other image, that is, the pattern of the fingerprint serving as feature information. A clearly imaged region is determined, and feature information is extracted from the determined region.
  • the extraction unit 132 divides each of the first fingerprint image and the second fingerprint image into a plurality of sections, and compares the contrast values of the sections at the same positions, thereby comparing each image to the other image. Also extract the segment with high contrast value. Also, the extraction unit 132 may generate a composite image of the first fingerprint image and the second fingerprint image, and extract the characteristic information from the composite image. As a result, feature information used for authentication can be extracted from a wider range than in the case of using a fingerprint image obtained by imaging the reflected light from the finger F of the illumination light irradiated to the finger F from a single irradiation direction.
  • step S26 the authentication unit 133 performs authentication based on the feature information extracted by the extraction unit 132 (step S26).
  • step S26 for example, the same processing as in step S14 described above is performed.
  • the extraction unit 132 further compares the first fingerprint image and the second fingerprint image, and determines whether the captured finger is an actual living finger or is printed or displayed on a flat surface. You may judge whether it is a fake finger. For example, the extraction unit 132 compares the first fingerprint image and the second fingerprint image, and if the degree of similarity between the first fingerprint image and the second fingerprint image is equal to or greater than a predetermined degree of similarity, a fake finger is extracted. If the degree of similarity is less than a predetermined degree, it is determined to be a living finger. The extraction unit 132 outputs, for example, information for notifying the person to be authenticated of the determined result.
  • illumination light is emitted from a plurality of illumination devices, and the finger is illuminated with illumination light from a plurality of different irradiation directions.
  • the finger is irradiated with illumination light from a plurality of mutually different irradiation directions.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a schematic configuration of a contactless authentication system 200A according to this modified example.
  • non-contact authentication system 200A differs from non-contact authentication system 100 according to the first embodiment in that lighting device 210 is provided instead of lighting device 110 . That is, the non-contact authentication system 200A according to the modification of the second embodiment includes a lighting device 210, an imaging device 120, and a management device .
  • the illumination device 210 is a device that can change the irradiation direction of the illumination light 250 to be emitted.
  • the illumination device 210 further includes an adjuster 211 for adjusting the irradiation direction of the illumination light 250 with respect to the finger F.
  • the adjustment unit 211 changes the irradiation direction of the illumination light 250 with respect to the finger F.
  • the adjuster 211 has, for example, a mechanism for moving the illumination device 210 . Thereby, the lighting device 210 moves with respect to the finger F so that the irradiation direction of the illumination light 250 changes.
  • the adjusting section 211 may have a mechanism for moving the illumination optical system 112, for example. As a result, the illumination optical system 112 changes the optical path of the light emitted from the light source 111 , thereby changing the irradiation direction of the illumination light 250 .
  • the adjustment unit 211 is configured by, for example, a driving device such as an actuator or a motor connected to the housing of the illumination device 210 or the illumination optical system 112 . Further, the adjustment unit 211 may be configured by a movable shaft and a support member, a slider, or the like for manually changing the irradiation direction of the illumination light 250 .
  • the illumination device 210 irradiates the finger F with the illumination light 250 as the first illumination light in step S21 of the flowchart shown in FIG. Further, in step S23, the illumination device 210 causes the adjustment unit 211 to change the irradiation direction of the illumination light 250 so that the illumination light 250 becomes second illumination light having a direction different from that of the first illumination light. to irradiate.
  • the adjustment unit 211 changes the irradiation direction of the illumination light 250 based on, for example, the control of the control unit 131 of the management device 130 or the user's operation.
  • the imaging device 120 captures the reflected light 260 to acquire the first fingerprint image and the second fingerprint image. Other steps are performed in the same manner as the non-contact authentication system 200 .
  • Embodiment 3 Next, a contactless authentication system according to Embodiment 3 will be described.
  • Embodiment 3 will explain an example of a non-contact authentication system including an illumination device having a modulated illumination function and an imaging device having a sensitivity modulation function.
  • the differences from Embodiments 1 and 2 will be mainly described, and descriptions of common points will be omitted or simplified.
  • FIG. 14 is a block diagram showing a schematic configuration of contactless authentication system 300 according to this embodiment.
  • non-contact authentication system 300 periodically changes the emission intensity of illumination light 350 instead of lighting device 110 and imaging device 120, compared to non-contact authentication system 100 according to the first embodiment.
  • an imaging device 320 whose sensitivity is periodically changed. That is, the non-contact authentication system 300 includes a lighting device 310, an imaging device 320, and a management device .
  • periodically changing the emission intensity or sensitivity may be referred to as modulation.
  • the illumination device 310 has a light source 311 , an illumination optical system 312 and an optical filter 113 .
  • the imaging device 320 also includes an imaging device 321 , an imaging optical system 322 , and an optical filter 123 .
  • the requirements for the wavelength of the illumination light 350 emitted by the illumination device 310 and the wavelength range captured as the main imaging component by the imaging device 320 are basically the same as those of the non-contact authentication system 100 according to the first embodiment. .
  • the lighting device 310 has a function of periodically changing the emission intensity of the illumination light 350 to be emitted.
  • This function is realized, for example, by using a light-emitting element such as a laser diode or a light-emitting diode, which has a function of adjusting the amount of light by current control or voltage control, and a power supply that periodically and repeatedly changes the current or voltage.
  • the light source 311 may be a light source that emits light whose intensity periodically changes with time, such as a pulse laser.
  • the illumination optical system 312 of the illumination device 310 includes a shutter that can be repeatedly opened and closed periodically or a chopping blade, and the emission intensity of the illumination light 350 emitted toward the finger F, which is the object, is periodically changed. It may be realized by changing. Also, the illumination device 310 may have an acousto-optic element or an electro-optic modulator, and use these to perform intensity modulation of the illumination light 350 .
  • the illumination device 310 may change the intensity of the illumination light 350 continuously like a sine wave with an offset, or may vary the intensity of the illumination light 350 discretely like a pulse train.
  • the emission intensity of the illumination light 350 changes periodically, the emission intensity of the reflected light 360 of the illumination light 350 from the finger F also changes in the same period.
  • the imaging device 320 images the reflected light 360 .
  • the imaging device 320 has a function of periodically changing the sensitivity corresponding to the periodic change of the illumination light 350 during the exposure period.
  • the exposure period means a period from when the image sensor 321 resets the accumulated signal charges and starts accumulating the signal charges to when the readout of the signal charges starts.
  • the period of change in the sensitivity of the imaging device 320 is, for example, the same as the period of change in the emission intensity of the illumination light 350 . Note that when both the intensity change of the illumination light 350 and the sensitivity change of the imaging device are discrete pulse-like, one cycle may be an integer multiple of the other cycle.
  • An ICCD camera image intensifier camera
  • An ICCD camera is an example of the imaging device 320 that has a function of modulating sensitivity at high speed.
  • the ICCD camera electrons generated by light incident on the light receiving surface are multiplied by the multichannel plate and then collided with the fluorescent screen, and the camera captures the fluorescence generated there.
  • the sensitivity can be changed periodically.
  • examples of the imaging element 321 for realizing the imaging device 320 having a function of modulating the sensitivity at high speed include a stacked image sensor and a charge distribution element.
  • a stacked image sensor is an imaging device having a structure in which a photoelectric conversion layer is sandwiched between a counter electrode and a pixel electrode as shown in FIG.
  • the sensitivity depends on the potential difference between the transparent electrode and the pixel electrode, the so-called bias voltage.
  • the bias voltage By setting the bias voltage to a predetermined threshold value or less, the sensitivity can be substantially reduced to 0. Even if the bias voltage is a predetermined threshold value or more, for example, the sensitivity changes according to the bias voltage. .
  • Sensitivity modulation in such a stacked image sensor is described in detail in, for example, Patent Document 3 by the present inventor.
  • a charge distribution device is an imaging device that has two or more charge collectors, or one or more charge collectors and charge discarders, for the photoelectric conversion region of each pixel.
  • Examples of charge distribution elements include multi-tap CCDs and transfer modulation stacked image sensors.
  • the multi-tap CCD is described in detail in Patent Document 4.
  • the transfer modulation stacked image sensor is described in detail in International Publication No. 2021/176876 and Patent Document 5 by the present inventor.
  • a charge distribution device if it has two or more charge collection portions for one photoelectric conversion region, two fingerprint images obtained by modulating two sensitivities with different phases are obtained. can be obtained at the same time.
  • the imaging result obtained by changing the sensitivity in the phase where the intensity of the illumination light 350 is high to increase the sensitivity and the sensitivity in the phase where the intensity of the illumination light 350 is low is increased.
  • Ambient light can be effectively removed by obtaining both the imaging results obtained by imaging while changing.
  • the charge distribution element as the image pickup element 321 in this way, the above two imaging results can be obtained at the same time, and ambient light can be effectively removed.
  • the imaging device 320 may change the sensitivity periodically by including, for example, a shutter or a chopper that physically and periodically blocks light incident on the imaging element 321 in the imaging optical system 322 .
  • the non-contact authentication system 300 switches the relative relationship between the phase of change in the intensity of the illumination light 350 and the phase of change in the sensitivity of the imaging device 320 between two states under the control of the control unit 131 . More specifically, in the non-contact authentication system 300, the sensitivity of the imaging device 320 is high in the phase where the emission intensity of the illumination light 350 is high, and the sensitivity of the imaging device 320 is high in the phase where the emission intensity of the illumination light 350 is low. Switch between the case where the sensitivity is high and the phase.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of changes in the emission intensity of the illumination light 350 and changes in the sensitivity of the imaging device 320.
  • FIG. Part (a) of FIG. 15 shows an example of changes in the emission intensity of the illumination light 350, and parts (b) and (c) of FIG. Example 1 and sensitivity example 2 are shown.
  • the illumination light 350 shown in part (a) of FIG. Switch between shooting with .
  • the period in which the sensitivity of the imaging device 320 is high in sensitivity example 1 and the period in which the sensitivity of the imaging device 320 is high in sensitivity example 2 have the same length.
  • the sensitivity of the imaging device 320 in sensitivity example 1 in the phase with high sensitivity and the sensitivity in the phase of sensitivity of imaging device 320 in sensitivity example 2 have the same height. Note that in FIG. 15, the period in which the illumination light 350 has a high emission intensity is shorter than the period in which the imaging device 320 has a high sensitivity. may be the same.
  • the non-contact authentication system 300 is equipped with a periodic signal generator such as a function generator (not shown in FIG. 14) to control the light emission intensity and sensitivity.
  • a periodic signal generator such as a function generator (not shown in FIG. 14) to control the light emission intensity and sensitivity.
  • a configuration in which both the illumination device 310 and the imaging device 320 receive the output from the signal generator may be used.
  • control of light emission intensity and sensitivity may be realized by control unit 131 outputting periodic signals to lighting device 310 and imaging device 320 .
  • the lighting device 310 or the imaging device 320 may include a circuit or the like having a function of outputting such a periodic signal.
  • FIG. 16 is a flow chart showing an operation example of the contactless authentication system 300 according to this embodiment.
  • the illumination device 310 first irradiates the finger F with illumination light 350 whose intensity changes periodically (step S31).
  • the illumination device 310 irradiates the finger F with illumination light 350 having the emission intensity shown in part (a) of FIG. 15, for example.
  • the imaging device 320 divides the reflected light 360 generated by the reflection of the illumination light 350 irradiated to the finger F into the phase of the change in the emission intensity of the illumination light 350 and the phase of the change in the sensitivity of the imaging device 320 . and are in the first phase relationship (step S32).
  • the imaging device 320 for example, as shown in part (a) and part (b) of FIG.
  • the sensitivity is changed in the same period as the change in the emission intensity of the illumination light 350 so as to have a phase relationship in which the sensitivity of the imaging device 320 is high in the phase where the emission intensity of the illumination light 350 is high.
  • the imaging device 320 acquires the third fingerprint image, which is the imaging result, as the authentication information.
  • the imaging device 320 outputs the acquired third fingerprint image to the management device 130, for example.
  • the extraction unit 132 of the management device 130 acquires the third fingerprint image from the imaging device 320 and records it in the storage unit 135 .
  • the imaging device 320 divides the reflected light 360 generated by the reflection of the illumination light 350 irradiated to the finger F into the phase of the change in the emission intensity of the illumination light 350 and the phase of the change in the sensitivity of the imaging device 320 . and are in the second phase relationship (step S33).
  • the imaging device 320 for example, as shown in part (a) and part (c) of FIG.
  • the sensitivity is changed in the same cycle as the change in the emission intensity of the illumination light 350 so as to have a phase relationship in which the sensitivity of the imaging device 320 is high in the phase where the emission intensity of the illumination light 350 is low.
  • the imaging device 320 acquires the fourth fingerprint image, which is the imaging result, as the authentication information.
  • the imaging device 320 outputs the acquired fourth fingerprint image to the management device 130, for example.
  • the extraction unit 132 of the management device 130 acquires the fourth fingerprint image from the imaging device 320 and records it in the storage unit 135 .
  • the extraction unit 132 generates a difference image between the third fingerprint image and the fourth fingerprint image recorded in the storage unit 135 (step S34).
  • the extraction unit 132 for example, generates a difference image by subtracting the fourth fingerprint image from the third fingerprint image.
  • the extraction unit 132 generates a difference image by, for example, calculating the difference between the pixel values of the pixels of the third fingerprint image and the fourth fingerprint image.
  • step S35 the extraction unit 132 extracts feature information used for authentication from the generated difference image.
  • step S35 the same processing as in step S13 described above is performed except that the differential image is used instead of the fingerprint image.
  • step S36 the authentication unit 133 performs authentication based on the feature information extracted by the extraction unit 132 (step S36).
  • step S36 for example, the same processing as in step S14 described above is performed.
  • the third fingerprint image and the fourth fingerprint image include, in addition to the illumination light 350, the influence of light other than the illumination light 350, such as sunlight and indoor illumination light, so-called ambient light. .
  • the ambient light is included in the third fingerprint image and the fourth fingerprint image substantially equally. Therefore, the ambient light component is subtracted from the difference image between the third fingerprint image and the fourth fingerprint image. Note that even if the periods during which the imaging device 320 has high sensitivity are different, the ambient light component can be subtracted by applying a correction coefficient according to the difference in the length of the periods when generating the difference image.
  • the third fingerprint image is an imaging result obtained when the sensitivity of the imaging device 320 is high in the phase in which the emission intensity of the illumination light 350 is high.
  • the fourth fingerprint image is the phase where the emission intensity of the illumination light 350 is high. This is because the imaging result is obtained when the sensitivity of the imaging device 320 is high in the phase where is low.
  • the difference image since the ambient light component is subtracted from the third fingerprint image, the reflected light 360 component remains.
  • the difference image contains information derived from the reflected light 360 with less influence of ambient light.
  • the contrast derived from the fingerprint shape in the difference image is increased, the extracted information is easily extracted, and the accuracy of authentication is improved.
  • the above operation example is only an example, and the same effect can be obtained by capturing a fingerprint image in accordance with the phase relationship between two illumination light intensity changes and sensitivity changes in which the amount of the reflected light 360 component included in the fingerprint image is different. is obtained.
  • the phase of the emission intensity of the illumination light 350 may be changed to acquire fingerprint images captured with different phase relationships.
  • the period of change in the emission intensity of the illumination light 350 and the period of change in the sensitivity of the imaging device 320 may not be constant.
  • step S32 and step S33 can be performed at the same time. Therefore, the imaging time can be shortened, and the change in ambient light and subject during imaging of the two fingerprint images is reduced, so that the ambient light can be effectively removed.
  • the imaging device may capture reflected light with a wavelength range of less than 1380 nm as a main imaging component, in addition to capturing an image of reflected light with a wavelength range of 1380 nm or more as a main imaging component.
  • the imaging device has a plurality of optical filters with different transmission wavelength ranges, and switches between the plurality of optical filters to capture reflected light with different wavelength ranges as main imaging components.
  • the imaging element of the imaging device may have pixels for imaging light with a wavelength of 1380 nm or more and pixels for imaging light with a wavelength of less than 1380 nm.
  • the non-contact authentication system includes, as a plurality of imaging devices, an imaging device that captures reflected light with a wavelength range of 1380 nm or more as a main imaging component, and a reflected light with a wavelength range of less than 1380 nm as a main imaging component.
  • An imaging device for imaging may also be provided.
  • the contrast of the fingerprint image obtained by imaging the wavelength range of 1380 nm or more as the main imaging component is obtained by imaging the wavelength range of less than 1380 nm as the main imaging component. higher than the contrast of the fingerprint image.
  • the wavelength range of 1380 nm or more is captured as the main imaging component.
  • the relationship between the contrast of a fingerprint image obtained by imaging and the contrast of a fingerprint image obtained by imaging a wavelength range of less than 1380 nanometers as a main imaging component may differ from that of an actual finger. This is because the spectral absorption characteristics of a fake finger may differ from those of a real finger. For example, a fake finger absorbs less water than a real finger, so the difference in contrast between the two fingerprint images on the fake finger is greater than the difference between the two fingerprint images on the real finger. also becomes smaller.
  • the authentication unit of the management device may acquire the two fingerprint images and compare the two fingerprint images to determine whether or not the subject is a fake finger. .
  • the lighting device may have a function of irradiating a finger with linear illumination light and sequentially changing the irradiation position. Since the density of the illumination light can be increased compared to the case where the illumination light is irradiated over the surface, the imaging device can obtain an image with a high signal-to-noise ratio. Further, when a three-dimensional finger is irradiated with linear light, the shape of the irradiated area becomes a curved line. Using this fact, it is possible to identify a fake finger displayed on a flat printed matter or a flat display.
  • the irradiation position can be changed by, for example, a galvanomirror.
  • the subject is the finger, but the subject may be the palm, or both the finger and the palm may be the subject.
  • the contactless authentication system is realized by a plurality of devices, but may be realized as a single device. Also, when the contactless authentication system is realized by a plurality of devices, the constituent elements included in the contactless authentication system described in the above embodiments and modifications may be distributed to the plurality of devices in any way.
  • the contactless authentication system may not include all of the constituent elements described in the above embodiments and modifications, and may be configured only with constituent elements for performing the intended operation.
  • the contactless authentication system includes a communication unit
  • the management device is a user's smartphone, a dedicated device brought in by the user, or an external device such as a cloud server, and the contactless authentication system uses the communication unit Authentication may be performed by communicating with an external device.
  • processing executed by a specific processing unit may be executed by another processing unit.
  • order of multiple processes may be changed, and multiple processes may be executed in parallel.
  • each component may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by reading and executing a software program recorded in a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory by a program execution unit such as a CPU or processor.
  • each component may be realized by hardware.
  • Each component may be a circuit (or integrated circuit). These circuits may form one circuit as a whole, or may be separate circuits. These circuits may be general-purpose circuits or dedicated circuits.
  • general or specific aspects of the present disclosure may be implemented in a system, apparatus, method, integrated circuit, computer program, or recording medium such as a computer-readable CD-ROM. It may also be implemented in any combination of systems, devices, methods, integrated circuits, computer programs and recording media.
  • the present disclosure may be implemented as the contactless authentication system of the above embodiment, or may be implemented as a program for causing a computer to execute the authentication method performed by the processing unit, or such a program may be implemented as It may be implemented as a recorded computer-readable non-transitory recording medium.
  • the contactless authentication system and authentication method according to the present disclosure can be used, for example, for building entry management and authentication at airport gates.
  • non-contact authentication system 110 110A, 110B, 210, 310 illumination device 111, 311 light source 112, 312 illumination optical system 113, 123 optical filter 120, 320 imaging device 121, 321 imaging element 122, 322 Imaging optical system 125 photoelectric conversion element 126 photoelectric conversion layer 127 pixel electrode 128 counter electrode 130 management device 131 control unit 132 extraction unit 133 authentication unit 135 storage unit 150, 150A, 150B, 250, 350 illumination light 160, 160A, 160B, 260 , 360 reflected light 211 adjustment unit 411 first convex portion 412 second convex portion 413 third convex portion 414 fourth convex portion 415 fifth convex portion 421 first concave portion 422 second concave portion 423 third recess 424 fourth recess 1101, 1105 light 1102 surface reflected light 1103 skin light 1104 scattered light 1200 shadow F finger

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Abstract

非接触認証システムは、１３８０ナノメートル以上の波長範囲において光成分を含む照明光を、手のうちの物体に接触していない部分に照射する１以上の照明装置と、前記手の前記部分において前記照明光を反射することにより生じた反射光における、前記波長範囲の光成分を撮像することで、指紋画像および掌紋画像のうちの少なくとも一方を認証情報として取得する撮像装置とを備える。

Description

非接触認証システムおよび認証方法
　本開示は、非接触認証システムおよび認証方法に関するものである。
　個人認証を行うため、手を撮像し、撮像した画像から個人に特徴的な情報を抽出する行為が広く行われている。個人に特徴的な情報とは、指紋および掌紋を構成する凹凸の形状、ならびに、汗を出す孔の分布などである。
　一般的な指紋認証装置では、例えば、特許文献１に開示されているように、プリズム等のガラス面に指を押し付ける方法が用いられる。この方法の場合、ガラス面に接触しない指の凹部では、指に対して照射された光の全反射が生じ、ガラス面に接触した指の凸部では、指に対して照射された光の全反射が消失する。その結果、高いコントラストの指紋画像を得ることができる。
　一方、衛生上の観点および短時間での大人数の認証処理の観点から、ガラス面等に指等を押し付けない非接触認証技術への要求が高まっている。
特開平７－３３４６４９号公報 特許第６７７８８７６号公報 特開２０１７－２０８８１２号公報 特許第４２３５７２９号公報 米国特許出願公開第２０１９／０２５２４５５号明細書
　手をガラス面等に接触させない認証の方法では、上述の全反射の有無を利用できないため、高コントラストの画像を得ることが難しい。コントラストの低い画像を認証情報として用いると、誤認証の発生原因となる。
　そこで、本開示では、誤認証の発生を抑制できる認証情報を、物体に接触していない手から取得できる非接触認証システム等を提供する。
　本開示の一態様に係る非接触認証システムは、１３８０ナノメートル以上の波長範囲において光成分を含む照明光を、手のうちの物体に接触していない部分に照射する１以上の照明装置と、前記手の前記部分において前記照明光を反射することにより生じた反射光における、前記波長範囲の光成分を撮像することで、指紋画像および掌紋画像のうちの少なくとも一方を認証情報として取得する撮像装置とを備える。
　本開示の一態様に係る認証方法は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲において光成分を含む照明光を、手のうちの物体に接触していない部分に照射することと、前記手の前記部分において前記照明光を反射することにより生じた反射光における、前記波長範囲の光成分を撮像することで、指紋画像および掌紋画像のうちの少なくとも一方を認証情報として取得することとを含む。
　本開示によれば、誤認証の発生を抑制できる認証情報を、物体に接触していない手から取得できる。
図１は、中心波長の異なるＬＥＤをそれぞれ用いた照明光を指に照射して撮像した結果を示す図である。 図２は、図１に示される指紋画像の撮像に用いたＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。 図３は、指表面に照射された光の経路を示す概念図である。 図４は、波長を変えて肌に光を入射させた場合の肌内光の強度の波長依存性を示す図である。 図５は、水の吸収係数の波長依存性を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る非接触認証システムの概略構成を示すブロック図である。 図７は、実施の形態１に係る撮像素子が有する光電変換素子の概略構成の一例を示す断面図である。 図８は、地表における太陽光強度の波長依存性を示す図である。 図９は、実施の形態１に係る非接触認証システムの動作例を示すフローチャートである。 図１０は、実施の形態２に係る非接触認証システムの概略構成を示すブロック図である。 図１１は、指表面に照明光が照射される状況を示す概念図である。 図１２は、実施の形態２に係る非接触認証システムの動作例を示すフローチャートである。 図１３は、実施の形態２の変形例に係る非接触認証システムの概略構成を示すブロック図である。 図１４は、実施の形態３に係る非接触認証システムの概略構成を示すブロック図である。 図１５は、実施の形態３に係る照明光の発光強度の変化および撮像装置の感度の変化の例を示す図である。 図１６は、実施の形態３に係る非接触認証システムの動作例を示すフローチャートである。
　（本開示の一態様に至った知見）
　上述のように、手をガラス面等に接触させずに撮像した画像では、高コントラストの指紋画像が得ることが難しい。そのため、このような指紋画像を認証情報として用いると誤認証が発生しやすくなる。そこで、発明者は、種々の波長の照明光を用いた指紋の撮像実験を繰り返すことにより、以下の知見を得た。
　図１は、Ｔｈｏｒｌａｂｓ社製の中心波長の異なるＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ　ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ｄｉｏｄｅ）をそれぞれ用いた照明光を指に照射して撮像した結果を示す図である。図１には、発光の中心波長がそれぞれ９７０、１０５０、１２００、１３００、１４５０、１５５０および１６５０ナノメートルのＬＥＤを用いて撮像した結果である、複数の指紋画像が示されている。図１における指紋画像に付されている数値は、ＬＥＤの中心波長である。また、図２は、Ｔｈｏｒｌａｂｓ社が参考のために提供している、図１に示される指紋画像の撮像に用いたＬＥＤの発光スペクトルを示す図である。図１に示される指紋画像の撮像において、照明光は、指の指紋がある側の斜め前方から照射し、撮像は、指の正面から行った。
　図１に示されるように、中心波長が９７０、１０５０、１２００および１３００ナノメートルのＬＥＤを用いた場合、各指紋画像のコントラストは低い。これに対し、中心波長が１４５０、１５５０、１６５０ナノメートルのＬＥＤを用いた場合には、各指紋画像のコントラストは高い。つまり、指紋の像が明瞭に撮像されている。また、中心波長が１４５０、１５５０、１６５０ナノメートルのＬＥＤを用いた場合には、指紋画像のコントラストが高い以外にも、汗の出る孔である汗孔の像が明瞭に撮像されている。具体的には、指紋画像における白い点が汗孔である。また、中心波長が１４５０、１５５０、１６５０ナノメートルのＬＥＤを用いた場合、指紋と同様に、肌のしわの像も明瞭に撮像されている。
　同様の撮像結果は、上述のＬＥＤの代わりに、照明光に幅広い波長範囲を含むハロゲンランプを用い、撮像装置側に特定の波長を透過させるバンドパスフィルターを装着し、バンドパスフィルターの透過波長を変更し、バンドパスフィルターを透過する指からの反射光を撮像する試験においても得られた。
　さらに、このコントラスト差等が生じる原因について本発明者が検討をおこなった結果、皮膚内部に侵入し再度放出される肌内光と呼ばれる散乱反射光成分が上記現象の原因であることを解明した。
　図３は、指表面に照射された光の経路を示す概念図である。
　図３に示されるように、指Ｆの表面に照射された光１１０１の一部は、表面で反射され表面反射光１１０２となる。表面反射光１１０２は、光１１０１が当たりやすい凸部において多くなり、凸部の陰１２００となる凹部においては少なくなる。よって、表面反射光１１０２の成分は、指の凹凸情報である指紋についての情報を多く含むことになる。
　一方、指Ｆの表面に照射された光１１０１の一部は、指Ｆの内部に侵入する。指Ｆの内部に侵入した光１１０５は、何度も散乱されることで指内部に広がり、様々な方向に向かう散乱光１１０４となる。散乱光１１０４の一部は、指Ｆの表面から再度放出される。この指Ｆの表面から再度放出される光は、肌内光１１０３とも呼ばれる。肌内光１１０３は、光１１０１の指Ｆによる散乱反射光である。肌内光１１０３は、指Ｆの内部での散乱により、もともと入射した指Ｆの表面の情報を失っている光である。また、肌内光１１０３は、指Ｆの凸部と凹部とでほとんど同じように放射される。そのため、肌内光１１０３は、表面反射光１１０２のような指の凹凸情報である指紋についての情報をほとんど含まないことになる。
　以上のような光の経路であることにより、ガラス面等へ非接触の状態の指の指紋の像は、表面反射光１１０２成分が多いほど明瞭に撮像され、肌内光１１０３成分が多いほど不明瞭に撮像される。
　次に、発明者は、肌内光強度の波長依存性を調べるため、下記の実験を行った。
　図４は、波長を変えて肌に光を入射させた場合の、肌内光の強度の波長依存性を示す図である。具体的には、図４には、肌に押し当てた直径４００マイクロメートルの光ファイバーコアから肌に光を侵入させ、光を侵入させた光ファイバーコアの中心から中心距離がそれぞれ０．４ミリメートル、０．８ミリメートルおよび１．２ミリメートル離れ、肌に押し当てた直径４００マイクロメートルの光ファイバーコアで肌内光を受光した際の強度の波長依存性が示されている。
　図４から明らかなように、１３８０ナノメートル未満の波長に比べて、１３８０ナノメートル以上の波長において肌内光は顕著に減衰している。
　また、図５は、水の吸収係数の波長依存性を示す図である。図５に示される水の吸収係数の波長依存性と、図４に示される肌内光の波長依存性と比較すると、高い相関があることがわかる。つまり、肌内光の減衰は、主として皮膚に含まれる水分による共鳴吸収の影響であると考えられる。
　図５に示される水の吸収係数は、１３８０ナノメートル以上の波長において、１３８０ナノメートルより短い波長における値以上の値をとる。つまり、肌内光は、１３８０ナノメートル以上の波長であれば、１３８０ナノメートル未満の波長よりも強度が低くなると言える。なお、図５で示される水の吸収係数は、１４５０ナノメートルの波長よりも長くなると低下しているが、水の吸収係数は、１６００ナノメートルから１７００ナノメートル付近の波長で極小値となり、１６００ナノメートル以上の波長でも、１３８０ナノメートルの波長での値よりも高い値をとる。
　また、肌内光成分は、上述のように指内部での水による吸収に強い影響を受ける一方、表面反射光成分は、肌内部に侵入しないため、水による吸収にあまり影響を受けない。そのため、肌内光成分が顕著に減衰している１３８０ナノメートル以上の波長においては、指に照射した光の指による反射光のうち、撮像されるのは表面反射光成分が主となる。よって、その撮像により得られる指紋画像は、認証に利用できる表面の凹凸の情報をより多く含む。このように、発明者は、１３８０ナノメートル以上の波長の光を用いて撮像することにより、誤認証が生じにくくなり、より精度よく、または、高速に認証を行うことが可能になることを見出した。これらのことは、指の像を撮像して指紋画像を取得する場合だけでなく、手のひらの像を撮像して掌紋画像を取得する場合にも同様である。
　以下、このような知見のもとに着想された本開示の実施の形態について説明する。
　本開示の一態様の概要は以下の通りである。
　本開示の一態様に係る非接触認証システムは、１３８０ナノメートル以上の波長範囲において光成分を含む照明光を、手のうちの物体に接触していない部分に照射する１以上の照明装置と、前記手の前記部分において前記照明光を反射することにより生じた反射光における、前記波長範囲の光成分を撮像することで、指紋画像および掌紋画像のうちの少なくとも一方を認証情報として取得する撮像装置とを備える。
　このように、撮像装置は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲に光成分を有する、物体に非接触状態の手において反射した反射光を撮像して、認証情報を取得する。そのため、肌内光の影響が少ないことで手の表面の凹凸の情報を多く含む認証情報を取得できる。このようにして取得された認証情報を用いて認証が行われることにより、誤認証が発生しにくくなる。よって、本態様に係る非接触認証システムは、誤認証の発生を抑制できる認証情報を、物体に接触していない手から取得できる。
　また、例えば、前記認証情報は、汗孔の位置を示す情報を含んでもよい。
　これにより、認証精度の向上が期待できる汗孔の位置を示す情報が認証情報に含まれるため、このような認証情報が認証に用いられることにより誤認証の発生をさらに抑制できる。
　また、例えば、前記撮像装置は光電変換層を含んでもよく、前記光電変換層の感度は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲においてピークを有してもよい。
　これにより、１３８０ナノメートル以上の波長範囲での撮像装置の感度を高めることができる。
　また、例えば、前記光電変換層は、量子ドットを含んでもよい。
　量子ドットは、急峻な吸光ピークを有しうるため、１３８０ナノメートル以上の特定の波長に高い感度を有し、特定の波長とは異なる波長には低い感度を有する撮像装置が実現できる。
　また、例えば、前記光電変換層は、半導体型カーボンナノチューブを含んでもよい。
　半導体型カーボンナノチューブは、急峻な吸光ピークを有しうるため、１３８０ナノメートル以上の特定の波長に高い感度を有し、特定の波長とは異なる波長には低い感度を有する撮像装置が実現できる。
　また、例えば、前記撮像装置により撮像される前記光成分は、地表における太陽光が有意に減衰している波長を含んでいてもよい。言い換えると、前記撮像装置は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲の中で、地表における太陽光の減衰波長を含む波長範囲の光成分を撮像することで前記認証情報を取得してもよい。なお、地表における太陽光の減衰波長とは、大気圏外における太陽光強度と地表における太陽光強度を比較した場合、大気による吸収により後者が減衰している割合が有意な値を持つ波長の意味である。
　これにより、太陽光の影響が低減され、反射光による影響が相対的に大きい認証情報を取得できるため、このような認証情報が認証に用いられることにより誤認証の発生をさらに抑制できる。
　また、例えば、前記撮像装置は光学フィルターを含んでもよく、１３８０ナノメートル未満の波長を有する光に対する前記光学フィルターの透過率は、１３８０ナノメートル以上の波長を有する光に対する前記光学フィルターの透過率よりも低くてもよい。
　これにより、１３８０ナノメートル以上の波長範囲での撮像装置の感度を相対的に高めることができる。
　また、例えば、前記１以上の照明装置は、前記照明光の発光強度を周期的に変化させてもよく、前記撮像装置は、前記照明光の発光強度の変化に対応して、前記撮像装置の感度を周期的に変化させてもよい。
　これにより、照明光の発光強度の位相と撮像装置の感度の位相との関係を変化させて撮像された画像を認証情報として取得できる。つまり、照明光の手による反射光の影響が大きい画像と小さい画像とを取得できるため、これらの画像の差分画像を取得する等によって、環境光の影響を低減できる認証情報を取得できる。
　また、例えば、前記１以上の照明装置は、第１方向及び前記第１方向と異なる第２方向から前記照明光を前記手に照射してもよく、前記撮像装置は、前記第１方向から前記手に照射された前記照明光に起因する前記反射光及び前記第２方向から前記手に照射された前記照明光に起因する前記反射光を撮像してもよい。
　このように、照射方向が異なる照明光の手による反射光を撮像することで、手の凹凸の陰影の形成され方が変化し、手の凹凸の陰影に由来するコントラストが高い画像が撮像される領域が異なる画像が取得できる。よって、より広い範囲で手の表面の凹凸の情報を多く含む認証情報を取得できる。
　また、例えば、前記１以上の照明装置は、前記第１方向から前記照明光を前記手に照射する第１照明装置及び前記第２方向から前記照明光を前記手に照射する第２照明装置を含んでもよく、前記第１照明装置が前記照明光を前記手に照射するタイミングは、前記第２照明装置が前記照明光を前記手に照射するタイミングと異なっていてもよい。
　これにより、簡易な構成で互いに異なる複数の照射方向から手に照明光を照射することができる。
　また、例えば、前記１以上の照明装置は、前記照明光が前記手に照射される方向を変化させる調整部を含んでもよく、前記１以上の照明装置は、前記調整部を用いて、前記第１方向及び前記第２方向から前記照明光を前記手に照射してもよい。
　これにより、照明装置の数を増やすことなく互いに異なる複数の照射方向から手に照明光を照射することができる。
　また、例えば、前記撮像装置により撮像される前記光成分は、前記反射光における、１３８０ナノメートル以上２５００ナノメートル未満の波長範囲の光成分であってもよい。言い換えると、前記撮像装置は、前記照明光の前記反射光における、１３８０ナノメートル以上２５００ナノメートル未満の波長範囲の光成分を撮像することで、前記指紋画像および前記掌紋画像のうちの少なくとも一方を前記認証情報として取得してもよい。
　これにより、２５００ナノメートル未満の波長範囲には、撮像装置における熱雑音、および、被写体からが熱的に放射する成分等が少なく、明瞭な認証情報を取得できる。
　本開示の一態様に係る認証方法は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲において光成分を含む照明光を手のうちの物体に接触していない部分に照射することと、前記手の前記部分において前記照明光を反射することにより生じた反射光における、前記波長範囲の光成分を撮像することで、指紋画像および掌紋画像のうちの少なくとも一方を認証情報として取得することとを含む。
　これにより、上記非接触認証システムと同様に、物体に非接触状態の手から、肌内光の影響の少ないことで手の表面の凹凸の情報を多く含む認証情報を取得できる。よって、本態様に係る認証方法は、誤認証の発生を抑制できる認証情報を、物体に接触していない手から取得できる。
　以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
　なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の本実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、各図は、必ずしも厳密に図示したものではない。したがって、例えば、各図において縮尺などは必ずしも一致しない。また、各図において、実質的に同一の構成については同一の符号を付し、重複する説明は省略または簡略化することがある。
　また、本明細書において、要素間の関係性を示す用語、および、要素の形状を示す用語、ならびに、数値範囲は、厳格な意味のみを表す表現ではなく、実質的に同等な範囲、例えば数％程度の差異をも含むことを意味する表現である。
　（実施の形態１）
　［１．非接触認証システムの構成］
　まず、本実施の形態に係る非接触認証システムの構成について説明する。図６は、本実施の形態に係る非接触認証システム１００の概略構成を示すブロック図である。
　図６に示されるように、非接触認証システム１００は、照明装置１１０と、撮像装置１２０と、管理装置１３０とを備える。非接触認証システム１００は、物体に接触していない手から認証情報を取得する。具体的には、非接触認証システム１００は、物体に接触していない手の少なくとも一部から認証情報を取得する。図６に示される例では、非接触認証システム１００は、被認証者の手の一部である指Ｆから認証情報を取得する。認証情報は、指紋画像、掌紋画像、または指紋画像及び掌紋画像の両方である。言い換えると、認証情報は、指、手のひら、または指及び手のひらの両方の像が映る画像である。以下では、非接触認証システム１００が、物体に接触していない指Ｆから認証情報、つまり指紋画像を取得する例について説明する。
　非接触認証システム１００において、照明装置１１０は、プリズムのガラス面等に接触していない被写体である指Ｆに対して照明光１５０を照射する。そして、撮像装置１２０は、照明光１５０の指Ｆによる反射光１６０を撮像することで、指紋画像を認証情報として取得する。反射光１６０は、上述のように、指Ｆによる表面反射光と指Ｆによる散乱反射光である肌内光とを含む。以下では、照明装置１１０は、何の物体にも接触していない指Ｆに照明光１５０を照射する場合について説明する。なお、指Ｆは、物体に接触している部分があってもよい。この場合、照明装置１１０は、少なくとも、指Ｆの物体に接触していない部分に照明光１５０を照射する。撮像装置１２０は、指Ｆの物体に接触していない部分からの、照明光１５０の反射光１６０を撮像する。
　管理装置１３０は、例えば、照明装置１１０および撮像装置１２０の動作の制御、ならびに、撮像装置１２０によって取得される認証情報に関する各種情報処理を行う。
　以下、非接触認証システム１００の各構成要素の詳細について説明する。
　［１．１．照明装置］
　照明装置１１０は、例えば、光源１１１と照明光学系１１２と光学フィルター１１３とを有する。
　照明装置１１０は、被写体である指Ｆに、１３８０ナノメートル以上の波長範囲に光成分を有する照明光１５０を照射する。照明光１５０は、例えば、１３８０ナノメートル以上２５００ナノメートル未満の波長を有する光成分を有する。なお、本明細書において、可視光成分を含まない光も、便宜上、「照明光」と表現する。
　照明光１５０は、１３８０ナノメートル未満の波長の光成分を含んでいてもよい。照明装置１１０は、例えば、主たる光成分として１３８０ナノメートル以上の波長範囲に光成分を有する照明光１５０を照射する。照明光１５０が、主たる光成分として１３８０ナノメートル以上の波長範囲に光成分を有するとは、照明光１５０の発光スペクトルにおいて、詳細を後述する撮像装置１２０が感度を有する波長範囲にわたって、発光強度と撮像素子１２１の量子効率との積を積分した値に対して、１３８０ナノメートル以上の波長で発光強度と撮像素子１２１の量子効率との積を積分した値が５０％以上であることを意味する。なお、感度を有する波長範囲とは、撮像装置１２０が、撮像結果に影響を及ぼす量子効率を有する波長範囲、例えば、０ではない量子効率を有する波長範囲を意味する。
　撮像装置１２０が感度を有する波長範囲は、おもに撮像素子１２１に用いられる光電変換材料と光学フィルター１２３とにより定まる。例えば、光電変換材料として一般的なインジウムガリウムヒ素化合物を用いた撮像素子の場合は、感度を有する波長範囲は、おおむね１７００ナノメートル以下である。光電変換材料として硫化鉛をコアとして含む量子ドットを用いた撮像素子の場合は、量子ドットの粒径等により異なるが、感度を有する波長範囲は、おおむね１６００ナノメートル以下である。
　照明光１５０は、撮像素子１２１が感度を有さない波長範囲に光成分を持ってもよい。照明光１５０は、（１）撮像素子１２１が感度を有する波長範囲の光成分であって、波長が１３８０ナノメートル以上の光成分、（２）撮像素子１２１が感度を有する波長範囲の光成分であって、波長が１３８０ナノメートル未満の光成分、および、（３）撮像素子１２１が感度を有さない波長範囲の光成分の３種類を含みうる。照明光１５０の発光スペクトルにおいて、撮像素子１２１が感度を有する波長範囲であって１３８０ナノメートル以上の波長範囲で発光強度と撮像素子１２１の量子効率との積を積分した値は、撮像素子１２１が感度を有する波長範囲であって１３８０ナノメートル未満の波長範囲で発光強度と撮像素子１２１の量子効率との積を積分した値と同じか、より大きい。照明光１５０における（３）の光成分の割合については、特に限定されない。
　そのため、撮像素子１２１が、波長１３８０ナノメートル以上にのみ有意な感度を有する場合には、照明光１５０は、波長１３８０ナノメートル以上に撮像に十分な強度の光成分を有していればよい。例えば、キセノンランプの出す光のように、紫外線から遠赤外線までの幅広い波長範囲の光成分を含んでもよい。
　照明装置１１０は、ガラス等に押し付けられていない、いわゆる非接触状態の指Ｆの指紋がある領域を照明するように配置される。照明光１５０が照射される指Ｆは、何の物体にも接触せず、例えば、大気中に露出している。また、指Ｆに照射された照明光１５０の指Ｆ表面による反射光１６０が、撮像装置１２０に入射するように照明装置１１０は配置される。
　また、照明装置１１０は、例えば、指紋領域の凹部である指紋線間の溝が、指紋領域の凸部である指紋線により陰となるような角度で照明光１５０を照射するように配置される。つまり、照明装置１１０は、例えば、指紋線間の溝の底部に対して垂直ではなく、斜め方向から照明光１５０を照射するように配置される。
　また、照明装置１１０による照明光１５０の照射方向と、撮像装置１２０による撮像方向とは、例えば、互いに異なっている。なお、照明装置１１０による照明光１５０の照射方向と、撮像装置１２０による撮像方向とは、同一の方向であってもよい。
　光源１１１は、１３８０ナノメートル以上の波長に光成分、言い換えると発光強度を有する光を射出する。光源１１１が射出する光は、１３８０ナノメートル未満の波長の光成分を含んでもよい。
　光源１１１は、例えば、１３８０ナノメートル以上の波長の光成分と１３８０ナノメートル未満の波長の光成分の双方を含む幅広い波長範囲の光を射出する光源である。このような光源１１１としては、例えば、ハロゲンランプ、キセノンランプおよびスーパーコンティニューム光源等が挙げられる。
　また、光源１１１は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲において、特定の波長範囲に偏った光成分を有する光を射出する光源であってもよい。光源１１１は、例えば、１３８０ナノメートル以上の波長範囲に光成分の中心波長を有し、発光スペクトルにおける光成分の半値幅が数百ナノメートル以下の範囲の光を射出する。このような光源１１１としては、例えば、ＬＥＤ、レーザーダイオードおよびスーパールミネッセントダイオード等が挙げられる。具体的には、例えば、図２に発光スペクトルが示されているＴｈｏｒｌａｂｓ社製のＭ１４５０Ｌ３は、中心波長が約１４５０ナノメートルであり、光成分の半値幅が約１００ナノメートルである。光源１１１には、Ｍ１４５０Ｌ３が用いられてもよい。また、例えば、光源１１１には、光成分の中心波長が１５５０ナノメートルであり、光成分の半値幅が１ナノメートル以下のレーザーダイオードが用いられてもよい。
　照明光学系１１２は、光源１１１が射出する光を被写体に照射する機能を有する。照明光学系１１２は、光源１１１が射出する光が入射する位置に配置される。照明光学系１１２は、例えば、レンズおよび鏡等で構成される。なお、砲弾型発光ダイオードのように、光を放射する方向が制限された光源１１１が用いられる場合には、照明光学系１１２は、照明装置１１０に備えられていなくてもよい。また、照明光学系１１２は、必要に応じてシャッター、および絞り等を含んでいてもよい。
　光学フィルター１１３は、光源１１１が射出する光から、１３８０ナノメートル未満の波長の光成分を低減する機能を有する。光学フィルター１１３は、光源１１１が射出する光の光路上に配置される。光学フィルター１１３は、例えば、光源１１１と照明光学系１１２との間に配置されるが、照明光学系１１２と指Ｆとの間に位置するように配置されてもよい。
　光学フィルター１１３としては、例えば、誘電体多層膜から構成された干渉フィルター、および、色ガラスなどから構成された吸収フィルター等が挙げられる。光学フィルター１１３は、１３８０ナノメートル以上の波長の光に対する透過率よりも１３８０ナノメートル未満の波長の光に対する透過率が低いロングパスフィルターであってもよく、１３８０ナノメートル以上の特定の中心波長前後の範囲において光の透過率が有意に高い波長範囲を有するバンドパスフィルターでもよい。バンドパスフィルターが有意に高い透過率を有する波長範囲は、撮像装置１２０が特に高い感度を有する波長と一致していてもよい。例えば、撮像装置１２０の撮像素子１２１は、バンドパスフィルターが有意に高い透過率を有する波長範囲に感度ピークを有する。なお、光源１１１が主たる光成分として１３８０ナノメートル以上の波長に光成分を有する光を射出する場合には、光学フィルター１１３は、照明装置１１０に備えられていなくてもよい。
　［１．２．撮像装置］
　撮像装置１２０は、例えば、撮像素子１２１と、撮像光学系１２２と、光学フィルター１２３とを有する。撮像装置１２０は、１３８０ナノメートル以上の波長に感度を有する。撮像装置１２０は、例えば、撮像素子１２１が１３８０ナノメートル以上の波長に感度を有することで、１３８０ナノメートル以上の波長の光を撮像する。
　撮像装置１２０は、照明光１５０を照射された非接触状態の指の凸部である指紋線からの反射光１６０が入射する位置に配置される。
　撮像装置１２０は、照明光１５０で照明された非接触状態の指Ｆの指紋がある領域からの反射光１６０における１３８０ナノメートル以上の波長範囲の光成分を撮像する。また、撮像装置１２０は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲の中で、地表における太陽光の減衰ピークを含む波長範囲の光成分を撮像してもよい。太陽光の減衰ピークを含む波長範囲の詳細については後述する。また、撮像装置１２０は、反射光１６０における１３８０ナノメートル以上２５００ナノメートル未満の波長範囲の光成分を撮像してもよい。
　また、撮像装置１２０は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として反射光１６０を撮像してもよい。撮像装置１２０は、例えば、反射光１６０を、１３８０ナノメートル以上２５００ナノメートル未満の波長範囲を主たる撮像成分として撮像する。ここで、主たる撮像成分とは、以下の意味である。
　撮像素子１２１は、光子の入射により信号電荷を発生させる機能を有する。撮像装置１２０は、撮像素子１２１によって反射光１６０を撮像する。撮像素子１２１は、１３８０ナノメートル以上の波長の光の入射によって撮像成分である信号電荷を発生させる。つまり、撮像素子１２１は、１３８０ナノメートル以上の波長に感度を有する。この時、光子１つに対して発生させる信号電荷の割合を量子効率と呼ぶ。量子効率は、波長依存性を有する。また、撮像素子１２１に入射する光子の量（つまり、反射光１６０の光成分）も、波長依存性を有する。そのため、ある波長の光が発生させる信号電荷量は式１を満たす。（ある波長の光が発生させる信号電荷量）＝（ある波長における光子の量）×（ある波長における量子効率）・・・式１
　ここで、撮像素子１２１に反射光１６０が入射したときに発生する全信号電荷量は、反射光１６０に関して、式１を全波長範囲に渡って積分した値である。当該全波長範囲は、撮像の対象となる光の波長の全範囲を意味し、例えば、撮像素子１２１が０でない量子効率を有する全ての波長範囲である。
　式１の値が大きい波長の光は、式１の値が小さい波長の光よりもより多くの信号電荷を発生させる、つまり、撮像結果により大きな影響を与える。主たる撮像成分とするための波長範囲とは、信号電荷を主として発生させている波長範囲を意味する。反射光１６０を、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として撮像するとは、例えば、１３８０ナノメートル以上の波長範囲の反射光１６０によって発生する信号電荷量が、反射光１６０によって発生する全信号電荷量に対して５０％以上であることを意味し、９０％以上であることを意味してもよい。
　上述のように、撮像装置１２０は、反射光１６０を、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として撮像する。式１から明らかなように、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分とするためには、照明光１５０が１３８０ナノメートル以上の波長に光成分を有することと、撮像素子１２１が１３８０ナノメートル以上の波長において０でない量子効率を有することとが必要である。例えば、１３８０ナノメートル未満の波長の光に対する撮像素子１２１の量子効率よりも、１３８０ナノメートル以上の波長の光に対する撮像素子１２１の量子効率が高い。これは、撮像素子１２１の量子効率の波長依存性において、１３８０ナノメートル未満の波長で量子効率を積分した値よりも、１３８０ナノメートル以上の波長で量子効率を積分した値が大きいことを意味する。また、撮像素子１２１の量子効率の波長依存性において、３８０ナノメートル以上１３８０ナノメートル未満の波長で量子効率を積分した値よりも、１３８０ナノメートル以上２５００ナノメートル未満の波長で量子効率を積分した値が大きくてもよい。また、撮像素子１２１が高い感度、つまり、高い量子効率を有する波長と、照明光１５０が大きな光成分を持つ波長を一致させてもよい。
　撮像装置１２０が主たる撮像成分として撮像を行う波長範囲は、例えば、２５００ナノメートル未満の近赤外領域の範囲である。波長２５００ナノメートル以上の中赤外領域および４０００ナノメートル以上の遠赤外領域は、撮像素子１２１における熱雑音が多く、また、被写体そのものが熱的に放射する成分が多くなる。そのため、中赤外領域または遠赤外領域において撮像を行うと、明瞭な認証情報の取得が困難になる可能性がある。
　撮像素子１２１は、例えば、光子を電荷に変換する光電変換材料、および、光電変換材料で生成した電荷を信号電荷として読み出すための周辺回路等を含む。撮像素子１２１が、１３８０ナノメートル以上の波長に感度を有するための光電変換材料としては、例えば、インジウムガリウムヒ素化合物、硫化鉛もしくはセレン化鉛をコアとして含む量子ドット、および半導体型カーボンナノチューブ等が挙げられる。
　撮像素子１２１は、例えば、光電変換材料を含む光電変換層を含む光電変換素子を有する積層型イメージセンサである。図７は、撮像素子１２１が有する光電変換素子１２５の概略構成の一例を示す断面図である。図７に示されるように、光電変換素子１２５は、画素電極１２７と、画素電極１２７に対向して配置される対向電極１２８と、画素電極１２７と対向電極１２８との間に位置する光電変換層１２６とを含む。
　光電変換層１２６は、入射した光を吸収し、信号電荷として正孔－電子対を生成する光電変換材料を含む。光電変換材料は、例えば、１３８０ナノメートル以上の波長の光を吸収する半導体性の無機材料、または、半導体性の有機材料である。光電変換層１２６は、例えば、光電変換材料として、量子ドット、半導体型カーボンナノチューブ、または量子ドット及び半導体型カーボンナノチューブの両方を含む。
　半導体量子ドットおよび半導体型カーボンナノチューブは、急峻な吸光ピークを有する。また、量子ドットの吸光ピーク波長は、半導体量子ドットの材料および粒径で制御可能である。半導体型カーボンナノチューブの吸光ピーク波長は、半導体型カーボンナノチューブのカイラリティにより制御可能である。そのため、半導体量子ドットおよび半導体型カーボンナノチューブのうちの少なくとも一方が光電変換材料として用いられることで、感度を有する波長を容易に調整できるため、特定の波長に高い感度を有し、特定の波長とは異なる波長には低い感度を有する撮像素子１２１が実現できる。例えば、光電変換層１２６が１３８０ナノメートル以上の波長に吸光ピークを有する量子ドットおよび半導体型カーボンナノチューブのうちの少なくとも一方を含むことで、１３８０ナノメートル以上の波長に高い感度を有し、１３８０ナノメートル未満の波長に低い感度を有する撮像素子１２１を実現できる。
　画素電極１２７は、光電変換層１２６で生成された信号電荷を捕集するための電極である。撮像素子１２１の周辺回路は、画素電極１２７によって捕集された信号電荷を読み出す。画素電極１２７は、導電性材料を用いて形成されている。導電性材料は、例えば、アルミニウム、銅などの金属、金属窒化物、または、不純物がドープされることにより導電性が付与されたポリシリコンである。
　対向電極１２８は、例えば、透明な導電性材料から形成される透明電極である。対向電極１２８は、光電変換層１２６において光が入射される側に配置される。したがって、光電変換層１２６には、対向電極１２８を透過した光が入射する。なお、本明細書における「透明」は、検出しようとする波長範囲の光の少なくとも一部が透過することを意味する。
　対向電極１２８には、電圧が印加される。対向電極１２８に印加する電圧を調整することにより、対向電極１２８と画素電極１２７との電位差を所望の電位差に設定および維持することができる。対向電極１２８は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＡＺＯ、ＦＴＯ、ＳｎＯ２、ＴｉＯ２、ＺｎＯなどの透明導電性酸化物（ＴＣＯ：Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ　Ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｏｘｉｄｅ）を用いて形成される。
　このように、積層型イメージセンサでは、画素電極１２７の電位に対する対向電極１２８の電位が制御されることにより、光電変換によって光電変換層１２６内に生じた正孔－電子対のうち正孔および電子のいずれか一方を、信号電荷として画素電極１２７によって捕集することができる。
　撮像素子１２１は、例えば、それぞれ、信号電荷を読み出す複数の画素を有し、複数の画素それぞれに光電変換素子１２５が設けられる。この場合、画素電極１２７は、複数の画素ごとに設けられるが、光電変換層１２６および対向電極１２８は、複数の画素にまたがって設けられていてもよい。
　なお、光電変換素子１２５は、光電変換層１２６と画素電極１２７との間、光電変換層と対向電極１２８との間、または光電変換層１２６と画素電極１２７との間および光電変換層と対向電極１２８との間の両方に位置する、電荷輸送層、電荷ブロッキング層およびバッファ層等の他の層を含んでいてもよい。
　再び図６を参照し、撮像光学系１２２は、被写体の像を撮像素子１２１上に結ぶ機能を有する。撮像光学系１２２は、撮像素子１２１における反射光１６０の入射側に配置される。撮像光学系１２２は、撮像光学系１２２に入射した反射光１６０を撮像素子１２１へ入射させる。撮像光学系１２２は、例えば、レンズおよび曲面ミラー等で構成される。撮像光学系１２２には、例えば、主たる撮像成分として撮像を行う波長範囲において、良好な透過率と結像性能とを有するものが選択される。
　光学フィルター１２３は、例えば、１３８０ナノメートル以上の波長の光成分を透過させ、１３８０ナノメートル未満の波長の光成分を遮断あるいは減衰させる。つまり、光学フィルター１２３は、反射光１６０から、１３８０ナノメートル未満の波長の光成分を低減する機能を有する。光学フィルター１２３は、撮像光学系１２２と撮像素子１２１との間、または、撮像光学系１２２における反射光１６０の入射側に配置される。
　光学フィルター１２３は、例えば、１３８０ナノメートル以上の波長の光に対する透過率よりも１３８０ナノメートル未満の波長の光に対する透過率が低いロングパスフィルターである。光学フィルター１２３としては、例えば、誘電体多層膜から構成された干渉フィルター、および、色ガラスなどから構成された吸収フィルター等が挙げられる。
　また、光学フィルター１２３は、１３８０ナノメートル以上の特定の中心波長前後の範囲にのみ高い光の透過率を有するバンドパスフィルターであってもよい。バンドパスフィルターにおける特定の中心波長は、照明光１５０が大きな光成分を有する波長とほぼ一致していてもよい。例えば、バンドパスフィルターにおける特定の中心波長前後の範囲に照明光１５０の光成分のピーク波長が含まれていてもよい。また、照明装置１１０の光学フィルター１１３がバンドパスフィルターである場合、光学フィルター１１３および光学フィルター１２３それぞれのバンドパスフィルターにおける特定の中心波長は同じであってもよい。なお、撮像素子１２１が１３８０ナノメートル以上にのみ高い感度を有する場合等には、光学フィルター１２３は、撮像装置１２０に備えられていなくてもよい。
　このように、撮像装置１２０が光学フィルター１２３を有することにより、撮像素子１２１に到達する１３８０ナノメートル未満の波長の光成分を減らすことができる。そのため、屋外のように、照明装置１１０が発した照明光１５０の指Ｆによる反射光１６０以外の光、例えば太陽光および環境照明光等が多い状況において、１３８０ナノメートル未満の波長の光が撮像素子１２１に入射する割合を減らすことができる。
　なお、撮像素子１２１は、それぞれ、信号電荷を読み出す複数の画素を有し、その一部の画素のみが１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として撮像してもよい。例えば、撮像素子１２１は、Ｒ（赤）画素、Ｇ（緑）画素、Ｂ（青）画素およびＩＲ（赤外線）画素の４種類の画素を有し、ＩＲ画素のみによって読み出された信号電荷に基づく情報を用いて、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として撮像してもよい。また、可視光を撮像するＲ画素、Ｇ画素およびＢ画素によって読み出された信号電荷に基づく情報は、認証すべき被写体の有無の確認に用いてもよい。また、ＩＲ画素とそれ以外の画素との撮像結果を比較することで、被写体が本当の生体の指であるか、あるいは偽の指であるかを判定してもよい。偽の指の判定方法の詳細については、その他の実施の形態において説明する。
　［１．３．撮像における波長の範囲］
　本実施の形態に係る非接触認証システム１００において、撮像装置１２０は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として撮像する。非接触認証システム１００では、このような波長範囲を主たる撮像成分として撮像をおこなうように、照明装置１１０の光源１１１、および、撮像装置１２０の撮像素子１２１等が選択される。また、非接触認証システム１００では、このような波長範囲を主たる撮像成分として撮像をおこなうように、照明光１５０の波長範囲を制限する光学フィルター１１３、および、撮像波長範囲を制限する光学フィルター１２３が選択されてもよい。
　また、撮像装置１２０は、主たる撮像成分とする１３８０ナノメートル以上の波長範囲の中で、特定の波長範囲を主たる撮像成分として撮像してもよい。特定の波長範囲は、例えば、以下の観点から選択される。
　第１の観点は、太陽光強度である。図８は、地表における太陽光強度の波長依存性を示す図である。図８に示されるように、地表に届いている太陽光強度は、波長により大きな変化を示す。具体的には、地表に届いている太陽光強度は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲においては、１３８０ナノメートルから１５００ナノメートルの波長範囲、および、１７８０ナノメートルから１９９０ナノメートルの波長範囲において、強い減衰を示している。これは、太陽光が大気に吸収されたためである。このような太陽光が減衰した波長を利用することで、撮像素子１２１に太陽光成分が入射する割合を減ずることができる。撮像装置１２０は、例えば、地表における太陽光の減衰している波長を含む波長範囲を主たる撮像成分として撮像する。その結果、撮像装置１２０による撮像は、反射光１６０により行われる割合が高くなる。また、太陽光の減衰は、大気中の水分による吸収の影響が大きいため、太陽光強度が低くなっている波長では、皮膚の水分の吸収の影響で、肌内光も少なくなりやすい。よって、環境光および肌内光の影響が低減され、より意図した撮像が可能になり指紋画像のコントラストを向上させることができる。
　太陽光の影響は、例えば、撮像装置１２０が有する光学フィルター１２３により調整可能である。太陽光の影響は、例えば、光学フィルター１２３がバンドパスフィルターである場合、バンドパスフィルターの透過帯の中心波長および半値幅により調整できる。
　例えば、透過帯の半値幅が約１０ナノメートルのバンドパスフィルターを使用した場合、透過帯の中心波長を、１３８０ナノメートルから１４２０ナノメートルの波長範囲、または、１８２０ナノメートルから１９４０ナノメートルの波長範囲にすることで、バンドパスフィルターを透過する太陽光の強度を、バンドパスフィルターの中心波長が可視域である場合に比べ約１／１０以下とすることができる。
　また、同様に、透過帯の半値幅が約５０ナノメートルのバンドパスフィルターを使用した場合、透過帯の中心波長を１３８０ナノメートルから１４３０ナノメートルの波長範囲にすることで、バンドパスフィルターを透過する太陽光の強度を、バンドパスフィルターの中心波長が可視域である場合に比べ約１／１０以下とすることができる。
　また、上述の太陽光の減衰ピーク波長を含む波長範囲を、撮像装置１２０における主たる撮像成分とするために、照明装置１１０の光源１１１には、当該波長範囲に発光ピークを有する発光ダイオード、レーザーダイオードまたはスーパールミネッセントダイオードが用いられてもよい。また、光学フィルター１２３が上述のバンドパスフィルターである場合、照明装置１１０の光源１１１は、当該バンドパスフィルターの透過帯において発光ピークを有していてもよい。
　第２の観点は、アイセーフである。光源１１１がレーザーダイオードである場合には、安全性の観点から放射できる強度に制限がある。安全性の観点から許容される強度は波長に依存する。例えば、１４００ナノメートルから２６００ナノメートルの波長範囲のレーザー光は、眼球での吸収が大きく網膜に与える影響が少ない。そのため、許容される強度がそれ以外の波長のレーザー光よりも高い。高出力の光源１１１を用いるほど、撮像装置１２０がより短時間でノイズの少ない画像を取得できる。よって、撮像装置１２０は、例えば、光源１１１として用いるレーザーダイオードが射出するレーザー光の波長範囲を主たる撮像成分として撮像する。例えば、１５５０ナノメートルの波長を有するレーザー光を射出するレーザーダイオードは、アイセーフであり、高出力のものが入手しやすい。
　第３の観点は、撮像素子１２１の感度である。上述のように、撮像素子１２１に用いられる光電変換材料として、量子ドットまたは半導体型カーボンナノチューブが用いられることで、特定の波長に高い感度を有し、特定の波長とは異なる波長には低い感度を有する撮像素子１２１が実現できる。そのため、撮像装置１２０は、例えば、光電変換材料の吸光ピークに由来する吸光の波長範囲を主たる撮像成分として撮像する。例えば、半導体型カーボンナノチューブは、カイラリティとよばれる物理量により急峻な吸光ピーク波長である共鳴波長が異なるという特徴を持つ。単一のカイラリティを有する半導体型カーボンナノチューブの共鳴は、数十ナノメートルから百ナノメートル程度の狭い半値幅を持つため、光電変換材料として半導体型カーボンナノチューブを用いることにより、共鳴波長に由来する吸光の波長範囲で特異的に高い感度を有する撮像素子１２１が実現できる。
　例えば、カイラリティ（９，８）の半導体型カーボンナノチューブは、共鳴波長が約１４５０ナノメートルであり、カイラリティ（１０，６）の半導体型カーボンナノチューブは共鳴波長が約１４００ナノメートルである。このように共鳴波長が１３８０ナノメートル以上の半導体型カーボンナノチューブを光電変換材料として利用し、光源１１１の射出する光の波長のピークをその共鳴波長に合わせることで、共鳴波長近傍以外の波長の環境光の影響を低減することができる。
　半導体型カーボンナノチューブを光電変換材料として用いた撮像素子の詳細については、本発明者による特許文献２に詳細な記載がある。
　［１．４．管理装置等その他の構成］
　管理装置１３０は、例えば、制御部１３１と、抽出部１３２と、認証部１３３と、記憶部１３５とを有するコンピュータである。
　制御部１３１は、照明装置１１０および撮像装置１２０の動作を制御するための処理部である。制御部１３１は、照明装置１１０および撮像装置１２０に対して各種制御信号等を出力する。
　抽出部１３２は、撮像結果（つまり指紋画像等）である認証情報から特徴的な情報を抽出するための処理部である。
　認証部１３３は、抽出部１３２が抽出した情報と過去に登録された情報、例えば、記憶部１３５に登録された情報との比較、および、撮像装置１２０が撮像した画像の比較等を行うことで、判定および個人認証等を行う処理部である。
　制御部１３１、抽出部１３２および認証部１３３等の処理部は、例えば、１つまたは複数のプロセッサによって実現され、マイクロコンピュータまたは専用回路等によって実現されてもよい。
　記憶部１３５は、撮像結果および処理部における処理に用いる情報を記憶するための記憶装置である。また、記憶部１３５には、制御部１３１、抽出部１３２および認証部１３３等の処理部が実行するプログラムが記憶される。記憶部１３５は、例えば、半導体メモリまたはＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）等により実現される。
　なお、管理装置１３０の各構成要素は複数の装置に分かれて備えられていてもよく、管理装置１３０の構成要素の少なくとも１つは、照明装置１１０または撮像装置１２０に備えられてもよい。
　また、非接触認証システム１００は、人感センサ等の手を検知するためのセンサをさらに備えていてもよい。また、非接触認証システム１００は、撮像装置１２０をセンサとして用いてもよい。例えば、制御部１３１は、センサの検知結果を取得し、センサが指Ｆを検知したことをトリガーとして、照明装置１１０による照明光１５０の照射および撮像装置１２０による撮像を開始させてもよい。
　［２．非接触認証システムの動作例］
　次に、本実施の形態に係る非接触認証システム１００の動作について説明する。具体的には、物体に接触していない手から認証情報を取得する非接触認証システム１００が実施する認証方法について説明する。図９は、本実施の形態に係る非接触認証システム１００の動作例を示すフローチャートである。
　図９に示されるように、まず、照明装置１１０は、１３８０ナノメートル以上の波長に光成分を有する照明光１５０を指Ｆに向け照射する（ステップＳ１１）。照明装置１１０は、例えば、制御部１３１による制御、または、ユーザからの操作に基づいて、照明光１５０を照射する。なお、照明装置１１０は、非接触認証システム１００の動作中、常時、照明光１５０を照射していてもよい。
　次に、撮像装置１２０は、指Ｆに照射された照明光１５０の指Ｆにおける反射により生じた反射光１６０を、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として撮像する（ステップＳ１２）。撮像装置１２０は、例えば、制御部１３１による制御、または、ユーザからの操作に基づいて、反射光１６０を撮像する。これにより、撮像装置１２０は、認証情報として、撮像結果である指紋画像を取得する。また、指紋画像には、図１に示される画像を用いて説明したような指Ｆにおける汗孔の位置を示す情報が含まれていてもよい。撮像装置１２０は、例えば、取得した指紋画像を管理装置１３０へ出力する。
　次に、管理装置１３０の抽出部１３２は、撮像装置１２０から指紋画像を取得し、認証に用いられる指Ｆの特徴を示す情報である特徴情報を抽出する（ステップＳ１３）。抽出部１３２は、例えば、指紋の模様、指紋の分岐点などの分布、および、汗孔の分布などのうちの少なくとも１つの情報を特徴情報として抽出する。
　次に、認証部１３３は、抽出部１３２が抽出した特徴情報に基づいて、認証を行う（ステップＳ１４）。例えば、記憶部１３５には、認証候補者を示す情報と特徴情報とが対応付けられて記録されており、認証部１３３は、抽出部１３２が抽出した特徴情報と、記憶部１３５に記録されている特徴情報との照合を行うことで個人認証を行う。認証部１３３は、例えば、認証した結果を被認証者に通知するための情報を出力する。ステップＳ１３からステップＳ１４における特徴情報の抽出および特徴情報の照合等については、公知の指紋認証技術が用いられうる。
　なお、ステップＳ１３からステップＳ１４の処理は、外部の装置によって行われてもよい。
　以上のように、非接触認証システム１００において、撮像装置１２０は１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として、物体に非接触状態の指Ｆによる反射光１６０を撮像して、指紋画像を認証情報として取得する。そのため、肌内光の影響が少ないことで指Ｆの指紋の凹凸の情報を多く含む認証情報を取得できる。例えば、撮像装置１２０によってコントラストの高い指紋画像が撮像される。このようにして取得された指紋画像を用いて、認証部１３３が認証を行うことにより、誤認証が発生しにくくなる。このように、非接触認証システム１００は、誤認証の発生を抑制できる認証情報を、物体に接触していない指Ｆから取得できる。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係る非接触認証システムについて説明する。実施の形態２では、複数の照明装置を備える非接触認証システムの例について説明する。以下の実施の形態２の説明において、実施の形態１との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡素化する。
　［１．非接触認証システムの構成］
　図１０は、本実施の形態に係る非接触認証システム２００の概略構成を示すブロック図である。図１０に示されるように、非接触認証システム２００は、実施の形態１に係る非接触認証システム１００と比較して、照明装置１１０の代わりに複数の照明装置として照明装置１１０Ａおよび照明装置１１０Ｂを備える点で相違する。つまり、実施の形態２に係る非接触認証システム２００は、複数の照明装置である照明装置１１０Ａおよび照明装置１１０Ｂと、撮像装置１２０と、管理装置１３０とを備える。
　照明装置１１０Ａおよび照明装置１１０Ｂは、それぞれ、照明装置１１０と同様に、光源１１１と、照明光学系１１２と、光学フィルター１１３とを有する。照明装置１１０Ａは、照明光１５０Ａを指Ｆに照射し、照明装置１１０Ｂは、照明光１５０Ａとは照射方向の異なる照明光１５０Ｂを指Ｆに照射する。照明装置１１０Ａおよび照明装置１１０Ｂは、互いに異なる方向から照明光１５０Ａおよび照明光１５０Ｂを指Ｆに照射する。なお、非接触認証システム２００が備える複数の照明装置の数は、図１０で示される例では２つであるが、３つ以上であってもよい。また、照明装置１１０Ａおよび照明装置１１０Ｂは、共通の１つの筐体等に収められた装置であってもよい。
　非接触認証システム２００において、撮像装置１２０は、照明光１５０Ａの指Ｆによる反射光１６０Ａ、および、照明光１５０Ｂの指Ｆによる反射光１６０Ｂをそれぞれ撮像する。
　このような構成により、１つの照射方向から照明光１５０が照射された実施の形態１とは異なり、本実施の形態に係る非接触認証システム２００では、複数の照射方向から照明光１５０Ａおよび照明光１５０Ｂが照射される。また、非接触認証システム２００において、照明光を照射する照明装置は、順次切り替え可能であり、照明装置１１０Ａおよび照明装置１１０Ｂは、それぞれ照明光１５０Ａと照明光１５０Ｂとを異なるタイミングで指Ｆに照射する。非接触認証システム２００では、照明装置１１０Ａおよび照明装置１１０Ｂは、例えば、制御部１３１の制御、または、ユーザの操作に基づいて、照明光１５０Ａと照明光１５０Ｂとを異なるタイミングで指Ｆに照射する。
　非接触認証システム２００が互いに異なる複数の照射方向から照明光１５０Ａおよび照明光１５０Ｂを順次切り替えて照射することで、以下のような利点が生じる。
　上記で図３を用いて説明したように、指紋の像が明瞭に撮像され、コントラストが向上するのは、指表面の凸部に照明光が照射され、かつ、指表面の凹部が陰となっている場合である。
　図１１は、指表面に照明光が照射される状況を示す概念図である。図１１においては、指Ｆの延びる方向（図１１における縦方向）に対して斜め方向から照射する照明光が矢印で示されている。図１１に示されるように、何の物体にも接触していない非接触状態の指Ｆは、立体的な曲面を構成している。ここで、図１１に示される照明光の照射方向である場合には、指Ｆにおいて、第１の凸部４１１、第２の凸部４１２および第３の凸部４１３には照明光が良く当たる状況である。一方、指Ｆにおいて、第４の凸部４１４および第５の凸部４１５には照明光がほとんど当たっていない。
　また、指Ｆにおいて、第１の凹部４２１には遮るものがないため照明光が当たっている。一方、指Ｆにおいて、第２の凹部４２２は第２の凸部４１２に照明光を遮られ、第３の凹部４２３は第３の凸部４１３に照明光を遮られるため、第２の凹部４２２および第３の凹部４２３には、照明光が当たらない。また、第４の凹部４２４には、周辺の凸部を含め照明光が当たっていない。
　指紋画像のコントラストが高くなるように、指Ｆの像が最も明瞭に撮像される指Ｆの領域は、照明光の当たる凸部に挟まれた、照明光の当たらない凹部である。図１１に示される状況では第２の凹部４２２近傍の像が、最も明瞭に撮像される。
　このように、指紋画像のコントラストは、指Ｆの立体形状および指紋の立体形状に対する照明光の照射方向に依存する。そのため、照明光の照射方向を変更することで、指Ｆにおいて照明されている部分、および、凹部に陰が生じる指Ｆの部分の位置を変更し、指紋画像のコントラストが高い領域を変更することができる。よって、照明光の照射方向を順次変更すれば、指Ｆの広い範囲にわたって指紋画像を高いコントラストで取得することが可能になる。図１０では、照明装置の数が２つである例を示したが、より多くの照明装置を備えて、照明光の照射方向をより多く変更できるほど高コントラストで撮像できる指Ｆの範囲が広がることは明らかである。
　また、照明光の照射方向の変更による指紋のコントラスト変化は、指Ｆと指紋が立体的であることに起因している。そのため、平坦な紙に印刷した偽の指紋像、または、液晶ディスプレイ等に表示した偽の指紋像では、このようなコントラスト変化は生じない。よって、照明光の照射方向の変更によって変化する指紋画像のコントラストの変化に関する情報を、偽の指紋による不正認証を抑制するための、偽の指紋であるか否かの判定に用いることも可能である。
　［２．非接触認証システムの動作例］
　次に、本実施の形態に係る非接触認証システム２００の動作について説明する。図１２は、本実施の形態に係る非接触認証システム２００の動作例を示すフローチャートである。
　図１２に示されるように、まず、第１の照明装置である照明装置１１０Ａは、第１の照明光である照明光１５０Ａを指Ｆに向け照射する（ステップＳ２１）。そして、撮像装置１２０は、指Ｆに照射された照明光１５０Ａの指Ｆにおける反射によって生じた反射光１６０Ａを撮像する（ステップＳ２２）。これにより、撮像装置１２０は、認証情報として、撮像結果である第１の指紋画像を取得する。撮像装置１２０は、例えば、取得した第１の指紋画像を管理装置１３０へ出力する。管理装置１３０の抽出部１３２は、撮像装置１２０から第１の指紋画像を取得し、記憶部１３５に記録する。
　次に、第２の照明装置である照明装置１１０Ｂは、第１の照明光とは照射方向の異なる第２の照明光である照明光１５０Ｂを指Ｆに向け照射する（ステップＳ２３）。また、この際、照明装置１１０Ａは、消灯し、照明光１５０Ａを指Ｆに照射しない。そして、撮像装置１２０は、指Ｆに照射された照明光１５０Ｂの指Ｆにおける反射によって生じた反射光１６０Ｂを撮像する（ステップＳ２４）。これにより、撮像装置１２０は、認証情報として、撮像結果である第２の指紋画像を取得する。撮像装置１２０は、例えば、取得した第２の指紋画像を管理装置１３０へ出力する。管理装置１３０の抽出部１３２は、撮像装置１２０から第２の指紋画像を取得し、記憶部１３５に記録する。
　次に、抽出部１３２は、記憶部１３５に記録した第１の指紋画像および第２の指紋画像から、特徴情報を抽出する（ステップＳ２５）。抽出部１３２は、第１の指紋画像と第２の指紋画像とを比較し、各画像のコントラスト情報などに基づいて、特徴情報を抽出する領域を決定する。例えば、抽出部１３２は、第１の指紋画像と第２の指紋画像とを比較して、それぞれの画像について、他方の画像よりもコントラストが高い領域、つまり、特徴情報となる指紋の模様等が明瞭に撮像されている領域を決定し、決定した領域から特徴情報を抽出する。抽出部１３２は、例えば、第１の指紋画像および第２の指紋画像をそれぞれ複数の区画に分割し、同じ位置の区画同士のコントラスト値を比較することで、それぞれの画像について、他方の画像よりもコントラスト値が高い区画を抽出する。また、抽出部１３２は、第１の指紋画像と第２の指紋画像との合成画像を生成し、合成画像から特徴情報を抽出してもよい。これにより、単一の照射方向から指Ｆに照射した照明光の指Ｆによる反射光を撮像した指紋画像を用いた場合よりも、広い範囲から認証に用いられる特徴情報を抽出することができる。
　次に、認証部１３３は、抽出部１３２が抽出した特徴情報に基づいて、認証を行う（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、例えば、上述のステップＳ１４と同様の処理が行われる。
　なお、ステップＳ２５において、抽出部１３２は、さらに、第１の指紋画像と第２の指紋画像とを比較し、撮像された指が実際の生体の指であるか、平面に印刷または表示された偽の指であるかを判定してもよい。抽出部１３２は、例えば、第１の指紋画像と第２の指紋画像とを比較し、第１の指紋画像と第２の指紋画像とが所定の類似度以上である場合には偽の指であると判定し、所定の類似度未満である場合には、生体の指であると判定する。抽出部１３２は、例えば、判定した結果を被認証者に通知するための情報を出力する。
　［３．変形例］
　次に、実施の形態２の変形例に係る非接触認証システムについて説明する。実施の形態２では、複数の照明装置から照明光が照射されることで、互いに異なる複数の照射方向から照明光を指に照射したが、実施の形態２の変形例では、照明装置による照明光の照射方向を変化させることで、互いに異なる複数の照射方向から照明光を指に照射する。
　図１３は、本変形例に係る非接触認証システム２００Ａの概略構成を示すブロック図である。図１３に示されるように、非接触認証システム２００Ａは、実施の形態１に係る非接触認証システム１００と比較して、照明装置１１０の代わりに照明装置２１０を備える点で相違する。つまり、実施の形態２の変形例に係る非接触認証システム２００Ａは、照明装置２１０と、撮像装置１２０と、管理装置１３０とを備える。
　照明装置２１０は、照射する照明光２５０の照射方向を変更できる装置である。照明装置２１０は、照明装置１１０と同様の光源１１１、照明光学系１１２および光学フィルター１１３に加え、照明光２５０の指Ｆに対する照射方向を調整するための調整部２１１をさらに有する。
　調整部２１１は、照明光２５０の指Ｆに対する照射方向を変化させる。調整部２１１は、例えば、照明装置２１０を可動させるための機構を有する。これにより、照明装置２１０は、指Ｆに対して、照明光２５０の照射方向が変化するように移動する。また、調整部２１１は、例えば、照明光学系１１２を可動させるための機構を有していてもよい。これにより、照明光学系１１２が光源１１１から射出される光の光路を変更することで、照明光２５０の照射方向が変化する。調整部２１１は、例えば、照明装置２１０の筐体または照明光学系１１２に接続されたアクチュエータまたはモータ等の駆動装置等で構成される。また、調整部２１１は、手動で照明光２５０の照射方向を変化させるための可動軸および支持部材、または、スライダ等で構成されていてもよい。
　非接触認証システム２００Ａの動作では、図１２に示されるフローチャートのステップＳ２１において、照明装置２１０は、第１の照明光として照明光２５０を指Ｆに向け照射する。また、ステップＳ２３において、照明装置２１０は、調整部２１１が照明光２５０の照射方向を変化させることで、第１の照明光とは照射方向の異なる第２の照明光となるように照明光２５０を照射する。調整部２１１は、例えば、管理装置１３０の制御部１３１の制御、または、ユーザからの操作に基づいて、照明光２５０の照射方向を変化させる。これにより、撮像装置１２０は、反射光２６０を撮像して、第１の指紋画像および第２の指紋画像を取得する。その他のステップについては、非接触認証システム２００と同様の動作が行われる。
　（実施の形態３）
　次に、実施の形態３に係る非接触認証システムについて説明する。実施の形態３では、変調照明機能を有する照明装置と感度変調機能を有する撮像装置とを備える非接触認証システムの例について説明する。以下の実施の形態３の説明において、実施の形態１および実施の形態２との相違点を中心に説明し、共通点の説明を省略または簡素化する。
　［１．非接触認証システムの構成］
　図１４は、本実施の形態に係る非接触認証システム３００の概略構成を示すブロック図である。図１４に示されるように、非接触認証システム３００は、実施の形態１に係る非接触認証システム１００と比較して、照明装置１１０および撮像装置１２０の代わりに照明光３５０の発光強度を周期的に変化させる照明装置３１０および感度を周期的に変化させる撮像装置３２０を備える点で相違する。つまり、非接触認証システム３００は、照明装置３１０と、撮像装置３２０と、管理装置１３０とを備える。なお、本明細書において、発光強度または感度を周期的に変化させることを、変調すると記載する場合がある。
　照明装置３１０は、光源３１１と、照明光学系３１２と、光学フィルター１１３とを有する。また、撮像装置３２０は、撮像素子３２１と、撮像光学系３２２と、光学フィルター１２３とを備える。照明装置３１０が照射する照明光３５０の波長、および、撮像装置３２０が主たる撮像成分として撮像する波長範囲等についての要件は、基本的に実施の形態１に係る非接触認証システム１００と同様である。
　照明装置３１０は、照射する照明光３５０の発光強度を周期的に変化させる機能を有する。この機能は、例えば、光源３１１に、レーザーダイオードまたは発光ダイオード等の電流制御または電圧制御により光量を調整する機能を有する発光素子と、電流もしくは電圧を周期的に繰り返し変化させる電源とを用いて実現してもよい。また、光源３１１は、パルスレーザー等の時間的に強度が周期的に変化する光を射出する光源であってもよい。また、照明装置３１０の照明光学系３１２が周期的に開閉を繰り返すことのできるシャッター、または、チョッピングブレードを含み、被写体である指Ｆに向けて照射される照明光３５０の発光強度を周期的に変化させることで実現してもよい。また、照明装置３１０は、音響光学素子または電気光学変調器を有し、これらを用いて照明光３５０の強度変調を行ってもよい。
　照明装置３１０は、オフセット付き正弦波のように連続的に照明光３５０の強度を変化させてもよく、パルス列のように離散的に照明光３５０の強度を変化させてもよい。
　照明光３５０の発光強度が周期的に変化するため、照明光３５０の指Ｆによる反射光３６０も同じ周期で発光強度が変化する。撮像装置３２０は、反射光３６０を撮像する。
　撮像装置３２０は、露光期間において、照明光３５０の周期的な変化に対応して感度を周期的に変化させる機能を有する。ここで、露光期間とは、撮像素子３２１が蓄積された信号電荷のリセットを行い、信号電荷の蓄積を開始してから、信号電荷の読み出しを開始するまでの間の期間を意味する。撮像装置３２０の感度の変化の周期は、例えば、照明光３５０の発光強度の変化の周期と同一である。なお、照明光３５０の強度の変化と撮像装置の感度の変化がともに離散的なパルス状である場合には、一方の周期が他方の周期の整数倍であってもよい。
　高速に感度を変調する機能を有する撮像装置３２０の例としては、ＩＣＣＤカメラ（イメージインテンシファイアカメラ）が挙げられる。ＩＣＣＤカメラは、受光面に光が入射することで生じた電子を、マルチチャンネルプレートで増倍させたのち、蛍光面に衝突させ、そこで生じた蛍光をカメラで撮像する。この時、マルチチャンネルプレートに印加する電圧を周期的に変化させることで、感度を周期的に変化させることができる。
　また、高速に感度を変調する機能を有する撮像装置３２０を実現するための撮像素子３２１の例としては、積層型イメージセンサおよび電荷振り分け素子が挙げられる。
　積層型イメージセンサは、図７に示されるような対向電極と画素電極との間に光電変換層を挟んだ構造を有する撮像素子である。積層型イメージセンサにおいて、感度は、透明電極と画素電極との間の電位差、いわゆるバイアス電圧に依存する。バイアス電圧を所定の閾値以下とすることにより、感度を実質的に０とすることが可能であり、またバイアス電圧が所定の閾値以上であっても、例えば、バイアス電圧に応じて感度が変化する。このような積層型イメージセンサにおける感度変調については、例えば、本発明者による特許文献３に詳細な記載がある。
　電荷振り分け素子は、各画素の光電変換領域に対し、２つ以上の電荷捕集部、もしくは一つ以上の電荷捕集部と電荷破棄部とを有する撮像素子である。電荷振り分け素子の例としては、マルチタップＣＣＤおよび転送変調型積層型イメージセンサが挙げられる。
　マルチタップＣＣＤについては、特許文献４に詳細な記載がある。転送変調型積層型イメージセンサについては、本発明者による国際公開第２０２１／１７６８７６号及び特許文献５に詳細な記載がある。
　電荷振り分け素子の場合、１つの光電変換領域に対し、２つ以上の電荷捕集部を持つ構成であれば、それぞれ位相の異なる２つの感度を変調して撮像した結果である２つの指紋画像を同時に得ることができる。後述するように、本実施の形態において、照明光３５０の強度が高い位相において感度が高くなるように変化させて撮像した撮像結果と、照明光３５０の強度が低い位相において感度が高くなるように変化させて撮像した撮像結果との両方を得ることで、環境光を効果的に除去できる。このように、撮像素子３２１として電荷振り分け素子を用いることで、上記の２つの撮像結果を同時に得ることができ、環境光を効果的に除去できる。
　また、撮像装置３２０は、例えば、撮像光学系３２２が、撮像素子３２１に入射する光を物理的に周期的に遮断するシャッターまたはチョッパーを含むことで、感度を周期的に変化させてもよい。
　非接触認証システム３００は、例えば、制御部１３１の制御によって、照明光３５０の強度の変化の位相と、撮像装置３２０の感度の変化の位相との相対関係を、２つの状態に切り替える。より具体的には、非接触認証システム３００は、照明光３５０の発光強度が高い位相において撮像装置３２０の感度が高い位相となる場合と、照明光３５０の発光強度が低い位相において撮像装置３２０の感度が高い位相となる場合とを切り替える。
　図１５は、照明光３５０の発光強度の変化および撮像装置３２０の感度の変化の例を示す図である。図１５の部分（ａ）は、照明光３５０の発光強度の変化の例を示し、図１５の部分（ｂ）および部分（ｃ）は、それぞれ、撮像装置３２０の感度の変化の例である感度例１および感度例２を示している。非接触認証システム３００は、例えば、図１５の部分（ａ）に示される照明光３５０が照射されている場合に、撮像装置３２０が感度例１の感度で撮像する場合と、感度例２の感度で撮像する場合とを切り替える。感度例１における撮像装置３２０の感度が高い期間と、感度例２における撮像装置３２０の感度が高い期間とは、同じ長さである。また、感度例１における撮像装置３２０の感度が高い位相での感度と、感度例２における撮像装置３２０の感度が高い位相での感度とは、同じ高さである。なお、図１５において、照明光３５０の発光強度が高い期間は、撮像装置３２０の感度が高い期間よりも短いが、照明光３５０の発光強度が高い期間は、撮像装置３２０の感度が高い期間と同じであってもよい。
　このような発光強度および感度の制御は、例えば、照明装置３１０および撮像装置３２０に加えて、図１４に図示されていないファンクションジェネレーター等の周期信号発生装置が非接触認証システム３００に備えられ、周期信号発生装置からの出力を照明装置３１０と撮像装置３２０とがともに受け取る構成で実現されてもよい。また、このような発光強度および感度の制御は、制御部１３１が、照明装置３１０および撮像装置３２０に周期信号を出力することで実現されてもよい。また、このような周期信号を出力する機能を有する回路等が、照明装置３１０または撮像装置３２０に、含まれていてもよい。
　［２．非接触認証システムの動作例］
　次に、本実施の形態に係る非接触認証システム３００の動作について説明する。図１６は、本実施の形態に係る非接触認証システム３００の動作例を示すフローチャートである。
　図１６に示されるように、まず、照明装置３１０は、周期的に強度が変化する照明光３５０を指Ｆに向け照射する（ステップＳ３１）。照明装置３１０は、例えば、図１５の部分（ａ）で示される発光強度の照明光３５０を指Ｆに照射する。
　次に、撮像装置３２０は、指Ｆに照射された照明光３５０の指Ｆにおける反射によって生じた反射光３６０を、照明光３５０の発光強度の変化の位相と撮像装置３２０の感度の変化の位相とが第１の位相関係である状態において撮像する（ステップＳ３２）。撮像装置３２０は、例えば、図１５の部分（ａ）および部分（ｂ）に示されるように、照明光３５０の発光強度の変化の位相と撮像装置３２０の感度の変化の位相とが、照明光３５０の発光強度が高い位相において撮像装置３２０の感度が高い位相となる位相関係になるように、照明光３５０の発光強度の変化と同じ周期で感度を変化させる。これにより、撮像装置３２０は、認証情報として、撮像結果である第３の指紋画像を取得する。撮像装置３２０は、例えば、取得した第３の指紋画像を管理装置１３０へ出力する。管理装置１３０の抽出部１３２は、撮像装置３２０から第３の指紋画像を取得し、記憶部１３５に記録する。
　次に、撮像装置３２０は、指Ｆに照射された照明光３５０の指Ｆにおける反射によって生じた反射光３６０を、照明光３５０の発光強度の変化の位相と撮像装置３２０の感度の変化の位相とが第２の位相関係である状態において撮像する（ステップＳ３３）。撮像装置３２０は、例えば、図１５の部分（ａ）および部分（ｃ）に示されるように、照明光３５０の発光強度の変化の位相と撮像装置３２０の感度の変化の位相とが、照明光３５０の発光強度が低い位相において撮像装置３２０の感度が高い位相となる位相関係になるように、照明光３５０の発光強度の変化と同じ周期で感度を変化させる。これにより、撮像装置３２０は、認証情報として、撮像結果である第４の指紋画像を取得する。撮像装置３２０は、例えば、取得した第４の指紋画像を管理装置１３０へ出力する。管理装置１３０の抽出部１３２は、撮像装置３２０から第４の指紋画像を取得し、記憶部１３５に記録する。
　次に、抽出部１３２は、記憶部１３５に記録した第３の指紋画像と第４の指紋画像との差分画像を生成する（ステップＳ３４）。抽出部１３２は、例えば、第３の指紋画像から第４の指紋画像を差し引いた差分画像を生成する。具体的には、抽出部１３２は、例えば、第３の指紋画像および第４の指紋画像の各画素の画素値の差分を演算することにより、差分画像を生成する。
　次に、抽出部１３２は、生成した差分画像から認証に用いられる特徴情報を抽出する（ステップＳ３５）。ステップＳ３５では、指紋画像の代わりに差分画像を用いる以外は、上述のステップＳ１３と同様の処理が行われる。
　次に、認証部１３３は、抽出部１３２が抽出した特徴情報に基づいて、認証を行う（ステップＳ３６）。ステップＳ３６では、例えば、上述のステップＳ１４と同様の処理が行われる。
　これにより、第３の指紋画像と第４の指紋画像とには、照明光３５０の他に、太陽光および室内照明光などの照明光３５０以外の光、いわゆる環境光の影響が含まれている。環境光は、ステップＳ３２とステップＳ３３とで、撮像装置３２０の感度が高い期間が同じであれば、第３の指紋画像および第４の指紋画像それぞれにほぼ等しく含まれている。そのため、第３の指紋画像と第４の指紋画像との差分画像では、環境光成分が差し引かれている。なお、撮像装置３２０の感度が高い期間が異なっている場合でも、期間の長さの差に応じた補正係数を差分画像の生成時に適用することで、環境光成分を差し引くことができる。
　一方、第３の指紋画像は、照明光３５０の発光強度が高い位相において撮像装置３２０の感度が高い位相となる場合の撮像結果であるため、照明光３５０の指Ｆによる反射光３６０成分を第４の指紋画像より多く含む。これは、第３の指紋画像が、照明光３５０の発光強度が高い位相において撮像装置３２０の感度が高い位相となる場合の撮像結果であり、第４の指紋画像が、照明光３５０の発光強度が低い位相において撮像装置３２０の感度が高い位相となる場合の撮像結果であるためである。その結果、差分画像では、第３の指紋画像から環境光成分が差し引かれるため反射光３６０成分が残る。よって、差分画像は、環境光の影響をより少なくした状態で、反射光３６０に由来する情報を含む。これにより、差分画像における指紋形状に由来するコントラスト等が高くなるため、抽出情報が抽出されやすくなり、認証の精度が向上する。
　なお、上記の動作例は一例であり、指紋画像に反射光３６０成分が含まれる量が互いに異なる２つの照明光強度変化と感度変化との位相関係で指紋画像を撮像することで、同様の効果が得られる。例えば、撮像装置３２０の感度の位相を変化させる代わりに、照明光３５０の発光強度の位相を変化させることで、異なる位相関係で撮像した指紋画像を取得してもよい。また、照明光３５０の発光強度の変化の周期および撮像装置３２０の感度の変化の周期は、一定でなくてもよい。
　また、撮像素子３２１が電荷振り分け素子である場合は、ステップＳ３２とステップＳ３３とを同時に実施することができる。そのため、撮像時間を短縮でき、かつ、２つの指紋画像を撮像する間の環境光および被写体の変化が小さくなり、環境光を効果的に除去することができる。
　（その他の実施の形態）
　以上、本開示に係る非接触認証システムについて、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本開示は、これらの実施の形態および変形例に限定されるものではない。
　例えば、撮像装置は、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として反射光を撮像することに加えて、１３８０ナノメートル未満の波長範囲を主たる撮像成分として反射光を撮像してもよい。この場合、例えば、撮像装置は、透過波長範囲の異なる複数の光学フィルターを有し、複数の光学フィルターを切り替えることで、異なる波長範囲を主たる撮像成分として反射光を撮像する。また、撮像装置の撮像素子が、１３８０ナノメートル以上の波長の光を撮像するための画素と１３８０ナノメートル未満の波長の光を撮像するための画素とを有する構成であってもよい。また、非接触認証システムが、複数の撮像装置として、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として反射光を撮像する撮像装置と、１３８０ナノメートル未満の波長範囲を主たる撮像成分として反射光を撮像する撮像装置とを備えていてもよい。
　被写体が実際の指である場合、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として撮像して得られた指紋画像のコントラストは、１３８０ナノメートル未満の波長範囲を主たる撮像成分として撮像して得られた指紋画像のコントラストよりも高い。これは、上述したように、指を構成する組織の分光吸収特性によって、表面反射光と肌内光に由来する散乱反射光との比率が波長によって変化するためである。
　一方、樹脂等により作製された偽の指、紙に印刷された指の画像またはディスプレイに表示された指の画像等の場合、１３８０ナノメートル以上の波長範囲を主たる撮像成分として撮像して得られた指紋画像のコントラストと、１３８０ナノメートル未満の波長範囲を主たる撮像成分として撮像して得られた指紋画像のコントラストとの関係は、実際の指とは異なる可能性がある。これは偽の指の分光吸収特性が、実際の指とは異なる可能性があるためである。例えば、偽の指は、水分による吸収が実際の指よりも小さいため、偽の指での上記２つの指紋画像のコントラストの差は、実際の指での上記２つの指紋画像のコントラストの差よりも小さくなる。そのため、２種類の異なる波長範囲を主たる撮像成分として撮像した指紋画像のコントラストの関係から、偽の指を検出できる可能性がある。例えば、管理装置の認証部は、個人認証に加えて、上記２つの指紋画像を取得し、２つの指紋画像を比較することで、被写体が偽の指であるか否かを判定してもよい。
　また、例えば、照明装置は、直線状の照明光を指に対し照射し、その照射位置を順次変更する機能を有してもよい。照明光を面的に照射する場合に比べ、照明光の密度を高めることができるため、撮像装置が信号雑音比の高い画像を得ることができる。また、立体的な指に対して直線状の光を照射した場合、照射された領域の形状は曲線となる。このことを利用し、平面の印刷物または平面ディスプレイに表示された偽の指を識別することが可能となる。照射位置の変更は、例えばガルバノミラーにより行うことができる。
　また、例えば、上記実施の形態および変形例では、被写体が指であったが、被写体は手のひらであってもよく、指および手のひらの両方が被写体であってもよい。
　また、例えば、上記実施の形態および変形例では、非接触認証システムは、複数の装置によって実現されたが、単一の装置として実現されてもよい。また、非接触認証システムが複数の装置によって実現される場合、上記実施の形態および変形例で説明された非接触認証システムが備える構成要素は、複数の装置にどのように振り分けられてもよい。
　また、非接触認証システムは、上記実施の形態および変形例で説明した各構成要素を全て備えていなくてもよく、目的の動作をさせるための構成要素のみで構成されていてもよい。
　また、例えば、非接触認証システムが通信部を備え、管理装置は、ユーザのスマートフォン、ユーザによって持ち込まれた専用機器またはクラウドサーバ等の外部の機器であり、非接触認証システムが通信部を用いて外部の機器と通信することで認証が行われてもよい。
　また、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。
　また、上記実施の形態において、各構成要素は、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
　また、各構成要素は、ハードウェアによって実現されてもよい。各構成要素は、回路（又は集積回路）でもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
　また、本開示の全般的又は具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
　例えば、本開示は、上記実施の形態の非接触認証システムとして実現されてもよいし、処理部が行う認証方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現されてもよいし、このようなプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現されてもよい。
　その他、本開示の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態および実施例に施したもの、ならびに、実施の形態および実施例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本開示の範囲に含まれる。
　本開示に係る非接触認証システムおよび認証方法は、例えば、建物の入室管理、および、空港のゲートなどでの認証に利用することができる。
　１００、２００、２００Ａ、３００　非接触認証システム
　１１０、１１０Ａ、１１０Ｂ、２１０、３１０　照明装置
　１１１、３１１　光源
　１１２、３１２　照明光学系
　１１３、１２３　光学フィルター
　１２０、３２０　撮像装置
　１２１、３２１　撮像素子
　１２２、３２２　撮像光学系
　１２５　光電変換素子
　１２６　光電変換層
　１２７　画素電極
　１２８　対向電極
　１３０　管理装置
　１３１　制御部
　１３２　抽出部
　１３３　認証部
　１３５　記憶部
　１５０、１５０Ａ、１５０Ｂ、２５０、３５０　照明光
　１６０、１６０Ａ、１６０Ｂ、２６０、３６０　反射光
　２１１　調整部
　４１１　第１の凸部
　４１２　第２の凸部
　４１３　第３の凸部
　４１４　第４の凸部
　４１５　第５の凸部
　４２１　第１の凹部
　４２２　第２の凹部
　４２３　第３の凹部
　４２４　第４の凹部
　１１０１、１１０５　光
　１１０２　表面反射光
　１１０３　肌内光
　１１０４　散乱光
　１２００　陰
　Ｆ　指

Claims (13)

  1. 　１３８０ナノメートル以上の波長範囲において光成分を含む照明光を、手のうちの物体に接触していない部分に照射する１以上の照明装置と、
    　前記手の前記部分において前記照明光を反射することにより生じた反射光における、前記波長範囲の光成分を撮像することで、指紋画像および掌紋画像のうちの少なくとも一方を認証情報として取得する撮像装置とを備える、
    　非接触認証システム。
  2. 　前記認証情報は、汗孔の位置を示す情報を含む、
    　請求項１に記載の非接触認証システム。
  3. 　前記撮像装置は、光電変換層を含み、
    　前記光電変換層の感度は、前記波長範囲においてピークを有する、
    　請求項１または２に記載の非接触認証システム。
  4. 　前記光電変換層は、量子ドットを含む、
    　請求項３に記載の非接触認証システム。
  5. 　前記光電変換層は、半導体型カーボンナノチューブを含む、
    　請求項３または４に記載の非接触認証システム。
  6. 　前記撮像装置により撮像される前記光成分は、地表における太陽光が有意に減衰している波長を含む、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の非接触認証システム。
  7. 　前記撮像装置は、光学フィルターを含み、
    　１３８０ナノメートル未満の波長を有する光に対する前記光学フィルターの透過率は、１３８０ナノメートル以上の波長を有する光に対する前記光学フィルターの透過率よりも低い、
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の非接触認証システム。
  8. 　前記１以上の照明装置は、前記照明光の発光強度を周期的に変化させ、
    　前記撮像装置は、前記照明光の発光強度の変化に対応して、前記撮像装置の感度を周期的に変化させる、
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の非接触認証システム。
  9. 　前記１以上の照明装置は、第１方向及び前記第１方向と異なる第２方向から前記照明光を前記手に照射し、
    　前記撮像装置は、前記第１方向から前記手に照射された前記照明光に起因する前記反射光及び前記第２方向から前記手に照射された前記照明光に起因する前記反射光を撮像する、
    　請求項１から８のいずれか１項に記載の非接触認証システム。
  10. 　前記１以上の照明装置は、前記第１方向から前記照明光を前記手に照射する第１照明装置及び前記第２方向から前記照明光を前記手に照射する第２照明装置を含み、
    　前記第１照明装置が前記照明光を前記手に照射するタイミングは、前記第２照明装置が前記照明光を前記手に照射するタイミングと異なる、
    　請求項９に記載の非接触認証システム。
  11. 　前記１以上の照明装置は、前記照明光が前記手に照射される方向を変化させる調整部を含み、
    　前記１以上の照明装置は、前記調整部を用いて、前記第１方向及び前記第２方向から前記照明光を前記手に照射する、
    　請求項９に記載の非接触認証システム。
  12. 　前記撮像装置により撮像される前記光成分は、前記反射光における、１３８０ナノメートル以上２５００ナノメートル未満の波長範囲の光成分である、
    　請求項１から１１のいずれか１項に記載の非接触認証システム。
  13. 　１３８０ナノメートル以上の波長範囲において光成分を含む照明光を、手のうちの物体に接触していない部分に照射することと、
    　前記手の前記部分において前記照明光を反射することにより生じた反射光における、前記波長範囲の光成分を撮像することで、指紋画像および掌紋画像のうちの少なくとも一方を認証情報として取得することとを含む、
    　認証方法。
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