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技術 生体認証装置および生体認証方法

出願人 ソニー株式会社
発明者 梶原淳志山本健二市村功
出願日 2007年11月15日 (13年3ヶ月経過) 出願番号 2007-296631
公開日 2008年7月17日 (12年7ヶ月経過) 公開番号 2008-165742
状態 特許登録済
技術分野 生体の呼吸・聴力・形態・血液特性等の測定 イメージ入力
主要キーワード 下方照明 側方照明 比較パターン 撮像パターン 指紋認証用 認証パターン 液晶マイクロレンズ 受光駆動
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2008年7月17日)のものです。
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図面 (9)

課題

生体認証簡易に行うことが可能な生体認証装置を提供する。

解決手段

複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部12と、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光し、各部位の撮像データを取得する撮像素子13と、各部位の撮像データに基づいて生体の単一の撮像データを生成する画像処理部14とを設ける。撮像の際に、撮像対象の生体2において走査などを行う必要がないため、撮像処理が簡易となる。また、印加電圧に応じて入射光線屈折方向変位可能な複数のマイクロレンズと、マイクロレンズに電圧印加するための認証モード切替部17とを設けるようにし、静脈認証指紋認証との間で認証モードの切替を行うようにしてもよい。

概要

背景

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

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

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

概要

生体認証簡易に行うことが可能な生体認証装置を提供する。複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部12と、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光し、各部位の撮像データを取得する撮像素子13と、各部位の撮像データに基づいて生体の単一の撮像データを生成する画像処理部14とを設ける。撮像の際に、撮像対象の生体2において走査などを行う必要がないため、撮像処理が簡易となる。また、印加電圧に応じて入射光線屈折方向変位可能な複数のマイクロレンズと、マイクロレンズに電圧印加するための認証モード切替部17とを設けるようにし、静脈認証と指紋認証との間で認証モードの切替を行うようにしてもよい。

目的

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

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部と、前記マイクロレンズアレイ部における各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光し、各部位の撮像データを取得する撮像素子と、前記撮像素子により得られた各部位の撮像データに基づき、生体の単一の撮像データを生成する画像処理部と、前記画像処理部により生成された単一の撮像データに基づき、少なくとも前記生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証部とを備えたことを特徴とする生体認証装置

請求項2

前記マイクロレンズは、印加電圧に応じて入射光線屈折方向変位可能なものであり、前記マイクロレンズに電圧印加するための電圧供給部を備えたことを特徴とする請求項1に記載の生体認証装置。

請求項3

前記電圧供給部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記生体の静脈を利用する静脈認証用の撮像データを取得する際には、前記電圧供給部から前記マイクロレンズへの供給電圧が所定の電圧値よりも低くなるようにすると共に、前記生体の指紋を利用する指紋認証用の撮像データを取得する際には、前記供給電圧が前記所定の電圧値よりも高くなるように制御することを特徴とする請求項2に記載の生体認証装置。

請求項4

前記電圧供給部を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記生体の静脈を利用する静脈認証用の撮像データを取得する際には、前記電圧供給部から前記マイクロレンズへの供給電圧が所定の電圧値よりも高くなるようにすると共に、前記生体の指紋を利用する指紋認証用の撮像データを取得する際には、前記供給電圧が前記所定の電圧値よりも低くなるように制御することを特徴とする請求項2に記載の生体認証装置。

請求項5

前記認証部は、前記静脈認証用の撮像データおよび前記指紋認証用の撮像データに基づいて、静脈認証および指紋認証のうちの少なくとも一方の生体認証を行うことを特徴とする請求項3に記載の生体認証装置。

請求項6

前記認証部は、前記静脈認証および前記指紋認証を行い、これらの認証結果を考慮して最終的な生体認証の結果を出力することを特徴とする請求項5に記載の生体認証装置。

請求項7

前記マイクロレンズアレイ部は、一対の基板と、前記基板上に形成され、前記電圧供給部からの電圧が印加される一対の電極と、前記一対の電極間に設けられた液晶層とを含んで構成され、前記一対の電極のうちの少なくとも一方が、前記マイクロレンズを構成するための曲面を有していることを特徴とする請求項2に記載の生体認証装置。

請求項8

前記生体へ向けて光を照射する光源を備えたことを特徴とする請求項1に記載の生体認証装置。

請求項9

前記光源は、近赤外波長領域の光を発するものであることを特徴とする請求項8に記載の生体認証装置。

請求項10

複数のマイクロレンズおよび撮像素子により生体を撮像し、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光して各部位の撮像データを取得すると共に、得られた各部位の撮像データに基づいて画像処理を行うことにより、生体の単一の撮像データを取得するデータ取得ステップと、得られた単一の撮像データに基づき、少なくとも前記生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証ステップとを含むことを特徴とする生体認証方法

請求項11

前記データ取得ステップにおいて、印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能な複数のマイクロレンズを用いて、各マイクロレンズへの印加電圧を変化させて入射光線の屈折方向を変位させつつ生体を撮像し、この生体の静脈撮像データおよび指紋撮像データを取得し、前記認証ステップにおいて、得られた静脈撮像データおよび指紋撮像データに基づいて静脈認証および指紋認証を行うことを特徴とする請求項10に記載の生体認証方法。

請求項12

前記データ取得ステップは、前記マイクロレンズに対して所定の電圧値よりも低い電圧を印加した状態で撮像を行い、前記静脈撮像データを取得するステップと、前記マイクロレンズに対して前記所定の電圧値よりも高い電圧を印加した状態で撮像を行い、前記指紋撮像データを取得するステップとを含むことを特徴とする請求項11に記載の生体認証方法。

請求項13

前記データ取得ステップは、前記マイクロレンズに対して所定の電圧値よりも高い電圧を印加した状態で撮像を行い、前記静脈撮像データを取得するステップと、前記マイクロレンズに対して前記所定の電圧値よりも低い電圧を印加した状態で撮像を行い、前記指紋撮像データを取得するステップとを含むことを特徴とする請求項11に記載の生体認証方法。

技術分野

0001

本発明は、撮像素子を用いた生体認証装置および生体認証方法に関する。

背景技術

0002

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

0003

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

0004

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

発明が解決しようとする課題

0005

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

0006

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

課題を解決するための手段

0007

本発明の生体認証装置は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部と、このマイクロレンズアレイ部における各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光し、各部位の撮像データを取得する撮像素子と、この撮像素子により得られた各部位の撮像データに基づき、生体の単一の撮像データを生成する画像処理部と、この画像処理部により生成された単一の撮像データに基づき、少なくとも生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証部とを備えたものである。

0008

本発明の生体認証装置では、マイクロレンズアレイ部における各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光が撮像素子により受光され、各部位の撮像データが得られる。また、これら各部位の撮像データに基づき、画像処理部により生体の単一の撮像データが生成される。そしてこの単一の撮像データに基づき、少なくとも静脈認証がなされる。したがって、撮像の際に、撮像対象の生体において走査などを行うことがないため、撮像処理が簡易になる。

0009

本発明の生体認証装置では、上記マイクロレンズが、印加電圧に応じて入射光線屈折方向変位可能なものであると共に、各マイクロレンズに電圧印加するための電圧供給部を備えるようにしてもよい。このように構成した場合、電圧供給部からマイクロレンズへ印加される電圧の大きさに応じて、マイクロレンズへの入射光線の屈折方向が変化し、これにより焦点距離も変化する。したがって、焦点距離を大きくして生体を撮像した場合の撮像データに基づく生体認証(例えば、静脈認証)と、焦点距離を小さくして生体を撮像した場合の撮像データに基づく生体認証(例えば、指紋認証)との間で、認証モード切替が可能となる。

0010

本発明の生体認証方法は、複数のマイクロレンズおよび撮像素子により生体を撮像し、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光を受光して各部位の撮像データを取得すると共に、得られた各部位の撮像データに基づいて画像処理を行うことにより、生体の単一の撮像データを取得するデータ取得ステップと、得られた単一の撮像データに基づき、少なくとも生体の静脈を利用する静脈認証を行う認証ステップとを含むようにしたものである。

0011

本発明の生体認証方法では、複数のマイクロレンズおよび撮像素子により生体が撮像されることにより、各マイクロレンズにより集光された互いに異なる生体の部位からの光が受光され、各部位の撮像データが得られる。また、これら各部位の撮像データに基づいて画像処理がなされることにより、生体の単一の撮像データが得られる。そしてこの単一の撮像データに基づき、少なくとも静脈認証がなされる。したがって、撮像の際に、撮像対象の生体において走査などを行うことがないため、撮像処理が簡易になる。

0012

本発明の生体認証方法では、上記データ取得ステップにおいて、印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能な複数のマイクロレンズを用いて、各マイクロレンズへの印加電圧を変化させて入射光線の屈折方向を変位させつつ生体を撮像し、この生体の静脈撮像データおよび指紋撮像データを取得すると共に、上記認証ステップにおいて、得られた静脈撮像データおよび指紋撮像データに基づいて静脈認証および指紋認証を行うようにしてもよい。このように構成した場合、マイクロレンズへの印加電圧を変化させつつ、生体が撮像される。すると、印加電圧の大きさに応じてマイクロレンズへの入射光線の屈折方向が変化し、これにより焦点距離も変化する。したがって、焦点距離を大きくして生体を撮像した場合には静脈撮像データが得られ、焦点距離を小さくして生体を撮像した場合には指紋撮像データが得られる。そして得られた静脈撮像データに基づいて静脈認証がなされ、得られた指紋撮像データに基づいて、指紋認証がなされる。

発明の効果

0013

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

0014

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

0015

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

0016

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

発明を実施するための最良の形態

0017

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

0018

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

0019

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

0020

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

0021

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

0022

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

0023

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

0024

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

0025

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

0026

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

0027

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

0028

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

0029

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

0030

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

0031

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

0032

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

0033

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

0034

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

0035

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

0036

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

0037

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

0038

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

0039

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

0040

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

0041

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

0042

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

0043

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

0044

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

0045

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

0046

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

0047

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

0048

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

0049

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

0050

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

0051

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

0052

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

0053

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

0054

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

0055

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

0056

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

0057

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

0058

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

0059

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

0060

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

0061

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

図面の簡単な説明

0062

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

符号の説明

0063

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

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