JP2006068328A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
生体内方に有する認証対象を高画質で撮像し得る撮像装置を提案する。
【解決手段】
近赤外光光源から指に照射され、その指の内方を経由して得られる血管投影光のうち、ＣＣＤ撮像素子２３の撮像面に対して略垂直又は垂直となる方向の血管投影光を選択的に撮像面に導光する。この場合、撮像面に対して略垂直又は垂直となる方向以外の方向から得られる光の大部分として、本来必要とすべき血管投影光ではなく、血管を通過することなく指から得られた非血管投影光や指背方向から到来する可視光を排除することができるため、当該血管投影光以外の光に起因するノイズ成分を大幅に除去することができる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、撮像装置に関し、例えば生体内方に介在する血管を認証対象として撮像する撮像装置に適用して好適なものである。

従来、バイオメトリクス認証の対象として血管がある。この血管には内在する脱酸素化ヘモグロビン（静脈血）又は酸素化ヘモグロビン（動脈血）で近赤外線帯域の光（近赤外光）を特異的に吸収するといった性質があることが知られている。

このような性質を利用して血管を撮像するようになされた撮像装置が提案されている（例えば特許文献１参照)。

この撮像装置は、生体から反射する反射光（可視光等の雰囲気中の通常光）の強度よりも強い強度の近赤外光を指腹に照射し、当該指内方の血管組織において内在するヘモグロビンに吸収されると共に血管組織以外の組織において散乱することにより得られた近赤外光を、近赤外光を透過するマクロレンズを介してＣＣＤ(Charge Coupled Device)に導光する。

そして撮像素子は、この近赤外光を光電変換することによりＣＣＤにチャージされる単位時間あたりの電荷量を、当該ＣＣＤにおける近赤外光に対する撮像感度が通常光よりも鋭敏となるようにＣＣＤを調整するようにして血管画像信号を得るようになされている。

従って、この撮像装置によれば、可視光等の雰囲気中の通常光に基づくノイズ成分の低減を電気的に制御するため、当該通常光を遮断する物理的な遮蔽部材を設けることなく、またマクロレンズにおける近赤外光の透過波長域を厳密に追及することもなく血管を撮像することができ、かくして小型化を実現することができる。
特開２００４−１３５６０９公報

しかしながらかかる構成の撮像装置においては、生体の内方を経由せずに生体表面を反射することにより得られた近赤外光をもＣＣＤに導光するため、その分だけ血管画像信号のノイズ成分が増量することとなり、この結果、血管画像における低画質化を招くという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、生体内方に有する認証対象を高画質で撮像し得る撮像装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、生体の内方に介在する認証対象を撮像する撮像装置であって、生体に撮像光を照射する照射手段と、照射手段から生体に照射され、生体の内方を経由して得られる撮像光を撮像する撮像素子と、生体の内方を経由して得られる撮像光のうち、撮像面に対して略垂直方向又は垂直方向となる撮像光を選択的に撮像面に導光する導光手段とを設けるようにした。

従ってこの撮像装置では、生体の内方において散乱することにより略垂直又は垂直となる方向以外の方向から得られる光を排除しつつ、当該生体の内方において認証対象の反射光として略垂直又は垂直となる方向から得られる撮像光を撮像面に導光することができるため、当該撮像素子から出力される信号から、本来必要としない光に起因するノイズ成分を大幅に除去することができる。

本発明によれば、生体に撮像光を照射する照射手段と、照射手段から生体に照射され、生体の内方を経由して得られる撮像光を撮像する撮像素子と、生体の内方を経由して得られる撮像光のうち、撮像面に対して略垂直方向又は垂直方向となる撮像光を選択的に撮像面に導光する導光手段とを設けるようにしたことにより、生体の内方において散乱することにより略垂直又は垂直となる方向以外の方向から得られる光を排除することができるため、当該撮像素子から出力される信号からノイズ成分を大幅に除去することができ、かくして生体内方に有する認証対象を高画質で撮像することができる。

以下図面について本発明を適用した実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
（１−１）血管撮像装置の全体構成
図１及びこの図１のＡ−Ａ´を断面にとった図２において、１は全体として第１の実施の形態による血管撮像装置１を示す。この血管撮像装置１は略直方体形状の筺体２を有し、当該撮像装置１の正面に対応する筺体２の側面には、撮像開始ボタン等の各種操作ボタンからなる操作部３及び表示部４が設けられている。

一方、この筺体２の上面には指を模る湾曲形状の凹部５が形成されており、当該凹部５の底面には撮像開口部６が設けられている。従ってこの血管撮像装置１は、撮像開口部６にあてがうようにして配置される指ＦＧを撮像開口部６にガイドし、かつ凹部５の湾曲先端に指先を当接するように配置された指ＦＧに対する撮像開口部６の位置を撮像者に応じて位置決めし得るようになされている。

そしてこの撮像開口部６の表面には、所定材質でなる無色透明の開口カバー部７（図２）が設けられている一方、筺体２の内部における撮像開口部６の直下には、撮像部８が設けられている。従ってこの血管撮像装置１は、撮像開口部６から筺体２の内部への異物の流入を防止し、かつ指ＦＧを撮像開口部６に配置することに起因する撮像部８の汚れを未然に防止し得るようになされている。

またこの凹部５の側面には、当該凹部５に配置される指ＦＧの指差方向に対して直行する対向位置において、近赤外光を撮像光として照射する１対の近赤外光光源９（９Ａ及び９Ｂ）が設けられている。この近赤外光光源９においては、指腹での表面反射を低減するため、図３に示すように、撮像部８における撮像面Ｆ１と鋭角αをなす照射方向ｉｄから近赤外光を照射するようになされている。なお、この場合、撮像部８における撮像面と３０°〜６０°をなす照射方向が有効となる。

従ってこの血管撮像装置１では、近赤外光光源５から凹部５に配置された指ＦＧの指腹側部分に近赤外光が照射される。そしてこの近赤外光は、その指ＦＧ内方の血管組織において内在するヘモグロビンに吸収されると共に血管組織以外の組織において散乱することにより血管投影光として指ＦＧから撮像開口部６及び開口カバー部７を順次介して撮像部８に入射することとなる。

撮像部８は、画素に対応して複数のフォトダイオードを格子状に配したＣＣＤ撮像素子を有し、開口カバー部７を介して入射する血管投影光をＣＣＤ撮像素子の撮像面に導光するようにして血管を撮像し、当該撮像結果を血管画像信号Ｓ１０として順次信号処理部１０に出力する。

信号処理部１０は、操作部３から供給される撮像命令に応じて近赤外光光源９及び撮像部８を駆動制御し、当該撮像部８から順次出力される血管画像信号Ｓ１０に基づいて、撮像者固有の血管形成パターンからなる情報（以下、これを認証情報と呼ぶ）を生成する。

そして信号処理部１０は、この血管撮像装置１に対して所定の通信路を介して接続された認証装置に対して認証情報を送信すると共に、当該認証装置での認証情報に基づく認証処理結果として正規ユーザである判定結果が得られた場合にのみ、この認証装置との間で例えば電子商取引に関するデータ等の各種データを授受するようになされている。

このようにこの血管撮像装置１は、生体内方に有する血管を認証対象として撮像し、当該撮像結果から生成した認証情報に基づく認証処理結果に応じて引き続きその後の処理を実行するようになされている。

（１−２）血管投影光
ここで、開口カバー部７を介して入射する血管投影光について説明する。この血管投影光は、上述したように、撮像面Ｆ１と鋭角αをなす照射方向ｉｄ（図３）から指ＦＧに照射され、その指ＦＧの内方において散乱することにより当該指ＦＧから得られたものであるが、当該生体における散乱要素の個人差や、撮像時における環境変化等により様々な方向から得られることとなる。従って、各種方向から得られる血管投影光には、例えば図４（Ａ）に示すように、血管を反射することなく指ＦＧから得られた近赤外光（以下、これを非血管投影光と呼ぶ）も多く混在している。

またこの血管撮像装置１には、凹部５に配置される指背方向から到来する可視光を物理的に遮蔽する部材がないため、血管投影光には、例えば図４（Ｂ）に示すように、可視光も混在している。

そして、かかる非血管投影光や可視光が混在した状態で開口カバー部７を介して入射する血管投影光を例えばマクロレンズ等の光学系によってＣＣＤ撮像素子の撮像面に集光した場合、本来必要とすべき血管投影光以外の非血管投影光（図４（Ａ））や可視光（図４（Ｂ））をも撮像面に導くことになり、この結果、当該ＣＣＤ撮像素子２３での撮像結果として得られる血管画像信号Ｓ１０には、これら非血管投影光や可視光に起因するノイズの割合が多くなるといった事態を招くことになる。

しかし、これら非血管投影光及び可視光は、主に、照射方向や指断面の中央に骨が介在すること等に起因して、撮像面に対して略垂直方向又は垂直方向以外の方向から入射することが多い。

そこで、撮像部８においては、開口カバー部７を介して入射する血管投影光のうち、撮像面に対して略垂直方向又は垂直方向から入射する血管投影光（以下、これを垂直方向血管投影光と呼ぶ）を選択的にＣＣＤ撮像素子の撮像面に導光するようになされている。

（１−３）撮像部の具体的構成
実際上、この撮像部８は、図４に示すように、開口カバー部７を介して入射する入射光路上に光ファイバ束２１、集光レンズ２２及びＣＣＤ撮像素子２３を配置することにより構成されており、当該開口カバー部７を介して入射する垂直方向血管投影光を光ファイバ束２１及び集光レンズ２２によってＣＣＤ撮像素子２３の撮像面に導光するようになされている。

この光ファイバ束２１は、画素に対応するフォトダイオード数と同一数でなる光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎを、当該断面が同一円形となるように束ねて構成される。これら光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎは、所定の屈折率の誘電体で管状に形成された媒質（以下、これをコアと呼ぶ）と、当該コアよりも低い屈折率の誘電体でコアを覆うようにして形成された媒質（以下、これをグラッドと呼ぶ）とによってそれぞれ構成される。

そしてこれら光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎの一端には、開口カバー部７を介して入射する垂直方向血管投影光を集光してコアに入射する半球状のレンズ（以下、これをコア入射レンズと呼ぶ）ＣＩＬ１〜ＣＩＬｎがそれぞれ設けられている。

従って光ファイバ束２１は、対応するコア入射レンズＣＩＬから入射した垂直方向血管投影光を減衰させることなくかつ相互干渉を引き起こすことなく伝送し、当該コア末端から集光レンズ２２に排光するようになされている。

集光レンズ２２は、光ファイバ束２１における各光ファイバＯＦのコア末端からそれぞれ排光される垂直方向血管投影光をＣＣＤ撮像素子２３の撮像面に集光する。

このようにしてこの撮像部８は、ＣＣＤ撮像素子２３上に配設された光ファイバ束２１及び集光レンズ２２によって垂直方向血管投影光を選択的にＣＣＤ撮像素子２３の撮像面に導光することにより、当該ＣＣＤ撮像素子２３での撮像結果として出力される血管画像信号Ｓ１０から、本来必要とすべき血管投影光以外の光に起因するノイズ成分を大幅に除去することができるようになされている。

（１−４）信号処理部の具体的な処理内容
次に、信号処理部１０を機能的に表す図６を用いて、当該信号処理部１０の具体的な処理内容について詳述する。

この図６において、信号処理部１０は、この撮像装置１全体の制御を司る制御部３０に対して、光源駆動制御部３１、ＣＣＤ撮像素子駆動制御部３２、画像処理部３３及び通信部３４がそれぞれバス３５を介して接続されることにより構成される。

この制御部３０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、各種プログラムが格納されたＲＯＭ(Read Only Memory)及びワークメモリとしてのＲＡＭ(Random Access Memory)等を有し、当該プログラムに従って、操作部３から供給される各種命令に応じて光源駆動制御部３１、ＣＣＤ撮像素子駆動制御部３２、画像処理部３３及び通信部３４を適宜制御する。

また制御部３０は、通信部３４から送出されるデータの内容を、必要に応じて表示部４（図１）を介して表示するようになされている。

光源駆動制御部３１は、制御部３０の制御のもとに起動し、所定の電圧レベルでなる光源駆動制御信号Ｓ３１を生成する。そして光源駆動制御部３１は、この光源駆動制御信号Ｓ３１を近赤外光光源９に印加するようにして、当該近赤外光光源９を駆動する。

この結果、凹部５に配置された指ＦＧの指腹側部分に対して近赤外光が照射されることとなる。

ＣＣＤ撮像素子駆動制御部３２は、制御部３０の制御のもとに起動し、所定のデューティ比でなるＣＣＤ撮像素子駆動信号Ｓ３２を生成する。そしてＣＣＤ撮像素子駆動制御部３２は、このＣＣＤ撮像素子駆動信号Ｓ３２をＣＣＤ撮像素子２３に出力するようにして、当該ＣＣＤ撮像素子２３を駆動する。

この結果、このＣＣＤ撮像素子駆動信号Ｓ３２の立ち下がり（又は立ち上がり）を読み出し時点として、当該読み出し時点までにＣＣＤ撮像素子２３にチャージされた電荷が血管画像信号Ｓ１０として順次出力されることとなる。

画像処理部３３は、ＣＣＤ撮像素子２３から順次出力される血管画像信号Ｓ１０のうち例えば最初の血管画像信号Ｓ１０に対してＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換処理を施し、この結果得られる血管画像データに対してメディアンフィルタ処理を施すようにしてこの血管画像信号Ｓ１０に含まれるノイズ成分を除去する。

この後、画像処理部３３は、ノイズ成分が除去された血管画像データに対して例えばラプラシアン処理を施すようにして当該血管画像内の血管輪郭を抽出し、当該血管輪郭が抽出された血管画像を認証情報Ｄ３３として通信部３４に送出する。

通信部３４は、制御部３０から供給されるデータ又は通信部３４から供給される認証情報Ｄ３３に対して所定の通信方式に準拠した変調処理等を施し、この処理結果として得られる信号を認証装置に送信する一方、当該認証装置から送信された信号を受信し、当該受信した信号に対して、かかる変調処理と同一の通信方式に準拠した復調処理等を施し、この処理結果として得られるデータを制御部３０に送出するようになされている。

このようにしてこの信号処理部１０においては、生体内方に有する血管を認証対象として撮像するように制御し、当該撮像結果を認証情報Ｄ３３として認証装置に送出するようになされている。

（１−５）第１の実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、この血管撮像装置１は、指ＦＧの内方を経由して得られる血管投影光のうち、ＣＣＤ撮像素子２３の撮像面に対して略垂直又は垂直となる方向の血管投影光（垂直方向血管投影光）を選択的に撮像面に導光する。

従ってこの血管撮像装置１では、指ＦＧの内方を経由して撮像面に対して略垂直又は垂直となる方向以外の方向から得られる光の大部分として、本来必要とすべき血管投影光ではなく、血管を通過することなく指ＦＧから得られた非血管投影光（図４（Ａ））や指背方向から到来する可視光（図４（Ｂ））を排除することができる。

このため、血管撮像装置１では、ＣＣＤ撮像素子２３から出力される血管画像信号Ｓ１０から、本来必要とすべき血管投影光以外の光に起因するノイズ成分を大幅に除去することができ、かくして生体内方に有する認証対象を高画質で撮像することができる。

この場合、血管撮像装置１は、所定の屈折率でなる媒質で管状に形成されたコアと、当該コアよりも低い屈折率でなる媒質でコアを覆うようにして形成されたグラッドとからなる光ファイバＯＦを束ねた光ファイバ束２１と、当該コアの一端にそれぞれ設けられ、垂直方向血管投影光をコアに入射するコア入射レンズＣＩＬ１〜ＣＩＬｎとによって、垂直方向血管投影光を選択的に撮像面に伝送する。

従ってこの血管撮像装置１では、垂直方向血管投影光を減衰させることなく相互干渉を引き起こさせることもなく撮像面に導光することができるため、当該撮像結果となる血管画像のコントラスト比を低下させることなくシャープに維持することができ、この結果、生体内方に有する認証対象を一段と高画質で撮像することができる。

以上の構成によれば、指ＦＧの内方を経由して得られる血管投影光のうち垂直方向血管投影光を選択的にＣＣＤ撮像素子２３の撮像面に導光するようにしたことにより、撮像面に対して略垂直又は垂直となる方向以外の方向から得られる光の大部分となる血管投影光以外の光を排除することができるため、当該血管投影光以外の光に起因するノイズ成分を大幅に除去することができ、かくして生体内方に有する認証対象を高画質で撮像することができる。

（２）第２の実施の形態
（２−１）血管撮像装置の全体構成
図２との対応部分に同一符号を付した図７に示すように、この血管撮像装置１００では、第１の実施の形態における撮像部８に代えて撮像部１０８が設けられている。

この撮像部１０８は、複数のフォトダイオードをライン状に配したＣＣＤ撮像素子（以下、これをライン状ＣＣＤ撮像素子と呼ぶ）を有している点で、画素に対応して複数のフォトダイオードを格子状に配したＣＣＤ撮像素子を有していた撮像部８とは相違する。

またこの撮像部１０８は、近赤外光光源９（図１及び図２）と同一構成でなる近赤外光光源を有し、この近赤外光光源から照射される近赤外光を指ＦＧ内方の認証対象となる血管に対して選択的に導光すると共に、当該指ＦＧ内方を経由して得られる垂直方向血管投影光をライン状ＣＣＤ撮像素子に選択的に導光するようにして血管を撮像する点で、当該垂直方向血管投影光を画素に対応するＣＣＤ撮像素子２３に導光するようにして血管を撮像するだけであった撮像部８（図２）とは相違する。

そしてこの血管撮像装置１００では、第１の実施の形態における信号処理部１０に代えて信号処理部１１０が設けられている。

この信号処理部１１０は、近赤外光光源（図示せず）から照射される近赤外光の照射パターンを単位時間ごとに変更するように制御する点で、当該近赤外光を単に照射するように制御していた信号処理部１０（図２）とは相違する。またこの信号処理部１１０では、このように制御した結果、撮像部１０８での撮像結果として出力される血管画像信号Ｓ１００に対する処理内容が第１の実施の形態の場合とは相違する。

またこの血管撮像装置１００においては、凹部５に指腹をあてがうと共に凹部５の湾曲先端に指先を当接するようにして配置された指ＦＧを撮像開始位置として、その後に指差方向とは逆の方向（以下、これを指差逆方向と呼ぶ）に所定の速度で移動する指ＦＧを所定の撮像期間だけ撮像する点で、当該撮像開始位置で固定した指ＦＧを所定の撮像期間だけ撮像する第１の実施の形態の血管撮像装置１とは相違する。

この場合、血管撮像装置１００は、撮像開始位置から指差逆方向に所定の速度で移動する指ＦＧの内方における血管に対して、近赤外光光源から照射する照射パターンを変更しながら近赤外光を選択的に照射し、当該指ＦＧ内方を経由して得られる垂直方向血管投影光をライン状ＣＣＤ撮像素子に導光するようにして血管を所定の撮像期間だけ撮像する。

そして血管撮像装置１００は、この撮像結果として得られる血管画像信号Ｓ１００に基づいて認証情報を生成し、これを認証装置に対して認証情報を送信すると共に、当該認証装置での認証情報に基づく認証処理結果として正規ユーザである判定結果が得られた場合にのみ、この認証装置との間で例えば電子商取引に関するデータ等の各種データを授受するようになされている。

このようにこの血管撮像装置１００は、移動する指ＦＧを撮像する分だけ血管撮像装置１に比して広範囲に血管を撮像し、当該撮像結果から生成した認証情報に基づく認証処理結果に応じて引き続きその後の処理を実行するようになされている。

（２−２）撮像部の具体的構成
次に、撮像部１０８の具体的な構成を説明する。この撮像部１０８は、図８及びこの図８のＢ−Ｂ´を断面にとった図９に示すように、開口カバー部７を介して入射する入射光路上に直方体形状のベース１２１を有し、このベース１２１の内部には近赤外光光源１２２が設けられる共に、当該開口カバー部７と対向するベース１２１の表面には、近赤外光光源１２２から照射される近赤外光を導光するライン状の光ファイバ束（以下、これを照射用光ファイバ束と呼ぶ）１２３が設けられている。

この照射用光ファイバ束１２３は、複数の光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎを互いに隣接するように一列に並べ、かつその列方向が凹部５に配置される指ＦＧの指差方向と直交するように並べるようにして構成されている。

この場合、照射用光ファイバ束１２３は、凹部５に指腹をあてがうと共に凹部５の湾曲先端に指先を当接するようにして配置された指ＦＧを撮像開始位置として、その後に指差方向とは逆の方向（以下、これを指差逆方向と呼ぶ）に所定の速度で移動する指ＦＧに対して、対応する光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎのコア一端から入射される近赤外光を減衰させることなくかつ相互干渉を引き起こすことなく導光し得るようになされている。

ここで、各光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎのコア末端から排光される近赤外光の距離が短距離であるため、当該光ファイバＯＦでは焦点深度が比較的に短くなることが一般的に知られている。

従って、光ファイバＯＦにおける焦点深度を生体内方の血管が介在する層に合わせることができれば、図４（Ａ）においても上述したように、当該生体表面で反射する近赤外光や、血管の介在しない部位で反射する近赤外光等のような非血管投影光の影響を受けるといった事態を大幅に低減することができることになる。

そこで、この照射用光ファイバ束１２３では、対応する光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎのコア末端から排光される近赤外光の到達距離が血管の介在する層となるように、そのコアの位置やコアでの反射経路等の伝送条件が選定されている。

これによりこの撮像部１０８では、凹部５に配置される指ＦＧに内在する血管に対して、近赤外光光源１２２から照射される近赤外光を、照射用光ファイバ束１２３を介して選択的に導光することができるようになされている。

一方、この撮像部８では、ベース１２１の側面にライン状ＣＣＤ撮像素子１２４が一体形成されており、当該ライン状ＣＣＤ撮像素子１２４の撮像面には、指ＦＧ内方を経由して得られる血管投影光を導光するライン状の光ファイバ束（以下、これを撮像用光ファイバ束と呼ぶ）１２５が設けられている。

この撮像用光ファイバ束１２５は、ライン状に配されたライン状ＣＣＤ撮像素子１２４のフォトダイオードに対応させて光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎを一列に並べ、かつその列方向が凹部５に配置される指ＦＧの指差方向と直交するように並べるようにして構成されている。

そしてこれら光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎの一端には、開口カバー部７を介して入射する垂直方向血管投影光を集光してコアに入射する半球状のコア入射レンズＣＩＬ１〜ＣＩＬｎがそれぞれ設けられている。

この場合、撮像用光ファイバ束１２５は、照射用光ファイバ束１２３から凹部５に配置された指ＦＧ内方の血管に選択的に照射され、その指ＦＧから得られる垂直方向血管投影光を、対応するコア入射レンズＣＩＬから入射するようにして撮像面に選択的に導光し得るようになされている。

かかる構成に加えて、この撮像部１０８におけるベースの表面には、照明用光ファイバ束１２３における各光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎに対する近赤外光の照射パターンを所定の単位時間ごとに切り換える液晶シャッタ１２６が設けられている。

この実施の形態の場合、液晶シャッタ１２６は、照明用光ファイバ束１２３の光ファイバＯＦ１、ＯＦ２、……、ＯＦｎにだけ近赤外光が照射されるように照射パターンを単位時間ごとに切り換えるようになされている。

従ってこの撮像部１０８では、照明用光ファイバ束１２３の各光ファイバＯＦから指ＦＧ内方の血管に導光される近赤外光同士の干渉を未然に回避することができるようになされている。

この場合、撮像部１０８では、近赤外光光源１２２をベース内部に収納しているため、当該近赤外光光源１２２から照射される近赤外光を直接的にライン状ＣＣＤ撮像素子１２４に入射させるといった事態をも未然に回避することができるようになされている。

このようにして撮像部１０８は、指ＦＧ内方の認証対象となる血管に対して近赤外光を選択的に導光すると共に、当該指ＦＧ内方を経由して得られる垂直方向血管投影光をライン状ＣＣＤ撮像素子に選択的に導光するようにして血管を撮像するようになされている。

（２−３）信号処理部の具体的な処理内容
次に、図６との対応部分に同一符号を付した図１０を用いて、信号処理部１１０の具体的な処理内容について詳述する。

この図１０において、信号処理部１１０は、液晶シャッタ１２６を駆動制御する液晶シャッタ駆動制御部１３５が新たに設けられた点、画像処理部３３に代えて画像処理部１３３が設けられた点で、第１の実施の形態の信号処理部１０とは相違する。

この液晶シャッタ駆動制御部１３５は、図１１（Ａ）に示すように、照明用光ファイバ束１２３における光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎのうち例えば光ファイバＯＦ１に対応する部分だけに近赤外光を照射するためのマスク画像ＩＭの信号を照射パターン信号Ｓ１３５として生成し、これを液晶シャッタ１２６に送出する。この結果、液晶シャッタ１２６では、図１１（Ｂ）に示すように、照明用光ファイバ束１２３の光ファイバＯＦ１だけに近赤外光が照射されることとなる。

同様にして、液晶シャッタ駆動制御部１３５は、光ファイバＯＦ２に対応する部分だけに近赤外光を照射するための照射パターン信号Ｓ１３５、光ファイバＯＦ３に対応する部分だけに近赤外光を照射するための照射パターン信号Ｓ１３５、……、光ファイバＯＦｎに対応する部分だけに近赤外光を照射するための照射パターン信号Ｓ１３５を所定単位時間ごとに順次生成し、当該照射パターン信号Ｓ１３５を液晶シャッタ１２６に送出するようになされている。

この結果、液晶シャッタ１２６では、照明用光ファイバ束１２３の光ファイバＯＦ１に続いて、光ファイバＯＦ２、……、ＯＦｎに対して単位時間の間だけ順次近赤外光が照射されることとなる。

このようにして液晶シャッタ駆動制御部１３５は、照明用光ファイバ束１２３における各光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎに対する近赤外光の照射パターンを所定の単位時間ごとに切り換えるように液晶シャッタ１２６を制御するようになされている。

この際、信号処理部１１０は、撮像開始位置から指差逆方向に所定の速度で移動する指ＦＧの内方における血管に選択的に照射するように、光源駆動制御部３１を介して近赤外光光源１２２を駆動制御する一方、当該指ＦＧ内方を経由して撮像面に選択的に導光される垂直方向血管投影光の撮像結果を血管画像信号Ｓ１００として画像処理部１３３順次出力するように、ＣＣＤ駆動制御部３２を介してライン状ＣＣＤ撮像素子１２４を駆動制御する。

画像処理部１３３は、ライン状ＣＣＤ撮像素子１２４から順次出力される血管画像信号Ｓ１００を内部メモリに一時的に格納し、この内部メモリに規定データ数の血管画像信号Ｓ１００を格納すると、これら血管画像信号Ｓ１００に基づいて所定ライン数でなる１枚の血管画像信号を生成する。

そして画像処理部１３３は、この血管画像信号に対して、第１の実施の形態の場合と同様に、Ａ／Ｄ変換処理、メディアンフィルタ処理及びラプラシアン処理を順次施すようにして当該血管画像内の血管輪郭を抽出し、当該血管輪郭が抽出された血管画像を認証情報Ｄ１３３として通信部３４に送出する。この認証情報Ｄ１３３は、制御部３０の制御のもとに通信部３４を介して認証装置に送信され、当該認証装置において正規ユーザの有無の判断基準として用いられることとなる。

このようにしてこの信号処理部１１０においては、生体内方に有する血管を血管撮像装置１に比して広範囲に撮像するように制御し、当該撮像結果を認証情報Ｄ１３３として認証装置に送出するようになされている。

（２−４）第２の実施の形態による動作及び効果
以上の構成において、この血管撮像装置１００は、指ＦＧ内方に介在する血管に対して近赤外光を選択的に照射し、当該指ＦＧ内方から得られる近赤外光を撮像する。従ってこの血管撮像装置１００では、生体表面で反射する近赤外光や、血管の介在しない部位で反射する近赤外光等のような非血管投影光の影響を大幅に低減することができるため、当該血管が反映された近赤外光（血管投影光）だけに着目して撮像することができる。

この場合、血管撮像装置１００は、所定の屈折率でなる媒質で管状に形成されたコアと、当該コアよりも低い屈折率でなる媒質でコアを覆うようにして形成されたグラッドとからなる光ファイバＯＦによって、近赤外光光源１２２から照射される近赤外光を生体に内在する血管に対して選択的に照射する。

従ってこの血管撮像装置１では、近赤外光を血管に照射するように焦点距離を容易に設定し、かつ装置自体の大型化を回避するようにして近赤外光を血管に対して選択的に照射することができる。

またこの血管撮像装置１００においては、複数の光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎをライン状に並べ、これら光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎに対する近赤外光の照射パターンを所定の単位時間ごとに切り換える。

従ってこの血管撮像装置１では、血管の介在しない部位で反射する近赤外光等のような非血管投影光の影響を大幅に低減し、かつ当該光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎから血管に導光される近赤外光同士の干渉を未然に回避することができるため、認証対象となる血管を広範囲にかつその血管を高精度で撮像することができる。

さらにこの血管撮像装置１００においては、指ＦＧ内方に介在する血管に対して近赤外光を選択的に照射し、当該指ＦＧ内方から得られる近赤外光のうち、垂直方向血管投影光を撮像面に選択的に導光するようにして血管を撮像する。

従ってこの血管撮像装置１００では、照射時及び撮像時の双方において生体表面で反射する近赤外光や、血管の介在しない部位で反射する近赤外光等のような非血管投影光の影響を大幅に低減することができるため、本来必要とすべき血管投影光以外の光に起因するノイズ成分を大幅に除去することができ、かくして生体内方に有する認証対象を高画質で撮像することができる。

以上の構成によれば、指ＦＧ内方に介在する血管に対して近赤外光を選択的に照射し、当該指ＦＧ内方から得られる近赤外光を撮像するようにしたことにより、生体表面で反射する近赤外光や、血管の介在しない部位で反射する近赤外光等のような非血管投影光の影響を大幅に低減することができるため、当該血管が反映された近赤外光（血管投影光）だけに着目して撮像することができ、かくして生体内方に有する認証対象を高画質で撮像することができる。

（３）他の実施の形態
上述の実施の形態においては、血管撮像装置として、指ＦＧの指腹側から近赤外光を照射し、その指ＦＧ内方を経由することにより指腹側から得られる血管投影光を撮像する血管撮像装置１、１００を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、指ＦＧの指背側から近赤外光を照射し、その指ＦＧ内方を経由することにより指腹側から得られる血管投影光を撮像する血管撮像装置を適用するようにしても良い。この血管撮像装置を適用した場合であっても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。なお、血管撮像装置１、１００は、図１及び図２、図７に示した構成でなるものを適用したが、この他種々の構成でなるものを採用するようにしても良い。

また上述の実施の形態においては、生体の内方に介在する認証対象として血管を撮像するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば真皮層の表面（真皮層のうち表皮層との境界部分における凹凸分布パターン）等、生体の内方に介在するこの他種々のものを認証対象として用いることができる。この場合、認証対象の撮像部位として、指ＦＧを適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該指ＦＧ以外を適用するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、生体に撮像光を照射する照射手段として、第１の実施の形態では撮像面Ｆ１と鋭角αをなす照射方向ｉｄから近赤外光を照射する近赤外光光源９を適用し、第２の実施の形態では撮像面Ｆ１と直交する方向から近赤外光を照射する近赤外光光源１２２を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、生体表面のうち撮像面と対向する側（指腹側）から照射する近赤外光光源９又は近赤外光光源１２２に代えて、当該対向する側とは相反する側（指背側）から照射する近赤外光光源を適用するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、生体の内方を経由して得られる撮像光のうち、撮像面に対して略垂直方向又は垂直方向となる撮像光を選択的に撮像面に導光する導光手段を、第１の実施の形態では、画素に対応するフォトダイオード数と同一数でなる光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎを断面が同一円形となるように束ねた光ファイバ束２１と、当該光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎの一端に設けられたコア入射レンズＣＩＬ１〜ＣＩＬｎと、当該光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎの他端から排光される光を撮像面に集光する集光レンズ２２とによって構成するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該集光レンズ２２を省いて構成するようにしても良い。

この場合、例えば図５との対応部分に同一符号を付した図１２に示すように、光ファイバ束２１に代えて、画素に対応するフォトダイオード数と同一数でなる光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎを四角錐台形状に束ねた光ファイバ束１４０を設けるようにして、当該光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎから排光される光を集光レンズ２２で集光することなく直接撮像面に導光することができる。また図１３に示すように、光ファイバ束２１に代えて、光ファイバ束１４０における光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎよりも短い長さｄでなる光ファイバ束１５０を設けるようにして、当該光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎから排光される光を集光レンズ２２で集光することなく直接撮像面に導光することもできる。このようにすれば、血管撮像装置全体として小型化を図ることができる。

さらに上述の実施の形態においては、生体の内方を経由して得られる撮像光のうち、撮像面に対して略垂直方向又は垂直方向となる撮像光を選択的に撮像面に導光する導光手段を、第２の実施の形態では、複数の光ファイバＯＦ１〜ＯＦｎを互いに隣接するように一列に並べた撮像用光ファイバ束１２５を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該複数列に並べた撮像用光ファイバ束を用いるようにしても良い。要は、ライン状に並べた撮像用光ファイバ束を用いることができる。

さらに上述の実施の形態においては、各光伝送部材に対する光源からの撮像光の照射パターンを切り換える照射パターン切換手段として、照明用光ファイバ束１２３の光ファイバＯＦ１、ＯＦ２、……、ＯＦｎにだけ近赤外光が照射されるように照射パターンを単位時間ごとに切り換える液晶シャッタ１２６を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば光ファイバＯＦ１及びＯＦ２、ＯＦ３及びＯＦ４、……、ＯＦｎ−１及びＯＦｎのように互いに隣接する２つの光ファイバＯＦを単位として切り換えるようにしても良く、あるいは光ファイバＯＦ１、ＯＦ５、ＯＦ９、……、ＯＦｎのように３つおきに切り換えるようにしても良く、要は、所定数の光ファイバを独立単位として照射する照射パターンを単位時間ごとに切り換えることができる。

本発明は、生体の血管の特徴を認証対象として認証する場合に利用可能である。

第１の実施の形態による血管撮像装置の外観構成を示す略線図である。 第１の実施の形態による血管撮像装置の内部構成を示す略線図である。 近赤外光の照射方向の説明に供する略線図である。 血管投影光以外の光の照射の説明に供する略線図である。 撮像部の構成（１）を示す略線図である。 信号処理部の構成（１）を示すブロック図である。 第２の実施の形態による血管撮像装置の構成を示す略線図である。 撮像部の構成（２−１）を示す略線図である。 撮像部の構成（２−２）を示す略線図である。 信号処理部の構成（２）を示すブロック図である。 近赤外光の照射の説明に供する略線図である。 他の実施の形態による撮像部の構成（１）を示す略線図である。 他の実施の形態による撮像部の構成（２）を示す略線図である。

符号の説明

１、１００……血管撮像装置、２……筺体、３……操作部、４……表示部、５……凹部、６……撮像開口部、７……開口カバー部、８、１０８……撮像部、９、１２２……近赤外光光源、１０、１１０……信号処理部、２１……光ファイバ束、２２……集光レンズ、２３、１２４……ＣＣＤ撮像素子、３０……制御部、３１……光源駆動制御部、３２……ＣＣＤ駆動制御部、３３、１３３……画像処理部、３４……通信部、１２１……ベース、１２３……照射用光ファイバ束、１２４……ライン状ＣＣＤ撮像素子、１２５……撮像用光ファイバ束、１２６……液晶シャッタ、１３５……液晶シャッタ駆動制御部、ＦＧ……指、ＯＦ１〜ＯＦｎ……光ファイバ、ＣＩＬ１〜ＣＩＬｎ……コア入射レンズ、Ｓ１０、Ｓ１００……血管画像信号、Ｓ３１……光源駆動制御信号、Ｓ３２……ＣＣＤ撮像素子駆動信号、Ｓ１３５……照射パターン信号、Ｄ３３、Ｄ１３３……認証情報、ＩＭ……マスク画像。

Claims (6)

1. 生体の内方に介在する認証対象を撮像する撮像装置において、
   上記生体に撮像光を照射する照射手段と、
   上記照射手段から上記生体に照射され、上記生体の内方を経由して得られる上記撮像光を撮像する撮像素子と、
   上記生体の内方を経由して得られる上記撮像光のうち、撮像面に対して略垂直方向又は垂直方向となる上記撮像光を選択的に上記撮像面に導光する導光手段と
   を具えることを特徴とする撮像装置。
2. 上記照射手段は、
   上記生体の表面うち撮像面と対向する側のうち、当該撮像面と鋭角をなす照射方向から上記撮像光を照射する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記導光手段は、
   上記撮像面上に設けられ、所定の屈折率の誘電体で形成された第１の媒質と、当該第１の媒質よりも低い屈折率の誘電体で上記第１の媒質を覆うようにして形成された第２の媒質とからなる光伝送部材と、
   上記生体の内方を経由して得られる上記撮像光を上記第１の媒質に入射する入射部材とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
4. 上記照射手段は、
   上記生体の表面うち撮像面と対向する側から上記認証対象に対して上記撮像光を選択的に照射する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
5. 上記照射手段は、
   上記撮像光を照射する光源と、
   所定の屈折率の誘電体で管状に形成された第１の媒質と、当該第１の媒質よりも低い屈折率の誘電体で上記第１の媒質を覆うようにして形成された第２の媒質とからなり、上記光源から照射される上記撮像光を上記生体の表面うち撮像面と対向する側から上記認証対象に伝送するように配置された光伝送部材とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
6. 上記光伝送部材は、ライン状に並べられ、
   各上記光伝送部材に対する上記光源からの上記撮像光の照射パターンを切り換える照射パターン切換手段
   を具えることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
   

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