JP2009245416A - Biometric information acquisition apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体情報取得装置に関し、特に静脈認証に適用可能な生体情報取得装置に関する。 The present invention relates to a biological information acquisition apparatus, and more particularly to a biological information acquisition apparatus applicable to vein authentication.
生体認証技術としては、指紋認証、静脈認証、および瞳の光彩認証等が知られている。その中でも静脈認証は、指紋認証に比べて認証の偽造が困難であり、比較的簡易に認証を実行することができるため特に有望な技術として注目されている。 Known biometric authentication techniques include fingerprint authentication, vein authentication, and pupil iris authentication. Among them, vein authentication is attracting attention as a particularly promising technique because it is difficult to forge authentication compared to fingerprint authentication, and authentication can be performed relatively easily.
特許文献1及び2には、静脈認証に関する技術が開示されている。特許文献1には、生体認証に用いられる撮像装置が開示されている。この撮像装置では、光源(100)、支持台(300)、画像認証部(200)を積層させることで、撮像装置の小型化を図っている。特許文献2には、ラインセンサを活用して血管画像を取得する装置が開示されている。
静脈認証においては、良質な静脈像を取得するために、被検体の所定範囲に亘って近赤外線を照射することが必要になる。被検体の所定範囲に亘って近赤外線を十分に照射するためには、光源を被検体から十分に遠ざける必要が生じたり、多数の光源を用意する必要が生じたりする。しかしながら、このような場合、静脈像を取得する生体情報取得装置が大型化してしまい、本体機器に占める空間が増加してしまう。 In vein authentication, in order to acquire a good vein image, it is necessary to irradiate near infrared rays over a predetermined range of the subject. In order to sufficiently irradiate near-infrared rays over a predetermined range of the subject, it is necessary to keep the light source sufficiently away from the subject or to prepare a large number of light sources. However, in such a case, the biometric information acquisition apparatus that acquires a vein image is increased in size, and the space occupied in the main device is increased.
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、被検体の所定範囲に亘って光を照射することを確保しつつ、生体情報取得装置を更に小型化することを目的とする。 The present invention has been made to solve such problems, and an object of the present invention is to further reduce the size of a biological information acquisition apparatus while ensuring that light is irradiated over a predetermined range of a subject. And
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対する光照射に基づいて当該被検体の静脈像を取得可能な生体情報取得装置であって、前記被検体に照射されるべき光を出射する第1光源と、前記第1光源の出射光を第1光入射面から第1光出射面に案内する第1ライトガイドと、複数の画素を含む画素列が1列以上主面に形成された光検出器と、を備え、前記第1光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、前記第1ライトガイドと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置される。 A biological information acquisition apparatus according to the present invention is a biological information acquisition apparatus capable of acquiring a vein image of a subject based on light irradiation on the subject, and emits light to be irradiated on the subject. A light source, a first light guide for guiding emitted light of the first light source from the first light incident surface to the first light emitting surface, and light detection in which one or more pixel columns including a plurality of pixels are formed on the main surface The first light exit surface extends along a direction in which the plurality of pixels included in the pixel column are arranged, and the first light guide and the photodetector are arranged in the pixel column. Are sequentially arranged along a direction intersecting the arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel.
ライトガイドを活用することによって被検体の所定範囲に亘って光を照射することが可能になる。また、ライトガイドと光検出器と順次配置させることで、生体情報取得装置の薄型化を図ることができる。 By utilizing the light guide, it is possible to irradiate light over a predetermined range of the subject. In addition, the biological information acquisition apparatus can be thinned by sequentially arranging the light guide and the photodetector.
少なくとも前記第1ライトガイド及び前記光検出器が実装される基板を更に備える、と良い。これにより、生体情報取得装置のモジュール化を図ることができる。 It is preferable to further include a substrate on which at least the first light guide and the photodetector are mounted. Thereby, modularization of a biological information acquisition device can be achieved.
前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って複数の電極が配置された電極列を1列以上有する静電容量センサを更に備え、前記静電容量センサと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置される、と良い。 The capacitance sensor and the photodetector further include a capacitance sensor having one or more electrode columns in which a plurality of electrodes are arranged along the arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel column. It is preferable that the pixels are sequentially arranged along a direction intersecting the arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel column.
前記第1光源とは異なる波長の光を出射する第2光源と、前記第2光源の出射光を第2光入射面から第2光出射面に案内する第2ライトガイドと、を更に備え、前記第2光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、前記第2ライトガイドと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置される、と良い。 A second light source that emits light having a wavelength different from that of the first light source; and a second light guide that guides the emitted light of the second light source from the second light incident surface to the second light emitting surface. The second light exit surface extends along an arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel column, and the second light guide and the photodetector include a plurality of the plurality of pixels included in the pixel column. It is preferable that the pixels are sequentially arranged along a direction intersecting the pixel arrangement direction.
前記第1光源は、近赤外領域の波長の光を出射し、前記第2光源は、可視領域の波長の光を出射する、と良い。 The first light source may emit light having a wavelength in the near infrared region, and the second light source may emit light having a wavelength in the visible region.
前記画素列に含まれる複数の画素に対応して設けられた複数のレンズを更に備える、と良い。複数の前記レンズと前記光検出器間に形成された遮光層を更に備え、当該遮光層は、前記レンズの光軸に対応して複数の開口を有する、と良い。 It is preferable to further include a plurality of lenses provided corresponding to the plurality of pixels included in the pixel row. It is preferable that a light shielding layer formed between the plurality of lenses and the photodetector is further provided, and the light shielding layer has a plurality of openings corresponding to the optical axes of the lenses.
前記第1ライトガイドは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在する長尺な板状部材である、と良い。 The first light guide may be a long plate-like member extending along the arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel row.
本発明にかかる生体情報取得装置は、被検体に対する光照射に基づいて当該被検体の静脈像を取得可能な生体情報取得装置であって、前記被検体に照射されるべき光を出射する第1光源と、前記第1光源の出射光を第1光入射面から第1光出射面に案内する第1ライトガイドと、複数の画素を含む画素列が1以上主面に形成された光検出器と、を備え、前記第1光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、前記第1ライトガイドと前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置される。 A biological information acquisition apparatus according to the present invention is a biological information acquisition apparatus capable of acquiring a vein image of a subject based on light irradiation on the subject, and emits light to be irradiated on the subject. A light source, a first light guide for guiding emitted light of the first light source from the first light incident surface to the first light emitting surface, and a photodetector having one or more pixel rows including a plurality of pixels formed on the main surface The first light exit surface extends along a direction in which the plurality of pixels included in the pixel row are arranged, and the first light guide and the photodetector are in a common plane. Placed in.
ライトガイドを活用することによって被検体の所定範囲に亘って光を照射することが可能になる。また、ライトガイドと光検出器と共通の平面内に配置させることで、生体情報取得装置の薄型化を図ることができる。 By utilizing the light guide, it is possible to irradiate light over a predetermined range of the subject. Further, by arranging the light guide and the light detector in a common plane, the biological information acquisition apparatus can be thinned.
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対して照射される光を出射する複数の発光素子と、複数の画素が配列された1列以上の画素列が形成された光検出器と、を備える生体情報取得装置であって、複数の前記発光素子は、前記画素列における画素配置方向に沿って配置され、複数の前記発光素子と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置される。 A biological information acquisition apparatus according to the present invention includes a plurality of light emitting elements that emit light emitted to a subject, a photodetector formed with one or more pixel rows in which a plurality of pixels are arranged, and The plurality of light emitting elements are arranged along a pixel arrangement direction in the pixel column, and the plurality of light emitting elements and the photodetector are arranged in a common plane. The
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対して光を照射する光照射部と、複数の画素が配列された1列以上の画素列が形成された光検出器と、を備える生体情報取得装置であって、前記光照射部と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置され、前記光照射部は、1以上の光源からの出射光を前記画素列に対応する領域内で均一化して出射する。 A biological information acquisition device according to the present invention includes a biological information including a light irradiation unit that irradiates a subject with light, and a photodetector in which one or more pixel rows in which a plurality of pixels are arranged are formed. In the acquisition device, the light irradiation unit and the photodetector are arranged in a common plane, and the light irradiation unit emits light emitted from one or more light sources in a region corresponding to the pixel column. Uniform and emit.
前記光照射部は、前記画素列における画素配置方向に沿って延在するライトガイドを含む、と良い。 The light irradiation unit may include a light guide extending along a pixel arrangement direction in the pixel column.
前記光照射部は、実質的に一定の間隔で配置された複数の発光素子を含む、と良い。 The light irradiation unit may include a plurality of light emitting elements arranged at substantially constant intervals.
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体に対して光を照射する光照射部と、複数の画素が配列された1列以上の画素列を有する光検出器と、を備える生体情報取得装置であって、前記光照射部と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置され、前記光照射部は、少なくとも前記画素列に対応する範囲に亘って光を出射する。 A biological information acquisition apparatus according to the present invention includes a light irradiation unit that irradiates a subject with light, and a photodetector having one or more pixel rows in which a plurality of pixels are arranged. And the said light irradiation part and the said photodetector are arrange | positioned in a mutually common plane, and the said light irradiation part radiate | emits light over the range corresponding to the said pixel row at least.
前記光照射部は、前記画素列における画素配置方向に沿って延在するライトガイドを含む、と良い。 The light irradiation unit may include a light guide extending along a pixel arrangement direction in the pixel column.
前記光照射部は、実質的に一定の間隔で配置された複数の発光素子を含む、と良い。 The light irradiation unit may include a plurality of light emitting elements arranged at substantially constant intervals.
前記光照射部は、前記画素列における画素配置方向に沿って延在する有機発光層を含む、と良い。 The light irradiation unit may include an organic light emitting layer extending along a pixel arrangement direction in the pixel column.
本発明によれば、被検体の所定範囲に亘って光を照射することを確保しつつ、生体情報取得装置を更に小型化することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a biological information acquisition apparatus can be further reduced in size, ensuring that it irradiates light over the predetermined range of a subject.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Each embodiment is simplified for convenience of explanation. Since the drawings are simple, the technical scope of the present invention should not be interpreted narrowly based on the drawings. The drawings are only for explaining the technical matters, and do not reflect the exact sizes or the like of the elements shown in the drawings. The same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Words indicating directions such as up, down, left, and right are used on the assumption that the drawing is viewed from the front.
〔第1の実施の形態〕
はじめに図1乃至5を参照して、静脈認証に用いられる生体情報取得装置の構成及び機能について説明する。図1は、生体情報取得装置60の概略的な斜視図である。図2は、生体情報取得装置60の断面構成を示す模式図である。図3は、ライトガイド22の機能を説明するための説明図である。図4は、生体情報取得装置60の上面構成を示す説明図である。図5は、生体情報取得装置60の機能を説明するための説明図である。
[First Embodiment]
First, the configuration and functions of a biometric information acquisition apparatus used for vein authentication will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic perspective view of the biological
図1に、生体情報取得装置60の概略的な斜視図を示す。図1に示すように、生体情報取得装置60は、配線基板(基板)50上に、光源21、ライトガイド22、フォトセンサ(光検出器)31、光学機能層32、光源41、ライトガイド42、及び静電容量センサ10を有する。配線基板50に支持されることで、光源21、ライトガイド22、フォトセンサ31、光源41、ライトガイド42、及び静電容量センサ10は、互いに共通の平面内に配置される。ライトガイド22、フォトセンサ31、ライトガイド42、及び静電容量センサ10は、この順で左から右に配置される。
In FIG. 1, the schematic perspective view of the biometric
なお、光源21とライトガイド22とを含めて光照射ユニット20と呼ぶ。同様に、光源41とライトガイド42とを含めて光照射ユニット40と呼ぶ。また、フォトセンサ31と光学機能層32とを含めて光検出ユニット30と呼ぶ。なお、光照射ユニットが光照射部に対応することは明らかである。
The
生体情報取得装置60は、上方に載置される指(被検体)100の静脈像を異なるタイミングで複数取得する。生体情報取得装置60で取得された個々の静脈像に基づいて生体認証用の画像が形成される。また、生体情報取得装置60は、上方に載置される指100の指紋像を取得する。生体情報取得装置60で取得された複数の指紋像に基づいて、指100の移動方向、及び単位時間当たりの指100の移動量が求められる。生体情報取得装置60が組み込まれる生体認証装置は、指100の移動方向、及び単位時間当たりの指100の移動量を求めることによって、取得した個々の静脈像の相対的な位置関係を明らかにし、個々の静脈像に基づいて生体認証用の画像を形成する。なお、生体情報取得装置60における静脈像の取得と指紋像の取得は同じタイミングで実行される。
The biological
図2に、生体情報取得装置60の部分的な断面構成を示す模式図を示す。図2(a)は、図1のX1-X1間の断面を示す。図2(b)は、図1のX2-X2間の断面を示す。図2(c)は、図1のX3-X3間の断面を示す。
In FIG. 2, the schematic diagram which shows the partial cross-section structure of the biometric
図2(a)に示すように、静電容量センサ10は、センサ基板15及び保護膜16を有する。センサ基板15の上面には、複数の電極EL1〜EL8が1列に配置された電極列が形成される。静電容量センサ10は、指100の指紋パターンの移動を検出する指紋検出部(指100の指紋パターンの移動を検出する手段)を構成する。
As shown in FIG. 2A, the
静電容量センサ10は、上方に載置される指100と各電極EL1〜EL8間に形成される容量の値を、各電極EL1〜EL8間に接続された容量検出回路で検出する。各容量検出回路で検出される容量値は、各電極EL1〜EL8と指100の表皮間の距離に応じたものである。指100には指紋が形成されている。従って、指100が静電容量センサ10上に載置されるとき、各電極EL1〜EL8に接続された容量検出回路から出力される容量分布は、電極EL1〜EL8上の指紋パターンに対応したものになる。このようにして静電容量センサ10は、上方に載置される指100の指紋像を取得する。なお、電極の配置態様は任意である。電極をマトリクス状に配置させても良い。静電容量センサ10で検出された指紋像(情報)は、指100の移動方向、及び単位時間当たりの指100の移動量を求める際に用いられる。
The
なお、図2(a)に示す保護膜16は、各電極EL1〜EL8を外界から保護する薄膜である。保護膜16は、センサ基板15上に形成される。保護膜16の材料は、例えば、透明樹脂、ガラス等である。
The
図2(b)に示すように、光照射ユニット20は、光源21及びライトガイド22を有する。なお、上述の光照射ユニット40の構成は、光照射ユニット20の構成に等しい。従って、重複する説明は省略する。
As shown in FIG. 2B, the
光源21は、半導体発光素子(LED(Light Emitting Diode))、又は半導体レーザ素子(LD(Laser Diode))といった半導体チップがモールドパッケージされた半導体光素子である。電極間に電流を流すことによって近赤外領域の波長(波長:600nm〜1000nm)の光(ここでは、760nm又は870nm)が光源21から出射される。
The
ライトガイド22は、光源21からの出射光に対して実質的な透明な導光部材である。ライトガイド22は、上面23、下面24、および側面25を有する板状の部材である。光源21は、ライトガイド22の側面25に対向して配置される。ライトガイド22の材料は任意であるが、例えば、石英、樹脂、ガラス等が例示される。
The
ライトガイド22の下面24には、紙面に垂直な方向に延在する複数の溝26が形成される。複数の溝26が形成されることで、ライトガイド22の下面24には、複数の凸部27、及び複数の反射面28、29が形成される。
A plurality of
ここで、図3を参照して、ライトガイド22の機能について説明する。図3(a)に示すように、ライトガイド22の側面(光入射面)25からライトガイド22内に導入された光源21の出射光は、ライトガイド22内を左方に進行し、反射面29で反射され、上面(光出射面)23から出力される。反射面29を適切に配置することによって、例えば、図3(b)に示すような出射光の強度分布を実現することも可能である。すなわち、ライトガイド22の中央部における出射光強度がその端部における出射光強度よりも強い分布を実現することも可能である。
Here, the function of the
図2(c)に戻り説明する。図2(c)に示すように、光検出ユニット30は、フォトセンサ31及び光学機能層32を有する。
Returning to FIG. As illustrated in FIG. 2C, the
フォトセンサ31は、複数の画素PX1〜PX8が1列に配置された画素列を有する半導体光検出器(いわゆるラインセンサ)である。各画素PX1〜PX8は、例えば、フォトダイオードで構成される。各画素PX1〜PX8は、入射光強度に応じた値の電流を出力する。各画素PX1〜PX8からの出力電流はIV変換器で電圧に変換され、最終的にAD変換器でデジタル信号に変換される。
The
光学機能層32は、遮光層33及びレンズ基板34を有する。遮光層33は、フォトセンサ31上に形成される。レンズ基板34は、遮光層33上に形成される。
The
遮光層33は、各画素PX1〜PX8に対応して複数の遮光構造35を有する。レンズ基板34は、各画素PX1〜PX8に対応して複数のレンズL1〜L8を有する。尚、レンズL1〜L8は、レンズ径が数〜数百マイクロメートル程度の凸状のマイクロレンズである。また、遮光構造35は、入射した光を吸収する。遮光構造35は、例えば、黒樹脂である。遮光構造35は、レンズL1〜L8の光軸AXに対応して開口OPを有する。
The
光検出ユニット30に入射された光は、次のように進行する。各レンズL1〜L8に入力された光は、各レンズでレンズ作用を受けて収束しながらレンズ基板34の基板部分を透過し、遮光層33の遮光構造35の開口OPを通過し、最終的にフォトセンサ31の各画素PX1〜PX8に入力される。
The light incident on the
各レンズL1〜L8のレンズ径を適切に設定することによって、指100の内部にある静脈像を好適に取得することが可能になる。
By appropriately setting the lens diameter of each of the lenses L1 to L8, a vein image inside the
また、遮光層33の遮光構造35によって、レンズと画素間の光チャネル同士が効果的に分離され、光チャネル間のクロストークが効果的に抑制される。これによって、最終的にフォトセンサ31で得られる像の品質を向上させることが可能になる。
Further, the
次に、図4に、生体情報取得装置60の上面構成を示す説明図を示す。なお、図4には、互いに直交するx軸及びy軸という軸線を設定する。
Next, FIG. 4 is an explanatory view showing the top structure of the biological
図4に示すように、ライトガイド22は、y軸に沿って延在する長尺な部材である。ライトガイド42も、ライトガイド22と同様である。
As shown in FIG. 4, the
複数の画素PX1〜PX8は、y軸に沿って配置される。同様に、複数のレンズL1〜L8も、y軸に沿って配置される。同様に、複数の電極EL1〜EL8も、y軸に沿って配置される。すなわち、各画素の配置方向、各レンズの配置方向、及び各電極の配置方向は、互いに実質的に平行である。また、各ライトガイドの長手方向は、各画素の配置方向、各レンズの配置方向、及び各電極の配置方向に対して実質的に平行である。また、ライトガイド22、光検出ユニット30(フォトセンサ31)、ライトガイド42、及び静電容量センサ10は、x軸に沿ってこの順で配置される。
The plurality of pixels PX1 to PX8 are arranged along the y axis. Similarly, the plurality of lenses L1 to L8 are also arranged along the y-axis. Similarly, the plurality of electrodes EL1 to EL8 are also arranged along the y axis. That is, the arrangement direction of each pixel, the arrangement direction of each lens, and the arrangement direction of each electrode are substantially parallel to each other. The longitudinal direction of each light guide is substantially parallel to the arrangement direction of each pixel, the arrangement direction of each lens, and the arrangement direction of each electrode. The
次に、図5を参照して生体情報取得装置60の機能について補足的に説明する。図5に、図4のY1-Y1間の断面構成を示す模式図を示す。
Next, the function of the biological
図5に示すように、ライトガイド22を介して光源21の出射光は指100に照射される。指100内を透過した光は、光検出ユニット30に入力される。ライトガイド42を介して光源41の出射光は指100に照射される。指100内の静脈102では、光源41の出射光は部分的に吸収される。光源の出射光は指100内の静脈102がある部分で吸収される。従って、フォトセンサ31は、複数の画素PX1〜PX8にて静脈102の像を取得することができる。
As shown in FIG. 5, the light emitted from the
また、図5に模式的に示すように、静電容量センサ10は、センサ基板15の電極EL4と指100の表皮間に形成される寄生容量Cxの容量値を検出する。ここでは、指100の表皮には指紋を模様づける複数の溝101が形成されている。寄生容量Cxの値は、電極の上面と指100の表皮間の距離に応じたものになる。静電容量センサ10は、電極EL1〜EL8の配置範囲内に対応する範囲で指100の指紋像を取得する。
Further, as schematically shown in FIG. 5, the
次に、図6乃至図9を参照して、生体情報取得装置60が含まれる生体認証装置の構成及び動作について説明する。図6は、生体認証装置の概略的な構成を示すブロック図である。図7は、生体認証装置の動作を説明するためのフローチャートである。図8は、指の移動態様を説明するための説明図である。図9は、取得した静脈像の位置関係を説明するための説明図である。
Next, the configuration and operation of a biometric authentication device including the biometric
図6に示すように、生体認証装置80は、処理部81、認証実行部82、画像形成部83、記憶部84、発光部85、静脈像取得部86、及び指紋検出部87を有する。なお、発光部85は、光照射ユニット20、40に相当する。静脈像取得部86は、光検出ユニット30に相当する。指紋検出部87は、静電容量センサ10に相当する。なお、生体認証装置80は、生体情報取得装置をインターフェイスとする通常のコンピュータから構成されるものとする。また、生体認証装置80は、図6に示した構成に限定されるべきものではない。
As illustrated in FIG. 6, the
生体認証装置80は、図7に示すように動作する。なお、生体認証装置80は、携帯電話に組み込まれているものとする。
The
まず生体認証装置80が組み込まれた携帯電話は非動作状態にある。
First, the mobile phone incorporating the
次に携帯電話の生体認証機能が活性化される(S1)。なお、生体認証機能を活性化させる具体的な方法は任意である。操作者が携帯電話のあるボタンを押したときに生体認証機能が活性化されるように設定すれば良い。 Next, the biometric authentication function of the mobile phone is activated (S1). A specific method for activating the biometric authentication function is arbitrary. It may be set so that the biometric authentication function is activated when the operator presses a button on the mobile phone.
次に、生体認証機能の活性化に伴って、発光部85からから指100に向けて光が照射される(S2)。より具体的には、生体情報取得装置60の光照射ユニット20、40は、指100に対して光を照射する。尚、S2のとき、指100は、図1の矢印に沿って手前に移動するものとする。
Next, with activation of the biometric authentication function, light is emitted from the
次に、静脈像取得部86は極めて短い時間間隔で複数の静脈像を取得し、指紋検出部87も同様に極めて短い時間間隔で複数の指紋像を取得する(S3)。より具体的には、生体情報取得装置60は、極めて短い時間間隔で光検出ユニット30上に載置された指100の静脈像を複数取得する。生体情報取得装置60は、極めて短い時間間隔で静電容量センサ10上に載置された指100の指紋像を複数取得する。なお、ここでは、生体情報取得装置60は、同じタイミングで静脈像と指紋像とを取得する。
Next, the vein
次に、画像形成部83は、認証用の静脈像を形成する(S4)。本実施形態においては、ラインセンサを活用しているため1つの画素列に対応する範囲の静脈像しか得られない。従って、高精度な静脈認証を実現するため、指100の移動時にフォトセンサ31に複数の静脈像を取得させ、複数の静脈像から一枚の静脈像を画像形成部83に形成させる。
Next, the
画像形成部83は、指紋検出部87で取得した複数の指紋像から、指100の移動方向、及び単位時間当たりの指100の移動量を求め、静脈像取得部86で取得した複数の静脈像から認証用の静脈像を形成する。
The
図8及び図9を参照して画像形成部83の動作について説明する。図8に、指の移動態様を説明するための説明図を示す。図9に、取得した静脈像の位置関係を説明するための説明図を示す。
The operation of the
図8(a)に矢印で模式的に示すように、生体情報取得装置60に対して指100が水平に横切る場合がある。また、図8(b)に矢印で模式的に示すように、生体情報取得装置60に対して指100が斜めに横切る場合がある。
As schematically shown by an arrow in FIG. 8A, the
図8(a)の場合には、図9(a)に模式的に示すように、フォトセンサ31では順に領域R1、領域R2、及び領域R3の範囲の静脈像を取得する。図8(b)の場合には、図9(b)に模式的に示すように、フォトセンサ31では順に領域R4、領域R5、及び領域R6の範囲の静脈像を取得する。 In the case of FIG. 8A, as schematically shown in FIG. 9A, the photosensor 31 sequentially acquires vein images in the range of the region R1, the region R2, and the region R3. In the case of FIG. 8B, as schematically shown in FIG. 9B, the photosensor 31 sequentially acquires vein images in the range of the region R4, the region R5, and the region R6.
図8(a)の場合、画像形成部83は、フォトセンサ31で取得した複数の画像を水平に繋ぎ合わせ、一枚の静脈認証用画像を形成する。図8(b)の場合、画像形成部83は、フォトセンサ31で取得した複数の画像を斜めにつなぎ合わせ、一枚の静脈認証用画像を形成する。
In the case of FIG. 8A, the
画像形成部83は、静脈像取得部86で取得した複数の静脈像から認証用の静脈像を形成する際、静脈像取得部86で取得した個々の静脈像の相対的な位置関係を指紋検出部87で取得した複数の指紋像に基づいて特定する。
When forming an authentication vein image from a plurality of vein images acquired by the vein
指100の指紋パターンには一定の規則性がある。従って、画像形成部83は、指紋検出部87から順次出力される容量分布の推移を特定することで、指100の移動方向を算出し、指100の単位時間当たりの移動量を算出することができる。
The fingerprint pattern of the
より具体的には、光学式マウスと同様の原理で、画像形成部83は、順次取得される容量分布を比較し、容量分布に含まれる同じパターンの移動を特定する。これによって、単位時間当たりの指100の移動量、移動方向が算出される。なお、ここでいう単位時間は、指紋検出部87で取得される容量分布のフレーム間隔(取得間隔)に相当する。
More specifically, on the same principle as that of the optical mouse, the
なお、画像形成部83は、指紋検出部87から順次出力される容量分布に対して所定のアルゴリズムを適用させることで、指100の移動方向を算出し、指100の単位時間当たりの移動量を算出しても良い。
The
再び、図7に戻り説明する。 Returning again to FIG.
次に、認証実行部82は認証を実行する(S5)。具体的には、認証実行部82は、画像形成部83から出力された認証用画像と記憶部84に予め登録された静脈像画像とに基づいて生体認証を実行する。例えば、認証実行部82は、両画像間で静脈の分岐態様がN(N:2以上の自然数)箇所以上で一致していれば認証成功と判定し、両画像間で静脈の分岐態様が一致する箇所がN箇所未満であれば認証失敗と判定する(S6)。なお、認証の具体的な方法は画像処理方法に依存するため、上述の例に限定されるべきものではない。
Next, the
認証成功の場合、生体認証装置80が組み込まれた携帯電話の機能が活性化される(S7)。そして、携帯電話は、通常の動作状態に復帰する。なお、認証失敗の場合、生体認証装置80が組み込まれた携帯電話は非動作状態を維持する。
If the authentication is successful, the function of the mobile phone in which the
このようにして、生体認証装置80が携帯電話に組み込まれることによって、携帯電話のセキュリティー性能が飛躍的に向上する。
In this way, by incorporating the
本実施形態においては、ラインセンサを活用することによって生体情報取得装置60の小型化を図ることができる。また、フォトセンサ31とライトガイド22とを共通の平面内に配置させる。これによって、生体情報取得装置60を十分に薄型化させることが可能になる。各光源からの光は、各ライトガイドの上面(指100に対向する面)から出力されるため、指100の所望の範囲に亘って光を十分に照射することが阻害されることはない。なお、上述のように、フォトセンサ31の上面(指100に対向する面)には複数の画素が配置されている。各ライトガイドは、適切に配置された複数の反射面を介して、入力光を意図した光出射面に案内する。
In the present embodiment, the biological
また、共通の配線基板50に、生体情報の取得に必要な部材(光源21、ライトガイド22、フォトセンサ31、光源41、ライトガイド22、及び静電容量センサ10)を実装させることで生体情報取得装置のモジュール化を図ることができる。
Moreover, the biological information is obtained by mounting the members (
また、光学機能層32をフォトセンサ31上に配置させることで、フォトセンサ31でより高品質な静脈像を取得することが可能になる。指100の表皮からの静脈の深度に対応してレンズの焦点距離を設定することで、より鮮明な静脈像がフォトセンサ31で取得することが可能になる。レンズの光軸に対応して形成された複数の開口を有する遮光層をフォトセンサ31上に形成させることで、光チャネル間のクロストークが抑制され、より鮮明な静脈像をフォトセンサ31で取得することが可能になる。
In addition, by arranging the optical
なお、生体情報取得装置60の製造手順は任意である。配線基板50上に、予め用意した光源21、ライトガイド22、光検出ユニット30、光源41、ライトガイド22、及び静電容量センサ10を実装させれば良い。光検出ユニット30の製造手順も任意である。通常の半導体プロセス技術(薄膜形成工程、エッチング工程、過熱工程等)を活用して光学機能層32は製造される。このようにして製造された光学機能層32をフォトセンサ31の上面に固定させれば光検出ユニット30は完成する。
In addition, the manufacturing procedure of the biometric
〔第2の実施の形態〕
図10乃至11を参照して、静脈認証に用いられる生体情報取得装置の構成及び機能について説明する。図10は、生体情報取得装置61の概略的な斜視図である。図11は、生体情報取得装置61の動作を説明するためのフローチャートである。
[Second Embodiment]
With reference to FIG. 10 thru | or 11, the structure and function of the biometric information acquisition apparatus used for vein authentication are demonstrated. FIG. 10 is a schematic perspective view of the biological
本実施形態にかかる生体情報取得装置61は、光学的な方法を活用して指100の指紋パターンの移動を検出する。生体認証装置80は、生体情報取得装置61が検出した検出結果に基づいて指100の単位時間当たりの移動量、指100の移動方向を求める。このような場合であっても第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。すなわち、指100の指紋パターンの移動を検出する手段(指紋検出部)は、静電容量センサに限定されるものではなく、静脈像取得用のラインセンサを活用して実現しても良い。
The biological
図10に示すように、生体情報取得装置61は、光照射ユニット70を有する。光照射ユニット70は、指100に対して可視領域の光を照射する。これによって、指100の指紋像を反映したパターン情報(指紋情報)がフォトセンサ31で取得可能になる。すなわち、本実施形態におけるフォトセンサ31は、静脈像に加えて指紋像を反映したパターン情報(以下、単にパターン情報と呼ぶ)をも取得する。そして、フォトセンサ31で取得された複数のパターン情報に基づいて、フォトセンサ31で取得された複数の静脈像から認証用の静脈画像が形成される。フォトセンサ31が取得するパターン情報は、指100の単位時間当たりの移動量、指100の移動方向を求めることに用いられる。
As shown in FIG. 10, the biological
光照射ユニット70は、光源71及びライトガイド72を有する。
The
光源71は、半導体発光素子(LED(Light Emitting Diode))、又は半導体レーザ素子(LD(Laser Diode))といった半導体チップがモールドパッケージされた半導体光素子である。電極間に電流を流すことによって可視領域の波長(波長:360nm〜830nm)の光(ここでは、530nm)が光源71から出射される。
The
ライトガイド72は、光源71からの出射光に対して実質的な透明な導光部材である。ライトガイド72は、ライトガイド22、42と同様の構成を有する。ライトガイド72は、側面(光入射面)に入力された光源71からの光を、下面に設けられた複数の反射面を介して上面(光出射面)に案内する。なお、案内する光の波長の違いに応じて、ライトガイド72に形成される反射面の配置間隔はライトガイド22、42のものとは異なる。
The
生体情報取得装置61は、図11のように動作する。
The biological
t0〜t1間は、生体情報取得装置61は静脈像取得モードにある。このとき、光源21及び光源41からは近赤外の光が出射される。各光源から出射された光は各ライトガイドを介して指100に照射される。そして、画素PX1〜8の形成範囲に対応する範囲の静脈像がフォトセンサ31で取得される。
Between t0 and t1, the biological
t1〜t2間は、生体情報取得装置61は指紋情報取得モードにある。このとき、光源71からは可視光線が出射される。光源71から出射された光はライトガイド72を介して指100に照射される。そして、画素PX1〜8の形成範囲に対応する範囲の指紋像を反映するパターン情報(指紋情報)がフォトセンサ31で取得される。
Between t1 and t2, the biological
t2〜t3間の動作は、t0〜t1間の動作に等しい。t3〜t4間の動作は、t1〜t2間の動作に等しい。従って、重複する説明は省略する。 The operation between t2 and t3 is equal to the operation between t0 and t1. The operation between t3 and t4 is equal to the operation between t1 and t2. Therefore, the overlapping description is omitted.
生体情報取得装置61は、極めて短い時間間隔で上述の静脈像取得モードと指紋情報取得モードとを交互に繰り返す。
The biological
画像形成部83は、フォトセンサ31で取得した複数の静脈像から認証用の静脈像を形成する際、フォトセンサ31で取得した複数のパターン情報に基づいてフォトセンサ31で取得した個々の静脈像の相対的な位置関係を特定する。画像形成部83の動作について第1の実施形態と同様である。
The
このように光学的な方法によって指100の単位時間当たりの移動量、指100の移動方向を求め、これに基づいて複数の静脈像の相対的な位置関係を特定することで、指100の移動に関わらず、複数の静脈像から一枚の認証用画像を生成することが可能になる。
As described above, the movement amount of the
なお、本実施形態においては、指紋検出部87は、光照射ユニット70、光検出ユニット30で構成される。また、画像形成部83は、フォトセンサ31で取得した複数の静脈像から認証用の静脈像を形成する際、フォトセンサ31で取得した指紋像を反映する複数のパターン情報に基づいて、フォトセンサ31で取得した個々の静脈像の相対的な位置関係を特定する。
In the present embodiment, the
また、レンズL1〜L8の焦点距離は取得対象である静脈像に応じて設定されているが、指紋像を反映したパターンも画素PX1〜PX8で取得可能である。 The focal lengths of the lenses L1 to L8 are set according to the vein image to be acquired, but a pattern reflecting a fingerprint image can also be acquired by the pixels PX1 to PX8.
〔第3の実施の形態〕
図12を参照して、第3の実施形態にかかる生体情報取得装置について説明する。図12は、生体情報取得装置の概略的な斜視図である。
[Third Embodiment]
With reference to FIG. 12, a biological information acquisition apparatus according to the third embodiment will be described. FIG. 12 is a schematic perspective view of the biological information acquisition apparatus.
本実施形態では、ライトガイド22を採用せずに、フォサセンサ31の画素配列方向に沿って、複数の光源21を配置する。同様に、ライトガイド42を採用せずに、フォトセンサ31の画素配置方向に沿って、複数の光源41を配置する。このような場合であっても第1の実施形態で説明したものと同様の効果を得ることができる。すなわち、生体情報取得装置61の大型化を伴うことなく、所望の範囲に亘って被検体に対して光を照射することができる。
In the present embodiment, a plurality of
光源21、41は、近赤外線を出射する。光源21a〜21cは、実質的に一定の間隔で配置されている。同様に、光源41a〜41cは、実質的に一定の間隔で配置されている。このように複数の光源21、41を配置することによって、フォトセンサ31の画素列に対応する範囲内で均一化された光を簡易に生成することができる。なお、光源21a〜21cによって光照射部が形成される。光源41a〜41cによって光照射部が形成される。
The
〔第4の実施の形態〕
図13を参照して、第4の実施形態にかかる生体情報取得装置について説明する。図13は、生体情報取得装置の概略的な斜視図である。
[Fourth Embodiment]
A biometric information acquisition apparatus according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic perspective view of the biological information acquisition apparatus.
本実施形態では、第3の実施形態と比較して、光源21に代えて、可視光を出力する光源71を配置する。このような場合であっても第2の実施形態で説明したものと同様の効果を得ることができる。
In the present embodiment, a
光源71a〜71cは、実質的に一定の間隔で配置されている。このように複数の光源71を配置することによって、フォトセンサ31の画素列に対応する範囲内で均一化された光を簡易に生成することができる。なお、光源71a〜71cによって光照射部が形成される。
The
〔第5の実施の形態〕
図14及び15を参照して、第5の実施形態にかかる生体情報取得装置について説明する。図14は、生体情報取得装置の概略的な斜視図である。図15は、光源の概略的な断面構成を示す模式図である。
[Fifth Embodiment]
A biometric information acquisition apparatus according to the fifth embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a schematic perspective view of the biological information acquisition apparatus. FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a light source.
本実施形態では、光照射部として、EL(Electroluminescence)による面光源90を採用する。このような場合であっても第1の実施形態で説明したものと同様の効果を得ることができる。なお、ここでは、フォトセンサ31を挟んで、2つの面光源90a、90bを配置する。
In the present embodiment, a
面光源90は、フォトセンサ31の画素配置方向に沿って長尺な部材である。面光源90は、通電によって自発光する。面光源90は、フォトセンサ31の画素列に対応する範囲内で自発光する。面光源90からは、フォサセンサ31の画素列に対応する範囲内で均一化された強度の光が出射される。
The
面光源90の出射光波長が近赤外線を含まない場合、波長変換フィルタを面光源90上に配置する。波長変換フィルタの活用等によって、面光源90aを近赤外線光源とし、面光源90bを可視光源としても良い。この場合には、第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。
When the emission light wavelength of the
図15を参照して面光源90の概略的な断面構造について説明する。図15に示すように、面光源90は、透明基板91、電極層92、有機EL層93、電極層94、及び透明基板95を有する。
A schematic cross-sectional structure of the
透明基板91、95は、ガラス等の透明な板状部材である。電極層92、94は、有機EL層93からの出射光に対して透明な電極である。なお、電極層92、94をパターニングしても良い。有機EL層(有機発光層)93は、電子輸送層、発光層、正孔輸送層が順次積層された層である。
The
一対の電極層92、94間への通電によって発光層を形成する有機分子のエネルギー状態が遷移し、これによって発光層からは所定波長の光が生成される。発光層で生成された光は、電極94及び透明基板95を介して、前方に出射される。なお、発光層で生成される光に対して反射する特性を電極層92に持たせても良い。また、発光層93と透明基板91との間に反射層を形成しても良い。図15に示す各層の層厚は実際の層厚を示すものではない。
By energizing between the pair of electrode layers 92 and 94, the energy state of the organic molecules forming the light emitting layer transitions, and thereby light having a predetermined wavelength is generated from the light emitting layer. The light generated in the light emitting layer is emitted forward through the
本発明の技術的な範囲は、上述の実施形態に限定されない。光照射部の具体的な構成は任意である。生体情報取得装置は、静脈認証に加えて、指紋認証も実行する生体認証装置に適用させることもできる。生体認証装置が組み込まれる本体機器は、携帯電話、ノート型パソコンのほか、設置型機器であっても良い。被検体は、ヒトの指に限らず、ヒトの手のひら等、ヒトの他の生体の他の部位であっても構わない。フォトセンサは、複数の画素がマトリクス状に配置され、一度に所望の範囲の像を取得可能な一般的な撮像素子であっても構わない。静電容量センサは、複数の電極がマトリクス状に配置され、一度に所望の範囲の指紋を検出可能なものであっても良い。生体認証装置の具体的な構成は任意である。また、指を移動させる方式ではなく、生体情報取得装置自体を機械的な手段によって移動させる方式であっても良い。分断された画像を一枚の認証用の画像に形成する方法も任意である。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of the light irradiation unit is arbitrary. The biometric information acquisition apparatus can be applied to a biometric authentication apparatus that performs fingerprint authentication in addition to vein authentication. The main body device into which the biometric authentication device is incorporated may be a mobile phone, a notebook computer, or a stationary device. The subject is not limited to a human finger, and may be another part of a human body such as a human palm. The photosensor may be a general image sensor in which a plurality of pixels are arranged in a matrix and an image in a desired range can be acquired at a time. The capacitance sensor may be one in which a plurality of electrodes are arranged in a matrix and can detect a desired range of fingerprints at a time. The specific configuration of the biometric authentication device is arbitrary. Further, instead of the method of moving the finger, a method of moving the biological information acquisition apparatus itself by mechanical means may be used. A method of forming the divided image into one authentication image is also arbitrary.
100 指
60 生体情報取得装置
10 指紋検出器
15 センサ基板
16 保護膜
20 光照射ユニット
21 光源
22 ライトガイド
30 光検出ユニット
31 フォトセンサ
32 光学機能層
33 遮光層
34 レンズ基板
35 遮光構造
40 光照射ユニット
41 光源
42 ライトガイド
50 配線基板
70 光照射ユニット
71 光源
72 ライトガイド
90 面光源
80 生体認証装置
81 処理部
82 認証実行部
83 画像形成部
84 記憶部
85 発光部
86 静脈像取得部
87 指紋検出部
DESCRIPTION OF
70
90 surface light source
80
Claims (17)
前記被検体に照射されるべき光を出射する第1光源と、
前記第1光源の出射光を第1光入射面から第1光出射面に案内する第1ライトガイドと、
複数の画素を含む画素列が1列以上主面に形成された光検出器と、
を備え、
前記第1光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、
前記第1ライトガイドと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置される、生体情報取得装置。 A biological information acquisition device capable of acquiring a vein image of a subject based on light irradiation on the subject,
A first light source that emits light to be irradiated on the subject;
A first light guide for guiding the emitted light of the first light source from the first light incident surface to the first light emitting surface;
A photodetector in which one or more pixel columns including a plurality of pixels are formed on the main surface;
With
The first light exit surface extends along an arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel row,
The biological information acquisition apparatus, wherein the first light guide and the photodetector are sequentially arranged along a direction intersecting an arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel row.
前記静電容量センサと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置されることを特徴とする請求項1に記載の生体情報取得装置。 A capacitance sensor further including one or more electrode columns in which a plurality of electrodes are arranged along the arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel column;
The biological information according to claim 1, wherein the capacitance sensor and the photodetector are sequentially arranged along a direction that intersects an arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel column. Acquisition device.
前記第2光源の出射光を第2光入射面から第2光出射面に案内する第2ライトガイドと、を更に備え、
前記第2光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、
前記第2ライトガイドと前記光検出器とは、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に交差する方向に沿って順次配置されることを特徴とする請求項1に記載の生体情報取得装置。 A second light source that emits light having a wavelength different from that of the first light source;
A second light guide for guiding the emitted light of the second light source from the second light incident surface to the second light emitting surface;
The second light exit surface extends along an arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel row,
2. The biological information according to claim 1, wherein the second light guide and the photodetector are sequentially arranged along a direction intersecting an arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel column. Acquisition device.
前記第2光源は、可視領域の波長の光を出射することを特徴とする請求項4に記載の生体情報取得装置。 The first light source emits light having a wavelength in the near infrared region,
The biological information acquisition apparatus according to claim 4, wherein the second light source emits light having a wavelength in a visible region.
当該遮光層は、前記レンズの光軸に対応して複数の開口を有することを特徴とする請求項6に記載の生体情報取得装置。 A light shielding layer formed between the plurality of lenses and the photodetector;
The biological information acquisition apparatus according to claim 6, wherein the light shielding layer has a plurality of openings corresponding to the optical axis of the lens.
前記被検体に照射されるべき光を出射する第1光源と、
前記第1光源の出射光を第1光入射面から第1光出射面に案内する第1ライトガイドと、
複数の画素を含む画素列が1以上主面に形成された光検出器と、
を備え、
前記第1光出射面は、前記画素列に含まれる複数の前記画素の配置方向に沿って延在し、
前記第1ライトガイドと前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置される、生体情報取得装置。 A biological information acquisition device capable of acquiring a vein image of a subject based on light irradiation on the subject,
A first light source that emits light to be irradiated on the subject;
A first light guide for guiding the emitted light of the first light source from the first light incident surface to the first light emitting surface;
A photodetector in which one or more pixel rows including a plurality of pixels are formed on the main surface;
With
The first light exit surface extends along an arrangement direction of the plurality of pixels included in the pixel row,
The biological information acquisition apparatus, wherein the first light guide and the photodetector are arranged in a common plane.
複数の画素が配列された1列以上の画素列が形成された光検出器と、
を備える生体情報取得装置であって、
複数の前記発光素子は、前記画素列における画素配置方向に沿って配置され、
複数の前記発光素子と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置される、生体情報取得装置。 A plurality of light emitting elements that emit light irradiated to the subject; and
A photodetector in which one or more pixel rows in which a plurality of pixels are arranged are formed;
A biological information acquisition device comprising:
The plurality of light emitting elements are arranged along a pixel arrangement direction in the pixel column,
The biological information acquisition apparatus, wherein the plurality of light emitting elements and the photodetector are arranged in a common plane.
複数の画素が配列された1列以上の画素列が形成された光検出器と、
を備える生体情報取得装置であって、
前記光照射部と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置され、
前記光照射部は、1以上の光源からの出射光を前記画素列に対応する領域内で均一化して出射する、生体情報取得装置。 A light irradiation unit for irradiating the subject with light;
A photodetector in which one or more pixel rows in which a plurality of pixels are arranged are formed;
A biological information acquisition device comprising:
The light irradiation unit and the photodetector are arranged in a common plane,
The said light irradiation part is a biometric information acquisition apparatus which equalizes and radiate | emits the emitted light from one or more light sources within the area | region corresponding to the said pixel row | line | column.
複数の画素が配列された1列以上の画素列を有する光検出器と、
を備える生体情報取得装置であって、
前記光照射部と前記光検出器とは互いに共通の平面内に配置され、
前記光照射部は、少なくとも前記画素列に対応する範囲に亘って光を出射する、生体情報取得装置。 A light irradiation unit for irradiating the subject with light;
A photodetector having one or more pixel columns in which a plurality of pixels are arranged;
A biological information acquisition device comprising:
The light irradiation unit and the photodetector are arranged in a common plane,
The said light irradiation part is a biological information acquisition apparatus which radiate | emits light over the range corresponding to the said pixel row at least.
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