JP5146497B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関し、例えば生体認証する場合に適用して好適なものである。

従来、生体認証で用いられる認証情報として、生体表面における指又は掌の指紋等の形成パターンが一般的に用いられているが、近年、生体内方における血管の形成パターン（以下、これを血管形成パターンと呼ぶ）も用いられ始めている。

この場合、血管内の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）に近赤外線帯域の光（近赤外光）が特異的に吸収されるといった性質を利用して血管を撮像し、この撮像結果に基づいて血管形成パターンを生成する認証装置が提案されている。

例えば図２５に示すように、認証装置２００は、指挿入空間２０１の上部を屋根のように覆うようにして構成された光源部２０２と、当該指挿入空間２０１の下部を構成する撮像部２０３からなり、当該光源部２０２の光源２０２ａから指挿入空間２０１に挿入された指に対して近赤外光を照射し、当該指を透過することにより得られる近赤外光を開口部２０４介して撮像部２０３に入射する。

そして撮像部２０３は、この近赤外光を、近赤外波長域のみを透過するフィルタ（図示せず）を介してカメラ２０６に導光し、当該カメラ２０６から得られる血管画像に基づいて抽出した血管形成パターンを認証情報として生成するようになされている（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−３０６３２公報

ところでかかる撮像部２０３においては、指を透過することにより得られる近赤外光のみならず、指表面で反射する近赤外光をも入射するため、当該指表面で反射する近赤外光をノイズ成分として含む血管画像を生成してしまうことにより、当該血管画像の画質が低下するという問題があった。

また撮像部２０３においては、近赤外光と共に雰囲気中の可視光等の光を入射するため、当該近赤外光以外の光をノイズ成分として含む血管画像を生成してしまうことによっても画質の低下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、画質を向上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、筐体に設けられた開口部の上に指の腹部分が位置するように指の位置をガイドするガイド部と、筐体に設けられ、ガイド部によりガイドされている指の腹部分と背部分の間となる指の両側面に対して、血管に吸収される性質を有する特性光を照射する照射部と、筐体に設けられ、照射部から指の両側面に対して照射される特性光の光路を遮蔽する遮蔽部と、指の内方で散乱して指の腹部分から開口部を介して入射される特性光を固体撮像素子に導く導光部と、固体撮像素子から出力される画像信号の画像に対し、注目範囲における中心画素の輝度をその注目範囲における画素の輝度の統計値とする処理を、照射部から指の両側面に対して照射される特性光の照射方向に対応する方向のラインと直交する１又は複数のラインを単位として施す信号処理部とを設け、ガイド部は、開口部の縁に当該開口部を挟んで突設された２つの山型の突起でなり、当該突起の頂上部が開口部の上に配される指の両側面のそれぞれの下側に当接することで、開口部の上に指の腹部分が位置するように指の位置をガイドし、照射部は、ガイド部より外側で、ガイド部によりガイドされている指の両側面のそれぞれの斜め下方に位置する２つの光源を有し、当該２つの光源のそれぞれからガイド部によりガイドされている指の両側面に向かって特性光を照射し、遮蔽部は、光源から指の両側面に向かって照射される特性光の照射方向に沿ってガイド部と共に当該特性光の光路を覆うようにして設けられているようにした。

従って、この撮像装置では、撮像対象の表面で反射する照射方向の特定光に基づくノイズ成分を分散することができるため、当該ノイズ成分による血管画像中の撮像対象への影響を低減することができ、かくして画質を向上することができる。

第１の実施の形態による認証システムの全体構成を示す略線図である。 第１の実施の形態による撮像装置の構成を示す略線図である。 近赤外光の照射方向（１）を示す略線図である。 第１の実施の形態による撮像制御部および画像処理部の構成を示すブロックである。 電子シャッタの説明に供する略線図である。 光電変換によりチャージされる電荷量の説明に供する略線図である。 血管画像における主成分構成を示す略線図である。 再構成血管画像の生成の説明に供する略線図である。 縦５画素の抽出順序を示す略線図である。 画像再構成処理の処理前と処理後を示す略線図である。 血管画像のヒストグラム波形パターンを示す略線図である。 画像処理手順を示すフローチャートである。 他の実施の形態による撮像装置の構成（１）を示す略線図である。 他の実施の形態による撮像装置の構成（２）を示す略線図である。 他の実施の形態による撮像装置の構成（３）を示す略線図である。 第２の実施の形態による認証システムの全体構成を示す略線図である。 第２の実施の形態による撮像装置の構成を示す略線図である。 近赤外光光源の配置状態の説明に供する略線図である。 近赤外光の照射方向（２）を示す略線図である。 第２の実施の形態による撮像制御部および画像処理部の構成を示すブロックである。 照射方向とノイズとの関係を示す略線図である。 血管成分とノイズ成分との説明に供する略線図である。 共通部分の抽出の説明に供する略線図である。 撮像処理手順を示すフローチャートである。 従来による撮像装置の構成を示す略線図である。

以下図面について本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
（１−１）認証装置の全体構成
図１において、１は全体として第１の実施の形態による認証システムの全体構成を示し、この認証システム１全体の制御を司る制御装置２に対して、撮像装置３及び認証装置４が接続されることにより構成される。

この制御装置２は、中央処理ユニット、ワークメモリ、情報記憶メモリを有し、当該情報記憶メモリには、複数種類のデータ及びプログラムが記憶されている。そして制御部２は、ワークメモリにロードしたプログラムに従って、情報記憶メモリに記憶された各種情報を適宜用いて各種処理を実行し、必要に応じて所定の制御信号を撮像装置３又は認証装置４に送出するようにして、この認証システム１全体を制御する。

撮像装置３は、血管内の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）に近赤外線帯域の光（近赤外光）が特異的に吸収されることを利用して生体における例えば指に内在する血管を撮像対象として撮像する。

そして撮像装置３は、この撮像結果として得られる血管画像に基づいて、このときの撮像対象者固有の血管形成パターンをデータ（以下、これを認証情報と呼ぶ）として生成し、これを認証装置４に送出する。

認証装置４は、所定の伝送路を介して登録データベースＤＢに接続されており、この登録データベースＤＢには、撮像装置３と同一部位における撮像結果に基づいて同一の処理が施されることにより生成された１又は２以上の血管形成パターンが登録者の血管形成パターン（以下、これを登録血管形成パターンと呼ぶ）として登録されている。

そして認証装置４は、制御装置２のモード信号に応じて登録モード又は認証モードを実行するようになされており、当該登録モード時には、撮像装置３から供給される認証情報の血管形成パターンを登録血管形成パターンとして登録データベースＤＢに登録する。

これに対して認証装置４は、認証モード時には、撮像装置３から供給される認証情報の血管形成パターンと、登録データベースＤＢに登録された登録血管形成パターンとを照合する。

ここで認証装置４は、この照合結果として所定の閾値以下となる合致率が得られた場合には、このとき撮像装置３で撮像した撮像対象者が登録データベースＤＢに登録された登録者ではないと判定し、これに対して所定の閾値よりも高い合致率が得られた場合には、当該撮像対象者が登録者本人であると判定するようになされている。

このようにこの認証システム１においては、生体固有の血管形成パターンを用いて認証することにより、当該生体表面に有する指紋等に比して生体からの直接的な盗用を防止できるのみならず、第三者による登録者への成りすましをも防止できるようになされている。

（１−２）撮像装置の具体的構成
この撮像装置３は、図２に示すように、撮像部１０と、当該撮像部１０を制御する撮像制御部２０と、当該撮像部１０で撮像された結果得られる血管画像に対して各種処理を施す画像処理部３０とによって構成される。

（１−２−１）撮像部の構成
この撮像部１０は、撮像装置３の筺体の所定位置に設けられた撮像開口部１１を有し、当該筺体表面には、所定材質でなる無色透明の蓋部ＣＶが撮像開口部１１を覆うように設けられていると共に、当該撮像開口部１１上に指ＦＧをガイドするためのガイド溝１２（１２ａ及び１２ｂ）が設けられている。そしてこの撮像装置３の筺体内には、撮像開口部１１下において、カメラ部１４が収納されている。

これによりこの撮像部１０は、撮像開口部１１から撮像装置３の筺体内への異物の流入を防止すると共に、ガイド溝１２によってガイドされた指ＦＧでカメラ部１４を汚すといった事態を未然に防止することができるようになされている。

また撮像部１０は、撮像開口部１１上にガイドされた指ＦＧに対して近赤外光を照射する近赤外光光源１３（１３ａ及び１３ｂ）が設けられている。この近赤外光光源１３においては、図２及び図３に示すように、撮像開口部１１上にガイドされた指ＦＧの指差方向ＤＸ（図３）に直行する照射方向ＤＹ（図３）から指ＦＧの腹部分（以下、これを指腹と呼ぶ）に近赤外光が照射されるようにその位置が選定されている。

これにより撮像部１０においては、近赤外光光源１３から撮像開口部１１上にガイドされた指ＦＧの指腹に対して照射され、当該指ＦＧ内方の血管組織では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では散乱して当該指ＦＧ内方から得られる近赤外光を、撮像開口部１１を介してカメラ部１４に入射することができるようになされている（以下、指ＦＧ内方から得られる近赤外光を血管射影光と呼ぶ）。

このカメラ部１４は、撮像開口部１１下の光路において、近赤外線帯域の波長（およそ７００[nm]〜９００[nm]）に対応する光を透過するフィルタ（以下、これを近赤外光透過フィルタと呼ぶ）１４ａ、レンズ１４ｂ及び固体撮像素子１４ｃが順次配されてなり、当該撮像開口部１１から入射される光のうち血管射影光を固体撮像素子１４ｃに導光するようになされている。

かかる構成に加えてこのカメラ部１４には、撮像開口部１１及び近赤外光透過フィルタ１４ａ間において、照射方向ＤＹに対して直交する方向（即ち指差方向ＤＸと同方向）に偏光軸を有する偏光板１５が設けられている。

この場合、このカメラ部１４では、指差方向に垂直である方向から、人差指ＦＧの内方を経由することなく反射した近赤外光（以下、これを指表面反射近赤外光と呼ぶ）は偏向板１５により光路から逸れ、これに対して血管射影光は、人差指ＦＧの内方で散乱した光であるため、偏向板１５を通過することとなる。

従ってこのカメラ部１４は、撮像開口部１１から近赤外光透過フィルタ１５を介して入射される血管射影光（散乱光）及び指表面反射近赤外光（表面反射光）のうち、当該血管射影光を選択的に固体撮像素子１４ｃに導光することができるようになされている。

この固体撮像素子１４ｃは、格子状に配された複数の光電変換素子を有し、これら光電変換素子において血管射影光を光電変換する。そして固体撮像素子１４ｃは、この光電変換結果として各光電変換素子それぞれにチャージされる電荷を、撮像制御部２０から供給される電荷読出パルス信号Ｓ１に従って読み出すと共に、電荷リセットパルス信号Ｓ２に従ってリセットし、当該読み出した電荷を血管画像信号Ｓ１０として画像処理部３０に出力するようになされている。

このようにしてこの撮像部１０は、撮像開口部１１に対向させるように配置された指ＦＧ内方における血管を撮像対象として撮像することができるようになされている。

（１−２−２）撮像制御部の構成
図４に示すように、撮像制御部２０は、光源駆動部２１、クロック発生部２２及び電荷量調整部２３によって構成される。

この光源駆動部２１は、通常光の強度よりも近赤外光が大きくなるように予め設定された複数の電圧値のうち、例えば操作部（図示せず）から入力された電圧値に対応する電圧を生成する。そして光源駆動部２１は、この電圧を光源駆動信号Ｓ３として近赤外光光源１３（１３ａ及び１３ｂ）に出力するようにして、当該近赤外光光源１３を駆動するようになされている。

この結果、近赤外光光源１３（１３ａ及び１３ｂ）が点灯し、撮像開口部１１上にガイドされた指ＦＧ（図１）には、通常光よりも大きい強度の近赤外光が照射されることとなる。

クロック発生部２２は、図５（Ａ）に示すように、立ち下がり時点から次の立ち下がり時点までの単位期間ＰＴとする所定のデューティー比の基準パルス信号Ｓ４を生成し、これを電荷量調整部２３に送出する。

電荷量調整部２３は、クロック発生部２１から供給される基準パルス信号Ｓ４をそのまま電荷読出パルス信号Ｓ１として固体撮像素子１４ｃに送出する。この場合、この固体撮像素子１４ｃでは、単位期間ＰＴ（図５（Ａ））において各光電変換素子にチャージされる電荷が、立ち下がり時点を読出開始時点として周期的に読み出される。

しかしこの場合、図６（Ａ）に示すように、近赤外光光源１３から照射される近赤外光の強度が通常光よりも大きいことに起因して、固体撮像素子１４ｃでは単位期間ＰＴ（図５（Ａ））の途中で各光電変換素子にチャージされる電荷が飽和するといった事態が起こることとなる。

そこでこの電荷量調整部２３は、電子シャッタと呼ばれる露光時間制御処理を実行し、固体撮像素子１４ｃ（各光電変換素子）にチャージされる単位期間ＰＴ（図５（Ａ））当たりの電荷量を制限するようになされている。

実際上、電荷量調整部２３は、図５（Ｂ）に示すように、電荷読出パルス信号Ｓ１（基準パルス信号Ｓ４）の単位期間ＰＴから例えば中間時点を順次検出し、当該中間時点を固体撮像素子１４ｃ（各光電変換素子）にチャージされている電荷のリセット時点とする電荷リセットパルス信号Ｓ２を生成し、これを固体撮像素子１４ｃに送出する。

この結果、固体撮像素子１４ｃでは、図５（Ｃ）に示すように、単位期間ＰＴにチャージされる電荷が、電荷リセットパルス信号Ｓ２のリセット時点から電荷読出パルス信号Ｓ１（基準パルス信号Ｓ４）の立ち下がり時点までの期間（以下、これを電荷蓄積期間と呼ぶ）ＥＳＴのみに制限されることとなる。

そして図６（Ｂ）に示すように、固体撮像素子１４ｃでは、血管射影光と共に通常光が入射した場合であっても、当該血管射影光及び通常光に対する光電変換結果として各光電変換素子にチャージされる電荷量が相対的に減少することになるため、当該固体撮像素子１４ｃにおける血管射影光に対する撮像感度は通常光による実質的な影響のない状態となる。

このようにして電荷量調整部２３は、固体撮像素子１４ｃ（各光電変換素子）にチャージされる電荷量を制限することにより、通常光による実質的な影響のない状態となるように血管射影光に対する固体撮像素子１４ｃでの撮像感度を調整することができるようになされている。

かかる構成に加えてこの電荷量調整部２３は、生体に照射される近赤外光の強度に応じて、電荷蓄積期間ＥＳＴを可変するようになされている。

この場合、電荷量調整部２３は、光源駆動部２１において設定される電圧値と、単位期間ＰＴ（図５（Ａ））にリセットするリセット時点との対応付けとして、当該電圧値が大きいほどリセット時点を遅くするように対応付けられたテーブルを保持しており、このテーブルに基づいて、光源駆動部２１で生成される電圧の電圧値が変わるごとに当該電圧値に対応するリセット時点を検出時点として設定する。そして電荷量調整部２３は、この設定したリセット時点を順次検出するようにして電荷リセットパルス信号Ｓ２を生成するようになされている。

これにより電荷量調整部２３は、近赤外光光源１３から指ＦＧに照射される近赤外光の強度に応じて固体撮像素子１４ｃ（各光電変換素子）にチャージされる電荷の制限量を調整することができるため、当該強度にかかわらず血管射影光に対する固体撮像素子１４ｃでの撮像感度を通常光による実質的な影響のない状態に調整することができるようになされている。

このようにしてこの撮像制御部２０は、近赤外光光源１３及び固体撮像素子１４をそれぞれ制御することができるようになされている。

（１−２−３）画像処理部の構成
画像処理部３０は、図４に示したように、画像再構成部３１、２値化部３２及びパターン抽出部３３によって構成される。

この画像再構成部３１は、撮像部１０から出力される血管画像信号Ｓ１０に対して所定の周波数変換処理を施すようにして、当該血管画像信号Ｓ１０に基づく血管画像を再構成する画像再構成処理を実行する。

ここで、上述した撮像部１０では、偏光板１５（図２）により指表面反射近赤外光が光路外に逸らされるが、当該指表面反射近赤外光の全てが照射方向ＤＹ（図３）に沿って指腹表面を反射することはないため、一部の指表面反射近赤外光は血管射影光と共に固体撮像素子１４ｃに導光されることとなる。

従って、例えば図７に示すように、この固体撮像素子１４ｃから出力される血管画像信号Ｓ１０に基づく血管画像ＢＩＭには、血管射影光に基づく血管成分と共に指表面反射近赤外光に基づくノイズ成分が含まれた状態となる。

そしてこのノイズ成分は、照射方向ＤＹ（図３）に沿って反射した反射光（指表面反射近赤外光）に対する光電変換結果であるため、当該照射方向ＤＹに対応する水平方向に出現する（以下、このノイズ成分を横縞ノイズ成分と呼ぶ）。

従って、この画像再構成部３１は、血管画像ＢＩＭにおける水平方向の輝度値が滑らかとなるように血管画像ＢＩＭを再構成するようになされている。

具体的には画像再構成部３１は、例えば図８（Ａ）に示すように、例えば互いに隣接する縦５画素に相当する抽出範囲ＡＲを血管画像ＢＩＭにおける左端に設定し、当該設定した抽出範囲ＡＲにおける縦５画素を抽出する。そして画像再構成部３１は、この縦５画素における輝度平均値を算出し、当該算出した輝度平均値を、このとき抽出した抽出範囲ＡＲ（縦５画素）の真ん中の画素（以下、これを中心画素と呼ぶ）に対応する再構成血管画像ＲＩＭの画素として生成する。

次いで画像再構成部３１は、図８（Ｂ）に示すように、抽出範囲ＡＲを指差平行方向に１画素ずらして設定し、当該設定した抽出範囲ＡＲにおける縦５画素を抽出した後、当該抽出した縦５画素の輝度平均値を、このとき抽出した抽出範囲ＡＲの中心画素に対応する再構成血管画像ＲＩＭの画素として生成する。

以下同様にして画像再構成部３１は、図８（Ｃ）に示すように、最左縦列において抽出範囲ＡＲを１画素ずつシフトするようにして縦５画素を順次抽出し、当該抽出した縦５画素の輝度平均値を、このとき抽出した抽出範囲ＡＲの中心画素に対応する再構成血管画像ＲＩＭの画素として生成する。

なお画像再構成部３１は、上２画素については、当該上２画素の輝度平均値を対応する再構成血管画像ＲＩＭの画素としてそれぞれ生成すると共に、下２画素についても同様に、当該下２画素の輝度平均値を対応する再構成血管画像ＲＩＭの画素としてそれぞれ生成するようになされている。

また画像再構成部３１は、残りの縦列についても最左縦列と同様に、図９に示すように、ジグザグ状にシフトするようにして再構成血管画像ＲＩＭの画素を順次生成し、かくして再構成された再構成血管画像ＲＩＭの信号（以下、これを再構成血管画像信号と呼ぶ）Ｓ１１を２値化部３２に送出する。

このように画像再構成部３１は、縦５画素の輝度平均値を当該縦５画素の中心画素に対応する再構成血管画像ＲＩＭの画素として順次生成するようにして、血管画像ＢＩＭにおける水平方向の輝度値が滑らかとなるように画像再構成処理を実行する。

これにより画像再構成部３１は、図１０に示す実験結果からも明らかなように、血管画像ＢＩＭに含まれた横縞ノイズ成分を分散することができ、かくして血管画像ＢＩＭの横縞ノイズ成分が平滑化されてなる再構成血管画像ＲＩＭを生成することができるようになされている。

かかる構成に加えてこの画像再構成部３１は、上述した画像再構成処理を実行する前処理として、撮像部１０から出力される血管画像信号Ｓ１０における輝度ヒストグラムの波形状態に応じて抽出範囲ＡＲの画素数を決定するようになされている。

ここで、この輝度ヒストグラムにおける波形状態は、例えば図１１に示すように、骨が細く体脂肪の多い生体（図１１（Ａ））、骨が太く体脂肪の少ない生体（図１１（Ｂ）又は小児（図１１（Ｃ））によってそれぞれ異なり、当該生体の性別、人種、年齢及び体質等の生体要素に応じてパターン（以下、これをヒストグラム波形パターンと呼ぶ）大別することができる。このことは、本出願人により既に確認されている。

従って、血管画像ＢＩＭに占める横縞ノイズ成分の出現量は、ヒストグラム波形パターンに応じてある程度特定することができ、これに応じてヒストグラム波形パターンと、抽出範囲ＡＲにおける縦列方向の画素数との対応関係も特定することができる。

実際上、この画像再構成部３１には、かかるヒストグラム波形パターンと、抽出範囲ＡＲにおける画素数との対応付けがテーブルとして記憶された情報記憶メモリ３４（図４）が接続されている。

そして画像再構成部３１は、撮像部１０から出力される血管画像信号Ｓ１０における輝度値を画素ごとに順次検出し、当該検出結果に基づいて血管画像ＢＩＭにおける画素ごとの輝度値の分布を輝度ヒストグラムとして生成し、この輝度ヒストグラムのヒストグラム波形パターンに対応する抽出範囲ＡＲにおける画素数を、情報記憶メモリ３４が記憶されたテーブルを参照して決定するようになされている。

これにより画像再構成部３１は、このとき撮像部１０から出力された血管画像ＢＩＭに占める横縞ノイズ成分に応じた抽出範囲ＡＲを決定することができ、この結果、血管画像ＢＩＭの横縞ノイズ成分がより平滑化されてなる再構成血管画像ＲＩＭを生成することができるようになされている。

２値化部３２は、血管画像再構成信号Ｓ１１に対してＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換処理及び２値化処理を順次施し、この結果得られる２値血管画像のデータ（以下、これを２値血管画像データと呼ぶ）Ｄ１を画像再構成部３２に送出する。

パターン抽出部３３は、２値血管画像データＤ１に対して所定の抽出処理を施し、当該２値血管画像に有する血管の血管形成パターンを抽出し、これを認証情報Ｄ２として認証装置４（図１）に送出するようになされている。

このようにしてこの画像処理部３０は、生体内方の血管における血管形成パターンを認証情報Ｄ２として生成することができるようになされている。

かかる画像処理部３０による画像処理は、図１２に示す画像処理手順ＲＴ１に従って行われる。

すなわち画像処理部３０は、撮像部１０から出力される血管画像信号Ｓ１１を取得すると、この画像処理手順ＲＴ１をステップＳＰ０において開始し、続くステップＳＰ１に進んで、当該血管画像信号Ｓ１１におけるヒストグラム波形パターンに対応する抽出範囲ＡＲ（図８）の画素数として例えば縦５画素を決定する。

そして画像処理部３０は、ステップＳＰ２に進んで、決定した抽出範囲ＡＲを血管画像ＢＩＭ（図７）における左端に設定し（図８（Ａ））、当該設定した抽出範囲ＡＲの縦５画素を抽出し、次のステップＳＰ３に進んで、当該抽出した縦５画素の輝度平均値を算出する。

続いて画像処理部３０は、ステップＳＰ４に進んで、算出した輝度平均値を、ステップＳＰ２で抽出した縦５画素の中心画素に対応する再構成血管画像ＲＩＭの画素として生成した後、次のステップＳＰ５において、血管画像ＢＩＭにおける全ての画素を抽出したか否かを判定する。

ここで否定結果が得られた場合、このことは再構成血管画像ＲＩＭを生成している最中であることを意味し、このとき画像処理部３０は、ステップＳＰ６に進んで、抽出範囲ＡＲを１画素ずらして設定し（図８（Ｂ））、ステップＳＰ２に戻って上述の処理を繰り返す。

これに対して肯定結果が得られた場合、このことは再構成血管画像ＲＩＭを生成し終わったことを意味し、このとき画像処理部３０は、ステップＳＰ７に進んで、当該再構成血管画像ＲＩＭを２値化し、続くステップＳＰ８において、当該２値血管画像から血管形成パターンを抽出し、これを認証情報Ｄ２として認証装置４（図１）に送出した後、次のステップＳＰ９に進んで、この画像処理手順ＲＴ１を終了する。

このようにして画像処理部３０は画像処理を実行するようになされている。

（１−３）動作及び効果
以上の構成において、この撮像装置３は、指差方向ＤＸに対して直行する照射方向ＤＹから近赤外光を指ＦＧに照射し、当該指ＦＧの内方で散乱して得られる血管射影光を固体撮像素子１４ｃに導光する。そして撮像装置３は、この固体撮像素子１４ｃから出力される血管画像信号Ｓ１０に基づく血管画像を、照射方向ＤＹに対応する水平方向の輝度値が滑らかとなるように再構成する。

従ってこの撮像装置３では、指ＦＧの表面で照射方向ＤＹに沿って反射する近赤外光（指表面反射近赤外光）に基づく横縞ノイズ成分を分散することができるため、当該ノイズ成分による画像中の血管成分への影響を低減することができ、かくして画質を向上することができる。

この場合、撮像装置３は、照射方向ＤＹに対して直交する方向（指差方向ＤＸ）に振動する偏光板１５を設ける。従ってこの撮像装置３では、指ＦＧから得られる血管射影光及び指表面反射近赤外光のうち血管射影光を選択的に固体撮像素子１４ｃに導光することができるため、当該指表面反射近赤外光に基づく横縞ノイズ成分を制限することができ、かくして一段と画質を向上することができる。

また撮像装置３は、このようにして水平方向の輝度値が滑らかとなるように再構成された再構成血管画像ＲＩＭに基づいて血管形成パターンを抽出し、これを認証情報Ｄ２として生成することにより、指表面反射近赤外光に起因する血管形成パターンにおける抽出精度の低下を防止することができるため、信頼性の高い認証情報Ｄ２を生成することができ、この結果、認証時の信頼性を向上することができる。

以上の構成によれば、指差方向ＤＸに対して直行する照射方向ＤＹから近赤外光を指ＦＧに照射し、この指ＦＧの内方で散乱して得られる血管射影光に基づく血管画像を、当該照射方向ＤＹに対応する水平方向の輝度値が滑らかとなるように再構成するようにしたことにより、指ＦＧの表面で照射方向ＤＹに沿って反射する近赤外光に基づく横縞ノイズ成分による画像中の血管成分への影響を低減することができ、かくして画質を向上することができる。

（１−４）他の実施の形態
なお上述の第１の実施の形態においては、生体の指ＦＧ内方における血管を撮像する撮像装置として、図１に示した構成の撮像部１０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、この構成以外の構成でなる種々の撮像装置を適用するようにしても良い。

例えば図２との対応部分に同一符号を付した図１３に示す撮像装置５０を適用することもできる。この撮像装置５０においては、近赤外光光源１３（図２）の配置位置を変更してなる近赤外光光源５１（５１ａ及び５１ｂ）と、ガイド溝１２（図２）の形状及び配置位置を変更してなるガイド溝５２（５２ａ及び５２ｂ）と、遮蔽部５３ａ及び５３ｂとが設けられている点で撮像装置１０（図２）とは異なっている。

具体的には５２（５２ａ及び５２ｂ）を挟んで撮像開口部１１とは反対側に近赤外光光源５１（５１ａ及び５１ｂ）が設けられ、当該ガイド溝５２の表面を一部用いて、近赤外光光源１３の照射方向ＤＹを覆う遮蔽部５３ａ及び５３ｂが設けられている。

この撮像装置５０を適用すれば、この遮蔽部５３、ガイド溝５２及び当該ガイド溝５２にガイドされた指ＦＧによって撮像開口部１１への通常光の入射を低減することができるため、指ＦＧの表面で照射方向ＤＹに沿って反射する近赤外光に基づく横縞ノイズ成分のみならず、通常光に基づくノイズ成分による画像中の血管成分への影響をも低下させることができる。

また図１４に示す撮像装置６０を適用することもできる。この撮像装置６０は、指ＦＧを透過することにより得られる近赤外光を対象とする点で、指ＦＧ内方を散乱することにより得られる近赤外光を対象とする撮像装置１０とは本質的に異なる構成となっている。

具体的にこの撮像装置６０は、近赤外光を照射する近赤外光光源６１（６１ａ〜６１ｃ）を有し、この近赤外光光源６１から照射される近赤外光の光路上には、当該近赤外光のうち特定の近赤外線帯域の光を透過する第１のフィルタ６２、当該第１のフィルタ６２を介して得られる光のうち静脈血に吸収される近赤外線帯域とその付近との光を透過する第２のフィルタ６３及び固体撮像素子６４が順次配置される。

そしてこの撮像部６０においては、第１のフィルタ６２と第２のフィルタ６３との間に指ＦＧを介挿し、かつ介挿された指ＦＧを固定することができるようになされている。これに加えてこの撮像部６０においては、通常光の入射を遮蔽する遮蔽部６５が設けられており、これにより指ＦＧ内方における血管の撮像時に遮蔽部６５外における雰囲気中の光や紫外光による近赤外光への影響を低減することができるようになされている。

この撮像装置６０を適用すれば、通常光よりも大きい強度の近赤外光を指に照射することなく、露光時間制御処理（電子シャッタ）を実行することなく血管を撮像することができるため、消費電力を抑えると共に処理負荷を低減することができる。これに加えて通常光に基づくノイズ成分による画像中の血管成分への影響を大幅に低下させることができる。なお、この撮像装置６０は、例えば家庭用電子機器、パーソナルコンピュータ又は携帯電話機等の端末装置に搭載する場合ではなく、単体で用いる場合に有効である。

さらに図１４との対応部分に同一符号を付した図１５に示すように、かかる撮像装置６０の光路上において、近赤外光光源６１及び第１のフィルタ６２間に入射側偏光板７０を設けると共に、第２のフィルタ６３及び固体撮像素子６４間に、入射側偏光板７０の振動方向に対して直交する方向等の異なる方向に振動する受光側偏光板７１を設けるようにしても良い。

この場合、撮像装置６０では、近赤外光光源６１から入射側偏光板７０を介して指ＦＧを透過することにより得られる近赤外光については、当該入射側偏光板７０による偏光が解除されるため、受光側偏光板７１を介して固体撮像素子６４に入射され、これに対して指ＦＧ表面を反射する近赤外光については、当該入射側偏光板７０による偏光が解除されないため、受光側偏光板７１によって固体撮像素子６４とは異なる方向に偏光されることとなる。従って、この図１５に示す撮像装置６０では、通常光に基づくノイズ成分による画像中の血管成分への影響を低下させることに加え、指ＦＧの表面反射した近赤外光に基づくノイズ成分による画像中の血管成分への影響をも低下させることができる。

また上述の第１の実施の形態においては、撮像対象として、指ＦＧ内方における血管を適用するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば眼球部分、掌部分、腕部分、脹脛部分又は足底部分等のこの他種々の生体部位又は生体全身における血管を撮像することができる。

さらに上述の第１の実施の形態においては、生体に対して所定の照射方向から血管に特有の近赤外光を照射する照射手段として、照射方向ＤＹ（図３）から指ＦＧの指腹に近赤外光を照射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、この他種々の照射方向から近赤外光を照射することができる。またこの場合、血管のうち静脈のみ又は動脈のみに特異的な近赤外光を照射するようにしても良く、生体内方における血管以外の固有の構造物に特異的な光を照射するようにしても良い。

さらに上述の第１の実施の形態においては、照射手段から照射され、生体を経由して得られる近赤外光を固体撮像素子に導光する導光手段として、照射方向ＤＹに対して直交する方向（即ち指差方向ＤＸと同方向）に偏光軸を有する偏光板１５を設け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、要は、照射方向ＤＹとは異なる方向に偏光軸を有するこの他種々の偏光板を設けることができる。

またこの場合、通常光の入射方向とは異なる方向に偏光軸を有する通常光用の振動板を、偏光板１５に張り合わせるようにしても良い。このようにすれば、指ＦＧの表面で反射した近赤外光に基づく横縞ノイズ成分のみならず、当該表面で反射した通常光に基づくノイズ成分による画像中の血管成分への影響をも低下させることができる。

またかかる偏光版１５を設けずに、近赤外光透過フィルタ１４ａ及び又はその他の光学系レンズを導光手段として用いるようにしても良い。

さらに上述の第１の実施の形態においては、固体撮像素子から出力される画像信号に基づく画像を、照射方向に対応する方向の輝度値が滑らかとなるように再構成する画像再構成手段として、指差方向ＤＸ（図３）に直交する方向に対応する水平方向の輝度値が滑らかとなるように再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、指差方向ＤＸから近赤外光を照射し、当該指差方向ＤＸに対応する垂直方向の輝度値が滑らかとなるように再構成するようにしても良く、これらを組み合わせるようにしても良い。

またこの場合、具体的な再構成手法として、抽出範囲ＡＲを１画素ずつジグザグ状（図
９）にシフトするようにして縦５画素を順次抽出し、当該抽出した縦５画素の輝度平均値を、このとき抽出した抽出範囲ＡＲの中心画素に対応する再構成血管画像ＲＩＭの画素として生成するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば縦２列の互いに隣接する複数の画素を抽出範囲ＡＲとするようにしても良く、また輝度平均値に代えて縦５画素に対して所定の周波数分析処理を施すことにより得られる値、あるいは抽出範囲ＡＲの各画素をそれぞれ所定の割合で乗算し、当該乗算結果を加算することにより得られる値とするようにしても良い。

さらに上述の第１の実施の形態においては、画像処理部３０において１枚の血管画像信号Ｓ１０から血管形成パターンを抽出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、時間的に連続する複数の血管画像信号（動画像信号）から血管形成パターンを抽出するようにしても良い。

この場合、画像処理部３０は、画像再構成部３１において、複数の血管画像信号それぞれに対して上述の画像再構成処理を行うことにより各再構成画像信号を生成するが、この場合、画像処理部３０では、指ＦＧの表面で照射方向ＤＹに沿って反射する近赤外光に基づく横縞ノイズ成分のみならず、動画像信号特有の水平走査ノイズをも分散させることができる。

そして画像処理部３０は、これら再構成画像信号に基づく血管形成パターンの抽出手法として、例えば各再構成画像信号から対応する血管画像信号を減算することにより横縞ノイズ成分をそれぞれ抽出し、最少の横縞ノイズ成分の再構成画像信号に対して２値化処理及びパターン抽出処理を順次を施すことにより血管形成パターンを抽出する。このようにすれば、指表面反射近赤外光に起因する血管形成パターンにおける抽出精度の低下をより防止することができるため、より信頼性の高い認証情報Ｄ２を生成することができる。

（２）第２の実施の形態
（２−１）認証装置の全体構成
図１との対応部分に同一符号を付した図１６において、１０１は全体として第２の実施の形態による認証システムの全体構成を示し、撮像装置３（図１）に代えて撮像装置１０３が制御装置２に接続されている点で、第１の実施の形態による認証装置１（図１）とは異なっている。

（２−２）撮像装置の具体的構成
この撮像装置１０３は、図１との対応部分に同一符号を付した図１７に示すように、撮像部１１０と、当該撮像部１１０を制御する撮像制御部１２０と、当該撮像部１２０で撮像された結果得られる血管画像に対して各種処理を施す画像処理部１３０とによって構成される。

（２−２−１）撮像部の構成
この撮像部１１０においては、近赤外光光源１３ａ及び１３ｂ（図２）に代えて、図１７及び図１８に示すように、２つの光源を組とする一対の近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂと、近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄとを設けた点で、第１の実施の形態による撮像部１０（図２）とは異なっている。

これら近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂ及び近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄは、この撮像装置６０の筺体の表面において、固体撮像素子１４ｃを中心として互いに１８０度対向する位置に設けられている。

そして近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂにおいては、図１９に示すように、撮像開口部１１上にガイドされた指ＦＧの指差方向ＤＸに直行する方向（以下、これを指差直交方向と呼ぶ）ＤＹ_１から近赤外光が指腹に照射されるようにその位置が選定されており、また他方の近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄにおいては、指差方向ＤＸと同方向又は逆方向（以下、これを指差平行方向と呼ぶ）ＤＹ_２から近赤外光が指腹に照射されるようにその位置が選定されている。

従って撮像部１１０においては、撮像開口部１１上にガイドされた指ＦＧの指腹に対して指差直交方向ＤＹ_１から照射し、この指ＦＧ内方から得られる血管射影光（図２１（Ａ）において一点鎖線で示す）をカメラ部１４に入射すると共に、当該ガイドされた指ＦＧの指腹に対して指差平行方向ＤＹ_２から照射し、この指ＦＧ内方から得られる血管射影光（図２１（Ｂ）において一点鎖線で示す）をカメラ部１４に入射することができるようになされている。

かかる構成に加えてこの撮像部１１０のカメラ部１４では、偏光板１５（図２）に代えて、指差平行方向ＤＹ_２と同方向に偏光軸を有する偏光板１１５ａと、指差直交方向ＤＹ_１と同方向に偏光軸を有する偏光板１１５ｂとを張り合わせてなる偏光板１１５が設けられている。

この場合、カメラ部１４（図１７）では、近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂから指差直交方向ＤＹ_１に照射されている場合において、当該指差直交方向ＤＹ_１に垂直である方向からの指表面反射近赤外光は偏向板１１５ａにより光路から逸れ、これに対して血管射影光（散乱光）は散乱光であるため偏向板１１５ａ及び１１５ｂをそれぞれ通過することとなる。

一方、近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄから指差平行方向ＤＹ_２に照射されている場合において、当該指差平行方向ＤＹ_２に垂直である方向からの指表面反射近赤外光は偏向板１１５ｂにより光路から逸れ、これに対して血管射影光（散乱光）は散乱光であるため偏向板１１５ａ及び１１５ｂをそれぞれ通過することとなる。

従ってこのカメラ部１４は、近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂ又は近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄから指ＦＧを経由して得られる血管射影光及び指表面反射近赤外光のうち、当該血管射影光を選択的に固体撮像素子１４ｃに導光することができるようになされている。

かくしてこの撮像部１１０においては、指差直交方向ＤＹ_１から指ＦＧを経由して得られる血管射影光を固体撮像素子１４ｃを介して血管画像信号Ｓ１０ａとして画像処理部１３０に送出し、一方、指差平行方向ＤＹ_２から指ＦＧを経由して得られる血管射影光を固体撮像素子１４ｃを介して血管画像信号Ｓ１０ｂとして画像処理部１３０に送出するようになされている。

（２−２−２）撮像制御部の構成
撮像制御部１２０は、図１８及び図４との対応部分に同一符号を付した図２０に示すように、光源駆動部２１（図４）に代えて、近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂと近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄとを交互に時分割制御する光源駆動部１２１が設けられた点で、撮像制御部２０（図４）とは異なっている。

すなわち撮像制御部１２０は、通常光の強度よりも近赤外光が大きくなるように予め設定された電圧値に対応する光源駆動信号Ｓ３ａ及びＳ３ｂを、所定の期間ごとに対応する近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂ及び近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄに出力するようにして、当該近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂと近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄとを時分割で交互に駆動するようになされている。

この結果、近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂと近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄとが交互に点灯し、図２１に示すように、撮像開口部１１上にガイドされた指ＦＧには、通常光よりも大きい強度の近赤外光が指差直交方向ＤＹ_１（図２１（Ａ）において一点鎖線で示す）及び指差平行方向ＤＹ_２（図２１（Ｂ）において一点鎖線で示す）から交互に照射されることとなる。

この場合、上述した撮像部１１０では、偏光板１１５（図１７）により指表面反射近赤外光が光路外に逸らされるが、当該指表面反射近赤外光の全てが指差直交方向ＤＹ_１又は指差平行方向ＤＹ_２に垂直である方向へ反射することはないため、一部の指表面反射近赤外光は血管射影光と共に固体撮像素子１４ｃに導光されることとなる。

従って、この固体撮像素子１４ｃから出力される血管画像信号Ｓ１０ａに基づく血管画像ＢＩＭａには、図２１（Ｃ）にも示すように、血管射影光に基づく血管成分と共に指表面反射近赤外光に基づくノイズ成分が、指差直交方向ＤＹ_１に対応する水平方向に出現することとなる（以下、この水平方向のノイズ成分を水平ノイズ成分と呼ぶ）。

一方、固体撮像素子１４ｃから出力される血管画像信号Ｓ１０ｂに基づく血管画像ＢＩＭｂには、図２１（Ｄ）にも示すように、血管射影光に基づく血管成分と共に指表面反射近赤外光に基づくノイズ成分が、指差平行方向ＤＹ_２に対応する垂直方向に出現することとなる（以下、この垂直方向ノイズ成分を垂直ノイズ成分と呼ぶ）。

（２−２−３）画像処理部の構成
画像処理部１３０は、かかる水平ノイズ成分及び垂直ノイズ成分が滑らかとなるように対応する血管画像ＢＩＭａ及び血管画像ＢＩＭｂを再構成する画像再構成部１３１が画像再構成部３１（図４）に代えて設けられた点、当該再構成された血管画像ＢＩＭａ及びＢＩＭｂの２値血管画像から共通部分を抽出するパターン抽出部１３３がパターン抽出部３３（図４）に代えて設けられた点で、画像処理部３０（図４）とは異なっている。

画像再構成部１３１は、固体撮像素子１４ｃから出力される血管画像信号Ｓ１０ａ及びＳ１０ｂ双方の輝度ヒストグラムを生成し、これら輝度ヒストグラムにおいて対応する輝度値ごとに画素数の差を算出する。

そして画像再構成部１３１は、各輝度値の画素数の差の合計（以下、これを画素数差合計と呼ぶ）が所定の閾値以上である場合に、血管画像信号Ｓ１０ａ及びＳ１０ｂ双方に対して、画像再構成部３１における画像処理（図１２）と同様の処理を実行するようになされている。

すなわち画像再構成部１３１は、血管画像信号Ｓ１０ａにおける輝度ヒストグラムのヒストグラム波形パターンに対応する抽出範囲ＡＲにおける指差平行方向の画素数を、情報記憶メモリ３４が記憶されたテーブルを参照して決定する。

そして画像再構成部１３１は、図８及び図９で上述したように、このとき決定した例えば縦５画素の輝度平均値を当該縦５画素の中心画素に対応する再構成血管画像ＲＩＭ（図８）の画素として順次生成し、かくして生成された再構成血管画像ＲＩＭの再構成血管画像信号Ｓ１１ａを２値化部３２に送出する。

また、画像再構成部１３１は、血管画像信号Ｓ１０ｂについても同様にして、当該血管画像信号Ｓ１０ｂにおける輝度ヒストグラムのヒストグラム波形パターンから対応する抽出範囲ＡＲにおける指差直交方向の画素数を決定した後、当該決定した例えば横５画素の輝度平均値を当該横５画素の中心画素に対応する再構成血管画像（図示せず）の画素として順次生成し、かくして生成された再構成血管画像の再構成血管画像信号Ｓ１１ｂを２値化部３２に送出する。

このようにして画像再構成部１３１は、図１０で示した実験結果と同様に、血管画像ＢＩＭａに含まれる水平ノイズ成分（図２１（Ｃ））及び血管画像ＢＩＭｂに含まれる垂直ノイズ成分（図２１（Ｄ））を分散し、これにより水平ノイズ成分及び垂直ノイズ成分が滑らかとなるように対応する血管画像ＢＩＭａ及び血管画像ＢＩＭｂを再構成することができるようになされている。

なお、画像再構成部１３１は、かかる画像処理を実行しない場合には、固体撮像素子１４ｃから出力される血管画像信号Ｓ１０ａ、Ｓ１０ｂをそのまま再構成血管画像信号Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂとして２値化部３２に送出するようになされている。

この再構成血管画像信号Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂは、２値化部３２により２値血管画像データＤ１ａ、Ｄ１ｂとして生成され、パターン抽出部１３３に送出される。

パターン抽出部１３３は、図２２に示すように、上述の画像再構成部１３１の画像再構成処理により分散しきれずに残った水平ノイズ成分及び血管に相当する血管成分からなる２値血管画像と、垂直ノイズ成分及び血管成分からなる２値血管画像とのうち、当該２値血管画像双方の共通部分となる血管成分を抽出する。

実際には、パターン抽出部１３３は、図２３に示すように、２値血管画像データＤ１ａ、Ｄ１ｂ双方の２値血管画像における対応する画素同士をそれぞれ加算し、この加算結果から、画素値が「２」となる共通部分の画素（以下、これを共通部分画素と呼ぶ）を抽出する。

そしてパターン抽出部１３３は、このとき抽出した共通部分画素を認証情報Ｄ１０として生成し、これを認証装置４（図１６）に送出するようになされている。

（２−２−４）撮像処理手順
ここで、上述の撮像装置１０３（撮像部１１０、撮像制御部１２０及び画像処理部１３０）による撮像処理は、図２４に示す撮像処理手順ＲＴ２に従って行われる。

すなわち撮像装置１０３は、制御装置２（図１６）から撮像命令を受けると、この撮像処理手順ＲＴ２をステップＳＰ１０において開始し、続くステップＳＰ１１に進んで、このときガイド溝１２にガイドされた指ＦＧに対して近赤外光光源１１３ａ、１１３ｂから指差直交方向ＤＹ_１の近赤外光を照射することにより当該指ＦＧ内方の血管を撮像し、続くステップＳＰ１２に進んで、近赤外光光源１１３ｃ、１１３ｄから指差平行方向ＤＹ_２の近赤外光を照射することにより当該指ＦＧ内方の血管を撮像する。

そして撮像装置１０３は、続くステップＳＰ１３に進んで、ステップＳＰ１１及びＳＰ１２での撮像結果として得られた血管画像信号Ｓ１０ａ及びＳ１０ｂ双方の輝度ヒストグラムにおいて対応する輝度値ごとに画素数の差（画素数差合計）を算出し、この算出結果に基づいて、当該血管画像信号Ｓ１０ａ及びＳ１０ｂに対して画像処理（図１２）を施すか否かを判定する。

ここで肯定結果が得られた場合（画素数差合計が所定の閾値以上である場合）、このことは血管画像信号Ｓ１０ａ及びＳ１０ｂ双方又はいずれか一方においてノイズ成分（水平ノイズ成分及び又は垂直ノイズ成分）が多く含まれていることを意味する。

従ってこの場合、撮像装置１０３は、続くステップＳＰ１４に進んで、血管画像信号Ｓ１０ａ、Ｓ１０ｂに対して、図１２におけるステップＳＰ１〜ステップＳＰ７までの画像処理を施して再構成血管画像信号Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂを生成した後、次のステップＳＰ１５に進む。

これに対して否定結果が得られた場合（画素数差合計が所定の閾値未満である場合）、撮像装置１０３は、ステップＳＰ１４で画像処理を施すことなく次のステップＳＰ１５に進む。

そして撮像装置１０３は、このステップＳＰ１５において、ステップＳＰ１４での画像処理結果として得られる再構成血管画像信号Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂ（血管画像信号Ｓ１０ａ、Ｓ１０ｂ）の２値血管画像双方における共通部分を認証情報Ｄ１０として生成し、これを認証装置４（図１６）に送出した後、次のステップＳＰ１６に進んで、この撮像処理手順ＲＴ２を終了する。

このようにして撮像装置１０３は撮像処理を実行するようになされている。

（２−３）動作及び効果
以上の構成において、この撮像装置１０３は、指差方向ＤＸに対して直行する指差直行方向ＤＹ_１（図１９）及び指差方向ＤＸに平行な指差平行方向ＤＹ_２（図１９）の近赤外光を指ＦＧに時分割で照射し、当該指ＦＧの内方で散乱して得られる血管射影光を固体撮像素子１４ｃに導光する。

そして撮像装置１０３は、この固体撮像素子１４ｃから出力される血管画像信号Ｓ１０ａ、Ｓ１０ｂ（図２０）の２値血管画像から共通部分を抽出する。

従ってこの撮像装置１０３では、これら２血管画像（図２２）のうち、指ＦＧの表面で指差直行方向ＤＹ_１及び指差平行方向ＤＹ_２に沿って反射する近赤外光（指表面反射近赤外光）に基づく水平ノイズ成分及び垂直ノイズ成分だけを残して本来の血管成分を抽出することができるため、当該ノイズ成分による画像中の血管成分への影響を低減することができ、かくして画質を向上することができる。

この場合、撮像装置１０３は、必要に応じて、血管画像信号Ｓ１０ａ、Ｓ１０ｂ（図２０）の２値血管画像を生成する前に、指差直行方向ＤＹ_１に対応する水平方向の輝度値が滑らかとなるように血管画像信号Ｓ１０ａに基づく血管画像を再構成すると共に、指差平行方向ＤＹ_２に対応する垂直方向の輝度値が滑らかとなるように血管画像信号Ｓ１０ｂの血管画像を再構成し、これら再構成結果の２値血管画像から共通部分を抽出する。

従ってこの撮像装置１０３では、本来の血管成分でないにもかかわらず、水平ノイズ成分に対応する画素と垂直ノイズ成分に対応する画素同士が共通部分となってしまう確率を、当該血管画像信号Ｓ１０ａ、Ｓ１０ｂの再構成により低減することができるようになるため、より適切に血管成分を抽出することができ、かくして画質を一段と向上することができる。

また撮像装置１０３は、このようにして共通部分を抽出した血管成分を認証情報Ｄ１０として生成することにより、信頼性の高い認証情報Ｄ１０を生成することができ、この結果、認証時の信頼性を向上することができる。

以上の構成によれば、指差直行方向ＤＹ_１及び指差平行方向ＤＹ_２の近赤外光を指ＦＧに時分割で照射し、当該指ＦＧの内方で散乱して得られる血管射影光に基づく血管画像信号Ｓ１０ａ、Ｓ１０ｂの２値血管画像から共通部分を抽出するようにしたことにより、水平ノイズ成分及び垂直ノイズ成分だけを残して本来の血管成分を抽出することができるため、当該ノイズ成分による画像中の血管成分への影響を低減することができ、かくして画質を向上することができる。

（２−４）他の実施の形態
なお上述の第２の実施の形態においては、撮像対象として、指ＦＧ内方における血管を適用するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば眼球部分、掌部分、腕部分、脹脛部分又は足底部分等のこの他種々の生体部位又は生体全身における血管を撮像することができる。

また上述の第２の実施の形態においては、生体に対して第１の照射方向及び第１の照射方向とは異なる第２の照射方向から特定光を時分割で照射する照射手段として、指差直行方向ＤＹ_１及び指差平行方向ＤＹ_２から指ＦＧの指腹に近赤外光を照射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、この他種々の照射方向から近赤外光を照射することができる。またこの場合、血管のうち静脈のみ又は動脈のみに特異的な近赤外光を照射するようにしても良く、生体内方における血管以外の固有の構造物に特異的な光を照射するようにしても良い。

さらに上述の第２の実施の形態においては、照射手段から照射され、生体を経由して得られる近赤外光を固体撮像素子に導光する導光手段として、指差平行方向ＤＹ_２と同方向に偏光軸を有する偏光板１１５ａと、指差直交方向ＤＹ_１と同方向に偏光軸を有する偏光板１１５ｂとを張り合わせてなる偏光板１１５を設け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、要は、指差直交方向ＤＹ_１（第１の照射方向）及び指差平行方向ＤＹ_２（第２の照射方向）に垂直な方向とは異なる方向に偏光軸を有するこの他種々の偏光板を設けることができる。

またこの場合、通常光の入射方向とは異なる方向に偏光軸を有する通常光用の振動板を、偏光板１１５に張り合わせるようにしても良い。このようにすれば、指ＦＧの表面で反射した通常光に基づくノイズ成分による画像中の血管成分への影響をも低下させることができるため、より画質を向上することができる。

またかかる偏光版１１５を設けずに、近赤外光透過フィルタ１４ａ及び又はその他の光学系レンズを導光手段として用いるようにしても良い。

さらに上述の第２の実施の形態においては、第１の照射方向に対応する方向の輝度値が滑らかとなるように第１の画像を再構成すると共に、第２の照射方向に対応する方向の輝度値が滑らかとなるように第２の画像を再構成する再構成手段として、抽出範囲ＡＲを１画素ずつジグザグ状（図９）にシフトするようにして縦５画素を順次抽出し、当該抽出した縦５画素の輝度平均値を、このとき抽出した抽出範囲ＡＲの中心画素に対応する再構成血管画像ＲＩＭの画素として生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、例えば縦２列の互いに隣接する複数の画素を抽出範囲ＡＲとするようにしても良く、また輝度平均値に代えて縦５画素に対して所定の周波数分析処理を施すことにより得られる値、あるいは抽出範囲ＡＲの各画素をそれぞれ所定の割合で乗算し、当該乗算結果を加算することにより得られる値とするようにしても良い。

さらに上述の第２の実施の形態においては、２値化された第１の画像及び第２の画像の共通部分を抽出する抽出手段として、再構成血管画像信号Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂを２値化した２値血管画像（２値血管画像データＤ１ａ、Ｄ１ｂ）を加算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、例えば再構成血管画像信号Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂにおける所定の相互相関結果に対応する画素を共通部分（血管成分）として検出するようにしても良い。

本発明は、生体を撮像する場合や、当該撮像機能を搭載する家庭用電子機器、パーソナルコンピュータ又は携帯電話機等の端末装置において認証する場合等に利用可能である。

１、１０１……認証システム、２……制御装置、３、５０、６０、１０３……撮像装置、４……認証装置、１０、１１０……撮像部、１１……撮像開口部、１２ａ、１２ｂ……ガイド溝、１３ａ、１３ｂ、６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１３ｄ……近赤外光光源、１４……カメラ部、１４ｃ、６４……固体撮像素子、１５、７０、７１、１１５ａ、１１５ｂ……偏光板、２０、１２０……撮像制御部、３０、１３０……画像処理部、２１、１２１……光源駆動部、２２……クロック発生部、２３……電荷量調整部、３１、１３１……画像再構成部、３２……２値化部、３３、１３３……パターン抽出部、３４……情報記憶メモリ、５３ａ、５３ｂ、６５……遮蔽部、６２……第１のフィルタ、６３……第２のフィルタ、ＤＸ……指差方向、ＤＹ……照射方向、ＤＹ_１……指差直交方向、ＤＹ_２……指差平行方向、ＦＧ……指、ＲＴ１……画像処理手順、ＲＴ２……撮像処理手順。

Claims (3)

1. 筐体に設けられた開口部の上に指の腹部分が位置するように指の位置をガイドするガイド部と、
   上記筐体に設けられ、上記ガイド部によりガイドされている指の腹部分と背部分の間となる指の両側面に対して、血管に吸収される性質を有する特性光を照射する照射部と、
   上記筐体に設けられ、上記照射部から指の両側面に対して照射される特性光の光路を遮蔽する遮蔽部と、
   指の内方で散乱して指の腹部分から上記開口部を介して入射される特性光を固体撮像素子に導く導光部と、
   上記固体撮像素子から出力される画像信号の画像に対し、注目範囲における中心画素の輝度をその注目範囲における画素の輝度の統計値とする処理を、上記照射部から指の両側面に対して照射される特性光の照射方向に対応する方向のラインと直交する１又は複数のラインを単位として施す信号処理部と
   を具え、
   上記ガイド部は、
   上記開口部の縁に当該開口部を挟んで突設された２つの山型の突起でなり、当該突起の頂上部が上記開口部の上に配される指の両側面のそれぞれの下側に当接することで、上記開口部の上に指の腹部分が位置するように指の位置をガイドし、
   上記照射部は、
   上記ガイド部より外側で、上記ガイド部によりガイドされている指の両側面のそれぞれの斜め下方に位置する２つの光源を有し、当該２つの光源のそれぞれから上記ガイド部によりガイドされている指の両側面に向かって特性光を照射し、
   上記遮蔽部は、
   上記光源から指の両側面に向かって照射される特性光の照射方向に沿って上記ガイド部と共に当該特性光の光路を覆うようにして設けられている
   撮像装置。
2. 上記特性光を、当該特性光以外の光よりも大きい強度で照射するよう光源を制御する光源制御部と、
   上記個体撮像素子に単位時間当たりに蓄積される電荷量が飽和量未満となるよう、該単位時間当たりの電荷量の蓄積時間を調整する調整部と
   をさらに具える請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記信号処理部は、
   上記注目範囲の画素数を、上記画像のヒストグラムの波形パターンに応じて決定する
   請求項１に記載の撮像装置。