生物体信息取得装置及方法、生物体认证装置的制作方法

专利名称：生物体信息取得装置及方法、生物体认证装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于利用生物体信息的生物体信息取得装置、生物体信息 取得方法及生物体认证装置。
背景技术：
近年来，为了认证正规使用者，迸行了利用正规使用者的指纹、虹彩
或静脉图案(veinpatterns)等生物体信息的生物体认证(例如参照专利文 献l)。而且，为了进行生物体认证，利用了各种生物体信息取得装置。
在这些生物体信息取得装置当中，公知有一种具备照射光的光源部和 进行受光的受光元件的装置。而且，通过将来自光源部的光照射于生物体， 并对来自生物体的光进行受光，将这些接受的光变换成电信号，由此，可 以得到生物体信息。
这里，在便携终端或笔记本电脑等需要认证的设备遍布于周围的当 今，大规模且消电大的生物体信息取得装置被回避。
另一方面，随着安全保护意识的提高，对认证精度的要求也越来越高， 所以，还谋求提高所取得的生物体信息的精度。
专利文献1:专利第3549795号公报
然而，由于照明光与受光的动态范围被限定，所以，存在着能够得到 的生物体信息的质量与精度低下的问题。特别是小型生物体信息取得装置 所使用的光源与受光元件的限制更加严格，从动态范围等方面出发，难以 采用具有高性能的装置。

发明内容
本发明的几个方式正是鉴于这样的实际情况而提出，其目的在于，提 供一种不仅可以得到高精度的生物体信息、还能够容易地实现小型化的生
物体信息取得装置、生物体信息取得方法及生物体认证装置。 为了解决上述课题，本发明提供以下的机构。
本发明的生物体信息取得装置，通过对生物体照射光来取得所述生物 体的信息，其中具备光源部，对所述生物体照射光；多个受光元件，接 受通过向所述生物体照射来自所述光源部的所述光而透过所述生物体的 透过光、或从所述生物体反射的反射光；和不均匀滤光器，设置在所述多 个受光元件上即所述透过光或所述反射光的光路上，所述不均匀滤光器的 透光率被设定成由所述多个受光元件接受的各个光强度在整体上均匀。
根据本发明的生物体信息取得装置，由于可以让由多个受光元件接受 的光的光强度在整体上均匀，所以，与距离光源部的位置无关，可以在多 个受光元件内使光强度相等。
因此，即使动态范围变小，也可以提高所取得的生物体信息的质量。
而且，本发明的生物体信息取得装置，其特征在于，在所述不均匀滤 光器中，距离所述光源部远的部位的透光率被设定得高，距离所述光源部 近的部位的透光率被设定得低。
根据本发明的生物体信息取得装置，可以在不均匀滤光器的整体内使 透过不均匀滤光器的透过光量相等，从而与距离光源部的位置无关，可以 在多个受光元件内使光强度相等。
并且，本发明的生物体信息取得装置，其特征在于，能够安装于身体。
根据本发明的这些生物体信息取得装置，可以在各种情况下利用生物 体信息，从而提高了便利性。
另外，本发明的生物体信息取得方法，通过对生物体照射光来取得所 述生物体的信息，对所述生物体照射从光源部照射的光，将通过对所述生 物体照射来自所述光源部的所述光而透过所述生物体的透过光、或从所述 生物体反射的反射光，经由设置在所述透过光或所述反射光的光路上的不 均匀滤光器而由多个受光元件接受，从而让所述接受的各个光强度在整体 上均匀。
根据本发明的生物体信息取得方法，由于可以让由多个受光元件接受 的光的光强度在整体上均匀，所以，与距离光源部的位置无关，可以在多 个受光元件内使光强度相等。
因此，即使动态范围减小，也可以提高所取得的生物体信息的质量。 此外，本发明的生物体认证装置，其中具有生物体信息取得部，通 过对生物体照射光来取得所述生物体的信息；和认证部，根据由该生物体 信息取得部取得的所述生物体的信息进行个人认证，所述生物体信息取得 部具备光源部，对所述生物体照射光；多个受光元件，接受通过向所述 生物体照射来自所述光源部的所述光而透过所述生物体的透过光、或从所 述生物体反射的反射光；和不均匀滤光器，设置在所述多个受光元件上即 所述透过光或所述反射光的光路上，所述认证部具备生物体信息存储部， 预先存储由所述生物体信息取得部取得的所述生物体信息；和认证控制 部，对所述生物体信息存储部中预先存储的生物体的信息、和由所述生物 体信息取得部在认证时取得的生物体的信息进行比较，当两信息一致时， 作为认证完成而输出许可信号，所述不均匀滤光器的透光率被设定为由 所述多个受光元件接受的各个光强度在整体上均匀。
根据本发明的生物体认证装置，由于可以让由多个受光元件接受的光 的光强度在整体上均匀，所以，与距离光源部的位置无关，可以在多个受 光元件内使光强度相等。
因此，即使动态范围减小，也可以提高所取得的生物体信息的质量， 结果，可容易地实现认证的高精度化。
另外，本发明的生物体认证装置，其特征在于，能够安装于身体。 在本发明的生物体认证装置中，可以在各种情况下进行生物体认证， 从而可提高便利性。


图1是表示本发明所涉及的生物体认证装置的第一实施方式的俯视图。
图2是表示将图1的生物体认证装置安装于手腕的样子的说明图。 图3是按功能表示图1的生物体认证装置的框图。 图4是对图1的不均匀滤光器放大显示的俯视图。 图5是表示替代图1的不均匀滤光器而设置了均匀滤光器时的光强度 分布的图表，即表示图2的a线上的光强度分布的图表。 图6是表示设置了图1的不均匀滤光器时的光强度分布的图表，即表
示图2的a线上的光强度分布的图表。
图7是表示本发明所涉及的生物体认证装置的第二实施方式的俯视图。
图8是表示将图7的生物体认证装置安装于手腕的样子的说明图。 图9是表示图7的光源部的变形例的俯视图。 图10是表示图7的光源部的其他变形例的俯视图。 图11是表示图7的光源部的又一变形例的俯视图。 图12是表示图1的光源部、受光元件及不均匀滤光器的变形例的说 明图。
图13是表示图12的光源部、受光元件及不均匀滤光器的变形例的说 明图。
图中l一生物体认证装置，2 —生物体信息取得部(生物体信息取得 装置)，3 —认证部，6—点状光源部(光源部)，20 —不均匀滤光器，19 一存储器(生物体信息存储部)，22—认证控制部，23 —受光元件，26— 环状光源部(光源部)，28 —半环状光源部(光源部)，29 —弧状光源部 (光源部)，30—线状光源部(光源部)，40 —点光源部(光源部)，41、 45 —线状滤光器(不均匀滤光器)，42、 46 —线状受光元件(受光元件)， 44一线状光源(光源部)。
具体实施例方式
(实施方式1)
下面，参照附图对本发明第一实施方式的生物体认证装置进行说明。 图1是表示作为本发明的实施方式的生物体认证装置1的图。 生物体认证装置1具备形成为圆形板状的圆形基盘部10。在圆形基盘
部IO上设置有相互在同一直线上延伸的带部12a、和带部12b。在带部12b
的前端设置有用于和带部12a的前端卡合的卡合部15。
根据这样的构成如图2所示，通过将带部12a、 12b环绕于手腕，使
卡合部15卡合于带部12a的前端，从而可以将生物体认证装置1安装于手腕。
另外，生物体认证装置l如图l所示，具备取得生物体静脉图案的 生物体信息取得部(生物体信息取得装置)2、和通过由该生物体信息取 得部2取得的静脉图案进行个人认证的认证部3。
生物体信息取得部2具备对光进行受光的受光部7、和设置在形成
为环状的受光部7周围的环状光源部(光源部)26。环状光源部26例如 由LED构成，受光部7例如由CCD构成。这些受光部7和环状光源部26 设置在圆形基盘部10的一方主面。
环状光源部26如图3所示，与发光控制部17电连接，通过发光控制 部17的控制，发出CW光作为连续波。
受光部7具备排列成阵列状的多个受光元件23、和分别设置在这些 多个受光元件23的上方的微透镜阵列(未图示)。如图2所示，多个受 光元件23中在安装于手腕的状态下被配置在最靠近环状光源部26的位置 上的是受光元件L1，随着远离受光元件L1，分别是受光元件L2、 L3，配 置在离环状光源部26最远的位置上的是受光元件Ln。 g卩，在受光部7的 最外缘部配置的受光元件成为Ll，在受光部7的中心部配置的受光元件 成为Ln。
而且，如图3所示，受光部7与进行个人认证的认证控制部22电连 接，认证控制部22与存储器(生物体信息存储部)19电连接。
存储器19将来自受光部7的电信号作为静脉图案存储数据进行存储。
认证控制部22将来自受光部7的电信号作为静脉图案取得数据，和 预先存储于存储器19的静脉图案存储数据迸行比较。然后，在两数据一 致时，认证控制部22输出允许利用外部设备的许可信号，表示认证结束。
并且本实施方式中在圆形基盘部10的一方主面，即在受光部7的上 面设置有圆形的不均匀滤光器20。如图2所示，在生物体认证装置1安装 于手腕的状态下，不均匀滤光器20被配置于从环状光源部26发出的CW 光在手腕内被反射后的反射光的光路上。SP，由手腕内反射的反射光透过 不均匀滤光器20到达受光部7。
不均匀滤光器20的透光率被设定成，被多个受光元件23受光的各个 光强度整体均匀。即，被设定成透过不均匀滤光器20的光量在不均匀滤 光器20的整个前面相等。
具体而言，如图4所示，不均匀滤光器20的最外缘部的周线Sl的透
光率被设定为最低，随着从周线S1向周线S2、 S3…Sn的沿径向内侧，透 光率被设定得高。并且，中心点Sn区域的透光率被设定得最高。
这里，在生物体认证装置1安装于手腕的状态下，周线Sl配置在最 靠近环状光源部26的位置，随着朝向周线S2、 S3.,.Sn的径向内侧，离环 状光源部26的距离变远，中心点Sn区域最远。即，不均匀滤光器20的 透光率在生物体认证装置1安装于手腕的状态下，在被配置于距离环状光 源部26最近的位置处被设定得最低，随着渐渐远离环状光源部26，被设 定为逐渐增高，在被配置于距离环状光源部26最远的位置处被设定为最 高。
接着，对如此构成的本实施方式的生物体认证装置1的作用进行说明。 首先，由外部设备的正规使用者进行正规使用者的静脉图案登录。即，
如图2所示，按照受光部7配置在手腕的内侧的方式，将生物体认证装置
1安装于手腕。
然后，从发光控制部17向环状光源部26输入驱动信号。于是，从环 状光源部26发出CW光。该CW光在手腕内反射成为反射光，该反射光 透过不均匀滤光器20，被受光部7受光。
这里，如果在以往使装置自身小型化，则由于反射光的动态范围小， 所以，能够取得的生物体信息的精度低，难以提高认证精度。
在本发明中，通过以下的方法，可以提高能够取得的生物体信息的精度。
艮P，从环状光源部26发出并在手腕内被反射的反射光到达不均匀滤 光器20，此时在距离环状光源部26最近的周线Sl处光强度高，随着远离 环状光源部26光强度逐渐降低，在距离环状光源部26最远的位置处光强 度最低。
图5是表示替代不均匀滤光器20而设置了均匀滤光器时的光强度分 布的图表。
如图5所示，在滤光器的最外缘部光强度最高，越朝向滤光器的中心 点光强度越低。
本实施方式的不均匀滤光器20的透光率被设定成使图5所示的光强
度分布均匀。例如，按照成为图5所示的光强度的函数的倒数的方式，设 定光强度。即，不均匀滤光器20的透光率如上所述，在被配置于最靠近
环状光源部26的位置处设定为最低，随着远离环状光源部26被设定为逐 渐增高，在被配置于距离环状光源部26最远的位置处被设定为最高。
因此，到达不均匀滤光器20的周线S1的反射光在该处被削减最多后 透过4、均匀滤光器20。并且，随着朝向周线S2、 S3.,.Sn被削减的光量减 少，在中心点Sn处最少。由此，透过不均匀滤光器20的反射光的强度在 不均匀滤光器20的整个前面相等，光强度的分布整体被均匀化。 图6是表示设置了不均匀滤波器20时的光强度分布的图表。 如图6所示，不均匀滤光器20的最外缘部的光强度和中心点的光强
度的差异与均匀滤光器的情况相比显著减少。即，可知光强度的分布在整 体上均匀。
由此，即使动态范围变小，也会提高所取得的生物体信息的精度。
这样，在不均匀滤光器20的整个前面变为相等的光强度的反射光被 受光部7受光。此时，由受光元件L1、 L2…Ln受光的光的光强度分别相 等。然后，从受光部7输出的电信号作为静脉图案存储数据被存储于存储 器19。由此，正规使用者的静脉图案存储数据被登记。
另外，也可以在进行上述测定之际使用标记来确定位置。例如，当如 后所述在手腕处取得静脉图案时，可以在作为被测定部分的手腕处添加成 为位置标识的标记来进行测定。
下面对认证进行说明。
进行认证时，将生物体认证装置1安装于手腕，如上所述取得静脉图 案。这样，认证控制部22将从受光部7输出的电信号作为静脉图案认证 数据，对该静脉图案认证数据和预先存储于存储器19的静脉图案存储数 据进行比较。然后，在判定为两数据一致时，认证控制部22认为是正规 使用者而结束认证，输出允许利用外部设备的许可信号。另一方面，在判 定为不一致时，认证控制部22认为认证失败，输出不许可信号。
综上所述，根据本实施方式的生物体认证装置1，由于可以使由多个 受光元件23受光的光强度整体均匀，所以，不论距离环状光源部26的位 置如何，都可以在多个受光元件23使光强度相等。因此，即使动态范围
变小，也可以提高所取得的静脉图案的质量。由此，可以实现认证精度的 提咼°
而且，由于生物体认证装置1能够安装于手腕，所以，可在各种情况 下进行生物体认证，能够提高便利性。
另外，由于对来自生物体的反射光进行受光，所以，可以固定环状光
源部26和受光部7的位置，从而能够迅速且可靠地取得静脉图案。
(实施方式2) 接着，对本发明的第二实施方式进行说明。 图7和图8是表示本发明第二实施方式的图。
在图7和图8中，对与图1 图6中所记载的构成要素相同的部分赋 予同一符号，并省略其说明。
该实施方式与上述第一实施方式的基本构成相同，这里对不同点进行 说明。
本实施方式的生物体认证装置1如图7所示，具备圆形基盘部IO、 和形成为矩形板状的矩形基盘部11，该圆形基盘部10和矩形基盘部11 通过带部12b相互连接。
在矩形基盘部11处设置有沿着与带部12b相反方向延伸的带部12c。 在矩形基盘部ll上设置有照射照明光的点状光源部(光源部)6。点 状光源部6例如由LED构成。
另外，在圆形基盘部10上没有设置上述的环状光源部26。 而且，在本实施方式中，如图8所示，在生物体认证装置1安装于手 腕的状态下，不均匀滤光器20的中心点被配置在最靠近点状光源部6的 位置，不均匀滤光器20的最外缘部被配置在距离点状光源部6最远的位 置。因此，不均匀滤光器20的透光率在中心点处被设定得最低，随着朝 向径向外侧而逐渐增高，在最外缘部被设定最高。
根据这样的构成，如果从点状光源部6向手腕照射CW光，则该光会 透过手腕成为透过光，该透过光穿过不均匀滤光器20被受光部7接受。 此时，由于不均匀滤光器20的透光率被设定成在中心点为最低，在最外 缘部为最高，所以，光强度的分布如上所述在整体上均匀。
由此，可起到与上述第一实施方式同样的效果。
而且，由于使CW光透过生物体进行受光，所以，不会在生物体的深 度方向被限制，可以观察生物体的垂直分布D
另外，在上述第一实施方式中，设置了环状光源部26，但不限定于此， 光源部的形状、设置位置可进行适当变更。例如图9所示，可以在受光部 7周围的一半设置半环状光源部(光源部)28。而且还可以如图10所示， 在受光部7的周围局部地设置弧状光源部(光源部)29。并且可以如图11 所示，在受光部7的周围局部设置线状光源部(光源部)30。当然，在这 些情况下，不均匀滤光器20的透光率都被设定成距离光源部越近越低， 距离光源部越远越高。
而且，可以替代第二实施方式的点状光源部6，将这些光源部26、 28、 29、 30设置于矩形基盘部11。
并且，可以将受光元件及滤光器形成为线状。例如图12所示，在皮 肤H的表面侧配置点光源部(光源部)40,在隔着皮肤H的相反侧配置 线状受光元件(受光元件)42。而且，在皮肤H的相反侧，于线状受光元 件42和皮肤H之间配置线状滤光器(不均匀滤光器)41。线状滤光器41 的透光率如上所述，越靠近点光源部40被设定得越低。
另外，点光源部40也可以在线状受光元件42的长度方向中央设置一 个，但为了减轻来自点光源40的热的影响，优选设置在线状受光元件42 的长度方向的端部。
而且，通过开/关控制点光源部40，可以使其作为离散的光源发挥作 用，这对于像素图像等的处理是有效的。
并且，在获得图像信息之际，通过使线状受光元件42沿着与其长度 方向正交的方向滑动，进行扫描，从而可以通过简单的构成容易地得到平 面的三维图像。
而且，例如，如图13所示，在皮肤H的表面侧配置线状光源部(光 源部)44，在该线状光源部44的附近不和其厚度方向重合的位置配置线 状受光元件(受光元件)46。并且，在线状受光元件46与皮肤H之间配 置线状滤光器45。线状滤光器45的透光率如上所述，越靠近线状光源部 44被设定得越低。
另外，在上述第一及第二实施方式中，取得静脉图案作为生物体信息， 但不限定于此，也可以取得指纹或虹彩等其他的生物体信息。
而且，由LED构成了光源部，但不限定于此，也可以由有机EL或无 机EL等构成。
并且，可以在一次认证中进行多次生物体信息的取得，对各结果的光 强度进行累计。由此，可以吸收噪声与误差等，能够取得精度更高的生物 体信息。
另外，也可以对透过光或反射光的光量进行测定，当其光量在规定的 范围内时和不在规定的范围内时，对来自发光控制部17的输出进行控制。 即，按照在光量少的时候使来自发光控制部17的输出提高，在光量多的 时候使输出降低的方式进行反馈。输出的控制通过对光源部施加的电流或 电压而进行。由此，不仅能够高精度且可靠地取得生物体信息，而且可以 实现省电化。
此外，本发明的技术范围不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明 主旨的范围中，可以施加各种的变更。
例如，在上述的实施方式中，主要对安装于手腕的生物体认证装置进 行了阐述，但也可以根据手掌、手指、脚腕等认证所使用的部位，适当选 择装置的方式。
权利要求
1、一种生物体信息取得装置，通过对生物体照射光来取得所述生物体的信息，其中具备光源部，对所述生物体照射光；多个受光元件，接受通过向所述生物体照射来自所述光源部的所述光而透过所述生物体的透过光、或从所述生物体反射的反射光；和不均匀滤光器，设置在所述多个受光元件上即所述透过光或所述反射光的光路上，所述不均匀滤光器的透光率被设定为使得由所述多个受光元件接受的各个光强度在整体上均匀。
2、 根据权利要求1所述的生物体信息取得装置，其特征在于， 在所述不均匀滤光器中，距离所述光源部远的部位的透光率被设定得高， 距离所述光源部近的部位的透光率被设定得低。
3、 根据权利要求1或2所述的生物体信息取得装置，其特征在于， 能够安装于身体。
4、 一种生物体信息取得方法，通过对生物体照射光来取得所述生物 体的信息，对所述生物体照射从光源部照射的光，将通过对所述生物体照射来自所述光源部的所述光而透过所述生物 体的透过光、或从所述生物体反射的反射光，经由设置在所述透过光或所 述反射光的光路上的不均匀滤光器而由多个受光元件接受，从而让所述接 受的各个光强度在整体上均匀。
5、 一种生物体认证装置，其中具有生物体信息取得部，通过对生 物体照射光来取得所述生物体的信息；和认证部，根据由该生物体信息取 得部取得的所述生物体的信息进行个人认证，所述生物体信息取得部具备 光源部，对所述生物体照射光； 多个受光元件，接受通过向所述生物体照射来自所述光源部的所述光 而透过所述生物体的透过光、或从所述生物体反射的反射光；和不均匀滤光器，设置在所述多个受光元件上即所述透过光或所述反射 光的光路上，所述认证部具备生物体信息存储部，预先存储由所述生物体信息取得部取得的所述生物体信息；和认证控制部，对所述生物体信息存储部中预先存储的生物体的信息、 和由所述生物体信息取得部在认证时取得的生物体的信息进行比较，当两 信息一致时，作为认证完成而输出许可信号，所述不均匀滤光器的透光率被设定为使得由所述多个受光元件接受 的各个光强度在整体上均匀。
6、根据权利要求5所述的生物体认证装置，其特征在于，能够安装于身体。
全文摘要
一种生物体信息取得装置(2)，通过对生物体照射光来取得所述生物体的信息，具备对所述生物体照射光的光源部(26)；对从所述光源部(26)照射的光透过所述生物体而构成的透过光或从所述光源部照射的光被所述生物体反射而构成的反射光进行受光的多个受光元件；和在所述多个受光元件上，即在所述透过光或所述反射光的光路上设置的不均匀滤光器(20)；所述不均匀滤光器的透光率被设定成，由所述多个受光元件受光的各个光强度在整体上均匀。由此，可提供一种不仅能得到高精度生物体信息、且可以容易地实现小型化的生物体信息取得装置、生物体信息取得方法及生物体认证装置。
文档编号G06K9/20GK101099676SQ20071010391
公开日2008年1月9日 申请日期2007年5月15日 优先权日2006年5月16日
发明者天野和彦, 清水孝一 申请人:精工爱普生株式会社;国立大学法人北海道大学