专利名称：生物信息获取装置，生物认证装置，导光体，和图像获取装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物信息获取装置，生物认证装置，导光体，和图像获取装置。
背景技术：
近年来，随着信息安全保护的强化，涉及生物认证的技术研发进展显著。所谓的生物认证，就是基于对从检查对象个体获取的生物信息与预先记录的生物信息是否一致的判断，将该个体与其他个体进行识别的技术。例如，例举有基于人的眼睛的虹膜来指定个体的方法，基于人的手指等静脉图案指定个体的方法，以及基于手指的指纹图案来指定个体的方法。基于上述背景情况，在生物信息获取装置和包含该生物信息获取装置的生物认证装置方面，已经进行了大量的研发。例如，在专利文献1中，公开了基于以时间序列依次获取的多个图像来进行认证的技术。此外，在专利文献2中，公开了用于生物认证的摄像装置。在该摄像装置中，通过使光源(100)、支撑台(300)、图像认证部(200)层叠，实现摄像装置的小型化。专利文献1 特开2006-198174号公报专利文献2 特开2001-119008号公报
发明内容
但是，在将生物认证装置组装到小型的电子设备(例如笔记本式个人电脑、便携式电话等)中的情况下，强烈地要求使用作生物认证装置的图像获取部分的生物信息获取装置低价化并且小型化。存在通过在摄像元件的前侧配置光学系统，可以实现生物信息获取装置的小型化的情况。在这种情况下，为了使摄像元件小型化，经由光学系统中包含的多个反射面传送图像，在此过程中可以缩小图像。但是，存在在电子设备内难以确保用于图像传送用光学系统的配置空间的情况，在此情况下，不能使生物信息获取装置充分地小型化。为了解决这些问题，形成了本发明，本发明的目的是在具有传送图像用光学系统的生物信息获取装置中，抑制生物信息获取装置的大型化，并且在期望的范围内拍摄拍摄对象图像。根据本发明的一种生物信息获取装置，包括经由多个光反射面引导光束的导光体，和接受从所述导光体输出的光束而拍摄拍摄对象图像的摄像部，所述导光体在其前面具有输入所述拍摄对象图像的输入面，在背面侧具有与所述输入面对置地配置的第一光反射面，同时还具有沿所述导光体的厚度方向延伸的第二光反射面。通过采用这样的导光体，可以抑制生物信息获取装置的大型化，并且在期望的范围内拍摄拍摄对象图像。优选地，所述导光体包括设置所述输入面和所述第一光反射面的光束导入部，以及设置所述第二光反射面并连接到所述光束导入部上的光束折返部。优选地，所述导光体还具有将由所述第二光反射面反射的光束输出到所述摄像部的光出射面，所述光出射面是沿所述导光体的厚度方向延伸的表面，并且与所述第二光反射面对置地配置。优选地，所述摄像部包括与所述光出射面对置地配置的透镜，和接受经由所述透镜入射的光束而拍摄所述拍摄对象图像的摄像元件。优选地，所述第一和第二光反射面形成所述导光体的外表面的一部分。优选地，当从上面观察所述导光体时，所述光束折返部具有随着远离所述光束导入部而变窄的部分。优选地，在沿所述导光体的厚度方向的所述光束导入部的侧面上，至少部分地形成吸光层。优选地，在沿所述导光体的厚度方向的所述光束折返部的侧面上，除了所述第二光反射面和所述光出射面以外，至少部分地形成吸光层。根据本发明的一种生物认证装置，包括经由多个光反射面引导光束的导光体，接受从所述导光体输出的光束而拍摄拍摄对象图像的摄像部，和基于由所述摄像部拍摄的拍摄对象图像与预先记录的图像的比较而执行认证的认证执行部，所述导光体在其前面具有输入所述拍摄对象图像的输入面，在背面侧具有与所述输入面对置地配置的第一光反射面，同时还具有沿所述导光体的厚度方向延伸的第二光反射面。根据本发明的一种导光体，经由多个光反射面引导光束，并射向以多个像素拍摄拍摄对象的摄像元件，所述导光体在其前面具有输入所述拍摄对象图像的输入面，在背面侧具有与所述输入面对置地配置的第一光反射面，同时还具有沿所述导光体的厚度方向延伸的第二光反射面。根据本发明的一种图像获取装置，包括经由多个光反射面引导光束的导光体，接受从所述导光体输出的光束而拍摄拍摄对象图像的摄像部，所述导光体在其前面具有输入所述拍摄对象图像的输入面，在背面侧具有与所述输入面对置地配置的第一光反射面，同时还具有沿所述导光体的厚度方向延伸的第二光反射面。根据本发明，在具有传送图像用光学系统的生物信息获取装置中，可以抑制生物信息获取装置的大型化，并且可以在期望的范围内拍摄拍摄对象图像。
图1是示出根据本发明第一实施方式的生物认证装置的简要结构的简要说明图。图2A是示出根据本发明第一实施方式的导光部的结构的简要模式图。图2B是示出根据本发明第一实施方式的导光部的结构的简要模式图。图2C是示出根据本发明第一实施方式的导光部的结构的简要模式图。图3是示出根据本发明第一实施方式的摄像部的结构的简要模式图。图4是用于说明根据本发明第一实施方式的导光部的功能的简要说明图。图5是用于说明根据本发明第一实施方式的生物认证装置的动作的流程图。图6A是用于说明根据本发明第二实施方式的导光部90的变形的模式图。图6B是用于说明根据本发明第二实施方式的导光部90的变形的模式图。
图6C是用于说明根据本发明第二实施方式的导光部90的变形的模式图。图7A是用于说明根据本发明第三实施方式的导光部90的变形的模式图。图7B是用于说明根据本发明第三实施方式的导光部90的变形的模式图。图8A是根据本发明的参考例的生物信息获取装置的简要模式图。图8B是根据本发明的参考例的生物信息获取装置的简要模式图。图9A是根据本发明的参考例的生物信息获取装置的简要模式图。图9B是根据本发明的参考例的生物信息获取装置的简要模式图。
具体实施例方式下面，将参考
本发明的实施方式。并且，为了便于说明，对各实施方式进行了简化。由于附图是简化的，所以不能根据附图的记载狭义地解释本发明的技术范围。附图只用于说明技术内容，而不反映附图中示出的要素的准确大小等。同一要素给出相同的符号，并且省略重复的说明。表示上下左右的方向的用语是在以正面观察附图的前提下使用的。<第一实施方式>参考图1至图5说明本发明的第一实施方式。图1是示出生物认证装置的简要结构的简要说明图。图2A C是示出导光部的结构的简要模式图。图3是示出摄像部的结构的简要模式图。图4是用于说明导光部的功能的简要说明图。图5是用于说明生物认证装置的动作的流程图。如图1所示，生物认证装置10具有光源50，控制器52，生物信息获取装置55，认证部60。生物认证装置10连接到主机装置65上。此外，如图1所示，生物信息获取装置55 具有摄像部85，和导光部(导光体)90。生物认证装置10组装到便携式电话等主机器中。通过由生物认证装置10产生的认证结果，确定主机器的动作状态。例如，当生物认证装置10判断为认证成功时，生物认证装置10将认证成功信号输出到主机装置65中，主机器从非动作状态变成动作状态。当生物认证装置10判断为认证不成功时，生物认证装置10将认证不成功信号输出到主机装置 65中，主机器维持非动作状态。这样，通过将生物认证装置10组装到主机器中，保护了主机器内的机密信息。连接关系如下所述。控制器52与光源50、摄像部85、认证部60连接。导光部90 光学地连接到摄像部85上。摄像部85的输出连接到认证部60上。认证部60和主机装置 65相互连接。光源50根据来自控制器52的控制信号，出射例如近红外 红外区域波长的光。 光源50例如是由树脂封装单片半导体元件而构成的半导体发光元件(出射光的波长是 760nm、850nm、870nm、950nm等)。半导体发光元件通过使电流流过半导体发光元件，而出射规定波长的光。并且，在获取指纹图像的情况下，优选地从光源50出射可见光。控制器52控制光源50、摄像部85、认证部60的动作状态。并且，通过在认证部中嵌入控制器的功能，可以省略控制器52。在这种情况下，控制器的功能可以通过内嵌在认证部中的CPU等计算处理部的程序、胶合逻辑来实现。导光部90设置在摄像部85前侧。导光部90是将输入图像缩小而输出到摄像部85的导光体。并且，导光部90是对于来自光源50的出射光(在此是近红外线)实质上透明的板状部件。如图1所示，导光部90具有光束导入部90a和光束折返部90b。在光束导入部90a 上形成输入静脉图像的图像输入区域Rin。在光束折返部90b上形成沿导光部90的厚度方向延伸并用作反射面的侧面94。通过设置侧面94，即使在沿ζ轴增大导光部90的宽度的情况下，也可以抑制导光部90沿y轴变长。这一点将通过在下文中描述的本实施方式和参考例的说明而变得清楚。并且，导光部90由树脂或玻璃等形成。在导光部90由树脂制造的情况下，可以采用丙烯、聚碳酸酯、环烯烃聚合物、透明聚酰亚胺、聚乙烯、聚丙烯等树脂材料。参考图2A C，说明导光部90的结构。如图2A C所示，导光部90具有前面91，背面(光反射面)92，侧面94 (光反射面)，和侧面(光出射面)95。并且，导光部90还具有背面93，侧面96，侧面97a，侧面97b， 侧面98a，侧面98b，和侧面99。导光部90由在导光部与空气之间的界面将光束全反射而引导光束。在导光部90 内的光束传播过程中，将输入到图像输入区域Rin中的静脉图像缩小，并从侧面95输出。 并且，侧面94相对于光束导入部90a和光束折返部90b之间的边界线DL形成的角度是45 度。侧面94相对于前面91垂直地交叉。导光部90首先在背面92反射沿χ轴入射的光束，而使其沿y轴方向行进。接下来，导光部90在侧面94反射传播的光，而使其沿ζ轴方向行进。由此，即使在获取沿ζ轴宽度大的静脉图像的情况下，也可以抑制导光部90沿y轴变长。结果，不用使导光部90大型化，就可以在期望的条件下获取图像。由于在由导光部90对入射光束的引导过程中将静脉图像缩小，所以与没有设置导光部90的情况相比，可以使摄像部85的尺寸小型化。并且， 在导光部90内的传播过程中，传播的光由前面91和背面93全反射而传播。通过以满足全反射的条件的方式对导光部90进行光学设计，可以降低导光部90中的光传播损失，并且获得良好品质的静脉图像。并且，可以在图像输入区域Rin以外的前面91的一部分中形成金属反射膜或具有波长选择性的光反射层。在形成对光源50的出射光波长的光具有反射性的光反射层的情况下，可以将不需要的波长的光出射到导光部90以外。由此，可以提高获取的静脉图像的品质。同样地，对于用作反射面的背面92、背面93和侧面94，也可以形成金属反射膜或具有波长选择性的光反射层。此外，在导光部90的表面上形成金属反射膜的情况下存在带电的问题。在以满足满足全反射条件的方式对导光部90进行光学设计的情况下，这一点不成问题。形成具有波长选择性的光反射层的情况也是相同的。在不形成金属反射膜的情况下，带电的电荷对控制器52、认证部60、摄像部85放电，可以抑制这些电子产品的静电破坏等。如图3所示，在图1中示出的摄像部85具有透镜8 和摄像元件85b。相对于侧面95垂直地设定透镜85a的光轴。透镜8 用作聚光透镜，将输入的静脉图像缩小后输出。摄像元件 8 是 TFT (Thin Film Transistor), CMOS (Complementary Metal Oxide kmiconductor)、CCD (Charge Coupled Device)等一般的摄像元件。摄像元件 85b 具有配置为矩阵状的像素。摄像元件8 通过以各像素产生与输入光量对应的电信号，来拍摄静脉图像。摄像元件8 基于来自控制器52的控制信号，拍摄静脉图像，并将拍摄的图像输出到认证部60。在图1中示出的认证部60基于来自控制部52的控制信号，通过比较由摄像部85 拍摄的静脉图像和预先记录的静脉图像来进行认证，并将认证结果输出到主机装置65。此外，认证部60的具体动作内容是任意的。认证部60可以从相互成为比较对象的图像提取特征点，通过判断该特征点是否一致或类似来进行认证。此外，认证部60通过由CPU等运算处理部执行存储在硬盘等记录介质中的程序来实现。或者，也可以通过胶合逻辑等硬加工来执行。在此，参考图4，说明导光部90的功能。图4的符号A、B、C、D、E、F表示物点。来自各物点的光如图4所示地在棱镜内部通过。在这种情况下，在各物点的光路中，以0表示在背面92、93反射的反射点，以χ表示在前面91反射的反射点。如图4所示，在侧面94中对于每个物点的反射位置不同。例如， 来自物点A的光在背面92反射，在前面91反射，在背面93反射，在侧面94反射，在前面91 反射，在背面93反射，从侧面95出射。来自物点C的光在背面92反射，在侧面94反射，在前面91反射，在背面93反射，从侧面95出射。这样，入射光根据图像输入区域Rin中的入射位置，以不同的光路在导光部90内传播。但是，在这种情况下，在各光路之间的前面反射的次数、背面反射的次数都是相同的，并且必须在侧面94反射。最后，参考图5，说明生物认证装置10的动作。首先，激活生物认证功能(Si)。由此，激活生物认证装置10。并且，激活生物认证装置10的具体方法是任意的。可以通过将连接到控制器52上的启动开关设置在生物认证装置10上，并按压该启动开关来激活生物认证功能。接下来，对人的手指照射近红外线(S2)。具体地，光源50根据来自控制器52的控制信号，对放置在导光部90的前面91上的人的手指照射近红外线。投射到人的手指上的近红外线在人的手指内扩散。近红外线被人的有静脉部分吸收。通过拍摄人的手指的透过光，可以获取静脉图像。接下来，获取图像(S； )。具体地，摄像部85根据来自控制器52的控制信号拍摄从导光部90输出的静脉图像。接下来，进行图像处理(S4)。具体地，认证部60根据来自控制器52的控制信号， 对从摄像部85输出的图像数据进行图像处理(例如偏斜修正处理等)。接下来，执行认证(S。。具体地，认证部60根据来自控制器52的控制信号，将本次获取的图像数据与预先记录的图像数据进行比较，判断本次检查的人是否是预先记录的人。在认证成功的情况下，激活主机器的功能(S7)。在认证成功的情况下，认证部60 将认证成功信号输出到主机装置65。主机装置65基于来自认证部60的认证成功信号，激活特定的功能。这样，主机器从非动作状态变成动作状态。并且，在认证不成功的情况下， 主机器维持非动作状态。<第二实施方式>参考图6A C说明本发明的第二实施方式。图6A C是用于说明导光部90的变形的模式图。
代替如图6A所示的导光部，可以采用在图6B、图6C中示出的导光部90。在这样的情况下，可以得到与第一实施方式相同的效果。如图6B所示，根据入射到图像输入区域Rin中的光在导光部90内的传播光路，可以从导光部90部分地去除传播光不通过的不必要的部分。由此，可以使导光部80进一步地小型化。并且，从图6B可知，光束折返部90b在光束导入部90a和侧面95之间，具有随着远离光束导入部90a而变窄的部分。如图6C所示，在不用作反射面的侧面上，可以形成用于将导光部90安装在框体等上的结构32、34、36。由此，可以不破坏导光部90的光学特性，而简单地将导光部90固定到其他部件上。<第三实施方式>参考图7A、7B，说明本发明的第三实施方式。图7A、B是用于说明导光部90的变形的模式图。如图7A和图7B所示，可以在不用作反射面的侧面上形成黑色层(吸光层42a 42d)。在这样的情况下，也可以得到与上述实施方式相同的效果。通过在不用作反射面的侧面上形成黑色层，可以抑制在该侧面上反射不需要的光。由此，可以抑制由于不需要的反射而导致获取的静脉图像的画质恶化。并且，在图7A中示出的范围R20中，可以形成黑色层42b。由此，可以有效地降低在导光部90内产生的不需要的光。并且，可以获取品质良好的静脉图像，实现高精度的生物认证。<参考例>下面，将参考图8A、B和图9A、B说明参考例。图8A、B和图9A、B是根据参考例的生物信息获取装置的简要模式图。如图8A、B所示，导光部90通过前面和背面之间的反射来引导光束。通过借助导光部90，可以避免装置的大型化，并且确保必要的光路长度。但是，为了在更大范围内拍摄静脉图像，而增大导光部90的ζ方向的宽度的情况下，需要使导光部90沿y轴的宽度增大。具体地，如图9A、B所示，需要增大导光部90沿y 轴的宽度。这是因为根据获取的静脉图像的增大，静脉图像的缩小所需要的光路长度变长。在本实施方式中，如上所述地，在导光部90上设置侧面94。由此，可以避免如参考例的增大导光部90沿y轴的宽度的情况。也就是，即使增大获取的静脉图像，也可以避免由此带来的导光部90的大型化。本发明的技术范围不限于上述实施方式。导光部的具体形状是任意的。在导光部内引导光束的过程中，获取的静脉图像可以产生偏斜。在这种情况下，可以通过图像处理来去除获取图像中产生的偏斜。透镜和摄像元件相对于导光部的安装方法是任意的。为了使不需要的外来光不入射到导光部中，可以将导光部配置在框体内。产业上的可利用性在具有图像传送用光学系统的生物信息获取装置中，可以抑制生物信息获取装置的大型化，并且可以在期望的范围内拍摄拍摄对象图像。符号说明
10生物认证装置
50光源
52控制器
55生物信息获取装置
60认证部
65主机装置
85摄像部
85a透镜
85b摄像元件
90导光部
90a光束导入部
90b光束折返部
91前面
92背面
93背面
94侧面
95侧面
96侧面
97a侧面
97b侧面
98a侧面
98b侧面
99侧面
42a--42d吸光层
权利要求
1. 一种生物信息获取装置，包括经由多个光反射面引导光束的导光体和接受从所述导光体输出的光束而拍摄拍摄对象图像的摄像部，其特征在于，所述导光体在其前面具有输入所述拍摄对象图像的输入面，在背面侧具有与所述输入面对置地配置的第一光反射面，并且还具有沿所述导光体的厚度方向延伸的第二光反射
2.根据权利要求1所述的生物信息获取装置，其特征在于，所述导光体包括设置了所述输入面和所述第一光反射面的光束导入部以及设置了所述第二光反射面、并与所述光束导入部连接的光束折返部。
3.根据权利要求2所述的生物信息获取装置，其特征在于，所述导光体还具有将通过所述第二光反射面反射的光束输出到所述摄像部的光出射面，所述光出射面是沿所述导光体的厚度方向延伸的表面，并且与所述第二光反射面对置地配置。
4.根据权利要求3所述的生物信息获取装置，其特征在于，所述摄像部包括与所述光出射面对置地配置的透镜，和接受经由所述透镜入射的光束而拍摄所述拍摄对象图像的摄像元件。
5.根据权利要求1至4中任何一项所述的生物信息获取装置，其特征在于，所述第一和第二光反射面形成所述导光体的外表面的一部分。
6.根据权利要求2所述的生物信息获取装置，其特征在于，当从上面观察所述导光体时，所述光束折返部具有随着远离所述光束导入部而变窄的部分。
7.根据权利要求2所述的生物信息获取装置，其特征在于，在沿所述导光体的厚度方向的所述光束导入部的侧面上，至少部分地形成吸光层。
8.根据权利要求3所述的生物信息获取装置，其特征在于，在沿所述导光体的厚度方向的所述光束折返部的侧面上，除了所述第二光反射面和所述光出射面以外，至少部分地形成吸光层。
9.一种生物认证装置，包括经由多个光反射面引导光束的导光体，接受从所述导光体输出的光束而拍摄拍摄对象图像的摄像部，和通过比较由所述摄像部拍摄的拍摄对象图像和预先记录的图像来执行认证的认证执行部，其特征在于，所述导光体在其前面具有输入所述拍摄对象图像的输入面，在背面侧具有与所述输入面对置地配置的第一光反射面，并且还具有沿所述导光体的厚度方向延伸的第二光反射面。
10.一种导光体，经由多个光反射面引导光束，并向以多个像素拍摄拍摄对象的摄像元件出射该光束，其特征在于，所述导光体在其前面具有输入所述拍摄对象图像的输入面，在背面侧具有与所述输入面对置地配置的第一光反射面，并且还具有沿所述导光体的厚度方向延伸的第二光反射
11. 一种图像获取装置，包括经由多个光反射面引导光束的导光体，接受从所述导光体输出的光束而拍摄拍摄对象图像的摄像部，其特征在于，所述导光体在其前面具有输入所述拍摄对象图像的输入面，在背面侧具有与所述输入面对置地配置的第一光反射面，同时还具有沿所述导光体的厚度方向延伸的第二光反射
全文摘要
一种生物信息获取装置(55)，包括经由多个光反射面引导光束的导光部(90)和接受从导光部90输出的光束而拍摄拍摄对象图像的摄像部(85)。导光部(90)在其前面具有输入拍摄对象图像的输入面，在背面侧具有与输入面对置地配置的第一光反射面，并且还具有沿导光部的厚度方向延伸的第二光反射面。通过采用导光部(90)，可以抑制生物信息获取装置(55)的大型化，并且可以在期望的范围内获取拍摄对象图像。
文档编号G06T1/00GK102203824SQ20098013251
公开日2011年9月28日 申请日期2009年12月2日 优先权日2008年12月8日
发明者大坪宏安, 山崎真辉, 酒本章人 申请人:日立麦克赛尔株式会社