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公開番号2024060535
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-02
出願番号2022167977
出願日2022-10-19
発明の名称生体撮影装置および生体撮影システム
出願人株式会社日立製作所
代理人青稜弁理士法人
主分類G06V 40/13 20220101AFI20240424BHJP(計算;計数)
要約【課題】複数の異なる光源の照射する光量の比率が異なり、一部の光源の照射光量が設定できる上限値に達する場合でも、所望の明るさの生体画像を高速、かつ、正確に撮影する生体撮影装置および生体撮影システムを提供する。
【解決手段】生体撮影装置は、第一の照射部101-1、101-2の照射光量が、第二の照射部101-4、101-5の照射光量よりも大きく、且つ、第一の照射部の照射光量が上限値に達していない状態であり、さらに、第一の照射部の照射光量と第二の照射部の照射光量との比率が一定となる第一の制御状態と、第一の照射部の照射光量が第二の照射部の照射光量よりも大きく、且つ、第一の照射部の照射光量が上限値に達している第二の制御状態と、の何れかの制御状態で、第一の照射部の照射光量および第二の照射部の照射光量を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも単一の波長の光を生体へ照射する光源である第一の照射部および第二の照射部であって、互いに異なる位置に配置された前記第一の照射部および前記第二の照射部と、
前記生体から反射又は透過した光による画像を撮影する撮像部と、
前記第一の照射部および前記第二の照射部の光の照射範囲に含まれる提示領域に提示された前記生体に光が照射されることにより撮影された前記生体を含む前記画像である生体画像を取得し、前記生体画像に所定の処理を施すことにより、画像中の生体領域を検出する画像処理部と、
検出された前記生体領域の輝度に基づいて、前記第一の照射部および前記第二の照射部のそれぞれが照射する光の光量である照射光量を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第一の照射部の照射光量が前記第二の照射部の照射光量よりも大きく、且つ、前記第一の照射部の照射光量が上限値に達していない状態であり、且つ、前記第一の照射部の照射光量と前記第二の照射部の照射光量との比率が一定となる第一の制御状態と、
前記第一の照射部の照射光量が前記第二の照射部の照射光量よりも大きく、且つ、前記第一の照射部の照射光量が上限値に達している第二の制御状態と、
の何れかの制御状態で、
前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量を制御するように、
構成された、
生体撮影装置。
続きを表示（約 4,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の生体撮影装置において、
前記第一の照射部および前記第二の照射部は、
２つ以上の異なる複数の波長の光を前記生体へ照射し、
前記画像処理部は、
前記提示領域に提示された前記生体に前記複数の波長の光が同時に照射されることにより撮影された前記生体画像に所定の処理を施すことにより、前記複数の波長の光のそれぞれに対応する波長分離画像を生成し、生成した前記波長分離画像に基づいて、前記波長分離画像中の生体領域を検出し、
前記制御部は、
前記複数の波長の光のそれぞれについて、
前記波長分離画像において検出された前記生体領域の輝度に基づいて、前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量を、前記第一の制御状態と前記第二の制御状態との何れかの制御状態で制御する、
ように構成された、
生体撮影装置。
【請求項３】
請求項１に記載の生体撮影装置において、
前記画像処理部は、
前記生体画像に基づいて、前記生体領域の検出位置の前記提示領域の基準位置からの変動量を検出し、
前記制御部は、
前記第二の制御状態において、更に前記第二の照射部の照射光量が前記変動量に応じた光量となるように、前記第二の照射部の照射光量を制御する、
ように構成された、
生体撮影装置。
【請求項４】
請求項１に記載の生体撮影装置において、
前記制御部は、
撮影された前記生体画像に基づく前記生体領域の輝度である観測輝度および撮影時の前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量を計算するための基準となる光量であるベース光量に基づいて、前記第一の照射部の光量が上限値に達していないときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第１関係を表す第１関数および前記第一の照射部の光量が上限値に達したときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第２関係を表す第２関数を推定し、
前記第一の制御状態では、目標輝度および前記第１関数に基づいて前記ベース光量を特定し、特定した前記ベース光量に基づいて、前記比率になるように計算した前記第一の照射部の照射光量と、前記第二の照射部の照射光量とを、前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量に設定し、
前記第二の制御状態では、目標輝度および前記第２関数に基づいて前記ベース光量を特定し、前記第一の照射部の光量の上限値を前記第一の照射部の照射光量として設定し、特定した前記ベース光量に基づいて計算した前記第二の照射部の光量を、前記第二の照射部の照射光量に設定する、
ように構成された、
生体撮影装置。
【請求項５】
請求項４に記載の生体撮影装置において、
前記画像処理部は、
前記生体画像に基づいて、前記生体領域の検出位置の前記提示領域の基準位置からの変動量を検出し、
前記制御部は、
前記第２関数として、前記第一の照射部の光量が上限値に達したときであり、且つ、更に、前記変動量に応じた前記生体領域の輝度と前記ベース光量との関係を表す関数を推定する、
ように構成された、
生体撮影装置。
【請求項６】
請求項４に記載の生体撮影装置において、
前記第１関係は、前記ベース光量が大きくなるほど前記生体領域の輝度が大きくなる関係であり、
前記第２関係は、前記ベース光量が大きくなるほど前記生体領域の輝度が大きくなり、且つ、前記第１関係より、前記ベース光量の変化に対する前記生体領域の輝度の変化率が小さい関係である、
生体撮影装置。
【請求項７】
請求項５に記載の生体撮影装置において、
前記第１関係は、前記ベース光量が大きくなるほど前記生体領域の輝度が大きくなる関係であり、
前記第２関係は、前記ベース光量が大きくなるほど前記生体領域の輝度が大きくなり、且つ、前記第１関係より、前記ベース光量の変化に対する前記生体領域の輝度の変化率が小さく、且つ、前記変動量に応じて前記ベース光量の変化に対する前記生体領域の輝度の変化率が変化する関係である、
生体撮影装置。
【請求項８】
請求項４に記載の生体撮影装置において、
前記制御部は、
前記観測輝度および目標輝度が所定の閾値輝度以下である場合、前記第１関係を表す前記第１関数のみを推定し、
前記観測輝度および目標輝度が前記閾値輝度より大きい場合、前記第２関係を表す前記第２関数のみを推定し、
前記観測輝度が前記閾値輝度以下であり、且つ、前記目標輝度が前記閾値輝度より大きい場合、前記第１関係を表す前記第１関数および前記第２関係を表す前記第２関数を推定し、
前記観測輝度が前記閾値輝度より大きく、且つ、前記目標輝度が前記閾値輝度以下である場合、前記第２関係を表す前記第２関数および前記第１関係を表す前記第１関数を推定する、
ように構成された、
生体撮影装置。
【請求項９】
請求項２に記載の生体撮影装置において、
前記制御部は、
前記複数の波長のうちの一の波長の光に対応する撮影された前記波長分離画像に基づく前記生体領域の輝度である観測輝度および撮影時の前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量を計算するための基準となる光量であるベース光量に基づいて、
前記一の波長の光について、
前記第一の照射部の光量が上限値に達していないときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第１関係を表す第１関数と、
前記第一の照射部の光量が上限値に達したときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第２関係を表す第２関数と、
を推定し、
他の複数の波長のそれぞれの波長の光について、
前記第一の照射部の光量が上限値に達していないときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第３関係を表す第３関数と、
前記第一の照射部の光量が上限値に達したときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第４関係を表す第４関数と、
を推定し、
前記複数の波長の光のそれぞれについて、
前記第一の制御状態では、目標輝度および前記複数の波長の光のそれぞれに対応する前記第１関数又は前記第３関数に基づいて前記ベース光量を特定し、特定した前記ベース光量に基づいて、前記比率になるように計算した、前記第一の照射部の照射光量と、前記第二の照射部の照射光量とを、前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量に設定し、
前記第二の制御状態では、目標輝度および前記複数の波長の光のそれぞれに対応する前記第２関数又は前記第４関数に基づいて前記ベース光量を特定し、前記第一の照射部の光量の上限値を前記第一の照射部の照射光量として設定し、特定した前記ベース光量に基づいて計算した、前記第二の照射部の照射光量を、前記第二の照射部の照射光量に設定する、
ように構成された、
生体撮影装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の生体撮影装置において、
前記制御部は、
前記第一の照射部および前記第二の照射部は、第１のタイミングで近赤外光を生体へ照射し、前記第１のタイミングより後の第２のタイミングで前記近赤外光および可視光を生体へ照射し、
前記画像処理部は、
前記提示領域に提示された前記生体に前記第１のタイミングで前記近赤外光が照射されることにより撮影された前記生体画像に所定の処理を施すことにより、前記近赤外光の成分に対応する波長分離画像を生成し、生成した前記波長分離画像に基づいて、前記波長分離画像中の生体領域を検出し、
撮影された前記波長分離画像に基づく生体領域の輝度である観測輝度および撮影時の前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量を計算するための基準となる光量であるベース光量に基づいて、
前記近赤外光について、
前記第一の照射部の光量が上限値に達していないときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第１関係を表す第１関数と、
前記第一の照射部の光量が上限値に達したときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第２関係を表す第２関数と、
を推定し、
可視光について、
前記第一の照射部の光量が上限値に達していないときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第３関係を表す第３関数と、
前記第一の照射部の光量が上限値に達したときの、前記生体領域の輝度とベース光量との第４関係を表す第４関数と、
を推定し、
前記第２のタイミングで近赤外光および可視光を前記生体へ照射する場合において、
前記近赤外光について、
前記第一の制御状態では、目標輝度および前記第１関数に基づいて前記ベース光量を特定し、特定した前記ベース光量に基づいて、前記比率になるように計算した、前記第一の照射部の照射光量と、前記第二の照射部の照射光量とを、前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量に設定し、
前記第二の制御状態では、目標輝度および前記第２関数に基づいて前記ベース光量を特定し、前記第一の照射部の光量の上限値を前記第一の照射部の照射光量として設定し、特定した前記ベース光量に基づいて計算した、前記第二の照射部の照射光量を、前記第二の照射部の照射光量に設定し、
前記可視光について、
前記第一の制御状態では、目標輝度および前記第３関数に基づいて前記ベース光量を特定し、特定した前記ベース光量に基づいて、前記比率になるように計算した、前記第一の照射部の照射光量と、前記第二の照射部の照射光量とを、前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量に設定し、
前記第二の制御状態では、目標輝度および前記第４関数に基づいて前記ベース光量を特定し、前記第一の照射部の光量の上限値を前記第一の照射部の照射光量として設定し、特定した前記ベース光量に基づいて計算した、前記第二の照射部の照射光量を、前記第二の照射部の照射光量に設定する、
ように構成された、
生体撮影装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、生体撮影装置および生体撮影システムに関する。詳しくは、本開示は、生体に光を照射して鮮明な生体画像の撮影を行う生体撮影装置および生体撮影システムに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
生体を撮影した生体画像を用いた生体認証技術が注目されている。生体認証技術には、例えば、血管中のヘモグロビンと他の生体組織との間の近赤外光の吸収特性の差異を利用して、指の血管を撮影した血管画像を用いたものがある。
【０００３】
特許文献１には、赤外光および可視光などの波長帯域が異なる複数の光を同時に生体に照射し、その生体からの光を用いて撮影した生体画像を用いて生体認証を行う生体認証装置が開示されている。この生体認証装置では、撮影する生体の全領域に光を照射するために、指先側と指根元側の複数の箇所に光源を配置している。さらに、照射光量が不足する指先側の光源の照射光量を指の根元側の光源の照射光量よりも大きくなるようにすることで、指全体に均一な光が照射されるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－８９５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本願の発明者等は、指先側の光源の照射光量を指の根元側の光源の照射光量よりも大きくなるように各光源の照射光量の比率を決定し、決定した各光源の照射光量の比率を維持したまま、光源の照射光量を制御する生体撮影装置を検討している。これにより、生体撮影装置は、鮮明な生体画像を高速に取得することができる。
【０００６】
しかし、指先側と指根元側の光源の照射光量が異なる状態で、それぞれの光源の光量を一定の比率で維持したまま光源を制御して光量を変動させて、生体画像を撮影する場合、一部の光源（指先側光源）の照射光量のみが設定できる光量の上限値に達する可能性がある。このように、指先側光源の照射光量が上限値となった状態で、さらに全体的に光量を大きくしようとすると、指根元側光源の光量は大きくできるが、指先側光源の光量は上限値より大きくすることができない。
【０００７】
一部の光源の照射光量が上限に達する状態になったにも関わらず、各光源の光量比率を維持したまま光源制御しようとしても、鮮明な生体画像が得られなかったり、鮮明な生体画像が得られる場合でも、取得に時間がかかったりするといった課題がある。
【０００８】
本開示は上記課題を解決するためになされた。即ち、本開示の目的の一つは、複数の異なる光源の照射する光量の比率が異なり、一部の光源の照射光量が設定できる上限値に達する場合でも、所望の明るさの生体画像を高速かつ正確に撮影することができる生体撮影装置および生体撮影システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本開示の生体撮影装置は、少なくとも単一の波長の光を生体へ照射する光源である第一の照射部および第二の照射部であって、互いに異なる位置に配置された前記第一の照射部および前記第二の照射部と、前記生体から反射又は透過した光による画像を撮影する撮像部と、前記第一の照射部および前記第二の照射部の光の照射範囲に含まれる提示領域に提示された前記生体に光が照射されることにより撮影された前記生体を含む前記画像である生体画像を取得し、前記生体画像に所定の処理を施すことにより、画像中の生体領域を検出する画像処理部と、検出された前記生体領域の輝度に基づいて、前記第一の照射部および前記第二の照射部のそれぞれが照射する光の光量である照射光量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一の照射部の照射光量が前記第二の照射部の照射光量よりも大きく、且つ、前記第一の照射部の照射光量が上限値に達していない状態であり、且つ、前記第一の照射部の照射光量と前記第二の照射部の照射光量との比率が一定となる第一の制御状態と、前記第一の照射部の照射光量が前記第二の照射部の照射光量よりも大きく、且つ、前記第一の照射部の照射光量が上限値に達している第二の制御状態と、の何れかの制御状態で、前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量を制御するように構成されている。
【００１０】
本開示の生体撮影システムは、少なくとも単一の波長の光を生体へ照射する光源である第一の照射部および第二の照射部であって、互いに異なる位置に配置された前記第一の照射部および前記第二の照射部と、前記生体から反射又は透過した光による画像を撮影する撮像部と、前記第一の照射部および前記第二の照射部の光の照射範囲に含まれる提示領域に提示された前記生体に光が照射されることにより撮影された前記生体を含む前記画像である生体画像を取得し、前記生体画像に所定の処理を施すことにより、画像中の生体領域を検出する画像処理部と、検出された前記生体領域の輝度に基づいて、前記第一の照射部および前記第二の照射部のそれぞれが照射する光の光量である照射光量を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一の照射部の照射光量が前記第二の照射部の照射光量よりも大きく、且つ、前記第一の照射部の照射光量が上限値に達していない状態であり、且つ、前記第一の照射部の照射光量と前記第二の照射部の照射光量との比率が一定となる第一の制御状態と、前記第一の照射部の照射光量が前記第二の照射部の照射光量よりも大きく、且つ、前記第一の照射部の照射光量が上限値に達している第二の制御状態と、の何れかの制御状態で、前記第一の照射部の照射光量および前記第二の照射部の照射光量を制御するように構成されている。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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