專利名稱：基于激光眼底血流測定的個人認證方法及個人認證裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于眼底的血流測定的個人認證方法及個人認證裝置，具體 而言，涉及具有如下特征的個人認證方法及其裝置利用特定的激光束，測
定視網(wǎng)膜或脈絡(luò)膜等內(nèi)部組織的血管內(nèi)的血流。
背景技術(shù)：
很久以前開始所普及的個人認證方式是基于指紋的方式，但最近開發(fā)并 廣泛利用著各種自動認證法以取代肉眼觀察比較法，上述自動認證法是指， 組合基于圖像傳感器或半導(dǎo)體傳感器以及計算機的圖像處理來所實施的方 法。另外，最近，對于如下方法也已實現(xiàn)了實用化利用近紅外光和圖像傳 感器來讀取手指尖或手掌的皮下靜脈圖案，提取分叉點等特征，以此進行個 人認證。然而，不管是哪一方法，都并不很理想，都處于與偽造作斗爭的狀 態(tài)。
例如，專利文獻1及2公開了一種利用激光的鮮明且高分辨率的指紋傳 感器，但無法利用該指紋傳感器來判別假指紋。與此相對，專利文獻3公開 了如下的方法利用普通光線，通過靜脈圖案來進行個人認證，并且還通過 光學(xué)方法來檢測出脈搏，以此判定被認證者是否活著。該方法雖不是指紋識 別，但能夠確認被認證者是否活著，所以有效地防止偽造。但是，在基于靜 脈圖案的認證的可靠性以及裝置過于復(fù)雜等方面，還存在問題。
專利文獻1: JP特開平5-73666號公報 專利文獻2: JP特開平8-16752號公報 專利文獻3: JP特開2003-331268號公報
另一方面，眾所周知，若向身體照射激光，則其反射散射光的強度分布 是借助血球等移動散射粒子形成的動態(tài)的激光散斑(laser speckle)(隨機的 斑點圖樣)，通過圖像傳感器在成像面上檢測該圖案，對圖樣在各像素上的 隨時間變化進行定量并顯示為圖，從而能夠以圖像顯示身體表面附近的毛細 血管的血流分布。而且，本申請的發(fā)明者提出了一些利用這種現(xiàn)象來測定皮下或眼底的血流圖的技術(shù)以及裝置(例如，參照專利文獻4 9)。
專利文獻4: JP特公平5-28133號公報 專利文獻5: JP特公平5-28134號公報 專利文獻6: JP特開平4-242628號公報 專利文獻7: JP特開平8-112262號公報 專利文獻8: JP特開2003-164431號公報 專利文獻9: JP特開2003-180641號公報
本申請的發(fā)明者在將血流圖和指紋圖案的組合利用于個人認證中的概念 的基礎(chǔ)上專心研究，已提出了通過測定皮下血流來實施的個人認證方法及其 裝置。g卩，提出了一種個人認證方法和用于執(zhí)行該方法的各個工程的裝置， 其中，該方法的各個工程為(1)將激光束擴束并照射至指肚上，并使用光 學(xué)系統(tǒng)，將被皮下血管層反射的光在圖像傳感器上成像為激光散斑的工序； (2)計算出用于表示激光散斑的各像素的受光量隨時間變化的速度的量，例 如，計算出平均時間變化率或根據(jù)圖像傳感器的曝光時間來積分的受光量的 變化度的倒數(shù)，并將其數(shù)值轉(zhuǎn)化為二維圖(two-dimensional map)得到指肚 的血流圖的工序；(3)將以血流圖示出的指紋圖案與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進 行比較判定的工序(參照專利文獻10)。
專利文獻10:國際公開第05/122896號小冊子
另外，本申請的發(fā)明者對上述方法加以改進，發(fā)明了如下的方法及裝置， 即，將特定波長的激光作為照明光照射至手指尖，或者，將波長不同的多個 激光同時或依次照射至手指尖，針對反射光求出重疊的血流速圖或多個血流 速圖(PCT/JP2007/050060)。激光的組織侵入深度(invasion depth)特性根 據(jù)其波長而不同，所以若利用如可見光那樣波長短的光線，則只能得到靠近 表面的血流分布即指紋圖案，但若利用如近紅外光那樣波長長的光，則能夠 侵入到組織內(nèi)部的深處，所以能夠得到反映內(nèi)部的血流分布的血流圖。內(nèi)部 的血流分布也會存在個人差，所以很難偽造，因此若將上述內(nèi)部的血流分布 加入到認證數(shù)據(jù)中，則通過其相乘效果能夠提高個人核對精度。
以往，提出了對個人的身體信息、例如來自眼底照相機所拍攝圖像的信 息進行編碼、加密以形成簽名數(shù)據(jù)或密碼的方法及裝置(參照專利文獻11 12)。然而，到目前為止，還沒有提出過對血流數(shù)據(jù)和本申請的發(fā)明者首先提 出的個人認證方法進行組合的技術(shù)方案，其中，上述血流數(shù)據(jù)是指，通過對 于眼底血流的圖像化所得到的視網(wǎng)膜上血管的走向、動脈和靜脈的分布形狀、 還有位于視網(wǎng)膜背后的脈絡(luò)膜血管層的分布、血流隨時間變化等數(shù)據(jù)。
專利文獻ll: JP特開平11-215119號公報
專利文獻12: JP特開平11-149453號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
本申請的發(fā)明者利用用于求出眼底血流速圖的方法及裝置來測定了眼底 血流速分布，其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了視網(wǎng)膜上的血管走向、動脈和靜脈的分布形狀、 還有位于視網(wǎng)膜背后的脈絡(luò)膜血管層的分布、血流隨時間變化等所有血流數(shù) 據(jù)都能夠利用于個人認證中，其中，上述求出眼底血流速圖的方法及裝置將 激光束擴束并照射至眼底，利用光學(xué)系統(tǒng)將照射光斑成像在二維圖像傳感器 上，并按照各像素分別計測在像面上發(fā)生的干涉圖樣隨時間變化，以此求出 眼底血流速圖。因此，本發(fā)明的目的在于，基于這種發(fā)現(xiàn)來提供一種個人認 證方法及裝置，上述個人認證方法及裝置利用將激光束照射至眼底所得到的 眼底血流速圖，使精度比以往大幅度提高。
用于解決問題的手段
在本申請中，技術(shù)方案1是一種個人認證方法，將激光束擴束并照射至 眼底，利用光學(xué)系統(tǒng)將被眼底的視網(wǎng)膜血管以及位于眼底內(nèi)部組織的血管層 反射的光在圖像傳感器上成像為激光散斑，計算用于表示激光散斑的各像素 的受光量隨時間變化的速度的量，將其數(shù)值轉(zhuǎn)化為二維圖求出眼底的血流圖， 并將該血流圖與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行比較核對，其特征在于，利用能夠 到達眼底的內(nèi)部組織的激光束來測定根據(jù)反射光求出的血流圖，利用該血流 圖內(nèi)所觀察到的血流分布數(shù)據(jù)、反映了視網(wǎng)膜血管的走向的圖案、與其重疊 觀察到的反映了眼底內(nèi)部組織的血管的走向的圖案、它們隨時間變化的數(shù)據(jù) 中的至少一種，將其與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行比較核對。
技術(shù)方案2是如技術(shù)方案1所述的個人認證方法，其特征在于，作為激
6光束，采用波長在可見光到近紅外光的范圍內(nèi)的一個或多個激光束。
技術(shù)方案3是如技術(shù)方案1或2所述的個人認證方法，其特征在于，激
光是波長約為770 1500nm的范圍內(nèi)的近紅外激光。
技術(shù)方案4是如技術(shù)方案1 3中任一項所述的個人認證方法，其特征在 于，另外獨立地設(shè)置能夠觀察激光束通過瞳孔時的位置的照相機部，并對從 該照相機部得到的圖像信號進行處理，以此控制光學(xué)系統(tǒng)的位置。要向眼底 的測定部位正確地照射激光，則必須避免通過瞳面的激光束因瞳孔而發(fā)生漸 暈現(xiàn)象，但如果設(shè)置用于觀察瞳面的照相機部，對從該照相機部得到的圖像 信號進行處理，以此控制血流測定系統(tǒng)全體的驅(qū)動機構(gòu)，則能夠使激光束通 過瞳孔開口內(nèi)的正確位置。
技術(shù)方案5是如技術(shù)方案1 4中任一項所述的個人認證方法，其特征在 于，為了觀察視神經(jīng)乳頭部的血管走向而引導(dǎo)視線。該發(fā)明的特征在于，為 了觀察視網(wǎng)膜血管所集中的視神經(jīng)乳頭部的血管圖案而引導(dǎo)視線。
技術(shù)方案6是一種個人認證裝置，其特征在于，具有 一個或者多個照 射單元，用于將近紅外激光束擴束并照射至眼底；受光單元，具有多個像素， 用于接收來自眼底的視網(wǎng)膜血管及位于眼底內(nèi)部組織的血管層的反射光；存 儲單元，用于存儲通過該受光單元所得到的上述各像素的輸出；運算單元， 根據(jù)該存儲單元的存儲內(nèi)容，計算用于表示上述各像素的受光量隨時間變化 的速度的量；第二存儲單元，用于將針對上述各像素所得到的計算結(jié)果的二 維分布存儲為血流圖；提取單元，用于提取在該第二存儲單元所存儲的血流 圖中觀察到的血流分布數(shù)據(jù)、反映了視網(wǎng)膜血管的走向的圖案、與其重疊觀 察到的反映了眼底內(nèi)部組織的血管的走向的圖案、它們隨時間變化的數(shù)據(jù)中 的至少一種；比較判定單元，用于將該提取數(shù)據(jù)與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行 比較判定。
技術(shù)方案7是如技術(shù)方案6所述的個人認證裝置，其特征在于，另外獨 立地設(shè)置能夠觀察激光束通過瞳孔時的位置的照相機部，并具有控制單元， 該控制單元對從該照相機部得到的圖像信號進行處理，以此控制光學(xué)系統(tǒng)的 位置。
而且，技術(shù)方案8是如技術(shù)方案6或7所述的個人認證裝置，其特征在 于，具有視線引導(dǎo)單元，該視線引導(dǎo)單元為了觀察視神經(jīng)乳頭部的血管走向而引導(dǎo)視線。 發(fā)明效果
本發(fā)明的個人認證方法與密碼或個人識別碼(Personal identification number)等相比，可以說難以偽造。以往的方法均都利用靠近身體表層部分 的信息，如皮膚的凹凸、皮下的靜脈及血流分布等，所以只要第三者趁著本 人不注意配置傳感器，則無法否定身體信息被盜的危險性。本發(fā)明在應(yīng)用利 用了激光散斑的血流圖像化技術(shù)的這一點上，與本申請的發(fā)明者已提出的基 于指肚血流測定的個人認證方法類似，但本發(fā)明的特征在于，作為測定對象 選擇了位于更深處且無法以簡單的方法把握的眼底血流。
個人認證時， 一般很難以模仿為目的生成模仿視網(wǎng)膜血管圖案的血流分 布，而且，進而要在其上重疊眼底內(nèi)部組織的血流分布及搏動成分，則難上 加難。因此，本發(fā)明的方法能夠構(gòu)建比基于指肚血流的個人認證方法及裝置 更加堅固的認證系統(tǒng)。


圖1是基于眼底血流測定的個人認證方法的說明圖。 圖2是示出了眼底血流圖的測定例的圖。 圖3是示出了眼底血流圖的測定例(血流最高時)的圖。 圖4是示出了眼底血流圖的測定例(血流最低時)的圖。 圖5是示出了將眼底血流圖分割為10X10個區(qū)域的例子的圖。
附圖標(biāo)記的說明 1眼球 2瞳孔
3激光束的光斑(spot)
4利用眼底處的激光光斑來得到血流圖像的對象部位 5半導(dǎo)體激光器 6反射鏡 7透鏡
88物鏡
9、 10用于引導(dǎo)視線的發(fā)光二極管
11分色鏡(dichroic mirror)
12光學(xué)系統(tǒng)
13、 14圖像傳感器
15傳感器部分
16視神經(jīng)乳頭部
17動靜脈
18內(nèi)部組織內(nèi)的血管
具體實施例方式
在身體信息中的從血流得到的信息具有如下特征，即，若不在本人活著 的狀態(tài)下操作傳感器則無法進行認證。本發(fā)明通過利用激光散射的血流測定 技術(shù)，能夠測定視網(wǎng)膜上的血管以及眼底內(nèi)部組織的血管的血流分布等，而 且，首先將激光束擴束并照射至眼底，并將視網(wǎng)膜血管及脈絡(luò)膜等位于眼底 內(nèi)部組織的血管層所反射的光，利用光學(xué)系統(tǒng)以激光散斑成像在圖像傳感器 上。然后，利用圖像傳感器連續(xù)掃描激光散斑，計算出用于表示在各像素的 受光量隨時間變化的速度的量，例如，計算出平均時間變化率、或根據(jù)圖像 傳感器的曝光時間來積分的受光量的變化度的倒數(shù)，并將所得到的數(shù)值轉(zhuǎn)化 為二維圖得到眼底血流圖。通過將該血流圖內(nèi)所觀察到的各種數(shù)據(jù)與預(yù)先登 記的個人數(shù)據(jù)比較核對，能夠進行個人認證。
作為本發(fā)明中的一種方法，在上述個人認證方法中，利用能夠到達眼底
的內(nèi)部組織的長波長的激光束、優(yōu)選是近紅外激光束，測定可通過其反射光 來求出的眼底的血流圖，并與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行比較核對。而且，作 為另一個方法，將可見光到近紅外光為止的范圍內(nèi)的多個激光束、優(yōu)選是近 紅外的激光束與波長比該激光束短的激光束、優(yōu)選是可見激光束同時利用， 來同時或依次測定可通過各自的反射光來求出的眼底的血流圖，并將重疊得 到的2種血流圖與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行比較核對。
在該發(fā)明的眼底血流測定中，例如利用波長為830nm左右的激光，則能 夠以與脈絡(luò)膜等內(nèi)部組織的血流分布重疊的方式得到視網(wǎng)膜血管等位于眼底表面的血管的血流分布圖像(血流圖)。在該發(fā)明中，利用該血流圖內(nèi)可觀 察到的血流分布數(shù)據(jù)、反映了視網(wǎng)膜血管的走向的圖案、可與其重疊觀察到 的反映了眼底內(nèi)部組織的血管的走向的圖案、它們隨時間變化的數(shù)據(jù)中的至 少一種，將其與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行比較核對，以此進行個人認證。
激光的組織侵入深度特性根據(jù)其波長而不同，所以若利用如可見光那樣 的波長短的光，則只能得到靠近表面的血流分布，但若利用如近紅外光那樣 的波長長的光，則會侵入到組織內(nèi)部的深處，所以能夠得到反映了更深處內(nèi) 部的血流分布的血流圖。作為本發(fā)明的另一種方法，組合這兩種現(xiàn)象來構(gòu)建 了精度更高的個人認證方法。而且，在本發(fā)明中，在登記本人的數(shù)據(jù)時，登 記利用多個波長的激光來得到的血流圖，并采用本人或認證系統(tǒng)側(cè)隨時進行 切換等的方法，從而也能夠?qū)⑵鋺?yīng)用于針對冒充的防衛(wèi)措施。
可見激光束可利用波長約為380 770nm的激光束，優(yōu)選波長約為600 700nm的激光束，更優(yōu)選波長約為630 650nm的激光束。
近紅外激光束通常利用波長約為770 1500nm的激光束，但若考慮圖像 傳感器的靈敏度，則優(yōu)選波長約為800 900nm的激光束，更優(yōu)選波長約為 830 850nm的激光束。
下面，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的原理。圖l是用于說明利用了眼底 血流測定的個人認證方法的圖。l是眼球，2是瞳孔，3是通過瞳孔的激光束 的光斑，4是利用眼底處的激光光斑來得到血流圖像的對象部位，5是半導(dǎo)體 激光器，6是反射鏡，7是用于向眼底投影激光的透鏡，8是用于將眼底成像 在拍攝系統(tǒng)上的物鏡，9、 IO是用于引導(dǎo)視線的發(fā)光二極管，ll是分色鏡， 12是用于觀察瞳孔及其周圍的光學(xué)系統(tǒng)，13、 14是CCD照相機等圖像傳感 器。15的虛線內(nèi)的部分表示本發(fā)明的整個傳感器部分。
將半導(dǎo)體激光器5射出的激光束通過透鏡7匯聚至瞳孔內(nèi)，以使通過瞳 孔時的光斑尺寸縮小，從而不易因瞳孔而發(fā)生漸暈現(xiàn)象(vignetting)，而且 能夠使投影到視網(wǎng)膜上的光斑擴大。將眼底上的激光光斑的像，通過物鏡8 和僅使激光波長透過的分色鏡11來成像在圖像傳感器14上。在此時的像面 上，會形成反映了視網(wǎng)膜的血流速度分布的散斑場(speckle field)，通過利 用計算機對該散斑場進行解析，能夠提取圖2所示的視網(wǎng)膜血流圖。
該血流圖是如下的圖，即，將根據(jù)公知方法來進行運算且在計算機內(nèi)以二維排列所存儲的血流值數(shù)據(jù)，若其值越高則以越白的點(dot)來描畫出的
圖。圖2所示出的是眼底內(nèi)的視神經(jīng)乳頭部16及其周邊的血流圖，而且，眾
所周知，從乳頭向周圍延伸的動靜脈17的血流值及其分布、還有在此外的其 他部位隱約可見的脈絡(luò)膜等內(nèi)部組織內(nèi)的血管18中流通的血流值及其分布，
根據(jù)個人完全不同，只要是未患上急性眼部疾病，則長時間內(nèi)不會發(fā)生變化。 因此，讀取并比較各個血管的血流值，或者對血管走向圖案的特征進行解析， 由此能夠?qū)⑦@些以極其高的精度利用為個人認證數(shù)據(jù)。
利用于以往的個人認證中的數(shù)據(jù)原則上是一種圖案信息，例如為指紋則 指隆起部的連接所形成的圖樣，例如為靜脈認證則指靜脈血管所形成的圖樣 等。因此，所處理的數(shù)值是在該坐標(biāo)處的值為峰值還是谷值/能否觀察到靜脈
(是1還是0)的信息。但是，作為眼底血流分布數(shù)據(jù)，除了動脈及靜脈血 管的配置、分叉等圖案信息之外，還有其坐標(biāo)處的血流值(例如0 255范圍 內(nèi)的模擬數(shù)值)被記錄為二維排列。進而，這些血流分布數(shù)據(jù)隨時間變化。 例如，圖3是在心臟收縮期血流最高時的血流圖，圖4是在心臟舒張期血流 最低時的血流圖，可見，各部位的值之間相差很大。即，從這些圖可知，血 流分布數(shù)據(jù)是在二維空間(x， y)的基礎(chǔ)上還具有時間t的3個變量的函數(shù)f
(x， y， t)，而且各人的值的分布之間相差很大。從而可知，與以往的只利 用圖案分的比較法相比，能夠利用的信息量相差懸殊地增加，而且偽造變得 極其困難。理所當(dāng)然地，能夠?qū)@些模擬量進行二值化來縮短計算時間，而 且此時可選擇的余地也會變寬。
進而，在本發(fā)明中，能夠觀察到這些血管內(nèi)的血流與心搏同步而反復(fù)增 減的情況，而對于動脈和靜脈，這些變化模式明顯不同。以往就存在將虹彩 等的血管圖案利用于個人認證中的裝置，但這些裝置只是通過圖像傳感器來 觀察血管的走向圖案，而并不對血流值的分布及其變化進行解析。在本發(fā)明 中，若對視網(wǎng)膜血管的各個部位處的血流值、其隨時間變化即血流波形的上 升和下降的梯度等也進行解析，則能夠有效地利用于認證中。進而，若計算 出視網(wǎng)膜上各點處的血流變化的振幅并顯示為圖(Map)，則這也是個人所 固有的數(shù)據(jù)。若這樣利用視網(wǎng)膜血流圖，則與現(xiàn)有的方法相比，能夠提供極 其多種的人認證用數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明中，若利用波長長的激光，則能夠得到反映了更深部分的血流
ii的血流圖。將波長在可見光到近紅外的范圍內(nèi)的多個激光器、優(yōu)選是2個激 光器安裝在裝置上，同時或分別照射至視網(wǎng)膜或脈絡(luò)膜等的內(nèi)部組織，從而 能夠分別獲取血流分布不同的血流圖。在預(yù)先登記個人信息時，只要指定認 證中利用哪一波長的激光，則這是只有本人知道的信息，所以能夠利用于對 于冒充的防衛(wèi)措施中。
在本發(fā)明中，要向眼底的測定部位正確地照射激光，則必須避免通過瞳 面的激光束因瞳孔而發(fā)生漸暈現(xiàn)象。如果設(shè)置用于觀察瞳面的照相機部，對 從該照相機部得到的圖像信號進行處理，以此控制血流測定系統(tǒng)全體的驅(qū)動 機構(gòu)，則能夠使激光束通過瞳孔開口內(nèi)的正確位置。因此，例如采取如下的 方法。
在圖1中，15的虛線內(nèi)部分表示眼底血流測定用傳感器部分的全體。若 激光通過瞳孔時與眼底的觀察光路重合，則角膜的表面反射光在圖像傳感器 上投影成亮的輝點，所以對于該部分的血流無法進行解析。為了避免這樣的 現(xiàn)象，必須使激光以最小光斑直徑通過瞳孔的周邊部，但每次測定(認證) 時眼球的位置未必是同一個位置。為了解決該問題，本發(fā)明導(dǎo)入了用于驅(qū)動
傳感器全體15的機構(gòu)，該傳感器全體15設(shè)置有用于觀察瞳孔及其周邊的光 學(xué)系統(tǒng)11、 12，通過圖像傳感器13來捕捉瞳孔2、激光光斑3及周邊的圖像 并讀入計算機中，以使激光光斑通過瞳孔內(nèi)的正確位置。
另外，本發(fā)明為了觀察視網(wǎng)膜血管所集中的視神經(jīng)乳頭部的血管圖案， 可優(yōu)選引導(dǎo)視線的方法。因此，例如采取如下方法。
在圖1中，9、 10是用于引導(dǎo)視線的發(fā)光二極管(LED)，在眼底照相 機等領(lǐng)域稱之為固視燈(fixation target)。若一邊使被檢測者凝視該固視燈 一邊將其移動，則眼球轉(zhuǎn)動，從而能夠?qū)⒁^察的部位引導(dǎo)到拍攝系統(tǒng)的觀 察視場內(nèi)。如圖2所示，由于視網(wǎng)膜血管從視神經(jīng)乳頭起向周圍延伸，所以 使血管走向具有特征的是視神經(jīng)乳頭附近的血管群。另外，在該部位，可同 時觀察到在粗的視網(wǎng)膜血管內(nèi)流通的非常高的血流值和乳頭組織血流等非常 低的血流值，所以是提取用于個人認證的血流數(shù)據(jù)的最佳部位。
為了將該部位引導(dǎo)到觀察視場內(nèi)，檢測右眼時點亮發(fā)光二極管10，檢測 左眼時點亮發(fā)光二極管9。在本發(fā)明中，設(shè)置了通過使這些二極管的位置移 動或者利用二極管矩陣使點燈位置變化等方法來微調(diào)視線方向的機構(gòu)。由此能夠自由地選擇血流圖的部位，所以若登記多個血流圖并進行依次切換這些 血流圖等的操作，則能夠利用于針對冒充的防衛(wèi)措施中。
在技術(shù)方案1的發(fā)明中，例如將圖2的血流圖如圖5所示那樣劃分為10
X 10= 100個區(qū)域，并讀取各區(qū)域的血流值與預(yù)先登記的本人的各區(qū)域的值
的分布相對照，以此能夠?qū)崿F(xiàn)認證。
或者，讀取IOO個區(qū)域中的每一個區(qū)域的血流值以檢査該值隨搏動上下
變化的情況，并與預(yù)先登記的本人的各區(qū)域值的上下變化的程度、上升和下 降的梯度等進行對照，以此能夠?qū)崿F(xiàn)認證。
另外，若對于圖5的100個區(qū)域求出平均血流值并排列其數(shù)值，則例如 (7， 2) 、 (4， 6)…等那樣能夠給這些數(shù)值賦予順序號，所以能夠?qū)⑦@些 順序號利用為一種認證數(shù)據(jù)。這就是本發(fā)明利用所謂血流分布的模擬量的優(yōu) 點。進而，激光波長一改變，則這些順序號會改變，所以通過將這些分別與 已登記的順序號進行比較的相乘效果，能夠提高認證精度。
或者，在血管的走向橫跨幾個區(qū)域的情況下，相鄰區(qū)域的平均血流值、 隨著搏動其值上下變化的程度、變化的時機等也取相近的值。如果這樣檢査 出各區(qū)域與相鄰區(qū)域的值之間具有哪一程度的相關(guān)性，并與預(yù)先登記的本人
的信息進行對照，則這也能夠利用為認證數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明中，例如使半導(dǎo)體激光器等小型激光光源射出的光通過光學(xué)系 統(tǒng)以擴束，并以大面積照射至眼底。將該照射光斑通過透鏡成像在CCD照相 機等的受光面上。對從CCD照相機得到的影像信號進行A/D轉(zhuǎn)換并讀入到 計算機或微型電子計算機中，計算出用于表示各像素的受光量隨時間變化的 速度的量，例如，計算出平均時間變化率或者根據(jù)圖像傳感器的曝光時間來 積分的受光量的變化度的倒數(shù)，并必要時顯示為圖(map)作為血流圖數(shù)據(jù)。
在以這種方式所表現(xiàn)的眼底血流圖上，浮現(xiàn)出視網(wǎng)膜血管的血流分布以 及血管走向圖案。另一方面，到達視網(wǎng)膜下層的脈絡(luò)膜的激光照射至脈絡(luò)膜 血管層上，所以能夠與細而銳利(sharp)的視網(wǎng)膜血管的血流圖重疊地觀察 到整體上淡且輪廓模糊的另外的低的血流值圖。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種用于執(zhí)行如上所述那樣由各工程而成的個人 認證方法的裝置。本發(fā)明的裝置是一種個人認證裝置，其特征在于，具有 一個或者多個、優(yōu)選為二個照射單元，用于將激光束擴束并照射至眼底；受光單元，具有多個像素，用于接收來自眼底的反射光；存儲單元，用于存儲 通過該受光單元所得到的上述各像素的輸出；運算單元，根據(jù)該存儲單元的 存儲內(nèi)容，計算用于表示上述各像素的受光量隨時間變化的速度的量；第二 存儲單元，用于將針對上述各像素所得到的計算結(jié)果的二維分布存儲為血流 圖；比較判定單元，用于將存儲在該第二存儲單元中的血流圖與預(yù)先登記的 個人數(shù)據(jù)進行比較判定。在將近紅外激光束和可見激光束同時照射的情況下， 需要使用兩個以上的照射單元，但在將近紅外激光束和可見激光束依次照射 的情況下或者在只照射近紅外激光束的情況下，可以使用一個照射單元。
作為照射單元，例如將半導(dǎo)體激光器出射的光通過透鏡來擴束， 一次性 地照射眼底的大的區(qū)域。受光單元采用線傳感器(line sensor)或區(qū)域傳感器 (area sensor)等圖像傳感器。來自傳感器的電信號被A/D轉(zhuǎn)換之后存儲在 微型電子計算機(Micro Computer)或計算機的存儲部中。利用數(shù)秒鐘連續(xù) 將圖像信號讀入到存儲部中，通過預(yù)先安裝在微型電子計算機或計算機中的 程序求出連續(xù)的2張圖像的差異，以此計算出受光量隨時間變化的速度?；?者，利用圖像的模糊率(StL率)，即利用若在圖像傳感器的曝光時間內(nèi)光 量高速變化則信號被積分反而使2個畫面的差異減少的性質(zhì)，來計算受光量 隨時間變化的速度。根據(jù)各像素的配置，能夠?qū)⒂嬎憬Y(jié)果在計算機屏幕上顯 示為二維彩色圖。作為用于將所計算的值或在顯示單元上所顯示的血流圖與 預(yù)先登記的個人的血流圖進行比較判定的單元，可以采用以往公知的各種單 元。
本發(fā)明的方法及裝置也可以采用如下的方法及裝置，即，測定血流變動 的隨時間變化以檢測波形上升的傾斜度和下降的傾斜度，通過這些傾斜度上 升時陡峭且下降時緩慢的情況來檢測還活著。
在圖1中，是眼球，2是瞳孔，3是通過該通孔的激光束的光斑，4是 利用眼底的激光光斑來獲得血流圖像的對象部位，5是半導(dǎo)體激光器，6是反 射鏡，7是用于將激光投影至眼底的透鏡，8是用于將眼底成像在拍攝系統(tǒng)上 的物鏡，9、 IO是用于引導(dǎo)視線的發(fā)光二極管，ll是分色鏡，12是用于觀察 瞳孔及其周圍的光學(xué)系統(tǒng)，13、 14是CCD照相機等圖像傳感器。15的虛線
14內(nèi)的部分表示本發(fā)明的整個傳感器部分。
將半導(dǎo)體激光器5射出的激光束通過透鏡7匯聚至瞳孔內(nèi)，以使通過瞳 孔時的光斑尺寸縮小，從而不易因瞳孔而發(fā)生漸暈現(xiàn)象，而且能夠使投影到 視網(wǎng)膜上的光斑擴大。將眼底上的激光光斑的像，通過物鏡8和僅使激光波
長透過的分色鏡11來成像在圖像傳感器14上。在此時的像面上，會形成反
映了視網(wǎng)膜的血流速度分布的散斑場，通過利用計算機對該散斑場進行解析，
能夠提取圖2所示的視網(wǎng)膜血流圖。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
本發(fā)明的個人認證系統(tǒng)將復(fù)雜的眼底血流分布及其隨時間變化的信息組 合在一起，所以難以偽造。充分利用這優(yōu)點，可以將本發(fā)明利用于具有高度
的安全(security)管理需求的設(shè)施的進出入監(jiān)視及出入境管理等中。
權(quán)利要求
1. 一種個人認證方法，將激光束擴束并照射至眼底，利用光學(xué)系統(tǒng)將被眼底的視網(wǎng)膜血管以及位于眼底內(nèi)部組織的血管層反射的光在圖像傳感器上成像為激光散斑，計算用于表示激光散斑的各像素的受光量隨時間變化的速度的量，將其數(shù)值轉(zhuǎn)化為二維圖求出眼底的血流圖，并將該血流圖與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行比較核對，其特征在于，利用能夠到達眼底的內(nèi)部組織的激光束，測定根據(jù)反射光求出的血流圖，利用該血流圖內(nèi)所觀察到的血流分布數(shù)據(jù)、反映了視網(wǎng)膜血管的走向的圖案、與其重疊觀察到的反映了眼底內(nèi)部組織的血管的走向的圖案以及它們隨時間變化的數(shù)據(jù)中的至少一種，將其與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行比較核對。
2. 如權(quán)利要求1所述的個人認證方法，其特征在于，作為激光束，采用波長在可見光到近紅外光的范圍內(nèi)的一個或多個激光束。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的個人認證方法，其特征在于，激光是波長約為770 1500nm的范圍內(nèi)的近紅外激光。
4. 如權(quán)利要求1 3中任一項所述的個人認證方法，其特征在于，另外獨立地設(shè)置能夠觀察激光束通過瞳孔時的位置的照相機部，并對從該照相機部得到的圖像信號進行處理，以此控制光學(xué)系統(tǒng)的位置。
5. 如權(quán)利要求1 4中任一項所述的個人認證方法，其特征在于，為了觀察視神經(jīng)乳頭部的血管走向而引導(dǎo)視線。
6. —種個人認證裝置，其特征在于，具有一個或者多個照射單元，用于將激光束擴束并照射至眼底；受光單元，具有多個像素，用于接收來自眼底的視網(wǎng)膜血管及位于眼底內(nèi)部組織的血管層的反射光；存儲單元，用于存儲通過該受光單元所得到的上述各像素的輸出；運算單元，根據(jù)該存儲單元的存儲內(nèi)容，計算用于表示上述各像素的受光量隨時間變化的速度的量；第二存儲單元，用于將針對上述各像素所得到的計算結(jié)果的二維分布存儲為血流圖；提取單元，用于提取在該第二存儲單元所存儲的血流圖中觀察到的血流分布數(shù)據(jù)、反映了視網(wǎng)膜血管的走向的圖案、與其重疊觀察到的反映了眼底內(nèi)部組織的血管的走向的圖案、它們隨時間變化的數(shù)據(jù)中的至少一種；比較判定單元，用于將該提取數(shù)據(jù)與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行比較判定。
7. 如權(quán)利要求6所述的個人認證裝置，其特征在于，另外獨立地設(shè)置能夠觀察激光束通過瞳孔時的位置的照相機部，并具有控制單元，該控制單元對從該照相機部得到的圖像信號進行處理，以此控制光學(xué)系統(tǒng)的位置。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的個人認證裝置，其特征在于，具有視線引導(dǎo)單元，該視線引導(dǎo)單元為了觀察視神經(jīng)乳頭部的血管走向而引導(dǎo)視線。
全文摘要
一種個人認證方法及其裝置，該方法的特征在于，將激光束擴束并照射至眼底，利用光學(xué)系統(tǒng)將被眼底的視網(wǎng)膜血管及位于眼底內(nèi)部組織的血管層反射的光在圖像傳感器上成像為激光散斑，計算用于表示激光散斑的各像素的受光量隨時間變化的速度的量，將其數(shù)值轉(zhuǎn)化為二維圖求出眼底的血流圖，利用該血流圖內(nèi)所觀察到的血流分布數(shù)據(jù)、反映了視網(wǎng)膜血管的走向的圖案、與其重疊觀察到的反映了眼底內(nèi)部組織的血管的走向的圖案、它們隨時間變化的數(shù)據(jù)中的至少一種，將其與預(yù)先登記的個人數(shù)據(jù)進行比較核對。若采用基于眼底血流速圖的本發(fā)明方法及裝置，則能夠得到精度比以往大幅度提高的個人認證方法及裝置。
文檔編號A61B5/117GK101460097SQ200780020478
公開日2009年6月17日 申請日期2007年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者小西直樹, 藤居仁 申請人:國立大學(xué)法人九州工業(yè)大學(xué);株式會社塞斯科姆