CN108352049A - 摄像装置、活体认证装置及半导体激光 - Google Patents

摄像装置、活体认证装置及半导体激光 Download PDF

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Abstract

提供一种可以抑制装置大小及成本并提高摄像精度的摄像装置。摄像装置(1)具有向摄像对象(5)照射红外线光的半导体激光的光源(2)、在摄像对象(5)的表面遮蔽反射的光并在摄像对象(5)的内部使反射的光透射的偏振光滤光器(3)、接收透射偏振光滤光器(3)的光并摄像摄像对象(5)的摄像元件(4)。

Description

摄像装置、活体认证装置及半导体激光
技术领域
本发明是关于摄像包含活体信息的部位的摄像装置、具有该摄像装置的活体认证装置及用于该摄像装置的半导体激光。
背景技术
近几年,用手掌或手指的静脉的图案、指纹或掌纹等的活体信息,认证使用者的活体认证技术正开发中。在利用这样的活体认证技术的活体认证装置中,作为获得活体信息的方法,例举了用透射光及反射光等的光来摄像活体而获得活体信息的方法。
摄像如静脉等位于皮下的活体时,用反射光中在手掌或手指的内部扩散并返回的扩散光。这种情况下,由于在皮肤反射的表面反射光形成噪音,因此若表面反射光与扩散光重叠,则活体的认证变得困难。
由此,在专利文献1中,提出去除在皮肤反射的表面反射光的方法。具体地,在专利文献1中,公开了一种通过将从灯光光源的入射光及反射光分别透射偏光板而检测反射光,从而排除由皮肤的表面反射的表面反射光的肤色测量装置。
现有技术文献专利文献
专利文献1:日本国公开专利公报特开2002-200050号公报(2002年7月16日公开)
发明内容
本发明所要解决的技术问题
然而,使用如专利文献1中公开的灯光光源作为光源时,为了照射特定的波长的光,需要使用波长滤光器,进一步地,为了照射具有特定的偏光面的光,需要使用偏振光滤光器。
用这样的波长滤光器及偏振光滤光器等的滤光器时,透射滤光器的光的强度降低至一半以下。因此,摄像精度降低,导致摄像精度低下。另外,设置滤光器导致光源大型化,而不适于搭载于移动设备。进一步地,由于滤光器昂贵,因此有光源的成本升高的问题。
在此,本发明是鉴于上述问题点,其目的在于,提供一种可以抑制装置大小及成本且提高摄像精度的摄像装置、活体认证装置及半导体激光。
解决问题的手段
本发明的一实施方式有关的摄像装置是为了解决上述的课题,所述摄像装置摄像作为摄像对象包含活体信息的部位,其特征在于,包括:半导体激光,其向所述摄像对象照射红外线光;偏振光滤光器,其在所述摄像对象的表面,遮蔽反射的光,并在所述摄像对象的内部使反射的光透射;摄像元件,其接收透射所述偏振光滤光器后的光,并摄像所述摄像对象。
进一步地,本发明的一实施方式有关的、用于摄像包含活体信息的部位的摄像装置的半导体激光,为了解决上述的课题,所述半导体激光照射红外线光、偏光比为3以上、且为人眼安全的红外线光。
发明效果
根据本发明的一实施方式,可以抑制装置大小及成本且提高摄像精度。
附图说明
图1是示出本发明的一实施方式有关的摄像装置的概略图。
图2是示出从本发明的一实施方式有关的光源照射的光的偏光状态的图,图中的(a)示出光在摄像对象的表面反射时的偏光状态,(b)示出光在摄像对象的内部反射时的偏光状态。
图3是示出本发明的一实施方式有关的光源的外观图。
图4是示出在本发明的一实施方式有关的光源的扩散部件内的光的散射的图。
图5是示出本发明的一实施方式有关的光源的扩散部件的表面形状的图。
图6是示出从本发明的一实施方式有关的半导体激光芯片照射的光的偏光方向的图,图中的(a)示出将半导体激光芯片横放时的偏光方向,(b)示出将半导体激光芯片竖放时的偏光方向。
图7是示出从本发明的一实施方式有关的半导体激光芯片照射的光的偏光状态的图,图中的(a)示出将半导体激光芯片横放时的偏光状态,(b)示出将半导体激光芯片竖放时的偏光状态。
图8图中的(a)是示出具有本发明的一实施方式有关的摄像装置的便携式电子设备的正视图,(b)是示出使光从光源向摄像对象垂直入射的状态的图。
具体实施例
[第一实施方式]
(摄像装置的构成)
本发明有关的摄像装置是为了活体认证摄像使用者的活体的摄像装置。具体地,照射到活体的光中,使用在活体内部散射并返回的反射光来摄像使用者的活体。作为摄像对象的活体是包含活体信息的部位,例如,例举手指或手掌等。摄像装置通过摄像包含活体信息的部位,可以获取手指或手掌的静脉图案、或指纹或掌纹等的活体信息。
在下面,例举以通过摄像使用者的手掌来获得手掌的静脉图案的情况为例,参照图1说明本发明的一实施方式有关的摄像装置。图1是示出本实施方式有关的摄像装置1的概略图。
如图1所示,摄像装置1具有光源2、偏振光滤光器3及摄像元件4。并且,在图1中,为了易于理解摄像装置1的构成部件,仅示出概略构成。
光源2为照射红外线光的半导体激光,为了在摄像元件4的摄像图像上,使活体信息具有充分的对照,将光照射至摄像对象5。在半导体激光中,从半导体激光芯片的活性层放射的光,由于在该半导体激光芯片的缺口的两个端面之间往返多次后从一个端面射出,因此来自半导体激光的射出光形成具有特定偏光面的光。
并且,虽然在图1中,以光源2的照射光相对摄像对象5倾斜地入射的方式配置光源2,但本发明不局限于此。例如,也可以以光源2的照射光相对摄像对象5垂直地入射的方式配置光源2。
虽然详细的将在下文描述,但从光源2照射摄像对象5的光的一部分入射至摄像对象5的内部,重复散射的同时在该过程中光的一部分被静脉吸收后,最终从皮肤表面射出。另外,从光源2照射摄像对象5的光的一部分在摄像对象5的表面被镜面反射。
偏振光滤光器3被配置于摄像元件4与摄像对象5之间,且所述偏振光滤光器3为从光源2照射摄像对象5的光中,在摄像对象5的表面遮蔽镜面反射的光,并在摄像对象5的内部使散射反射的光透射的滤光器。具体地,偏振光滤光器3以其透射面相对光源2的主偏光面正交的方式配置。虽然详细的将在下文描述,但由此,从光源2照射的光中,偏振光滤光器3在摄像对象5的表面遮蔽镜面反射的光,并在摄像对象5的内部使散射反射的光透射。
摄像元件4接收透射偏振光滤光器3的光来进行摄像对象5的摄像。具体地,摄像元件4通过接收透射偏振光滤光器3的光、即在摄像对象5的内部散射反射的光,生成具有与活体信息对应的亮度分布的摄像图像。
(活体摄像的方法)
在本实施方式有关的摄像装置1中,作为摄像对象5的摄像方法,采用在照射至活体的光中用在活体内部散射并返回的反射光来摄像使用者的活体的方法。在下面,例举通过摄像使用者的手掌获得手掌的静脉图案的情况,参照图2说明摄像装置1的摄像方法。图2是示出从光源2照射的光的偏光状态的图,图中的(a)示出光在摄像对象5的表面反射时的偏光状态,而(b)示出光在摄像对象5的内部反射时的偏光状态。
若通过光源2,光照射至摄像对象5,则照射光的一部分如图2的(a)所示,在摄像对象5的表面进行镜面反射。具体地,来自光源2的照射光的一部分,以与相对于摄像对象5的表面的法线的入射角相等的反射角反射。在摄像对象5的表面进行镜面反射的光在保持入射光的偏光面的状态下进行反射。
另一方面,来自光源2的照射光的另一部分如图2的(b)所示,在摄像对象5的内部进行散射反射。具体地,来自光源2的照射光的另一部分入射至摄像对象5的内部,并反复散射的同时从皮肤表面射出。在该过程中,光的一部分被静脉吸收。在摄像对象5的内部散射反射的光由于向各种方向散射,因此在不具有特定的偏光面的状态下进行反射。
在摄像对象5的表面镜面反射的光、和在摄像对象5的内部散射反射的光到达至偏振光滤光器3。由于偏振光滤光器3的透射面以与来自光源2的照射光的主偏光面正交的方式配置,因此在摄像对象5的表面镜面反射的光不透射偏振光滤光器3。另一方面,在摄像对象5的内部散射反射的光中,只有具有与偏振光滤光器3的透射面相同的偏光面的光透射偏振光滤光器3。
如此,在摄像对象5的内部散射反射的光的一部分透射偏振光滤光器3,并被摄像元件4接收。在摄像对象5的内部的静脉部分散射反射的光的强度低于在静脉以外的部分散射反射的光的强度,因此通过摄像元件4生成使与静脉、即活体信息对应的亮度分布再现的摄像图像。
若散射反射的光与镜面反射的光的两者入射至摄像元件4,则在摄像图像上,会有在镜面反射的光照射到的区域与镜面反射的光照射不到的区域而产生亮度不均,导致有可能对应于活体信息的散射反射光的亮度分布不能在摄像图像上再现。在此,在摄像对象5的表面镜面反射的光被偏振光滤光器3遮断,因此可以得到良好地再现对应于活体信息的散射反射光的亮度分布的摄像图像。
在本实施方式中,光源2由于由半导体激光形成,因此来自光源2照射的光具有特定的波长,且具有特定的偏光面。
因此,光源2中不需要使用波长滤光器及偏振光滤光器等的滤光器。
由此,可以抑制由于透射滤光器的光的损耗、即光的强度的降低。因此,提高本实施方式有关的摄像装置1的摄像精度。另外,由于不需要滤光器,因此可以将光源2小型化,也可以搭载于移动设备。进一步地,由于不需要设置滤光器,因此能将光源2的成本抑制得较低。
另外,在具有本实施方式有关的摄像装置1的活体认证装置中,由于提高摄像装置1的摄像精度,因此也提高该活体认证装置的活体认证精度。如此,具有本实施方式有关的摄像装置1的活体认证装置也属于本发明的范畴。
[第一实施方式的应用例]
在上述的第一实施方式中,为了有效地提取静脉图案所代表的活体内的活体信息,偏振光滤光器3的透射面以与光源2的主偏光面正交的方式配置,由此排除摄像对象5中的表面的信息(例如,指纹、掌纹、伤疤或褶皱等)并提取着内部的信息(例如,静脉图案等)。
然而,本发明不限于此。例如,偏振光滤光器3的透射面以相对于光源2的主偏光面平行的方式配置,由此可以排除摄像对象5的内部的信息并更有效地收集如上所述指纹、掌纹、伤疤或褶皱等的表面的信息。
这种情况下,使S偏光从光源2倾斜地入射至摄像对象5,偏振光滤光器3的透射面以与该S偏光的偏光面平行的方式配置,由此可以有效地收集摄像对象5的表面的信息。并且,关于从光源2照射S偏光或P偏光的方法,在第三实施方式中具体说明。
[第二实施方式]
一般地,在生活空间使用半导体激光时,有可能危及使用者的视网膜等的活体。在此,本实施方式有关的摄像装置1所使用的光源2,为了确保对使用者的活体的安全性、尤其是对眼睛的安全性,由人眼安全激光构成。
(光源的构成)
关于本实施方式有关的光源2,参照图3至图5进行说明。图3是示出光源2的外观图,图4示出光源2的扩散部件6内的光的散射,图5示出光源2的扩散部件6的表面形状。
如图3所示,光源2具有未图示的半导体激光芯片、扩散部件6、管座7、管帽8及引脚9。管座7是形成基台的部分,在一个端面固定有管帽8。管座7具有用于配置引脚9的多个贯通孔,引脚9分别在穿过贯通孔的状态下被固定于管座7。
管帽8是收容各种部件的外部部件,所述各种部件包含半导体激光芯片。管帽8在与管座7相反的一侧的端部上具有扩散部件6,所述扩散部件6用于使从半导体激光芯片射出的光透射。
如图4所示,扩散部件6由透明的树脂或玻璃等构成,且内部填充有填充材等的扩散材料10。作为扩散材料10所使用的填充材为例如,二氧化硅(Silica)、氧化铝、氧化钛及氧化锆等的无机材料,或是这些材料的混合物。
从半导体激光芯片照射的光,被扩散部件6内的扩散材料10扩散而射出至外部。因此,光源2的光源大小虽为S1的大小,但从半导体激光芯片的照射光通过在扩散部件6内扩散,光源2的表观的光源大小扩大至S2的大小。如此,通过扩大光源2的表观光源大小,确保对使用者的活体的安全性。
并且,如图5所示,扩散部件6的表面的形状形成透镜形状。通过适宜地改变扩散部件6的表面的透镜形状,可以抑制来自在扩散部件6内扩散的半导体激光芯片的照射光的放射角θ。
在上述,虽然例举以通过使激光在扩散部件6内透射来实现光源2的人眼安全化的方法,但将光源2人眼安全化的方法没有限定。例如,使用含有高浓度扩散材料的扩散部件来形成由倾斜面或弯曲面构成的反射面,也通过对该反射面照射激光,实现光源2的人眼安全化。这种情况下,通过适宜地改变反射面的形状,可以抑制来自半导体激光芯片的照射光的放射角θ。
或者,也可以使用适当地组合在上述的使激光透射扩散部件6内的方法与通过扩散部件反射激光的方法的方式。
(光源的偏光比)
偏光比是指,具有光源2的主偏光面的光的强度相对于具有光源2的主偏光面以外的偏光面的光的强度的比。本实施方式有关的光源2的偏光比优选为3以上,进一步优选9以上。
若光源2的偏光比为3以上、即来自光源2的照射光中向主偏光面偏光的光在75%以上,则可以获得适合进行活体认证的摄像图像。另外,若光源2的偏光比为9以上、即来自光源2的照射光中向主偏光面偏光的光在90%以上,则活体信息的对照(例如,静脉部分与静脉以外的部分的对照)变得明确,且可以得到对应于活体信息的亮度分布明确地再现的非常良好的摄像图像。
并且,若光源2的偏光比不足2(即来自光源2的照射光中,向主偏光面偏光的光不足67%),则来自光源2的照射光中在摄像对象5的表面镜面反射的光透射偏振光滤光器3的量增加,因此摄像图像变得不清晰。
光源2的偏光比由扩散部件6内的扩散材料10的材质及浓度、以及扩散部件6的厚度及表面的成品状态来决定。在此,根据作为扩散材料10所使用的材料,光源2的偏光比可以适当地调整该材料的浓度及扩散部件6的厚度来控制。
[第三实施方式]
直线偏光中,具有与入射面(入射光与入射光正反射后的反射光形成的面)平行的偏光振动面的直线偏光为P偏光,而具有与入射面垂直的偏光振动面的直线偏光为S偏光。一般地,相对对象物倾斜地入射时的反射率相比于P偏光,S偏光更高。在此,在本实施方式中,为了降低摄像对象5的表面中的镜面反射率,来自光源2的照射光设为P偏光,并使P偏光相对摄像对象5倾斜地入射。
通过从光源2将P偏光相对摄像对象5倾斜地照射,可以降低在摄像对象5的表面镜面反射的光。其结果,由于入射至摄像对象5的内部,并在摄像对象5的内部散射反射的光的比例增多,因此可以提高摄像精度。
并且,与此相对地,摄像摄像对象5的表面时,为了降低在摄像对象5的内部的散射反射率,优选将来自光源2的照射光设为S偏光,使S偏光相对摄像对象5倾斜地入射。
(半导体激光芯片的配置)
如上所述,为了具有特定的偏光面的光从光源2的半导体激光芯片的缺口的端面射出,通过改变半导体激光芯片的配置的方式,可以将向摄像对象5的入射光设为P偏光。对此,参照图6及图7进行说明。
图6是示出从半导体激光芯片12照射的光的偏光方向的图,图中的(a)示出将半导体激光芯片12横放时的偏光方向,而(b)示出将半导体激光芯片12竖放时的偏光方向。另外,图7是示出从半导体激光芯片照射的光的偏光方向的图,图中的(a)示出将半导体激光芯片12横放时的偏光方向,而(b)示出将半导体激光芯片12竖放时的偏光方向。
在图6中,示出脊带型的半导体激光芯片12。电极21a与电极21b之间夹有发光层(活性层)22及脊带23。如图6的(a)所示,将半导体激光芯片12横放(即半导体激光芯片12的主面与入射面垂直的配置)时,从半导体激光芯片12的发光点13射出的光具有与入射面垂直的偏光方向(偏光面)。并且,入射面是指,来自半导体激光芯片的射出光与射出光正反射后的反射光形成的面。
将来自横放后的半导体激光芯片12的照射光相对摄像对象5倾斜地入射时,来自半导体激光芯片12的照射光如图7的(10a)所示,成为具有与入射面垂直的偏光振动面的直线偏光、即S偏光。由此,将来自横放后的半导体激光芯片12的照射光相对摄像对象5倾斜地入射时,摄像对象5中入射S偏光。
另一方面,如图6的(b)所示,将半导体激光芯片12竖放(即半导体激光芯片12的主面与入射面平行的配置)后的情况下,从半导体激光芯片12的发光点13射出的光具有与入射面平行的偏光方向(偏光面)。
将来自竖放后的半导体激光芯片12的照射光相对摄像对象5倾斜地入射时,来自半导体激光芯片12的照射光如图7的(b)所示,成为具有与入射面平行的偏光振动面的直线偏光、即P偏光。由此,将来自竖放后的半导体激光芯片12的照射光相对摄像对象5倾斜地入射时,摄像对象5中入射P偏光。
由此,来自光源2的照射光设为P偏光,为了将P偏光相对摄像对象5倾斜地入射,竖放半导体激光芯片12、即以半导体激光芯片12的主面形成与入射面平行的方式配置光源2即可。
在上述,虽然例举以TE偏光的半导体激光芯片12,但也可以使用TM偏光的半导体激光芯片。在TM偏光的半导体激光芯片中,图6及图7所示的偏光面全部90度旋转,因此使用TM偏光的半导体激光芯片的情况下考虑到这一点同样的讨论成立。
[附加事项]
如偏振光滤光器3的透射面相对光源2的主偏光面正交的配置起到最有效的作用的情况是,在相对摄像对象5,来自光源2的照射光垂直地入射,并将垂直地反射的光由摄像元件4检测的情况。对此,参照图8进行说明。图8中的(a)是示出具有本发明的一实施方式有关的摄像装置的便携式电子设备的正视图,而(b)是示出将光从光源向摄像对象垂直入反射的状态的图。
相对摄像对象5,使来自光源2的照射光垂直地入反射的形态,适用于如将光源2与摄像元件4接近配置的情况。作为以使光源2与摄像元件4接近配置的情况,例举将摄像装置1搭载于如图8所示的便携式电子设备16等的情况。
在图8的(a)的便携式电子设备16中,具有通过来自光源2的光的光源窗口15、用于通过由摄像对象5反射的光的摄像部窗口14。如图8的(b)所示,来自光源2的照射光通过光源窗口15,并相对摄像对象5垂直地入射后,由摄像对象5垂直地反射的光通过摄像部窗口14入射至摄像元件4。
与此相对地,如图1的情况,将来自光源2的照射光相对摄像对象5倾斜地入射时,在物质界面的反射率由于在S波与P波不同,在反射前后偏光面相对光源2的光轴旋转。作为偏光面不旋转的特别的状态,例举了P偏光及S偏光的情况。
对于这两个偏光,在光的反射前后偏光面不旋转。这种情况下,偏振光滤光镜3的透射面通过以与由光源2的P偏光或S偏光构成的主偏光面正交的方式配置,可以有效地除去在摄像对象5的表面中的镜面反射光。P偏光与S偏光相比,由于在摄像对象5的表面中的反射率减小且透射率增大,因此为了得到摄像对象5的内部的信息,使用P偏光比使用S偏光有效。
偏光面从P偏光及S偏光倾斜的情况下,如上所述,在物质界面的光的反射率由于在S波与P波中不同,导致在反射前后的偏光面旋转。因此,光源2、摄像对象5及摄像元件4三者的位置关系、以及对应摄像对象5的折射率,调整偏振光滤光器3的透射面,以使相对反射后的主偏光面正交即可。
然而,由于这样的调整通常耗费时间,因此优选利用上述的特别的条件。即,优选采用来自光源2的照射光相对摄像对象5形成略垂直入反射的形态,将来自光源2的照射光相对摄像对象5倾斜入射时,采用来自光源的照射光形成P偏光或S偏光等的特定的偏光面的形态。对于这种条件的光源2,偏振光滤光器3的透射面仅以相对光源2的主偏光面正交的方式配置,就可以有效地除去在摄像对象5的表面中的镜面反射光。
并且,在图1中,光源2、摄像对象5及摄像元件4三者的位置关系虽然形成相对向光源2的光轴方向射出的光略正反射的关系,但三者的位置关系不限于此。仅偏移其位置关系,即使不经由偏振光滤光器3,也可以向光源2的光轴方向射出,并排除由摄像对象5的表面镜面反射的光入射至直接摄像元件4。
然而,半导体激光的激光不是完全的直线光,在垂直方向及水平方向带有一定的扩展而放射。例如,代表的红外线半导体激光之中,带有向垂直方向20度左右、向水平方向10度左右的开口角度而放射。因此,即使将摄像元件4相对光源2的光轴配置于自正反射条件偏移的位置,有时向光源2的光轴方向以外放射的光也在摄像对象5的表面镜面反射并入射至摄像元件4。因此,即使这种情况下,需要在摄像对象5与摄像元件4之间经由偏振光滤光器3,并确切地排除在摄像对象5的表面镜面反射的光入射至摄像元件4。
并且,关于上述的第一至第三实施方式,取代半导体激光,也可以使用照射特定的波长的光的LED(发光二极管)作为光源。然而,这种情况下,由于从LED照射的光为无偏光,因此LED作为光源使用时,为了照射具有特定的偏光面的光,需要使用偏振光滤光器。因此,进一步优选半导体激光。
进一步地,作为从LED所得到的光与激光不同的一个方面,例举了激光的波长范围窄而单色性高。因此,在摄像元件4之前,插入窄带通(Band pass)滤光器,为了相对从太阳及照明等发生的外界干扰光获得SN比高的活体信息,使用单色性高的激光较佳。根据上述情况,也适合于作为光源2使用半导体激光。
并且,为了获得活体的内部信息,优选使用易发生静脉的光吸收的红外线。然而,观察摄像对象5的表面时,并不限于此。例如,如使S偏光在摄像对象5的表面镜面反射而观察摄像对象5的表面时,在红外线的基础上,若对应目的使用可见光、近紫外线或紫外线,则不仅摄像对象5的表面的褶皱、斑点、掌纹或指纹等的皮肤表面的活体信息,也可以用于摄像对象5的表面的脏污、伤痕、或是微生物或细菌的污染等的观察的目的。
[总结]
本发明的第一实施方式有关的摄像装置1为摄像作为摄像对象5包含活体信息的部位的摄像装置1,所述摄像装置1包括:半导体激光(光源2),其向上述摄像对象5照射红外线光;偏振光滤光器3,在上述摄像对象5的表面,遮蔽反射的光,并在上述摄像对象5的内部使反射的光透射;摄像元件4,其接收透射上述偏振光滤光器3的光,并摄像上述摄像对象5。
根据上述构成,由于作为光源2使用半导体激光,由此从光源2照射的光具有特定的波长,并具有特定的偏光面。因此,在本发明的一实施方式有关的光源2中不需要使用波长滤光器及偏振光滤光器等的滤光器。
由此,可以抑制经由在滤光器透射的光的损耗、即光的强度的降低。因此,提高本发明的一实施方式有关的摄像装置1的摄像精度。另外,由于无需滤光器,可以小型化光源,也可以搭载于移动设备。进一步地,由于不需要设置滤光器,可以将光源2的成本抑制得较低。
如此,根据本发明的一实施方式有关的摄像装置1,可以抑制装置大小及成本且提高摄像精度。
另外,本发明的第二实施方式有关的摄像装置1在上述第一实施方式中,上述偏振光滤光器3以透射面相对上述半导体激光的主偏光面正交的方式配置。
根据上述构成,从半导体激光照射的光中,由于由摄像对象5的表面镜面反射的光的偏光面没有变化,因此该光不透射偏振光滤光器3。另一方面,从半导体激光照射的光中,由于在摄像对象5的内部散射反射的光不具有特定的偏光面,因此该光的一部分透射偏振光滤光器3。
如此,由于可以通过偏振光滤光器3遮蔽在摄像对象5的表面镜面反射的光,由此可以得到对应活体信息的散射反射光的亮度分布良好地再现的摄像图像。
另外,本发明的第三实施方式有关的摄像装置1在上述第一或第二实施方式中,上述半导体激光为人眼安全激光。
根据上述构成,可以确保使用者的活体,尤其是对于人眼的安全。
另外,本发明的第四实施方式有关的摄像装置1在上述第三实施方式中,上述半导体激光的偏光比为3以上,优选9以上。
根据上述构成,可以得到适用于活体认证的摄像图像。
另外,本发明的第五实施方式有关的摄像装置1在上述第一至第四实施方式中的任一个实施方式,从上述半导体激光照射的光为相对上述摄像对象5倾斜地入射的P偏光。
将光相对摄像对象5倾斜地照射时,在摄像对象5的表面中的P偏光的反射率小于S偏光的反射率。因此,根据上述构成,由于入射至摄像对象5的内部并在摄像对象5的内部散射反射的光的比例增多,因此可以提高摄像精度。
另外,具有上述的第一至第五实施方式中的任一个实施方式有关的摄像装置1的活体认证装置也属于本发明的范畴。
由于提高本发明的一实施方式有关的摄像装置1的摄像精度,因此也提高具有该摄像装置1的活体认证装置的活体认证精度。
进一步地,用于摄像本发明的第六实施方式有关的,用于摄像包含活体信息的部位的摄像装置的半导体激光,照射红外线光,并且偏光比在3以上,优选9以上的人眼安全激光。
若将本发明的一实施方式有关的半导体激光用于摄像包含活体信息的部位摄像装置,就可以抑制装置大小及成本且提高摄像精度。
本发明不限于上述各实施方式,能在所要保护技术方案所示的范围内进行各种变更,将在不同的实施方式中分别公开的技术方案适当地组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内。而且,通过组合在各实施方式中分别公开的技术方案也能形成新的技术特征。
标号说明
1 摄像装置
2 光源
3 偏振光滤光器
4 摄像元件
5 摄像对象
6 扩散部件
7 管座
8 管帽
9 引脚
10 扩散材料
12 半导体激光芯片
13 发光点

Claims (7)

1.一种摄像装置,所述摄像装置摄像作为摄像对象包含活体信息的部位,其特征在于,包括:
半导体激光,其向所述摄像对象照射红外线光;
偏振光滤光器,其在所述摄像对象的表面,遮蔽反射的光,并在所述摄像对象的内部使反射的光透射;
摄像元件,其接收透射所述偏振光滤光器后的光,并摄像所述摄像对象。
2.如权利要求1所述摄像装置,其特征在于,所述偏振光滤光器以透射面正交于所述半导体激光的主偏光面的方式配置。
3.如权利要求1或2所述摄像装置,其特征在于,所述半导体激光为人眼安全的激光。
4.如权利要求3所述摄像装置,其特征在于,所述半导体激光的偏光比为3以上。
5.如权利要求1至4任一项所述摄像装置,其特征在于,从所述半导体激光照射的光为相对于所述摄像对象倾斜地入射的P偏光。
6.一种活体认证装置,其特征在于,具有如权利要求1至5任一项所述摄像装置。
7.一种用于摄像包含活体信息的部位的摄像装置的半导体激光,其特征在于,
照射红外线光,
偏光比为3以上,
人眼安全的激光。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11734974B2 (en) * 2021-04-21 2023-08-22 Hornady Mannfacturing Company Safe with biometric lock mechanism

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4730899A (en) * 1982-10-14 1988-03-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical signal reading device
JP2003331270A (ja) * 2002-05-09 2003-11-21 Sony Corp 生体パターン検出方法及び生体パターン検出装置、生体認証方法及び生体認証装置
JP2005107629A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Hitachi Ltd 個人認証装置
US20080285812A1 (en) * 2004-05-12 2008-11-20 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Personal Identification Method and Apparatus
US20090296765A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-03 Toru Takayama Semiconductor laser device
JP2011242395A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Johnson & Johnson Consumer Companies Inc 皮膚の水和度を測定する方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6097374A (en) * 1997-03-06 2000-08-01 Howard; Robert Bruce Wrist-pendent wireless optical keyboard
JP2001046348A (ja) * 1999-08-10 2001-02-20 Omega Wave Kk 血流計用プローブ
US6713770B2 (en) * 2001-01-29 2004-03-30 Cymer, Inc. High resolution spectral measurement device
JP3982396B2 (ja) * 2002-11-26 2007-09-26 セイコーエプソン株式会社 光学式センサ、カード型情報記録媒体及びそれを用いた情報処理システム
WO2008013181A1 (fr) * 2006-07-24 2008-01-31 Satoru Shinpo Dispositif d'inspection d'une maladie périodontale
JP5229489B2 (ja) * 2009-03-17 2013-07-03 株式会社リコー 生体認証装置
JP2011100317A (ja) * 2009-11-06 2011-05-19 Tokyo Metropolitan Univ 指の屈伸運動時の静脈パターンを利用した個人認証方法及び個人認証システム
CN102469918B (zh) * 2010-05-19 2014-08-06 奥林巴斯医疗株式会社 内窥镜、内窥镜用罩及内窥镜装置
JP5780053B2 (ja) * 2011-08-22 2015-09-16 富士通株式会社 生体認証装置、生体認証方法、及びプログラム
JP2014132992A (ja) * 2013-01-10 2014-07-24 Mitsubishi Electric Corp 血管検知装置
WO2015151324A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 富士通フロンテック株式会社 サーバ、ネットワークシステム及び個人認証方法
CN107209607B (zh) * 2015-02-05 2020-08-07 索尼公司 照射光学系统和投影仪

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4730899A (en) * 1982-10-14 1988-03-15 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Optical signal reading device
JP2003331270A (ja) * 2002-05-09 2003-11-21 Sony Corp 生体パターン検出方法及び生体パターン検出装置、生体認証方法及び生体認証装置
JP2005107629A (ja) * 2003-09-29 2005-04-21 Hitachi Ltd 個人認証装置
US20080285812A1 (en) * 2004-05-12 2008-11-20 Koninklijke Philips Electronics, N.V. Personal Identification Method and Apparatus
US20090296765A1 (en) * 2008-06-03 2009-12-03 Toru Takayama Semiconductor laser device
CN101599617A (zh) * 2008-06-03 2009-12-09 松下电器产业株式会社 半导体激光器装置
JP2011242395A (ja) * 2010-05-18 2011-12-01 Johnson & Johnson Consumer Companies Inc 皮膚の水和度を測定する方法

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