JP2007252831A - 撮像装置および生体認証装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る撮像装置100は、撮像対象物である指2000を載置するための載置面30と、レンズ11と、撮像面21aがレンズ11の光軸Ca−Caと略垂直になるように、レンズ11の結像位置に配置された撮像素子21とを備え、載置面21a上に載置された指2000がレンズ11により撮像素子21の撮像面21a上に結像されるように構成されている。また、載置面21aとレンズ11の光軸Ca−Caとのなす角度θを90度未満とした。
【選択図】図1
Description
図9に示されるように、従来の生体認証装置のカメラでは、レンズ10の主平面10a(点線表示)と撮像素子20の撮像面20aとが互いに略平行に配置されている。ここで、レンズの主平面とは、レンズの光軸に対して垂直な平面であって、レンズの主点を含む平面をいう。撮像対象となる指2000を載置するための指載置面30は、レンズ10の主平面10aおよび撮像素子20の撮像面20aと平行になるように設けられている。図9を簡略化するため、レンズ10は物体側主点と像側主点が一致している概念上のレンズと図示しており、単一の主点Mを有するものとする。
図9に記載の従来技術において、生体認証装置の小型・薄型化を図ろうとしたとき、指載置面30および撮像素子20の撮像面20aの間の距離Dを短くすることにより、生体認証装置に用いられる撮像装置としてのカメラの小型・薄型化を実現でき、その結果、生体認証装置を小型・薄型化することができる。
このように構成したことにより、レンズを介して入射される光をより平面に近い面上に結像でき、レンズを用いることにより形成される像面全体を撮像素子の撮像面側により近づけることができ、この結果、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。
このように構成したことにより、レンズを介して入射される光をより平面に近い面上に結像でき、レンズを用いることにより形成される像面全体を撮像素子の撮像面側により近づけることができ、この結果、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。
このように構成したことにより、レンズを介して入射される光をより平面に近い面上に結像でき、レンズを用いることにより形成される像面全体を撮像素子の撮像面側により近づけることができ、この結果、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。
このように構成したことにより、レンズを介して入射される光をより平面に近い面上に結像でき、レンズを用いることにより形成される像面全体を撮像素子の撮像面側により近づけることができ、この結果、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。
本発明の実施の形態1に係る生体認証装置の構成について、図に基づいて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る生体認証装置の撮像部の構成を模式的に示す断面図である。ここでは、簡略化のため、レンズ11はいわゆる薄肉レンズとして図示している。以下の説明ではMaをレンズ面頂点として説明する。
図2は、本発明に係る生体認証装置の構成を示すブロック図である。図3は、撮像面側から見た撮像素子の平面図である。
図2に示されるように、本発明の実施の形態1に係る生体認証装置1000は、撮像部100と、画像処理部200と、光源300と、記憶部400と、照合部500と、制御部600を備えている。
画像処理部200は、撮像部100および制御部600に接続され、撮像部100の撮像素子21で変換された血管パターンの画像データに対して、補正等の画像処理を行う。
記憶部400は制御部600に接続されている。記憶部400には、予め、撮像部100により撮像された複数の血管パターンが記憶されている。
制御部600は、画像処理部200、光源300、記憶部400および照合部500に接続されており、これら200〜500を制御する。また、制御部600は、照合部500の照合結果に応じて、生体認証を行う。
まず、撮像部100の指載置面30上に、撮像対象物である指2000を配置する。次に、光源300の複数の近赤外光発光素子を用いて、近赤外光を指2000へ照射する。近赤外光は指2000の内部を透過し、レンズ11および光学フィルタ(不図示)を介して、撮像素子21の撮像面21aに入射される。撮像素子21は、レンズ11を介して、指2000内の血管パターンの画像を赤外光により受光し、画像データに変換する。このようにして、指2000内の血管パターンが撮像部100によって撮像される。
例えば、レンズ11は両凸レンズであって、レンズ11の表面は、撮像対象物である指2000側(物体側)および撮像素子20側(像側)ともに凸状の球面または非球面に形成されている。なお、レンズ11について、両凸レンズに代えて、平凸レンズやメニスカスレンズを用いても良いし、複数枚のレンズを組み合わせて使用しても良い。レンズ11の材料には、例えば、ポリオレフィンなどの光学樹脂やガラスなどが用いられる。
なお、レンズ11と撮像素子21との間には、近赤外線域の波長(700nm〜1200nm、好ましくは800nm〜900nm)の光だけを通すような光学フィルタ(不図示)が設けられている。
ここで、指載置面30とレンズ11の光軸Ca−Caとのなす角θは、90度未満に設定されている。このようにしたことにより、撮像部100の小型・薄型化を図ることができ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。なお、更に好ましくは、載置面30とレンズ11の光軸Ca−Caとのなす角θを、45度未満に設定するのがよい。このようにしたことにより、撮像部100の更なる小型・薄型化を図ることができる。
ここで、指載置面30は、撮像対象物である指2000の撮影範囲の一端Fa1が、レンズ11の光軸Ca−Ca上に設定され、指2000の撮影範囲の他端Fa2が、撮像素子21の撮像面21aの水平方向における端部Sa1に結像するように設定され、且つ、撮影範囲の一端Fa2からレンズ11の最も物体側のレンズ面の面頂点Maとの光路上の距離が、撮影範囲のもう一端Fa1と面頂点Maとの光路上の距離よりも短くなるように設けられている。
しかし、撮影範囲Fa1−Fa2の他端Fa2をFbよりもレンズ11に近づけたことにより、撮影範囲Fa1−Fa2の他端Fa2側に対応する領域において結像位置を遠ざけるように作用するため、レンズ11を介して入射される近赤外光をより撮像素子21の撮像面21aに近い位置で結像させることができる。
このようにして、レンズ11により形成される像面K1を撮像素子21の撮像面21a側に更に近づけることができ、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができ、高精度の生体認証を実現することができる。
次に、本発明の実施の形態2に係る生体認証装置の構成について、図に基づいて説明する。図4は、本発明の実施の形態2に係る生体認証装置の撮像部の構成を模式的に示す断面図である。
本発明の実施の形態2に係る生体認証装置の撮像部101は反射光学系で構成されている。本発明の実施の形態2に係る生体認証装置の撮像部101では、反射板40を備えている点で、本発明の実施の形態1に係る生体認証装置の撮像部100と相違する。
このようにして、本発明の実施の形態1で説明したのと同様に、レンズ11を用いることにより形成される像面K1を撮像素子21の撮像面21a側により近づけることができ、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができ、高精度の生体認証を実現することができる。
ここでは、図1に示されるFa1−Maの距離Xを79mm、Fa2とレンズ11間の距離Yを33mm、Fa1−Fa2間の距離を49.3mm、Ma−Fa2間の距離を37.4mm、θを21度として、シュミレーションを行った結果を示す。
図5は、被撮像対象物とレンズとの間の距離を79mmとした場合における、撮像素子の各像高における光路を模式的に示した断面図である。図6は、被撮像対象物とレンズとの間の距離を33mmとした場合における、撮像素子の各像高における光路を模式的に示した断面図である。
図5および図6において、P1・Q1は像高0.00mm、P2・Q2は像高0.46mm、P3・Q3は像高0.92mm、P4・Q4は像高1.38mm、P5・Q5は像高1.84mm、P6・Q6は像高2.30mmの地点を示す。ここでは、図5におけるP1が、図1におけるFa地点の像の結像点に対応し、図6におけるP5が、図1におけるFb地点の像の結像点に対応するように設定されている。
以上の結果から、本実施例に関わる撮像装置においては、装置の小型化を達成しつつも、良好な解像度で撮像対象物を撮影できていることが示された。
100、101 撮像部
10、11 レンズ
10a、11a 主平面
20、21 撮像素子
20a、21a 撮像面
30 指載置面
31 規制部材
40 反射板
40a 反射面
200 画像処理部
300 光源
400 記憶部
500 照合部
600 制御部
2000 指
Claims (12)
- 撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面が上記レンズの光軸と略垂直になるように、上記レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、上記載置面上に載置された上記撮像対象物が上記レンズにより上記撮像素子の撮像面上に結像されるように構成された撮像装置であって、
上記載置面と上記レンズの光軸とのなす角度が90度未満であることを特徴とする撮像装置。 - 上記載置面と上記レンズの光軸とのなす角度が45度未満である請求項1に記載の撮像装置。
- 上記載置面上には、上記撮像対象物の位置を規制する規制部材が設けられている請求項1に記載の撮像装置。
- 上記載置面および上記レンズの間には反射板が配設されており、上記撮像装置の光学系が反射光学系で構成されている請求項1に記載の撮像装置。
- 上記撮像素子の上記撮像面の水平方向における端部が、上記レンズの光軸の近傍に配置された請求項1に記載の撮像装置。
- 撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面が上記レンズの光軸と略垂直になるように、上記レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、上記載置面上に載置された上記撮像対象物が上記レンズにより上記撮像素子の撮像面上に結像されるように構成された撮像装置であって、
上記載置面は、上記撮像対象物の撮影範囲の一端が、上記レンズの上記光軸上に設定されているとき、上記撮像対象物の撮影範囲の他端と最も物体側のレンズ面の面頂点との光路上の距離が、上記一端と上記面頂点との光路上の距離よりも短くなるように設けられたことを特徴とする撮像装置。 - 生体部位の方向に光を照射する光源、上記光源からの光が照射される上記生体部位を撮像する撮像部と、複数の生体情報を記憶する記憶部と、上記撮像部が撮像する上記生体部位から得られる生体情報と、上記記憶部に記憶された生体情報とを照合する照合部と、上記照合部の照合結果に応じて、生体認証を行う制御部とを備えた生体認証装置であって、
上記撮像部は、撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面が上記レンズの光軸と略垂直になるように、上記レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、上記載置面上に載置された上記撮像対象物が上記レンズにより上記撮像素子の撮像面上に結像されるように構成され、上記載置面と上記レンズの光軸とのなす角度が90度未満であることを特徴とする生体認証装置。 - 上記載置面と上記レンズの光軸とのなす角度が45度未満である請求項7に記載の生体認証装置。
- 上記載置面上には、上記撮像対象物の位置を規制する規制部材が設けられている請求項7に記載の生体認証装置。
- 上記載置面および上記レンズの間には反射板が配設されており、上記撮像装置の光学系が反射光学系で構成されている請求項7に記載の生体認証装置。
- 上記撮像素子の上記撮像面の水平方向における端部が、上記レンズの光軸の近傍に配置された請求項7に記載の生体認証装置。
- 生体部位の方向に光を照射する光源、上記光源からの光が照射される上記生体部位を撮像する撮像部と、複数の生体情報を記憶する記憶部と、上記撮像部が撮像する上記生体部位から得られる生体情報と、上記記憶部に記憶された生体情報とを照合する照合部と、上記照合部の照合結果に応じて、生体認証を行う制御部とを備えた生体認証装置であって、
上記撮像部は、撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面が上記レンズの光軸と略垂直になるように、上記レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、上記載置面上に載置された上記撮像対象物が上記レンズにより上記撮像素子の撮像面上に結像されるように構成され、
上記載置面は、上記撮像対象物の撮影範囲の一端が、上記レンズの上記光軸上に設定されているとき、上記撮像対象物の撮影範囲の他端と最も物体側のレンズ面の面頂点との光路上の距離が、上記一端と上記面頂点との光路上の距離よりも短くなるように設けられたことを特徴とする生体認証装置。
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