JP2008233962A - 画像読み取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より精密で認証作業が行いやすい画像を撮ることができる画像読み取り装置を提供する。
【解決手段】本発明によって提供される画像読み取り装置Ａ１は、物体側に配置した読み取り対象の二次元画像を取得するためのものであって、その上部に、上記物体側に開口する開口部１０ａを有するケース１０と、ケース１０内にレンズ軸が上下方向に延びるように配置されたカメラ装置２０と、ケース１０の外部に配置され、上記読み取り対象に照明光を照射する光源装置５０と、を備えており、光源装置５０は、ケース１０の上端位置よりも下位に配置されていることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、たとえば手のひらの静脈などを読み取ることによって本人確認を行う認証装置などに用いられる画像読み取り装置に関する。

近年、より認証精度の高い個人認証を行うために、たとえば特許文献１に記載されているような、手のひらや指の静脈パターンを利用した認証装置が用いられている。このような認証装置は、静脈パターンを撮像し、予め登録しておいた静脈パターンと撮像された静脈パターンを照合することによって個人認証を行うことができる。

このような認証装置は、静脈パターンを撮像するための画像読み取り装置と、予め登録しておいた静脈パターンと、上記画像読み取り装置によって撮像された静脈パターンとを照合する照合手段とを備えている。上記画像読み取り装置は、たとえば、手のひらなどの静脈を照射する光源と、照射された静脈を撮像するカメラモジュールとを備えている。上記光源としては、近赤外光を発するＬＥＤが用いられる。上記カメラモジュールとしては市販のＣＣＤカメラが用いられる。

従来、このような画像読み取り装置において、上記カメラモジュールに集光するために広角レンズが用いられることがあった。しかしながら、通常の広角レンズを使用する場合、読み取り画像の周縁部が歪んでしまう問題が生じていた。さらに、光源からの光がカメラモジュールへ漏れてしまい、読み取り画像に光源の像が写り込み、不鮮明になってしまうこともあった。これらの問題により、精密な静脈の画像を得ることは容易ではなく、上記認証装置の精度向上が妨げられていた。

特開２００６−１２００２６号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より精密で認証作業が行いやすい画像を撮ることができる画像読み取り装置の提供を課題としている。

本発明によって提供される画像読み取り装置は、物体側に配置した読み取り対象の二次元画像を取得する画像読み取り装置であって、その上部に、上記物体側に開口する開口部を有するケースと、上記ケース内にレンズ軸が上下方向に延びるように配置されたカメラ装置と、上記ケースの外部に配置され、上記読み取り対象に照明光を照射する光源装置と、を備えており、上記光源装置は、上記ケースの上端位置よりも下位に配置されていることを特徴とする。

このような構成によれば、上記カメラ装置と上記光源装置とは、上記ケースによって隔てられているので、上記光源装置から出た光が上記読み取り対象に当たらずに上記カメラ装置へ入ることがない。したがって、上記カメラ装置による読み取り画像に上記光源装置が写り込むことがなく、より精密で認証作業が行いやすい画像を得ることができる。

好ましい実施の形態においては、上記カメラ装置は、上記ケースの底部に配置されたカメラモジュールと、このカメラモジュールに組み合わされた広角レンズとを備えて構成されている。このような構成によれば、上記広角レンズによって、より広い範囲から光を集めることができるため、読み取り範囲をより広くすることができる。

好ましい実施の形態においては、上記光源装置は、近赤外光を発するＬＥＤが用いられている。このように近赤外光を用いて手のひらや指先などを撮像すると、手のひらや指先の静脈パターンを撮像することができる。

さらに好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤの光出射方向は、上記ケースの外方に向けて傾斜させられている。このような構成によれば、上記ＬＥＤを上記ケースの周縁に複数設置する場合に、各ＬＥＤからの照射光が１点に集中しにくくなる。したがって、取り込み画像の中央部が周辺よりも明るくなりすぎるのを防止することができる。

別の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤの光出射方向は、上記ケースの内方に向けて傾斜させられている。このような構成によれば、上記ＬＥＤを上記ケースの周縁に複数設置する場合に、各ＬＥＤからの照射光が上記読み取り対象に到達する前に交錯し、上記読み取り対象付近においては上記照射光が拡散している。したがって、取り込み画像の一部が他の部分よりも明るくなりすぎるのを防止することができる。

好ましい実施の形態においては、上記ケースの開口部には、カバーが設けられている。さらに、上記ケースにおける上記カバーと上記広角レンズとの間には、可視光カットフィルタが設けられている。このような構成によれば、上記カバーおよび可視光カットフィルタによって、余計な光が上記カメラ装置に到達することを防ぐことができ、より鮮明な読み取り画像を得ることができる。

さらに好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤが発する光の波長は、９４０〜９５０μｍである。この長さの波長の光を用いると、より鮮明に静脈を撮像することができる。

さらに好ましい実施の形態においては、上記読み取り対象は、手のひらであり、かつ、手のひらの静脈パターン画像を取得することができる。手のひらの静脈パターンは人によって異なっているので、手のひらの静脈パターンを取得することによって、精密な本人認証を行うことができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１には、本発明に係る画像読み取り装置の第１の実施形態を示している。図２は図１のII-II線に沿う断面図である。図１，２に示す画像読み取り装置Ａ１は、ケース１０、カバー１１、可視光カットフィルタ１２、カメラモジュール２０、広角レンズ３０、光源ケース４０、および光源装置５０を備えている。この画像読み取り装置Ａ１は、近赤外光を用いて、読み取り範囲６０に置かれた手のひらの静脈を読み取る装置である。また、以下の説明においては、図２における上下方向を画像読み取り装置Ａ１の高さ方向とする。

ケース１０は、中空の略四角柱状に形成されており、その上部に開口部１０ａを備えており、その下部に開口部１０ｂを備えており、内部にカメラモジュール２０と広角レンズ３０とを収容している。開口部１０ａにカバー１１および可視光カットフィルタ１２が嵌め込まれている。さらに、開口部１０ｂからケース１０内部にカメラモジュール２０が嵌め込まれている。

カバー１１は、開口１０ａを封鎖し、カメラモジュール２０と広角レンズ３０とを保護している。カバー１１の下面には可視光カットフィルタ１２が貼り付けられている。この可視光カットフィルタ１２は、可視光領域の光がケース１０内に入るのを防ぐことができる。

カメラモジュール２０は、所定の基板２１と、基板２１に搭載されたＣＣＤセンサなどからなる２次元エリアセンサ２２と、２次元エリアセンサ２２の受光面２３とを備えている。基板２１は、ケース１０の開口部１０ｂに嵌合している。

広角レンズ３０は、レンズホルダ３１、レンズ３２，３３，３４，３５、および絞り３６を備えている。レンズホルダ３１は、レンズ３２，３３，３４，３５が共通の上下方向に延びるレンズ軸を有するように保持しており、自身は基板２１に保持されている。レンズ３２，３３は、それぞれ上面が上に凸の非球面３２ａ，３３ａに、下面が下に凹の球面３２ｂ，３３ｂに形成されている。非球面３２ａ，３３ａは、そのレンズ中心軸付近の曲率半径に対し、レンズ中心軸から遠ざかるにつれて曲率が大きくなる傾向が与えられている。このため、曲率が一定のレンズを用いた場合に比べて、レンズ３２，３３の周縁部に入射した光はレンズ中心軸から離れた光路を通る。すなわち、曲率が一定のレンズでは、レンズの周縁部において像が圧縮されて歪んでしまうのに対し、レンズ３２，３３では、その周縁部において像が圧縮されず、歪みのない像を得ることができる。レンズ３４は、球面３３ｂから発散しながら出射する光線を、平行光ないしは略平行光に修正してレンズ３５に入射させる役割を果たす収束レンズである。レンズ３５は、非球面凸レンズ３５ａと、非球面凹レンズ３５ｂとの組み合わせからなり、入射してきた光を受光面２３に収束させる。絞り３６は、レンズ３５への入射光の入射径を、所定の範囲に絞るために設けられている。このような広角レンズ３０を用いると、より広い読み取り範囲６０を設定し、かつ歪みの少ない画像を取得することができる。

光源ケース４０は、ケース１０の外周を囲むように形成された中空の四角柱状に形成されており、光源装置５０が搭載される設置面４１と、光源用カバー４２とを備えている。設置面４１は、光源ケース４０の上方に形成された凹部の底面に形成されており、外方に向うほど下方へ傾けられている。この光源ケース４０は、光源用カバー４２の高さ位置が、カバー１１よりも下方になるように、ケース１０よりも低い高さに設計されている。

光源装置５０は、波長が９４０〜９５０μｍである近赤外光を照射するＬＥＤであり、ケース１０の外周に沿って複数配置されている。複数の光源装置５０は、手のひらに照射される光が均等になるように、広角レンズ３０のレンズ軸を中心に対称に配置されている。これらの光源装置５０は、傾いた設置面４１に設置されており、各光源装置５０から照射される光は、この傾いた設置面４１の法線方向に向けて進行する。この場合、各光源装置５０から出る光は真上からケース１０の外方に傾いた方向に向けて進むので、読み取り範囲６０において集束しない。

次に、画像読み取り装置Ａ１の作用について説明する。

このような構成の画像読み取り装置Ａ１によれば、光源用カバー４２がカバー１１よりも下に位置しているので、光源装置５０から出た光が読み取り対象に当たらずにそのままカバー１１を通ってケース１０内に入り込みにくくなっている。このため、画像読み取り装置Ａ１においては、光源装置５０が読み取り画像に写り込むことがない。さらに、複数の光源装置５０から出た光が読み取り範囲６０において集束しないので、読み取り範囲６０の特定の部分が他の部分に比べて明るくなりすぎることがない。したがって、読み取り範囲６０における光源装置５０からの照射強度を均一にしやすくなっている。

したがって、このような画像読み取り装置Ａ１を用いると、鮮明で歪みの少ない手のひら静脈パターンを撮像することができ、手のひら静脈認証を行いやすくなる。さらに、広角レンズ３０を用いることで、カバー１１と読み取り位置との距離を縮めても十分な読み取り範囲６０を得ることが可能となっているので、装置の小型化も可能となっている。

図３には、本発明に係る画像読み取り装置の第２の実施形態を、画像読み取り装置Ａ１の図２に相当する断面図で示している。図３に示す画像読み取り装置Ａ２は、その構成のほとんどが画像読み取り装置Ａ１と同様であるので、以下では画像読み取り装置Ａ１との相違点について説明する。

画像読み取り装置Ａ２の設置面４１の傾きが、画像読み取り装置Ａ１の設置面４１の傾きと逆向きになっている。さらに広角レンズ３０のレンズ軸を中心に対称の位置に配置された光源装置５０から出る光同士が読み取り対象に到達する前に交差するように、光源装置５０および読み取り対象の位置が決められている。図３においては、光源装置５０から出た光が読み取り範囲６０の端部付近に到達するように光源装置５０は配置されている。このため、画像読み取り装置Ａ１の場合と同様に、複数の光源装置５０から出た光が読み取り範囲６０において集束しないので、読み取り範囲６０の特定の部分が他の部分に比べて明るくなりすぎることがない。さらに、画像読み取り装置Ａ２においては画像読み取り装置Ａ１と比べて、光源装置５０から出る光のより多くの部分が読み取り範囲６０に向うように構成されている。したがって、同じ強度で読み取り範囲６０を照らすのに、画像読み取り装置Ａ２では光源装置５０の出力をより抑えることが可能となっている。

本発明に係る画像読み取り装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る 画像読み取り装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、上記実施形態では、上記画像読み取り装置を静脈認証のために静脈を撮像するのに用いているが、他の用途に用いても構わない。

本発明に係る画像読み取り装置の第１の実施形態の斜視図である。 図１のII-II線に沿う断面図である。 本発明に係る画像読み取り装置の第２の実施形態の断面図である。

符号の説明

Ａ１，Ａ２ 画像読み取り装置
１０ ケース
１０ａ，１０ｂ 開口部
１１ カバー
１２ 可視光カットフィルタ
２０ カメラモジュール
２１ 基板
２２ ２次元エリアセンサ
２３ 受光面
３０ 広角レンズ
３１ レンズホルダ
３２，３３，３４，３５ レンズ
３５ａ 非球面凸レンズ
３５ｂ 非球面凹レンズ
３６ 絞り
４０ 光源ケース
４１ 設置面
４２ 光源用カバー
５０ 光源装置
６０ 読み取り範囲

Claims (9)

1. 物体側に配置した読み取り対象の二次元画像を取得する画像読み取り装置であって、
   その上部に、上記物体側に開口する開口部を有するケースと、
   上記ケース内にレンズ軸が上下方向に延びるように配置されたカメラ装置と、
   上記ケースの外部に配置され、上記読み取り対象に照明光を照射する光源装置と、を備えており、
   上記光源装置は、上記ケースの上端位置よりも下位に配置されていることを特徴とする画像読み取り装置。
2. 上記カメラ装置は、上記ケースの底部に配置されたカメラモジュールと、このカメラモジュールに組み合わされた広角レンズとを備えて構成されている、請求項１に記載の画像読み取り装置。
3. 上記光源装置は、近赤外光を発するＬＥＤが用いられている、請求項１または２に記載の画像読み取り装置。
4. 上記ＬＥＤの光出射方向は、上記ケースの外方に向けて傾斜させられている、請求項３に記載の画像読み取り装置。
5. 上記ＬＥＤの光出射方向は、上記ケースの内方に向けて傾斜させられている、請求項３に記載の画像読み取り装置。
6. 上記ケースの開口部には、カバーが設けられている、請求項３ないし５のいずれかに記載の画像読み取り装置。
7. 上記ケースにおける上記カバーと上記広角レンズとの間には、可視光カットフィルタが設けられている、請求項６に記載の画像読み取り装置。
8. 上記ＬＥＤが発する光の波長は、９４０〜９５０μｍである、請求項３ないし７のいずれかに記載の画像読み取り装置。
9. 上記読み取り対象は、手のひらであり、かつ、手のひらの静脈パターン画像を取得することができる、請求項４ないし８のいずれかに記載の画像読み取り装置。

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