JP2008244246A - 固体撮像装置、カメラ、車両及び監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より鮮明な虹彩画像を撮像することができる固体撮像装置及びカメラを提供する。
【解決手段】多層膜干渉フィルタ４０７においては、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）及び虹彩を撮像するために用いる近赤外波長域の光（虹）の何れかを透過させる４つの多層膜干渉フィルタを正方配列したものを単位として、当該正方配列が２次元配列されている。
虹彩を撮像する際には、そのために用いる波長域の光を透過させる多層膜干渉フィルタを備えた画素のみにて撮像し、通常のカラー撮像をする際には、赤色光を透過させる多層膜干渉フィルタ、緑色光を透過させる多層膜干渉フィルタ及び青色光を透過させる多層膜干渉フィルタの多層膜干渉フィルタを備えた画素のみにて撮像する。
【選択図】図５

Description

本発明は、固体撮像装置、カメラ、車両及び監視装置に関し、特に、虹彩を鮮明に撮像する技術に関する。

近年、セキュリティ分野において、目の虹彩の模様が人それぞれに異なる点に着目し、虹彩を撮像することによって個人認証を行う技術の開発が盛んになされている。
例えば、瞳孔が縮小しているほど虹彩の面積が大きくなり認識精度を向上することから、瞳孔径が所定径よりも大きい場合には表示輝度を変化させることによって瞳孔を縮小させて撮像する技術が開示されている（特許文献１）。

しかしながら、瞳孔径を検出したり、瞳孔を縮小させたりすると虹彩を撮像するのに時間がかかり過ぎてしまう。
これに対して、周辺環境の明るさを検知し、被写体を照明する光量を調整することによって瞳孔を縮小させれば、虹彩を撮像するのに要する時間を短縮することができる（特許文献２）。
特開２０００−２１０２７１号公報 特開２００４−２６１５１５号公報

しかしながら、上記従来技術によれば虹彩の撮像時間を短縮することはできるものの、必ずしも鮮明な虹彩画像を得ることができない。このため、虹彩を認識して個人認証するために時間を要したり、個人認証に要する時間が一定しなかったりする等の問題がある。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、より鮮明な虹彩画像を撮像することができる固体撮像装置、カメラ、車両及び監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る固体撮像装置は、複数の画素が２次元配列された固体撮像装置であって、一部または全部の画素が、７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内の波長成分である近赤外波長成分を選択的に透過させるフィルタと、フィルタを透過した入射光を受光する光電変換素子と、を備えることを特徴とする。

このようにすれば、近赤外波長成分を透過させるフィルタを備えた画素を用いてより鮮明な虹彩画像を撮像することができる。
この場合において、前記フィルタが、７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内の波長成分である近赤外波長成分を選択的に透過させるとは、７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲外における何れの波長の透過率も、７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内における透過率の最大値に対して２０％以下であることとしても良い。また、前記フィルタは、波長に関わらず放射エネルギーが等しい白色光を透過させた透過光の７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内の放射エネルギーが、当該透過光の全波長域の放射エネルギーの８０％以上であるとすれば更に好適である。

本発明に係る固体撮像装置は、更に、他の一部の画素が、それぞれ３原色の何れかの波長成分を選択的に透過させるフィルタと、光電変換素子と、を備えることを特徴とする。このようにすれば、カラー撮像と近赤外光による撮像との画角を同じくすることができる。特に、近赤外波長成分を選択的に透過させるフィルタを備える画素と、３原色の相異なる波長成分を透過させる３つのフィルタをそれぞれ備える３つの画素と、を隣接配置した画素群が２次元配列されているとすれば好適である。

また、本発明に係る固体撮像装置は、前記フィルタは近赤外波長成分に加えて、それぞれ３原色の何れかの波長成分も透過させることを特徴とする。このようにすれば、近赤外光による撮像を高画素化して、より鮮明な虹彩画像を得ることができる。なお、３原色の波長成分とは、４３０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲内、５００ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲内、及び６１０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長成分であるとしても良い。

このようにすれば、より鮮明な虹彩画像を撮像することができると共に、通常のカラー撮像も行うことができる。したがって、例えば、先ず、カラー撮像によって被写体（虹彩）の位置合わせを行った後、虹彩画像を撮像すれば、更に鮮明な虹彩画像を得ることができる。
また、車載用途としては、虹彩画像を撮像することによって運転手の個人認証を行い、車内をカラー撮像により監視することによって盗難等を防止することがひとつの固体撮像装置にてできる。

また、本発明に係る固体撮像装置は、前記フィルタは、第１誘電体層と、第２誘電体層と、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との間に挟まれた絶縁体層と、を備え、前記絶縁体層は、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との何れとも異なる光学膜厚を有することを特徴とする。
本発明に係るカメラは、本発明に係る固体撮像装置を備えることを特徴とする。このようにすれば、近赤外波長成分を透過させるフィルタを備えた画素を用いてより鮮明な虹彩画像を撮像することができる。この場合において、７００ｎｍ以上の波長域の光を放射する光源を備えるのが好ましく、具体的には、当該光源はＬＥＤ素子であるとすれば良い。

このようにすれば、夜間や屋内のように虹彩の撮像に十分な明るさが得られない場合であっても、虹彩を照明することによってより鮮明な虹彩画像を得ることができる。
また、本発明に係る車両は本発明に係るカメラを備えることを特徴とし、本発明に係る監視装置もまた本発明に係るカメラを備えることを特徴とする。

以下、本発明に係る固体撮像装置及びカメラの実施の形態について、車載用の虹彩認識装置を例にとり、図面を参照しながら説明する。
［１］ 第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態に係る虹彩認識装置は、本体部と照明部との２つの部分からなっている。

（１） 虹彩認識装置の構成
先ず、虹彩認識装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る虹彩認識装置の構成を示す図である。図１に示されるように、本実施の形態に係る虹彩認識装置１は自動車１１０に搭載され、本体部１００と照明部１０１とからなる。照明部１０１は自動車１１０の運転手１１１の顔面を照明する。本体部１００は照明された運転手１１１の虹彩を撮像してその特徴量を抽出し、予め記憶している特徴量と比較することによって個人認証を行う。

このようにすれば、昼夜を問わず、車内という比較的暗い場所において、明るい場所と同様に精度良く虹彩認識を行うことができる。
（２） 本体部１００の構成
図２は、本体部１００の正面図である。図２に示されるように、本体部１００は固体撮像装置２００、液晶表示パネル２０１及び撮像ボタン２０２を備えている。運転手１１１が撮像ボタン２０２を押下すると、固体撮像装置２００にて撮像が始まり、撮像結果が液晶表示パネル２０１に表示される。

運転手１１１は液晶表示パネル２０１に表示された映像を参照しながら姿勢を動かし、虹彩全体が表示されたところで再び撮像ボタン２０２を押下する。すると、撮像ボタン２０２が押下された時点の映像に基づいて個人認証が実行される。
（３） 照明部１０１について
本実施の形態において、照明部１０１は、近赤外光を照射する近赤外線ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明装置である。図３は、照明部１０１が出射する照明光の分光エネルギー分布を示すグラフである。図３に示されるように、照明部１０１は専ら波長７００ｎｍ以上の近赤外光を出射し、可視光を出射しないので、運転手１１１に眩しさを感じさせることなく、虹彩を照明することができる。

特に、虹彩は７６０ｎｍから８５０ｎｍの波長の光照射により、最も虹彩の紋様がはっきりと撮像することが可能である。光源の波長がそれ以上長くても短くても、表面で反射したり、奥まで透過したりして、虹彩の紋様がはっきりしない。
本発明は７６０ｎｍから８５０ｎｍの波長を含む光源で運転者を照射し、７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内の波長成分である近赤外波長成分を選択的に透過させるフィルタと、フィルタを透過した入射光を受光する光電変換素子を備えた撮像装置で虹彩を撮像することによって極めて高い精度の虹彩認識が可能となる。

なお、前記において、本体部１００と照明部１０１を別構成とし別々に配置したが、同一筐体に本体部１００と照明部１０１を備えてもよく、また配置場所も特定されるものではないが、運転手１１１の視界を妨げないよう配置するのが望ましい。
さらに、本体部１００の構成には液晶表示部２０１及び撮像ボタン２０２を備えているが、画像処理により瞳部を抽出することでこれらを省くことは可能である。

予め記憶された虹彩画像と運転者の虹彩画像比較し認識する信号処理部は本体部１００に備えてもよいし、車両側ＥＣＵ（Electronic Control Unit）に組み込まれてもどちらでもよい。
（４） 固体撮像装置２００の構成
次に、固体撮像装置２００の構成について説明する。固体撮像装置２００は複数の画素が２次元配置されてなり、画素毎に入射光の光量を検出することによって撮像する。

図４は、固体撮像装置２００の構成を示す断面図である。図４に示されるように、固体撮像装置２００は、Ｎ型シリコン層４０１上にＰ型シリコン層４０２が積層されたシリコン半導体基板を備え、Ｐ型シリコン層４０２上には層間絶縁膜４０６が形成されている。
Ｐ型シリコン層４０２の層間絶縁膜４０６側には、Ｎ型不純物をイオン注入することによって複数のフォトダイオード（光電変換素子）４０３が２次元配列されるように形成されている。何れのフォトダイオード４０３も光電変換によって入射光量に応じた量の電荷を発生させる。

フォトダイオード４０３間はＰ型シリコン層４０２のＮ型不純物がイオン注入されていない領域を素子分離領域４０４として互いに分離されている。素子分離領域４０４はフォトダイオード４０３間で電荷が移動するのを防ぐ。
層間絶縁膜４０６のＰ型シリコン層４０２側であって、素子分離領域４０４の上部には遮光膜４０５が形成されている。遮光膜４０５は入射すべきフォトダイオード４０３以外のフォトダイオード４０３に向かう入射光を遮って混色を防止する。

層間絶縁膜４０６上には多層膜干渉フィルタ４０７、集光レンズ４０８が順次積層されている。多層膜干渉フィルタ４０７は、後述のように、入射光を波長分離するカラーフィルタとして機能する。また、集光レンズ４０８は、対応するフォトダイオード４０３上に入射光を集光する。
（５） 多層膜干渉フィルタ４０７の配列
次に、多層膜干渉フィルタ４０７について説明する。

多層膜干渉フィルタ４０７は、画素毎に異なる波長域の光を透過させる４種類の多層膜干渉フィルタからなっている。図５は、多層膜干渉フィルタ４０７の配置を示す図である。図５に示されるように、多層膜干渉フィルタ４０７においては、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）及び虹彩を撮像するために用いる波長域の光（虹）の何れかを透過させる４つの多層膜干渉フィルタを正方配列したものを単位として、当該正方配列が２次元配列されている。

虹彩を撮像する際には、そのために用いる波長域の光を透過させる多層膜干渉フィルタ（以下、「虹彩フィルタ」という。）を備えた画素のみにて撮像し、通常のカラー撮像をする際には、赤色光を透過させる多層膜干渉フィルタ（以下、「Ｒフィルタ」という。）、緑色光を透過させる多層膜干渉フィルタ（以下、「Ｇフィルタ」という。）及び青色光を透過させる多層膜干渉フィルタ（以下、「Ｂフィルタ」という。）の多層膜干渉フィルタを備えた画素のみにて撮像するので、何れの撮像を行う際にも画角を同じくすることができる。

（６） 虹彩フィルタ
次に、本実施の形態に係る虹彩フィルタについて説明する。
本実施の形態に係る虹彩フィルタは多層膜干渉フィルタと可視光カットフィルタとが積層されてなる。
図６は、本実施の形態に係る虹彩フィルタが備える多層膜干渉フィルタの構成を模式的に示す断面図である。図６に示されるように、多層膜干渉フィルタ６は下部反射層６０３上にスペーサ層６０２、上部反射層６０１が順次積層されてなる。

上部反射層６０１と下部反射層６０３とは、何れもλ／４多層膜となっている。λ／４多層膜とは屈折率を異にする一方、光学膜厚を同じくする２種類の誘電体層が交互に積層されてなる多層膜であって、当該光学膜厚の４倍の波長λを中心とする波長域の光を反射する。この波長λは設定中心波長と呼ばれる。また、光学膜厚とは物理膜厚に屈折率を乗じた指数をいう。

上部反射層６０１と下部反射層６０３とは、屈折率２．５の酸化チタン（ＴｉＯ_２）層を高屈折率層とし、屈折率１．４５の酸化シリコン（ＳｉＯ_２）層を低屈折率層として、これらが２層ずつ交互に積層されている。また、設定中心波長λは８００ｎｍで、物理膜厚は酸化チタン層が７９ｎｍ、酸化シリコン層が１３７ｎｍである。
上部反射層６０１と下部反射層６０３とはスペーサ層６０２について対称な層構成となっており、スペーサ層６０２に近接する層は何れも酸化シリコン層である。スペーサ層６０２は、上部反射層６０１や下部反射層６０３の高屈折率層と同じく、酸化チタン層となっており、光学膜厚はλ／２である。

多層膜干渉フィルタ６は、上述のような多層膜構造により、上部反射層６０１と下部反射層６０３とを構成する各誘電体層の光学膜厚と層数とから定まり、設定中心波長を中心とする反射帯域の光のうち、スペーサ層の光学膜厚によって定まる波長域の光を透過させると共に、当該反射帯域の他の波長域の光を反射する。
本実施の形態に係る可視光カットフィルタは、可視光を遮光する一方、赤外光を透過させる。可視光カットフィルタには、例えば、朝日分光株式会社製の短波長カットフィルタＬＩ０７５０を用いれば良い。

図７は、本実施の形態に係る多層膜干渉フィルタ、可視光カットフィルタ及び虹彩フィルタの透過率特性の理論値を示すグラフである。なお、透過率特性の理論値は、多層膜干渉フィルタの技術分野で広く知られている特性マトリクス法を用いて算出した。
図７において、グラフ７０１は多層膜干渉フィルタ６の透過率特性を表わす。また、グラフ７０２は可視光カットフィルタの透過率特性を表わし、グラフ７０３は虹彩フィルタの透過率特性を表わす。

グラフ７０１から分かるように、多層膜干渉フィルタ６は波長８００ｎｍを中心とする波長域の赤外光に加えて可視光も一部透過させる。また、グラフ７０２に示されるように、可視光カットフィルタは可視光を含む波長７４０ｎｍ未満の光を遮光する一方、波長７４０ｎｍ以上の光を透過させる。
このため、これらを積層してなる虹彩フィルタは、波長８００ｎｍを中心とする波長域の赤外光のみを透過させるので（グラフ７０３）、虹彩の撮像に適した近赤外光を選択的に透過させて、より鮮明な虹彩画像を撮像することができる。

（７） Ｒフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタ
次に、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタについて説明する。
Ｒフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタもまた、虹彩フィルタに用いた多層膜干渉フィルタと同様な多層膜干渉フィルタである。
図８は、本実施の形態に係るＲフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタの構成を示す断面図である。図８に示されるように、何れのフィルタも酸化シリコン層８０１と酸化チタン層８０２とを交互に積層したλ／４多層膜を備えている。酸化シリコン層８０１と酸化チタン層８０２との光学膜厚は約１２４ｎｍである。

また、ＲフィルタとＢフィルタとは酸化チタンからなるスペーサ層８０３を備えている。スペーサ層８０３の光学膜厚は、Ｒフィルタで５０ｎｍであり、Ｂフィルタで２００ｎｍである。Ｒフィルタ全体の物理膜厚は５６２ｎｍであり、ＧフィルタとＢフィルタとは物理膜厚がそれぞれ５４２ｎｍ、６２２ｎｍである。
図９は、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタの透過率特性を示すグラフである。図９において、グラフ９０１はＢフィルタの透過率特性を示し、グラフ９０２はＧフィルタの透過率特性を示し、グラフ９０３はＲフィルタの透過率特性を示す。図９に示されるように、Ｒフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタを用いれば、可視波長域をカバーして、カラー撮像することができる。

［２］ 第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る虹彩認識装置は第１の実施の形態に係る虹彩認識装置と概ね同様の構成を備える一方、虹彩フィルタの構成において相違する。以下、相違点に着目して説明する。
（１） 虹彩フィルタの構成
先ず、虹彩フィルタの構成について説明する。本実施の形態に係る虹彩フィルタは図１０に示すように、所定の膜厚及び層数の酸化チタン層と酸化シリコン層とを交互に積層した反射層１００１、１００２と多層膜干渉フィルタ１００３とからなる。

多層膜干渉フィルタ１００３は、多層膜干渉フィルタ６と同様な層構成をとり、反射層１００１、１００２は何れもλ／４多層膜となっている。
具体的には、図１０に示されるように、多層膜干渉フィルタ１００３の上部反射層及び下部反射層は物理膜厚７９ｎｍの酸化チタン層と物理膜厚１３７ｎｍの酸化シリコン層とからなるλ／４多層膜であって、設定中心波長は８００ｎｍである。また、スペーサ層は物理膜厚１５８ｎｍの酸化チタン層からなる。

反射層１００１は、最上層及び最下層が物理膜厚２７ｎｍの酸化チタン層となっており、その間には物理膜厚５４ｎｍの酸化チタン層と物理膜厚９４ｎｍの酸化シリコン層とからなり、設定中心波長が８００ｎｍのλ／４多層膜となっている。
反射層１００２は、最上層及び最下層が物理膜厚２０ｎｍの酸化チタン層となっており、その間には物理膜厚４０ｎｍの酸化チタン層と物理膜厚６８ｎｍの酸化シリコン層とからなり、設定中心波長が８００ｎｍのλ／４多層膜となっている。

図１１は本実施の形態に係る虹彩フィルタの透過率特性を示すグラフである。図１１に示されるように、本実施の形態に係る虹彩フィルタは、上記第１の実施の形態に係る虹彩フィルタと概ね同様の透過率特性を有する。すなわち、本実施の形態に係る虹彩フィルタもまた、虹彩の撮像に適した近赤外波長域の光を選択的に透過させるので、より鮮明な虹彩画像を撮像することができる。

［３］ 第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る虹彩認識装置は第１の実施の形態に係る虹彩認識装置と概ね同様の構成を備える一方、多層膜干渉フィルタの構成において相違する。以下、相違点に着目して説明する。
（１） 多層膜干渉フィルタの配列
先ず、本実施の形態に係る多層膜干渉フィルタの配列について説明する。本実施の形態に係る多層膜干渉フィルタは画素毎に異なる波長域の光を透過させる３種類の多層膜干渉フィルタからなっている。

図１２は、本実施の形態に係る多層膜干渉フィルタの配列を示す図である。図１２に示されるように、多層膜干渉フィルタ１２は、赤色光（Ｒ）と近赤外光（虹）を透過させるフィルタ（Ｒ＋虹）、緑色光（Ｇ）と近赤外光（虹）を透過させるフィルタ（Ｇ＋虹）及び青色光（Ｂ）と近赤外光（虹）を透過させるフィルタ（Ｂ＋虹）の３種類のフィルタを備えている。

これら３種類の多層膜干渉フィルタは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）の３原色についてみれば所謂ベイヤ配列となっている。すなわち、４つの多層膜干渉フィルタの正方配列を１単位として、この正方配列が２次元配列されている。そして、この正方配列において、多層膜干渉フィルタ（Ｒ＋虹）と多層膜干渉フィルタ（Ｂ＋虹）とが対角方向に並んで配置されると共に、２つの多層膜干渉フィルタ（Ｇ＋虹）がこれに交差する対角方向に並んで配置される。

（２） 多層膜干渉フィルタ１２の構成
多層膜干渉フィルタ１２は、近赤外光を選択的に透過させる多層膜干渉フィルタ上に上記第１の実施の形態に係るＲ、Ｇ及びＢフィルタを積層されてなる。
図１３は、多層膜干渉フィルタ１２の構成を示す断面図である。図１３に示されるように、多層膜干渉フィルタ１２は多層膜干渉フィルタ１３００を備えており、多層膜干渉フィルタ１３００上には、上記第１の実施の形態に係るＲ、Ｇ及びＢフィルタと同じＲ、Ｇ及びＢフィルタが積層されている。すなわち、誘電体層１３０１、１３０２を交互に積層したλ／４多層膜にてスペーサ層１３０３を挟んでなる多層膜干渉フィルタが多層膜干渉フィルタ１３００上に積層されている。

図１４は、本実施の形態に係る多層膜干渉フィルタ１３００の透過率特性を示すグラフである。
多層膜干渉フィルタ１３００は、図６に示す多層膜干渉フィルタと同様に、上部反射層、スペーサ層及び下部反射層からなる。
図１４において、グラフ１４０１は多層膜干渉フィルタ１３００の透過率特性を示す。図１４に示されるように、多層膜干渉フィルタ１３００は可視光を透過させると共に波長８００ｎｍを中心とする近赤外波長域の光を透過させる。

（３） 多層膜干渉フィルタ１２の透過率特性
上述のような構成をとることによって、本実施の形態に係る画素は何れも可視波長域と近赤外波長域との双方に感度を持つ。図１５は、本実施の形態に係る多層膜干渉フィルタ１２の透過率特性を示すグラフである。多層膜干渉フィルタ１２全体の特性としては、多層膜干渉フィルタ１２が備えるＲ、Ｇ及びＢフィルタの透過率特性と多層膜干渉フィルタ１３００の透過率特性とを、乗算した特性となる。図１５において、グラフ１５０１は（Ｂ＋虹）フィルタの透過率特性を示す。また、グラフ１５０２、１５０３はそれぞれ（Ｇ＋虹）フィルタ、（Ｒ＋虹）フィルタの透過率特性を示す。

図１５に示されるように、（Ｒ＋虹）、（Ｇ＋虹）及び（Ｂ＋虹）フィルタはそれぞれ可視波長域のうちの特定波長域の光を透過させると共に波長８００ｎｍを中心とする近赤外波長域の光を透過させる。
このようにすれば、通常のベイヤ配列と同様の信号処理にてカラー撮像することができる。また、すべての画素を用いて虹彩を撮像することができるので、高い解像度の虹彩画像を得ることができる。

［４］ 変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１） 上記実施の形態においては、多層膜干渉フィルタを構成する高屈折率材料として酸化チタンを用い、低屈折率材料として酸化シリコンを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。

すなわち、高屈折率材料として窒化シリコン（ＳｉＮ）や酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_３）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）などを用いても良い。また、低屈折材料としては、高屈折率材料よりも屈折率が低ければ酸化シリコン以外の誘電体材料を用いても良い。
また、上記実施の形態においては無機材料を用いたが、有機材料を用いても良く、更に、多層膜干渉フィルタ以外のフィルタを用いても良い。

（２） 上記実施の形態においては、近赤外光を照射する近赤外線ＬＥＤを用いて運転手を照明する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
すなわち、可視光にて照明する通常の照明装置（以下、「可視光照明装置」という。）と、近赤外線ＬＥＤを用いた照明装置（以下、「近赤外線照明装置」という。）との双方を備えるとしても良い。そして、専ら虹彩認識を行う場合に近赤外線照明装置を用い、例えば、車内を監視する場合に可視光照明装置を用いれば良い。なお、夜間の盗難防止に関するアプリケーションに際しては、盗難者に気づかれないよう近赤外光を照射した方がよい場合もあり、適用するアプリケーションに最適な光源を照射すればよい。

図１６は、岩崎電気株式会社製蛍光ランプの分光エネルギー分布を示すグラフであって、（ａ）はＨｆ蛍光ランプ・アイルクス（３波長域発光形昼白色）、（ｂ）はアイホワイト（昼白色）、（ｃ）はアイライン（白色）、（ｄ）はアイライン（昼光色）の分光エネルギー分布を示す。図１６に示されるような分光エネルギー分布を有する照明装置を可視光照明装置として用いても良い。ところで本実施例における近赤外+ＲまたはＧまたはＢを透過させるフィルタの場合、昼間におけるカラー画像においては何らかのホワイトバランスの補正が必要であるが、近年では自動車のガラスにＩＲカット機能を有する車両も標準仕様になりつつホワイトバランスのズレは軽減されている。

このように、目的に適した波長の光を放射する照明装置を用いれば、１つのカメラにて虹彩認識と車内監視とを精度良く行うことができる。
なお、近赤外線ＬＥＤに代えてハロゲンライト等の近赤外線光源を用いても、本発明の効果は同じである。この場合において、近赤外線光源の分光エネルギー分布は上記図３に挙げたものに限定されず、波長８００ｎｍ前後の光を放射すれば良い。

（３） 上記実施の形態においては特に言及しなかったが、本発明に係る固体撮像装置は車内監視カメラを兼ねても良いし、虹彩認識を行う他に運転手の瞼が虹彩を覆う程度を判別することにより運転手の居眠りを検知しても良い。
本発明によれば特殊な画像処理を要せず、固体撮像装置からの信号強度を判断することにより、居眠りや脇見運転を容易に検知することができる。

また、自動車の管理者権限によって家族など複数人の虹彩登録をすることにより、登録者であれば運転手が誰かを判別し、判別結果に応じて予め記憶しているシートやミラーの自動調整や、好みの空調環境の実現や、音楽再生などを行っても良い。登録者以外の運転者の場合は、車内外への警告音、ライトの点滅、さらに携帯など予め登録された端末への情報発信を行ってもよい。

本発明に係る固体撮像装置及びカメラは、虹彩を鮮明に撮像する装置として有用である。

本発明の第１の実施の形態に係る虹彩認識装置の構成を示す図である。 本体部１００の正面図である。 照明部１０１が出射する照明光の分光エネルギー分布を示すグラフである。 固体撮像装置２００の構成を示す断面図である。 多層膜干渉フィルタ４０７の配置を示す図である。 本実施の形態に係る虹彩フィルタが備える多層膜干渉フィルタの構成を示す断面図である。 本実施の形態に係る多層膜干渉フィルタ６、可視光カットフィルタ及び虹彩フィルタの透過率特性を示すグラフである。 本実施の形態に係るＲフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタの構成を示す断面図である。 Ｒフィルタ、Ｇフィルタ及びＢフィルタの透過率特性を示すグラフである。 本発明の第２の実施の形態に係る虹彩フィルタの構成を示す断面図である。 虹彩フィルタ６の透過率特性を示すグラフである。 本発明の第３の実施の形態に係る多層膜干渉フィルタの配列を示す図である。 多層膜干渉フィルタ１２の構成を示す断面図である。 多層膜干渉フィルタ１３００の透過率特性を示すグラフである。 多層膜干渉フィルタ１２の透過率特性を示すグラフである。 岩崎電気株式会社製蛍光ランプの分光エネルギー分布を示すグラフであって、（ａ）はＨｆ蛍光ランプ・アイルクス（３波長域発光形昼白色）、（ｂ）はアイホワイト（昼白色）、（ｃ）はアイライン（白色）、（ｄ）はアイライン（昼光色）の分光エネルギー分布を示す。

符号の説明

１…………………………………………虹彩認識装置
６…………………………………………虹彩フィルタ
８、６、１２、４０７、１３００……多層膜干渉フィルタ
１１０……………………………………自動車
１００……………………………………本体部
１０１……………………………………照明部
１１１……………………………………運転手
２００……………………………………固体撮像装置
２０１……………………………………液晶表示パネル
２０２……………………………………撮像ボタン
４０１……………………………………Ｎ型シリコン層
４０２……………………………………Ｐ型シリコン層
４０３……………………………………フォトダイオード（光電変換素子）
４０４……………………………………素子分離領域
４０５……………………………………遮光膜
４０６……………………………………層間絶縁膜
４０８……………………………………集光レンズ
６０１〜６０３…………………………λ／４多層膜
８０３、１３０３………………………スペーサ層
８０１……………………………………酸化シリコン層
８０２……………………………………酸化チタン層
９０１〜９０３、１４０１……………グラフ
１５０１〜１５０３……………………グラフ
１３０１、１３０２……………………誘電体層

Claims (13)

1. 複数の画素が２次元配列された固体撮像装置であって、
   一部または全部の画素が、
   ７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内の波長成分である近赤外波長成分を選択的に透過させるフィルタと、
   フィルタを透過した入射光を受光する光電変換素子と、を備える
   ことを特徴とする固体撮像装置。
2. 前記フィルタが、７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内の波長成分である近赤外波長成分を選択的に透過させるとは、７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲外における何れの波長の透過率も、７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内における透過率の最大値に対して２０％以下である
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
3. 前記フィルタは、波長に関わらず放射エネルギーが等しい白色光を透過させた透過光の７６０ｎｍから８５０ｎｍまでの範囲内の放射エネルギーが、当該透過光の全波長域の放射エネルギーの８０％以上である
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
4. 更に、他の一部の画素が、
   それぞれ３原色の何れかの波長成分を選択的に透過させるフィルタと、
   光電変換素子と、を備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
5. 近赤外波長成分を選択的に透過させるフィルタを備える画素と、３原色の相異なる波長成分を透過させる３つのフィルタをそれぞれ備える３つの画素と、を隣接配置した画素群が２次元配列されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の固体撮像装置。
6. 前記フィルタは近赤外波長成分に加えて、それぞれ３原色の何れかの波長成分も透過させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
7. ３原色の波長成分とは、４３０ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲内、５００ｎｍ〜５７０ｎｍの範囲内、及び６１０ｎｍ〜７００ｎｍの範囲内の波長成分である
   ことを特徴とする請求項４または６に記載の固体撮像装置。
8. 前記フィルタは、
   第１誘電体層と、
   第２誘電体層と、
   前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との間に挟まれた絶縁体層と、を備え、
   前記絶縁体層は、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層との何れとも異なる光学膜厚を有する
   ことを特徴とする請求項１及び４から６の何れかに記載の固体撮像装置。
9. 請求項１から８の何れかに記載の固体撮像装置を備える
   ことを特徴とするカメラ。
10. ７００ｎｍ以上の波長域の光を放射する光源を備える
    ことを特徴とする請求項９に記載のカメラ。
11. 前記光源はＬＥＤ素子である
    ことを特徴とする請求項１０に記載のカメラ。
12. 請求項９から１１の何れかに記載のカメラを備える
    ことを特徴とする車両。
13. 請求項９から１１の何れかに記載のカメラを備える
    ことを特徴とする監視装置。

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