JP2010220035A - 撮像装置、生体認証装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイを使用した撮像装置において、被写体の撮像と装置周囲の照度検出を同一レンズアレイ構造で実現して、別途周囲の明るさを検出する構成を不要とし、省スペース化、低コスト化を可能にする。
【解決手段】レンズアレイ３の一部レンズ領域２７，２８，２９に可視光除去フィルタを設け、該可視光除去フィルタが形成されたレンズ７，８，９を通過し、撮像素子１０に到達する光を受光することで被写体を撮像し、可視光除去フィルタが形成されていないレンズ領域２４，２５，２６の一部のレンズ５を通過し、撮像素子１０に到達する光を利用して装置周囲の照度を検出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、指等の生体などの被写体（例えば、人の指の静脈や皮下にある真皮の指紋）の画像を撮像する撮像装置、撮像された生成画像を利用して個人認証を行う生体認証装置、及び、このような撮像装置や個人認証装置を備えた電子機器に関する。

近年、個人情報保護社会において、高セキュアな個人認証への要請が高く、また、ユビキタス化が進む昨今では、個人認証装置のモバイル機器などの小型電子機器への搭載が強く望まれ、個人認証装置の薄型化が求められている。一方、モバイル機器は、さまざまな明るさの環境で使用されることが要求されるため、機器の周囲の明るさによっては、ディスプレイの視認性を低下させる問題を生じさせる。したがって、小型化の妨げにならず、機器の周囲の明るさを検出したいという要請がある。

個人認証装置の薄型化・小型化を図った従来技術としては、複数のレンズを平面状にアレイ配列したレンズアレイを使用した撮像装置により、生体の静脈像等を撮像して個人認証を行うようにして、高セキュリティを確保しながら装置の薄型化・小型化を可能とした生体認証装置が種々知られている（例えば、特許文献１〜３）。

しかしながら、生体内部の静脈像を精度よく抽出して認証精度を確保するには、周囲の可視光を排除する必要があり、生体認証装置に用いられる撮像装置には、一般に可視光排除フィルタが使用される。したがって、該撮像装置を用いて機器周囲の明るさを検出することは困難であった。機器周囲の明るさを検出するためには、別途そのための構成を追加する必要があり、小型化の妨げとなっていた。

本発明の主な課題は、複数のレンズがアレイ配列されたレンズアレイを使用した撮像装置において、被写体像の撮像機能と装置周囲の照度検出機能を同時に実現することにより、該撮像装置を搭載した電子機器や、該撮像装置を用いた生体認証装置を搭載した電子機器などで、別途機器周囲の明るさを検出する構成の必要性を排除して、省スペース化、低コスト化を図ることにある。

請求項１の発明は、被写体に光を照射する光源と、複数のレンズがアレイ配列され、該複数のレンズのそれぞれにより前記被写体の像を結像させるレンズアレイと、レンズアレイの複数のレンズのそれぞれにより結像される被写体の像の集合である複眼像を撮像する撮像素子とからなる撮像装置において、レンズアレイの一部のレンズ領域に可視光除去フィルタが設けられ、可視光除去フィルタを有さない前記レンズアレイの一部を通過し、撮像手段に到達する光信号に基づき、当該撮像装置周囲の照度を検出する照度検出手段を有することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、可視光除去フィルタを有さないレンズアレイの他の一部領域を用いて、撮像手段で撮像される被写体の複眼像に基づき、当該撮像装置から被写体までの距離を検出する距離検出手段を更に有することを特徴とするものである。

請求項３の発明は、請求項２に記載の撮像装置において、距離検出手段による距離検出結果に応じて、光源をオン・オフする光源スイッチ手段を更に有することを特徴とするものである。

請求項４の発明は、請求項３に記載の撮像装置において、距離検出手段による距離検出結果に応じて、可視光除去フィルタを有する前記レンズアイの領域を用いて、撮像手段で撮像される被写体の複眼像の撮像をオン・オフする撮像切替え手段を更に有することを特徴とするものである。

請求項５の発明は、請求項４に記載の撮像装置において、光源スイッチ手段と撮像切替え手段のオン・オフ動作は同期して行われることを特徴とするものである。

請求項６の発明は、生体としての被写体を撮像する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置と、該撮像装置における可視光除去フィルタを有するレンズアレイの領域を用いて、撮像素子で撮像される生体の像の集合である複眼像をもとに、個人認証処理を行う認識処理手段とからなる生体認証装置を特徴とするものである。

請求項７の発明は、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置を搭載した電子機器を特徴とするものである。

請求項８の発明は、請求項６に記載の生体認証装置を搭載した電子機器を特徴とするものである。

請求項９の発明は、請求項７または８に記載の電子機器において、撮像装置における前記照度検出手段による照度検出結果に応じて表示部の明るさを調整することを特徴とするものである。

本発明の撮像装置においては、レンズアレイの一部のレンズ領域に可視光除去フィルタを設け、該可視光除去フィルタを有さないレンズアレイの一部のレンズ領域を通過し、撮像手段に到達する光信号に基づき、装置周囲の照度を検出するため、当該撮像装置を生体認証装置に使用することにより、同一の構成で、認証機能と照度検出機能が実現される。これにより、高セキュリティを確保しながら認証装置の薄型化・小型化を図ることができる。また、当該撮像装置あるいは認証装置を搭載した電子機器においては、別途照度検出機構を搭載する必要がなく、省スペース化、低コスト化を図ることができる。

また、本発明の撮像装置においては、可視光フィルタを有さないレンズアレイの他のレンズ領域を通過し、撮像手段に到達する光信号に基づき、当該撮像装置から被写体までの距離を検出するようにし、該距離検出結果に応じて、被写体の照明光源のオン・オフ動作や、可視光除去フィルタを有するレンズアレイの領域を通過し、撮像手段で撮像される被写体像のオン・オフ動作を制御することにより、装置の低消費電力化を図ることができる。さらに、当該制御は、距離検出結果に応じて自動的に行われるため、ユーザ・フレンドリな装置操作を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る撮像装置の撮像部の構成図である。 本発明の一実施形態の撮像装置を適用した生体認証装置の処理系のブロック図である。 被写体距離と個眼像内の画像シフト量との関係を説明する模式図である。 図２の生体認証装置の全体的動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の撮像装置あるいは生体認証装置を搭載した電子機器の一例の模式図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る撮像装置の撮像部（カメラ部）の構成例を示したものである。ここで、図１（ａ）は該撮像部の断面構造を概略的に示した図、図１（ｂ）は該撮像部を被写体（指など）と対向する側から見た平面構造を概略的に示した図である。

撮像部（カメラ部）２は、複数のレンズをレンズ光軸と略直交する平面内にアレイ配列したレンズアレイ３を有する。ここでは、図１（ｂ）に見られるように６個のレンズ４，５，６，７，８，９が２×３アレイ配列されている。レンズアレイ３の像面側には、各レンズ４〜９により略結像される像をそれぞれ撮像するための撮像素子１０を備える。撮像素子１０は、その撮像面１１に多数の画素が二次元的に配列されたもので、例えば、一般的なＣＭＯＳイメージセンサやＣＣＤイメージセンサを用いることができる。本撮像部２は、被写体として、レンズアレイ３から離れた指等の縮小像を撮像することになるため、撮像面１１の小さな安価な撮像素子１０を使用し、指等をレンズアレイ３に密着させた状態で撮像する形態に比べ指等の十分広い領域の像を入力可能になる。このことは、撮像部２の小型化、低コスト化を可能にする。

また、撮像部２は、各レンズ４〜９を通過した光線の像面上でのクロストークを防止するための遮光壁部材１２を備える。これらのレンズアレイ３、遮光壁部材１２、撮像素子１０は筐体１３により一体的に保持されている。

また、撮像部２は、近赤外帯の直線偏光を指等に照射するための照明手段１７を備える。ここに示す例では、照明手段１７は、光源としての近赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）１４と、該近赤外ＬＥＤ１４の発した近赤外光を効率的に、より均一な光量で指等へ向けて照射させるための、レンズアレイ３に一体的に設けられた照明用レンズ１５と、該照明用レンズ１５を通過した近赤外光を所定の偏光方向の直線偏光にするための偏光子としての、レンズアレイ上に設けられた偏光フィルム１６とを含む。近赤外帯の光は、生体に対して透過率を有し、また、血液中の還元ヘモグロビンで吸収を受けるため、指内部の静脈の像を入力する目的に好適である。

図１（ｂ）に示されるように、レンズアレイ３は、指等の被写体と対向する側より観察した場合、遮光壁部材１２により各レンズ４〜９に対応した四角形の領域２４，２５，２６，２７，２８，２９に区画されている。そして、レンズアレイ３には、レンズ８に対応した領域２８に、照明手段１７よる照明光の偏光方向と平行な方向の偏光成分のみを通過させる検光子としての偏光フィルム３０が設けられ、また、レンズ９に対応した領域２９に、照明手段１７による照明光の偏光方向と直交する方向の偏光成分のみを通過させる検光子としての偏光フィルム３１が設けられている。

なお、偏光フィルム１６，３０，３１に代えて、レンズアレイ３の上面又は下面に微細構造を形成することによって、同様の偏光子又は検光子を実現することも可能である。このような実施形態は、レンズアレイ３に偏光フィルムを貼り付けたり塗布する形態に比べ、生産コストや加工精度の面で一般的に有利である。

ここで、図１には図示されていないが、レンズアレイ３のレンズ７，８，９に対応した領域２７，２８，２９のみに、レンズアレイ３の対応する上面又は下面に成膜された金属薄膜等からなる可視光除去フィルタ（又は近赤外光透過フィルタ）が形成されている。また、レンズアレイ３の各レンズは円形であるので、それら各レンズの有効範囲外の領域からの光の入射を阻止するための金属箔膜等の遮光膜（不図示）が、例えばレンズアレイ３の像面側の面に形成されている。

後述するように、レンズアレイ３において、可視光除去フィルタが形成されていないレンズ４，５，６に対応した領域２４，２５，２６のうち、レンズ５の部分を通過し、撮像素子１０の撮像面１１に到達する光を受光して、当該撮像装置周囲の照度を検出する。また、レンズ４と６の部分を通過し、撮像素子１０の撮像素子の撮像面１１に到達する光を受光して、その複眼像における二つの個眼像間の画像シフト量（視差）を算出することにより、当該撮像装置と被写体間の距離を検出する。個人認証は、可視光除去フィルタが形成されているレンズ７，８，９の部分を通過し、撮像素子１０の撮像面１１に到達する光を受光して得られる個眼像の集合である複眼像を用いて実施する。

このように、図１に示す実施形態の撮像部（カメラ部）を備えた撮像装置によれば、同一レンズアレイ構造で、認証機能と照度検出機能、更には距離検出機能を実現することができる。もちろん、本発明の撮像装置は、その撮像部が図１のような構成に限られるものではない。

図２に、図１の撮像部を備えた撮像装置を用いた生体認証装置の処理系のブロック図を示す。本生体認証装置は、生体部位として手の指を用い、指内部の静脈のパターン情報を利用して個人認証を行うもので、特に図示のように離れた位置にある指１と非接触の状態で、指１の像を撮像できるようにしたものである。ただし、図２は一実施形態であり、適用する生体認証装置は図２の構成に限られるものではない。

図２において、図１と同一の部分に同一符号が付されている。撮像装置は、撮像部（カメラ部）２、光源スイッチ４１、撮像領域（Ａ）領域キャプチャ部４２、撮像領域（Ｂ）キャプチャ部４３、照度検出演算部４４、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）４５、シフト検出演算部４６などで構成される。なお、シフト検出演算部４６は認証処理系の一部も兼ねている。

光源スイッチ４１は、照明手段１７の近赤外ＬＥＤ１４をオン、オフ制御する手段である。後述するように、光源スイッチ４１では、指１と撮像装置２の間の距離を検出する距離検出手段を兼ねるシフト検出演算部４６の出力を基に、近赤外ＬＥＤ１４をオン、オフする。

撮像領域（Ａ）キャプチャ部４２は、撮像素子１０より出力される画像データのうち、レンズアレイ３の可視光除去フィルタが形成されていないレンズ４，６，５に対応した領域２４，２６，２５（以下、撮像領域Ａ）の各画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３を抽出する。また、撮像領域領域（Ｂ）キャプチャ部４３は、撮像素子１０より出力される画像データのうち、レンズアレイ３の可視光除去フィルタが形成されているレンズ７，８，９に対応した領域２７，２８，２９（以下、撮像領域Ｂ）の各画像データＩ１，Ｉ２，Ｉ３を抽出する。撮像素子１０より取り込まれる画像データＳ１〜Ｓ３，Ｉ１〜Ｉ３は、レンズ４〜９による個眼像の集合した複眼像データであり、その各個眼像の周囲が遮光壁部材１２の影で囲まれている。したがって、複眼像データの画素値を適当な閾値と比較して遮光壁部材１２の影部分を検出することにより、各個眼像データを容易に抽出可能である。なお、レンズアレイ３のレンズピッチや遮光壁部材１２の寸法等の精度が十分に高い場合には、予め決めた領域を単純に個眼像として切り出すようにしてもよい。

ここで、後述するように、撮像領域（Ｂ）キャプチャ部４３では、光源スイッチ４１と同様に、距離検出手段を兼ねるシフト検出演算部４６の出力を基に、画像データＩ１，Ｉ２，Ｉ３の抽出動作をオン、オフ制御する。具体的には、光源スイッチ４１での近赤外ＬＥＤ１４のオン、オフ動作に同期して画像データＩ１，Ｉ２，Ｉ３の抽出動作をオン、オフ制御する。すなわち、撮像領域（Ｂ）キャプチャ部４３は、シフト検出演算部４６の出力に応じて、撮像素子１０で撮像される被写体としての指１の各個眼像の集合である複眼像の撮像をオン、オフする撮像切替え手段として機能する。

撮像領域（Ａ）キャプチャ部４３で抽出された画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３のうち、画像データＳ３は照度検出演算部４４に入力される。この画像データＳ３は、レンズアレイ３の可視光除去フィルタが形成されていないレンズ５を通過して撮像素子１１に到達した光信号を撮像したもので、その輝度は当該装置周囲の明るさを反映している。照度検出演算部４４は、入力された画像データＳ３から平均輝度を求め、該輝度の値に対応する照度をルックアップテーブル（ＬＵＴ）４５から取得することで、当該装置周囲の照度を検出する。すなわち、この照度検出演算部４４とＬＵＴ４５は、照度検出手段として機能する。後述するように、本発明の撮像装置や該撮像装置を使用した生体認証装置が搭載された電子機器は、照度検出演算部４４で検出された照度に応じて表示部（ディスプレイ）の明るさを調整する。

一方、撮像領域（Ａ）キャプチャ部４３で抽出された画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３のうち、画像データＳ１，Ｓ２はシフト検出演算部４６に入力される。これら画像データＳ１，Ｓ２は、レンズアレイ３の可視光除去フィルタが形成されていないレンズ４，６をそれぞれ通過して撮像素子１１に到達した光信号を撮像したもので、位置の異なるレンズ４，６により被写体を結像したものであるから、二つの画像データ（個眼像データ）Ｓ１，Ｓ２の間には画像シフト（視差）が存在する。視差はレンズアレイ３と指１等の被写体との距離によって変化する。したがって、画像データ（個眼像データ）Ｓ１，Ｓ２間の画像シフト量を算出することで、撮像装置と被写体の距離を検出することができる。

図３は被写体距離と個眼像間の画像シフト量との関係を説明する模式図である。図３において、図１と同一部分には同一の符号が付されている。ここで、レンズアレイ３のレンズ６の光軸と被写体１の交わる点Ｐから発した光のうち、レンズ６を通過した光は、当該レンズ６の光軸と撮像素子１０の撮像面とが交わる点Ｏａに結像する。一方、レンズ４を通過した光は、撮像素子１０の撮像面上の点Ｐ’に結像する。このレンズ４の光軸と撮像素子１０の撮像面の交わる点をＯｂとすると、Ｐ’Ｏｂが、レンズ６，４により結像された単眼像間の画像シフト量である。光学系設計時に既知であるレンズピッチｄと、レンズアレイ３と撮像面との距離ｆを用いると、被写体距離Ｌと隣接単眼像間の画像シフト量Ｐ’Ｏｂの間には次式の関係がある。

画像シフト量の算出には例えばパターンマッチングを利用することができる。複眼像からシフトの基準となる個眼像（基準個眼像）を任意に選択し、その個眼像の一部をテンプレートとする。基準個眼像の横方向と縦方向の画像シフト量を（０，０）とする。基準個眼像とシフト量算出の対象となる個眼像（被シフト検出個眼像）との間の類似度あるいは相違度から画像シフト量を算出する。よく知られているように、類似度としては相互相関関数を用いることができ、相違度としてはＳＳＤ（画素値の差の二乗和）やＳＡＤ（画素値の差の絶対値の和）を利用することができる。ＳＳＤを用いてパターンマッチングで算出した相違度の一例を図５に示す。
一般にＳＳＤを用いた相違度は式（２）で表される。

ここで、ＲはＳＳＤで算出した相違度、Ｉは被シフト検出個眼像の一部、Ｔはテンプレートとした基準個眼像の一部である。ｉ，ｊはそれぞれテンプレートの横方向と縦方向の画素数、ｘ，ｙはシフトの探索範囲で変化する値である。Ｒが最小となる（ｘ，ｙ）が２つの個眼像の間の画像シフト量となる。ｚ軸がＳＳＤ相違度である。前記（２）式で求まる画像シフト量は画素単位であるが、画素単位で算出した類似度や相違度を関数フィッティングする手法や、テンプレートあるいは被シフト検出個眼像のどちらかを補間してパターンマッチングする手法などにより、サブピクセル単位でのシフト量算出が可能である。

シフト検出演算部４６は、レンズアレイ３のレンズ４，６に対応した画像データ（個眼像データ）Ｓ１，Ｓ２より両個眼像間の画像シフト量（視差）を算出する。例えば、個眼像データＳ１，Ｓ２のうちの一方の個眼像データＳ２をｘ方向，ｙ方向にシフトしたものと、もう一方の基準側の個眼像データＳ１との間の輝度偏差をとり、その二乗和を求める計算を、シフト量を変化させながら繰り返し、輝度偏差の二乗和が最小となったｘ方向，ｙ方向のシフト量を、それら個眼像間のｘ方向，ｙ方向の視差とするような演算を行う。

シフト検出演算部４６は、算出した画像シフト量（視差）を所定の閾値と比較して、シフト量＞閾値の場合、すなわち、撮像装置から被写体までの距離が所定以下になった場合、光源スイッチ４１及び撮像領域キャプチャ部４３に対して駆動信号を送る。この駆動信号を受信して、光源スイッチ４１は近赤外ＬＥＤ１４をオンとし、撮像領域（Ｂ）キャプチャ部４３は、画像データＩ１，Ｉ２，Ｉ３の抽出を開始する。すなわち、シフト検出演算部４６は、撮像装置から被写体までの距離を検出する距離検出手段として機能する。

なお、シフト検出演算部４６は、算出した画像シフト量を光源スイッチ４１及び撮像領域（Ｂ）キャプチャ部４３に送り、光源スイッチ４１及び撮像領域（Ｂ）キャプチャ部４３が、それぞれ当該シフト量を閾値と比較して、近赤外ＬＥＤ１４のオン、オフや、画像データＩ，Ｉ２，Ｉ３の抽出動作をオン、オフすることでもよい。

撮像領域（Ｂ）キャプチャ部４３で抽出された画像データＩ１，Ｉ２，Ｉ３はシフト調整演算部４７に入力される。画像データＩ１，Ｉ２，Ｉ３は、レンズアレイ３の可視光除去フィルタが形成されているレンズ７，８，９をそれぞれ通過して撮像素子１１に到達した光信号を撮像したもので、これら画像データ（個眼像データ）が認証処理に用いられる。ここで、シフト調整演算部４７には、シフト検出演算部４６で検出された画像シフト量（視差）も入力される。

シフト調整演算部４７は、シフト検出演算部４６からの画像シフト量をもとに、レンズ７に対応した個眼像データＩ１に対する、レンズ８，９の個眼像データＩ２，Ｉ３の視差を打ち消すように像位置を調整（シフト）する視差調整演算を個眼像データにＩ２，Ｉ３に対して実施する。個眼像データＳ１，Ｓ２間の画像シフト量が算出されたならば、レンズピッチ等に基づいて個眼像データＩ１に対する、個眼像データＩ２，Ｉ３の視差も容易に計算することができる。先の式（１）より、被写体距離と画像シフト量（視差）との間には、被写体距離が増加すると視差が減するという関係があるが、シフト量調整演算部４７にて視差調整演算等を施すことにより、レンズアレイから指１までの光軸方向の距離が変化しても正常な認証が可能になる。

補正演算部４８は、個眼像データＩ１に対し、視差調整演算後の個眼像データをＩ２，Ｉ３を用いた補正演算を施す手段であり、演算モード選択信号５２に応じて第１の演算モード又は第２の演算モードが選択可能である。なお、演算モード選択信号５２は、例えば、当該生体認証装置の備える不図示のスイッチの操作や、当該生体認証装置が搭載された情報端末等の機器の備えるスイッチの操作により設定されたり、あるいは、当該機器で動作するプログラムにより設定される。第１の演算モードが選択された場合、補正演算部４６では、個眼像データＩ１の各画素値に対し、視差調整演算後の個眼像データＩ２の対応画素値を減算する演算（Ｉ１−Ｉ２）が行われる。第２の演算モードが選択された場合、個眼像データＩ１の各画素値に対し、視差調整演算後の個眼像データＩ２の対応画素値を減算し、また、視差調整演算後の個眼像データＩ３の対応画素値を加算する演算（Ｉ１−Ｉ２＋Ｉ３）が行われる。

補正演算部４８による補正演算後の個眼像データは照合／登録切替部４９に入力される。照合／登録切替部４９には、照合／登録切替信号５３も入力される。この照合／登録切替信号５０は、例えば、当該生体認証装置の備える不図示のスイッチの操作や、当該生体認証装置が搭載された情報端末等の機器の備えるスイッチの操作により設定され、あるいは、当該機器で動作するプログラムにより設定される。

照合／登録切替信号５３が登録側に設定されているときには、照合／登録切替部４９は補正演算部４８より出力された個眼像データ（（Ｉ１−Ｉ２）又は（Ｉ１−Ｉ２＋Ｉ３））を登録データベース（ＤＢ）５０へ転送し、登録データベース５０において、その個眼像データを登録データとして登録させる。また、照合／登録切替信号５０が照合側に設定されているときには、照合／登録切替部４９は、補正演算部４８より出力された個眼像データ（（Ｉ１−Ｉ２）又は（Ｉ１−Ｉ２＋Ｉ３））を照合演算部５１へ転送し、照合演算部５１において、その個眼像データと、登録データベース５０の登録データとの照合演算を行わせる。照合演算部５１は、登録データベース５０とともに、静脈認証を行う手段を構成するものである。

以上に説明した各演算部等は、ハードウェアで実現してもよいし、マイクロプロセッサ等のハードウェア資源を利用してプログラムにより実現してもよい。

なお、登録データベース５０において、個眼像データより抽出した静脈走行の分岐点座標等の静脈特徴情報を登録データとして登録させ、照合演算部５１において、個眼像データより抽出した静脈特徴情報と、登録データベース５０に登録されている静脈特徴情報との照合演算を行わせるようにしてもよい。

図４は、図２に示した生体認証装置の全体的な動作の流れを説明するためのフローチャートである。以下、図４を参照しながら本生体認証装置の動作について説明する。

装置の電源がオンされるなどにより、撮像領域（Ａ）キャプチャ部４２は動作を開始して、レンズアレイ３の可視光除去フィルタが形成されていないレンズ４，６，５に対応した画像データＳ１，Ｓ２，Ｓ３を出力する（ステップ１０１）。

照度検出演算部４４は、画像データＳ３を入力し、その輝度平均を算出して、ＬＵＴ４５を参照することで、当該装置周囲の照度を検出する（ステップ１０２）。
一方、シフト検出演算部４６は、画像データ（個眼像データ）Ｓ１，Ｓ２を入力して、この二つの個眼像データＳ１，Ｓ２間の画像シフト量（視差）を算出して（ステップ１０３）、この画像シフト量を所定の閾値と比較する（ステップ１０４）。そして、シフト量＞閾値になった場合、すなわち、撮像装置から被写体の指１までの距離が所定以下になった場合、光源スイッチ４１及び撮像領域（Ｂ）キャプチャ部４３に対して駆動信号を送る。

光源スイッチ４１は、シフト検出演算部４６から駆動信号を受信して近赤外ＬＥＤ１４をオンとする（ステップ１０５）。撮像領域（Ｂ）キャプチャ部４３は、シフト検出演算部４６からの駆動信号を受信して動作を開始し、レンズアレイ３の可視光除去フィルタが形成されているレンズ７，８，９に対応した画像データ（個眼像データ）Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を出力する（ステップ１０６）。すなわち、この時点で、認証処理が開始する。このように、認証処理時のみ、認証対象の指１の照明をオンとし、認証処理系の動作をオンとすることにより、装置の低消費電力化が実現する。また、照明等のオン、オフ切替えを自動化することにより、ユーザに余計な操作を負わせたり、切替え忘れなどによる無駄な電力の消費といった不具合を防止でき、ユーザ・フレンドリな装置操作が実現する。

シフト調整演算部４７は、画像データ（個眼像データ）Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３を入力し、また、シフト検出演算部４６で算出された画像シフト量（視差）を入力し、画像シフト量をもとに、個眼像データＩ１に対する個眼像データＩ２，Ｉ３の視差を打ち消すように、個眼像データの像位置を調整（シフト）する（ステップ１０７）。

補正演算部４８は、演算モード選択信号５２が第１モードを選択しているならば（ステップ８，第１モード）、個眼像データＩ１の各画素値から個眼像データＩ２の対応画素値を減算する補正演算を行い、補正後の個眼像データを照合／登録切替部４９へ送る（ステップ１０９）。演算モード選択信号５２が第２モードを選択しているならば（ステップ１０８，第２モード）、個眼像データＩ１の各画素値に対し個眼像データＩ２の対応画素値を減算し、さらに個眼像データＩ３の対応画像値を加算する補正演算を行い、補正後の個眼像データを照合／登録切替部４９へ送る（ステップ１１０）。

照合／登録切替部４９は、照合／登録切替信号５３が照合に設定されているならば（ステップ１１１，Ｙｅｓ）、照合演算部５１で該個眼像データと登録データとの照合演算を実行させ（ｓｔｅｐ９）、照合／登録切替信号５０が登録に設定されているならば（ステップ１１２，Ｎｏ）、登録データベース５０で当該個眼像データを登録させる（ステップ１１３）。

ここで、照明手段１７による照明光は、指の表面近傍で反射され、あるいは指の内部に進入して反射・散乱されるので、指からレンズアレイ３へ戻る光には、指の表面近傍での反射光と、指の内部で反射・散乱された光とがある。指の表面近傍での反射光は照明光の偏光方向と平行な方向の偏光成分が大きな割合を占めているのに対し、指内部で反射・散乱された光は照明光とは偏光方向が異なった偏光成分が大きな割合を占めている。

レンズ８の領域２８に設けられた偏光フィルム（検光子）３０は、照明光の偏光方向と平行な方向の偏光成分は通すが、それ以外の方向の偏光成分の通過を阻止するので、もっぱら指表面近傍での反射光による像がレンズ８により結像され、これが個眼像データＩ２として入力される。

一方、レンズ７に対しては検光子が設けられないため、指内部で反射・散乱された光と指表面近傍での反射光による像がレンズ７により結像され、この像が個眼像データＩ１として入力される。この個眼像は静脈像であるが、指表面反射光の影響により、その鮮明度は良くない。特に、指をレンズアレイ３から離してかざした場合、指をレンズアレイ３に密着させるような場合に比べて、指の表面近傍での反射光が増加し、また、指位置の変動に伴い照明光の面内強度分布も変化するが、その面内強度分布の変化は主に指表面近傍での反射光に起因するため、静脈認証の場合には指表面近傍での反射光による影響を強く受けやすい。しかし、補正演算部４８による第１又は第２の演算モードの補正演算によって、指表面での反射光の影響を効果的に排除し、指内部で反射・散乱した光による鮮明な指静脈像のデータを取得することができるため、これを用いて高精度の静脈認証が可能となるのである。

また、レンズ９に対応して設けられた偏光フィルム（検光子）３１は照明光の偏光方向に直交する方向の偏光成分を通すが、この通過する偏光成分は指に照射された直線偏光が静脈により反射されて偏光方向が大きく変化した成分である。したがって、補正演算部４８で、レンズ９に対応した個眼像データＩ３の画素値を加算する第２の演算モードの補正演算を施した場合、静脈のエッジを強調したような静脈像のデータを取得することができる。このようなエッジを強調した静脈像を利用することが静脈認証の精度面でより有利となる場合がある。

なお、検光子としての偏光フィルム３１は照明光の偏光方向と非平行な方向の偏光成分を通すものであればよく、その偏光方向は必ずしも照明光の偏光方向と直交する方向でなくともよい。

図５は、本発明に係る撮像装置あるいは該撮像装置を利用した生体認証装置を搭載した電子機器の一実施形態を模式的に示した図である。図５（ａ）は電子機器として携帯電話を示したもので、６０は携帯電話本体、６１は該携帯電話に搭載される撮像装置あるいは該撮像装置を利用した生体認証装置の撮像部（カメラ部）である。同図（ｂ）は電子機器としてノートパソコン（ＰＣ）を示したもので、７０はノートＰＣ本体、７１は該ノートＰＣに搭載される同じく撮像装置あるいは該撮像装置を利用した生体認証装置の撮像部（カメラ部）である。なお、生体認証装置の処理部は携帯電話やノートＰＣ内のＣＰＵなどが兼ねることができる。

先の図１に示したように、カメラ部６１，７１を複数のレンズアレイ配列されてなるレンズアレイ構造とすることで、撮像装置や該撮像装置を利用した生体認証装置を、小型化・薄型化が要求される携帯電話６０やノートＰＣ７０に組み込んでも、小型化・薄型化を阻害されることはない。また、本発明では、可視光除去フィルタを有さないレンズアレイの一部レンズを通過し、撮像素子に到達する光信号に基づいて携帯電話６０やノートＰＣ７０等の周囲の照度を検出することが可能であり、この検出した照度に応じて、該携帯電話６０やノートＰＣ７０の表示部（ディスプレイ）の明るさを調整することができる。携帯電話６０やノートＰＣ７０に、別途照度検出部を設ける必要はなく、この点からも携帯電話６０やノートＰＣ７０の小型化、薄型化が実現しやすくなる。また、照度検出は常時動作していることが求められ、個人認証は必要なときのみ動作させるというように、両者で装置を使用する状況が異なることが予想される。この場合、常に両機能を動作させておくことは、装置の消費電力の面で無駄が多い。本発明では、認証時のみ照明をオンとし、それと同期して認証動作を開始させることで、装置の低消費電力を図ることができる。

なお、図５では、携帯電話及びノートＰＣを示したが、ＰＤＡなど、他の電子機器でも同様であり、本発明に係る撮像装置あるいは該撮像装置を利用した生体認証装置を搭載することで、省スペース化、低コスト化を図ることができる。

１ 指
２ 撮像部（カメラ部）
３ レンズアレイ
４〜９ 撮像用レンズ
１０ 撮像素子
１１ 撮像面
１２ 遮光壁部材
１３ 筐体
１４ 近赤外発光ダイオード（ＬＥＤ）
１５ 照明用レンズ
１６ 偏光フィルム（偏光子）
１７ 照明手段
３０，３１ 偏光フィルム（検光子）
４１ 光源スイッチ
４２ 撮像領域（Ａ）キャプチャ部
４３ 撮像領域（Ｂ）キャプチャ部
４４ 照度検出演算部
４５ ルックアップテーブル
４６ シフト検出演算部
４７ シフト調整演算部
４８ 補正演算部
４９ 照合／登録切替部
５０ 登録データベース（ＤＢ）
５１ 照合演算部

特開２００８−３６０５８号公報 特開２００９−１７９４３号公報 特開２００８−２１２３１１号公報

Claims (9)

1. 被写体に光を照射する光源と、複数のレンズがアレイ配列され、該複数のレンズのそれぞれにより前記被写体の像を結像させるレンズアレイと、前記レンズアレイの複数のレンズのそれぞれにより結像される前記被写体の像の集合である複眼像を撮像する撮像素子とからなる撮像装置において、
   前記レンズアレイの一部のレンズ領域に可視光除去フィルタが設けられ、
   前記可視光除去フィルタを有さない前記レンズアレイの一部を通過し、前記撮像手段に到達する光信号に基づき、当該撮像装置周囲の照度を検出する照度検出手段を有することを特徴とする撮像装置。
2. 前記可視光除去フィルタを有さない前記レンズアレイの他の一部領域を用いて、前記撮像手段で撮像される前記被写体の複眼像に基づき、当該撮像装置から前記被写体までの距離を検出する距離検出手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記距離検出手段による距離検出結果に応じて、前記光源をオン・オフする光源スイッチ手段を更に有することを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記距離検出手段による距離検出結果に応じて、前記可視光除去フィルタを有する前記レンズアイの領域を用いて、前記撮像手段で撮像される前記被写体の複眼像の撮像をオン・オフする撮像切替え手段を更に有することを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記光源スイッチ手段と前記撮像切替え手段のオン・オフ動作は同期して行われることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 生体としての被写体を撮像する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置と、
   前記撮像装置における前記可視光除去フィルタを有する前記レンズアレイの領域を用いて、前記撮像素子で撮像される前記生体の像の集合である複眼像をもとに、個人認証処理を行う認識処理手段と、
   からなることを特徴とする生体認証装置。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の撮像装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
8. 請求項６に記載の生体認証装置を搭載したことを特徴とする電子機器。
9. 撮像装置における前記照度検出手段による照度検出結果に応じて表示部の明るさを調整することを特徴とする請求項７または８に記載の電子機器。

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