JP2013130958A - 撮像装置および生体認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被写体を視認可能でかつ赤外光をカットするカバーを備えるとともに、被写体の視認性を妨げることなく、カバーの撮像装置本体の被写体の像が入射される入射部に対向する部分から被写体に赤外光を照射可能な撮像装置を提供する。
【解決手段】撮像装置３０は、入射部２３と所定位置に配置された被写体１９を覆うカバー３５を備える。カバー３５は、入射部の左右に配置される側壁部３７と、左右の側壁部３７に支持される天井部３９を備える。天井部３９には、カバー３５内の被写体１９を視認可能にする透明板２１を備える。透明板２１の外面および内面に赤外反射膜１４，１４ａが設けられている。ＬＥＤ１６からライトガイド２０下端面に近赤外光が入射され、ライトガイド２０の上端から透明板２１内面に向けて赤外光が照射され、この近赤外光が透明板２１内面の赤外反射膜１４ａにより被写体１９に向けて反射される。
【選択図】図３

Description

本発明は、生体認証用の画像を撮像する撮像装置と、この撮像装置を備えた生体認証装置に関する。

近年、生体認証に関する技術開発が進められている。生体認証とは、個人より取得した生体情報を、予め登録しておき、登録した生体情報と、認証時に取得した生体情報とを比較して、本人か否かの識別を行う技術である。このような生体情報として、ヒトの虹彩パターンを用いたものや、ヒトの指紋パターンを用いたものなどがある。また、生体情報として、指の静脈パターンを用いたものも知られている。

指を撮像して指の静脈パターンを含む画像を得る際には、指を透過し易く、かつ、ヘモグロビンに吸収されて静脈を透過し難い近赤外光を照明に用いている。
このような指の静脈を撮像する撮像装置は、例えば、図１１に示すように、撮像素子、この撮像素子上に被写体４の像を結像させる光学系、撮像素子から画像データを読み出す読出手段等が含まれる撮像装置本体６の上に、撮像装置本体６への光（像）が入射する入射部を閉塞するように設けられるＩＲ・ＰＡＳＳフィルタ５と、被写体４としての指が配置される所定位置の左右に配置され、所定位置の被写体４に向けて赤外光（主に近赤外光）２を出射する赤外光源としてのＬＥＤを有する照明部３，３とを備える。

ここで、周知のＣＣＤやＣＭＯＳ等の撮像素子は、一般的に赤外領域（近赤外領域）を含む略可視光領域の光による画像を取得可能になっている。
したがって、撮像素子と被写体４との間のいずれかの箇所には、赤外光線２による画像を得るために、可視光をカットして赤外光を透過するＩＲ・ＰＡＳＳフィルタ５が配置され、撮像素子に主に近赤外光を入力させるようになっている。

これにより、ＩＲ・ＰＡＳＳフィルタにより可視光がカットされ、ＬＥＤから出射される近赤外光が透過し、この近赤外光のよる像が撮像素子で撮像されることになる。
図１１に示す従来例では、例えば、太陽光（自然光）や室内照明光等の外光１が所定配置位置に配置された被写体４に当たるようになっているが、上述のように可視光がカットされるので、外光１の多くがカットされることになる。しかし、太陽光や室内照明光には、近赤外光が含まれており、外光１に含まれる近赤外光は、ＩＲ・ＰＡＳＳフィルタを透過してしまう。この場合に、外光１に含まれる近赤外光により、撮像のための照明としての光量を多くすることができるが、以下のような問題がある。

すなわち、外光１の強弱や、外光１の入射方向の変化や、自然光と室内照明光との比率の変化等により、撮像の条件が異なってしまう。

ここで、生体認証装置では、例えば、予め撮像装置により撮像された画像データから静脈が強調された画像である静脈パターンを抽出する処理を行うとともに、この静脈パターンを生体データベースに登録しておき、登録された静脈パターンと、認証時に撮像されて抽出された静脈パターンとを照合し、これらが略一致する場合に、登録されるとともに照合された静脈パターンの人物と、今回静脈パターンを含む画像の撮像を行った人物とが同一人であることが認証されたことになる。
しかし、登録された生体パターンと、認証時に撮像されて抽出された生体パターンとで、撮像時の撮像条件が違うと、登録されている生体パターンと、認証時に得られた生体パターンとが同一人のものであっても認証に失敗する可能性が高くなる。

そこで、外光１による影響を排除するために、図１２に示すように、図１１に示す生体認証装置の撮像装置に遮光カバー７を設けることが考えられる。遮光カバー７は、赤外光を含む外光１のほぼ全てをカットする不透明な部材からなっており、被写体４としての指の配置位置の撮像装置本体６の反対側を覆うようになっている。なお、指を出し入れする部分は、開放された状態になっている。

この遮光カバー７により、外光１とともに外光１に含まれる赤外光もカットされ、外光１に含まれる赤外光による影響を抑制し、静脈パターンの登録時と、静脈パターンの認証時とでの撮像条件の違いを小さくすることができる。

しかし、指を配置する位置が遮光カバーに覆われると、生体認証を行う人が撮像位置に指を配置した際に、遮光カバーにより指が見えない。この場合に、指が撮像に最適な所定位置に配置されているか否かを視認することができない。また、生体認証を行う被検者は、指を中が見えない装置に挿入することに抵抗を感じたり、ストレスを受ける虞がある。

そこで、外光１に含まれる赤外光による撮像への悪影響と、この悪影響を防止するために遮光カバーを設けた場合に被写体としての被検者の指が撮像時に被験者に見えないことによる問題とを解消するために、遮光カバーに代えて、少なくともカバーの一部に可視光を透過し、かつ、赤外光をカットするカバー（例えば、赤外光カットフィルタ）を用いることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

このようなカバーにより、外光１に含まれる赤外光がカットされるが可視光が透過されることにより、カバー内を視認可能にするとともに、外光１に含まれる赤外光の変化によって、撮像時の条件が大きく変化するのを防止できる。
カバー内を視認可能にすることによって、撮像装置本体６の指の反対側にカバーを設けるものとしても、カバー越しに指を視認することができるので、指を視認しながら指の位置を決めることができるとともに、指を中が見えない装置に挿入する際の抵抗やストレスがなくなり、生体認証を円滑に行うことが可能になる。

特開２００７−２８７１２０号公報 特開２００５−３２３８２９号公報

ところで、被写体としての指をＬＥＤから出射される近赤外光で照明する場合に、撮像装置本体の指の像が入射される入射部に対して、指を挟んで反対側から近赤外光を指に照射し、指を透過した近赤外光を入射部から入射させる透過法と、特許文献２に示されるように、指の上述の入射部に対向する面に近赤外光を当てて、近赤外光を指の内部で反射させ、この反射光を入射部から入射させる反射法とが提案されている。

また、特許文献１に示すように、指の入射部に対向する面でもその反対側の面でもなく、それらに対して略９０度ずれた横方向からＬＥＤにより近赤外光を指に照射し、この照射された近赤外光を指の中で乱反射させ、指内部で乱反射して指の外に出射する近赤外光のうちの入射部側に向う近赤外光を入射部に入射させることが提案されている。

上述の指内部で近赤外光を反射させる方法や、指内部で近赤外光を乱反射させる方法では、指の表面で反射した赤外光や、上述の赤外光をカットするカバーで反射した赤外光など、ＬＥＤから出射した近赤外光のうちの指内部を透過していない赤外光が入射部から入射する割合が多くなってしまう虞がある。この場合に、指を透過していない近赤外光が撮像装置の撮像素子に入射することによって、指内の静脈とその背景とのコントラストが低下したり、ノイズが増加したりする虞がある。

特許文献２では、指を覆うカバーのうち左右の側壁部分を遮光カバーとし、これら左右の側壁に跨って配置される天井部を可視光を透過するとともに赤外光をカットするフィルタで構成し、かつ、この天井部を湾曲させることによって、ＬＥＤから出射されて天井部のカバーで反射した赤外光が入射部側に向かわないようにしている。しかし、反射光を入射部から撮像素子に入射させないようにする構造としては、必ずしも十分ではない。

上述のように入射部の指を挟んで反対側に近赤外光の光源としてのＬＥＤを配置する場合には、指を透過していない赤外光の入射部への入射が上述の反射や乱反射の場合より低減される可能性があるが、ＬＥＤに対して撮像装置本体６を指の反対側に配置する必要があるので、ＬＥＤを撮像装置本体側に配置することができず、撮像装置本体に対してＬＥＤを離して支持したり撮像装置本体から離れているＬＥＤに電力を供給したりする構造を設けなければならず、構造が煩雑になる。ここで、上述のように指を覆うカバーを設ける場合には、カバーにＬＥＤを支持させることが可能になり、ＬＥＤの支持やＬＥＤへの電力供給のための構造が簡単になる。

しかし、カバーの少なくとも入射部に対向する部分を透明として内部の指を視認できる構造とした場合に、カバーの指を視認可能にする部分に重なってＬＥＤが配置されることになり、ＬＥＤやＬＥＤが搭載される基板等により、指の視認性が著しく低下してしまう虞がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、被写体を視認可能でかつ赤外光をカットするカバーを備えるとともに、被写体の視認性を妨げることなく、カバーの撮像装置本体の入射部に対向する部分から被写体に赤外光を照射可能な撮像装置およびこの撮像装置を備える生体認証装置を提供することを目的とする。

本発明は、赤外光を出射するＬＥＤと、前記ＬＥＤから出射されるとともに被写体を透過した赤外光が入射されることにより被写体内部を撮像する撮像素子と、所定位置にある被写体の内部の像を前記撮像素子上に結像させる光学系と、前記撮像素子へ入射する可視光をカットするとともに赤外光を透過する赤外光透過フィルタとを備える撮像装置本体を有する撮像装置であって、
前記撮像装置本体の前記所定位置に配置された前記被写体に対向する位置に設けられ、前記被写体を透過した赤外光を入射させて光学系に至らせる入射部と、
前記撮像装置本体に設けられ、前記入射部および前記所定位置に配置された前記被写体を覆うカバーと、
前記カバーの前記所定位置に配置された前記被写体を間に挟んで前記入射部に対向する部分に設けられ、可視光を透過させて前記カバー内に配置された被写体を視認可能にする透明板と、
前記透明板の前記入射部の反対側である外面側に設けられ、前記カバーの外から入射する赤外光を反射する赤外反射膜と、
前記透明板に設けられ、かつ、前記ＬＥＤから出射する赤外光を前記所定位置に配置された前記被写体に向けて反射させるとともに、前記被写体を透過させて前記入射部に入射させる反射面とを備えていることを特徴とする。

前記入射部が占める範囲より外側に前記ＬＥＤが配置されていることが好ましい。

前記透明板の前記入射部に対向する内面側に、前記反射面を形成する赤外反射膜が設けられていることが好ましい。

前記透明板の前記外面側に設けられた赤外反射膜が前記反射面になっていることが好ましい。この透明板の前記内面側に反射防止膜が設けられていることが好ましい。

前記透明板は、端面から入射する光を前記入射部に対向する内面側に出射する導光板であり、
この導光板の前記外面側が前記反射面になっていることが好ましい。

前記透明板の前記反射面の少なくとも一部は、前記所定位置に配置された前記被写体に向かって反射する赤外光を前記被写体の位置で集光するように多角形状または曲面形状の凹面になっていることが好ましい。

前記カバーが前記被写体および前記入射部の左右に設けられる側壁部と、左右の前記側壁部に支持される天井部とを備え、前記天井部が前記透明板を備えるとともに、前記側壁部には、前記撮像装置本体側に設けられた前記ＬＥＤから出射した光を、前記透明板に導く、ライトガイドが設けられていることが好ましい。

また、本発明の生体認証装置は、前記撮像装置を備え、前記撮像装置で撮像された前記被写体内部の画像に含まれる静脈パターンの情報を認証に用いることを特徴とする。

本発明によれば、撮像装置の入賞部および所定位置に配置されている被写体がカバーに覆われるが、カバーの透明板から被写体を視認することができる。
また、透明板の外面側に設けられた赤外反射膜が、外光に含まれる赤外光を反射し、カバー内に外光由来の赤外光の侵入が抑制され、入射部から撮像素子に外光由来の赤外光が侵入して撮像条件に変化が生じるのを抑制することができる。

また、透明板には、ＬＥＤから出射された赤外光を所定位置に配置された被写体に反射させる反射面が設けられているので、ＬＥＤを所定位置に配置された被写体の入射部の反対側に配置することなく、透明板の反射面で反射される赤外光を、被写体を透過させた後に入射部に入射させることができる。

すなわち、透明板による被写体の視認性を妨げることなく、入射部の反対側から被写体に赤外光を照射して、被写体を透過した赤外光を入射部から光学系を介して撮像素子に照射することができる。したがって、被写体の視認性を確保しつつ、被写体を透過した光以外の反射光等によって、コントラストの低下やノイズの増加を防止することができる。

また、ＬＥＤを入射部の範囲より外側に配置することによって、ＬＥＤが被写体の視認性を妨げるのを防止できるとともに、反射光が被写体に照射されたり、被写体を透過して入射部に入射されたりするのをＬＥＤが妨げることがない。
また、透明板の外面だけではなく、内面にも赤外反射膜を設けることによって、この赤外反射膜でＬＥＤから出射される赤外光を反射して、被写体に当てることができる。

また、透明板の外面側に設けられて外光由来の赤外光を反射する赤外反射膜を上述の反射面として、ＬＥＤから出射する赤外光を被写体に向けて反射させることができる。

また、透明板の外面側の赤外反射膜をＬＥＤの赤外光の反射に用いる場合に、透明板の内面側に反射防止膜（全光透過膜）を設けることによって、透明板の内面での赤外光の反射を抑制することにより、ＬＥＤから透明板の外面の赤外防止膜に至る光量を増加させるとともに、透明板の外面側の赤外反射膜で反射したＬＥＤ由来の赤外光のより多くを、透明板の内面で反射させずに透明板から出射させるようにすることができる。

また、透明板として導光板を用いることにより、端面から入射したＬＥＤからの赤外光を透明板の内面側から被写体に向けて出射させることができる。また、導光板の外面側には、本発明において、外光由来の赤外光の侵入を防止する赤外反射膜が設けられている。なお、導光板の外面側には、内面側から光を出射させるための反射面が形成されるが、本発明において、反射面が可視光の一部を透過する透明なものとする必要がある。

また、導光板では、内面側に出射する光の分布や方向等を設定するために、背面側に多くのプリズム構造（凹部や凸部）が設けられる場合があるが、本発明では、プリズム構造がないか、数が少ないことが好ましい。

また、反射面を被写体に反射光を集光可能な凹面とすることによって、被写体にＬＥＤから出射される赤外光を集中させることが可能になり、被写体を透過しない赤外光による撮像された画像のコントラストの低下やノイズの増加を防止することができる。

また、透明板を備える天井部を側壁部で支持する構造とし、この側壁部に撮像装置本体側に設けられたＬＥＤの赤外光を側壁部に設けられたライトガイドで透明板に入射させることによって、ＬＥＤから透明板の反射面に赤外光を当てる場合に、余計な近赤外光の反射等が生じるのを防止できるとともに、ライトガイドによる光の誘導方向は、自由に設定できるので、ＬＥＤの設置位置を比較的自由に設計することができる。
また、この撮像装置は、静脈パターンを認証に使用する生体認証装置の撮像装置として好適に用いることができる。

本発明の第１実施形態に係る生体認証装置の概略構成を示すブロック図である。 撮像装置本体の概略を示す概略図である。 撮像装置本体に取り付けられるカバーを示す斜視図である。 前記カバーを示す概略断面図である。 比較例としてのカバーによる赤外光の反射のシミュレーションを説明するための図である。 比較例のシミュレーション結果を示す図である。 実施例としてのカバーによる赤外光の反射のシミュレーションを説明するための図である。 実施例のシミュレーション結果を示す図である。 本発明の第２実施形態の撮像装置のカバーを示す概略断面図である。 本発明の第３実施形態の撮像装置のカバーを示す概略断面図である。 従来の撮像装置を示す概略図である。 従来の別の撮像装置を示す概略図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１に示すように、この実施の形態の生体認証装置６０は、被写体１９（図４等に図示）としての指内の静脈の静脈パターンを用いて認証を行うものであり、被写体１９の撮像を行う撮像装置３０と、撮像装置３０から出力される画像データとしての信号を処理する信号処理部５０と、信号処理部５０から出力される信号処理された画像データから静脈の画像を明確化した認証用静脈パターンを抽出するパターン抽出部５１とを備えている。

さらに、生体認証装置６０は、予め撮像装置３０で撮像されるとともに信号処理部５０で信号処理され、さらにパターン抽出部５１で抽出された登録用静脈パターンが登録されているとともに当該登録用静脈パターンに関連付けられている個人認証ＩＤ等の関連データが登録されている生体情報データベース５４と、この生体情報データベース５４に登録されている登録用静脈パターンに対して、認証時に撮像装置３０で撮像されるとともに信号処理部５０で信号処理されてパターン抽出部５１で抽出された認証用静脈パターンがマッチングするか否かを判定する照合部５２とを備えている。

撮像装置３０では、指内の静脈の撮像を行い、撮像された画像データ（映像信号）を信号処理部５０に出力する。
信号処理部５０では、入力した画像データに対して、フィルタ処理、ノイズ低減処理、および、ガンマ処理などの信号処理を行い、生体パターンが抽出し易いように補正された画像データを、パターン抽出部５１に出力する。
パターン抽出部５１では、フィルタ処理、２値化等の処理、偽信号などの除去を行い、静脈パターンが明確にされた画像データである認証用静脈パターンを生成（抽出）する。

生成した認証用静脈パターンは、照合部５２に入力される。照合部５２では、予め、生体情報データベース５４に登録されている登録用静脈パターンと、認証用静脈パターンとを比較して、登録用静脈パターンの中に、認証用静脈パターンと略一致すると判定可能な静脈パターンを有するものがある否かを判定する。

この場合、認証用静脈パターンが、生体情報データベース５４に登録されているいずれの登録用静脈パターンとも一致しない場合は、不一致した結果を出力する。また、照合で略一致する登録用静脈パターンが有った場合は、この登録用静脈パターンに関連付けられている例えば個人認証ＩＤを出力する。この個人認証ＩＤを用いて、コンピュータシステムへのログイン処理を行うものや、インターネット上のサーバへのログインを行うものなどが知られている。

この実施の形態の生体認証装置６０は、撮像装置３０のカバー３５に特徴を有するものであり、カバー３５以外の生体認証装置６０および撮像装置本体１８の構成については、例えば、周知のものを用いることができる。

この生体認証装置６０に備えられる撮像装置３０は、撮像装置本体１８と撮像装置本体１８の被写体１９としての指を透過した赤外光（近赤外光）が入射される入射部２３（後述の赤外透過フィルタ１７に重なる部分で光学系に向かって開口している部分）と、入射部２３に対向する所定位置に配置される被写体１９である指とを覆うカバー３５とを備える。

この実施形態の撮像装置本体１８は、図２に概略を示すように、赤外透過フィルタ（ＩＲ・ＰＡＳＳフィルタ）１７と、プリズム４２と、カメラモジュール４３とを備え、カメラモジュール４３は、レンズユニット４４と、撮像素子４６とを備える。なお、赤外透過フィルタ１７は、撮像素子４６に対して、プリズム４２とレンズユニット４４とからなる光学系の前側でも後ろ側でもよく、赤外透過フィルタ１７の位置にプリズム４２を保護する透明な保護板を配置し、カメラモジュール４３の符号４５で示される位置に赤外透過フィルタを配置してもよい。

プリズム４２は、入射した後にレンズユニット４４に向かって出射させる光を、入射から出射までの間で複数回（例えば３回）反射させて方向を変えながら導くものであり、反射により光の方向を変更して折り返すことによって、レンズユニット４４の焦点距離に対して撮像装置本体１８をコンパクトにするためのものである。

カメラモジュール４３は、ここでは、指の静脈を撮像するためのものであり、撮像対象の像をレンズユニット４４が撮像素子４６上に結像させるようになっている。赤外透過フィルタ１７は、赤外光を主に透過するフィルタであり、可視光等をカットする。なお、カットするとは、必ずしも可視光を完全に遮断するものでなくてもよく、十分に透過する可視光を低減できればよい。

なお、撮像装置３０は、図２に示すものに限定されるものではなく、光学系と撮像素子を有する各種の撮像装置本体１８を用いることができる。

撮像装置本体１８上に設けられるカバー３５は、図３に示すように、上述の入射部２３とその上に配置される被写体１９としての指を覆うもので、撮像装置本体１８上に配置され、前記赤外透過フィルタ１７の部分が入射部２３として開口しているベース部３６と、ベース部３６の前記赤外透過フィルタ１７に対応する開口部の左右にそれぞれ立設された側壁部３７，３７と、これら側壁部３７，３７の間に前側に設けられ、後述の被写体１９としての指が挿入される前側開口部４０と、左右の側壁部３７，３７の後ろ側を閉塞する後壁部３８と、左右の側壁部３７，３７と後壁部３８とに囲まれた部分の上側を覆う天井部３９とを備えている。

カバー３５は、入射部２３への外光の侵入を抑制するものであり、特に外光のうちの赤外光の入射を抑制するようになっている。また、カバー３５の前側の開口部４０から指をカバー３５内部の入射部２３と重なる赤外透過フィルタ１７上に配置可能になっており、この赤外透過フィルタ１７に対向する位置が指を配置すべき所定位置になっている。

このカバー３５は、図４に示すように、撮像装置本体１８の上に配置されている。なお、撮像装置本体１８には、その上の赤外透過フィルタ１７も含まれるものとする。カバー３５の天井部３９がカバー３５内の被写体１９を視認できるように透明な樹脂からなる透明板２１により構成されている。それに対してカバー３５のベース部３６、左右の側壁部３７および後壁部３８は、不透明な樹脂から成形されている。

この透明板２１は、例えば、透明度の高いアクリル系樹脂からなり、外光由来の可視光１２を透過させる。また、透明板２１の入射部２３の反対側になる外面側には、赤外反射膜１４が設けられ、同様に透明板２１の入射部２３に対向する内面側にも赤外反射膜１４ａが設けられている。また、透明板２１は、複数箇所で屈曲することにより、断面が概略弧状に曲がった形状を有し、内面側が概略シリンドリカルな凹面状に形成されている。すなわち、透明板２１の複数の屈曲箇所（屈曲の折り目）は、一方向に沿っており互いに平行になっており、他方向には屈曲してない。したがって、透明板２１の内面は多角形筒状の部材を筒の軸方向に沿って分割した部分の内面と略同形状になっている。
また、屈曲の折り目が沿う一方向は、被写体１９としての指を撮像するための所定位置に配置した場合に、指の長さ方向に沿うものになっている。

これら赤外反射膜１４，１４ａは、例えば、周知のもので、主に赤外光の反射率を高めたものであり、それに対して可視光の反射率はあまり変化せず、可視光が透過するようになっている。したがって、可視光の一部がカバー３５内部に入射可能でかつカバー３５内部から外側に出射可能になっている。これにより、外光由来の可視光１２によって内部が照らされるとともに、内部からの光が外部に透過可能なので、赤外光のカバー３５内部への侵入を抑制しつつ、カバー３５内部の視認性を確保することができる。

また、側壁部３７は、外面側と内面側との間が空洞になっており、その空洞内にライトガイド２０が配置されている。ライトガイド２０は、光ファイバ等の光を伝送する部材からなるもので、例えば、複数の光ファイバを束ねたもの、また、複数の光ファイバを束ねて互いに溶着したものから構成される。これによりライトガイド２０は、一方の端部から他方の端部に赤外光を伝達可能になっている。

このカバー３５の上述のライトガイド２０が収容されている左右の側壁部３７の下端の直下には、撮像装置本体１８に設けられ、近赤外光１１の光源になるＬＥＤ１６が配置され、ライトガイド２０の端面に向けて近赤外光１１を照射可能になっている。側壁部３７は、入射部２３の外側に設けられており、それにより、ライトガイド２０およびＬＥＤ１１の位置は、入射部２３の範囲より外側になっている。ライトガイド２０の下端から入射された近赤外光１１は、ライトガイド２０によりカバー３５の天井部３９の透明板２１の内面側に向かってライトガイド２０の上端面から出射される。

このライトガイド２０により光源のＬＥＤ１６から透明板２１の内面に導かれて照射された近赤外光１１は、その多くが透明板２１の内面側に設けられた赤外反射膜１４ａにより反射させられ、透明板２１の内面から被写体１９にＬＥＤ１６からの赤外光１１を反射させて当てることができる。

このような撮像装置３０のカバー３５にあっては、カバー３５の天井部３９に透明板２１が設けられているとともに、透明板２１の外面に赤外反射膜が設けられているので、透明板２１は、外交由来の赤外光の多くを反射して、カバー３５内に外光由来の赤外光の侵入を抑制しつつ、外光由来の可視光１２を、カバー３５内を視認可能な程度に透過させることができる。

これにより、撮像時に外光由来の赤外光による悪影響を排除しつつ、カバー内の被写体の視認性を確保することができる。したがって、指を視認しながら撮像時の所定位置に配置できるとともに、中が見えない装置に指を挿入することに対する不安感やストレスを解消することができる。

また、撮像装置本体１８側に設けられたＬＥＤ１６から出射される赤外光１１をカバー３５の側壁部３７内に設けられたライトガイド２０により、天井部３９の透明板２１の内面近傍まで導き、導かれた近赤外光１１を透明板２１の赤外反射膜１４ａが設けられた内面に出射させて反射させることにより、被写体１９の入射部２３の反対側から近赤外光１１を照射させることができる。

これにより、入射部２３に被写体１９の反対側から照射されて被写体１９を透過した近赤外光１１を入射せることができることから、被写体１９内で反射や乱反射した近赤外光を入射部２３に入射する場合よりも、画質の向上を図れる可能性が高い。また、近赤外光１１を被写体１９の入射部２３の反対側、すなわち、透明板２１側から照射する構成であっても、ライトガイド２０を用いることによって、ＬＥＤ１６を入射部２３側である撮像装置本体１８側に設置することができるので、ＬＥＤ１６が透明板２１を介した被写体１９の視認の邪魔になることがない。また、ＬＥＤ１６の設置構造や、ＬＥＤ１６への電力供給構造を簡便なものにすることができる。

また、透明板２１は、内面が一方向に沿った溝状で、かつ、断面が多角形の概略弧状の凹面になっているので、赤外光１１に対してシリンドリカルな凹面鏡として機能し、光を一方向に屈折させるとともに、他方向には屈折させない構造になり、近赤外光１１を帯状に集光可能になっている。この際に、近赤外光１１が帯状に集光される部分の帯の長さ方向と、撮像時に所定位置に配置される被写体１９としての指の長さ方向とが沿うようになっている。

さらに、帯状に赤外光が集光された部分に指が配置され、指の撮像される部分の略全体に集光されて強度が高められた近赤外光１１を照射することができる。また、これにより、指に照射されない近赤外光１１を減少させることができる。したがって、指を透過していない赤外光が入射部２３から入射して撮像素子に至るのを抑制することができ、撮像される画像の画質の向上を図ることができる。

ここで、内面に赤外反射膜１４ａが設けられて、ＬＥＤ１６からの赤外光１１を反射する透明板２１を平面状とした場合と、第１実施形態のようにシリンドリカルな凹面状にした場合との集光性の違いをシミュレーションした。

図５に示すように、比較例であり、点光源３３からの赤外光を平面である反射面３１に照射して反射させ、反射光を平面である投影面３２に投影するシミュレーションを行った。この比較例の場合のシミュレーション結果を図６の投影面３２における輝度分布を明るさで示すとともに、水平方向と垂直方向の輝度分布のグラフとして示す。比較例では、点光源３３からの光の拡散に対応して、投影面において、水平方向と垂直方向とで略同じ輝度分布になり、周縁部から中心に近づくにつれて輝度が高くなる。

それに対して図６に示すように、実施例として、点光源３３からの赤外光を三角溝状の凹面になっている反射面３４に照射して反射させ、反射光を投影面３２に投影するシミュレーションを行った。

この実施例の場合のシミュレーション結果を図７の投影面３２における輝度分布を明るさで示した図と、水平方向と垂直方向の輝度のグラフとして示す。実施例では、反射面３４が、水平方向に沿った折り目によって断面概略弧状の凹面になっており、投影面では、水平方向が比較例と略同じパターンになるのに対して垂直方向は凹面により集光した状態のパターンになり、上下が暗く、上下の中央部分が明るくなり、投影面において水平方向に帯状に輝度の高い部分が生じる。指は、この水平方向に沿って配置されることになる。この際に、上下の指の範囲から外れる部分が暗くなっており、指の範囲から外れて指を透過しない赤外光を減少させられることが示されている。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。
なお、第２実施形態の撮像装置を備える生体認証装置は、カバー３５の天井部３９の透明板２１ａと、ライトガイド２０ａの構造が異なる以外は、第１実施形態の撮像装置を備える生体認証装置と同様であり、カバー３５を除く撮像装置および生体認証装置の説明を省略する。

図９に示すように、第２実施形態の撮像装置を備える生体認証装置のカバー３５は、第１実施形態と同様に、ベース部３６、側壁部３７、後壁部３８および天井部３９を備えるものである。また、第１実施形態と同様に、側壁部３７にライトガイド２０ａが配置され、天井部に透明板２１ａが配置される。

また、第１実施形態の場合と同様に、近赤外光１１を出射するＬＥＤ１６は、撮像装置本体１８側で、左右のライトガイド２０ａの直下になる位置に配置され、ライトガイド２０ａの下端面に近赤外光１１を入射させるようになっている。

また、第１実施形態では、ライトガイド２０の上端部は、天井部３９の透明板２１の内面に向かって近赤外光１１を照射するようになっていたが、第２実施形態では、ライトガイド２０ａの上端が透明板２１ａの左右の端面に近接した状態に配置され、ライトガイド２０ａがＬＥＤ１６から入射した赤外光１１を透明板２１ａの端面に導き、透明板２１ａの端面から透明板２１ａ内に近赤外光１１を入射させるようになっている。

また、透明板２１ａは、平板状になっているとともに、外面側に赤外反射膜１４が設けられ、内面側に反射防止膜（全光透過膜）１５が設けられている。透明板２１ａの外面側の赤外反射膜１４は、第１実施形態の場合と同様に外光由来の赤外光が透明板内に入射するのを阻害し、可視光１２の透過を許容するようになっている。これにより、撮像素子に外光由来の赤外光が入射するのを抑制し、外光由来の赤外光による悪影響を防止しつつ、可視光を透過させることによって、カバー３５内の被写体１９を視認可能にすることができる。

さらに、透明板２１ａの外面に設けられた赤外反射膜１４は、第２実施形態において、上述のようにライトガイド２０ａにより、透明板２１ａの端面から透明板２１ａ内に入射した赤外光１１を反射するようになっている。

それに対して、透明板２１ａの内面側に設けられた反射防止膜１５は、近赤外光１１の反射を抑制するため、透明板２１ａ内から近赤外光１１を外部に出易いものとする。この透明板２１ａの外面側の赤外反射膜１４が、外光由来の赤外光がカバー３５内に侵入するのを防止するとともに、透明板２１ａにこの透明板２１ａの端面から入射する近赤外光１１は、透明板２１ａ内において、外面側の赤外反射膜１４で反射されたり、内面側に設けられた反射防止膜１５により反射が抑制されて、透明板２１ａの内面を透過したりする。これにより、透明板２１ａの反射防止膜１５が設けられた内面を赤外光１１が透過し易い状況とすることができる。

すなわち、透明板２１ａの端面から入力された赤外光１１は、外面側において、赤外反射膜１４により反射され易く透過し難い状態になり、内面側において、反射防止膜１５により反射され難く、透過し易い状態になる。
基本的に、透明板２１ａの端面から入射される光は、端面に対して略直角になる外面および内面に対して、比較的小さな入射角で入射し、反射され易い状態であるが、上述のような状況から最終的に赤外光１１が透明板２１ａの内面側に出射する。

透明板２１ａの内面から出射する赤外光は、被写体１９の入射部２３と反対になる側に当たり、被写体１９を透過して入射部２３に入射することになる。
したがって、この第２実施形態においても、透明板２１の内面側が凹面になっていることによる作用効果を除いて、第１実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。

なお、第２実施形態において、ＬＥＤ１６から出射される赤外光１１を反射する透明板２１ａ全体または透明板２１ａの外面を第１実施形態の場合の透明板２１またはその内面と同様に多角形状もしくは曲面状の凹面にするものとしてもよく、この場合に、透明板２１ａの外面で反射される近赤外光１１を所定位置に配置される被写体１９に集光することができ、第１実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。

次に本発明の第３実施形態を説明する。
なお、第３実施形態の生体認証装置６０の撮像装置３０は、カバー３５の天井部３９の透明板２２の構造が異なることと、側壁部３７にライドガイドが設けられていないこと以外は、第１実施形態の生体認証装置６０および撮像装置３０と同様であり、カバー３５を除く撮像装置３０および生体認証装置６０の説明を省略する。

図１０に示すように、第３実施形態の生体認証装置６０の撮像装置３０のカバー３５は、第１実施形態と同様に、ベース部３６、側壁部３７、後壁部３８および天井部３９を備えるものである。また、第１実施形態と同様に、天井部３９に透明板２２を備えるが、この透明板２２が予め導光板として製品化されたものが用いられている。

この導光板は、例えば、液晶ディスプレイのバックライトの一部として用いられるものであり、例えば、ＬＥＤや冷陰極管をバックライトの光源とし、導光板の端面から入力された光を前面側に出射し、前面を面光源状に光らせるものである。

なお、出射する光の方向や導光板の発光面になる側面の輝度分布は、発光面全体でできるだけ均一になるように設定されている。
また、導光板である透明板２２の外面には、撮像素子４６側への外光由来の赤外光がカバー３５内に入射するのを抑制するために、赤外反射膜１４が設けられている。なお、この赤外反射膜１４を第２実施形態の赤外反射膜１４と同様に透明板２２の内部に端面から入射された赤外光１１を透明板２２の内面側から出射するための反射面として利用してもよい。
上述のように導光板としての透明板２２には、元々、端面から入射した光を前面側から出射させる構造になっているが、この実施形態では、導光板が透明板２２として、カバー３５内の被写体１９の視認性を確保する必要がある。
したがって、導光板としての透明板２２の背面である外面には、被写体１９の視認性を阻害する例えば白色系の印刷や、多くのプリズム構造が設けられていないことが好ましい。この場合に、端面から入射して前面に出射する光の量が少なくなる虞があるが、本発明では、基本的に近赤外光１１が出射されればよいので、上述の赤外反射膜１４により内面側に向かって反射する近赤外光１１も利用することができる。

また、第２実施形態では、透明板２１ａに端面から光を入射するために、ライトガイド２０ａを利用したが、第３実施形態では、側壁部３７の上端部の天井部３９が接続される部分に赤外光の光源になるＬＥＤ１６が配置されている。また、ＬＥＤ１６は、導光板である透明板２２の端面に近赤外光１１を出射する向きとされるとともに、透明板２２に近接して配置されている。

透明板２２は、導光板として端面から入力された近赤外光１１を前面側になる内面から出射させる。
これにより、透明板２２の内面から出射する赤外光は、被写体１９の入射部２３と反対になる側に当たり、被写体１９を透過して入射部２３に入射することになる。
したがって、この第３実施形態においても、透明板２１の内面側が凹面になっていることによる作用効果を覗いて、第１実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。

なお、第３実施形態において、ＬＥＤ１６から出射される赤外光１１を反射する透明板２２全体または透明板２２の外面を第１実施形態の場合の透明板２１またはその内面と同様に多角形状もしくは曲面状の凹面にするものとしてもよく、この場合に、透明板２２の外面で反射される赤外光１１を所定位置に配置される被写体１９に集光することができ、第１実施形態と略同様の作用効果を得ることができる。但し、この場合に流通している導光板をそのまま用いることができない。

１１ 近赤外光
１２ 外光のうちの可視光
１４ 赤外反射膜（第２実施形態の反射面）
１４ａ 赤外反射膜（反射面）
１５ 反射防止膜
１６ ＬＥＤ
１７ 赤外透過フィルタ（ＩＲ・ＰＡＳＳフィルタ）
１８ 撮像装置本体
１９ 被写体
２０ ライトガイド
２０ａ ライトガイド
２１ 透明板
２１ａ 透明板
２２ 透明板（導光板）
２３ 入射部
３０ 撮像装置
３５ カバー
３７ 側壁部
３９ 天井部
４２ プリズム（光学系）
４４ レンズユニット（光学系）
４６ 撮像素子
６０ 生体認証装置

Claims (9)

1. 赤外光を出射するＬＥＤと、前記ＬＥＤから出射されるとともに被写体を透過した赤外光が入射されることにより被写体内部を撮像する撮像素子と、所定位置にある被写体の内部の像を前記撮像素子上に結像させる光学系と、前記撮像素子へ入射する可視光をカットするとともに赤外光を透過する赤外光透過フィルタとを備える撮像装置本体を有する撮像装置であって、
   前記撮像装置本体の前記所定位置に配置された前記被写体に対向する位置に設けられ、前記被写体を透過した赤外光を入射させて光学系に至らせる入射部と、
   前記撮像装置本体に設けられ、前記入射部および前記所定位置に配置された前記被写体を覆うカバーと、
   前記カバーの前記所定位置に配置された前記被写体を間に挟んで前記入射部に対向する部分に設けられ、可視光を透過させて前記カバー内に配置された被写体を視認可能にする透明板と、
   前記透明板の前記入射部の反対側である外面側に設けられ、前記カバーの外から入射する赤外光を反射する赤外反射膜と、
   前記透明板に設けられ、かつ、前記ＬＥＤから出射する赤外光を前記所定位置に配置された前記被写体に向けて反射させるとともに、前記被写体を透過させて前記入射部に入射させる反射面とを備えていることを特徴とする撮像装置。
2. 前記入射部が占める範囲より外側に前記ＬＥＤが配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記透明板の前記入射部に対向する内面側に、前記反射面を形成する赤外反射膜が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記透明板の前記外面側に設けられた赤外反射膜が前記反射面になっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
5. 前記透明板の前記内面側に反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記透明板は、端面から入射する光を前記入射部に対向する内面側に出射する導光板であり、
   この導光板の前記外面側が前記反射面になっていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の撮像装置。
7. 前記透明板の前記反射面の少なくとも一部は、前記所定位置に配置された前記被写体に向かって反射する赤外光を前記被写体の位置で集光するように多角形状または曲面形状の凹面になっていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の撮像装置。
8. 前記カバーが前記被写体および前記入射部の左右に設けられる側壁部と、左右の前記側壁部に支持される天井部とを備え、前記天井部が前記透明板を備えるとともに、前記側壁部には、前記撮像装置本体側に設けられた前記ＬＥＤから出射した光を、前記透明板に導く、ライトガイドが設けられていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の前記撮像装置を備え、前記撮像装置で撮像された前記被写体内部の画像に含まれる静脈パターンの情報を認証に用いることを特徴とする生体認証装置。

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