JP4815863B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に関し、例えば生体内方に介在する血管を認証対象として撮像する場合に適用して好適なものである。

従来、バイオメトリクス認証の対象として血管がある。この血管を通る脱酸素化ヘモグロビン（静脈血）又は酸素化ヘモグロビン（動脈血）には近赤外線帯域の光（近赤外光）を特異的に吸収するといった性質があることが知られており、このような性質を利用して血管を撮像するようになされた撮像装置が提案されている（例えば特許文献１参照)。

この撮像装置は、当該筺体表面に設けられた近赤外光光源から、撮像開口部上の指に対して、その指に到来する可視光等の雰囲気中の通常光の強度よりも強い強度の近赤外光を照射する。そして撮像装置は、この指内方を経由してその指の指腹から得られた近赤外光（血管投影光）を、光学レンズ及び紫外光カットフィルタを順次介してＣＣＤ(Charge Coupled Device)の撮像面に導光する。

この状態において撮像装置は、ＣＣＤの撮像面に配された光電変換素子で近赤外光を光電変換することによりＣＣＤにチャージされる単位時間あたりの電荷量を、当該近赤外光に対する撮像感度が鋭敏となるように調整するようになされている。

この撮像装置によれば、通常光に起因するノイズ成分を電気的に低減するため、当該通常光を遮断するための物理的な遮蔽部材を回避することができ、その分だけ小型化を実現することができる。
特願２００４−１３５６０９（第１、３、１０図）

ところでかかる構成の撮像装置においては、光軸上の近傍における筺体表面及び筺体内部に、対応する近赤外光及びＣＣＤを積層するようにしてそれぞれ配置しているため、その分だけ厚みが増すという問題があった。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、薄型化し得る撮像装置を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、撮像装置であって、表示手段における表示面の裏側に配され、生体内方の認証対象におけるヘモグロビンに吸収される性質をもつ波長の近赤外光を照射可能な光源と、表示手段を介して照射される近赤外光を一方の面から他方の面に透過し、当該他方の面から入射する近赤外光をずらして上記一方の面から出射する光伝送手段と、光伝送手段から出射される近赤外光を撮像する撮像手段と、表示手段における表示面に対向される生体部位が撮像される撮像手段の撮像画像から生体部位の輪郭を検出し、表示面における検出された生体部位の輪郭内に対応する領域に照射される近赤外光が遮断されるよう表示手段を制御する制御手段とを有する。

従って本発明では、光伝送手段における一方の面の下方に照射手段と撮像手段とを略同一面上に並べるようにして配置することができる。

本発明によれば、撮像光を照射する照射手段と、この照射手段から照射される撮像光を一方の面から他方の面に透過し、当該他方の面から入射する撮像光をずらして一方の面から出射する光伝送手段と、この光伝送手段から出射される撮像光を撮像する撮像手段とを設けるようにしたことにより、光伝送手段における一方の面の下方に照射手段と撮像手段とを略同一面上に並べるようにして配置することができ、かくして薄型化できる。

以下図面について本発明を適用した実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態による認証装置の全体構成
図１及びこの図１のＡ−Ａ´の断面をとった図２において、１は全体として第１の実施の形態による認証装置を示し、略直方体形状の筺体２の前方となる側面２Ａには撮像開始ボタン３Ａ等の操作部３が設けられ、この筺体２の上面２Ｂには、側面２Ａ側一端から中央までにわたって、所定幅でなる指形状のガイド溝４が形成されている。

このガイド溝４の先端近傍における底部には撮像開口部５が設けられており、この撮像開口部５には、筺体２内部側から撮像開口部５を塞ぐようにしてホログラムレンズ６が設けられている。これによりこの認証装置１では、撮像開口部５直下のホログラムレンズ６の表面にあてがうようにして指ＦＧを載置すると共に、筺体２内部への異物の流入を回避することができるようになされている。

このホログラムレンズ６は、板状でなり、筺体２の上面２Ｂと略平行に配置されている。そしてこのホログラムレンズ６は、撮像開口部５下方となる一端側では、一方の面（以下、これを裏面と呼ぶ）Ｍ１から入射する光を他方の面（以下、これを表面と呼ぶ）Ｍ２に透過するようになされている。またこのホログラムレンズ６には、一端側における表面Ｍ２から他端側における裏面Ｍ１までにわたって反射経路が形成されており、当該一端側に入射する光を他端側にまでずらして出射するようになされている。

一方、このホログラムレンズ６の一端側における裏面Ｍ１下方には、照射部８が設けられ、この照射部８には、図２のＢ−Ｂ´の断面をとった図３に示すように、血管の撮像光として近赤外光を照射する複数の近赤外光光源７（７Ａ〜７Ｆ）が所定の配列方向に配置されている。他方、このホログラムレンズ６の出射先には、当該ホログラムレンズ６から出射される光が撮像面に入射するように、マクロレンズ９及びＣＣＤ撮像素子１０がそれぞれ配設されている。

従って、図４に示すように、近赤外光光源７（図３）から発射される近赤外光は、ホログラムレンズ６を透過してそのホログラムレンズ６の一端側における表面Ｍ２に載置された指ＦＧの指腹からその内方の血管に照射され、当該指ＦＧ内方の血管を通るヘモグロビンに吸収されると共に血管以外の組織で散乱及び反射することによって指腹から血管を投影する近赤外光（以下、これを血管投影光と呼ぶ）として得られ、この血管投影光がホログラムレンズ６の一端側における表面Ｍ２に入射する。そしてこの血管投影光は、ホログラムレンズ６の反射経路を介して他端側から出射され、マクロレンズ９を介してＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に入射する。

ＣＣＤ撮像素子１０は、格子状に配された複数の光電変換素子を撮像面に有し、これら光電変換素子において血管投影光を光電変換する。そしてＣＣＤ撮像素子１０は、この光電変換により各光電変換素子にそれぞれチャージされる電荷を血管画像信号として出力する。

そして認証装置１は、このようにして生体内方の血管の撮像することにより得られる血管撮像信号に基づいて、このとき撮像対象者が予め登録された登録者本人であるか否かを判定するようになされている。

かかる構成に加えてこの認証装置１では、載置面と鈍角をなす方向から近赤外光を照射するように近赤外光光源７の照射方向が選定されている。この場合、ホログラムレンズ６の表面Ｍ２に載置された指ＦＧに対して、指腹側面にあたる斜め方向から近赤外光が照射されるため、指腹底面に垂直となる方向から近赤外光を照射する場合に比して、指表面で反射する近赤外光が低減することとなる。

従ってこの認証装置１では、ほぼ血管投影光だけがホログラムレンズ６及びマクロレンズ９を順次介してＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に入射されるため、当該ＣＣＤ撮像素子１０から出力される血管画像信号のうち、指表面で反射する近赤外光に起因するノイズ成分を未然に低減することができ、この結果、血管画像信号に基づく登録者本人の有無の判定精度を向上することができるようになされている。

このようにこの認証装置１は、指に内在する血管を認証対象とすることにより、当該指表面に有する指紋等を認証対象とする場合に比して、第三者による成りすましを一段と防止し得るようになされている。

（１−２）認証装置の回路構成
ここで、この認証装置１の回路構成を図５に示す。この認証装置１は、光源駆動部２１及びＣＣＤ駆動部２２からなる撮像感度調整処理部２３と、血管抽出部２４及び照合部２５からなる認証処理部２６とによって構成されており、撮像開始ボタン３Ａ（図１）の押圧操作によりその撮像開始ボタン３Ａから供給される血管撮像命令に応じて各種処理を実行するようになされている。

実際上、撮像感度調整処理部２３の光源駆動部２１は、この認証装置１に蓄積される電源電圧を予め設定された電圧値（以下、これを設定電圧値と呼ぶ）にまで昇圧し、当該昇圧した電源電圧を光源駆動信号Ｓ１０として近赤外光光源７に送出するようにして、当該近赤外光光源７を駆動する。

この結果、この認証装置１では近赤外光光源７から近赤外光が発射され、ホログラムレンズ６の表面に載置された指ＦＧに対して、指腹側面にあたる斜め方向から近赤外光が照射されることとなる。

この場合、光源駆動部２１は、通常光よりも大きい強度となる設定電圧値にまで電源電圧を昇圧するようになされている。従って、このときホログラムレンズ６の表面に載置された指ＦＧに到来する可視光等の雰囲気中の通常光による近赤外光への影響は低減することになる。

ＣＣＤ駆動部２２においては、例えば図６（Ａ）に示すように、所定のデューティー比のパルス信号を生成し、これを電荷読出信号Ｓ１１としてＣＣＤ撮像素子１０に送出する。この場合、ＣＣＤ撮像素子１０では、立ち下がり時点から次の立ち下がり時点までの単位期間ＰＴにおいて各光電変換素子にチャージされる電荷が、当該立ち下がり時点を読出開始時点として周期的に読み出される。

しかしこの場合、図７（Ａ）に示すように、近赤外光光源７から発射される近赤外光の強度が通常光よりも大きいことに起因して、ＣＣＤ撮像素子１０では単位期間ＰＴ（図６（Ａ））の途中で各光電変換素子にチャージされる電荷が飽和するといった事態が起こることとなる。

そこでこのＣＣＤ駆動部２２は、ＣＣＤ撮像素子１０（各光電変換素子）にチャージされる単位期間ＰＴ（図６（Ａ））当たりの電荷量を制限するようになされている。

すなわちＣＣＤ駆動部２２は、図６（Ｂ）に示すように、ＣＣＤ撮像素子１０（各光電変換素子）にチャージされている電荷のリセット時点として、例えば単位期間ＰＴの中間時点となるように、電荷読出信号Ｓ１１に基づいて電荷リセット信号Ｓ１２を生成する。

このリセット時点は、近赤外光光源７に送出する光源駆動信号の電圧値（即ち近赤外光の強度）に応じて各光電変換素子にチャージされる電荷の飽和期間が変化するため、単位期間ＰＴのうちの当該電圧値に対応する時点に設定される。

そしてＣＣＤ駆動部２２は、かかる電荷リセット信号Ｓ１２を電荷読出信号Ｓ１１と共にＣＣＤ撮像素子１０に送出する。この結果、ＣＣＤ撮像素子１０では、図６（Ｃ）に示すように、単位期間ＰＴにチャージされる電荷が、電荷リセット制御信号のリセット時点から電荷読出制御信号の立ち下がり時点までの期間ＥＳＴのみに制限されることとなる。

この場合、ＣＣＤ撮像素子１０では、図７（Ｂ）に示すように、血管射影光及び通常光に対する光電変換結果として各光電変換素子にチャージされる電荷量が相対的に減少することになるため、当該ＣＣＤ撮像素子１０における血管射影光に対する撮像感度が鋭敏となる。

このようにして撮像感度調整処理部２３は、近赤外光に対する撮像感度が鋭敏となるように近赤外光光源７及びＣＣＤ撮像素子１０を駆動することができるようになされている。

一方、認証処理部２６の血管抽出部２４は、ＣＣＤ撮像素子１０から出力される血管画像信号Ｓ１に対してＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換処理を施し、得られた血管画像データに対してメディアンフィルタ処理を施すようにしてノイズ成分を除去する。

そして血管抽出部２４は、ノイズ成分が除去された血管画像データに対して例えばラプラシアン処理を施すようにして、血管画像信号Ｓ１に基づく血管画像の血管輪郭を強調するようにして抽出し、このようにして血管輪郭が抽出された血管画像の血管画像データＤ１を照合部２５に送出する。

照合部２５は、上述の血管抽出部と同様の処理が施されることにより得られた登録者の血管画像を登録血管画像データとして保持する登録データベースを有しており、この登録データベースに登録された登録血管画像データと、血管抽出部から供給される血管画像データＤ１との相互相関を算出するようにして、これらデータに基づく血管画像の血管形成パターンを照合する。

そして照合部２５は、この照合結果として、所定の閾値以下となる相互相関値が得られた場合には、このときの撮像対象者が登録データベースに登録された登録者本人ではないと判定する一方、当該閾値よりも高い相互相関値が得られた場合には撮像対象者が登録者本人であると判定し、この判定結果を認証判定データＤ２として外部に送出する。

このようにしてこの認証処理部２６は、ＣＣＤ撮像素子１０から出力される血管画像信号Ｓ１に基づいて、本人の有無を判定することができるようになされている。

（１−３）動作及び効果
以上の構成において、この認証装置１は、近赤外光をホログラムレンズ６の表面Ｍ２に載置されたＦＧに照射し、当該指ＦＧを経由してホログラムレンズ６の表面Ｍ２に入射する血管投影光を、そのホログラムレンズ６の反射経路を介してずらして裏面Ｍ１からＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に入射する（図４）。

従ってこの認証装置１では、近赤外光を照射する照射部８とＣＣＤ撮像素子１０とを、積層せずに、ホログラムレンズ６における表面Ｍ２の下方における略同一面上に並べるようにして配置することができる。この場合、認証装置１（筺体２）内部におけるＣＣＤ撮像素子１０の配置位置に応じてホログラムレンズ６の反射経路を形成できるので、認証装置１（筺体２）内部におけるＣＣＤ撮像素子１０の配置自由度を向上できる。

またこの場合、ホログラムレンズ６の反射経路を複数の光学レンズによって形成する場合に比して、光路の煩雑化を回避すると共に部品点数を減らすことができ、また認証対象を拡大するようにして撮像面に伝送することもできる。

以上の構成によれば、近赤外光をホログラムレンズ６の表面Ｍ２に載置されたＦＧに照射し、当該指ＦＧを経由してホログラムレンズ６の表面Ｍ２に入射する血管投影光を、そのホログラムレンズ６の反射経路を介してずらして裏面Ｍ１からＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に入射するようにしたことにより、ホログラムレンズ６における表面Ｍ２の下方における略同一面上に、近赤外光を照射する照射部８とＣＣＤ撮像素子１０とを並べるようにして配置することができ、かくして薄型化できる。

（２）第２の実施の形態
（２−１）第２の実施の形態による携帯電話機の全体構成
図８及び図９において、５０は全体として第２の実施の形態による携帯電話機を示し、略直方体形状でなる第１の筺体（以下、これを第１筐体と呼ぶ）５１及び第２の筺体（以下、これを第２筺体と呼ぶ）５２が、当該第２筺体５２における短手方向の一端側に設けられた回転軸部５３を介して略水平方向へ回転自在に連結されことにより構成される。

この第１筺体５１には、その表面中央に、薄厚ガラス板でなる略長方形形状の表示窓５４が形成されており、当該表示窓５４の中央直下には透過型の液晶表示部５５が設けられている。そしてこの表示窓５４の長手方向における上側には、音声出力孔５６が穿設されると共に、この音声出力孔５６に対応させてその内部にスピーカが収納されている。

またこの表示窓５４の長手方向における下側には、ジョグダイヤルと呼ばれる回転及び押圧自在の操作部（以下、これを回転押圧操作子と呼ぶ）５６が設けられており、この回転押圧操作子５７を回転操作することによって液晶表示部５５に表示されるカーソルを選択対象に移動すると共に、押圧操作することによってカーソルで選択されている選択対象に決定し得るようになされている。

一方、第２筺体５２には、表面中央に、電源キー、発呼キー及び文字入力キー等の各種操作キーからなる操作部５８が設けられており、これら操作キーを押圧操作することによって、液晶表示部にメニュー画面を表示したり、各種文字入力等を行い得るようになされている。

そしてこの操作部５８長手方向における下側には、集音孔５９が穿設されると共に、この集音孔５９に対応させてその内部にマイクロホンが収納されている。またこの第２筺体５２の裏面中央には装脱着自在のバッテリパック６０が設けられている。

そしてこの携帯電話機５０においては、第１筺体５１の裏面及び第２筺体５２の表面を離した開状態において（図８）、第２筺体５２を片手で把持しながら通話又は回転押圧操作子５７と操作部５８を操作し得るようになされており、第１筺体５１の裏面及び第２筺体５２の表面を重ねた閉状態において（図９）、操作部５８を保護すると共に誤操作を防止し、かつ携帯電話機５０全体の寸法を小型化して携帯性を向上し得るようになされている。

ここで、第１筺体５１のＣ−Ｃ´（図８）の断面を、図２との対応部分に同一符号を付した図１０に示す。この第１筺体５１では、表示窓５４の直下に、ホログラムレンズ６、液晶表示部５５及びバックライト部６１が順次積層するようにして配設されている。

このバックライト部６１には、図８のＤ−Ｄ´の断面をとった図１１に示すように、液晶表示部５５と対向する表面に、当該液晶表示部５５の照明光として可視光を照射する可視光光源６２（６２Ａ〜６２Ｆ）が所定の配列方向に配置されており、液晶表示部５５に表示画面を表示するとき等に液晶表示部５５を照明するようになされている。

またこのバックライト部６１には、可視光光源６２（６２Ａ〜６２Ｆ）と同一面に、血管の撮像光として近赤外光を照射する近赤外光光源６３（６３Ａ〜６３Ｆ）が所定の配列方向に配設されている。

一方、ホログラムレンズ６は、上述の第１の実施の形態と同様の構造でなり、液晶表示部５５の表示面ＳＣに表示内容を表示することにより発する表示光、可視光光源６２から発射される可視光、近赤外光光源６３から発射される近赤外光を、その一端側における裏面Ｍ１から表面Ｍ２を介して透過すると共に、表示窓５４から入射する近赤外光（血管投影光）を、その他端側における裏面Ｍ１の出射するようになされている。

従って、図１２に示すように、近赤外光光源６３（図１１）から発射する近赤外光は、液晶表示部５５及びホログラムレンズ６をそれぞれ透過して表示窓５４に載置された指ＦＧ内方の血管に照射され、当該指ＦＧ内方を経由して血管投影光としてホログラムレンズ６の一端側における表面Ｍ２に入射することになる。そしてこの血管投影光は、図４で上述した場合と同様に、ホログラムレンズ６の他端側から出射され、マクロレンズ９を介してＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に入射することになる。

このようにこの携帯電話機においては、液晶表示部の表示面ＳＣをあたかもカメラの撮像面として、当該表示面ＳＣ上の表示窓５４に載置された指ＦＧ内方の血管を撮像することができるようになされている。

（２−２）携帯電話機の回路構成
次に、この携帯電話機の回路構成を、図５との対応部分に同一符号を付した図１３に示す。この携帯電話機５０には、この携帯電話機全体の制御を司るＣＰＵ(Central Processing Unit)、各種プログラムが格納されたＲＯＭ(Read Only Memory)、当該ＣＰＵのワークメモリとしてのＲＡＭ(Random Access Memory)及びクロック発信器を含むマイクロコンピュータ構成でなる制御部７０が設けられている。

この制御部７０には、回転押圧操作子５７又は操作部５８が操作されたときに、その操作に応じて回転押圧操作子５７又は操作部５８から対応する操作入力信号ＳＯが与えられる。

かくして制御部７０は、この操作入力信号ＳＯに基づいてユーザ操作の操作内容を認識すると共に、当該認識結果とＲＯＭに格納された各種制御プログラムとに基づいて対応する各種処理を実行すると共に、当該処理内容を液晶表示部５５の表示面ＳＣに適宜表示するようになされている。

そして制御部７０は、処理内容を表示するときには光源駆動部７１を制御するようになされており、このとき光源駆動部７１は、バッテリパック６０に蓄積される電源電圧を光源駆動信号Ｓ７１として可視光光源６２に送出するようにして、当該可視光光源６２を駆動する。この結果、可視光光源６２から液晶表示部５５に可視光が照射され、当該液晶表示部５５が照明される。

実際上、制御部７０は、操作入力信号ＳＯに基づいて通話対象の携帯電話機と通話開始操作されたことを認識した場合には、動作モードを通話モードに遷移して通信部７２を制御する。

このとき通信部７２は、集音孔５９（図８）を介してマイクロホン７３により集音され、当該マイクロホン７３から供給される音声信号Ｓ７３に対して変調処理及び増幅処理を順次施し、得られた送信信号ＳＴａをアンテナＡＮＴから基地局（図示せず）を介して通話対象の携帯電話機に送信する。

一方、通信部７２は、通話対象の携帯電話機から基地局（図示せず）を介して送信される送信信号ＳＴｂをアンテナＡＮＴを介して受信し、当該送信信号ＳＴｂに対して増幅処理及び復調処理を順次施し、得られた音声信号Ｓ７４に基づく音声をスピーカ７４から音声出力孔５６（図８）を介して出力するようになされている。

またこの制御部７０は、操作入力信号ＳＯに基づいて通信対象とその通信対象に送信する送信内容とが決定された状態で通信開始操作されたことを認識した場合には、動作モードを通信モードに遷移して通信部７２を制御すると共に、当該送信内容に対応するデータとして、ＲＡＭで生成したデータ又はメモリ７５に記憶された個人データ等の送信対象データＤ５１を通信部７２に送出する。

このとき通信部７２は、送信対象データＤ５１に対してＤ／Ａ変換処理、変調処理及び増幅処理を順次施し、得られた送信信号ＳＴｃをアンテナＡＮＴから基地局（図示せず）を介して通信対象に送信する。

一方、通信部７２は、この通信対象から基地局（図示せず）を介して送信される送信信号ＳＴｄをアンテナＡＮＴを介して受信し、当該送信信号ＳＴｄに対して増幅処理、復調処理及びＡ／Ｄ変換処理を順次施し、得られた通信対象における送信対象データ（以下、これを通信対象送信データと呼ぶ）Ｄ５２を制御部７０に送出する。

この場合、制御部７０は、通信対象送信データＤ５２の内容に対する応答データを送信対象データＤ５１として通信部７２に送出する等、当該通信対象送信データＤ５２の内容に応じて対応する処理を実行するようになされている。

（２−３）血管認証処理
かかる構成に加えて、この携帯電話機５０では、上述の通信モードを実行する前に、このとき携帯電話機５０を操作する操作者の血管を認証対象として認証するようになされている。

実際上、制御部７０は、通信対象とその通信対象に送信する送信内容とが決定された状態で通信開始操作されたことを認識すると、動作モードを通信モードに遷移する前に血管撮像モードに遷移して、液晶表示部５５上に指ＦＧを載置すべき旨を通知する通知画面を液晶表示部５５の表示面ＳＣに表示し、当該通知画面を表示してから所定期間経過後に白色画面を表示面ＳＣに表示すると共に撮像感度調整処理部２３を制御する。

このとき撮像感度調整処理部２３は、上述の第１の実施の形態の場合と同様にして、光源駆動信号Ｓ１０を近赤外光光源６１に送出すると共に、電荷読出信号Ｓ１１及び電荷リセット信号Ｓ１２をＣＣＤ撮像素子１０に送出することにより、近赤外光に対する撮像感度が鋭敏となるように近赤外光光源６１及びＣＣＤ撮像素子１０を駆動する。

また制御部７０は、この状態においてＣＣＤ撮像素子１０から出力される血管画像信号Ｓ１を受けると、当該血管画像信号Ｓ１と、この携帯電話機５０の正規ユーザの血管画像としてメモリ７５に登録された登録血管画像データＤ７５とを認証処理部２６に送出すると共に、当該認証処理部２６を制御する。

このとき認証処理部２６は、血管画像信号Ｓ１に対して、上述の第１の実施の形態の場合と同様に、Ａ／Ｄ変換処理、メディアンフィルタ処理及びラプラシアン処理を順次施すようにして血管画像データＤ１（図５）を生成し、この血管画像データＤ１と、メモリ７５から供給される登録血管画像データＤ７５とに基づいて登録者本人の有無を判定し、この判定結果を制御部７０に通知する。

さらに制御部７０は、この認証処理部２６から判定結果が通知されると、この判定結果を液晶表示部５５の表示面ＳＣに表示すると共に、当該判定結果が登録者本人であった場合には、動作モードを血管撮像モードから通信モードに遷移するようになされている。

このようにしてこの携帯電話機は、通信対象との通信前にこのとき携帯電話機５０を操作する操作者が登録者本人であるか否かを判定し、当該登録者本人であると判定した場合にだけその通信対象と通信することができるようになされている。

（２−４）表示制御処理
ここで、この携帯電話機５０のバックライト部６１（図１１）に配置された近赤外光光源６３（図１１）は、特に照射方向が選定されていない点で、載置面に対して鈍角をなす方向から近赤外光を照射するように照射方向が選定された第１の実施の形態の近赤外光光源７とは相違している。

従って、図１２に示したように、この近赤外光光源６３から発射される近赤外光は、表示窓５４に載置された指ＦＧに対して、指腹底面に垂直となる方向からも近赤外光が照射されるため、指表面で反射する近赤外光が増量し、その分だけＣＣＤ撮像素子１０から出力される血管画像信号Ｓ１（図１３）にはノイズ成分が多くなってしまうことになる。

そこで、この携帯電話機５０では、図１４に示すように、近赤外光光源６３から発射される近赤外光のうち、表示窓５４に載置された指ＦＧに対応する部分の近赤外光が遮断されるように液晶表示部５５を制御するようになされている。

実際上、制御部７０は、血管撮像モード時に、撮像感度調整処理部２３を介して近赤外光に対する撮像感度が鋭敏となるように近赤外光光源６１及びＣＣＤ撮像素子１０を駆動した状態において、当該ＣＣＤ撮像素子１０から出力される血管画像信号Ｓ１に基づく血管画像における指の輪郭を検出する。

そして制御部７０は、図１５に示すように、この指の輪郭内の各画素を最も低い輝度レベルにそれぞれ変換すると共に、当該輪郭内の画素以外の各画素を最も高い輝度レベルにそれぞれ変換するようにして、このとき表示面ＳＣ上に載置した操作者における指ＦＧを模った遮蔽画面（以下、これを指遮蔽画面と呼ぶ）ＩＭのデータを生成し、当該指遮蔽画面データに基づく指遮蔽画面ＩＭを液晶表示部５５の表示面ＳＣに表示する。

この結果、この認証装置の第１筺体５１では、図１４に示したように、近赤外光光源６３から発射される近赤外光のうち、表示窓５４に載置された指に対して垂直方向となる近赤外光が遮断され、当該指ＦＧには、載置面と鈍角をなす方向（指腹側面にあたる斜め方向）から近赤外光が照射されることになり、この近赤外光は、図４で上述した場合と同様に、その指ＦＧ内方から血管投影光として、ホログラムレンズ６及びマクロレンズ９を順次介してＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に入射する。

従って、制御部７０には、上述の第１の実施の形態の場合と同様に、指表面で反射する近赤外光に起因するノイズ成分が低減された血管画像信号Ｓ１がＣＣＤ撮像素子１０から与えられることとなる。

この状態において制御部７０は、この血管画像信号Ｓ１に基づいて、認証処理部２６を制御して登録者本人の有無を判定し、この判定結果を液晶表示部５５の表示面ＳＣに表示すると共に、当該判定結果が登録者本人であった場合には、動作モードを血管撮像モードから通信モードに遷移するようになされている。

このようにして制御部７０は、近赤外光光源６３から発射される近赤外光のうち、表示窓５４に載置された指ＦＧに対応する部分の近赤外光を遮断することができるようになされている。

（２−５）動作及び効果
以上の構成において、この携帯電話機５０は、液晶表示部５５における裏面側のバックライト部６１から照明光と、近赤外光とを照射し、当該液晶表示部５５上に載置された指ＦＧを経由してホログラムレンズ６の表面Ｍ２に入射する血管投影光だけを、そのホログラムレンズ６の反射経路を介してずらして裏面Ｍ１からＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に入射する。

従ってこの携帯電話機５０では、上述の第１の実施の形態の効果に加えて、液晶表示部５５の表示面ＳＣをあたかも撮像面のようにして指ＦＧ内方の血管を撮像することができるため、近赤外光を照射する指ＦＧの載置スペースを第１筺体５１に別途確保することなく、当該指ＦＧから得られる血管投影光を入射するための撮像開口を形成することなく、指ＦＧ内方の血管を撮像することができる。

またこの携帯電話機５０は、ＣＣＤ撮像素子１０での撮像結果に基づいて、バックライト部６１から液晶表示部５５を介して照射される近赤外光のうち、認証対象に対して垂直方向となる近赤外光を遮断するように液晶表示部５５を制御する（図１４）。

従ってこの携帯電話機５０では、近赤外光の照射方向をわざわざ限定することなく、指表面で反射する近赤外光を低減することができるため、当該近赤外光に起因するノイズ成分をＣＣＤ撮像素子１０の撮像結果（血管画像信号Ｓ１）から除去することができ、また液晶表示部５５を介して照射される近赤外光と、指ＦＧ内方を経由して得られる血管投影光との干渉を防止することもでき、この結果、認証精度を向上することができるようになされている。

この場合において、この携帯電話機５０は、認証対象の血管を含む指ＦＧを模った部分に対応する近赤外光を遮断するように液晶表示部５５を制御する。従ってこの携帯電話機５０では、撮像時における指ＦＧのずれを視覚的にユーザに通知することができるため、当該指ＦＧの位置決め精度を向上することができる。

以上の構成によれば、液晶表示部５５における裏面側のバックライト部６１から照明光と、近赤外光とを照射し、当該液晶表示部５５上に載置された指ＦＧを経由してホログラムレンズ６の表面Ｍ２に入射する血管投影光だけを、そのホログラムレンズ６の反射経路を介してずらして裏面Ｍ１からＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に入射することにより、上述の第１の実施の形態と同様に薄型化するのみならず、液晶表示部５５の表示面ＳＣをあたかも撮像面のようにして指ＦＧ内方の血管を撮像することができるため、近赤外光を照射する指ＦＧの載置スペースを第１筺体５１に別途確保することなく、当該指ＦＧから得られる血管投影光を入射するための撮像開口を形成することなく、指ＦＧ内方の血管を撮像することができ、小型化できる。

（３）他の実施の形態
上述の実施の形態においては、撮像光を照射する照射手段として、生体内方の血管に対して波長依存性を有する近赤外光を撮像光として照射するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば生体内方に有する血管以外の固有構造物に対して特異性のあるマーカを注入し、当該マーカに対して波長依存性を有する光を撮像光として照射するようにしても良い。

また認証対象としては、生体内方の固有構造物に限らず、例えば指紋等の生体表面の固有構造物を適用することもできる。この場合、特に、第２の実施の形態に適用すれば、液晶表示部５５の照明光としての可視光を撮像光としても利用できるため、バックライト部６１における光源の数及び種類を簡略化することができ、その分だけ小型化できる。

さらに撮像光を照射する生体部位としては、指に限らず、例えば掌や腕の一部等、この他種々の生体部位に照射することができる。この場合であっても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

さらに撮像光を照射する対象としては、血管等の認証対象に限らず、印刷物の印刷表面等の複製対象に撮像光を照射することもできる。この場合であっても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また上述の実施の形態においては、撮像光を一方の面から他方の面に透過し、当該他方の面から入射する撮像光をずらして一方の面から出射する光伝送手段として、板状に形成されたホログラムレンズ６を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、このホログラムレンズ６を湾曲状態に変形する、又はコの字状態に変形する等、当該板状のホログラムレンズ６をこの他種々の状態に変形するようにしても良い。このようにしても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

またホログラムレンズ６の反射経路として、その一端側における表面Ｍ２から入射する光を他端側における裏面Ｍ１から出射する反射経路を適用したが、これに代えて、例えばホログラムレンズ６の中央における表面Ｍ２から入射する光を他端側における裏面Ｍ１から出射する反射経路等のように、入射する光をずらして出射する種々の反射経路を、筺体２（第１筺体５１）の配置スペースやホログラムレンズの変形状態等に応じて選定することができる。

またホログラムレンズ６の入射特性として、生体内方の血管に対して波長依存性を有する近赤外光を選択的に入射するようにしたが、これとは異なる波長からなる光を入射するようにしても良い。このようにすれば、上述したように、指紋等の生体表面の固有構造物を認証対象とする場合に有効となる。

またホログラムレンズ６の入射特性として、血管を通る酸素化ヘモグロビン及び脱酸素化ヘモグロビンの双方に波長依存性を有するおよそ900〜1000［nm］の波長域（以下、これを酸素脱酸素化ヘモグロビン依存波長域と呼ぶ）だけの近赤外光を入射するようにしても良い。このようにすれば、脱酸素化及び酸素化双方のヘモグロビンが混在する指先の血管を忠実に反映した血管投影光を、ホログラムレンズ６を介してＣＣＤ撮像素子１０の撮像面に入射することができるため、血管に基づく認証精度をより向上させることができる。

さらに上述の実施の形態においては、撮像光を撮像する撮像手段としてＣＣＤ撮像素子１０を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)等、この他種々のものを適用することができる。

さらに上述の実施の形態においては、表示内容を表示面に表示する表示手段として透過型の液晶表示部５５を適用するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、一部に透過構造の画素を有する液晶表示部であれば、これを適用するようにしても良い。この場合であっても、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

さらに上述の実施の形態においては、撮像手段の撮像結果に基づいて、表示手段を介して照射される撮像光のうち、認証対象に対して垂直方向となる撮像光を遮断するように表示手段を制御する制御手段として、認証対象（血管）を含む生体（指）を模った部分に対応する指遮蔽画面ＩＭを表示面ＳＣに表示するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該生体（指）を包含する所定形状の遮蔽画面を表示面ＳＣに表示するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、本発明による撮像装置として、第１の実施の形態では図１及び図２に示した認証装置１を適用すると共に、第２の実施の形態では図８〜図１０に示した携帯電話機５０を適用するようにした場合について述べたが、当該認証装置１及び携帯電話機５０に限らず、例えばＰＤＡ(Personal Digital Assistants)、複製機（スキャナ）、パーソナルコンピュータ、ルータ、テレビジョン装置等、この他種々の家庭用電化製品及び商業用電化製品に幅広く適用することができる。この場合、適用する装置の筺体内に、図２で示した照射部８、ホログラムレンズ６、マクロレンズ９及びＣＣＤ撮像素子１０の配置関係を保った状態でそれぞれを組み込めば、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

本発明は、認証対象や複製対象を撮像する場合等に利用可能である。

第１の実施の形態による認証装置の外観構成を示す略線図である。 認証装置の内部構成を示す略線図である。 近赤外光光源の配置状態を示す略線図である。 近赤外光の経路を示す略線図である。 認証装置の回路構成を示す機能ブロック図である。 ＣＣＤ撮像素子の駆動制御の説明に供するタイミングチャートである。 撮像感度調整の前後の説明に供する略線図である。 第２の実施の形態による携帯電話機の外観構成（開状態）を示す略線図である。 第２の実施の形態による携帯電話機の外観構成（閉状態）を示す略線図である。 第１筺体の内部構成を示す略線図である。 近赤外光光源及び可視光光源の配置状態を示す略線図である。 近赤外光の照射の説明に供する略線図である。 携帯電話機の回路構成を示す機能ブロック図である。 近赤外光の遮断の説明に供する略線図である。 指遮蔽画面例を示す略線図である。

符号の説明

１……認証装置、２……筺体、３、５８……操作部、４……ガイド溝、５……撮像開口部、６……ホログラムレンズ、７Ａ〜７Ｆ……近赤外光光源、８……照射部、９……マクロレンズ、１０……ＣＣＤ撮像素子、２１、７１……光源駆動部、２２……ＣＣＤ駆動部、２３……撮像感度調整処理部、２４……血管抽出部、２５……照合部、２６……認証処理部、５０……携帯電話機、５１……第１筺体、５２……第２筺体、５４……表示窓、５５……液晶表示部、５７……回転押圧操作子、６０……バッテリパック、６１……バックライト部、６２Ａ〜６２Ｆ……可視光光源、６３Ａ〜６３Ｆ……近赤外光光源、７０……制御部、７２……通信部、７３……マイクロホン、７４……スピーカ、７５……メモリ、Ｓ１……血管画像信号、Ｓ１０、Ｓ７１……光源駆動信号、Ｓ１１……電荷読出信号、Ｓ１２……電荷リセット信号、Ｓ７３、Ｓ７４……音声信号、Ｄ１……血管画像データ、Ｄ２……認証判定データ、Ｄ５１……送信対象データ、Ｄ５２……通信対象送信データ、Ｄ７５……登録血管画像データ、ＳＣ……表示面、ＳＯ……操作入力信号、ＳＴａ〜ＳＴｄ……送信信号、ＦＧ……指、ＡＮＴ……アンテナ、Ｍ１……裏面、Ｍ２……表面、ＩＭ……指遮蔽画面。

Claims (3)

1. 表示手段における表示面の裏側に配され、生体内方の認証対象におけるヘモグロビンに吸収される性質をもつ波長の近赤外光を照射可能な光源と、
   上記表示手段を介して照射される近赤外光を一方の面から他方の面に透過し、当該他方の面から入射する近赤外光をずらして上記一方の面から出射する光伝送手段と、
   上記光伝送手段から出射される近赤外光を撮像する撮像手段と、
   上記表示手段における表示面に対向される生体部位が撮像される上記撮像手段の撮像画像から生体部位の輪郭を検出し、上記表示面における検出された生体部位の輪郭内に対応する領域に照射される近赤外光が遮断されるよう上記表示手段を制御する制御手段と
   を有する撮像装置。
2. 上記生体部位は、指のうち上記表示手段における表示面に対向される生体部位である
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記光源は、
   生体内方の認証対象におけるヘモグロビンに吸収される性質をもつ波長の近赤外光と、上記表示手段の照明光とを照射可能な光源であり、
   上記制御手段は、
   生体内方の認証対象におけるヘモグロビンに吸収される性質をもつ波長の近赤外光が上記光源から照射される場合、上記撮像手段の撮像結果に基づいて、上記表示手段を制御する
   請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。

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