JP5397222B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロレンズアレイを用いた撮像装置に関する。

従来より、様々な撮像装置が提案され、開発されている。また、撮像して得られた撮像データに対し、所定の画像処理を施して出力するようにした撮像装置も提案されている。

また、このように撮像データに対して所定の画像処理を施した画像データを用いたアプリケーションとして、指紋認証や静脈認証などの生体認証装置がある（例えば、特許文献１〜３）。

特開平７−２１３７３号公報 特開２００６−２８５４８７号公報 特開２００７−１２２４１１号公報

このような生体認証装置等に用いられる撮像装置では、撮像光学系として、複数のマイクロレンズがアレイ状に配置されたマイクロレンズアレイと、ＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）等の撮像素子とが用いられることがある。このような構成の撮像光学系では、一枚の光学レンズと撮像素子とにより構成された撮像光学系と比べ、撮像光学系自体の薄型化が可能となり、装置全体としても薄型化が実現されるからである。

ところが、撮像対象物である生体を近接して撮像すると、各マイクロレンズの視野角特性等に起因して隣接するマイクロレンズの撮像領域同士で重なりが生じるため、その重なりの領域（オーバーラップ領域）での映像がノイズとなってしまっていた。よって、このようなノイズが含まれるため、撮像画像の画質劣化が生じていた。特に、このようなノイズを含む撮像画像を用いて生体認証を行った場合、認証精度が低下し、誤認証のおそれが生じることになる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、近接撮像時における撮像画像の画質を向上させることが可能な撮像装置を提供することにある。

本発明の第１の撮像装置は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部と、このマイクロレンズアレイ部で集光された光に基づき撮像対象物の撮像データを取得する撮像素子と、この撮像素子により得られた撮像データに対して、マイクロレンズの撮像領域ごとにその中心領域の切り出し処理および画像反転処理を施したのち、それぞれの画像の画像合成処理を施すことにより画像処理データを生成する画像処理部とを備えたものである。また、撮像対象物がマイクロレンズアレイ部の物体側焦点位置にある場合、上記切り出し処理の際の中心領域は、マイクロレンズ間のピッチ長とマイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定されるようになっている。
本発明の第２の撮像装置は、複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部と、前記マイクロレンズアレイ部で集光された光に基づき、撮像対象物の撮像データを取得する撮像素子と、この撮像素子により得られた撮像データに対して、マイクロレンズの撮像領域ごとにその中心領域の切り出し処理および画像反転処理を施したのち、それぞれの画像の画像合成処理を施すことにより画像処理データを生成する画像処理部とを備えたものである。この画像処理部は、上記切り出し処理の際の中心領域の範囲が適切か否かを判断し、その判断結果に応じて中心領域の範囲を変更することにより、撮像対象物に対する倍率補正を行う。また、上記中心領域の範囲を変更する際に、撮像対象物がマイクロレンズアレイ部の物体側焦点位置よりも遠くにある場合には、上記中心領域の範囲が、マイクロレンズ間のピッチ長とマイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定される規定範囲よりも大きくなるように変更すると共に、撮像対象物が上記物体側焦点位置よりも近くにある場合には、上記中心領域の範囲が上記規定範囲よりも小さくなるように変更する。

本発明の撮像装置では、画像処理部において、撮像素子により得られた撮像データに対し、マイクロレンズの撮像領域ごとにその中心領域の切り出し処理および画像反転処理が施され、そののちにそれぞれの画像の画像合成処理が施されることにより、画像処理データが生成される。ここで、この画像処理データでは、マイクロレンズの撮像領域ごとにその中心領域の切り出し処理が施されているため、撮像対象物が近接している場合であっても、隣接するマイクロレンズによる撮像領域同士のオーバーラップ領域が除去される。

本発明の撮像装置では、上記撮像対象物が生体である場合に、この生体へ向けて光を照射する光源と、画像処理部により生成された画像処理データに基づき生体の認証を行う認証部とを備えるようにすることが可能である。このように構成した場合、上記オーバーラップ領域の除去後の撮像データである画像処理データに基づき、生体の認証がなされる。よって、高画質の撮像画像による生体認証が可能となり、認証精度が向上する。

本発明の撮像装置によれば、画像処理部において、撮像素子により得られた撮像データに対し、マイクロレンズの撮像領域ごとにその中心領域の切り出し処理および画像反転処理を施したのちにそれぞれの画像の画像合成処理が施すことにより画像処理データを生成するようにしたので、撮像対象物が近接している場合であっても、隣接するマイクロレンズによる撮像領域同士のオーバーラップ領域を除去することができる。よって、近接撮像時における撮像画像の画質を向上させることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る生体認証装置の構成を表す機能ブロック図である。 生体（指先）およびその内部の静脈の態様を模式的に表した斜視図である。 図１に示したマイクロレンズアレイおよび撮像素子の詳細構成を表す断面図である。 指の静脈パターン取得の際の光路について説明するための要部断面図である。 撮像の際のオーバーラップ成分について説明するための要部断面図である。 実施の形態に係る画像処理部による処理動作を表す流れ図である。 図６に示した処理動作を説明するための概念図である。 図６に示した処理動作を説明するための模式図である。 本発明の変形例に係る画像処理部による処理動作を表す流れ図である。 図９に示した処理動作を説明するための要部断面図である。 図９に示した処理動作を説明するための模式図である。 中心領域の範囲を変更した場合の撮像画像の一例を表す図である。 中心領域の範囲を変更した場合の撮像画像の他の例を表す図である。 指紋パターン取得の際の光路について説明するための要部断面図である。 本発明の他の変形例に係る生体認証装置の構成を表す機能ブロック図である。 図１５に示したマイクロレンズアレイの拡大断面図である。 図１６に示したマイクロレンズアレイの作用を説明するための断面模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る生体認証装置（生体認証装置１）の断面構成を表したものである。この生体認証装置１は、認証対象である生体（例えば、図２に示した生体（指先）２）を撮像して生体認証を行い（例えば図２の場合、生体２の内部の静脈２０を撮像して静脈認証を行い）、認証結果（後述する認証結果データＤout）を出力するものであり、光源１０と、カバーガラス１１Ａと、導光部１１Ｂと、マイクロレンズアレイ１２と、撮像素子１３と、画像処理部１４と、パターン保持部１５と、認証部１６と、光源駆動部１８１と、撮像素子駆動部１８２と、制御部１９とから構成されている。

光源１０は、撮像対象物である生体２へ向けて光を照射するものであり、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などにより構成される。なお、この光源１０は、近赤外の波長領域（７００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度の波長領域）の光を発するものであるのが好ましい。そのような波長領域の光を用いた場合、生体に対する透過率と、生体内の還元ヘモグロビン（静脈）への吸収率との兼ね合いより、生体２の静脈認証の際の光利用効率をより高めることができるからである。

導光部１１Ｂは、図１に示したように、光源１０からの射出光Ｌoutを生体２の方向へと導く部分であり、例えばガラス基板や光ファイバなどにより構成される。カバーガラス１１Ａは、導光部１１Ｂ上に配置され、生体認証装置１内部を保護する部分である。なお、このカバーガラス１１Ａは、認証の際に生体２が置かれる部分である。

マイクロレンズアレイ１２は、複数のマイクロレンズがマトリクス状に配列してなり、導光部１１Ｂの下方（具体的には、導光部１１Ｂと撮像素子１３との間）に配置されている。このマイクロレンズアレイ１２内のマイクロレンズは、撮像対象物である生体２の撮像レンズとして機能している。

撮像素子１３は、マイクロレンズアレイ１２からの光を受光して撮像データＤ１を取得するものであり、例えば図３に示したように、マイクロレンズアレイ１２の焦点面（像側焦点距離：Ｆ１）に配置されている。なお、この撮像素子１３は、例えば、マトリクス状に配列された複数のＣＣＤなどにより構成される。

画像処理部１４は、撮像素子１３により得られた撮像データＤ１に対して後述する画像処理を施すことにより、画像処理データ（撮像データＤ２）を生成し、認証部１６へ出力するものである。具体的には、詳細は後述するが、撮像データＤ１に対し、マイクロレンズの撮像領域ごとにその中心領域の切り出し処理および画像反転処理を施したのち、それぞれの画像の画像合成処理を施すことにより、撮像データＤ２を生成するものである。なお、この画像処理部１４、ならびに後述する認証部１６および制御部１９は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成される。

パターン保持部１５は、生体認証の際に用いる生体認証パターン（認証の際に撮像して得られた撮像パターンに対する比較パターンであり、予め生体を撮像して得られたもの）が保持される部分であり、不揮発性の記録素子（例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）など）により構成される。認証部１６は、制御部１９からの制御に応じて、画像処理部１４から出力される撮像パターン（撮像データＤ２の撮像パターン）と、パターン保持部１５に保持されている生体認証パターンとを比較することにより、撮像対象である生体２の認証を行う部分である。

光源駆動部１８１は、制御部１９からの制御に応じて、光源１０の発光駆動を行うものである。撮像素子駆動部１８２は、制御部１９からの制御に応じて、撮像素子１３の撮像駆動（受光駆動）を行うものである。

制御部１９は、画像処理部１４、認証部１６、光源駆動部１８１および撮像素子駆動部１８２の動作を制御するものである。具体的には、画像処理部１４、認証部１６、光源駆動部１８１および撮像素子駆動部１８２の動作を適宜制御するようになっている。

次に、図１〜図８を参照して、本実施の形態の生体認証装置１の動作（生体認証処理）について詳細に説明する。図４は、指の静脈パターン取得の際の光路を断面図で表したものである。

この生体認証装置１では、例えば図４に示したように、まず、カバーガラス１１Ａ上に生体（例えば、指先）２が置かれると、光源駆動部１８１の駆動動作により光源１０から光Ｌoutが射出され、導光部１１Ｂおよびカバーガラス１１Ａを介して生体２へ照射される。この状態で生体２の撮像がなされると、マイクロレンズアレイ１２への入射光線は、図中の光線Ｌ１１のように屈折され、撮像素子１３上で集光される。つまりこの場合、マイクロレンズアレイ１２の焦点は、生体２の内部（静脈部分）および撮像素子１３上に合わせられているため、生体２の静脈の撮像データＤ１（静脈パターン）が得られる。このようにして撮像素子１３により得られた撮像データＤ１は、画像処理部１４において以下説明する画像処理がなされ、撮像データＤ２（画像処理データ）として認証部１６へ供給される。認証部１６では、入力された撮像データＤ２（静脈パターン）と、パターン保持部１５に保持されている静脈認証用の認証パターンとが比較され、これにより静脈認証がなされる。そして認証部１６では、最終的な生体認証の結果（認証結果データＤout）が出力され、これにより生体認証処理が終了となる。

ここで、このように撮像対象物である生体２を近接して撮像する場合、例えば図５に示したように（ここでは、生体２が、マイクロレンズアレイ１２の物体側焦点距離Ｆ２の位置にある場合）、各マイクロレンズの視野角特性等に起因して隣接するマイクロレンズの撮像領域（後述する撮像領域３）同士で重なりが生じるため、その重なりの領域（後述するオーバーラップ領域３２）での映像（図中のオーバーラップ成分Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２）がノイズとなってしまう。なお、図中のオーバーラップ成分Ｇ１１，Ｇ１２は、撮像対象物である生体２における符号Ｇ１部分の撮像により生じたものであり、オーバーラップ成分Ｇ２１，Ｇ２２は、生体２における符号Ｇ２部分の撮像により生じたものである。このようなノイズ（オーバーラップ成分Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２）を含む撮像データＤ１をそのまま用いて生体認証を行った場合、撮像データの画質が劣化しているために認証精度が低下し、誤認証のおそれが生じてしまう。

そこで本実施の形態の生体認証装置１では、画像処理部１４において、撮像素子１３により得られた撮像データＤ１に対して例えば図６〜図８に示すような画像処理動作がなされることにより、生体２を近接して撮像した場合の撮像データの画質劣化が低減されるようになっている。ここで、図６は、画像処理部１４による画像処理動作の一例を流れ図で表したものであり、図７および図８（Ａ）〜（Ｄ）は、このような画像処理動作を概念図および模式図で表したものである。なお、図７において、撮像データＤ１，Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２における矢印は、マイクロレンズアレイ１２内にある１つのマイクロレンズのみが解像している範囲を表しており、図８（Ａ）〜（Ｄ）において、数字「１〜１６」はそれぞれ、以下説明する中心領域３Ａ〜３Ｄ内における撮像素子１３の各画素の撮像データの中身を便宜的に示したものである。

この画像処理部１４では、撮像素子１３から、例えば図７および図８（Ａ）に示したように、各マイクロレンズによる撮像領域３Ａ〜３Ｄのうちのオーバーラップ領域３２Ａ〜３２Ｄ（中心領域３１Ａ〜３１Ｄの周辺の領域）内にオーバーラップ成分Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２が含まれる撮像データＤ１を取得すると（図６のステップＳ１０１）、まず、例えば図７および図８（Ｂ）に示したように、マイクロレンズの撮像領域３Ａ〜３Ｄごとに、その中心領域３１Ａ〜３１Ｄの切り出し処理がなされ、オーバーラップ領域３２Ａ〜３２Ｄが切り離される（ステップＳ１０２）。これにより、オーバーラップ領域３２Ａ〜３２Ｄ内に含まれるオーバーラップ成分Ｇ１１，Ｇ１２，Ｇ２１，Ｇ２２も、中心領域３１Ａ〜３１Ｄ内の撮像データ（撮像データＤ１１）から切り離される。なお、このような切り出し処理の際の中心領域３１は、例えば図５に示したように、生体２がマイクロレンズアレイ１２の物体側焦点距離Ｆ２の位置にある場合には、マイクロレンズ間のピッチ長と、マイクロレンズによる縮小倍率（例えば、図８の例では０．５倍）との乗算値により規定される。

次に、画像処理部１４では、例えば図７および図８（Ｃ）に示したように、マイクロレンズの撮像領域３Ａ〜３Ｄごとに、中心領域３１Ａ〜３１Ｄ内の撮像データ（撮像データＤ１１）に対する画像反転処理がなされる（ステップＳ１０３）。具体的には、図８（Ｂ），（Ｃ）に示したように、中心領域３１Ａ〜３１Ｄ内において、撮像データの並びが左右上下に反転する（この場合、対角線上の一対の撮像データの並びが逆になる）ことにより、中心領域３３Ａ〜３３Ｄ内の撮像データからなる撮像データＤ１２が生成される。

次に、画像処理部１４では、例えば図７および図８（Ｄ）に示したように、撮像データＤ１２における撮像領域３Ａ〜３Ｄごとの画像（中心領域３３Ａ〜３３Ｄ内の各撮像データ）に対する画像合成処理がなされ、これにより撮像データＤ２（画像処理データ）が生成される（ステップＳ１０４）。

最後に、このようにして画像処理部１４において生成された画像処理後の撮像データＤ２が認証部１６へ出力され（ステップＳ１０５）、画像処理動作が終了となる。

このようにして本実施の形態の生体認証装置１では、画像処理部１４において、撮像素子１３により得られた撮像データＤ１に対し、マイクロレンズの撮像領域３ごとにその中心領域３１の切り出し処理および画像反転処理が施され、そののちにそれぞれの画像の画像合成処理が施されることにより、画像処理データ（撮像データＤ２）が生成される。ここで、この撮像データＤ２では、マイクロレンズの撮像領域３ごとにその中心領域３１の切り出し処理が施されているため、撮像対象物である生体２が近接している場合であっても、隣接するマイクロレンズによる撮像領域３同士のオーバーラップ領域３２が除去される。よって、近接撮像時における撮像画像（撮像データＤ２）の画質を向上させることが可能となる。

また、撮像対象物である生体２へ向けて光Ｌoutを照射する光源１０と、画像処理部１４により生成された画像処理データ（撮像データＤ２）に基づき生体２の認証を行う認証部１６とを設け、生体認証装置１として構成されるようにしたので、オーバーラップ領域３２の除去後の撮像データ（撮像データＤ２）に基づいて生体２の認証を行うことができる。よって、高画質の撮像画像（撮像データＤ２）による生体認証が可能となり、従来と比べて生体認証の認証精度を向上させることが可能となる。

また、画像処理部１４において、マイクロレンズの撮像領域３ごとに、撮像データＤ１に対して切り出し処理（ステップＳ１０２）を施したのちに画像反転処理（ステップＳ１０３）を施すようにしたので、後述するように、逆に画像反転処理を行ったのちに切り出し処理を行う場合と比べ、画像処理部１４における処理負担を軽減することが可能となる。

さらに、このようにして近接撮像時における撮像画像の向上が可能となるため、撮像光学系（マイクロレンズアレイ１２や撮像素子１３）を従来よりも薄型化することができ、生体認証装置１全体としても従来よりも薄型化することが可能となる。

（変形例）
次に、本発明の変形例について説明する。本変形例の生体認証装置は、上記実施の形態の生体認証装置１において、画像処理部１４が、切り出し処理の際の中心領域の範囲が適切か否かを判断すると共に、その判断結果に応じて中心領域の範囲を変更することにより、撮像対象物（生体）２に対する倍率補正を行うようにしたものである。なお、上記実施の形態の構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

図９は、本変形例に係る画像処理部１４による画像処理動作を流れ図で表したものであり、上記実施の形態における図６に対応するものである。

本変形例の画像処理動作では、まず、上記実施の形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０４と同様にして、撮像データＤ１が取得されると共に、中心領域の切り出し処理、画像反転処理および画像合成処理が、この順に行われる（図９のステップＳ２０１〜Ｓ２０４）。ただし、本変形例では、中心領域の切り出し処理（ステップＳ２０２）の際の中心領域３１，３３の範囲は、特に予め指定されていなくてもよい。なお、上記実施の形態で説明したように、中心領域３１，３３の範囲を、マイクロレンズ間のピッチ長とマイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定しておいてもよい。

次に、本変形例では、画像処理部１４によって、切り出し処理（ステップＳ２０２）の際の中心領域３１，３３の範囲が、適切か否か判断される（画像判断処理；ステップＳ２０５）。具体的には、詳細は後述するが、画像合成処理（ステップＳ２０４）後の画像（撮像データＤ２）における解像度が最も高くなる場合に、中心領域３１，３３の範囲が適切であると判断されるようになっている。そして、中心領域３１，３３の範囲が適切であると判断された場合には（ステップＳ２０５：Ｙ）、撮像データＤ２がそのまま出力される（ステップＳ２０７）。一方、中心領域３１，３３の範囲が適切はないと判断された場合には（ステップＳ２０５：Ｎ）、判断結果に応じて中心領域３１，３３の範囲の変更処理が行われることにより、撮像対象物２に対する倍率補正がなされる（ステップＳ２０６）。そして、その後は、中心領域３１，３３の範囲が適切であると判断されるまで、ステップＳ２０２〜Ｓ２０４の処理が繰り返されることになる。

このようにして、中心領域３１，３３の範囲の変更処理を行うのは、以下の理由によるものである。すなわち、上記実施の形態では、中心領域３１，３３の範囲は、マイクロレンズ間のピッチ長とマイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により予め規定されている（固定値となっている）。これにより、撮像対象物２が近接している場合であっても、隣接するマイクロレンズによる撮像領域のオーバーラップ領域３２が除去され、近接撮像時における撮像画像（撮像データＤ２）の画質が向上するようになっている。ところが、１つのマイクロレンズのみが解像している範囲は、撮像する物体（撮像対象物２）の高さ、つまりマイクロレンズアレイ１２の物体側焦点距離Ｆ２に依存することから、上記実施の形態とは異なり、撮像対象物２がこのマイクロレンズアレイ１２の物体側焦点距離Ｆ２の位置にないときには（例えば、図１０中の撮像対象物２Ａ，２Ｂ参照）、中心領域３１，３３の範囲をどのように規定するのかが問題となる場合がある。そのような場合、中心領域３１，３３の範囲を、マイクロレンズ間のピッチ長とマイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定しても、隣接するマイクロレンズによる撮像領域のオーバーラップ領域３２の影響が完全には除去できない場合が生じるからである。

そこで、本変形例では、中心領域３１，３３の範囲が適切か否か判断を判断する（ステップＳ２０５）と共に、その判断結果に応じて、例えば図１１に示したように、中心領域３１，３３の範囲の変更処理を行い、撮像対象物２に対する倍率補正を行うようになっている。具体的には、画像処理部１４は、撮像対象物２とマイクロレンズアレイ１２との距離に応じて、中心領域３１，３３の範囲を変更するようになっている。より具体的には、撮像対象物２がマイクロレンズアレイ１２の物体側焦点位置Ｆ２よりも遠くにある場合には（例えば、図１０中の撮像対象物２Ａ）、中心領域３１，３３の範囲が、マイクロレンズ間のピッチ長とマイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定される規定範囲（図１１中の中心領域３１Ｓ，３３Ｓの範囲）よりも、大きくなるように変更する（図１１中の中心領域３１Ｐ，３３Ｐの範囲）。一方、撮像対象物２が物体側焦点位置Ｆ２よりも近くにある場合には（例えば、図１０中の撮像対象物２Ｂ）、中心領域３１，３３の範囲が、マイクロレンズ間のピッチ長とマイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定される規定範囲よりも小さくなるように変更する（図１１中の中心領域３１Ｍ，３３Ｍの範囲）。これにより、撮像対象物２がこのマイクロレンズアレイ１２の物体側焦点距離Ｆ２の位置にない場合であっても、切り出し処理の際の中心領域３１，３３の範囲が適切に設定されることになる。

ここで、図１２は、撮像対象物２であるチャートの一部が、マイクロレンズアレイ１２の物体側焦点距離Ｆ２の位置ある場合の撮像データＤ２の一例を表している。また、図１３は、撮像対象物２であるチャートの一部が、マイクロレンズアレイ１２の物体側焦点距離Ｆ２から少し離れた位置ある場合（例えば、図１０中の撮像対象物２Ａ）の撮像データＤ２の一例を表している。なお、これら図１２および図１３において、（Ｂ）は、中心領域３１，３３の範囲が、マイクロレンズ間のピッチ長とマイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定される規定範囲（図１１中の中心領域３１Ｓ，３３Ｓの範囲に対応）である場合の撮像データＤ２を表している。また、（Ａ）は、中心領域３１，３３の範囲が、この規定範囲に対して上下左右方向とも１画素分狭くなった範囲（図１１中の中心領域３１Ｍ，３３Ｍの範囲に対応）である場合の撮像データＤ２を表している。また、（Ｃ）は、中心領域３１，３３の範囲が、上記規定範囲に対して上下左右方向とも１画素分広くなった範囲（図１１中の中心領域３１Ｐ，３３Ｐの範囲に対応）である場合の撮像データＤ２を表している。ここで、図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）に示した３種類の撮像データＤ２のうちでは、上記実施の形態で説明したように、中心領域３１，３３の範囲が、マイクロレンズ間のピッチ長とマイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定される規定範囲である場合（図１２（Ｂ））が、解像度が最も高くなっている。一方、図１３（Ａ）〜図１３（Ｃ）に示した３種類の撮像データＤ２のうちでは、本変形例で説明したように、中心領域３１，３３の範囲が、上記規定範囲に対して上下左右方向とも１画素分広くなった範囲である場合（図１３（Ｃ））が、解像度が最も高くなっている。これらの結果により、撮像対象物２とマイクロレンズアレイ１２との距離に応じて中心領域３１，３３の範囲を変更することにより、撮像対象物２とマイクロレンズアレイ１２との距離に関わらず、隣接するマイクロレンズによる撮像領域のオーバーラップ領域３２が除去され、近接撮像時における撮像画像（撮像データＤ２）の画質が向上することが分かる。

以上のように本変形例では、画像処理部１４において、中心領域３１，３３の範囲が適切か否か判断を判断すると共に、その判断結果に応じて、中心領域３１，３３の範囲の変更処理を行い、撮像対象物２に対する倍率補正を行うようにしたので、像対象物２がこのマイクロレンズアレイ１２の物体側焦点距離Ｆ２の位置にない場合であっても、近接撮像時における撮像画像（撮像データＤ２）の画質を向上させることが可能となる。

また、倍率補正を行うことにより、距離センシングとして用いることも可能となる。

なお、本変形例では、中心領域３１，３３の範囲が適正化された画像を取得するために、画像判断処理において１枚の画像を選択する場合について説明したが、どのように判断するか、また、何枚の画像を出力するかは、そのような場合には限られない。例えば、撮像対象物２が２次元コードである場合には、適正に読み込まれた画像が、中心領域３１，３３の範囲が適正化された画像に対応するため、本変形例で説明したような画像判断処理は不要となる。

また、本変形例では、撮像対象物２が、２次元形状であるチャートである場合について説明したが、撮像対象物２が３次元形状を持つ場合、取得画像（撮像データＤ１）内の位置に応じて、マイクロレンズからの距離が異なる場合が生じる。そのような場合には、マイクロレンズの撮像領域ごとに、撮像対象物２とマイクロレンズアレイ１２との距離に応じて中心領域３１，３３の範囲を設定し、個別に本変形例の倍率補正を行うようにすればよい。

以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、画像処理部１４において、切り出し処理（ステップＳ１０２）を行ったのちに画像反転処理（ステップＳ１０３）を行う場合について説明したが、逆に、画像反転処理を行ったのちに切り出し処理を行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、図２や図４に示したように、生体２の静脈を撮像して静脈認証を行う生体認証装置１について説明したが、例えば図１４に示したように、光線Ｌ１２により生体２の指紋を撮像することにより、指紋認証を行うようにしてもよい。

また、上記実施の形態等では、マイクロレンズアレイ１２の焦点距離（像側焦点距離Ｆ１および物体側焦点距離Ｆ２）が固定の場合（マイクロレンズアレイ１２の屈折力が固定の場合）について説明したが、例えば図１５に示した生体認証装置１Ａのように、マイクロレンズアレイに電圧を供給する電圧供給部１７をさらに設けると共に、マイクロレンズ（マイクロレンズアレイ１２Ａ）が、この電圧供給部１７から供給される電圧に応じてその屈折力が変化するようにしてもよい。具体的には、このマイクロレンズアレイ１２Ａでは、例えば図１６に示したように、対向する一対の基板１２１，１２５間に液晶層１２３が形成され、この液晶層１２３と基板１２１，１２５との間には、それぞれ、電極１２２，１２４が形成されている。基板１２１，１２５は、それぞれ、例えばガラス基板などの透明基板により構成され、入射光線を透過可能となっている。電極１２２，１２４には、電圧供給部１７から電圧が供給される。これら電極１２２，１２４は、それぞれ、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide；酸化インジウムスズ）などの透明電極により構成され、基板１２１，１２５と同様に、入射光線を透過可能となっている。電極１２２，１２４の表面Ｓ１，Ｓ２のうち、電極１２２側の表面Ｓ１には、凹状の複数の曲面がマトリクス状に形成され、これにより複数の液晶マイクロレンズを構成するようになっている。液晶層１２３は、例えばネマティック液晶などの液晶材料により構成され、電極１２２，１２４間に印加される電圧に応じて屈折率が変化するようになっている。このような構成のマイクロレンズアレイ１２Ａでは、マイクロレンズ１２Ａへの供給電圧が低いと、それに応じて液晶層１２３の屈折率も小さくなり、その結果、マイクロレンズ１２への入射光線は、例えば図１７中の光線Ｌ１のように、比較的小さな屈折角となるような屈折方向へ屈折され、比較的長い焦点距離（例えば、図１７に示した光軸Ｌ０上の焦点位置Ｐ１）で集光される。逆に、マイクロレンズ１２Ａへの供給電圧が高いと、それに応じて液晶層１２３の屈折率も大きくなり、その結果、マイクロレンズ１２への入射光線は、例えば図１７中の光線Ｌ２のように、比較的大きな屈折角となるような屈折方向へ屈折され、比較的短い焦点距離（例えば、図１７に示した光軸Ｌ０上の焦点位置Ｐ２）で集光される。このようにしてマイクロレンズ１２Ａへの供給電圧を変化させることによりマイクロレンズ１２Ａにおいて異なる屈折力が発現し、マイクロレンズアレイ１２Ａの焦点距離が変化する。よって、このようなマイクロレンズアレイ１２Ａを備えた生体認証装置１Ａでは、図４に示したような静脈認証と図１４に示したような指紋認証とを併用することが可能となる。

なお、液晶層１２３を構成する液晶材料の種類によっては、逆に、生体２の静脈パターンを取得する際には、電圧供給部１７からマイクロレンズアレイ１２Ａ内のマイクロレンズへ所定の閾値電圧よりも高い電圧を供給することで、液晶層１２３の屈折率を小さくし、マイクロレンズへの入射光線の屈折角を小さくする一方、生体２の指紋パターンを取得する際には、電圧供給部１７からマイクロレンズアレイ１２Ａ内のマイクロレンズへ所定の閾値電圧よりも低い電圧を供給することで、液晶層１２３の屈折率を大きくし、マイクロレンズへの入射光線の屈折角を大きくするようにすることも可能である。また、図１６および図１７では、電極１２２，１２４の表面Ｓ１，Ｓ２のうちの表面Ｓ１が曲面である場合について説明したが、例えば、表面Ｓ２も曲面とし、液晶層１２３の両側が曲面となるようなマイクロレンズとしてもよい。また、図１６および図１７では、マイクロレンズが液晶マイクロレンズにより構成されている場合について説明したが、印加電圧に応じて入射光線の屈折方向を変位可能なものであれば、他の構成のマイクロレンズとしてもよく、例えば、２種類の異なる液体層を利用した液体マイクロレンズなどを用いてもよい。

さらに、上記実施の形態等では、本発明の撮像装置を用いたアプリケーションの一例として生体認証装置を挙げて説明したが、本発明の撮像装置は、例えば、２次元コードの撮像のような接写が必要な撮像などの他のアプリケーションにも適用することが可能である。

Claims (11)

1. 複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部と、
   前記マイクロレンズアレイ部で集光された光に基づき、撮像対象物の撮像データを取得する撮像素子と、
   前記撮像素子により得られた撮像データに対して、前記マイクロレンズの撮像領域ごとにその中心領域の切り出し処理および画像反転処理を施したのち、それぞれの画像の画像合成処理を施すことにより、画像処理データを生成する画像処理部と
   を備え、
   前記撮像対象物が前記マイクロレンズアレイ部の物体側焦点位置にある場合、前記切り出し処理の際の前記中心領域は、前記マイクロレンズ間のピッチ長と、前記マイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定される
   撮像装置。
2. 前記画像処理部は、前記マイクロレンズの撮像領域ごとに、前記撮像データに対して前記切り出し処理を施したのち、前記画像反転処理を施す
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記画像処理部は、前記切り出し処理の際の前記中心領域の範囲が適切か否かを判断すると共に、その判断結果に応じて中心領域の範囲を変更することにより、前記撮像対象物に対する倍率補正を行う
   請求項１または請求項２に記載の撮像装置。
4. 前記画像処理部は、前記撮像対象物と前記マイクロレンズアレイ部との距離に応じて、前記中心領域の範囲を変更する
   請求項３に記載の撮像装置。
5. 前記画像処理部は、
   前記撮像対象物が前記マイクロレンズアレイ部の物体側焦点位置よりも遠くにある場合には、前記中心領域の範囲が、前記マイクロレンズ間のピッチ長と前記マイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定される規定範囲よりも大きくなるように変更すると共に、
   前記撮像対象物が前記物体側焦点位置よりも近くにある場合には、前記中心領域の範囲が前記規定範囲よりも小さくなるように変更する
   請求項４に記載の撮像装置。
6. 前記画像処理部は、前記画像合成処理後の画像における解像度が最も高くなる場合に、前記中心領域の範囲が適切であると判断する
   請求項３に記載の撮像装置。
7. 前記画像処理部は、前記マイクロレンズの撮像領域ごとに、前記撮像対象物と前記マイクロレンズアレイ部との距離に応じて前記中心領域の範囲を設定し、個別に前記倍率補正を行う
   請求項３に記載の撮像装置。
8. 前記マイクロレンズアレイ部に電圧を供給する電圧供給部を備え、
   前記マイクロレンズは、前記電圧供給部から供給される電圧に応じて、その屈折力が変化するように構成されている
   請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記マイクロレンズアレイ部は、
   一対の基板と、
   前記基板上に形成され、前記電圧供給部からの電圧が印加される一対の電極と、
   前記一対の電極間に設けられた液晶層と
   を含んで構成され、
   前記一対の電極のうちの少なくとも一方が、前記マイクロレンズを構成するための曲面を有している
   請求項８に記載の撮像装置。
10. 前記撮像対象物が生体であり、
    前記生体へ向けて光を照射する光源と、
    前記画像処理部により生成された画像処理データに基づき、前記生体の認証を行う認証部と
    を備えた請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の撮像装置。
11. 複数のマイクロレンズを有するマイクロレンズアレイ部と、
    前記マイクロレンズアレイ部で集光された光に基づき、撮像対象物の撮像データを取得する撮像素子と、
    前記撮像素子により得られた撮像データに対して、前記マイクロレンズの撮像領域ごとにその中心領域の切り出し処理および画像反転処理を施したのち、それぞれの画像の画像合成処理を施すことにより、画像処理データを生成する画像処理部と
    を備え、
    前記画像処理部は、
    前記切り出し処理の際の前記中心領域の範囲が適切か否かを判断し、その判断結果に応じて前記中心領域の範囲を変更することにより、前記撮像対象物に対する倍率補正を行うと共に、
    前記中心領域の範囲を変更する際に、
    前記撮像対象物が前記マイクロレンズアレイ部の物体側焦点位置よりも遠くにある場合には、前記中心領域の範囲が、前記マイクロレンズ間のピッチ長と前記マイクロレンズによる縮小倍率との乗算値により規定される規定範囲よりも大きくなるように変更すると共に、
    前記撮像対象物が前記物体側焦点位置よりも近くにある場合には、前記中心領域の範囲が前記規定範囲よりも小さくなるように変更する
    撮像装置。

Images