JP5828371B2 - 画像取得装置、生体認証装置、電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、人体の静脈パターンを撮影して個人認証するに好適な画像取得装置、生体認証装置、電子機器に関する。

人間の生体情報を利用して個人認証を行う技術として、指の静脈パターンを利用するものが、銀行のＡＴＭに導入され、注目を集めている。指の静脈パターンを用いた認証方法は、指紋のように犯罪捜査を連想させたり、虹彩のように直接眼球に光を照射したりすることがないので心理的抵抗感が少なく、また、容易に観測できる生体表面ではなく内部の特徴のため、偽造が困難という利点がある。

このような生体内部の指の静脈パターンは、生体への透過性の高い近赤外光源によって指を照明し、それを近赤外に感度のあるカメラもしくはイメージセンサーなどで撮影することで得られる。血液中のヘモグロビンは近赤外光を良く吸収するため、血管部分では光が吸収され、周辺組織に比べて暗く写る。この明暗の差による紋様が静脈パターンとなる。
この種の指静脈認証装置の従来例として、例えば特許文献１に記載の認証装置が挙げられる。特許文献１の認証装置は、ガイドに沿って置かれた指の左右から近赤外光を照射することにより、指の静脈パターンを撮影するものである。

ところで、モバイル機器の普及に伴い、金融決済をモバイル機器で行うニーズが高まってきている。例えば、携帯電話は、金融決済端末の候補の１つに挙げられており、それに必要な個人認証方法として、指静脈認証が注目されている。現在、携帯電話は筐体自体の薄型化が進んでおり、また携帯電話は屋外でも使用されるため、携帯電話に搭載される指静脈パターンを撮影する装置には、薄型化、対環境性能の両立が求められる。

対環境性能については、撮影用の近赤外光源以外からの光、すなわち太陽光などの外乱光の存在が、撮影される静脈パターンの品質に多大な影響を与える。例えば、太陽光が撮影対象となる指に照射される場合などが挙げられる。太陽光には、可視波長だけでなく、近赤外波長の光も含まれ、その光強度は静脈パターン撮影用の近赤外光源の光強度よりもはるかに大きい。よって、指に太陽光が照射された場合、太陽光に含まれる強い可視光、ならびに近赤外光の影響で、撮像部が飽和し静脈パターンが白とび画像となり、認証が不可能になる不都合を生じ得る。

係る現象を解決するために、バンドパスフィルターあるいは可視光カットフィルターを光学系に内蔵させる例が特許文献２、３、４に記載されている。特許文献２では、マイクロレンズ基板が可視光カットフィルターを兼ねる方法が開示されており、特許文献３では、微小レンズアレイに可視光カットフィルターを内蔵する方法が開示されている。また、特許文献４では、バンドパスフィルターにレンズを形成する方法が開示されている。

特開２００４−２６５２６９号公報 特開２００８−１６８１１８号公報 特開２００９−２３８２０５号公報 特開２００９−１７２２６３号公報

しかしながら、太陽光に含まれる近赤外光の光強度は静脈パターン撮影用の近赤外光源の光強度よりも大きいため、可視光カットフィルターを用いたとしても、撮像部が飽和し静脈パターンが白とび画像となり、認証が不可能になったりする不都合を生じ得る。

また、バンドパスフィルターは通常、誘電体多層膜（干渉フィルター）、多層膜カットフィルターあるいは、色ガラスからなるため、フィルター自体が厚くなり、装置の厚みを増加させてしまう。さらには高価であるので、装置のコストアップに繋がってしまう。誘電体多層膜単独でバンドパスフィルターを形成した場合には、厚みの増加はないものの、透過中心波長の両側に副透過帯が現れ、可視光を透過してしまい、この影響で撮像部が飽和し、静脈パターンが白とび画像となり、認証が不可能になったりする不都合を生じ得るという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例に係る画像取得装置は、複数の受光素子を備える撮像部と、上記受光素子へ入射する光を集光する、上記受光素子と一対一に平面配置された複数の微小レンズを備える集光部と、被写体からの光が上記受光素子に入射する経路上に、アモルファスシリコンを含むバンドパスフィルターと、を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、アモルファスシリコンが可視領域において、大きな吸収を持っているため、誘電体多層膜単独でバンドパスフィルターを構成した際に現れる副透過帯（透過中心波長の両側に現れる）のうち、可視領域のものを強く抑制できることとなり、これによって、多層膜カットフィルターあるいは、色ガラスを用いずとも透過帯域を十分に制限することが可能となる。したがって、上記アモルファスシリコンを含む上記バンドパスフィルターを備えることで、指に太陽光が照射された際に、撮像部が飽和し、静脈パターンが白とび画像となり、認証が不可能になったりする不都合を回避できる。また、多層膜カットフィルターあるいは、色ガラスが不要であるため、上記画像取得装置の薄型化、低コスト化も可能となる。

［適用例２］上記適用例に記載の画像取得装置において、上記撮像部と上記集光部との間に配置され、互いに隣り合う上記微小レンズ間での光線クロストークを防ぐ遮光部を備え、上記撮像部、上記集光部、上記遮光部の少なくとも一つに、上記バンドパスフィルターが内蔵されていることを特徴とする。

本適用例によれば、上記撮像部、上記集光部、上記遮光部の少なくとも一つに、上記アモルファスシリコンを含む上記バンドパスフィルターが内蔵されているため、上記画像取得装置のより一層の薄型化を実現できる。

［適用例３］上記適用例に記載の画像取得装置において、上記被写体に光を照射する光源を備えることを特徴とする。

本適用例によれば、上記被写体に光を照射する光源を備えるため、室内等で静脈パターンを撮影することが可能となる。

［適用例４］上記適用例に記載の画像取得装置において、上記光源の発光ピーク波長と上記バンドパスフィルターの透過ピーク波長とが、一致していることを特徴とする。

本適用例によれば、上記光源の発光ピーク波長と上記アモルファスシリコンを含む上記バンドパスフィルターの透過ピーク波長とが、一致しているため、上記光源を使用して静脈パターンを撮影する際に、上記アモルファスシリコンを含む上記バンドパスフィルターを備えたことによる上記受光素子への入射光量の低下を抑制できる。したがって、室内などで上記光源を使用する場合、屋外で指に太陽光が照射される場合のいずれにおいても、静脈パターンを撮影することが可能となる。なお、本発明において、発光ピーク波長と透過ピーク波長とが「一致する」とは、双方の数値が完全に一致する場合のほか、双方の数値が実質的に一致する場合（双方の数値が一致するに等しい場合）も含意する。例えば、発光ピーク波長と透過ピーク波長とが形式的には相違する場合でも、例えば両者間の相違が製造誤差の範囲内にあるならば、両者は実質的に一致する（すなわち本発明の範囲に属する）と観念される。もっとも、発光ピーク波長と透過ピーク波長とが完全に一致する構成は、発明の効果の観点から格別に有効な構成ではあるが、上記受光素子への入射光量の低下を抑制するという所期の効果にとって必須の構成とまでは言えない。

［適用例５］上記適用例に記載の画像取得装置において、上記バンドパスフィルターは、二つのミラー層と上記二つのミラー層に挟まれたスペーサー層とで構成され、上記ミラー層は、上記光源の中心波長（λ）において、互いに略λ／４の光学路長を有する、上記アモルファスシリコン薄膜と、上記アモルファスシリコンと屈折率の異なる材料からなる薄膜と、が交互に積層された構造であり、上記スペーサー層は、上記光源の中心波長（λ）において、略λ／２の光学路長を有する、上記アモルファスシリコン薄膜、あるいは、上記アモルファスシリコンと屈折率の異なる材料からなる薄膜であることを特徴とする。

本適用例によれば、透過ピーク波長が上記光源の発光ピーク波長と一致し、可視領域の副透過帯（透過中心波長の両側に現れる）の発生を抑制した上記バンドパスフィルターを実現できる。したがって、室内等で上記光源を使用する場合、屋外で指に太陽光が照射される場合のいずれにおいても、好適な静脈パターンを撮影することが可能となる。

［適用例６］上記適用例に記載の画像取得装置において、上記バンドパスフィルターは、二つのミラー層と上記二つのミラー層に挟まれたスペーサー層とで構成され、上記ミラー層は、上記光源の中心波長（λ）よりも短い波長（λ２）において、互いに略（λ２）／４の光学路長を有する、上記アモルファスシリコン薄膜と、上記アモルファスシリコンと屈折率の異なる材料からなる薄膜と、が交互に積層された構造であり、上記スペーサー層は、上記光源の中心波長（λ）よりも長い波長（λ３）において、略（λ３）／２の光学路長を有する、上記アモルファスシリコン薄膜、あるいは、上記アモルファスシリコンと屈折率の異なる材料からなる薄膜であることを特徴とする。

本適用例によれば、透過ピーク波長が上記光源の発光ピーク波長と一致し、可視領域の副透過帯（透過中心波長の両側に現れる）の発生をより一層抑制した上記バンドパスフィルターを実現できる。したがって、室内等で上記光源を使用する場合、屋外で指に太陽光が照射される場合のいずれにおいても、より一層好適な静脈パターンを撮影することが可能となる。

［適用例７］上記適用例に記載の画像取得装置において、上記バンドパスフィルターは、上記アモルファスシリコン薄膜と、上記アモルファスシリコンと屈折率の異なる材料からなる薄膜と、が交互に奇数（２n＋１ n＝２、３、・・・）層積層された構造であり、上記バンドパスフィルターのn＋１層目以外の光学路長は、前記光源の中心波長（λ）よりも短い波長（λ５）において略（λ５）／４であり、n＋１層目の光学路長は、上記光源の中心波長（λ）よりも短い波長（λ５）において略（λ５）／４よりも小さいことを特徴とする。

本適用例によれば、透過ピーク波長が上記光源の発光ピーク波長と一致し、可視領域の副透過帯（透過中心波長の両側に現れる）の発生をより一層抑制した上記バンドパスフィルターを実現できる。したがって、室内等で上記光源を使用する場合、屋外で指に太陽光が照射される場合のいずれにおいても、より一層好適な静脈パターンを撮影することが可能となる。

［適用例８］本適用例に係る生体認証装置は、人体の生体情報を取得し、個人認証を行う生体認証装置であって、上記適用例に記載の画像取得装置を備えたことを特徴とする。

本適用例によれば、室内、屋外を問わず静脈パターンを撮影できる画像取得装置を備えるため、あらゆる環境下で個人認証を行うことが可能となる。

［適用例９］本適用例に係る電子機器は、上記適用例に記載の生体認証装置を備えたことを特徴とする

本適用例によれば、室内、屋外を問わず静脈パターンによる個人認証が可能となるため、あらゆる環境下で、例えば、電子機器のロック状態の解除、電子機器へのログインなどを簡便に行うことが可能となる。

第１実施形態に係る画像取得装置の斜視図。 第１実施形態に係る画像取得部の断面を示す模式図。 第１実施形態に係るバンドパスフィルターの構成を示す模式図。 第１実施形態に係るバンドパスフィルターの波長−透過率特性を示す図。 第２実施形態に係るバンドパスフィルターの波長−透過率特性を示す図。 第３実施形態に係るバンドパスフィルターの波長−透過率特性を示す図。 生体認証装置としての静脈認証装置のブロック図、動作説明図。 電子機器としての携帯電話機、モバイルパソコンの斜視図。

（第１実施形態）
以下、図面を参照し、第１実施形態に係る画像取得装置について説明する。なお、以下の全ての図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際のものとは適宜に異ならせてある。

図１は本実施形態に係る画像取得装置１の斜視図である。本実施形態の画像取得装置１は、筐体１０と筐体１０の上面に開口部１１を有し、開口部１１に対応する位置に画像取得部１２が備えられている。開口部１１は撮影対象である指（不図示）が筐体１０上面部と接するように置かれた場合に、この指によって覆われる大きさで形成されている。なお、開口部１１の指による覆われ方に個人差が生じないように、指ガイドを設置することも可能である。

開口部１１を指で覆った際に、同じく指で覆われる位置に撮影対象となる指に光を照射する発光ピーク波長が８５０ｎｍの光源１３が備えられている。光源１３としてはＬＥＤ（発光ダイオード）、ＬＤ（レーザダイオード）、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子などを用いることができる。光源１３から発光する光は、近赤外光、特に波長７００ｎｍから波長９００ｎｍ付近の近赤外光が望ましい。波長７００ｎｍから波長９００ｎｍ付近の近赤外光は、一般的に「生体の窓」と呼ばれる波長範囲であり、生体組織をよく透過する。一方で静脈を流れる血液に含まれる還元ヘモグロビンにより吸収されるため、他の波長の光源を用いた場合と比較し、より鮮明な静脈パターンを撮影できる。

図１においては、光源１３は下から上へ向けて、すなわち、画像取得装置１から指へ向かう方向に光を照射しているが、これは一例に過ぎない。指の側方から光を照射するような位置に、すなわち、画像取得装置１に指ガイドを設置し、指ガイド内に光源１３を配置し、指を照射してもよい。また、図１では光源１３は６個示されているが、これに限らない。光源１３を６個以上配置し、撮影のための光量を増加させるとともに、撮影範囲をより均等な光量で照明することにより、より高品質な静脈パターンの撮影が可能になる。

図２は、図１の画像取得装置１のＡ−Ａ’線における模式断面図、すなわち、画像取得部１２の断面を模式的に示す図である。
図２に示すように、画像取得部１２は、透明支持体３４、遮光層３５、開口部３６からなる遮光部２２と、複数の受光素子３８を備える撮像部２３と、透明支持体３１、バンドパスフィルター３３、複数の微小レンズ３２からなる集光部２１とから構成され、接着層３７により一体化されている。集光部２１と遮光部２２とは所定の間隔を持って配置されており、接着層３７は複数の微小レンズ３２が形成されている領域の外周部に設けられている。同様に、遮光部２２と撮像部２３とは所定の間隔を持って配置されており、接着層３７は双方の基板間に充填されている。

遮光部２２は透明支持体３４、遮光層３５、開口部３６で構成されており、透明支持体３４はガラスあるいは石英等の近赤外光に透明な材料で形成されている。遮光層３５は、近赤外光吸収層として機能するもので、光吸収材料が混入された樹脂材料、Ｃｒ等が用いられる。開口部３６は、遮光層３５をフォトリソグラフィー技術等で部分的に除去することで形成される。

なお、遮光部２２の構成として、上記の開口部３６を有する遮光層３５の他に、開口部を有する、光吸収材料が混入された樹脂材料等からなる一定の高さの隔壁を用いてもよい。

撮像部２３は、複数の受光素子３８が備えられ、一般的なＣＭＯＳイメージセンサーやＣＣＤイメージセンサーを用いることができる。

集光部２１は、ガラスあるいは石英等の透明支持体３１、バンドパスフィルター３３上に、微小レンズ３２を平面状にアレイ配列したものであるが、その微小レンズ３２として球面レンズを用いることも非球面レンズを用いることもできる。非球面レンズを用いることで光学特性を向上させることができる。微小レンズ３２の具体的な作成方法として、リフロー法や面積諧調マスク法、研磨法などの加工法、あるいは、それらの加工法で作成した型を用いた成型加工法などを用いることができる。材料は透明樹脂やガラスなどを用いることができる。

図３はバンドパスフィルター３３の構成を示す模式図である。図３に示すように、バンドパスフィルター３３は、ガラスあるいは石英等の透明支持体３１上に形成されたアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜４１、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）薄膜４２の薄膜積層体である。

薄膜積層体からなるバンドパスフィルターは、一般的に知られているように、光学路長がλ／４の高屈折率層と低屈折率層を対としたミラー層の上に光学路長がλ／２のスペーサー層を設け、その上に先のミラー層を逆転させて積層した基本構造を有する。本実施形態のバンドパスフィルター３３も、同様な構造を有す。ミラー層４３は、光源１３の発光ピーク波長（λ）８５０ｎｍにおいて、互いに略λ／４の光学路長を有する、高屈折率層としてのａ−Ｓｉ薄膜４１と、低屈折率層としてのＳｉＯ₂薄膜４２とが交互に積層された構造であり、スペーサー層４４は、光源１３の発光ピーク波長（λ）８５０ｎｍにおいて、略λ／２の光学路長を有するＳｉＯ₂薄膜４２である。

具体的には、透明支持体３１側から、ａ−Ｓｉ（５４．０ｎｍ）、ＳｉＯ₂（１４３．４ｎｍ）、ａ−Ｓｉ（５４．０ｎｍ）、ＳｉＯ₂（２８６．９ｎｍ）、ａ−Ｓｉ（５４．０ｎｍ）、ＳｉＯ₂（１４３．４ｎｍ）、ａ−Ｓｉ（５４．０ｎｍ）の７層構成でこの順に積層されており、カッコ内の数字はａ−Ｓｉ薄膜４１またはＳｉＯ₂薄膜４２の膜厚である。なお、８５０ｎｍにおけるａ−Ｓｉの屈折率は３．９３５、ＳｉＯ₂の屈折率は１．４８２である。なお、スペーサー層４４の光学路長は、薄膜の膜厚と屈折率との積で表される。

本実施形態の静脈パターン撮影手順は次の通りである。撮影時に指が筐体１０上面部の開口部１１、光源１３を覆うように置かれ、光源１３から照射された近赤外光が指に入射する。入射した近赤外光は、指の内部を散乱して伝播する。このとき、静脈の血液では近赤外光が吸収されるが、その他の部分は透過する。したがって、指内部で散乱して、開口部１１に放射される近赤外光を複数の受光素子３８で受光することによって、静脈パターンを撮影することができる。

開口部１１に放射される近赤外光は透明支持体３１、バンドパスフィルター３３、微小レンズ３２、透明支持体３４、開口部３６、接着層３７をこの順で透過し、受光素子３８に入射する。なお、図２に示すように、受光素子３８、開口部３６、及び微小レンズ３２は、同軸上に配置され、開口部１１に放射される近赤外光は微小レンズ３２のレンズ面でレンズ作用を受け、受光素子３８に向かって収束しながら進行する。このとき、遮光層３５、開口部３６は集光部２１の各微小レンズ３２を透過した光線のクロストークを抑制し、鮮明な静脈パターンの撮影に寄与するものである。

図４は本実施形態において用いたバンドパスフィルターの波長−透過率特性を示す図である。図示するように、光源１３の発光ピーク波長８５０ｎｍとバンドパスフィルター３３の透過ピーク波長が一致しているため、光源１３を使用して静脈パターンを撮影する際に、バンドパスフィルター３３を備えたことによる受光素子３８への入射光量の低下を抑制できる。したがって、室内等において、光源１３を照明とした静脈パターンの撮影が可能となる。

一般的に知られているようにａ−Ｓｉは可視領域において、大きな吸収を持っている。このため、誘電体多層膜単独でバンドパスフィルター３３を構成した際に現れる副透過帯（透過ピーク波長の両側に現れる）のうち、可視領域のものを強く抑制できることとなり、多層膜カットフィルターあるいは、色ガラスを用いずとも透過帯域を十分に制限することが可能となる。したがって、指に太陽光が照射された際に、撮像部２３が飽和し、静脈パターンが白とび画像となり、認証が不可能になったりする不都合を回避できる。これにより、室内等で光源１３を照明として使用する場合、屋外で指に太陽光が照射される場合のいずれにおいても、好適な静脈パターンを撮影することが可能となる。

また、多層膜カットフィルターあるいは、色ガラスが不要となるため、画像取得装置１の低コスト化が可能となる。またさらに、本実施形態では、バンドパスフィルター３３が集光部２１の透明支持体３１上に形成されているため、バンドパスフィルター３３を備えたことによる、画像取得装置１の厚みの増加をほぼなくすことが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態の画像取得装置について説明する。第２実施形態の画像取得装置は、第１実施形態に係る画像取得装置１と同様の基本構成を備えており、画像取得装置１との違いは、画像取得部１２のバンドパスフィルター３３を構成するａ−Ｓｉ薄膜４１とＳｉＯ₂薄膜４２の膜厚が異なることである。したがって、画像取得装置１の斜視図、および画像取得部１２の断面図は図１、図２と同様であり、バンドパスフィルター３３の構成を示す模式図は図３と同様である。本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態のバンドパスフィルター３３は、二つのミラー層４３と二つのミラー層４３に挟まれたスペーサー層４４とで構成され、ミラー層４３は、光源１３の発光ピーク波長（λ）８５０ｎｍよりも短い７００ｎｍにおいて、互いに略λ／４の光学路長を有する、ａ−Ｓｉ薄膜４１と、ＳｉＯ₂薄膜４２とが交互に積層された構造である。スペーサー層４４は、光源１３の発光ピーク波長８５０ｎｍよりも長い９６０ｎｍにおいて、略λ／２の光学路長を有するＳｉＯ₂薄膜４２である。

具体的には、透明支持体３１側から、ａ−Ｓｉ（４１．８ｎｍ）、ＳｉＯ₂（１１７．８ｎｍ）、ａ−Ｓｉ（４１．８ｎｍ）、ＳｉＯ₂（３２５ｎｍ）、ａ−Ｓｉ（４１．８ｎｍ）、ＳｉＯ₂（１１７．８ｎｍ）、ａ−Ｓｉ（４１．８ｎｍ）の７層構成でこの順に積層されており、カッコ内の数字はａ−Ｓｉ薄膜４１またはＳｉＯ₂薄膜４２の膜厚である。なお、７００ｎｍにおけるａ−Ｓｉの屈折率は４．１８７、ＳｉＯ₂の屈折率は１．４８６であり、９６０ｎｍにおけるＳｉＯ₂の屈折率は１．４７７である。

図５は本実施形態において用いたバンドパスフィルターの波長−透過率特性を示す図である。図示するように、光源１３の発光ピーク波長（λ）８５０ｎｍとバンドパスフィルター３３の透過ピーク波長が一致している。このため、第１実施形態と同様な効果、すなわち、光源１３を使用して静脈パターンを撮影する際に、バンドパスフィルター３３を備えたことによる受光素子３８への入射光量の低下を抑制できる。したがって、室内等において、光源１３を照明とした静脈パターンの撮影が可能となる。

また、第１実施形態と同様に、本実施形態のバンドパスフィルター３３も可視領域において大きな吸収を持つａ−Ｓｉ薄膜４１を含んでおり、さらに、ａ−Ｓｉ薄膜４１、ＳｉＯ₂薄膜４２の膜厚を上記のごとく調整することにより、誘電体多層膜単独でバンドパスフィルター３３を構成した際に現れる副透過帯（透過ピーク波長の両側に現れる）のうち、可視領域のものを、第１実施形態と比して、より一層強く抑えられることを見出した。したがって、指に太陽光が照射された際に、撮像部２３が飽和し、静脈パターンが白とび画像となり、認証が不可能になったりする不都合を回避できる。これにより、室内等で光源１３を照明として使用する場合、屋外で指に太陽光が照射される場合のいずれにおいても、より一層好適な静脈パターンを撮影することが可能となる。

（第３実施形態）
次に、第３実施形態の画像取得装置について説明する。第３実施形態の画像取得装置は、第１実施形態に係る画像取得装置１と同様の基本構成を備えており、画像取得装置１との違いは、画像取得部１２のバンドパスフィルター３３を構成するａ−Ｓｉ薄膜４１とＳｉＯ₂薄膜４２の膜厚が異なることである。したがって、画像取得装置１の斜視図、および画像取得部１２の断面図は図１、図２と同様であり、バンドパスフィルター３３の構成を示す模式図は図３と同様である。本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態のバンドパスフィルター３３は、ａ−Ｓｉ薄膜４１と、ＳｉＯ₂薄膜４２が交互に奇数（２n＋１ n＝２、３、・・・）層積層された構造であり、バンドパスフィルター３３のn＋１層目以外の光学路長は、光源１３の発光ピーク波長（λ）８５０ｎｍよりも短い７００ｎｍにおいて、略λ／４の光学路長を有する。一方、n＋１層目の光学路長は、光源１３の発光ピーク波長よりも短い７００ｎｍにおいてλ／４よりも小さい光学路長を有する。

具体的には、透明支持体３１側から、ａ−Ｓｉ（４１．８ｎｍ）、ＳｉＯ₂（１１７．８ｎｍ）、ａ−Ｓｉ（４１．８ｎｍ）、ＳｉＯ₂（３８ｎｍ）、ａ−Ｓｉ（４１．８ｎｍ）、ＳｉＯ₂（１１７．８ｎｍ）、ａ−Ｓｉ（４１．８ｎｍ）の７層構成でこの順に積層されており、カッコ内の数字はａ−Ｓｉ薄膜４１またはＳｉＯ₂薄膜４２の膜厚である。なお、７００ｎｍにおけるａ−Ｓｉの屈折率は４．１８７、ＳｉＯ₂の屈折率は１．４８６である。

図６は本実施形態において用いたバンドパスフィルターの波長−透過率特性を示す図である。図示するように、光源１３の発光ピーク波長（λ）８５０ｎｍとバンドパスフィルター３３の透過ピーク波長が一致している。このため、第１実施形態、第２実施形態と同様な効果、すなわち、光源１３を使用して静脈パターンを撮影する際に、バンドパスフィルター３３を備えたことによる受光素子３８への入射光量の低下を抑制できる。したがって、室内等において、光源１３を照明とした静脈パターンの撮影が可能となる。

また、第１実施形態、第２実施形態と同様に、本実施形態のバンドパスフィルター３３も可視領域において大きな吸収を持つａ−Ｓｉ薄膜４１を含んでおり、さらに、ａ−Ｓｉ薄膜４１、ＳｉＯ₂薄膜４２の膜厚を上記のごとく調整することにより、誘電体多層膜単独でバンドパスフィルター３３を構成した際に現れる副透過帯（透過ピーク波長の両側に現れる）のうち、可視領域のものを、第１実施形態、第２実施形態と比して、より一層強く抑えられることを見出した。したがって、指に太陽光が照射された際に、撮像部２３が飽和し、静脈パターンが白とび画像となり、認証が不可能になったりする不都合を回避できる。これにより、室内等で光源１３を照明として使用する場合、屋外で指に太陽光が照射される場合のいずれにおいても、さらにより一層好適な静脈パターンを撮影することが可能となる。

（第４実施形態）
＜生体認証装置＞
次に、本実施形態の生体認証装置について説明する。図７（ａ）は生体認証装置としての静脈認証装置のブロック図である。図７（ａ）に示すように、生体認証装置としての静脈認証装置８０は、記憶部８１、撮像部８２、発光部８３、認証実行部８４、及び制御部８５を有する。なお、静脈認証装置８０は画像取得装置１を備える。すなわち、撮像部８２、発光部８３は画像取得装置１に相当し、撮像部８２は画像取得部１２に、発光部８３は光源１３に相当する。

発光部８３は、制御部８５から伝達される信号に基づいて、近赤外光を指に向けて出射する。撮像部８２は、制御部８５から伝達される制御信号に基づいて撮影動作を開始し、取得した静脈パターンを制御部８５に出力する。

制御部８５は、記憶部８１に格納されたプログラムに基づいて信号の演算処理、信号伝送といった各種の処理を実行し、撮像部８２から出力される静脈パターンを認証実行部８４に伝達する。

記憶部８１は、ハードディスク、半導体メモリー（ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、又はＳＲＡＭ（Static Random Access Memory））といった記憶装置である。記憶部８１には、生体認証を実現するためのプログラム、画像構成を実現するためのプログラム、認証時に用いられる予め登録された静脈パターン、及び認証履歴といった情報が格納される。

認証実行部８４は、取得静脈パターンと予め登録された静脈パターンに基づいて認証を実行する。認証実行部８４による具体的な認証方法は任意である。静脈認証の方法は、静脈パターンの類似性を判別する各種方法に依存する。

図７（ｂ）を参照して、静脈認証装置８０の動作について説明する。まず静脈認証装置８０は非動作状態にある。

次に、静脈認証装置８０の静脈認証機能が活性化される（Ｓ１）。

次に、静脈認証装置８０は静脈パターン取得を実行する（Ｓ２）。すなわち、制御部８５は、撮像部８２を動作状態とし、発光部８３から近赤外光を出射させる。これにより静脈パターンが取得される。

次に、認証実行部８４は、撮像部８２が取得した静脈パターン及び予め登録された静脈パターンに基づいて静脈認証を行う（Ｓ３）。なお、静脈認証の具体的な方法は、画像処理技術の多様性に応じて様々である。

最終的に、認証実行部８４は、認証が成功したかどうかを判断する（Ｓ４）。認証成功の場合、認証実行部８４は、認証成功を示す信号を制御部８５に出力する。認証失敗の場合、認証実行部８４は、認証失敗を示す信号を制御部８５に出力する。

認証成功の場合、制御部８５は認証成功の信号を外部に出力する（Ｓ５）。また、認証失敗の場合は、静脈認証装置８０は非動作状態に戻る。

上述の説明から明らかなように、静脈認証を確実に行うには、良好な静脈パターンの取得が必要不可欠である。静脈認証装置８０は、室内、屋外を問わず良好な静脈パターンを撮影できる画像取得装置１を備えるため、あらゆる環境で静脈認証を確実に行うことが可能になる。

（第５実施形態）
＜電子機器＞
次に、上述の実施形態にかかる静脈認証装置８０を電子機器に適用した例について説明する。図８（ａ）は、電子機器としての携帯電話きの斜視図である。本実施形態の電子機器としての携帯電話機１００は、表示部１０１、操作ボタン１０２及び静脈認証装置８０を備えている。静脈認証装置８０は、内部に組み込まれた画像取得装置１によって取得された静脈パターンで個人認証を行い、携帯電話機１００のロック状態を解除したり、金融決済の際の個人認証を行うことができる。

携帯電話機１００は、室内、屋外を問わず静脈パターンを撮影できる画像取得装置１を有する静脈認証装置８０を備えているため、あらゆる環境下で個人認証を行うことができる。

図８（ｂ）は、電子機器としてのモバイルパソコンの斜視図である。本実施形態の電子機器としてのいモバイルパソコン１１０は、表示部１１１、入力ボタン１１２及び静脈認証装置８０を備えている。静脈認証装置８０は、内部に組み込まれた画像取得装置１によって取得された静脈パターンで個人認証を行い、モバイルパソコン１１０にログインしたり、金融決済の際の個人認証を行うことができる。

モバイルパソコン１１０は、室内、屋外を問わず静脈パターンを撮影できる画像取得装置１を有する静脈認証装置８０を備えているため、あらゆる環境下で個人認証を行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、バンドパスフィルター３３として、ａ−Ｓｉ薄膜４１と、ＳｉＯ₂薄膜４２とから構成される薄膜積層体を例にして説明したが、窒化シリコン等、近赤外光に透明であり、ａ−Ｓｉと屈折率の異なる材料であれば、ＳｉＯ₂に代わり、バンドパスフィルター３３に適用することが可能である。

上記実施形態では、バンドパスフィルター３３を、集光部２１の透明支持体３１と微小レンズ３２との間に設けた構成としたが、バンドパスフィルター３３を、集光部２１の透明支持体３１の微小レンズ３２が形成されていない側に設けてもよい。

また、バンドパスフィルター３３を、遮光部２２の透明支持体３４の遮光層３５が形成されていない側に設けてもよく、バンドパスフィルター３３を遮光部２２の透明支持体３４と遮光層３５の間、あるいは、遮光層３５、開口部３６上に設けてもよい。

さらに、バンドパスフィルター３３を撮像部２３の受光素子３８上に設けてもよい。

１…画像取得装置、１０…筐体、１１…開口部、１２…画像取得部、１３…光源、２１…集光部、２２…遮光部、２３…撮像部、３１…透明支持体、３２…微小レンズ、３３…バンドパスフィルター、３４…透明支持体、３５…遮光層、３６…開口部、３７…接着層、３８…受光素子、４１…アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）薄膜、４２…二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）薄膜、 ４３…ミラー層、４４…スペーサー層、８０…静脈認証装置、８１…記憶部、８２…撮像部、８３…発光部、８４…認証実行部、８５…制御部、１００…電子機器としての携帯電話機、１０１…表示部、１０２…操作ボタン、１１０…電子聞きとしてのモバイルパソコン、１１１…表示部、１１２…入力ボタン。

Claims (7)

1. 複数の受光素子を備える撮像部と、
   前記受光素子へ入射する光を集光する、前記受光素子と一対一に平面配置された複数の微小レンズを備える集光部と、
   被写体からの光が前記受光素子に入射する経路上に、アモルファスシリコンを含むバンドパスフィルターと、
   前記被写体に光を照射する光源と、を備え、
   前記光源の発光ピーク波長と前記バンドパスフィルターの透過ピーク波長とが、一致し
   ており、
   前記バンドパスフィルターは、二つのミラー層と前記二つのミラー層に挟まれたスペーサー層とで構成され、
   前記光源の発光ピークの波長を第一波長（λ）とし、前記第一波長よりも短い波長を第二波長（λ _２ ）とし、前記第一波長よりも長い波長を第三波長（λ _３ ）とした際に、
   前記ミラー層は、前記アモルファスシリコン薄膜と、前記アモルファスシリコンと屈折率の異なる材料からなる薄膜と、が交互に積層された構造であり、前記アモルファスシリコン薄膜の光学路長は前記第二波長の略１／４倍（（λ _２ ）／４）であり、前記屈折率の異なる材料からなる薄膜の光学路長は前記第二波長の略１／４倍（（λ _２ ）／４）であり、
   前記スペーサー層は、前記アモルファスシリコン薄膜、あるいは、前記屈折率の異なる材料からなる薄膜であり、前記スペーサー層の光学路長は、前記第三波長の略１／２倍（（λ _３ ）／２）である事を特徴とする画像取得装置。
2. 前記第一波長は８５０ｎｍであり、前記第二波長は７００ｎｍであり、前記第三波長は９６０ｎｍである事を特徴とする請求項１に記載の画像取得装置。
3. 複数の受光素子を備える撮像部と、
   前記受光素子へ入射する光を集光する、前記受光素子と一対一に平面配置された複数の微小レンズを備える集光部と、
   被写体からの光が前記受光素子に入射する経路上に、アモルファスシリコンを含むバンドパスフィルターと、
   前記被写体に光を照射する光源と、を備え、
   前記光源の発光ピーク波長と前記バンドパスフィルターの透過ピーク波長とが、一致し
   ており、
   前記バンドパスフィルターは、前記アモルファスシリコン薄膜と、前記アモルファスシリコンと屈折率の異なる材料からなる薄膜と、が交互に奇数層（２ｎ＋１層、ｎ＝２、３、・・・）積層された構造であり、
   前記光源の発光ピークの波長を第一波長（λ）とし、前記第一波長よりも短い波長を第五波長（λ _５ ）とした際に、
   前記バンドパスフィルターのｎ＋１層目以外の層の光学路長は、前記第五波長の略１／４倍（（λ _５ ）／４）であり、
   前記バンドパスフィルターのｎ＋１層目の光学路長は、前記前記第五波長の略１／４倍（（λ _５ ）／４）よりも小さい事を特徴とする画像取得装置。
4. 前記第一波長は８５０ｎｍであり、前記第五波長は７００ｎｍであり、前記ｎ＋１層目以外の層の光学路長は１７５ｎｍであり、前記ｎ＋１層目の光学路長は５６ｎｍである事を特徴とする請求項３に記載の画像取得装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の画像取得装置であって、
   前記撮像部と前記集光部との間に配置され、互いに隣り合う前記微小レンズ間での光線クロストークを防ぐ遮光部を備え、
   前記撮像部、前記集光部、前記遮光部の少なくとも一つに前記バンドパスフィルターが内蔵されていることを特徴とする画像取得装置。
6. 人体の生体情報を取得し、個人認証を行う生体認証装置であって、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の画像取得装置を備えたことを特徴とする生体認証装置。
7. 請求項６に記載の生体認証装置を備えたことを特徴とする電子機器。

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