JP6069822B2 - 撮像方法、生体認証方法、撮像装置および生体認証装置 - Google Patents
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Description
この構成によれば、第一第一電極による発光と第二第一電極による発光とを交互に行い得るので、一方の領域が発光している際に他方の領域で受光する事ができ、シグナル光のノイズ光に対する割合(S/N比)を高める事ができる。即ち、鮮明な画像を容易に撮像する事ができる。
この構成によれば、発光している領域(発光領域)と受光している領域(受光領域)との距離を近過ぎず遠過ぎず最適にし得るので、鮮明な画像を容易に撮像する事ができる。
この構成によれば、電源に接続している方の第一電極部を発光領域とし、電源に接続していない方の第一電極部を受光領域とするので、鮮明な画像を容易に撮像する事ができる。
この構成によれば、鮮明な画像を用いて生体認証が行われるので、認証精度を高める事ができる。
第一画像では第二第一電極部のS/N比が高く、第二画像では第一第一電極部のS/N比が高くなる。両画像でS/N比が高い領域は相補的になり、これらの合成画像を作れるので、この構成によれば、画像全域に渡りS/N比を高くする事ができる。
この構成によれば、S/N比が高い鮮明な画像を用いて生体認証が行われるので、認証精度を高める事ができる。
この構成によれば、背景光(バックグラウンドノイズ光)を除去できるので、より鮮明な画像を容易に撮像する事ができる。
この構成によれば、S/N比が高く、より鮮明な画像を用いて生体認証が行われるので、認証精度を高める事ができる。
この構成によれば、S/N比が高く、より鮮明な静脈画像を得る事ができる。
この構成によれば、S/N比が高く、より鮮明な指紋画像を得る事ができる。
「光学装置の概要」
先ず、光学装置の概要を、図1を参照して説明する。
図1は、実施形態1における光学装置1の断面図である。光学装置1は発光部10と受光部20とを備え、指などの対象物Fに対して発光部10から照射光ILを照射し、対象物Fからの反射光RLを受光部20にて受光する。発光部10及び受光部20は対象物Fに対して同じ側に設けられ、発光部10は受光部20より対象物F側に位置している。即ち、指などの対象物Fと受光部20との間に発光部10が位置することになる。発光部10は受光部20よりも光学装置1の表側(対象物Fを設置する側の面)に設けられるので、フロントライトとも呼ばれる。この発光部10は、第一発光部11と第二発光部12とを備えると共に、透光性を有している。第一発光部11と第二発光部12とは其々独立に制御され、独立に発光させる事が可能となっている。勿論、第一発光部11と第二発光部12とを同時に発光させる事も可能である。図1では第一発光部11が照射光ILを発光し、第二発光部12は発光していない状態を描いてある。第一発光部11と第二発光部12との間には、部間透光部13が設けられ、発光部10及び部間透光部13は反射光RLを透過させる。従って、第一発光部11が発光している際には、図1に示す様に、反射光RLは、第二発光部12と部間透光部13とを透過して、受光部20に到る。反対に、第二発光部12が発光している際には、反射光RLは、第一発光部11と部間透光部13とを透過して、受光部20に到る。受光部20には、反射光RLの光量を計測する計測セル21が複数個備えられている。各計測セル21は、そのセルで受光した光を、その光量に応じた電気信号へと変換する。
次に、光学装置の概要を、図2を参照して説明する。
図2は、発光部10と受光部20との構成を説明した図で、(a)は発光部10を表側から見た平面図で、(b)は(a)のA−A’に相当する光学装置1の断面を拡大した図である。図2(a)に示す様に、発光部10は、第一発光部11と第二発光部12とを含み、第一発光部11と第二発光部12とは平面的に重畳する事はなく、離間されて形成されている。又、第一発光部11と第二発光部12とは櫛歯状で、互いに噛み合うように形成されている。第一電極16は、第一第一電極112と第二第一電極122とを含み、第一発光部11は第一第一電極112に接続し、第二発光部12は第二第一電極122に接続する。従って、第一第一電極112と第二第一電極122とは平面的に重畳する事はなく、離間されて形成されている事になる。同様に、第一第一電極112と第二第一電極122とは櫛歯状で、互いに噛み合うように形成されている。第一第一電極112と第二第一電極122とは別々に電源に接続され得るので、第一発光部11と第二発光部12とは別々に発光する事が可能となる。第一発光部11と第二発光部12との間(即ち、第一第一電極112と第二第一電極122との間)は部間透光部13であり、透光性を有している。発光部10は撮像する対象物Fに適した波長の照射光ILを発光する。例えば、撮像する対象物Fが指の静脈の場合、照射光ILは波長が750nmから3000nm(より好ましくは800nmから900nm)の範囲にある近赤外光である。静脈を流れる還元ヘモグロビンは近赤外光を吸収する性質がある。従って、近赤外光を用いて指を撮像すると、指の皮下にある静脈部分が周辺組織に比べて暗く写り、この明暗の差による紋様が静脈像となって撮像される。
次に、受光部の回路構成を、図4を参照して説明する。
図4は、受光部20の回路構成を説明した図である。受光部20は計測領域22を有し、計測領域22には複数の計測セル21が規則的に配列されている。ここでは計測セル21が行列状に配置されている。前述の如く、計測セル21は、その法線上の第一基板31に部間透光部13や内部透光部14が設けられ、第三基板33にマイクロレンズMLが設けられる位置に形成される。これらの計測セル21が個別に光量を計測する事で、画像が撮像される。計測領域22の外側には選択回路SCやパラレル・シリアル変換回路PSCが備えられている。選択回路SCは第一選択回路SCAと第二選択回路SCBとを含んでいる。又、パラレル・シリアル変換回路PSCはサンプルホールド回路SHCとサンプルホールド選択回路SHSとを含んでいる。これらの計測領域22や選択回路SC、及びパラレル・シリアル変換回路PSCには制御部30に接続する配線が引かれている。尚、図4では、複数種類の配線も象徴として一本の黒線で描いてある場合(例えば、パラレル・シリアル変換回路PSCへの入力PSINや選択回路SCへの入力SCIN、及び出力線DOUT)もある。又、計測領域22には複数の計測セル21が設けられているが、理解を容易とする為に、一つの計測セル21とそれに接続する配線とを描いてある。
次に計測セルの回路構成を、図4を参照して説明する。尚、図4にはトランジスターのソースとドレインとをsとdとで示し、ダイオードのアノードとカソードとをAとCとで示してある。計測領域22には、第一選択線GSELAと、読み出し線Senseと、第二選択線GSELBと、リセット線GRSTと、正電源Vddと、負電源Vssとが配線されている。計測セル21は行列状に並ぶが、第一選択線GSELAが行方向を定め、読み出し線Senseが列方向を定めている。即ち、i行目の第一選択線GSELAとj列目の読み出し線Senseとの交点に、i行j列に位置する計測セル21が配置される。従って、計測セル21がM行N列の行列状に配置されている場合、第一選択線GSELAはM本設けられ、読み出し線SenseはN本設けられる。尚、MもNも1以上の整数である。第二選択線GSELBも、第一選択線GSELAに一対一対応してM本設けられるのが好ましく、図4にもそう描かれている。但し、本実施形態では第二選択線GSELBは選択非選択の動作がなされず、全計測セル21で同じ電位を取るので、複数行又は複数列の計測セル21で一本の第二選択線GSELBを共用しても良い。同様に正電源Vddと負電源Vssも、複数行又は複数列の計測セル21で一本の正電源Vdd、或いは一本の負電源Vssを共用しても良い。第一選択線GSELAは第一選択回路SCAに電気的に接続し、第一選択回路SCAによって選択される。同様に、第二選択線GSELBは第二選択回路SCBに電気的に接続し、第二選択回路SCBによって選択される。同様に、リセット線GRSTは第三選択回路SCCに電気的に接続し、第三選択回路SCCによって選択される。読み出し線Senseは、列毎に設けられた一つの要素回路に電気的に接続される。尚、AとBとが電気的に接続するとは、AとBとが配線で直接結ばれている場合の他に、AとBとの間にパスゲートなどのスイッチが設けられ、スイッチが導通状態になった際にAとBとが導通状態になる場合をも含んでいる。
次に光学装置を用いて一枚の画像を取得する方法を、図4を参照して説明する。第一選択線GSELAと第二選択線GSELBとリセット線GRSTとには選択信号か非選択信号が供給される。選択信号とはその配線にゲートが接続するトランジスターをオン状態とする信号で、非選択信号とはその配線にゲートが接続するトランジスターをオフ状態とする信号である。本実施形態では、リセットトランジスターRSTTFTや電流源トランジスターCSTFT、選択トランジスターSELTFTにN型トランジスターを用いているので、選択信号が高電位(正電源Vdd以上の高い電位)となり、非選択信号が低電位(例えば、接地電位などの負電源Vss)となる。
次に図5乃至8を参照して、対象物の画像を形成する方法を説明する。対象物Fの画像は、第一画像を用いて、或いは第二画像を用いて、或いは第一画像と第二画像とを用いて、形成される。第一画像は、第一元画像から、又は第一元画像とオフ画像とから、形成される。第二画像は、第二元画像から、又は第二元画像とオフ画像とから、形成される。
上述の光学装置1は静脈センサーや指紋センサーなどの各種生体認証センサーに適応できる。これらの他にも、デジタルカメラやイメージセンサー、スキャナーなどの電子機器に本実施形態に係わる光学装置1を適用する事ができる。光学装置1を静脈センサーや指紋センサーに適応する場合、光学装置1に接触センサーを設け、対象物が光学装置1に触れた時に、光学装置1が自動的に動作する様にしても良い。
光学装置1は静脈センサーや指紋センサーなどの各種生体認証センサーに適応できる。ここでは光学装置1を用いた生体認証方法を、図9を参照して、説明する。
第一第一電極112による発光と第二第一電極122による発光とを交互に行い得るので、一方の領域が発光している際に他方の領域で受光する事ができる。又、発光している領域(発光領域)と受光している領域(受光領域)との距離を近過ぎず遠過ぎず最適にできる。これらの結果、シグナル光のノイズ光に対する割合(S/N比)を高める事ができる。又、背景光(バックグラウンドノイズ光)を除去できる。背景光除去に関しては、オプティカルブラック画素で引き算する場合や、出荷時にオフ画像のデータを記憶部40に記憶させておく方式ではできない、計測セル毎の暗電流補正や温度補正が可能となる。又、メカニカルシャッターを着けるよりも薄型化できると共に、メカニカルシャッターではできない外光の影響を除去できる。即ち、鮮明な画像を容易に撮像する事ができる。こうした鮮明な画像を用いて生体認証が行われるので、認証精度を高める事ができる。
「第一電極と第二電極とが異なる形態」
図10は、変形例1に係わる発光部10の構成を説明しており、図2のB−B’を拡大した断面図である。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
「発光素子が異なる形態」
図11は、変形例2に係わる発光部10の構成を説明しており、図2のB−B’を拡大した平面図である。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
「画像形成工程が異なる形態」
図12は変形例3に係わる画像形成工程S1(図9参照)で、対象物Fの画像を形成する手順を説明したフローチャート図である。尚、実施形態1と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
Claims (10)
- 第一発光部と第二発光部と受光部とを有する光学装置を用いた撮像方法であって、
前記第一発光部と前記第二発光部とは、透光性を有し、
対象物に対して前記第一発光部から光を照射し、前記対象物からの反射光を前記第二発光部を透過して前記受光部にて受光して第一画像が形成され、
前記対象物に対して前記第二発光部から光を照射し、前記対象物からの反射光を前記第一発光部を透過して前記受光部にて受光して第二画像が形成され、
前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記対象物の画像が形成されることを特徴とする撮像方法。 - 第一発光部と第二発光部と受光部とを有する光学装置を用いた撮像方法であって、
前記第一発光部と前記第二発光部とは、透光性を有し、
前記第一発光部も前記第二発光部も発光していない状態で前記受光部にて受光してオフ画像が形成され、
対象物に対して前記第一発光部から光を照射し、前記対象物からの反射光を前記第二発光部を透過して前記受光部にて受光して第一元画像が形成され、
前記対象物に対して前記第二発光部から光を照射し、前記対象物からの反射光を前記第一発光部を透過して前記受光部にて受光して第二元画像が形成され、
前記第一元画像から前記オフ画像を減じて第一画像が形成され、
前記第二元画像から前記オフ画像を減じて第二画像が形成され、
前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記対象物の画像が形成されることを特徴とする撮像方法。 - 第一発光部と第二発光部と受光部とを有する光学装置を用いた生体認証方法であって、
前記第一発光部と前記第二発光部とは、透光性を有し、
対象物に対して前記第一発光部から光を照射し、前記対象物からの反射光を前記第二発光部を透過して前記受光部にて受光して第一画像が形成され、
前記対象物に対して前記第二発光部から光を照射し、前記対象物からの反射光を前記第一発光部を透過して前記受光部にて受光して第二画像が形成され、
前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記対象物の画像が形成され、
前記対象物の画像を用いて生体認証が行われることを特徴とする生体認証方法。 - 第一発光部と第二発光部と受光部とを有する光学装置を用いた生体認証方法であって、
前記第一発光部と前記第二発光部とは、透光性を有し、
前記第一発光部も前記第二発光部も発光していない状態で前記受光部にて受光してオフ画像が形成され、
対象物に対して前記第一発光部から光を照射し、前記対象物からの反射光を前記第二発光部を透過して前記受光部にて受光して第一元画像が形成され、
前記対象物に対して前記第二発光部から光を照射し、前記対象物からの反射光を前記第一発光部を透過して前記受光部にて受光して第二元画像が形成され、
前記第一元画像から前記オフ画像を減じて第一画像が形成され、
前記第二元画像から前記オフ画像を減じて第二画像が形成され、
前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記対象物の画像が形成され、
前記対象物の画像を用いて生体認証が行われることを特徴とする生体認証方法。 - 第一発光部と第二発光部と受光部とを有する撮像装置であって、
前記第一発光部と前記第二発光部とは、透光性を有し、
対象物に対して前記第一発光部から光が照射され、前記対象物からの反射光が前記第二発光部を透過して前記受光部にて受光して第一画像が形成され、
前記対象物に対して前記第二発光部から光が照射され、前記対象物からの反射光が前記第一発光部を透過して前記受光部にて受光して第二画像が形成され、
前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記対象物の画像が形成されることを特徴とする撮像装置。 - 第一発光部と第二発光部と受光部とを有する撮像装置であって、
前記第一発光部と前記第二発光部とは、透光性を有し、
前記第一発光部も前記第二発光部も発光していない状態で前記受光部にて受光してオフ画像が形成され、
対象物に対して前記第一発光部から光が照射され、前記対象物からの反射光が前記第二発光部を透過して前記受光部にて受光して第一元画像が形成され、
前記対象物に対して前記第二発光部から光が照射され、前記対象物からの反射光が前記第一発光部を透過して前記受光部にて受光して第二元画像が形成され、
前記第一元画像から前記オフ画像を減じて第一画像が形成され、
前記第二元画像から前記オフ画像を減じて第二画像が形成され、
前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記対象物の画像が形成されることを特徴とする撮像装置。 - 請求項5または請求項6に記載の撮像装置であって、
前記第一発光部と前記第二発光部との間には、部間透光部が設けられ、
前記対象物からの反射光が前記透光部を透過して前記受光部にて受光する
ことを特徴とする撮像装置。 - 第一発光部と第二発光部と受光部とを有する生体認証装置であって、
前記第一発光部と前記第二発光部とは、透光性を有し、
対象物に対して前記第一発光部から光が照射され、前記対象物からの反射光が前記第二発光部を透過して前記受光部にて受光して第一画像が形成され、
前記対象物に対して前記第二発光部から光が照射され、前記対象物からの反射光が前記第一発光部を透過して前記受光部にて受光して第二画像が形成され、
前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記対象物の画像が形成され、
前記対象物の画像を用いて生体認証が行われることを特徴とする生体認証装置。 - 第一発光部と第二発光部と受光部とを有する生体認証装置であって、
前記第一発光部も前記第二発光部も発光していない状態で前記受光部にて受光してオフ画像が形成され、
前記第一発光部と前記第二発光部とは、透光性を有し、
対象物に対して前記第一発光部から光が照射され、前記対象物からの反射光が前記第二発光部を透過して前記受光部にて受光して第一元画像が形成され、
前記対象物に対して前記第二発光部から光が照射され、前記対象物からの反射光が前記第一発光部を透過して前記受光部にて受光して第二元画像が形成され、
前記第一元画像から前記オフ画像を減じて第一画像が形成され、
前記第二元画像から前記オフ画像を減じて第二画像が形成され、
前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記第一画像と前記第二画像とを用いて前記対象物の画像が形成され、
前記対象物の画像を用いて生体認証が行われることを特徴とする生体認証装置。 - 請求項8または請求項9に記載の生体認証装置であって、
前記第一発光部と前記第二発光部との間には、部間透光部が設けられ、
前記対象物からの反射光が前記透光部を透過して前記受光部にて受光する
ことを特徴とする生体認証装置。
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