JPWO2017217053A1 - 画像撮像装置およびフィルタ - Google Patents
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Abstract
装置の小型化を可能としつつ撮像画像に異物が映り込むことを抑制し、１台の装置で可視光画像および近赤外光画像の複数種類の画像を取得する。光学系（１０１）を透過した被写体の光像を撮像する撮像素子（１０２）と、撮像素子（１０２）から映像信号を読み出す信号読出部（１０３）と、光学系（１０１）の光軸上に配置されたフィルタ部（１０４）と、を備え、フィルタ部（１０４）は、可視領域の光を遮断する可視光遮断部（１０４ａ）と、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部（１０４ｂ）と、を有しており、撮像素子（１０２）に対するフィルタ部（１０４）の相対位置が固定されている。
Description
本発明は、光学系を透過した被写体の光像を撮像する画像撮像装置および該画像撮像装置に用いられるフィルタに関する。
近年、人に知られたくないような個人情報等の重要な情報を不正なアクセスから保護すべく、様々な個人認証方法が提案されてきている。その中でも、生体の個体毎に特有な指紋パターンや虹彩パターン等の情報を用いて個人認証を行う技術は、バイオメトリクス認証技術と呼ばれ、その適用範囲は、従来の入退出管理装置等の大掛かりな装置から、最近では携帯電話装置等の個人向けの小型な装置に至るまで広く実用化されてきている。
このようなバイオメトリクス認証技術の中でも、生体の虹彩を撮影し、その画像（以下、虹彩画像と記す）をコード化処理することにより、認証に用いるための認証情報を得、あらかじめ登録された認証情報と比較照合することにより本人認証を行う技術が虹彩認証技術として知られており、その本人排除率や他人受入率の低さから、信頼性の高い認証技術として、装置の低コスト化も相まって近年広く実用化されている。このような技術においては、虹彩パターンのコード化の方法も広く知られており、コントラストの良い虹彩パターンを撮影するために、近赤外領域の光を眼に照射することが有効であることも広く知られている。
例えば、小型の情報装置に虹彩認証装置が搭載された一例として、携帯電話装置に虹彩認証装置を搭載し、オンラインショッピング等の機能を使用する際に虹彩認証を行うことにより、他人の盗用等を防ぐことのできる技術が提案されている。このような技術においては、虹彩認証のために虹彩画像を撮像するための装置（以下、虹彩画像撮像装置と記す）は、通常の携帯電話装置に搭載されているようなデジタルカメラ機能も有しており、ユーザは、通常の使用時には携帯電話装置に搭載されたデジタルカメラ機能を使用しながら、必要なときに虹彩認証を行うことができる装置が提案されている。
上述した技術においては、虹彩画像撮影用に可視光カットフィルタを用い、通常の風景等の撮影用に近赤外光カットフィルタを用い、それを手動あるいは電気的に、ユーザがフィルタを切り替えて撮像を行うことにより、上述した機能の両立を実現している。
具体的には、特許文献１では、図１２の（ａ）に示すように、望遠レンズ２１および広角レンズ２２の２種類のレンズと、可視光カットフィルタ２３および赤外光カットフィルタ２４の２種類のフィルタと、を搭載したレンズユニット２０を、個体撮像素子１２に対して、Ａの矢印の方向に手動でスライドさせる機構が開示されている。
一方、特許文献２では、図１２の（ｂ）および（ｃ）に示すように、近赤外カット部３１および可視光カット部３２の２種類のフィルタからなるフィルタ部３を、アクチュエータ６により撮像素子部４に対して紙面に対して上下方向にスライドさせる駆動機構が開示されている。
近年、携帯電話装置、ＰＣ（Personal Computer）およびタブレット端末の薄型化および小型化が進んでいる。しかしながら、上記特許文献１や２に開示されたレンズユニット２０またはフィルタ部３をスライドさせる機構を装置内に設けた場合、装置の小型化が困難になるという問題点がある。また、装置内に上記特許文献２に記載の技術のような駆動機構が存在すると、駆動機構からの発塵により、撮像画像に異物が映り込み、市場で不良となるという問題点もある。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置の小型化を可能としつつ撮像画像に異物が映り込むことを抑制し、１台の装置で可視光画像および近赤外光画像の複数種類の画像を取得することができる画像撮像装置などを実現することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像撮像装置は、光学系を透過した被写体の光像を撮像する撮像素子と、上記撮像素子から映像信号を読み出す信号読出部と、上記光学系の光軸上に配置されたフィルタ部と、を備え、上記フィルタ部は、可視領域の光を遮断する可視光遮断部と、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部と、を有し、上記撮像素子は、上記可視光遮断部を透過した光が結像する第１撮像素子部、および上記近赤外光遮断部を透過した光が結像する第２撮像素子部を有しており、上記信号読出部は、上記第１撮像素子部および上記第２撮像素子部のそれぞれから映像信号を個別に読み出すように構成されており、上記撮像素子に対する上記フィルタ部の相対位置が固定されていることを特徴としている。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るフィルタは、画像撮像装置に用いられるフィルタであって、上記フィルタは、可視領域の光を遮断する可視光遮断部と、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部とを有し、上記可視光遮断部と上記近赤外光遮断部との境界に、上記可視領域の光および上記近赤外領域の光を遮光する遮光部材が配置されていることを特徴としている。
本発明の一態様に係る画像撮像装置によれば、装置の小型化を可能としつつ撮像画像に異物が映り込むことを抑制し、１台の装置で可視光画像および近赤外光画像の複数種類の画像を取得することができるという効果を奏する。
本発明の一態様に係るフィルタによれば、可視光遮断部と近赤外光遮断部との境界に位置する面からの反射により発生するフレア等を抑制することが可能となるという効果を奏する。
本発明の実施の形態について図１〜図１１に基づいて説明すれば、次の通りである。以下、説明の便宜上、特定の項目にて説明した構成と同一の機能を有する構成については、同一の符号を付記し、その説明を省略する。
〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る画像撮像装置１００の要部構成を示す断面図である。同図に示すように、画像撮像装置１００は、光学系１０１、撮像素子１０２、信号読出部１０３、フィルタ部（フィルタ）１０４、基板１０５、ホルダ１０６、カラーフィルタ１０７、および筐体１０８を備えている。
図１は、本発明の実施形態１に係る画像撮像装置１００の要部構成を示す断面図である。同図に示すように、画像撮像装置１００は、光学系１０１、撮像素子１０２、信号読出部１０３、フィルタ部（フィルタ）１０４、基板１０５、ホルダ１０６、カラーフィルタ１０７、および筐体１０８を備えている。
画像撮像装置１００は、特にカメラ付き携帯電話装置およびカメラ付きＰＣ等に使用される個人撮影用の画像撮像装置である。また、画像撮像装置１００は、撮影した眼の画像を用いて個人認証を行う虹彩認証装置等の認証機能を有する画像撮像装置でもある。
光学系１０１は、後述するように、被写体の光像を撮像素子１０２の第１撮像素子部２０２ａおよび第２撮像素子部２０２ｂのそれぞれに結像させるものである（図２参照）。本実施形態の光学系１０１は、焦点距離が固定であり、光学系１０１の焦点距離が変化しないようになっている。これにより、後述する焦点調節機構（自動焦点調整機構９０１）を設けなくても良い設計としているため、より装置の小型化を図ることができる。
撮像素子１０２は、光学系１０１を透過した被写体の光像を撮像するものである。また、撮像素子１０２は、後述するように、第１撮像素子部２０２ａおよび第２撮像素子部２０２ｂを有している。第１撮像素子部２０２ａには、可視光遮断部１０４ａを透過した光が結像する。第２撮像素子部２０２ｂには、近赤外光遮断部１０４ｂを透過した光が結像する。次に、撮像素子１０２は、５Ｍ以上の高画素撮像素子を有する。これにより、特殊な望遠レンズを用いることなく、虹彩認証のための領域を小さくすることが可能となる。
信号読出部１０３は、第１撮像素子部２０２ａおよび第２撮像素子部２０２ｂのそれぞれから映像信号を個別に読み出すように構成されている。また、信号読出部１０３は、筐体１０８の外側の基板１０５上に設けられている。
フィルタ部１０４は、光学系１０１の光軸上に配置され、可視領域の光を遮断する可視光遮断部１０４ａと、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部１０４ｂと、を有している。なお、可視光遮断部１０４ａは、８００ｎｍ〜８５０ｎｍを除く波長を有する光を遮断しても良い。一般に、８１０ｎｍ付近の波長は、目の色（外国人は様々な目の色を有している）が変わっても効率的に虹彩パターンを認証可能な波長ある。このため、上記構成によれば、目の色が変わっても効率的に虹彩パターンを認証できるようにすることができる。
基板１０５上には、撮像素子１０２が設けられ、撮像素子１０２の光が結像する側の表面には、カラーフィルタ１０７が設けられている。カラーフィルタ１０７は、通常、撮像素子１０２による撮像画像の多色カラー表示を実現するために、画像（ピクセル）のサブピクセル毎に異なる３原色（ＲＧＢ）のカラーフィルタを有するように構成されている。
基板１０５の撮像素子１０２が設けられている側は、筐体１０８で覆われており、筐体１０８の内部の上部壁面には、フィルタ部１０４が設けられている。また、撮像素子１０２に対するフィルタ部１０４の相対位置は固定されている。すなわち、画像撮像装置１００では、撮像素子１０２に対してフィルタ部１０４の相対的位置を変更するような特別な駆動機構を装置内に設けなくても良い設計としている。このため、画像撮像装置１００によれば、装置の小型化を可能としつつ撮像画像に異物が映り込むことを抑制することができる。
また、画像撮像装置１００によれば、信号読出部１０３は、第１撮像素子部２０２ａおよび第２撮像素子部２０２ｂのそれぞれから映像信号を個別に読み出すように構成されている。ここで、第１撮像素子部２０２ａには、可視光遮断部１０４ａを透過した光が結像する。また、第２撮像素子部２０２ｂには、近赤外光遮断部１０４ｂを透過した光が結像する。よって、第１撮像素子部２０２ａからは、近赤外光画像が取得され、第２撮像素子部２０２ｂからは、可視光画像が取得される。このため、１台の装置で可視光画像および近赤外光画像の複数種類の画像を取得することが可能である。以上により、装置の小型化を可能としつつ撮像画像に異物が映り込むことを抑制し、１台の装置で可視光画像および近赤外光画像の複数種類の画像を取得することができる。
次に、図２に示すように、被写体２０１を撮像素子１０２が撮像する。撮像された画像は信号読出部１０３から読みだされる。撮像素子１０２は、可視光遮断部１０４ａを透過した光が結像光が結像する第１撮像素子部２０２ａと、近赤外光遮断部１０４ｂを透過した光が結像する第２撮像素子部２０２ｂと、を有している。このとき、被写体２０１のある領域２０１ａは、第１撮像素子部２０２ａで撮像され、被写体２０１の領域２０１ａ以外の領域２０１ｂは、第２撮像素子部２０２ｂで撮像される。従って、被写体２０１の領域２０１ａが撮像される光線領域に可視光遮断部１０４ａを配置し、被写体２０１の領域２０１ｂが撮像される光線領域に近赤外光遮断部１０４ｂを配置することで、異なる２種類の画像を撮像することが可能となる。よって、第１撮像素子部２０２ａから近赤外光画像を取得しつつ、第２撮像素子部２０２ｂから可視光画像を取得できるようにすることができる。なお、撮像素子１０２は、異なる任意の領域を出力することが可能である。
次に、図３に示すように、第１撮像素子部２０２ａから虹彩画像領域３０１ａを出力し、第２撮像素子部２０２ｂから可視光画像領域３０１ｂを出力するように設定すれば、１つの撮像装置で、可視光撮像画像と虹彩撮像画像（近赤外光画像）とを別々に出力することが達成される。
以上のように、画像撮像装置１００によれば、１つの撮像装置で、可視光撮像画像と虹彩撮像画像とを別々に出力するという２種類の目的を達成することができるため、上記各画像に対応する２種類の画像撮像装置を準備したり、フィルタ部１０４を可動させる可動部を準備したりする必要がないため、小さいスペースで目的を達成することができる。さらに、１台の画像撮像装置が存在していれば良く、上記各画像に対応する２種類の撮像装置を準備したり、フィルタ部１０４を移動させるための機構を準備したりする必要がないため、安価で目的が達成される。さらに、フィルタ部１０４の可視光遮断部１０４ａおよび近赤外光遮断部１０４ｂの大きさを変更することにより、画像の大きさを任意に設定することが可能となる。また、光学系１０１に駆動部がないため、発塵の発生がなく、高品質の画像撮像装置が提供される。
（フィルタ部１０４の製造方法）
次に図４〜図６に基づき、フィルタ部１０４の製造方法について説明する。図４は、本発明の実施形態１に係るフィルタ部１０４の可視光遮断部１０４ａの製造方法を説明するための図である。
次に図４〜図６に基づき、フィルタ部１０４の製造方法について説明する。図４は、本発明の実施形態１に係るフィルタ部１０４の可視光遮断部１０４ａの製造方法を説明するための図である。
まず、図４の（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス基板４０１上に可視光遮光膜４０２を形成する。形成方法は通常のスパッタリング、蒸着等の方法でよい。可視光は遮光し、例えば透過波長帯は、８００ｎｍ〜８５０ｎｍである。
次に、図４の（ｃ）に示すように、ガラス基板４０１上に可視光遮光膜４０２を形成したフィルタを所望のサイズにカットする。カットは通常のブレードダイシングでも、レーザーダイシングでもよい。
次に、図５は、本発明の実施形態１に係るフィルタ部１０４の近赤外光遮断部１０４ｂの製造方法を説明するための図である。図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、ガラス基板５０１上に近赤外光遮光膜５０２を形成したフィルタを所望のサイズにカットする。近赤外光は遮光し、例えば透過波長帯は、４００ｎｍ〜６５０ｎｍである。
次に、図６の（ａ）に示すように、ガラス基板６０１上で、可視光遮断部１０４ａおよび近赤外光遮断部１０４ｂを貼り合わせることにより、所望のフィルタ部１０４を形成する。
〔変形例〕
次に、図６の（ｂ）に基づき、変形例のフィルタ部（フィルタ）１０４’の構成について説明する。同図に示すように、可視光遮断部１０４ａと近赤外光遮断部１０４ｂとの境界に、可視領域の光および近赤外領域の光を遮光する遮光部材（黒色遮光樹脂６０４）を配置しても良い。すなわち、黒色遮光樹脂６０４を、ガラス基板（第１のガラス基板）４０１と、ガラス基板（第２のガラス基板）５０１と、の間に配置しても良い。これにより可視光遮断部１０４ａと近赤外光遮断部１０４ｂとの境界に位置する面（接合部のガラス面）からの反射により発生するフレア等を抑制することが可能となる。
次に、図６の（ｂ）に基づき、変形例のフィルタ部（フィルタ）１０４’の構成について説明する。同図に示すように、可視光遮断部１０４ａと近赤外光遮断部１０４ｂとの境界に、可視領域の光および近赤外領域の光を遮光する遮光部材（黒色遮光樹脂６０４）を配置しても良い。すなわち、黒色遮光樹脂６０４を、ガラス基板（第１のガラス基板）４０１と、ガラス基板（第２のガラス基板）５０１と、の間に配置しても良い。これにより可視光遮断部１０４ａと近赤外光遮断部１０４ｂとの境界に位置する面（接合部のガラス面）からの反射により発生するフレア等を抑制することが可能となる。
（画像撮像装置１００の製造方法）
次に、図７に基づき、本発明の実施形態１に係る画像撮像装置１００の製造方法について説明する。図７は、画像撮像装置１００の製造方法を説明するための図である。図７の（ａ）は、光学系１０１を保持するホルダ１０６、およびフィルタ部１０４を保持する筐体１０８を示す。
次に、図７に基づき、本発明の実施形態１に係る画像撮像装置１００の製造方法について説明する。図７は、画像撮像装置１００の製造方法を説明するための図である。図７の（ａ）は、光学系１０１を保持するホルダ１０６、およびフィルタ部１０４を保持する筐体１０８を示す。
まず、図７の（ｂ）に示すように、筐体１０８の内部の上部壁面に対して、接着剤７０２を用いてフィルタ部１０４を従来の方法で接着する。次に、図７の（ｃ）に示すように、光学系１０１を、従来の方法にて接着剤７０４を用いて、ホルダ１０６に接着する。
次に、図７の（ｄ）に示すように、信号読出部１０３（コネクタ）が実装された基板１０５を準備し、通常の方法にて、撮像素子１０２（センサ）をダイボンドし、基板１０５と撮像素子１０２を接続するためにワイアボンド７０６を実施する。
次に、図７の（ｃ）に示す部材（固定焦点光学ユニットと称する）を図７の（ｄ）に示す基板１０５上に接着することにより、図７の（ｅ）に示す画像撮像装置１００が作成される。
〔実施形態２〕
次に、図８に基づき、本発明の実施形態２に係るフィルタ部（フィルタ）１０４αの製造方法について説明する。図８は、フィルタ部１０４αの製造方法を説明するための図である。
次に、図８に基づき、本発明の実施形態２に係るフィルタ部（フィルタ）１０４αの製造方法について説明する。図８は、フィルタ部１０４αの製造方法を説明するための図である。
まず、図８の（ａ）に示すように、ガラス基板８０１上にマスク８０２を用いて所望の部分に、可視光遮光膜４０２を形成する。次に、図８の（ｂ）に示すように、マスク８０２とは逆パターンのマスク８０４を用いて、近赤外光遮光膜５０２を形成する。これらの膜の形成方法は通常のスパッタ、あるいは蒸着等の方法で良い。
次に、図８の（ｃ）に示すように、ガラス基板８０１を適当な大きさに通常の方法で切断する。これにより、図８の（ｄ）に示すように所望のフィルタ部１０４αが形成される。このフィルタ部１０４αを用いて、図７で示した製造方法により、本実施形態の画像撮像装置が作成される。
なお、フィルタ部１０４αは、単一のガラス基板８０１上に、可視光遮光膜４０２および近赤外光遮光膜５０２を直接形成した構成であるため、図６の（ａ）に示すフィルタ部１０４よりも薄型化することができる。
〔実施形態３〕
次に、図９および図１０に基づき、本発明の実施形態３に係る画像撮像装置１００’について説明する。図９は、ホルダ１０６に自動焦点調整機構９０１を設けた構成を示す。自動焦点調整機構９０１は、通常のＶＣＭ（Voice Coil Motor）方式あるいは通常のボールガイド方式のものであって良い。図９に示すホルダ１０６を用い、上述した実施形態１および２と同様の製造方法を実施することにより、図１０に示す自動焦点調整機構９０１を有する画像撮像装置１００’が製造される。これにより、撮像画像のピンぼけなどを抑制することができる。
次に、図９および図１０に基づき、本発明の実施形態３に係る画像撮像装置１００’について説明する。図９は、ホルダ１０６に自動焦点調整機構９０１を設けた構成を示す。自動焦点調整機構９０１は、通常のＶＣＭ（Voice Coil Motor）方式あるいは通常のボールガイド方式のものであって良い。図９に示すホルダ１０６を用い、上述した実施形態１および２と同様の製造方法を実施することにより、図１０に示す自動焦点調整機構９０１を有する画像撮像装置１００’が製造される。これにより、撮像画像のピンぼけなどを抑制することができる。
〔実施形態４〕
次に、図１１は、本発明の実施形態４に係る画像撮像装置２００の要部構成を示す断面図である。本実施形態の画像撮像装置２００では、第１撮像素子部２０２ａの光が結像する側の表面（可視光遮光領域）に、すべての光を透過するクリアフィルタ１１１が配置されており、第２撮像素子部２０２ｂの光が結像する側の表面（近赤外光遮光領域）に、ＲＧＢフィルタ１１０（ＲＧＢカラーフィルタ）が配置されている。撮像素子１０２上のフィルタを、近赤外光遮光領域と可視光遮光領域とで分けることにより、近赤外光遮光領域は、ＲＧＢフィルタ１１０の採用により、通常の可視光画像（カラー画像）を撮像することが可能である。また、可視光遮光領域は、クリアフィルタ１１１の採用により、より高感度で、高品質な、虹彩画像を取得することが可能になる。すなわち、上記構成によれば、近赤外光画像を鮮明にし、可視光画像をカラー画像化することができる。
次に、図１１は、本発明の実施形態４に係る画像撮像装置２００の要部構成を示す断面図である。本実施形態の画像撮像装置２００では、第１撮像素子部２０２ａの光が結像する側の表面（可視光遮光領域）に、すべての光を透過するクリアフィルタ１１１が配置されており、第２撮像素子部２０２ｂの光が結像する側の表面（近赤外光遮光領域）に、ＲＧＢフィルタ１１０（ＲＧＢカラーフィルタ）が配置されている。撮像素子１０２上のフィルタを、近赤外光遮光領域と可視光遮光領域とで分けることにより、近赤外光遮光領域は、ＲＧＢフィルタ１１０の採用により、通常の可視光画像（カラー画像）を撮像することが可能である。また、可視光遮光領域は、クリアフィルタ１１１の採用により、より高感度で、高品質な、虹彩画像を取得することが可能になる。すなわち、上記構成によれば、近赤外光画像を鮮明にし、可視光画像をカラー画像化することができる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る画像撮像装置は、光学系（１０１）を透過した被写体の光像を撮像する撮像素子（１０２）と、上記撮像素子から映像信号を読み出す信号読出部（１０３）と、上記光学系の光軸上に配置されたフィルタ部（１０４）と、を備え、上記フィルタ部は、可視領域の光を遮断する可視光遮断部（１０４ａ）と、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部（１０４ｂ）と、を有し、上記撮像素子は、上記可視光遮断部を透過した光が結像する第１撮像素子部（２０２ａ）、および上記近赤外光遮断部を透過した光が結像する第２撮像素子部（２０２ｂ）を有しており、上記信号読出部は、上記第１撮像素子部および上記第２撮像素子部から映像信号を個別に読み出すように構成されており、上記撮像素子に対する上記フィルタ部の相対位置が固定されている構成である。
本発明の態様１に係る画像撮像装置は、光学系（１０１）を透過した被写体の光像を撮像する撮像素子（１０２）と、上記撮像素子から映像信号を読み出す信号読出部（１０３）と、上記光学系の光軸上に配置されたフィルタ部（１０４）と、を備え、上記フィルタ部は、可視領域の光を遮断する可視光遮断部（１０４ａ）と、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部（１０４ｂ）と、を有し、上記撮像素子は、上記可視光遮断部を透過した光が結像する第１撮像素子部（２０２ａ）、および上記近赤外光遮断部を透過した光が結像する第２撮像素子部（２０２ｂ）を有しており、上記信号読出部は、上記第１撮像素子部および上記第２撮像素子部から映像信号を個別に読み出すように構成されており、上記撮像素子に対する上記フィルタ部の相対位置が固定されている構成である。
上記構成によれば、撮像素子に対するフィルタ部の相対位置が固定されている。すなわち、撮像素子に対してフィルタ部の相対的位置を変更するような特別な駆動機構を装置内に設けなくても良い設計としている。このため、装置の小型化を可能としつつ撮像画像に異物が映り込むことを抑制することができる。
また、上記構成によれば、信号読出部は、第１撮像素子部および上記第２撮像素子部から映像信号を個別に読み出すように構成されている。ここで、第１撮像素子部には、可視光遮断部を透過した光が結像する。また、第２撮像素子部には、近赤外光遮断部を透過した光が結像する。よって、第１撮像素子部からは、近赤外光画像が取得され、第２撮像素子部からは、可視光画像が取得される。このため、１台の装置で可視光画像および近赤外光画像の複数種類の画像を取得することが可能である。
以上により、装置の小型化を可能としつつ撮像画像に異物が映り込むことを抑制し、１台の装置で可視光画像および近赤外光画像の複数種類の画像を取得することができる。
本発明の態様２に係る画像撮像装置は、上記態様１において、上記可視光遮断部と上記近赤外光遮断部との境界に、上記可視領域の光および上記近赤外領域の光を遮光する遮光部材（黒色遮光樹脂６０４）が配置されていても良い。上記構成によれば、可視光遮断部と近赤外光遮断部との境界に位置する面からの反射により発生するフレア等を抑制することが可能となる。
本発明の態様３に係る画像撮像装置は、上記態様２において、上記可視光遮断部は、第１のガラス基板（ガラス基板４０１）上に可視光遮光膜（４０２）を形成することで構成され、上記近赤外光遮断部は、第２のガラス基板（ガラス基板５０１）上に近赤外光遮光膜（５０２）を形成することで構成され、上記遮光部材は、上記第１のガラス基板と、上記第２のガラス基板と、の間に配置されていても良い。上記構成によれば、可視光遮断部と近赤外光遮断部との境界に位置するガラス面からの反射により発生するフレア等を抑制することが可能となる。
本発明の態様４に係る画像撮像装置は、上記態様１〜３の何れかにおいて、上記第１撮像素子部の光が結像する側の表面に、すべての光を透過するクリアフィルタが配置されており、上記第２撮像素子部の光が結像する側の表面に、ＲＧＢカラーフィルタが配置されていても良い。上記構成によれば、近赤外光画像を鮮明にし、可視光画像をカラー画像化することができる。
本発明の態様５に係る画像撮像装置は、上記態様１〜４の何れかにおいて、上記可視光遮断部は、８００ｎｍ〜８５０ｎｍを除く波長を有する光を遮断しても良い。一般に、８１０ｎｍ付近の波長は、目の色（外国人は様々な目の色を有している）が変わっても効率的に虹彩パターンを認証可能な波長ある。このため、上記構成によれば、目の色が変わっても効率的に虹彩パターンを認証できるようにすることができる。
本発明の態様６に係る画像撮像装置は、上記態様１〜５の何れかにおいて、上記光学系は、焦点距離が固定されていても良い。上記構成によれば、焦点調節機構を設けなくても良い設計としているため、より装置の小型化を図ることができる。
本発明の態様７に係る画像撮像装置は、上記態様１〜５の何れかにおいて、上記光学系は、自動焦点調整機構（９０１）を備えていても良い。上記構成によれば、撮像画像のピンぼけなどを抑制することができる。
本発明の態様８に係るフィルタは、画像撮像装置に用いられるフィルタ（フィルタ部１０４’）であって、上記フィルタは、可視領域の光を遮断する可視光遮断部（１０４ａ）と、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部（１０４ｂ）とを有し、上記可視光遮断部と上記近赤外光遮断部との境界に、上記可視領域の光および上記近赤外領域の光を遮光する遮光部材（黒色遮光樹脂６０４）が配置されている構成である。上記構成によれば、可視光遮断部と近赤外光遮断部との境界に位置する面からの反射により発生するフレア等を抑制することが可能となる。
本発明の態様９に係るフィルタは、上記態様８において、上記可視光遮断部は、第１のガラス基板（ガラス基板４０１）上に可視光遮光膜（４０２）を形成することで構成され、上記近赤外光遮断部は、第２のガラス基板（ガラス基板５０１）上に近赤外光遮光膜（５０２）を形成することで構成され、上記遮光部材は、上記第１のガラス基板と、上記第２のガラス基板と、の間に配置されていても良い。上記構成によれば、可視光遮断部と近赤外光遮断部との境界に位置するガラス面からの反射により発生するフレア等を抑制することが可能となる。
〔本発明の別の表現〕
本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像撮像装置は、光学系と、上記光学系を透過した被写体の光像を撮像する撮像素子部と、上記撮像素子部の所定の領域から映像信号を読み出す信号読出部と、可視領域の光線を遮断する可視光遮断部と近赤外領域の光線を遮断する近赤外光遮断部とを有する、上記光学系の光軸上に配置されたフィルタ部とを備え、上記可視光遮断部および上記近赤外光遮断部が上記撮像素子部の光路領域の少なくとも一部に介在し、上記信号読出部は上記撮像素子部の上記可視光遮断部および上記近赤外光遮断部を透過した光線が結像した部分の映像信号を各々読み出す構成である。
本発明は、以下のように表現することもできる。すなわち、本発明の一態様に係る画像撮像装置は、光学系と、上記光学系を透過した被写体の光像を撮像する撮像素子部と、上記撮像素子部の所定の領域から映像信号を読み出す信号読出部と、可視領域の光線を遮断する可視光遮断部と近赤外領域の光線を遮断する近赤外光遮断部とを有する、上記光学系の光軸上に配置されたフィルタ部とを備え、上記可視光遮断部および上記近赤外光遮断部が上記撮像素子部の光路領域の少なくとも一部に介在し、上記信号読出部は上記撮像素子部の上記可視光遮断部および上記近赤外光遮断部を透過した光線が結像した部分の映像信号を各々読み出す構成である。
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
１００ 画像撮像装置
１００’ 画像撮像装置
２００ 画像撮像装置
１０１ 光学系
１０２ 撮像素子
１０３ 信号読出部
１０４ フィルタ部（フィルタ）
１０４’ フィルタ部（フィルタ）
１０４α フィルタ部（フィルタ）
１０４ａ 可視光遮断部
１０４ｂ 近赤外光遮断部
１１０ ＲＧＢフィルタ
１１１ クリアフィルタ
２０１ 被写体
２０２ａ 第１撮像素子部
２０２ｂ 第２撮像素子部
４０１ ガラス基板（第１のガラス基板）
４０２ 可視光遮光膜
５０１ ガラス基板（第２のガラス基板）
５０２ 近赤外光遮光膜
６０１ ガラス基板
６０４ 黒色遮光樹脂（遮光部材）
９０１ 自動焦点調整機構
１００’ 画像撮像装置
２００ 画像撮像装置
１０１ 光学系
１０２ 撮像素子
１０３ 信号読出部
１０４ フィルタ部（フィルタ）
１０４’ フィルタ部（フィルタ）
１０４α フィルタ部（フィルタ）
１０４ａ 可視光遮断部
１０４ｂ 近赤外光遮断部
１１０ ＲＧＢフィルタ
１１１ クリアフィルタ
２０１ 被写体
２０２ａ 第１撮像素子部
２０２ｂ 第２撮像素子部
４０１ ガラス基板（第１のガラス基板）
４０２ 可視光遮光膜
５０１ ガラス基板（第２のガラス基板）
５０２ 近赤外光遮光膜
６０１ ガラス基板
６０４ 黒色遮光樹脂（遮光部材）
９０１ 自動焦点調整機構
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る画像撮像装置は、光学系を透過した被写体の光像を撮像する撮像素子と、上記撮像素子から映像信号を読み出す信号読出部と、上記光学系の光軸上に配置されたフィルタ部と、を備え、上記フィルタ部は、可視領域の光を遮断する可視光遮断部と、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部と、を有し、上記撮像素子は、上記可視光遮断部を透過した光が結像する第１撮像素子部、および上記近赤外光遮断部を透過した光が結像する第２撮像素子部を有しており、上記信号読出部は、上記第１撮像素子部および上記第２撮像素子部のそれぞれから映像信号を個別に読み出すように構成されており、上記撮像素子に対する上記フィルタ部の相対位置が固定されており、上記可視光遮断部と上記近赤外光遮断部との境界に、上記可視領域の光および上記近赤外領域の光を遮光する遮光部材が配置されていることを特徴としている。
Claims (9)
- 光学系を透過した被写体の光像を撮像する撮像素子と、
上記撮像素子から映像信号を読み出す信号読出部と、
上記光学系の光軸上に配置されたフィルタ部と、を備え、
上記フィルタ部は、可視領域の光を遮断する可視光遮断部と、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部と、を有し、
上記撮像素子は、上記可視光遮断部を透過した光が結像する第１撮像素子部、および上記近赤外光遮断部を透過した光が結像する第２撮像素子部を有しており、
上記信号読出部は、上記第１撮像素子部および上記第２撮像素子部のそれぞれから映像信号を個別に読み出すように構成されており、
上記撮像素子に対する上記フィルタ部の相対位置が固定されていることを特徴とする画像撮像装置。 - 上記可視光遮断部と上記近赤外光遮断部との境界に、上記可視領域の光および上記近赤外領域の光を遮光する遮光部材が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像撮像装置。
- 上記可視光遮断部は、第１のガラス基板上に可視光遮光膜を形成することで構成され、
上記近赤外光遮断部は、第２のガラス基板上に近赤外光遮光膜を形成することで構成され、
上記遮光部材は、上記第１のガラス基板と、上記第２のガラス基板と、の間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の画像撮像装置。 - 上記第１撮像素子部の光が結像する側の表面に、すべての光を透過するクリアフィルタが配置されており、上記第２撮像素子部の光が結像する側の表面に、ＲＧＢカラーフィルタが配置されていることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の画像撮像装置。
- 上記可視光遮断部は、８００ｎｍ〜８５０ｎｍを除く波長を有する光を遮断することを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の画像撮像装置。
- 上記光学系は、焦点距離が固定されていることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の画像撮像装置。
- 上記光学系は、自動焦点調整機構を備えていることを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の画像撮像装置。
- 画像撮像装置に用いられるフィルタであって、
上記フィルタは、可視領域の光を遮断する可視光遮断部と、近赤外領域の光を遮断する近赤外光遮断部とを有し、
上記可視光遮断部と上記近赤外光遮断部との境界に、上記可視領域の光および上記近赤外領域の光を遮光する遮光部材が配置されていることを特徴とするフィルタ。 - 上記可視光遮断部は、第１のガラス基板上に可視光遮光膜を形成することで構成され、上記近赤外光遮断部は、第２のガラス基板上に近赤外光遮光膜を形成することで構成され、
上記遮光部材は、上記第１のガラス基板と、上記第２のガラス基板と、の間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のフィルタ。
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