KR20090054903A

KR20090054903A - 촬상 장치 및 그 방법

Info

Publication number: KR20090054903A
Application number: KR1020080115549A
Authority: KR
Inventors: 카즈노리 야마구치; 츠토무 하라다; 미츠루 타테우치; 료이치 츠자키
Original assignee: 소니 가부시끼 가이샤
Priority date: 2007-11-27
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2009-06-01
Also published as: JP2009129365A; CN101447018A; TWI393059B; US20090134328A1; TW200931322A; US8101912B2

Abstract

촬상 장치는 피사체의 화상을 촬상하는 촬상 디바이스와, 피사체를 조명할 수 있는 적어도 하나의 조명용 광원과, 상기 조명용 광원으로부터의 조명광을 피사체의 복수의 다른 영역에 대해 부분적으로 조사시키는 것이 가능하고, 상기 조명광의 조사 영역을 순차로 변경시키는 것이 가능한 조명 영역 제어부와, 상기 조명 영역 제어부에 의해 제어되는 복수의 조명 상태하에서 상기 촬상 디바이스가 피사체의 화상을 촬상하도록 하는 제어부를 갖는다.

Description

촬상 장치 및 그 방법{IMAGE-TAKING APPARATUS AND METHOD THEREOF}

본 발명은 일본특허출원 제2007-306318호(2007.11.27)의 우선권 주장 출원이다.

본 발명은, 조명 상태가 다른 복수의 촬상 화상을 취득 가능하고, 생체의 지문이나 손가락 정맥 또는 손바닥 정맥 등을 촬상하여 생체 인증을 행하는 생체 인증 장치 등에 적용 가능한 촬상 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

예를 들면 손가락의 등쪽으로부터 조명광을 조사하고, 손가락의 바닥측에서 촬영을 행함으로써 손가락 정맥의 촬영을 행하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 일본특개 제2004-49705호 참조).

도 1은, 일본특개 제2004-49705호에 개시된 조명 광원에 적외 LED를 사용하고, 손가락의 등측으로부터 조명광을 조사하고 손가락의 바닥측에서 촬영을 행함으로써 정맥 촬상을 행하는 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.

이 경우, 조명용 광원에 적외 LED(1, 2, 3)를 사용하고, 피사체(OBJ)인 손가락의 바닥측으로 광을 조사함으로써 손가락을 투과하여 오는 화상을 촬상 디바이스(4)에서 촬상한다.

또한, 생체의 손가락의 측면으로부터 조명광을 조사하고, 손가락의 바닥측에서 촬영을 행함으로써 손가락 정맥의 촬영을 행하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 일본특개 제2006-95056호 참조).

또한, 생체의 손가락의 바닥측으로부터 조명광을 조사하고, 손가락의 바닥측으로부터 조명광을 조사하고 손가락의 바닥측에서 촬영을 행함으로써 손가락 정맥의 촬영을 행하는 방법이 제안되어 있다(예를 들면 일본특개 제2004-49705호 참조).

도 2는, 일본특개 제2004-49705호에 개시된 조명 광원에 적외 LED를 사용하고 손가락의 바닥측에서 촬영을 행함으로써 정맥 촬상을 행하는 예를 모식적으로 도시하는 도면이다.

이 경우, 복수(도 2의 예에서는 2)의 조명용의 LED(1, 2)를 촬상 디바이스(4)측에 설치하고, 생체의 손가락인 피사체(OBJ)의 내부 반사에 의해 투과하여 오는 광을 촬영하고 있다.

그런데, 일본특개 제2004-49705호에 개시된 기술에서는, 손가락의 상하에 기구가 필요하게 되기 때문에 장치가 대형화하는 것을 피할 수가 없다.

또한, 일본특개 제2006-95056호에 개시된 기술에서는, 조립 대상의 장치에 대해 촬상 장치가 튀어나오는 형태가 되어 버려서, 기구상의 제약이 많다.

한편, 일본특개 제2004-49705호에 개시된 기술에서는, 촬상 장치가 조립 대상의 장치로부터 튀어나오는 형태가 되는 것을 방지할 수 있지만, 조명광이 손가락의 내부를 통과하여 오기 때문에, 조명용 광원부에서 떨어진 촬상 장치의 중심에서는 상이 어두워진다. 그래서, 상기 촬상 장치를 복수의 개인이 사용할 때에는, 손가락의 놓는 방식에 의한 편차나 손가락 내부의 광투과율의 개인차 등으로 선명한 영상을 취득할 수 없게 될 가능성이 있다.

본 발명은, 피사체의 상태가 일양하지 않아도 촬상 디바이스측으로부터의 조명이 피사체의 전역(全域)에 걸쳐서 가능하게 되는 촬상 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 실시예의 촬상 장치는, 피사체를 촬상하는 촬상 디바이스와, 피사체를 조명 가능한 적어도 하나의 조명용 광원과, 상기 조명용 광원에 의한 조명광을, 피사체의 복수의 다른 영역에 대해 부분적으로 조사시키는 것이 가능하고, 해당 조명광의 조사 영역을 순차로 변경시키는 것이 가능한 조명 영역 제어부와, 상기 조명 영역 제어부에 의해 제어되는 복수의 다른 조명 상태의 피사체를 상기 촬상 디바이스에 촬상시키는 제어부를 갖는다.

바람직하게는, 상기 촬상 디바이스에서 얻어진 복수의 화상을 합성하는 화상 합성부를 갖는다.

바람직하게는, 복수의 조명용 광원을 가지며, 상기 조명 영역 제어부는, 상기 복수의 조명용 광원의 점등 상태, 소등 상태를 순차로 전환하여 상기 조명광의 조사 영역을 변경시킨다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 복수의 다른 조명 상태마다의 피사체를 상기 촬상 디바이스에 촬상시킨다.

바람직하게는, 상기 촬상 디바이스측에 배치된 하나의 조명용 광원을 가지며, 상기 조명 영역 제어부는, 상기 조명용 광원의 조명광을 선택적으로 투과, 차폐하는 것이 가능한 기구를 포함한다.

바람직하게는, 상기 조명 영역 제어부는, 상기 피사체에 조명광을 조사하는 조사 영역과 조사하지 않는 비조사 영역의 중심 사이의 간격을 변경 가능하다.

바람직하게는, 합성하기 위해 사용하는 개개의 화상의 잘라냄의 범위도 임의로 변경 가능하다.

바람직하게는, 상기 촬상 디바이스는, 광의 투과 상태를 제어 가능한 표시 셀과, 감광 소자를 포함하는 감광 셀이, 각각 매트릭스 배열된 유효 표시 영역부를 갖는 화상 표시 장치를 포함하고, 상기 감광 셀의 수광 신호에 의해 화상을 형성한다.

바람직하게는, 상기 화상 표시 장치는, 백라이트를 가지며, 상기 조명용 광원은, 상기 화상 표시 장치의 상기 백라이트에 의해 공용된다.

바람직하게는, 상기 조명용 광원에 의한 조명광은, 적외선을 포함하고, 상기 피사체는 생체의 정맥이고, 상기 조명용 광원부는, 상기 피사체보다 상기 촬상 디바이스측에 배치되어 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 피사체를 촬상하는 촬상 디바이스와, 피사체를 조명 가능한 적어도 하나의 조명용 광원을 이용하는 촬상 방법으로서, 상기 조명용 광원에 의한 조명광을, 피사체의 복수의 다른 영역에 대해 부분적으로 조사하고, 상기 조명광의 조사 영역을 순차로 변경하고, 복수의 다른 조명 상태의 피사체를 상기 촬상 디바이스에 촬상한다.

본 발명에 의하면, 예를 들면 조명용 광원부의 점등 상태, 및/또는 광강도를 조명 영역 제어부에 의해 선택적으로 바꾸어, 다른 조명 상태를 발현(發現)시킨다. 이 때, 조명 영역 제어부가 조명광의 조사 영역을 순차로 변경함으로써, 복수의 다른 조명 상태를 발현시킨다. 이 복수의 조명 상태 아래서 피사체의 각 화상을 촬상 디바이스로 촬상함으로써, 복수의 화상을 얻는다. 이 얻어진 복수의 화상 데이터를 합성 처리한다.

이하, 본 발명의 실시 형태를 첨부 도면에 관련시켜서 설명한다.

도 3은, 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 4는, 본 제 1의 실시 형태에 관한 조명용 광원 및 촬상 디바이스와 피사체와의 관계를 도시하는 도면이다.

본 촬상 장치(10)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 조명용 광원부(11), 촬상 디바이스(12), 화상 합성부(13), 프레임 버퍼(14), 화상 판정부(15), 및 촬상 영역 제어부로서의 기능을 포함하는 제어부(16)를 갖는다.

조명용 광원부(11)는, 복수(도 4의 예에서는 6)의 예를 들면 적외선을 출사하는 LED로 이루어지는 광원(L1 내지 L6), 광원(L1 내지 L6)으로부터 출사한 광을 평행광으로 변환하여 피사체(OBJ)인 손가락의 바닥측의 각각 다른 영역에 조사하는 콜리메이트 렌즈(CLN1 내지 CLN6), 및, 기본적으로 광원(L1 내지 L6)으로부터 출사되고 콜리메이트 렌즈(CLN1 내지 CLN)에서 평행광으로 변환된 조명광을 투과하여 피사체(OBJ)인 손가락의 바닥측에 조사하고, 피사체(OBJ)인 손가락을 전반(傳搬)한 되돌림 광을 조명광의 광로와 거의 직교하는 방향으로 반사하는 하프미러(HMR)를 갖고 있다.

이와 같은 구성을 갖는 조명용 광원부(11)는, 촬상 디바이스(12)에서 촬상하는 피사체(OBJ)의 피촬상 영역의 다른 복수의 영역(위치)을 국부적으로 조명 가능하게 구성되어 있다.

조명용 광원부(11)는, 제어부(16)의 제어하에, 각 광원(L1 내지 L6)의 점등, 소등 상태가 제어되고, 조명광의 조사 영역(또는 비조사 영역)을 순차로 변경시키는 것이 가능하게 구성되어 있다.

촬상 디바이스(12)는, CCD나 CMOS 센서로 이루어지는 촬상 소자를 갖는 디지털 카메라에 의해 구성되고, 제어부(16)에 의한 촬상 타이밍 지시에 응답하여, 조명용 광원부(11)의 각 광원(L1 내지 L6)의 점등 상태, 소등 상태가 제어부(16)에서 전환 제어될 때마다 피사체(OBJ)의 화상을 하프미러(HMR)를 통하여 촬상하고, 그 촬상 화상 데이터를 화상 합성부(13)에 출력한다.

촬상 디바이스(12)는, 조명 상태가 다르고, 결과로서 위상이 다른 복수의 화상을 촬상하여, 화상 합성부(13)에 출력한다.

화상 합성부(13)는, 촬상 디바이스(12)로부터 보내 오는 위상이 다른 복수의 화상을 프레임 버퍼(14)에 일시 격납하고, 제어부(16)의 제어하에, 이 위상이 다른 복수의 화상을 조명용 광원의 상태에 맞추어서 잘라내고, 복수의 화상을 합성하고, 화상 판정부(15)에 출력한다.

화상 판정부(15)는, 합성된 화상이 양호한지 여부를 판정하고, 양호한 화상이 얻어져 있으면 이것을 출력한다.

또한, 화상 판정부(15)에서, 양호하지 않다고 판단된 경우는, 제어부(16)가 조명용 광원부(11)의 제어, 예를 들면 광원의 밝기나 소등 위치의 조정을 행하고, 또는 촬상 디바이스(12)의 제어, 예를 들면 노출의 조정 등을 행하고, 양호한 화상을 취득하기 위해 제어한다.

제어부(16)는, 장치 전체를 제어하고, 조명용 광원부(11)의 각 광원(L1 내지 L6)의 점등, 소등 제어, 촬상 디바이스의 촬상 타이밍이나 촬상 화상의 출력 타이밍의 제어, 또는, 화상 합성부(13)에 있어서의 복수 화상 데이터의 프레임 버퍼(15)에의 격납 처리나 합성 처리의 제어 등을 행한다.

제어부(16)는, 피사체(OBJ)의 피촬상 영역이 다른 복수의 영역(위치)을 조명또는 비조명시키고, 복수의 다른 조명 상태 또는 비조명 상태의 영역을 발현시킨 다.

화상 판정부(15)에서, 양호하지 않다고 판단된 경우, 더 나은 품질의 다른 합성 화상을 얻기 위해, 제어부(16)는 조명용 광원부(11)의 제어, 예를 들면 광원의 밝기나 소등 위치의 조정을 행하고, 또는 촬상 디바이스(12)의 제어, 예를 들면 노출의 조정 등을 행한다.

본 실시 형태에 관한 촬상 장치(10)는, 기본적으로, 피사체(OBJ)를 부분적으로 조명광으로 조명하고, 촬상 디바이스(12)에서 촬영을 행한다. 또한 이들의 조명의 조사 위치를 순차로 변경(이동)시켜서 촬상된 복수의 화상을 화상 합성부(13)에서 합성하여 1장의 화상을 얻는다.

본 실시 형태에 관한 촬상 장치(10)는, 구체적으로는 정맥 촬상을 행하는 장치로서 구성되어 있고, 손가락의 바닥측에 위치하고 ON/OFF 전환되는 복수의 조명용 광원을 갖는 조명용 광원부(11)를 갖는다.

또한 조명용 광원부(11)는 하나 이상의 비조명 영역을 갖고 손가락 바닥쪽으로 조명한다.

또한 촬상 디바이스(12)는 하나 이상의 비조명 영역에서 조명된 손가락의 바닥의 화상을 촬상하고, 조명용 광원부(11)에 의해 수행된 비조명 영역을 순차적 이동시킴으로써 상기 동작을 반복한다.

얻어진 복수의 화상을 화상 합성부(13)에서 하나의 화상으로 합성함으로써 손가락 정맥과 같은 생체 일부의 화상을 취득한다.

또한, 촬상 장치(10)에서는, 조명용 광원부(11)에 의해 발광된 조명광의 각 조명 영역의 중심 사이의 간격을 임의로 변경할 수 있고, 합성하기 위해 사용하는 개개의 화상의 잘라냄의 범위도 임의로 변경할 수 있다.

다음에, 상기 구성에 의한 동작을 도 3 내지 도 5에 관련시켜서 설명한다.

도 4에 도시하는 바와 같이, LED로 이루어지는 조명용 광원(L1 내지 L6)이 각각 콜리메이트 렌즈(CLN1 내지 CLN6)와 조(組)가 되어 배치되어 있다.

각 광원(L1 내지 L6)으로부터 출사된 광은 콜리메이트 렌즈(CLN1 내지 CLN6)에 의해 평행광(collimation light)이 되고, 피사체(OBJ)를 국부적으로 조명한다.

여기서, 제어부(16)의 제어하에, 예를 들면 광원(L4)이 소등하고, 다른 광원(L1 내지 L3, L5, L6)이 점등하고 있는 경우, 피사체(OBJ)의 광원(L4)에 의한 광이 조사하여야 할 부분은 조명되지 않고, 다른 부분은 조사되기 때문에, 다른 부분으로부터의 광이 피사체 내부에서 산란하여 내부로부터 조명된 것이 된다.

이 양상을 하프미러(HMR)를 이용하여 카메라 등의 촬상 디바이스(12)로 촬영하면, 광원(L4)에 상당하는 부분의 내부로부터의 간접 조명 화상을 얻을 수 있다.

또한, 도 4에서는, 조명 화상을 알기 쉽게, 촬상 디바이스(12)의 앞면에 슬릿(SLT)을 마련하여 광원(L4)에 상당하는 부분만의 화상을 취득하고 있지만, 이 슬릿은 없어도 좋다.

도 5는, LED로 이루어지는 광원을 순차로 소등하여 가는 양상을 도시하는 도면이다.

이 예에서는, 광원(L1 내지 L6)을 순차로 소등하고, 각각의 경우에 얻어진 화상중에서 내부로부터 조명되어 있는 부분을 뽑아내어 합성함에 의해, 피사체 전 역에 걸쳐서 내부로부터 조명되어 있는 상태의 화상을 얻을 수 있다.

또한, 여기서는 광원(L1)으로부터 광원(L6)까지 차례로 소등하여 갔지만, 복수의 조명용 광원을 동시에 소등하여도 좋다.

도 6은, 복수의 조명용 광원을 동시에 소등하는 제 1 예를 도시하는 도면이다.

도 7은, 복수의 조명용 광원을 동시에 소등하는 제 2 예를 도시하는 도면이다.

도 6에 도시된 제 1 예에서는, 복수의 광원을 1개 걸러 소등하고 있다.

시각(t1)에서는, 광원(L1, L3, L5)을 소등하고, 광원(L2, L4, L6)을 점등한다.

시각(t2)에서는, 광원(L1, L3, L5)을 점등하고, 광원(L2, L4, L6)을 소등한다.

시각(t3)에서는, 시각(t1)과 마찬가지로, 광원(L1, L3, L5)을 소등하고, 광원(L2, L4, L6)을 점등한다.

이와 같이, 도 6의 예는, 홀수번째와 짝수번째의 광원을 교대로 소등, 점등하도록 제어한다.

도 7의 예에서는, 복수의 광원을 2개 걸러 소등하고 있다.

시각(t1)에서는, 광원(L1, L4)을 소등하고, 광원(L2, L3, L5, L6)을 점등한다.

시각(t2)에서는, 광원(L2, L5)을 점등하고, 광원(L1, L3, L4, L6)을 소등한 다.

시각(t3)에서는, 광원(L3, L6)을 소등하고, 광원(L1, L2, L4, L5)을 점등한다.

또한 도시하지 않았지만, 3개 걸러, 4개 걸러 소등하도록 하여도 좋고, 어느 부분이 소등되어 있는지 미리 알고 있으면 순번에 의하지 않고 랜덤하게 소등하여도 좋다.

이상, 제 1의 실시 형태로서 복수의 조명용 광원을 갖는 경우를 예로 설명했다.

다음에, 제 2의 실시 형태로서 단일한 조명용 광원을 이용하는 경우에 관해 기술한다.

도 8은, 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 9는, 본 실시 형태에 관한 조명 영역 제어부를 포함하는 조명용 광원 및 촬상 디바이스와 피사체와의 관계의 제 1 예를 도시하는 도면이다.

본 제 2의 실시 형태의 촬상 장치(10A)에서는, 조명용 광원부(11A)는 하나의 조명용 광원(111)을 가지며, 이 광원(111)은 항상 점등시키고, 광원(111)과 피사체(OBJ) 사이에 소정의 복수의 셔터(21)를 포함하는 조명 영역 제어부(20A)를 배치한다.

이 조명 영역 제어부(20A)의 일부의 셔터(21)를 닫음으로써, 도 4의 LED로 이루어지는 복수의 광원(L1 내지 L6)의 어느 하나를 소등하는 것과 마찬가지로 피 사체(OBJ)의 일부를 조명하지 않도록 하는 것이 가능해진다.

이로써 조명되지 않는 부분은 내부 산란광에 의한 조명이 되고, 도 4와 같은 효과를 얻을 수 있다. 차폐하는 셔터(21)의 위치를 순차로 변경(이동)하면서 촬영을 행함으로써 도 5와 같은 촬영 및 합성을 행할 수 있다.

이와 같은 구성에서는, 제어부(16)에 의해 조명용 광원부(11A)를 제어하고, 피사체(OBJ)를 조명하는 광속을 생성한다.

다음에, 제어부(16)는 조명용 광원(111)으로부터 시작된 광이 조사되는 상태 또는 차단되는 상태로 셔터(21)의 각 부분이 전환되도록 조명 영역 제어부(20A)를 제어한다.

여기서, 촬상 디바이스(12)에서 피사체(OBJ)를, 하프미러(HMR)를 통하여 촬상하고, 이 화상 데이터를 화상 합성부(13)에 보낸다.

화상 합성부(13)에서는, 얻어진 화상을 조명용 광원(111)의 상태에 맞추어서 화상의 관련부분을 잘라내고, 상술한 동작을 반복함으로써 잘라진 복수의 화상을 합성한다.

합성된 화상의 품질이이 양호한지 여부를 화상 판정부(15)가 판정하고, 양호한 화상이 얻어져 있으면 이것을 출력한다. 또한, 화상 판정부(15)에서, 양호하지 않다고 판단된 경우는, 다른 더 양호한 화상을 얻기 위해, 제어부(16)가 조명용 광원부(11A)의 제어, 예를 들면 광원의 밝기 및/또는 셔터의 차광 위치의 조정을 행하고, 또는 촬상 디바이스(12)의 제어, 예를 들면 노출의 조정 등을 행한다.

또한, 조명 영역 제어부의 구성은 도 9의 구성으로 한정되는 것이 아니다.

도 10은, 본 제 2의 실시 형태에 관한 조명 영역 제어부를 포함하는 조명용 광원 및 촬상 디바이스와 피사체와의 관계의 제 2 예를 도시하는 도면이다.

도 11은, 본 제 2의 실시 형태에 관한 조명 영역 제어부를 포함하는 조명용 광원 및 촬상 디바이스와 피사체와의 관계의 제 3 예를 도시하는 도면이다.

도 10에 도시하는 바와 같이, 조명 영역 제어부(20A)는, 포컬 플레인 셔텨(21A)에 의해 구성하는 것도 가능하다.

또는, 셔터로 한하지 않고 광선의 일부분을 차폐하고, 또한 차폐부가 가변할 수 있는 기구를 갖고 있으면 좋기 때문에, 도 11에 도시하는 바와 같이, 액정 패널(22)을 이용하여도 좋다.

여기까지의 예에서는 일부 차폐된 광선으로 조명하고, 또한 여기서 얻어진 간접 조명에 의한 피사체를 하프미러를 통하여 촬상하는 기능을 갖는 것이었지만, 이와 같은 구성에서는 장치의 크기가 다소 커질 우려가 있다.

그래서, 감광 소자(광센서)를 내장한 표시 장치를 사용하여 이 기능을 실현하는 것이 가능하다.

여기서는 액정을 이용한 감광 소자 내장의 표시 장치를 사용한 예에 관해 기술한다.

도 12는, 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 감광 소자 내장형 화상 표시 장치를 채용한 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 13은, 본 제 3의 실시 형태에 관한 감광 소자 내장형 화상 표시 장치와 피사체와의 대응 관계를 도시하는 도면이다.

본 제 3의 실시 형태에 관한 촬상 장치(10B)는, 도 8의 구성에 더하여, 제어부(16B)의 광원 제어 기능을 포함하는 광원 제어부(17)와, 제어부(16)의 제어하에, 표시 신호 제어를 행하는 표시 신호 제어부(18)가 부가되고, 또한 셔터 등으로 이루어지는 조명 영역 제어부(20)에 대신하여, 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치(30), 수광 신호 처리 회로(31), 화상 생성부(32), 및 프레임 버퍼(33)가 마련되어 있다.

또한, 본 제 3의 실시 형태에서는, 조명용 광원부(11A)의 광원으로서는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치(30)의 백라이트 모듈(112)이 병용된다.

즉, 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치(30)는 촬상 디바이스, 조명용 광원, 조명 영역 제어부의 기능을 겸비한다.

도 14는, 본 제 3의 실시 형태에 관한 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치(30)의 구성예를 도시하는 블록도이다.

도 14의 액정 화상 표시 장치(301)는, 유효 표시 영역부(302), 수직 구동 회로(VDRV)(303), 수평 구동 회로(HDRV)(304), 및 수광 제어 회로(RCTL)(305)를 갖고 있다.

유효 표시 영역부(302)는, 복수의 화소부(320)가, 매트릭스형상으로 배열되어 있다. 각 화소부(320)는, 병렬로 배치된 표시 셀(321)과 감광 셀(322)을 갖는다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 각 표시 셀(321)은, 스위칭 소자로서 박막 트 랜지스터(TFT)(211)와, TFT(211)의 드레인 전극(또는 소스 전극)에 화소 전극이 접속된 액정 셀(LC)(212)과, TFT(211)의 드레인 전극에 한쪽의 전극이 접속된 보존 용량(Cs)(213)에 의해 구성되어 있다. 이들 화소부(320)의 표시 셀(321)이 배열된 각 행에 대해, 주사선(게이트선)(306-1 내지 306-m)이 각 행마다 그 화소 배열 방향에 따라 배선되고, 신호선(307-1 내지 307-n)이 열마다 그 화소 배열 방향에 따라 배선되어 있다.

그리고, 각 표시 셀(321)의 TFT(211)의 게이트 전극은, 각 행 단위로 동일한 주사선(게이트선)(306-1 내지 306-m)에 각각 접속되어 있다. 또한, 각 표시 셀(321)의 TFT(211)의 소스 전극(또는, 드레인 전극)은, 각 열 단위로 동일한 신호선(307-1 내지 307-n)에 각각 접속되어 있다.

또한, 일반적인 액정 표시 장치에서는, 화소 보존 용량 배선(308-1 내지 308-m)이 독립으로 배선되고, 이 화소 보존 용량 배선(308-1 내지 308-m)과 접속 전극 사이에 보존 용량(213)이 형성되어 있다.

그리고, 각 화소부(320)의 표시 셀(321)의 액정 셀(212)의 대향 전극 및/또는 보존 용량(213)의 다른쪽의 전극에는, 커먼 배선(공통 배선)을 통하여 예를 들면 소정의 직류 전압이 커먼 전압(VCOM)으로서 주어진다.

또는, 각 표시 셀(321)의 액정 셀(212)의 대향 전극 및 보존 용량(213)의 다른쪽의 전극에는, 예를 들면 1수평 주사 기간(1H)마다 극성이 반전하는 커먼 전압(VCOM)이 주어진다.

각 주사선(306-1 내지 306-m)은, 수직 구동 회로(303)에 의해 구동되고, 각 신호선(307-1 내지 307-n)은 수평 구동 회로(304)에 의해 구동된다.

수직 구동 회로(303)는, 예를 들면 표시 신호 제어부(18)에 의한 수직 스타트 신호(VST), 수직 클록(VCK), 이네이블 신호(ENB)를 받아서, 1필드 기간마다 수직 방향(행 방향)으로 주사하여 주사선(306-1 내지 306-m)에 접속된 각 화소부(320)를 행 단위로 순차로 선택하는 처리를 행한다.

즉, 수직 구동 회로(303)로부터 주사선(306-1)에 대해 주사 펄스(SP-1)가 주어진 때에는 제 1행째의 각 열의 화소가 선택되고, 주사선(306-2)에 대해 주사 펄스(SP-2)가 주어진 때에는 제 2행째의 각 열의 화소가 선택된다. 이하 마찬가지로 하여, 주사선(306-3, …, 306-m)에 대해 주사 펄스(SP-3, …, SP-m)가 차례로 주어진다.

수평 구동 회로(304)는, 예를 들면 표시 신호 제어부(18)에 의한 수평 주사의 시작을 지령하는 수평 스타트 펄스(HST), 수평 주사의 기준이 되는 서로에 역상(逆相)의 수평 클록(HCK)을 받아서 샘플링 펄스를 생성하고, 입력되는 화상 데이터(R(적), G(녹), B(청))를, 생성한 샘플링 펄스에 응답하여 순차로 샘플링하여, 각 화소부(320)에 기록하여야 할 데이터 신호로서 각 신호선(307-1 내지 307-n)에 공급한다.

또한, 화소부(320)의 감광 셀(322)의 각 행에 대해, 감광 소자 제어선(309-1 내지 309-m) 및 수광 신호 배선(310-1 내지 310-m)이 각 행마다 그 화소 배열 방향에 따라 배선되어 있다.

도 16은, 본 실시 형태에 관한 감광 셀의 기본 구성예를 도시하는 회로도이 다.

본 실시 형태의 감광 셀(322)은, 감광 소자(221), 리셋용 TFT(222), 수광 신호 축적 용량(C0)(223), 증폭기(224), 및 노드(ND221)를 갖고 있다. 감광 소자(221)는, TFT, 다이오드 등에 의해 구성된다.

감광 소자(221)는 전원 전압(VDD)와 노드(ND221) 사이에 접속되어 있다. TFT(222)는, 예를 들면 n채널 트랜지스터에 의해 형성되고, 그 소스가 기준 전위(VSS)(예를 들면 그라운드(GND))에 접속되고, 드레인이 노드(ND221)에 접속되어 있다. 그리고, 리셋용 TFT(222)의 게이트 전극이 대응하는 행에 배선된 감광 소자 제어선(9)에 접속되어 있다.

또한, 수광 신호 축적 용량(223)이 노드(ND221)와 기준 전위(VSS) 사이에 접속되어 있다.

증폭기(224)의 입력 단말과 출력 단말이 노드(ND221)(용량(223)와의 접속점)와 수광 신호 배선(310-1 내지 310-m)중 하나에 접속되어 있다.

감광 소자 제어선은 수광 제어 회로(305)에 접속되고, 수광 신호 배선(310)은 수광 신호 처리 회로(31)에 접속되어 있다.

수광 제어 회로(305)는, 소정의 타이밍에서 리셋 펄스를 감광 소자 제어선(309-1 내지 309-m)에 인가한다. 이로써, 각 감광 셀(322)의 리셋용 TFT(222)가 일정 기간 온 하고, 노드(ND221)가 리셋된다. 환언하면, 예를 들면, 노드(ND221)에 접속된 수광 신호 축적 용량(223)의 전하가 방전되어, 노드(ND221)의 전위가 기준 전위로 세트되고, 감광 셀(322)이 초기의 상태가 된다.

이 상태에서 감광 소자(221)가 소정의 광량을 수광하면, 감광 소자(221)가 도통하고, 노드(ND221)의 전압이 상승하고, 수광 신호 축적 용량(223)에 전하가 축적된다.

광량의 수광으로 인한 전기신호로서 감광 소자(221)의 전압이 증폭기(224)에서 증폭되고, 수광 신호로서 수광 신호 배선(310)에 출력된다.

수광 신호 배선을 전반된 수광 신호는 수광 신호 처리 회로(31)에 입력된다. 수광 신호 처리 회로(31)는, 입력한 수광 신호에 응답한 소정의 기능 제어를 행하여 화상 생성부(32)에 출력한다.

그리고, 도 13에 도시하는 바와 같이, TFT 기판(331)과 대향 기판(332) 사이에 액정층(333)이 봉입되어 있다. 또한, 예를 들면 TFT 기판(331)의 저면측에 백라이트(112)가 배치되어 있다.

또한, 이 TFT 기판(331)의 저면에는 편광 필터(334)가 형성되고, 대향 기판(332)의 전면(광입사면)에 편광 필터(335)가 형성되어 있다.

제 3의 실시 형태에서는, 조명용 광원은, 화상 표시 장치의 백라이트(112)에 의해 공용(共用)된다.

이와 같은 구성에 있어서, 유효 표시 영역부(302)(액정 패널)에 의해 부분적으로 광이 투과되고, 피사체에 광이 조사된다.

여기서 광이 투과하여 오지 않은 피사체의 표면의 영역에는 광이 닿지 않고, 주위의 조사광이 피사체 내에서 산란하여 내부로부터 조명되게 된다.

또한, 직접 조사된 면에서의 반사광 및 내부로부터 조명된 부분의 투과광은 재차 액정 패널을 향한다.

이 광은 액정의 편광 상태에 의하지 않고 감광 셀(322)에 도달하고, 여기서 수광 신호로 전환된다. 이 감광 셀(322)의 수광 신호를 판독함으로써 피사체로부터 되돌아온 광에 따라 피사체의 화상을 촬영할 수 있다.

여기서, 도 12의 구성의 동작을 설명한다.

제어부(16B)는 광원 제어부(17)를 통하여 조명용 광원부(11B) 예를 들면 백라이트 모듈(112) 등을 제어한다.

다음에, 제어부(16B)는, 표시 신호 제어부(18)를 통하여 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치(30)의 표시 셀(321)을 구동하고, 광을 조사하는 부분과 조사하지 않는 부분을 결정한다. 피사체(OBJ)를 조사한 광은 재차 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치(30)로 돌아오기 때문에 이 광을 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치(30) 내의 감광 셀(322)(광센서)에서 수광 신호로 변환한다.

수광 신호는 수광 신호 처리 회로(31)에서 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치(30)의 외부에 출력되고, 화상 생성부(32)에서 화상으로 구성된다. 이 화상 데이터는 화상 합성부(13)에 보내지고, 조명용 광원의 상태에 맞추어서 복수의 화상으로 잘라내여지고, 복수의 화상이 한 화상으로 합성된다.

합성된 화상의 품질이 양호한지 여부를 화상 판정부(15)에서 판정하고, 양호한 화상이 얻어져 있으면 이것을 출력한다. 또한, 화상 판정부(15)에서, 양호하지 않다고 판단된 경우는, 제어부(16B)가 조명용 광원부(11B)의 제어, 예를 들면 광원의 밝기나 소등 위치의 조정을 행하는, 또는 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장 치(30)의 제어, 예를 들면 광의 감도의 조정 등을 행하여, 양호한 화상을 취득하기 위해 제어한다.

이와 같이, 이른바 액정 패널을 이용하여 광을 선택적으로 차폐함에 의해, 차광부의 크기를 가변할 수 있다. 또한, 조명광을 투과시키는 부분의 투과율을 가변함에 의해 조명 광량을 조절할 수 있다. 또한, 광원의 광강도를 가변함에 의해, 조명 광량을 조절할 수 있다.

이 때문에, 피사체의 상태에 맞추어서 조명광의 광량이나, 차폐하는 부분 즉 내부 산란에 의한 투과 조명 부분의 크기를 임의로 바꾸어서 최적의 촬영 조건을 용이하게 만들어 낼 수 있다.

복수의 촬상 화상이 합성된 화상의 품질에 의거하여 상기 제어가 수행될 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 의하면, 촬상 장치(10)는, 기본적으로, 피사체(OBJ)를 부분적으로 조명광으로 조명하고, 촬상 디바이스(2)에서 촬영을 행한다.

또한 이들의 조명의 조사 위치를 순차로 변경(이동)시켜서 촬상된 복수의 화상을 화상 합성부(13)에서 합성하여 1장의 화상을 얻는다.

또한, 보다 구체적으로는 손가락 정맥 촬상을 행하는 장치로서 구성되어 있는 활상 장치(10)는, 손가락의 바닥측에 ON/OFF 전환되는 복수의 조명용 광원부(11)를 갖는다.

또한, 조명용 광원부(11)는, 하나 이상의 비조사 영역을 포함하여 손가락 바 닥을 조명한다.

촬상 디바이스(12)는 하나 이상의 비조사 영역을 통해 조명된 손가락의 바닥 화상을 촬상하고, 조명용 광원부에 의해 수행된 비조사 영역의 순차적 이동에 의해 상기 동작을 반복한다.

이렇게 하여 얻어진 복수의 화상은 화상 합성부(13)에 의해 하나의 화상으로 합성된다. 따라서, 이와 같은 방식으로, 손가락 정맥과 같은 생체의 일부의 화상이 취득될 수 있고, 이는 다음과 같은 효과를 갖는다.

조명의 조사 위치를 바꾸어서 피사체를 조명함으로써 종래 어려웠던 촬영측으로부터의 조사에 의한 간접 조명이 피사체의 전역(全域)에 걸쳐서 가능해진다. 이 때문에, 촬상 디바이스측에 광원을 배치할 수 있기 때문에 장치의 외형이 작아질 수 있다. 특히 장치의 외측을 평탄하게 설계하는 것이 가능해진다.

또한, 피사체를 움직이지 않고 피사체 전역의 간접 조명 화상을 취득할 수 있다.

또한, 도 13에 도시하는 바와 같이 감광 소자 내장형 화상 표시 장치를 이용하면 장치 전체를 극히 얇게 하는 것이 가능해짐과 함께, 기구 부품 갯수를 삭감할 수 있기 때문에 소형화, 경량화가 가능해진다.

또한, 상기 제 3의 실시 형태에서는, 각 표시 셀의 표시 엘레먼트(전기 광학 소자)로서 액정 셀을 이용한 액티브 매트릭스형 액정 표시 장치에 적용한 경우를 예로 채택하여 설명하였지만, 액정 표시 장치에의 적용으로 한정되는 것이 아니고, 각 화소의 표시 엘레먼트로서 일렉트로루미네선스(EL : electro-luminescence) 소 자를 이용한 액티브 매트릭스형 EL 표시 장치, 플라즈마 표시 장치, FED 등의 각종 표시 장치 전반에 적용 가능하다.

본 발명은 첨부된 청구항 또는 그와 동일한 범위내에서 필요에 따라 당업자에 의해 다양하게 변형, 변경, 개선 및 수정될 수 있다.

도 1은 일본특개 2004-49705에 개시된 조명 광원에 적외 LED를 사용하고, 손가락의 등측으로부터 조명광을 조사하고 손가락의 바닥측에서 촬영을 행함으로써 정맥 촬상을 행하는 예를 모식적으로 도시하는 도면.

도 2는 일본특개 2004-49705에 개시된 조명 광원에 적외 LED를 사용하고 손가락의 바닥측에서 촬영을 행함으로써 정맥 촬상을 행하는 예를 모식적으로 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도.

도 4는 본 발명의 제 1의 실시 형태에 관한 조명용 광원 및 촬상 디바이스와 피사체와의 관계를 도시하는 도면.

도 5는 LED로 이루어지는 광원을 순차로 소등하여 가는 양상을 도시하는 도면.

도 6은 복수의 조명용 광원을 동시에 소등하는 제 1 예를 도시하는 도면.

도 7은 복수의 조명용 광원을 동시에 소등하는 제 2 예를 도시하는 도면.

도 8은 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도.

도 9는 본 발명의 제 2의 실시 형태에 관한 조명 영역 제어부를 포함하는 조명용 광원 및 촬상 디바이스와 피사체와의 관계의 제 1 예를 도시하는 도면.

도 10은 본 제 2의 실시 형태에 관한 조명 영역 제어부를 포함하는 조명용 광원 및 촬상 디바이스와 피사체와의 관계의 제 2 예를 도시하는 도면.

도 11은 본 제 2의 실시 형태에 관한 조명 영역 제어부를 포함하는 조명용 광원 및 촬상 디바이스와 피사체와의 관계의 제 3 예를 도시하는 도면.

도 12는 본 발명의 제 3의 실시 형태에 관한 감광 소자 내장형 화상 표시 장치를 채용한 촬상 장치의 구성예를 도시하는 블록도.

도 13은 본 제 3의 실시 형태에 관한 감광 소자 내장형 화상 표시 장치와 피사체와의 대응 관계를 도시하는 도면.

도 14는 본 제 3의 실시 형태에 관한 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치(30)의 구성예를 도시하는 블록도.

도 15는 도 14의 액정 화상 표시 장치에 있어서의 유효 표시 영역의 구성예를 도시하는 도면.

도 16은 감광 셀의 기본 구성예를 도시하는 도면.

<도면 부호의 설명>

10 : 촬상 장치

11 : 조명용 광원부

L1 내지 L6 : 광원

HMR : 하프미러

111 : 광원

112 : 백라이트

12 : 촬상 디바이스

13 : 화상 합성부

14 : 프레임 버퍼

15 : 화상 판정부

16 : 제어부

20, 20A 내지 20C : 조명 영역 제어부

30 : 감광 소자 내장형 액정 화상 표시 장치

321 : 표시 셀

322 : 감광 셀

Claims

피사체의 화상을 촬상하는 촬상 디바이스와,

피사체를 조명할 수 있는 적어도 하나의 조명용 광원과,

상기 조명용 광원으로부터의 조명광을 피사체의 복수의 다른 영역에 대해 부분적으로 조사시키는 것이 가능하고, 상기 조명광의 조사 영역을 순차로 변경시키는 것이 가능한 조명 영역 제어부와,

상기 조명 영역 제어부에 의해 제어되는 복수의 조명 상태하에서 상기 촬상 디바이스가 피사체의 화상을 촬상하도록 하는 제어부를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 1항에 있어서,

상기 촬상 디바이스에서 얻어진 복수의 화상을 합성하는 화상 합성부를 갖는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 2항에 있어서,

상기 적어도 하나의 조명용 광원은, 복수의 조명용 광원을 가지며,

상기 조명 영역 제어부는, 상기 복수의 조명용 광원 각각을 점등 상태 또는 소등 상태로 순차로 전환하여 상기 조명광의 조사 영역을 변경시키고,

상기 제어부는, 상기 복수의 다른 조명 상태마다의 피사체의 화상을 상기 촬 상 디바이스가 촬상하도록 하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 2항에 있어서,

상기 적어도 하나의 조명용 광원은, 상기 촬상 디바이스측에 배치된 단 하나의 조명용 광원을 가지며,

상기 조명 영역 제어부는, 상기 조명용 광원으로부터의 조명광을 선택적으로 투과 또는 차폐하도록 제어하는 것이 가능한 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 3항에 있어서,

상기 조명 영역 제어부는, 상기 피사체에 조명광을 조사하는 조사 영역과 조사하지 않는 비조사 영역의 중심 사이의 간격을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 4항에 있어서,

상기 조명 영역 제어부는, 상기 피사체에 조명광을 조사하는 조사 영역과 상기 피사체에 조명광을 조사하지 않는 비조사 영역의 중심 사이의 간격을 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 3항에 있어서,

상기 제어부는 합성하기 위해 사용하는 복수의 화상 각각의 잘라냄의 범위를 임의로 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 4항에 있어서,

상기 제어부는 합성하기 위해 사용하는 복수의 화상 각각의 잘라냄의 범위를 임의로 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 1항에 있어서,

상기 촬상 디바이스는, 광의 투과 상태를 제어 가능한 표시 셀과, 감광 소자를 포함하는 감광 셀이, 각각 매트릭스 배열된 유효 표시 영역부를 갖는 화상 표시 장치를 포함하고, 상기 감광 셀의 수광 신호에 의해 화상을 형성하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 9항에 있어서,

상기 화상 표시 장치는, 백라이트를 가지며,

상기 조명용 광원의 기능은, 상기 백라이트에 의해 공용되는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제 1항에 있어서,

상기 조명용 광원에 의한 조명광은, 적외선을 포함하고,

상기 피사체는 생체의 정맥의 군이고,

상기 조명용 광원은, 상기 피사체에 대향하는 상기 촬상 디바이스측에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
피사체의 화상을 촬상하는 촬상 디바이스와, 피사체를 조명할 수 있는 적어도 하나의 조명용 광원을 이용하는 촬상 방법으로서,

상기 조명용 광원에 의한 조명광을, 피사체의 복수의 다른 영역에 대해 부분적으로 조사하는 단계와,

상기 조명광의 조사 영역의 위치를 순차로 변경하는 단계와,

복수의 조명 상태의 피사체의 화상을 상기 촬상 디바이스로 촬상하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
제 12항에 있어서,

상기 촬상하여 얻어진 복수의 화상을 합성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.
제 12항에 있어서,

상기 적어도 하나의 조명용 광원은 복수의 조명용 광원을 포함하고,

상기 복수의 조명용 광원 각각을 점등 상태 또는 소등 상태로 순차로 전환하여 상기 조명광의 조사 영역의 위치를 변경하고,

상기 복수의 다른 조명 상태마다의 피사체의 화상을 상기 촬상 디바이스로 촬상하는 것을 특징으로 하는 촬상 방법.