(57)【要約】【課題】光ファイバープレートの側面光入射部からの外光の影響を低減し、小型化された撮像装置を提供することを目的とする。【解決手段】光源１３１と、被写体１０１が光源１３１から出射された光を散乱又は反射する光を、複数の画素１２２で受光することで撮像する撮像素子１２１と、被写体１０１で散乱又は反射された光を撮像素子１２１に導光する光ファイバープレート１１１と、を有する撮像装置において、光ファイバープレート１１１の光軸は光の被写体１０１への入射面及び被写体１０１からの出射面に対し所定角度傾斜されていて、光源１３１は光ファイバープレート１１１の一方の側面近傍に配置されていて、光ファイバープレート１１１の、光源１３１が近傍に配置される側面と対向する側面から入射する光を導光し出射する部分の近傍に、画素１２２を配置しない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
被写体が前記光源から出射された光を散乱又は反射する光を、複数の画素で受光することで撮像する撮像素子と、
前記被写体で散乱又は反射された光を前記撮像素子に導光する光ファイバープレートと、を有する撮像装置において、
前記光ファイバープレートの光軸は光入射面及び出射面に対し所定角度傾斜されていて、
前記光ファイバープレートの側面から入射する光を導光し出射する部分に、遮光されたオプティカルブラック画素を設けることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記光ファイバープレートの側面には、遮光部材が設けられることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記遮光部材が設けられる前記光ファイバープレートの側面は、少なくとも前記オプティカルブラック画素が設けられた側であることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記被写体は指であり、指紋を撮像する装置であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の指紋認証用撮像装置。
【請求項５】
前記オプティカルブラック画素は、認証される人が撮像中に位置する側に設けられることを特徴とする請求項４に記載の指紋認証用撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置に関し、特に、光源からの光を指に照射し、指内部からの散乱光を撮像素子で検出することで指紋パターンの撮像を行う撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建物への入退室管理や電子データへのアクセス管理等において、生体情報を用いた認証技術が使われている。生体認証は、物理的な鍵やパスワードのように紛失したり忘れたりする心配もなく、個人を特定するセキュリティシステムとして非常に有効である。
【０００３】
代表的な生体認証の方法として指紋認証がある。その指紋認証において、精度の高い認証を行うためには、画質の良い指紋画像を撮像できる指紋撮像装置の存在が不可欠である。
【０００４】
指紋撮像装置の構成として、特許文献１に示されているような、撮像素子上に、光軸が入射面と出射面に対し所定角度傾斜された光ファイバープレートを配置した構成がある。
【０００５】
特許文献１に記載されているように、この構成は、外光の影響を遮断し指紋パターンのみ撮像する手段として有効な構成である。この構成の断面の模式図を図５に示す。
【０００６】
図５において、光ファイバープレート１１１の指１０１に接する面を、指１０１からの散乱光が入射する面ということで入射面１１２と定義し、撮像素子２０１に接する面を、光が出射する面ということで出射面１１３と定義する。
【０００７】
光ファイバープレート中の各光ファイバーの光軸は、図５の斜線で示す方向を向いており、入射面１１２と出射面１１３に対し、一定角度傾いている。
【０００８】
図５において右側に太線で示す側面、光ファイバーの入射口が存在する側面を、側面光入射部１１４と定義する。また、側面光入射部分１１４に入射口のある光ファイバーの出射口が存在する、出射面の一部の領域を側面光出射部分１１５と定義する。
【０００９】
この指紋認証装置に関する近接する従来技術としては、特許文献２及び３に開示される技術がある。
【００１０】
特許文献２には、光ファイバープレートの側面の光出射部分の下に、周辺回路部を設けた指紋入力装置が開示されている。
【００１１】
特許文献３には、光ファイバープレートの側面の光入射面を遮光する手段を設けた指紋入力装置が開示されている。
【特許文献１】特開平７−１７４９４７号公報
【特許文献２】特開２００４−３５６２８８号公報
【特許文献３】特開２００３−１４１５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
図５に示す構成ならば、入射面１１２からの外光は概ね遮断され、出射面１１３からは、指１０１内を散乱した光のみが出射される。
【００１３】
しかしながら、側面光入射部分１１４から入射した光に関しては遮断する効果がなく、側面光入射部分１１４から外光等の邪魔になる光が入射された場合、その光はそのまま出射面１１３の側面光出射部分１１５に出射されてしまう。
【００１４】
このとき側面光出射部分１１５から出射された光が、撮像素子１２１の画素部１２２に入射されると、画像が白く浮き上がってしまっていた。
【００１５】
また、側面光出射部分１１５からの光がその他の回路部に入射された場合、光リークにより走査回路が異常動作を起こしたり、出力アンプ部分で信号レベルが変化したりしていた。
【００１６】
特許文献２に開示される装置では、撮像部が光出射面の下に設けられるため、装置を小型化するのに不十分であった。
【００１７】
また、特許文献３に開示される装置では、側面の光出射部の下に撮像部のどの部分が設けられているのか明示されておらず、完全に遮光できるように遮光手段を精度よく形成しないと迷光の影響を受けてしまっていた。
【００１８】
そこで、本発明は、上記の点を鑑みて、光ファイバープレートの側面光入射部からの外光の影響を低減し、小型化された撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、光源と、被写体が前記光源から出射された光を散乱又は反射する光を、複数の画素で受光することで撮像する撮像素子と、前記被写体で散乱又は反射された光を前記撮像素子に導光する光ファイバープレートと、を有する撮像装置において、前記光ファイバープレートの光軸は光入射面及び出射面に対し所定角度傾斜されていて、前記光ファイバープレートの側面から入射する光を導光し出射する部分に、遮光されたオプティカルブラック画素を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、撮像素子上に光軸が傾斜した光ファイバープレートが配置された撮像装置において、外光の影響をより低減した撮像装置を実現することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の実施の形態を説明する。
【００２２】
なお、以下の説明では、実施の形態として指紋撮像装置を挙げているが、本発明の被写体は、特に指紋と限るものではない。
【００２３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態としての撮像装置を示す模式断面図である。ＰＣＢ基板１４１上に、撮像素子１２１とＬＥＤ光源１３１が配置されている。
【００２４】
ＰＣＢ基板１４１上にはそれら以外にも、撮像素子１２１やＬＥＤ光源１３１を制御するための回路や、出力を処理する回路等が配置されていても良いが、図１では省略する。
【００２５】
撮像素子１２１は、例えばシリコンウェハに形成されたＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサのようなものである。
【００２６】
ＬＥＤ光源１３１は、図１では指先に示してあるが、他にも指の両側や根元に複数配置した形態も考えられる。
【００２７】
撮像素子１２１上に光ファイバープレート１１１が配置されている。光ファイバープレート１１１の光軸は図１の斜線で示す方向であり、入射面１１２と出射面１１３に対し所定角度傾いている。
【００２８】
指紋撮像時には、指１０１に対して光源１３１からの光を照射し、指１０１内を散乱し光ファイバープレート１１１を通過した光を撮像部１２２で検出し指紋画像を得る。
【００２９】
図１において、光ファイバープレート１１１の側面光出射部分１１５の下には、画素部１１２を配置しないようにしている点が、本実施形態の一つの特徴である。
【００３０】
上記のように、側面光入射部分１１４からの光は、ほぼそのまま側面光出射部分１１５に出射される。
【００３１】
これが画素部１２２に入射された場合、部分的に極端に明るい画像になってしまうなど、得られる画質の低下に繋がってしまう。
【００３２】
そのため、本実施形態では、側面光入射部分１１４からの光が画素部１１２に入らないよう、画素部１１２を側面光出射部分１１５の下に配置しないようにした。こうすることで、外光による画質の低下を避けることができる。
【００３３】
図１において、側面光出射部分１１５の下に、光学的に遮光された画素であるオプティカルブラック（ＯＢ）１２３を配置している点が、本実施形態のもう一つの特徴である。
【００３４】
ＯＢ１２３とは、撮像素子１２１においてアルミ配線等により遮光された画素であり、光が入射されていない場合の信号の基準として、各種の画像補正等に用いられる画素である。
【００３５】
画素部１２２を側面光出射部分１１５の下に配置しないようにした場合、側面光出射部分１１５の下にあたるスペースが無駄になってしまう。
【００３６】
撮像部１２１には、通常画素部１２２以外に、ＯＢ１２３やその他の処理回路等の受光しない回路が配置されている。それらを側面光出射部分１１５に配置するようにした方が全体的に装置を小型にすることができる。
【００３７】
側面光出射部分１１５からは外光の入射があるため、この下には、光が入射しても問題ない、遮光された回路を配置すべきである。その１例として、本実施形態ではＯＢ１２３を配置している。
【００３８】
なお、本実施形態では側面光出射部分１１５下に配置する回路をＯＢ１２３としているが、撮像素子１２１において遮光されている回路であれば、シフトレジスタやアンプなどのその他の回路を配置するようにしても良い。
【００３９】
また、図１のように該当回路の全てを側面光出射部分１１５下に配置しなくとも、例えばＯＢ１２３の一部のみ配置するようにした構成でも、小型化の効果は得られる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態としての撮像装置を示す模式断面図である。本実施形態は、図２の右側に示す位置に、側面光入射部分１１４に外光等の光が入射するのを防止するための遮光部材２０１を側面光入射部分１１４に密着して設けた構成である。
【００４１】
この遮光部材２０１を設けることにより、側面光出射部分１１５から画素部１２２に余計な光が入射されるのを防止する。
【００４２】
遮光部材２０１は、板金や遮光フィルム、樹脂等によって構成される。板金等の導電体を用いた場合には、指から静電気による放電が起きた際に、放電電荷の逃げ道と兼用することも考えられる。必ずしも図２に示すような形状でなくてもよく、側面光入射部分１１４のみを遮光するような形状でも良い。
【００４３】
特開２００３−２３３８０５号公報には、ＬＥＤ光源と撮像素子の間に遮光部材を設ける記載があるが、この文献で、遮光部材は撮像素子に入る光を全般的に遮断するものとして言及している。
【００４４】
本実施形態では、側面光入射部分１１４に入射する光を遮断するための遮光部材について言及しており、その点が上記の文献の技術と異なる。
【００４５】
また、本実施形態では、隙間からの漏れ光を防ぐため、遮光部材２０１と側面光入射部分１１４が密着させた構造をとる点も、上記の文献と異なる。
【００４６】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態としての撮像装置を示す模式断面図である。
【００４７】
本実施形態は、第１の実施形態の構成に側面光入射部分１１４に遮光部材２０１を設けた構成である。
【００４８】
実施形態のように、側面光出射部分１１５の下に、ＯＢ１２３等の遮光された回路部を配置することは効果的であるが、撮像素子１２１のアルミ配線等による遮光だけでは遮光が十分でない場合もあり得る。
【００４９】
例えば、乾燥した指の指紋画像を撮る場合、指紋のコントラストが非常に小さいため、ゲインをかける等、全体を明るくして撮影する。
【００５０】
こうすると側面光出射部分１１５から漏れ込む光の影響も大きくなり、撮像素子１２１のアルミ配線による遮光だけでは十分でない場合があり、ＯＢ１２３やその周辺の画素部１２２の画素の出力が浮いてしまう場合がある。このような場合、指紋認証精度の低下を招く可能性がある。
【００５１】
上記のような場合にも外光の影響をなるべく低減するため、本実施形態ではさらに、図３に示すように側面光入射部分１１４に入射する外光を遮断するために遮光部材２０１を設けている。
【００５２】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態としての撮像装置を示す模式断面図である。本実施形態は、指１０１の方向に対し、光ファイバープレート１１１の光軸の傾きの方向が第１−３実施形態と逆の場合の例である。
【００５３】
本実施形態では、側面光入射部分１１４及び側面光出射部分１１５が指先側に存在する。
【００５４】
本実施形態では、ＯＢ１２３も側面光出射部分１１５の位置に合わせて指先側に配置し、遮光部材１５１も側面光入射部分１１４に合わせて指先側に配置している。
【００５５】
ただし、指紋撮像装置が配置される状況を考えると、外光の影響は指の根元側の方が小さいことが多い。
【００５６】
理由は二つある。一つ目は、指の根元側は指で外光が遮光される可能性が高いというものである。もう一つは、指の根元側（図１−３の右側）には通常人が立つことになり、人の影が外光を遮断する場合があるからである。
【００５７】
この点を考えると、本実施形態の場合より、第３の実施形態の場合の方が好ましいと言える。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、撮像装置に利用可能であり、特に、指紋を撮像する指紋撮像装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施形態としての撮像装置を示す模式断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態としての撮像装置を示す模式断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態としての撮像装置を示す模式断面図である。
【図４】本発明の第４の実施形態としての撮像装置を示す模式断面図である。
【図５】従来の撮像装置としての指紋撮像装置を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０１  指
１１１  光ファイバープレート
１１２  入射面
１１３  出射面
１１４  側面光入射部分
１１５  側面光出射部分
１２１  撮像素子
１２２  画素部
１２３  ＯＢ（オプティカルブラック画素）
１３１  ＬＥＤ光源
１４１  ＰＣＢ基板
２０１  遮光部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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