(57)【要約】【課題】装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる撮像装置を提供すること。【解決手段】本発明に係る撮像装置１００は、撮像対象物である指２０００を載置するための載置面３０と、レンズ１１と、撮像面２１ａがレンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａと略垂直になるように、レンズ１１の結像位置に配置された撮像素子２１とを備え、載置面２１ａ上に載置された指２０００がレンズ１１により撮像素子２１の撮像面２１ａ上に結像されるように構成されている。また、載置面２１ａとレンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａとのなす角度θを９０度未満とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面が上記レンズの光軸と略垂直になるように、上記レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、上記載置面上に載置された上記撮像対象物が上記レンズにより上記撮像素子の撮像面上に結像されるように構成された撮像装置であって、
上記載置面と上記レンズの光軸とのなす角度が９０度未満であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
上記載置面と上記レンズの光軸とのなす角度が４５度未満である請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
上記載置面上には、上記撮像対象物の位置を規制する規制部材が設けられている請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
上記載置面および上記レンズの間には反射板が配設されており、上記撮像装置の光学系が反射光学系で構成されている請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
上記撮像素子の上記撮像面の水平方向における端部が、上記レンズの光軸の近傍に配置された請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面が上記レンズの光軸と略垂直になるように、上記レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、上記載置面上に載置された上記撮像対象物が上記レンズにより上記撮像素子の撮像面上に結像されるように構成された撮像装置であって、
上記載置面は、上記撮像対象物の撮影範囲の一端が、上記レンズの上記光軸上に設定されているとき、上記撮像対象物の撮影範囲の他端と最も物体側のレンズ面の面頂点との光路上の距離が、上記一端と上記面頂点との光路上の距離よりも短くなるように設けられたことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
生体部位の方向に光を照射する光源、上記光源からの光が照射される上記生体部位を撮像する撮像部と、複数の生体情報を記憶する記憶部と、上記撮像部が撮像する上記生体部位から得られる生体情報と、上記記憶部に記憶された生体情報とを照合する照合部と、上記照合部の照合結果に応じて、生体認証を行う制御部とを備えた生体認証装置であって、
上記撮像部は、撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面が上記レンズの光軸と略垂直になるように、上記レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、上記載置面上に載置された上記撮像対象物が上記レンズにより上記撮像素子の撮像面上に結像されるように構成され、上記載置面と上記レンズの光軸とのなす角度が９０度未満であることを特徴とする生体認証装置。
【請求項８】
上記載置面と上記レンズの光軸とのなす角度が４５度未満である請求項７に記載の生体認証装置。
【請求項９】
上記載置面上には、上記撮像対象物の位置を規制する規制部材が設けられている請求項７に記載の生体認証装置。
【請求項１０】
上記載置面および上記レンズの間には反射板が配設されており、上記撮像装置の光学系が反射光学系で構成されている請求項７に記載の生体認証装置。
【請求項１１】
上記撮像素子の上記撮像面の水平方向における端部が、上記レンズの光軸の近傍に配置された請求項７に記載の生体認証装置。
【請求項１２】
生体部位の方向に光を照射する光源、上記光源からの光が照射される上記生体部位を撮像する撮像部と、複数の生体情報を記憶する記憶部と、上記撮像部が撮像する上記生体部位から得られる生体情報と、上記記憶部に記憶された生体情報とを照合する照合部と、上記照合部の照合結果に応じて、生体認証を行う制御部とを備えた生体認証装置であって、
上記撮像部は、撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面が上記レンズの光軸と略垂直になるように、上記レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、上記載置面上に載置された上記撮像対象物が上記レンズにより上記撮像素子の撮像面上に結像されるように構成され、
上記載置面は、上記撮像対象物の撮影範囲の一端が、上記レンズの上記光軸上に設定されているとき、上記撮像対象物の撮影範囲の他端と最も物体側のレンズ面の面頂点との光路上の距離が、上記一端と上記面頂点との光路上の距離よりも短くなるように設けられたことを特徴とする生体認証装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置および生体認証装置に関し、例えば、生体の血管を撮像する場合に好適な撮像装置および生体認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鍵等の携帯が不要で利便性が高く、遺失や盗難等による不正行使の恐れも少ないセキュリティ方式として、指紋や虹彩、血管パターンといった個人の体の一部を鍵として用いる生体認証が注目されている。中でも、血管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。
【０００３】
従来、次のようにして、指の血管パターンを用いた認証が実現されている。指に近赤外光を照射する光源と、指を透過する近赤外線を撮像するカメラを設置する。カメラには、近赤外線域の波長（７００ｎｍ〜１２００ｎｍ）の光だけを通すような光学フィルタが装着されている。生体認証時には、光源からの近赤外光中に指を配置し、そのときの指の画像をカメラで撮る。近赤外光は、生体内の筋肉や脂肪や骨などを透過するが、血液中のへモグロビンやメラニンなどの色素成分には吸収される。
【０００４】
このため、カメラが撮像した画像は、透過光を受けて白く表現されるが、血管部分は血液中のへモグロビンやメラニンなどに近赤外光が吸収されるため、黒く表現される。このように撮られた血管パターンと、登録されている血管パターンとを照合して、生体認証を行う。このような生体認証技術が、例えば、特許文献１に記載されている。なお、特許文献１に記載の生体認証装置に使用されているカメラでは、撮像素子の撮像面とレンズの主平面と撮像対象となる指とが、互いに略平行となるように配置されている。
【０００５】
図９は従来の生体認証装置のカメラの構造を模式的に示す断面図である。なお、図９では、撮像素子２０の水平方向に沿ってカメラを構成する各部をレンズの中心で切断したときの状態を示している。
図９に示されるように、従来の生体認証装置のカメラでは、レンズ１０の主平面１０ａ（点線表示）と撮像素子２０の撮像面２０ａとが互いに略平行に配置されている。ここで、レンズの主平面とは、レンズの光軸に対して垂直な平面であって、レンズの主点を含む平面をいう。撮像対象となる指２０００を載置するための指載置面３０は、レンズ１０の主平面１０ａおよび撮像素子２０の撮像面２０ａと平行になるように設けられている。図９を簡略化するため、レンズ１０は物体側主点と像側主点が一致している概念上のレンズと図示しており、単一の主点Ｍを有するものとする。
【０００６】
指載置面３０上には、指２０００の撮影範囲Ｆ１−Ｆ２が設定されている。レンズ１０の光軸Ｃ−Ｃは撮影範囲Ｆ１―Ｆ２の中心を通るように設定されている。撮像素子２０の水平方向における両端Ｓ１、Ｓ２は、Ｆ１、Ｆ２とレンズの主点Ｍを結んだ直線上に設定されている。なお、レンズ１０と撮像素子２０の間には、近赤外光以外の光を遮断する光学フィルタ（不図示）が設けられている。
【０００７】
そして、指載置面３０上に配列された複数の近赤外光発光素子からなる光源部４００により、近赤外光が指２０００に照射される。近赤外光は指２０００の内部を透過され、レンズ１０およびフィルタ（不図示）を介して、撮像素子２０の撮像面２０ａに入射される。撮像素子２０は入射された近赤外光を光電変換する。このようにして、血管パターンがカメラによって撮像される。
【特許文献１】特開平２００５−３１２７４９号公報（段落００２７〜００３４、段落００６４〜００７０、図３、図８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、携帯電話機やノートパソコンやパソコン用マウスなどに生体認証を適用するため、生体認証装置の小型・薄型化の要請が高まってきている。
図９に記載の従来技術において、生体認証装置の小型・薄型化を図ろうとしたとき、指載置面３０および撮像素子２０の撮像面２０ａの間の距離Ｄを短くすることにより、生体認証装置に用いられる撮像装置としてのカメラの小型・薄型化を実現でき、その結果、生体認証装置を小型・薄型化することができる。
【０００９】
しかしながら、距離Ｄを短くするためには、指載置面３０とレンズ１１との距離を短くしなければならないが、撮影範囲Ｆ１−Ｆ２の像を得るためには、レンズ１１は画角が広い広角レンズが必要となる。また、距離Ｄを短くするためには、レンズの光学長を短くしなければならないが、そのためにはレンズの枚数を低減する必要がある。しかし、少ない枚数のレンズで画角を広くしようとすると、像面湾曲等の影響で周辺の解像度が低下してしまう問題が生じた。これに伴って、カメラによる撮像画像の周辺部では血管パターンが精度よく撮像されず、誤認証が増加するという問題が生じた。一方、カメラによる撮像画像の周辺部の解像度を向上させるために、レンズ枚数を増加することやレンズ厚を厚くすることなども考えられるが、生体認証装置およびこれに用いる撮像装置を小型・薄型化することができない。
【００１０】
本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる撮像装置および生体認証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】
【００１１】
本発明に係る撮像装置は、撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面がレンズの光軸と略垂直になるように、レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、載置面上に載置された上記撮像対象物がレンズにより撮像素子の撮像面上に結像されるように構成された撮像装置であって、載置面と上記レンズの光軸とのなす角度が９０度未満であることを特徴とするものである。
このように構成したことにより、レンズを介して入射される光をより平面に近い面上に結像でき、レンズを用いることにより形成される像面全体を撮像素子の撮像面側により近づけることができ、この結果、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。
【００１２】
ここで、載置面とレンズの光軸とのなす角度が４５度未満であるのが、好ましい。また、載置面上には、撮像対象物の位置を規制する規制部材が設けられている。また、載置面およびレンズの間には反射板が配設されており、撮像装置の光学系が反射光学系で構成されてもよい。また、撮像素子の撮像面の水平方向における端部が、レンズの光軸の近傍に配置されている。
【００１３】
本発明に係る撮像装置は、撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面がレンズの光軸と略垂直になるように、レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、載置面上に載置された撮像対象物がレンズにより撮像素子の撮像面上に結像されるように構成された撮像装置であって、載置面は、撮像対象物の撮影範囲の一端が、レンズの光軸上に設定されているとき、撮像対象物の撮影範囲の他端と最も物体側のレンズ面の面頂点との光路上の距離が、上記一端と面頂点との光路上の距離よりも短くなるように設けられたことを特徴とするものである。
このように構成したことにより、レンズを介して入射される光をより平面に近い面上に結像でき、レンズを用いることにより形成される像面全体を撮像素子の撮像面側により近づけることができ、この結果、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。
【００１４】
本発明に係る生体認証装置は、生体部位の方向に光を照射する光源、光源からの光が照射される生体部位を撮像する撮像部と、複数の生体情報を記憶する記憶部と、撮像部が撮像する生体部位から得られる生体情報と、記憶部に記憶された生体情報とを照合する照合部と、照合部の照合結果に応じて、生体認証を行う制御部とを備えた生体認証装置であって、撮像部は、撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面がレンズの光軸と略垂直になるように、レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、載置面上に載置された撮像対象物がレンズにより撮像素子の撮像面上に結像されるように構成され、載置面とレンズの光軸とのなす角度が９０度未満であることを特徴とするものである。
このように構成したことにより、レンズを介して入射される光をより平面に近い面上に結像でき、レンズを用いることにより形成される像面全体を撮像素子の撮像面側により近づけることができ、この結果、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。
【００１５】
ここで、載置面とレンズの光軸とのなす角度が４５度未満であるのが、好ましい。また、載置面上には、撮像対象物の位置を規制する規制部材が設けられている。また、載置面およびレンズの間には反射板が配設されており、撮像装置の光学系が反射光学系で構成されてもよい。また、撮像素子の撮像面の水平方向における端部が、レンズの光軸の近傍に配置されている。
【００１６】
また、本発明に係る生体認証装置は、生体部位の方向に光を照射する光源、光源からの光が照射される生体部位を撮像する撮像部と、複数の生体情報を記憶する記憶部と、撮像部が撮像する生体部位から得られる生体情報と、記憶部に記憶された生体情報とを照合する照合部と、照合部の照合結果に応じて、生体認証を行う制御部とを備えた生体認証装置であって、撮像部は、撮像対象物を載置するための載置面と、レンズと、撮像面がレンズの光軸と略垂直になるように、レンズの結像位置に配置された撮像素子とを備え、載置面上に載置された撮像対象物がレンズにより撮像素子の撮像面上に結像されるように構成され、載置面は、撮像対象物の撮影範囲の一端が、レンズの光軸上に設定されているとき、撮像対象物の撮影範囲の他端と最も物体側のレンズ面の面頂点との光路上の距離が、上記一端と面頂点との光路上の距離よりも短くなるように設けられたことを特徴とするものである。
このように構成したことにより、レンズを介して入射される光をより平面に近い面上に結像でき、レンズを用いることにより形成される像面全体を撮像素子の撮像面側により近づけることができ、この結果、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
発明の実施の形態１．
本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の構成について、図に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の撮像部の構成を模式的に示す断面図である。ここでは、簡略化のため、レンズ１１はいわゆる薄肉レンズとして図示している。以下の説明ではＭａをレンズ面頂点として説明する。
図２は、本発明に係る生体認証装置の構成を示すブロック図である。図３は、撮像面側から見た撮像素子の平面図である。
図２に示されるように、本発明の実施の形態１に係る生体認証装置１０００は、撮像部１００と、画像処理部２００と、光源３００と、記憶部４００と、照合部５００と、制御部６００を備えている。
【００１９】
撮像部１００は、画像処理部２００に接続され、光源３００からの近赤外光が照射される生体部位としての指２０００内の血管パターンを撮像する。なお、図１に示されるように、指２０００は撮像部１００の上面である指載置面３０上に配置される。撮像部１００の構成については、後で詳細に説明する。
画像処理部２００は、撮像部１００および制御部６００に接続され、撮像部１００の撮像素子２１で変換された血管パターンの画像データに対して、補正等の画像処理を行う。
【００２０】
光源３００は、制御部６００に接続されている。光源３００は、複数の近赤外光発光素子から構成され、撮像部１００の指載置面３０に配置された指２０００を透過する方向に近赤外光（波長：７００ｎｍ〜１２００ｎｍ、好ましくは８０００ｎｍ〜９００ｎｍ）を照射する。
記憶部４００は制御部６００に接続されている。記憶部４００には、予め、撮像部１００により撮像された複数の血管パターンが記憶されている。
【００２１】
照合部５００は制御部６００に接続されている。照合部５００は制御部６００の制御により、撮像部１００が撮像する指２０００内の血管パターンと、記憶部４００に予め記憶された血管パターンとを照合する。
制御部６００は、画像処理部２００、光源３００、記憶部４００および照合部５００に接続されており、これら２００〜５００を制御する。また、制御部６００は、照合部５００の照合結果に応じて、生体認証を行う。
【００２２】
次に、生体認証装置１０００による生体認証方法について説明する。
まず、撮像部１００の指載置面３０上に、撮像対象物である指２０００を配置する。次に、光源３００の複数の近赤外光発光素子を用いて、近赤外光を指２０００へ照射する。近赤外光は指２０００の内部を透過し、レンズ１１および光学フィルタ（不図示）を介して、撮像素子２１の撮像面２１ａに入射される。撮像素子２１は、レンズ１１を介して、指２０００内の血管パターンの画像を赤外光により受光し、画像データに変換する。このようにして、指２０００内の血管パターンが撮像部１００によって撮像される。
【００２３】
次に、画像処理部２００が、撮像部１００の撮像素子２１で変換された画像データに対して、補正等の画像処理を行う。具体的には、撮像された血管パターンのうち、不鮮明な部分を除去するなどの処理を行う。次に、照合部５００が、撮像部１００が撮像する指２０００内の血管パターンと、記憶部４００に予め記憶された血管パターンとを照合する。そして、制御部６００が、照合部５００の照合結果に応じて、生体認証を行う。
【００２４】
具体的には、照合部５００が、撮像部１００が撮像する指２０００内の血管パターンと、記憶部４００に予め記憶された血管パターンとが一致すると判断した場合には、制御部６００は認証成功信号を生成し、この認証成功信号に従って、表示部（不図示）などの認証結果出力手段に認証結果を出力させる。逆に、照合部５００が、撮像部１００が撮像する指２０００内の血管パターンと、記憶部４００に予め記憶された血管パターンとが一致しないと判断した場合には、制御部６００は認証失敗信号を生成し、この認証失敗信号に従って、表示部（不図示）などの認証結果出力手段に認証結果を出力させる。
【００２５】
次に、撮像部１００周辺の構成について、具体的に説明する。図１に示されるように、指載置面３０上には、複数の近赤外光発光素子が配列されて構成される光源３００が設けられている。図１に示されるように、光源３００は、指載置面３０に配置された指２０００を透過する方向に近赤外光を照射するように、設けられている。図１に示されるように、複数の近赤外光発光素子は、載置面３０上に配置される指２０００に沿うように、配列されている。指２０００が指載置面３０上に配置され、光源３００から出射される近赤外光により照射された状態で、指２０００内の血管パターンが撮像部１００により撮像される。
【００２６】
図１では、光源３００を構成する複数の近赤外光発光素子を指載置面３０上に配列し、複数の近赤外光発光素子から出射される近赤外光が指２０００の上方側（図１紙面にて指２０００の上側）から指２０００へ向けて照射されるように構成しているが、複数の近赤外光発光素子を指２０００の両側部に配列して、複数の近赤外光発光素子から出射される近赤外光が指２０００の両側部側から指２０００へ向けて照射されるように構成してもよい。また、複数の近赤外光発光素子を指載置面３０の下側に配列して、複数の近赤外光発光素子から出射される近赤外光が指２０００の下方側（図１紙面にて指２０００の下側）から指２０００へ向けて照射されるように構成してもよい。
【００２７】
撮像部１００は、模式的に表されたレンズ１１と、撮像素子２１と、指載置面３０とを備えている。撮像部１００の撮像素子２１は、図３に示される画像処理部２００に接続されている。この撮像部１００は、載置面３０上に載置された指２０００がレンズ１１により撮像素子２１の撮像面２１ａ上に結像されるように構成されている。すなわち、レンズ１１は撮像対象物である指２０００の撮影範囲の一端Ｆａ１が、レンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａ上に設定され、撮像素子２１の撮像面２１ａの水平方向における端部Ｓａ２に結像し、撮像対象物である指２０００の撮影範囲の他端Ｆａ２が、撮像素子２１の撮像面２１ａの水平方向における端部Ｓａ１に結像するように、配置されている。
【００２８】
図１に示されるように、レンズ１１は、撮像素子２１の撮像面２１ａに対向して配置されている。図１に示されるように、レンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａは、撮像素子２１の撮像面２１ａに略垂直となるように設定されている。
例えば、レンズ１１は両凸レンズであって、レンズ１１の表面は、撮像対象物である指２０００側（物体側）および撮像素子２０側（像側）ともに凸状の球面または非球面に形成されている。なお、レンズ１１について、両凸レンズに代えて、平凸レンズやメニスカスレンズを用いても良いし、複数枚のレンズを組み合わせて使用しても良い。レンズ１１の材料には、例えば、ポリオレフィンなどの光学樹脂やガラスなどが用いられる。
【００２９】
図１および図２に示されるように、撮像素子２１は矩形状に形成されており、撮像面２１ａ上に水平方向Ｈおよび垂直方向Ｖが互いに直交するように設定されている。また、撮像素子２１の水平方向Ｈにおける両端辺をＳａ１、Ｓａ２とする。Ｓａ１およびＳａ２は互いに対向して平行に配置されている。撮像素子２１は、図３で示される画像処理部２００に接続されている。撮像素子２１は、レンズ１１を介して、指２０００内の血管パターンの画像を近赤外光により受光し、画像データに変換する。
なお、レンズ１１と撮像素子２１との間には、近赤外線域の波長（７００ｎｍ〜１２００ｎｍ、好ましくは８００ｎｍ〜９００ｎｍ）の光だけを通すような光学フィルタ（不図示）が設けられている。
【００３０】
指載置面３０は平坦面に形成されており、撮像対象物である指２０００を載置するために設けられている。また、指載置面３０上には、指２０００の載置位置を規制する規制部材３１が設けられている。
ここで、指載置面３０とレンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａとのなす角θは、９０度未満に設定されている。このようにしたことにより、撮像部１００の小型・薄型化を図ることができ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができる。なお、更に好ましくは、載置面３０とレンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａとのなす角θを、４５度未満に設定するのがよい。このようにしたことにより、撮像部１００の更なる小型・薄型化を図ることができる。
【００３１】
撮像部１００の指載置面３０上では、両端Ｆａ１、Ｆａ２に挟まれた撮影範囲Ｆａ１―Ｆａ２が設定されている。撮像部１００は、撮影範囲の両端間に配置される指２０００内の血管パターンを撮像する。
ここで、指載置面３０は、撮像対象物である指２０００の撮影範囲の一端Ｆａ１が、レンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａ上に設定され、指２０００の撮影範囲の他端Ｆａ２が、撮像素子２１の撮像面２１ａの水平方向における端部Ｓａ１に結像するように設定され、且つ、撮影範囲の一端Ｆａ２からレンズ１１の最も物体側のレンズ面の面頂点Ｍａとの光路上の距離が、撮影範囲のもう一端Ｆａ１と面頂点Ｍａとの光路上の距離よりも短くなるように設けられている。
【００３２】
換言すると、次のようにも言える。すなわち、図１に示されるように、撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の一端Ｆａ１が、レンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａ上に設定されている。また、レンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａ方向における、レンズ１１の面頂点Ｍａと撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の一端Ｆａ１との間の距離Ｘは、レンズ１１の面頂点Ｍａと撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の他端Ｆａ２との間の距離Ｙよりも大きくなるように設定されている。ここで、レンズの面頂点Ｍａとは、レンズ１１の最も物体側のレンズ面の頂点とする。
【００３３】
ここで、撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の一端Ｆａ１と比較して、撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の他端Ｆａ２は、レンズ１１により近い位置に設定されている。図１に示されるように、レンズ１１の結像点が撮像素子２１の撮像面２１ａとレンズ１１の光軸Ｃａ−Ｃａとの交差点、すなわち、撮像素子２１の撮像面２１ａの端辺Ｓａ２の中心に設定されているとき、像面Ｋ１は像面湾曲により撮像素子２１の端辺Ｓａ２から端辺Ｓａ１の方向へ向けて撮像素子２１ａから物体側へ離れるような曲面となる。
しかし、撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の他端Ｆａ２をＦｂよりもレンズ１１に近づけたことにより、撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の他端Ｆａ２側に対応する領域において結像位置を遠ざけるように作用するため、レンズ１１を介して入射される近赤外光をより撮像素子２１の撮像面２１ａに近い位置で結像させることができる。
【００３４】
このため、撮像素子２１の端辺Ｓａ１における、撮像素子２１の撮像面２１ａと像面Ｋ１との間の距離の最大値Ｚ１ｍａｘを小さくすることができ、レンズ１１を介して入射される近赤外光をより平面に近い面上に結像できる。
このようにして、レンズ１１により形成される像面Ｋ１を撮像素子２１の撮像面２１ａ側に更に近づけることができ、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができ、高精度の生体認証を実現することができる。
【００３５】
また、撮像素子２１の画角を構成する一辺に光軸Ｃａ−Ｃａを用いたことにより、撮像素子２１の大きさを半分にすることができる。なお、撮像素子を半分にしないで撮像部を構成した場合であっても、撮像素子のうち、使用しない側の撮像面に入射される血管パターンの画像データを消去する画像処理を、画像処理部２００で行うようにしてもよい。更に、撮像素子２１のＳａ２を回転中心として、Ｓａ１がレンズ１１に近づく方向に撮像素子２１を傾斜させてもよい。このようにすることにより、撮像素子２１のＳａ１およびＳａ２と、像面Ｋ１との距離の最大値を約Ｚ１ｍａｘ／２にでき、レンズ１１を介して入射される近赤外光をより平面に近い面上に結像できる。
【００３６】
発明の実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の構成について、図に基づいて説明する。図４は、本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の撮像部の構成を模式的に示す断面図である。
本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の撮像部１０１は反射光学系で構成されている。本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の撮像部１０１では、反射板４０を備えている点で、本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の撮像部１００と相違する。
【００３７】
すなわち、図４に示されるように、反射板４０が、撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の両端Ｆａ１、Ｆａ２およびレンズ１１の間の光路上に設けられている。また、反射板４０の反射面４０ａは、撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２から発せられた光をレンズ１１へ向けて反射するように設けられている。図４に示されるように、撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の一端Ｆａ１から発せられた光は、反射面４０ａで反射した後、レンズ１１に入射し、撮像素子２１の端辺Ｓａ２で結像する。同様に、撮影範囲Ｆａ１−Ｆａ２の他端Ｆａ２から発せられた光は、反射面４０ａで反射した後、レンズ１１に入射し、撮像素子２１の端辺Ｓａ１で結像する。
【００３８】
従って、反射板４０の反射面４０ａを対称軸としてレンズ１１および撮像素子２１を対称移動させて配置したとき、撮像部１０１のレンズ１１、撮像素子２１などの配置関係は図１で示された撮像部１００と同じになる。
このようにして、本発明の実施の形態１で説明したのと同様に、レンズ１１を用いることにより形成される像面Ｋ１を撮像素子２１の撮像面２１ａ側により近づけることができ、装置の小型・薄型化を図りつつ、像面湾曲による解像度の劣化を低減し、撮像対象物を高精度に撮像することができ、高精度の生体認証を実現することができる。
【００３９】
次に、本発明に係る光学系を用いた撮像装置の実施例の解像度について説明する。
ここでは、図１に示されるＦａ１−Ｍａの距離Ｘを７９ｍｍ、Ｆａ２とレンズ１１間の距離Ｙを３３ｍｍ、Ｆａ１−Ｆａ２間の距離を４９．３ｍｍ、Ｍａ−Ｆａ２間の距離を３７．４ｍｍ、θを２１度として、シュミレーションを行った結果を示す。
図５は、被撮像対象物とレンズとの間の距離を７９ｍｍとした場合における、撮像素子の各像高における光路を模式的に示した断面図である。図６は、被撮像対象物とレンズとの間の距離を３３ｍｍとした場合における、撮像素子の各像高における光路を模式的に示した断面図である。
【００４０】
図５および図６において、レンズ１１および撮像素子の撮像面２１ａの間には光学フィルタ４０が示されている。ここでは、光学フィルタ４０には、波長８００ｎｍ〜９００ｎｍの近赤外線域の光だけを通すように設定されているものを用いた。なお、レンズ１１には有効径２．５ｍｍのメニスカスレンズを用いた。
図５および図６において、Ｐ１・Ｑ１は像高０．００ｍｍ、Ｐ２・Ｑ２は像高０．４６ｍｍ、Ｐ３・Ｑ３は像高０．９２ｍｍ、Ｐ４・Ｑ４は像高１．３８ｍｍ、Ｐ５・Ｑ５は像高１．８４ｍｍ、Ｐ６・Ｑ６は像高２．３０ｍｍの地点を示す。ここでは、図５におけるＰ１が、図１におけるＦａ地点の像の結像点に対応し、図６におけるＰ５が、図１におけるＦb地点の像の結像点に対応するように設定されている。
【００４１】
図７は、図５におけるＰ１及びＰ５における横収差を示す図であって、図７（ａ）はＰ１における横収差を示す図であり、図７（ｂ）はＰ５における横収差を示す図である。図７（ａ）および図７（ｂ）に示されるように、Ｐ５では横収差が大きく像面上に結像していないが、Ｐ１では横収差が小さく、像面上に結像していることがわかる。
【００４２】
図８は、図５におけるＱ１及びＱ５における横収差を示す図であって、図８（ａ）はＱ１における横収差を示す図であり、図８（ｂ）はＱ５における横収差を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）に示されるように、Ｑ１では横収差が大きく像面上に結像していないが、Ｑ５では横収差が小さく、像面上に結像していることがわかる。
以上の結果から、本実施例に関わる撮像装置においては、装置の小型化を達成しつつも、良好な解像度で撮像対象物を撮影できていることが示された。
【００４３】
以上の説明は、本発明を実施の形態を説明するものであり、本発明が以上の実施の形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、以上の実施の形態の各要素を、本発明の範囲において、容易に変更、追加、変換することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る生体認証装置の撮像部の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係る生体認証装置の構成を示すブロック図である。
【図３】撮像面側から見た撮像素子の平面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る生体認証装置の撮像部の構成を模式的に示す断面図である。
【図５】被撮像対象物とレンズとの間の距離を７９ｍｍとした場合における、撮像素子の各像高における光路を模式的に示した断面図である。
【図６】被撮像対象物とレンズとの間の距離を３３ｍｍとした場合における、撮像素子の各像高における光路を模式的に示した断面図である。
【図７】図５におけるＰ１及びＰ５における横収差を示す図であって、図７（ａ）はＰ１における横収差を示す図であり、図７（ｂ）はＰ５における横収差を示す図である。
【図８】図５におけるＱ１及びＱ５における横収差を示す図であって、図８（ａ）はＱ１における横収差を示す図であり、図８（ｂ）はＱ５における横収差を示す図である。
【図９】従来の生体認証装置のカメラの構造を模式的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０００  生体認証装置
１００、１０１  撮像部
１０、１１  レンズ
１０ａ、１１ａ  主平面
２０、２１  撮像素子
２０ａ、２１ａ  撮像面
３０  指載置面
３１  規制部材
４０  反射板
４０ａ  反射面
２００  画像処理部
３００  光源
４００  記憶部
５００  照合部
６００  制御部
２０００  指
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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