(57)【要約】【課題】各構成部材の厚みずれの影響を受けることなく、良質の画像情報を得ることができると共に、製造歩留まりを向上させることができる撮像装置を提供する。【解決手段】２次元配列された複数の集光レンズ３２と、複数の集光レンズ３２のそれぞれに対応して２次元配列され、各集光レンズ３２を透過する光が概ね集光される位置にそれぞれ設けられた複数の画素ＰＸ（受光素子）とを備えた撮像装置１５０である。各集光レンズ３２は、光入射側のレンズ面が、レンズ頂点を通る任意の経線と、前記レンズ頂点を通る前記任意の経線とは異なる別の経線とにおいて、異なる曲率を有している。【選択図】図２
2012120704.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元配列された複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズのそれぞれに対応して２次元配列され、前記各集光レンズを透過する光が概ね集光される位置にそれぞれ設けられた複数の受光素子とを備えた撮像装置であって、
前記各集光レンズが、その光軸上に複数の焦点を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記各集光レンズは、少なくとも１つのレンズ面が、レンズ頂点を通る任意の経線と、前記レンズ頂点を通る前記任意の経線とは異なる別の経線とにおいて、異なる曲率を有する、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記各集光レンズは、少なくとも１つのレンズ面が、光軸と同軸の複数の領域に分けられ、前記複数の領域の、任意の２つの領域において、曲率が互いに異なる、請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
被検体に対する光照射に基づいて前記被検体の生体情報を取得する生体情報取得装置であって、
前記被検体に照射される光を出射する光源と、
前記被検体からの透過光又は反射光が入射する請求項１〜３のいずれか１項に記載の撮像装置とを備えたことを特徴とする生体情報取得装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びそれを備えた生体情報取得装置に関し、例えば、生体の血管パターンを撮像するのに好適な撮像装置及びそれを備えた生体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報セキュリティの保護方式として、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ため、心理的抵抗感が少ないという利点がある。また、血管パターンを用いた認証方法は、容易に観測できる生体表面ではなく、生体内部の情報を利用するものであるため、偽造が困難であるという利点もある。
【０００３】
また、近年、このような生体認証を行う生体認証装置の小型化及び薄型化が要求されている。生体認証装置に用いられる撮像装置には、従来から単数又は複数のレンズによる縮小結像を利用した単眼縮小光学系が用いられてきたが、レンズ構造の関係上、小型化及び薄型化には限界があった。
【０００４】
そこで、マイクロレンズアレイと複数の受光素子とを組み合わせた複眼光学系を、生体認証装置に適用することが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００５】
特許文献１、２には、透明基板上に形成された複数のマイクロレンズからなるマイクロレンズアレイと、それぞれが各マイクロレンズに対向して設けられた複数の受光素子を有する受光部と、マイクロレンズアレイと受光部との間に設けられ、各マイクロレンズと１対１に対応する円筒状の開口を有する遮光スペーサ（遮光層）とを備えた撮像装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平３−１５７６０２号公報
【特許文献２】特開２００８−３６０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、２に開示された撮像装置によれば、必要光であるマイクロレンズの直上の被検体からの光を、マイクロレンズによってマイクロレンズの直下の受光素子に集光させる一方で、不要光であるマイクロレンズの直上以外からの光の大部分を、遮光スペーサ（遮光層）によってマイクロレンズの直下の受光素子に入らないように遮断することにより、生体画像情報を得ることができる。
【０００８】
この場合、良質の生体画像情報を得るためには、必要光をいかに効率良く受光素子に集光させるかが重要となる。なぜなら、受光素子に集光される必要光が大きいということは明るい画像が得られることを意味し、また、受光素子に取り込まれる不要光に対する必要光の比率（必要光の利用効率）が高くなって鮮明な画像が得られることを意味するからである。
【０００９】
必要光の利用効率を高くするためには、受光素子が概ねマイクロレンズの焦点位置に位置していることが望ましい。
【００１０】
しかし、特許文献１、２に開示された撮像装置では、マイクロレンズアレイ、受光部、遮光スペーサ（遮光層）、及び各構成部材を一体化固定する接着層などの複数部材の積層構造によって構成されているため、各構成部材の厚みずれが特に問題となる。各構成部材の厚みずれが蓄積されると、マイクロレンズから受光素子までの距離が大きく変動するからである。
【００１１】
そして、このような厚みずれが発生して、受光素子が概ねマイクロレンズの焦点位置に位置しなくなると、画像の明るさや鮮明度がばらついて、良質の生体画像情報を得ることができず、また、製造時の歩留まりが低下するという問題も発生する。
【００１２】
本発明は、従来技術における前記課題を解決するためになされたものであり、各構成部材の厚みずれの影響を受けることなく、良質の画像情報を得ることができると共に、製造歩留まりを向上させることができる撮像装置及びそれを備えた生体情報取得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】
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明に係る撮像装置の構成は、２次元配列された複数の集光レンズと、前記複数の集光レンズのそれぞれに対応して２次元配列され、前記各集光レンズを透過する光が概ね集光される位置にそれぞれ設けられた複数の受光素子とを備えた撮像装置であって、前記各集光レンズが、その光軸上に複数の焦点を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る生体情報取得装置の構成は、被検体に対する光照射に基づいて前記被検体の生体情報を取得する生体情報取得装置であって、前記被検体に照射される光を出射する光源と、前記被検体からの透過光又は反射光が入射する前記本発明の撮像装置とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、光軸上に複数の焦点を有する集光レンズが用いられているため、撮像装置を構成する各部材の厚みが製造時に設計値からずれても、集光レンズの焦点位置を概ね受光素子の位置に合わせることができるので、画像の明るさや鮮明度がばらつくことがない。その結果、本発明によれば、良質の画像情報を得ることができると共に、製造歩留まりを向上させることができる撮像装置及びそれを備えた生体情報取得装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における生体情報取得装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置を模式的に示す概略断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置を構成する、集光レンズと開口と画素との配置関係を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置を構成する集光レンズの形状を説明するための図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置を構成する光機能部の製造工程を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の第１の実施の形態における撮像装置の製造工程を示す図である（（ａ）、（ｂ）、（ｃ））。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の第１の実施の形態における撮像装置の製造工程を示す図である（（ｄ）、（ｅ））。
【図７】図７は、本発明の第１の実施の形態の実施例の撮像装置及び比較例の撮像装置において、製造時の各構成部材の厚みばらつきによる光学的な性能変化を比較して示したグラフである。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態における生体情報取得装置の他の例を示す概略構成図である。
【図９】図９は、本発明の第２の実施の形態における撮像装置を構成する集光レンズの形状を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
前記本発明の撮像装置の構成においては、前記各集光レンズは、少なくとも１つのレンズ面が、レンズ頂点を通る任意の経線と、前記レンズ頂点を通る前記任意の経線とは異なる別の経線とにおいて、異なる曲率を有するのが好ましい。
【００１８】
また、前記本発明の撮像装置の構成においては、前記各集光レンズは、少なくとも１つのレンズ面が、光軸と同軸の複数の領域に分けられ、前記複数の領域の、任意の２つの領域において、曲率が互いに異なるのが好ましい。
【００１９】
これらの好ましい例によれば、光軸上に複数の焦点を有する集光レンズを容易に得ることができる。
【００２０】
以下、好適な実施の形態を用いて本発明をさらに具体的に説明する。但し、下記の実施の形態は本発明を具現化した例に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２１】
尚、以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施の形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は、以下の説明において参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の説明において参照する各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。
【００２２】
［第１の実施の形態］
（撮像装置及び生体情報取得装置の構成）
まず、本実施の形態における撮像装置及び生体情報取得装置の構成について、図１〜図４を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施の形態における生体情報取得装置を示す概略構成図、図２は、本発明の第１の実施の形態における撮像装置を模式的に示す概略断面図、図３は、当該撮像装置を構成する、集光レンズと開口と画素との配置関係を示す模式図、図４は、当該撮像装置を構成する集光レンズの形状を説明するための図である。
【００２４】
図１に示すように、本実施の形態の生体情報取得装置１００は、被検体としての例えばヒトの指２００に対する光照射に基づいてヒトの指２００の生体情報である静脈２０１のパターンの画像を取得する生体情報取得装置である。より具体的には、生体情報取得装置１００は、ヒトの指２００に照射される光を出射する光源１１０と、ヒトの指２００からの透過光が入射され、静脈２０１のパターンを撮像する撮像装置１５０とを備えている。ここで、光源１１０と撮像装置１５０は、コントローラ１２０に接続されている。
【００２５】
光源１１０は、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）やレーザダイオード（ＬＤ：Laser Diode）等の一般的な半導体素子である。光源１１０は、ヒトの指２００の静脈２０１で吸収される赤外線（近赤外線〜遠赤外線）を出力する。
【００２６】
撮像装置１５０は、ヒトの指２００内を透過した光を受光して、静脈２０１のパターンの画像（静脈像）を撮像し、取得した静脈像をコントローラ１２０に出力する。
【００２７】
コントローラ１２０は、例えば、通常のコンピュータである。コントローラ１２０は、記憶部に格納されたプログラムをＣＰＵで実行することにより、様々な機能を実現することができる。具体的には、コントローラ１２０は、光源１１０を駆動して、光源１１０から赤外線を出力させる。また、コントローラ１２０は、撮像装置１５０を駆動して、ヒトの指２００の静脈像を撮像させる。
【００２８】
図２に示すように、本実施の形態の撮像装置１５０は、イメージセンサ１０と、光機能部２０と、レンズアレイ基板３０とがこの順番に積層されて構成されている。尚、イメージセンサ１０と光機能部２０は、接着層４０を介して貼り合わされている。また、光機能部２０とレンズアレイ基板３０は、接着層５０を介して貼り合わされている。そして、光機能部２０とレンズアレイ基板３０の積層体によって光学部品が形成されている。
【００２９】
以下、撮像装置１５０の各構成部材について、図３をも参照しながら、さらに具体的に説明する。
【００３０】
イメージセンサ１０は、一般的な撮像素子（ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等）である。
【００３１】
イメージセンサ１０は、半導体基板１１と、半導体基板１１上に形成された配線層１２とを備えている。半導体基板１１は、通常のシリコン基板である。半導体基板１１の主面（撮像面）には、複数の画素ＰＸ（受光素子）が２次元状に形成されている。尚、画素ＰＸは、不純物を半導体基板１１に拡散させることによって形成される。画素ＰＸでは、入射光強度に応じた値の電気信号が生成される。尚、半導体基板１１の具体的な構成は任意である。
【００３２】
配線層１２は、シリコン酸化層などの絶縁層の堆積によって形成される。堆積された絶縁層内には、信号の伝送路として機能する金属配線が埋め込まれている。
【００３３】
配線層１２の上には、遮光層１３が形成されている。遮光層１３には、各光軸ＡＸに対応して開口ＯＰ２が形成されている。遮光層１３は、後述の遮光層２２と共に、クロストーク防止のための遮光構造を形成する。
【００３４】
遮光層１３は、光源１１０の出射光を吸収する特性を有する。遮光層１３の材質は、例えば、黒色樹脂や酸化金属等である。遮光層１３は、光軸ＡＸ上に開口ＯＰ２を有する。開口ＯＰ２は、遮光層１３が部分的に除去されることによって形成される。遮光層１３での反射によって迷光が生じることを抑制するために、低反射率の材料で遮光層１３を形成するのが望ましい。後述の遮光層２２についても同様である。また、遮光層１３は、配線層１２内に埋め込んでもよい。
【００３５】
尚、開口ＯＰ２とは、光学的な意味での開口を意味し、当該開口ＯＰ２に何らかの物質が充填されていてもよい。後述の開口ＯＰ１についても同様である。
【００３６】
光機能部２０は、イメージセンサ１０とレンズアレイ基板３０との間に配置される。光機能部２０は、透明基板２３と、透明基板２３のイメージセンサ１０側の面に形成されたフィルタ層２１と、透明基板２３のレンズアレイ基板３０側の面に形成された遮光層２２とを備えている。
【００３７】
フィルタ層２１は、フィルタ特性を有する部材である。フィルタ層２１の光透過率は、入射光の入射角度に応じて変動する。ここでは、特定の波長に注目したとき、入射光の入射角度が増加するとフィルタ層２１の光透過率は減少する。換言すると、フィルタ層２１は、入射角度が０度に近い光に対しては透明であり、入射角度が斜めの光に対しては不透明になる。これにより、ノイズとなる迷光成分を低減させることができる。
【００３８】
フィルタ層２１の具体的な材料は任意である。フィルタ層２１に屈折作用又は回折作用を付与することにより、フィルタ層２１の光透過率が入射角度に依存するように設定される。例えば、フィルタ層２１は、屈折率が制御された複数の薄膜の積層体を用いて形成することができる。
【００３９】
尚、遮光層２２の特性及び材質は、前述した遮光層１３の特性及び材質と同じである。
【００４０】
レンズアレイ基板３０は、透明基板３１と、透明基板３１の光機能部２０と反対側の面に形成された複数の集光レンズ３２とを備えている。
【００４１】
透明基板３１は、板状部材であって、光源１１０からの出射光に対して実質的に透明である。透明基板３１は、例えば、ガラス基板である。
【００４２】
集光レンズ３２は、透明基板３１の主面上に２次元配列されている。そして、物体側からの入射光は、集光レンズ３２のレンズの作用により、画素ＰＸに向けて収束しながら光軸ＡＸに沿って進行する。ここで、各画素ＰＸは、各集光レンズ３２を透過する光が概ね集光される位置に設けられており、各集光レンズ３２は、その光軸ＡＸ上に複数の焦点を有している。
【００４３】
接着層４０、５０は、熱硬化樹脂又は光硬化樹脂（例えば、紫外線硬化樹脂等）により形成される。
【００４４】
図２、図３に示すように、集光レンズ３２を透過した光は、透明基板３１、接着層５０、遮光層２２の開口ＯＰ１、透明基板２３、フィルタ層２１、接着層４０、遮光層１３の開口ＯＰ２、及び配線層１２をこの順番に通過し、画素ＰＸに入射する。各画素ＰＸでは、入射光が光電変換され、入射光強度に応じた値の電気信号が生成される。そして、各画素ＰＸで生成された電気信号は、イメージセンサ１０の読み出し動作によって、外部バスに接続される。
【００４５】
［実施例］
以下、撮像装置１５０及び各構成部材の製造方法を説明しながら、本実施の形態の実施例について説明する。
【００４６】
（レンズアレイ基板の製造方法）
レンズアレイ基板３０の製造方法について説明する。
【００４７】
レンズアレイ基板３０は、種々の方法によって製造可能であるが、ここでは以下の方法を用いた。すなわち、透明基板３１上に紫外線硬化樹脂を塗布した後、空間的に強度分布が制御された紫外線を照射し、樹脂層の未硬化部分を有機溶剤によって除去することにより、透明基板３１上に集光レンズ３２を形成した。
【００４８】
透明基板３１としては、公称厚みが２５０μｍの光学部品用ガラス基板（材質：ホウ珪酸ガラス）を用い、集光レンズ３２は、その厚み（樹脂層と透明基板３１との界面からレンズ頂点までの距離）が４０μｍとなるように形成した。
【００４９】
（レンズ形状）
図４をも参照しながら、集光レンズ３２のレンズ面の形状について説明する。
【００５０】
集光レンズ３２の光入射側のレンズ面の形状は、下記（数１）で与えられる。
【００５１】
【数１】
2012120704.tif 000003
【００５２】
但し、上記（数１）中、ｘ、ｙはレンズ面上の任意の点の座標、ｚはレンズ面上の任意の点における透明基板３１の主面からの高さ、ｃxは図４のｘａ−ｘｂ断面におけるレンズ面（レンズ頂点を通る任意の経線）の曲率、ｃyは図４のｙａ−ｙｂ断面におけるレンズ面（レンズ頂点を通る前記任意の経線とは９０度異なる別の経線）の曲率、κxは図４のｘａ−ｘｂ断面における円錐常数、κyは図４のｙａ−ｙｂ断面における円錐常数をそれぞれ表わしている。
【００５３】
本実施例においては、
ｘａ−ｘｂ断面におけるレンズ面の曲率ｃx：６．６［１／ｍｍ］、
ｘａ−ｘｂ断面における円錐常数κx：−０．２、
ｙａ−ｙｂ断面におけるレンズ面の曲率ｃy：６．３［１／ｍｍ］、
ｙａ−ｙｂ断面における円錐常数κy：−０．２
とした。
【００５４】
本実施例における集光レンズ３２のレンズ面の形状は、レンズ頂点から見て断面形状が９０度周期で変化する２回転対称形となっている。この場合、集光レンズ３２は、レンズ頂点を通る光軸（図４のｚ軸方向に相当）上に２つの焦点を有する。
【００５５】
尚、本発明の撮像装置１５０を構成する集光レンズ３２のレンズ面の形状は、上記（数１）で与えられるものに限定されるものではない。
【００５６】
また、本実施例において、集光レンズ３２のレンズ面の形状は、レンズ頂点から見て断面形状が９０度周期で変化する２回転対称形となっているが、本発明はこれに限定されものではない。例えば、レンズ頂点から見て断面形状が４５度周期で変化する４回転対称形であってもよい。この場合、集光レンズ３２は、レンズ頂点を通る光軸（図４のｚ軸方向に相当）上に４つの焦点を有することになる。
【００５７】
そして、このようにレンズ頂点を通る光軸上に複数の焦点を有する集光レンズ３２を用いれば、撮像装置１５０を構成する各部材の厚みが製造時に設計値からずれても、集光レンズ３２の焦点位置を概ねイメージセンサ１０の画素ＰＸ（受光素子）の位置に合わせることができるので、画像の明るさや鮮明度がばらつくことがない。その結果、良質の画像情報を得ることができると共に、製造歩留まりを向上させることができる撮像装置１５０及びそれを備えた生体情報取得装置１００を提供することが可能となる。
【００５８】
尚、以上のようなレンズ面の形状は、集光レンズ３２の光入射側あるいは光出射側の少なくともいずれか一方に付与されていればよい。
【００５９】
（光機能部の製造方法）
光機能部２０の製造方法について、図５を参照しながら説明する。
【００６０】
まず、図５（ａ）に示すように、透明基板２３の一方の面上に、フィルタ層２１を形成した。ここでは、フィルタ層２１として、Ｔａ2Ｏ5からなる高屈折率層とＳｉＯ2からなる低屈折率層との積層構造を、蒸着法を用いて形成した。また、フィルタ層２１の総厚みは、約５μｍとした。次いで、透明基板２３の、フィルタ層２１を形成した面と反対側の面上に、遮光層２２を通常の薄膜形成技術（スピンコート法等）を用いて形成した。ここでは、遮光層２２の厚みは、１μｍとした。
【００６１】
次に、図５（ｂ）に示すように、フォトマスク９１を介して遮光層２２を露光した。
【００６２】
次に、図５（ｃ）に示すように、現像液を用いて、遮光層２２のうちの光が照射されなかった部分を除去した。遮光層２２の材質は、例えば、黒色樹脂や酸化金属からなるネガ型のレジストである。従って、光が照射されて変質した部分は現像液によって除去されずに残留し、光が照射されなかった部分は現像液によって除去される。その結果、開口ＯＰ１が形成される。ここでは、開口ＯＰ１の開口形状は、一辺が２５μｍの正方形とした。
【００６３】
（撮像装置の製造方法）
撮像装置１５０の製造方法について、図６Ａ、図６Ｂを参照しながら説明する。
【００６４】
まず、図６Ａ（ａ）に示すように、イメージセンサ１０の配線層１２の主面上に、遮光層１３を通常の薄膜形成技術（スピンコート法等）を用いて形成した。ここでは、遮光層１３の厚みは、１μｍとした。次いで、遮光層２２の場合と同様に、光リソグラフィによって遮光層１３をパターニングした。その結果、開口ＯＰ２が形成された。
【００６５】
次に、図６Ａ（ｂ）に示すように、イメージセンサ１０の上に接着層４０を塗布した。尚、接着層４０の材質は熱硬化樹脂とし、その塗布厚みは２０μｍとした。
【００６６】
次に、図６Ａ（ｃ）に示すように、接着層４０上に光機能部２０を配置した。次いで、加熱して接着層４０を硬化させた。これにより、イメージセンサ１０と光機能部２０とが接着層４０を介して互いに貼り合わされた。
【００６７】
次に、図６Ｂ（ｄ）に示すように、光機能部２０の上に接着層５０を塗布した。尚、接着層５０の材質は紫外線硬化樹脂とし、その塗布厚みは２０μｍとした。
【００６８】
次に、図６Ｂ（ｅ）に示すように、接着層５０上にレンズアレイ基板３０を配置した。次いで、レンズアレイ基板３０を介して接着層５０に紫外線を照射することにより、接着層５０を硬化させた。これにより、イメージセンサ１０及び光機能部２０の積層体とレンズアレイ基板３０とが接着層５０を介して互いに貼り合わされた。
【００６９】
以上の工程により、図２に示す撮像装置１５０が製造された。
【００７０】
（比較例）
比較例として、上記と同様の製造工程を用いて、集光レンズのみが単一の焦点を有する従来型の撮像装置を作製した。
【００７１】
この場合の集光レンズの光入射側のレンズ面の形状は、下記（数２）で与えられる。
【００７２】
【数２】
2012120704.tif 000004
【００７３】
但し、上記（数２）中、ｒはレンズ面上の任意の点の座標（ｒ＝（ｘ2＋ｙ2）1/2）、ｚはレンズ面上の任意の点における透明基板３１の主面からの高さ、ｃはレンズ面の曲率、κは円錐常数をそれぞれ表わしている。
【００７４】
本比較例においては、
レンズ面の曲率ｃ：６．５［１／ｍｍ］、
円錐常数κ：−０．２
とした。
【００７５】
この集光レンズは、レンズ頂点を通る光軸（図４のｚ軸方向に相当）上に単一の焦点を有する。
【００７６】
（本実施の形態の実施例と比較例との対比）
以下、本発明の効果を、本実施の形態の実施例と比較例とを対比することによって説明する。
【００７７】
一般的に、公称厚みが１００〜３００μｍとして市販されているガラス基板は、実際には、±１５μｍ程度のばらつきを有する。そして、選別や研磨加工によってガラス基板の厚みを精密制御する場合、材料費は４倍〜１０倍にもなり、製造コストが大幅に増加するため現実的ではない。
【００７８】
また、各構成部材を一体化固定する接着層の厚みについては、製造時に、±５μｍ程度のばらつきが発生する。
【００７９】
本実施の形態の実施例の撮像装置１５０及び比較例の撮像装置において、レンズ頂点からイメージセンサの画素（受光素子）までの距離は、設計上４８５μｍとなっている。しかし、実際には、ガラス基板と接着層の厚みばらつきにより、レンズ頂点からイメージセンサの画素（受光素子）までの距離は、設計値から±５０μｍ程度ばらつく。
【００８０】
図７は、本実施の形態の実施例の撮像装置１５０及び比較例の撮像装置において、製造時の各構成部材の厚みばらつきによる光学的な性能変化をシミュレーションによって比較して示したグラフである。
【００８１】
図７のグラフの横軸は、レンズ頂点からイメージセンサの画素（受光素子）までの距離の設計値からのずれ量を表し、“０［μｍ］”は、製造した撮像装置の形状が設計値に完全に一致している場合を示している。そして、数値が正の場合は、イメージセンサの画素（受光素子）の位置が設計値よりも集光レンズから遠ざかっていることを示し、数値が負の場合は、イメージセンサの画素（受光素子）の位置が設計値よりも集光レンズに近づいていることを示している。また、図７のグラフの縦軸は、光利用効率、すなわち、集光レンズに入射した光のうちイメージセンサの画素（受光素子）に取り込まれる光量の割合を示している。光利用効率が高いほど、得られる画像が明るく、画像の鮮明度も優れる。
【００８２】
図７によれば、比較例(■)においては、製造時の厚みずれが無かった場合は光利用効率が高いものの、ずれ量が大きくなるに従い光利用効率が急速に減少している。一方、本実施の形態の実施例（●）においては、ずれ量の拡大に伴う光利用効率の減少量が少なく、比較例に比べて製造上の余裕度が高いことが分かる。
【００８３】
実際に、本実施の形態の実施例の撮像装置１５０及び比較例の撮像装置を同数作製し、光学特性を全数検査した。合否判定選別によると、比較例では歩留まりが７５％程度であったのに対し、本実施の形態の実施例では歩留まりが９５％以上と大幅に改善された。
【００８４】
尚、本実施の形態においては、ヒトの指２００等の被検体からの透過光を利用する生体情報取得装置１００を例に挙げて説明したが、図８に示すように、被検体からの反射光を利用する生体情報取得装置に本発明の撮像装置を組み込むようにしてもよい。すなわち、図８に示す生体情報取得装置においては、光源１１０は、被検体としての例えばヒトの指２００の斜め下方に位置するように配置されている。そして、光源１１０から出射される光がヒトの指２００の内部で散乱反射されて、撮像装置１５０に入射される。この際、静脈がある部分では光が吸収されるため、ヒトの指２００の生体情報である静脈像を取得することができる。尚、図８において、参照符号１３０は赤外線透過フィルタを示している。この赤外線透過フィルタ１３０は、赤外領域の波長の光を透過し、それ以外の領域の波長の光を遮断する。静脈像は、赤外光であるため、ノイズとなる、それ以外の外部からの光を赤外線透過フィルタ１３０によって遮断することにより、さらに鮮明な静脈像を取得することができる。
【００８５】
また、図１に示す生体情報取得装置１００においても、被検体であるヒトの指２００と撮像装置１５０との間に赤外線透過フィルタを介在させることができ、これにより、さらに鮮明な静脈像を取得することが可能となる。
【００８６】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態における撮像装置の構成について説明する。
【００８７】
本実施の形態の撮像装置は、集光レンズの構成のみが上記第１の実施の形態の撮像装置１５０（図２参照）と異なっている。従って、本実施の形態の撮像装置の全体構成については説明を省略する。また、本実施の形態の撮像装置を備えた生体情報取得装置も上記第１の実施の形態で示したものと同じであるので、その説明も省略する。
【００８８】
（レンズ形状）
図９を参照しながら、本実施の形態の集光レンズ３２´のレンズ面の形状について説明する。
【００８９】
集光レンズ３２´の光入射側のレンズ面の形状は、下記（数３）で与えられる。
【００９０】
【数３】
2012120704.tif 000005
【００９１】
但し、上記（数３）中、ｒはレンズ面上の任意の点の座標（ｒ＝（ｘ2＋ｙ2）1/2）、ｚはレンズ面上の任意の点における透明基板３１の主面からの高さ、ｃはレンズ面の曲率、κは円錐常数をそれぞれ表わしている。
【００９２】
本実施の形態においては、Ｒａ＝２０[μｍ]、Ｒｂ＝４０[μｍ]、Ｒｃ＝５０[μｍ]としたとき、
０≦ｒ＜Ｒａにおけるレンズ面の曲率ｃ：６．６［１／ｍｍ］、
０≦ｒ＜Ｒａにおけるレンズ面の円錐常数κ：−０．２、
Ｒａ≦ｒ＜Ｒｂにおけるレンズ面の曲率ｃ：６．５［１／ｍｍ］、
Ｒａ≦ｒ＜Ｒｂにおけるレンズ面の円錐常数κ：−０．２、
Ｒｂ≦ｒ≦Ｒｃにおけるレンズ面の曲率ｃ：６．３［１／ｍｍ］、
Ｒｂ≦ｒ≦Ｒｃにおけるレンズ面の円錐常数κ：−０．２
とした。
【００９３】
このように、本実施の形態における集光レンズ３２´の光入射側のレンズ面の形状は、レンズ頂点を通る光軸と同軸の複数の領域（０≦ｒ＜Ｒａ、Ｒａ≦ｒ＜Ｒｂ、Ｒｂ≦ｒ≦Ｒｃの３つの領域）に分けられ、複数の領域の、任意の２つの領域において、曲率が互いに異なっている。
【００９４】
そして、この集光レンズ３２´を用いれば、０≦ｒ＜Ｒａの領域による焦点とＲａ≦ｒ＜Ｒｂの領域による焦点とＲｂ≦ｒ≦Ｒｃの領域による焦点が、それぞれ、レンズ頂点を通る光軸（図９のｚ方向に相当）上の異なる点に形成される。その結果、上記第１の実施の形態の場合と同様に、部材厚みばらつきや組み立てばらつきに対する製造余裕度の改善効果を得ることができる。
【００９５】
尚、本発明の撮像装置を構成する集光レンズ３２´のレンズ面の形状は、上記（数３）で与えられるものに限定されるものではない。
【００９６】
また、本実施の形態において、互いに曲率の異なる複数の領域は、同心円によって分けられているが、本発明はこれに限定されものではない。例えば、同心楕円によって、互いに曲率の異なる複数の領域に分けるようにしてもよい。
【００９７】
また、以上のようなレンズ面の形状は、集光レンズ３２´の光入射側あるいは光出射側の少なくともいずれか一方に付与されていればよい。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明によれば、各構成部材の厚みずれの影響を受けることなく、良質の画像情報を得ることが可能な撮像装置を提供することができる。従って、本発明は、良質の生体画像情報を得ることが求められる生体情報取得装置の分野において産業上の利用可能性が高い。
【符号の説明】
【００９９】
１０  イメージセンサ
１１  半導体基板
１２  配線層
１３、２２  遮光層
２０  光機能部
２１  フィルタ層
２３、３１  透明基板
３０  レンズアレイ基板
３２、３２´  集光レンズ
４０、５０  接着層
９１  フォトマスク
１００  生体情報取得装置
１１０  光源
１２０  コントローラ
１５０  撮像装置
２００  ヒトの指
２０１  静脈
ＡＸ  光軸
ＯＰ１、ＯＰ２  開口
ＰＸ  画素（受光素子）
【図１】
2012120704.tif 000006
【図２】
2012120704.tif 000007
【図３】
2012120704.tif 000008
【図４】
2012120704.tif 000009
【図５】
2012120704.tif 000010
【図６Ａ】
2012120704.tif 000011
【図６Ｂ】
2012120704.tif 000012
【図７】
2012120704.tif 000013
【図８】
2012120704.tif 000014
【図９】
2012120704.tif 000015