(57)【要約】【課題】生体を撮像することにより高精度に生体情報を入手可能な撮像装置、生体認証装置、これを備えた電子機器を提供すること。【解決手段】本適用例の撮像装置１は、生体としての指の静脈パターンを撮像する撮像装置であって、透明な基板本体２１に対して凸状のレンズ面が光の入射側と反対側に向くと共に、２次元的に配置された複数のマイクロレンズを有するレンズアレイ２０と、マイクロレンズによって集光された光を受光する撮像素子４２と、を備え、複数のマイクロレンズは、第１マイクロレンズとしてのマイクロレンズ２３と、マイクロレンズ２３よりも焦点距離が長い第２マイクロレンズとしてのマイクロレンズ２２とを含む。【選択図】図２
2012245083.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の静脈パターンを撮像する撮像装置であって、
透明基板に対して２次元的に配置された複数のマイクロレンズを有するレンズアレイと、
前記マイクロレンズによって集光された光を受光する撮像素子と、を備え、
前記複数のマイクロレンズは、第１マイクロレンズと、前記第１マイクロレンズよりも焦点距離が長い第２マイクロレンズとを含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記第１および前記第２マイクロレンズは、それぞれのレンズ径を異ならせることにより、焦点距離が異なっており、前記第１マイクロレンズに比べて前記第２マイクロレンズのレンズ径が大きいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記第１マイクロレンズは、前記透明基板において前記静脈パターンの延在方向に所定の間隔を置いて配置された前記第２マイクロレンズの間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記第２マイクロレンズは、前記透明基板において前記静脈パターンの延在方向に複数配置されていると共に、前記延在方向に対して交差する方向に互いにずらされた状態で配置されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第２マイクロレンズの前記延在方向に対して交差する方向におけるずれ量が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記第１マイクロレンズのレンズ径が２０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第２マイクロレンズのレンズ径が１５０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項２乃至５のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズのレンズ径が同じであり、前記第１および前記第２マイクロレンズは、前記透明基板において前記静脈パターンの延在方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記レンズアレイと前記撮像素子との間であって、前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズのそれぞれの光軸上に開口部が形成された遮光部を有し、
前記第１マイクロレンズに対する前記開口部と、前記第２マイクロレンズに対する前記開口部とでは大きさが異なっていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された静脈パターンと予め登録された生体の静脈パターンとを照合して、前記撮像された静脈パターンが前記生体のものか否か判定する認証実行部と、を備えたことを特徴とする生体認証装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の生体認証装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、生体認証装置、これを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記撮像装置として、個人を識別するために例えば指の血管（静脈）のパターンを撮像する装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、それぞれ異なった波長の透過光を認証対象の指に照射して撮像し、撮像された異なった指静脈画像を照合することによって両者の差異を検出して生体指画像であるかを判定する個人認証装置が開示されている。この個人認証装置は、偽造の指を使用したり、生体指に静脈パターンを貼り付けるなどの不当な認証行為を防ぐことを目的として開発されたものである。ところが、得られた指静脈画像は、所謂２次元の画像であるため、高度な偽造行為などに対応できないおそれがあり、より高精度な個人認証装置、言い換えれば撮像装置が求められている。
【０００４】
これに対して、特許文献２には、挿入された指に対して近赤外光を２方向以上から照射して撮像し、撮像された２方向以上からの静脈画像を組み合わせて認証用データとする個人認証装置が提案されている。これによれば、認証率を向上させることができるとしている。
【０００５】
また、特許文献３には、照明された指と固体撮像素子などの撮像手段との間に、結像手段として複数の屈折率分布型レンズアレイを配置して、指の内部に３次元状に分布する静脈血管の画像を入手する血管画像入力装置が提案されている。これによれば、認証率を向上させると共に、小型化と低コスト化が可能であるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−６７７２７号公報
【特許文献２】特開２００７−３２８４８５号公報
【特許文献３】特開２００６−２８８８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献２では、２方向以上から指の静脈画像を撮像するために、指を照明する光源と撮像手段としてのカメラとをそれぞれの撮像方向に配置する必要があるので、個人認証装置として小型化が困難であるという課題がある。
また、上記特許文献３では、屈折率分布型レンズアレイと固体撮像素子とが組み合わされた撮像機構を３組用意して、指の内部の異なる位置に焦点を結ぶように配置し、これらの撮像機構との間に配置された透明なガイド板に沿って指を動かして静脈画像を入手している。つまり上記撮像機構に対して指を走査することによって静脈画像を入手するので、指の動かし方や向きが走査ごとに変わると、安定した静脈画像が得られないおそれがあるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例の撮像装置は、生体の静脈パターンを撮像する撮像装置であって、透明基板に対して２次元的に配置された複数のマイクロレンズを有するレンズアレイと、前記マイクロレンズによって集光された光を受光する撮像素子と、を備え、前記複数のマイクロレンズは、第１マイクロレンズと、前記第１マイクロレンズよりも焦点距離が長い第２マイクロレンズとを含むことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、焦点距離が異なる第１および第２マイクロレンズが２次元的に配置されたレンズアレイを備えているので、生体の内部に少なくとも２つの結像面が生じ、結像面ごとの静脈パターンを撮像できるので、高い認証性が得られる生体情報としての静脈パターンを入手可能な撮像装置を提供できる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例の撮像装置において、前記第１および前記第２マイクロレンズは、それぞれのレンズ径を異ならせることにより、焦点距離が異なっており、前記第１マイクロレンズに比べて前記第２マイクロレンズのレンズ径が大きいことが好ましい。
この構成によれば、焦点距離が長い第２マイクロレンズは第１マイクロレンズに比べてレンズ径が大きいので、光の集光度合いが高まり、生体の奥深くにおける静脈パターンを明るい画像で入手できる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例の撮像装置において、前記第１マイクロレンズは、前記透明基板において前記静脈パターンの延在方向に所定の間隔を置いて配置された前記第２マイクロレンズの間に配置されていることが好ましい。
この構成によれば、透明基板上のスペースを効率よく使って、第１マイクロレンズと第２マイクロレンズとを配置することができる。つまり、より小型な撮像装置を提供できる。
【００１３】
［適用例４］上記適用例の撮像装置において、前記第２マイクロレンズは、前記透明基板において前記静脈パターンの延在方向に複数配置されていると共に、前記延在方向に対して交差する方向に互いにずらされた状態で配置されていることが好ましい。
この構成によれば、静脈パターンの延在方向に対して直線的に第２マイクロレンズを配置する場合に比べて、透明基板上のスペースを有効利用しつつ、２次元的により広い範囲で静脈パターンを撮像することができる。
【００１４】
［適用例５］上記適用例の撮像装置において、前記第２マイクロレンズの前記延在方向に対して交差する方向におけるずれ量が１００μｍ以下であることが好ましい。
この構成によれば、指の静脈の太さがおよそ１００μｍであるため、２次元的により広い範囲で静脈パターンを高精度に撮像することができる。
【００１５】
［適用例６］上記適用例の撮像装置において、前記第１マイクロレンズのレンズ径が２０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする。
この構成によれば、生体の表面に近い静脈パターンを明るく高精度に撮像することができる。
【００１６】
［適用例７］上記適用例の撮像装置において、前記第２マイクロレンズのレンズ径が１５０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする。
この構成によれば、生体内部の静脈パターンを明るく高精度に撮像することができる。
【００１７】
［適用例８］上記適用例の撮像装置において、前記第１マイクロレンズと前記第２マイクロレンズのレンズ径が同じであり、前記第１および前記第２マイクロレンズは、前記透明基板において前記静脈パターンの延在方向に交互に配置されているとしてもよい。
【００１８】
［適用例９］上記適用例の撮像装置において、前記レンズアレイと前記撮像素子との間であって、前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズのそれぞれの光軸上に開口部が形成された遮光部を有し、前記第１マイクロレンズに対する前記開口部と、前記第２マイクロレンズに対する前記開口部とでは大きさが異なっていることを特徴とする。
この構成によれば、第１マイクロレンズおよび第２マイクロレンズのそれぞれの光軸上に開口部を有する遮光部が絞りの役目を果たすので、迷光の影響を受け難く、高いコントラストを有する鮮明な静脈パターンを撮像することができる。
【００１９】
［適用例１０］本適用例の生体認証装置は、上記適用例に記載の撮像装置と、前記撮像装置によって撮像された静脈パターンと予め登録された生体の静脈パターンとを照合して、前記撮像された静脈パターンが前記生体のものか否か判定する認証実行部と、を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、生体情報である例えば指の静脈パターンを生体内部の画像として入手することができ、高い認証性を実現した生体認証装置を提供できる。
【００２０】
［適用例１１］本適用例の電子機器は、上記適用例の生体認証装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、例えば電子機器を使用可能な個人の生体情報として予め静脈パターンを撮像して電子機器に登録しておけば、不正な認証行為を防止して使用者を特定し、高いセキュリティーを有する電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】撮像装置の構成を示す概略斜視図。
【図２】撮像装置の構造を示す概略断面図。
【図３】撮像装置の構造を示す概略断面図。
【図４】実施例１のマイクロレンズの配置を示す概略平面図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）は実施例１のマイクロレンズの形成方法を示す概略図。
【図６】実施例２のマイクロレンズの配置を示す概略平面図。
【図７】実施例３のマイクロレンズの構成と配置を示す概略平面図。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は実施例３のマイクロレンズの形成方法を示す概略断面図。
【図９】生体認証装置の構成を示すブロック図。
【図１０】（ａ）は電子機器としての携帯型電話機を示す斜視図、（ｂ）は電子機器としてのパーソナルコンピューターを示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面に従って説明する。なお、使用する図面は、説明する部分が認識可能な状態となるように、適宜拡大または縮小して表示している。
【００２３】
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
【００２４】
（第１実施形態）
＜撮像装置＞
本実施形態における撮像装置は、生体を識別するための生体情報として指の静脈パターンを撮像する装置である。まず、図１〜図３を参照して本実施形態の撮像装置について説明する。図１は撮像装置の構成を示す概略斜視図、図２および図３は撮像装置の構造を示す概略断面図である。図２は静脈パターンの延在方向に沿って切った場合の断面であり、図３は静脈パターンの延在方向と交差（直交）する方向に切った場合の断面図である。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の撮像装置１は、複数の撮像素子が配置されたセンサー基板４０と、遮光基板３０と、該撮像素子に向けて光を集光させる集光素子としての複数のマイクロレンズが配置されたレンズアレイ２０と、生体としての指を所定の方向に向けて配置するためのガイド基板１０とがこの順に積層されたものである。
【００２６】
ガイド基板１０は、例えば透明なアクリル樹脂などからなり、指が配置される溝状の凹部１１ａと、凹部１１ａの両側において指を所定の方向に向けてガイドする一対のガイド部１１と、を有している。ガイド部１１の内部には、指を照明するための光源１２として例えば近赤外光を発するＬＥＤ素子や有機ＥＬ素子などが指の延在方向に沿って複数配置されている。
なお、ガイド基板１０の構成は、これに限定されず、指の配置位置を示す例えば枠などの識別マークをレンズアレイ２０の光の入射側の表面に設け、光源１２をレンズアレイ２０に実装あるいは内蔵してもよい。
以降、指の延在方向つまり一対のガイド部１１の延在方向をＹ方向とし、Ｙ方向に直交する方向をＸ方向、各基板の積層方向をＺ方向として各構成を説明する。指の主な静脈は指の延在方向に沿って存在していると考えられるので、本実施形態ではＹ方向を静脈パターンの延在方向と定義する。
【００２７】
図２および図３に示すように、センサー基板４０は、基板本体４１に所定の間隔を置いて配置された撮像素子４２と、撮像素子４２に繋がる電気回路（図示省略）とを有するものである。つまり、基板本体４１は電気回路を設け、撮像素子４２を実装可能な例えばガラスエポキシ基板やセラミック基板などを採用することができる。
撮像素子４２は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳなどの光センサーを用いることができる。特に、近赤外線に高い感度を持った光センサーを採用することで、指を介して受光される光源１２から発せられた近赤外光を効率よく検出できる。
【００２８】
レンズアレイ２０は、透明な基板本体２１と、基板本体２１に凸状のレンズ面が撮像素子４２の方向（光の入射側と反対側の方向）に向くように形成された複数のマイクロレンズ２２，２３を有している。
マイクロレンズ２２が本発明における第２マイクロレンズであって、マイクロレンズ２３が本発明における第１マイクロレンズである。マイクロレンズ２２の焦点距離は、マイクロレンズ２３の焦点距離に比べて長い設定となっている。つまり、焦点距離が異なるマイクロレンズ２２，２３が基板本体２１に形成されており、各マイクロレンズ２２，２３によって集光された光を受光すべく、撮像素子４２がセンサー基板４０に配置されている。
【００２９】
レンズアレイ２０とセンサー基板４０との間には、遮光基板３０が設けられている。遮光基板３０は、透明な２つの基板３１，３２の間に挟まれた遮光部３３を有している。
遮光部３３は、マイクロレンズ２２と撮像素子４２とを結ぶ光軸上に開口部３３ａを有し、マイクロレンズ２３と撮像素子４２とを結ぶ光軸上に開口部３３ｂを有している。
遮光部３３は、遮光性で表面が光を反射し難い、例えばＣｒなどの金属薄膜からなり、この金属薄膜を２つの基板３１，３２のいずれか一方に成膜してパターニングすることにより、平面視では円形の開口部３３ａ，３３ｂが形成されている。遮光部３３を挟んで２つの基板３１，３２を貼り合わせて遮光基板３０が構成されている。
【００３０】
マイクロレンズ２２，２３により集光された光がそれぞれ対応する開口部３３ａ，３３ｂを通過する。マイクロレンズ２２，２３により集光された光以外の光、例えば光源１２から発せられた光の散乱光や外光などの迷光が撮像素子４２に届かないように、それぞれの開口部３３ａ，３３ｂの大きさが決められている。とりわけ、マイクロレンズ２２とマイクロレンズ２３とは焦点距離が異なるので、それぞれに集光された光の束（以降、光束と呼ぶ）だけが開口部３３ａ，３３ｂを通過するように、開口部３３ａ，３３ｂの大きさを異ならせることが好ましい。つまり、遮光部３３における開口部３３ａ，３３ｂは撮像装置１における絞りの役目を果たし、これによって、鮮明な静脈パターンを撮像することが可能となる。
【００３１】
なお、基板３２は、遮光部３３と撮像素子４２との間の距離を一定に保持すべく、その厚みが設定されている。具体的には、マイクロレンズ２２，２３により集光された光束が開口部３３ａ，３３ｂを通過した後に、撮像素子４２に万遍なく受光されることが好ましい。したがって、撮像素子４２における受光面積と、マイクロレンズ２２，２３の焦点距離とに基づいて基板３２の厚みが決まる。
【００３２】
本実施形態では、遮光部３３と撮像素子４２との間の距離を撮像素子４２ごとに一定に保つことを目的として基板３２が配置されているが、当該距離を調整して一定に保つ方法が他にあれば、基板３２を削除してもよい。
【００３３】
レンズアレイ２０は、センサー基板４０と遮光基板３０とが貼り合わされた積層体に対して、凸状のレンズ面（曲面）が撮像素子４２に向かうように遮光基板３０に対向配置され、遮光基板３０と基板本体２１との間の距離が一定になるようにギャップ剤が混入されたシール材２４によって周囲が封着されている。シール材２４は、例えば熱硬化型のエポキシ系接着剤や紫外線硬化型のアクリル系接着剤を用いることができる。
【００３４】
レンズアレイ２０上に配置された指に対して光源１２から光（近赤外光）が照射される。指の内部を走る静脈は近赤外光をよく吸収する。照明された被写体としての指から発した光はマイクロレンズ２２，２３により集光されて撮像素子４２により受光される。マイクロレンズ２２，２３は互いに焦点距離が異なるので、指の内部にはＺ方向において位置（高さ）が異なる２つの結像面が存在することになる。マイクロレンズ２２の結像面は指の奥に存在し、マイクロレンズ２２よりも焦点距離が短いマイクロレンズ２３の結像面は指の表面に近い位置に存在する。
言い換えれば、指の内部においてＺ方向に異なる位置に少なくとも２つの結像面が存在するように、マイクロレンズ２２とマイクロレンズ２３の焦点距離を異ならせればよい。
【００３５】
このような焦点距離が異なるマイクロレンズ２２，２３の配置と形成方法について、実施例を挙げて説明する。
【００３６】
（実施例１）
図４は実施例１のマイクロレンズの配置を示す概略平面図、図５（ａ）〜（ｄ）は実施例１のマイクロレンズの形成方法を示す概略図である。
【００３７】
図４に示すように、実施例１のレンズアレイ２０では、透明な基板本体２１上に焦点距離が異なるマイクロレンズ２２，２３がＸ方向とＹ方向とにおいて、互いに等しい配置ピッチＰ１で形成されている。マイクロレンズ２３は、Ｙ方向つまり指が延在する方向に沿って配置されたマイクロレンズ２２の間に配置されている。
このようにマイクロレンズ２２，２３を配置することによって、図２に示すように指の内部において波打つように延在する静脈に対して、Ｚ方向に異なる結像面の静脈パターンを撮像することができる。例えば、マイクロレンズ２２とマイクロレンズ２３との焦点距離の差は、１００μｍ以上あれば、波打つように延在する静脈の異なる結像面における静脈パターンを撮像することができる。
【００３８】
指の表面から近い結像面を構成するマイクロレンズ２３のレンズ径は、指の主な静脈の太さが個体間に差があるものの、およそ１００μｍ以下であることから、およそ２０μｍ以上２００μｍ以下とすることが好ましい。これに対して、指の表面から奥に入った結像面を構成するマイクロレンズ２２は、指の奥深いところからの光を効率よく集光することが望ましく、レンズ径がマイクロレンズ２３よりも大きく設定されている。具体的には、およそ１５０μｍ以上５００μｍ以下となっている。レンズ径が５００μｍを越えると、マイクロレンズ２２の単位面積当たりの配置密度が低下し、画像が荒くなってしまうので、５００μｍ以下が好ましい。このように焦点距離が長い方のマイクロレンズ２２のレンズ径を、焦点距離が短い方のマイクロレンズ２３よりも大きくすることによって、結像面が指の奥深いところでも明るい画像が得られる。
【００３９】
なお、実施例１では、Ｙ方向におけるマイクロレンズ２２，２３の並び方が統一されているが、これに限定されない。例えば、Ｘ方向とＹ方向とにマイクロレンズ２２，２３を交互に配置する形態も採用することができる。また、Ｘ方向とＹ方向とにおいて、マイクロレンズ２２とマイクロレンズ２３とを等間隔で配置することに限定されず、Ｘ方向とＹ方向とで配置ピッチを異ならせてもよい。
【００４０】
次に、実施例１のマイクロレンズ２２，２３（レンズアレイ２０）の形成方法について、図５を参照して説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、透明な基板本体２１の一方の面に感光性レンズ材料層２０ａを一定の膜厚ｔで形成する（感光性レンズ材料層形成工程）。感光性レンズ材料層２０ａの形成方法としては、例えば感光性レンズ材料を含む溶液をスピンコート法を用いて塗布して乾燥する方法が挙げられる。このような感光性レンズ材料としては、有機溶媒に可溶なポジ型の感光性ポリイミドや感光性アクリルなどが挙げられる。
【００４１】
次に、マイクロレンズ２２のレンズ径に相当する径Ｌ１の遮光パターンＭａと、マイクロレンズ２３のレンズ径に相当する径Ｌ２の遮光パターンＭｂとを有するマスクＭ１を介して、形成された感光性レンズ材料層２０ａを露光する（露光工程）。
【００４２】
感光性レンズ材料層２０ａがポジ型であるため、光が当たった部分は、現像液に溶解する（現像工程）。そして、図５（ｂ）に示すように、基板本体２１上には、それぞれ円柱状であって、径Ｌ１のマイクロレンズ前駆体２２ａと、径Ｌ２のマイクロレンズ前駆体２３ａが形成される。
【００４３】
このマイクロレンズ前駆体２２ａ，２３ａを加熱して熱変形させ、その後冷却することにより、図５（ｃ）に示すように、それぞれ凸状のレンズ面を有するマイクロレンズ２２，２３が形成される。
【００４４】
このような形成方法によって得られるマイクロレンズの形状は、加熱前の円柱状のマイクロレンズ前駆体の底面の半径と高さとによって決まる。具体的には、次の数式（１）、（２）のような関係がある。図５（ｄ）に示すように、円柱状のマイクロレンズ前駆体の直径をＬ、高さをｔ、熱変形後のマイクロレンズの曲率半径をｒ、高さをｈとする。
【００４５】
感光性レンズ材料からなるマイクロレンズ前駆体と熱変形後のマイクロレンズの体積は同じである。よって、以下の数式（１）が得られる。
π（ｒｈ2−ｈ3／３）＝π（Ｌ／２）2ｔ・・・・・（１）
【００４６】
また、熱変形後のレンズ面が球面の一部であることから、以下の数式（２）が得られる。
ｒ2＝（ｒ−ｈ）2＋（Ｌ／２）2・・・・・・・・・（２）
【００４７】
上記の数式（１）および（２）により、レンズ径Ｌに比べｔが小さい場合、レンズの高さｈは一定の値（２ｔ）に近づく。このとき、レンズの曲率はＬ2／１６ｔになる。この関係よりマイクロレンズの径が大きくなると曲率半径も大きくなることがわかる。したがって、マイクロレンズ２２の曲率半径はマイクロレンズ２３よりも大きくなり、よって焦点距離が長くなる。
【００４８】
また、実施例１では、図５（ｃ）に示すように、マイクロレンズ２２の高さ２２ｈと、マイクロレンズ２３の高さ２３ｈとがほぼ同じとなるように、マイクロレンズ前駆体２２ａ，２３ａの高さｔ（すなわち感光性レンズ材料層２０ａの厚み）を調整すると共に、それぞれのマイクロレンズ前駆体２２ａ，２３ａの径を設定している。
これによって、図２に示すようにレンズアレイ２０と遮光基板３０とをシール材２４を介して対向配置したときに、各マイクロレンズ２２，２３の凸状のレンズ面が遮光基板３０と接し、基板本体２１と遮光基板３０との間の距離（間隔）が複数のマイクロレンズ２２，２３が配置された領域に亘って一定に保たれる。
【００４９】
（実施例２）
図６は実施例２のマイクロレンズの配置を示す概略平面図である。実施例２は、実施例１に対して、マイクロレンズの配置を異ならせたものである。したがって、同じ構成には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５０】
図６に示すように、レンズアレイ２０の透明な基板本体２１には、Ｘ方向とＹ方向とに配列するマイクロレンズ２２の隙間にマイクロレンズ２２よりもレンズ径が小さいマイクロレンズ２３が配置されている。言い換えれば、レンズ径が小さいマイクロレンズ２３の周囲にレンズ径が大きいマイクロレンズ２２が４つ配置されている。すなわち、実施例１に比べて配置密度が上昇するようにマイクロレンズ２２，２３を配置している。これにより、基板本体２１上のスペースを有効活用してより多くのマイクロレンズ２２，２３を配置することができる。さらには、マイクロレンズ２２は、Ｙ方向すなわち指の延在方向に等間隔で配置されると共に、Ｘ方向においてわずかにずれて配置されている。このとき、ずれ量Δｘを１００μｍ以下とすることが好ましい。なぜならば、指の主な静脈の太さがおよそ１００μｍであることから、このようにずらしてマイクロレンズ２２，２３を配置することによって、より広範囲かつ高精細な静脈パターンの撮像が可能となる。
【００５１】
（実施例３）
図７は実施例３のマイクロレンズの構成と配置を示す概略平面図、図８（ａ）〜（ｃ）は実施例３のマイクロレンズの形成方法を示す概略断面図である。実施例３は、実施例１や実施例２に対して、レンズ径が同じでありながら焦点距離が異なるマイクロレンズの例を示すものである。したがって、実施例１と共通する部分の構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
【００５２】
図７に示すように、実施例３のレンズアレイ２０では、透明な基板本体２１上に焦点距離が異なるマイクロレンズ２５，２６がＸ方向とＹ方向とにおいて、互いに等しい配置ピッチＰ１で形成されている。マイクロレンズ２５，２６のレンズ径は両方とも同じである。マイクロレンズ２５が本発明における第２マイクロレンズであり、マイクロレンズ２６が第１マイクロレンズであって、焦点距離はマイクロレンズ２５のほうがマイクロレンズ２６よりも長い。詳しくは後述するが、基板本体２１上には、マイクロレンズ２６の外周に沿って光を反射させるリング状の反射部２７が配置されている。
【００５３】
このようなマイクロレンズ２５，２６の配置によれば、実施例１と同様に指の内部において波打つように延在する静脈に対して、Ｚ方向に異なる結像面の静脈パターンを撮像することができる。
【００５４】
次に、マイクロレンズ２５，２６の形成方法について、図８を参照して説明する。まず、図８（ａ）に示すように、基板本体２１の一方の面に内径がレンズ径Ｌ３と同じリング状の反射部２７を形成する。反射部２７の形成方法としては、基板本体２１の表面を覆うように光反射性を有するアルミニウムや銀などの金属からなる膜を成膜し、これをパターニングすることにより、リング状の反射部２７を形成する。もちろん、後に形成されるマイクロレンズ２６に対応する位置に反射部２７を形成する（反射部形成工程）。
【００５５】
次に、反射部２７を覆うようにして感光性レンズ材料層２０ａを形成する（感光性レンズ材料層形成工程）。感光性レンズ材料層２０ａの形成方法は、実施例１にて説明したとおりである。
【００５６】
次に、マイクロレンズ２５のレンズ径Ｌ３と同じ径を有する遮光パターンＭｃと、レンズ径Ｌ３よりもやや大きな径Ｌ４を有する遮光パターンＭｄとを有するマクスＭ２を介して、感光性レンズ材料層２０ａを露光する（露光工程）。マスクＭ２を透過した光の一部は、反射部２７によって反射され、遮光パターンＭｄの内側部分の感光性レンズ材料層２０ａも露光される。
【００５７】
図８（ｂ）に示すように、露光された感光性レンズ材料層２０ａを現像することにより、基板本体２１上には、径Ｌ３を有する円柱状のマイクロレンズ前駆体２５ａと、基板本体２１側の底面よりも上面の径が大きい逆円錐台状のマイクロレンズ前駆体２６ａとが形成される。マイクロレンズ前駆体２６ａの体積は、円柱状のマイクロレンズ前駆体２５ａの体積よりも大きくなる。
したがって、図８（ｃ）に示すように、マイクロレンズ前駆体２５ａ，２６ａを加熱して熱変形させた後に冷却すると、前述した数式（１）、（２）によって導かれるように、レンズ面の高さが異なるマイクロレンズ２５と、マイクロレンズ２６とが得られる。マイクロレンズ２６の高さ２６ｈは、マイクロレンズ２５の高さ２５ｈよりも大きくなる（高くなる）。
【００５８】
レンズ径が同じＬ３であることから、マイクロレンズ２６の曲率半径ｒは、マイクロレンズ２５よりも小さくなる。すなわち、マイクロレンズ２５の焦点距離はマイクロレンズ２６よりも長くなる。言い換えれば、マイクロレンズ２６の焦点距離はマイクロレンズ２５よりも短い。
【００５９】
以上に述べた上記第１実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１）撮像装置１は、生体としての指の静脈パターンを撮像する装置であって、光源１２によって照明された指から発せられた光を集光する集光素子として焦点距離が異なるマイクロレンズ２２，２３（あるいはマイクロレンズ２５，２６）が透明な基板本体２１に配置されたレンズアレイ２０を備えている。したがって、指の内部において２つの結像面に対応した静脈パターンを撮像することができる。よって、焦点距離が一定のマイクロレンズを備える場合に比べて、より多くの静脈パターンの情報を入手することができる。
（２）レンズアレイ２０と撮像素子４２を有するセンサー基板４０との間には、焦点距離が異なるマイクロレンズ２２，２３にそれぞれ対応した開口部３３ａと開口部３３ｂとを有する遮光部３３を備えた遮光基板３０が配置されているので、鮮明な静脈パターンを撮像することができる。
（３）焦点距離が長いマイクロレンズ２２のレンズ径をマイクロレンズ２３に比べて大きくすることで、光の集光度合いを高め、指の奥深くに位置する静脈であっても明るい静脈パターンの画像を得ることができる。
（４）実施例２によれば、焦点距離とレンズ径とが異なるマイクロレンズ２２，２３が基板本体２１において平面的に効率よく配置されているので、より高精細な静脈パターンを撮像することができる。
（５）実施例３によれば、焦点距離が異なるマイクロレンズ２５，２６はレンズ径が同じなので、マイクロレンズ２５，２６の配置における設計上の制約が少なく、容易に配置位置を決定することができる。
【００６０】
（第２実施形態）
＜生体認証装置＞
次に、上記第１実施形態の撮像装置１を備えた生体認証装置の例につき、図９を参照して説明する。図９は生体認証装置の構成を示すブロック図である。
【００６１】
図９に示すように、本実施形態の生体認証装置８０は、記憶部８１、撮像部８２、発光部８３、認証実行部８４、およびこれら各部を制御する制御部８５を有する。撮像部８２、発光部８３は撮像装置１に相当し、撮像部８２はガイド基板１０、レンズアレイ２０、遮光基板３０、センサー基板４０を含むものであり、発光部８３は光源１２に相当する。
【００６２】
発光部８３は、制御部８５から伝達される信号に基づいて、光（近赤外光）を指に向けて射出する。撮像部８２は、制御部８５から伝達される制御信号に基づいて撮影動作を開始し、撮像された静脈パターンを制御部８５に出力する。
【００６３】
制御部８５は、記憶部８１に格納されたプログラムに基づいて信号の演算処理、信号伝送といった各種の処理を実行し、撮像部８２から出力される静脈パターンを認証実行部８４に伝達する。
【００６４】
記憶部８１は、ハードディスク、半導体メモリー（ＤＲＡＭ（Dynamic  Random  Access  Memory）、またはＳＲＡＭ（Static  Random  Access  Memory））といった記憶装置である。記憶部８１には、生体認証を実現するためのプログラム、画像構成を実現するためのプログラム、認証時に用いられる予め登録された静脈パターン、および認証履歴といった情報が格納される。
【００６５】
認証実行部８４は、撮像部８２によって撮像され出力された静脈パターン（画像情報）と予め登録された生体の静脈パターン（画像情報）とを照合して、撮像された静脈パターンが登録された生体のものか否か判定する。静脈認証の方法は、静脈パターンの類似性を判別する各種方法に依存する。
【００６６】
生体認証装置８０は、上記第１実施形態の撮像装置１を備えているので、指の内部における静脈パターン（生体情報）を少なくとも２つの結像面ごとに入手することができる。したがって、認証実行部８４は、２つの結像面ごとに予め登録された静脈パターンごとに、撮像された静脈パターンとの間で類似性を判別することができる。よって、登録された１つの静脈パターンだけに頼って認証を行う場合に比べて、高い認証精度を実現することができる。
【００６７】
また、撮像によって結像面ごとに得られた静脈パターンを画像として合成することで、立体的な静脈パターンとして入手するとしてもよい。これによれば、より高い認証精度を実現し、不正行為を防止することができる。
【００６８】
（第３実施形態）
＜電子機器＞
次に本実施形態の電子機器について、図１０を参照して説明する。図１０（ａ）は電子機器としての携帯型電話機を示す斜視図、同図（ｂ）は電子機器としてのパーソナルコンピューターを示す概略図である。
【００６９】
図１０（ａ）に示すように、本実施形態の電子機器としての携帯型電話機１００は、表示部１０１、操作ボタン１０２および生体認証装置８０を備えている。生体認証装置８０は、携帯型電話機１００の本体に搭載された撮像装置１に指を触れさせることによって取得された静脈パターンを用いて、例えば、携帯型電話機１００のロック状態を解除したり、金融決済の際の個人認証を行うことができる。
【００７０】
図１０（ｂ）に示すように、本実施形態の電子機器としてのノート型のパーソナルコンピューター１１０は、表示部１１１、入力ボタン１１２および生体認証装置８０を備えている。生体認証装置８０は、パーソナルコンピューター１１０の本体に組み込まれた撮像装置１に指を触れさせることによって取得された静脈パターンを用い、例えば、パーソナルコンピューター１１０にログインしたり、金融決済の際の個人認証を行うことができる。
【００７１】
上記携帯型電話機１００および上記パーソナルコンピューター１１０は、室内、屋外を問わず静脈パターンを撮影できる撮像装置１を有する生体認証装置８０を備えているため、あらゆる環境下で高精度に個人認証を行うことができる。それゆえに、不正な使用行為を防止することができる。
【００７２】
なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した各実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、各実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
【００７３】
上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。
【００７４】
（変形例１）レンズアレイ２０におけるマイクロレンズの配置は、上記実施例１〜上記実施例３に限定されない。焦点距離が異なるマイクロレンズの種類は２種に限らず、例えば３種以上としてもよい。また、実施例１において基板本体２１のＸ方向またはＹ方向に隣り合うマイクロレンズ同士が接するように配置してもよい。
【００７５】
（変形例２）レンズアレイ２０の凸状のレンズ面は、光の入射側の方向（撮像素子４２の方向とは反対側の方向）に向くように形成された複数のマイクロレンズ２２，２３を有するとしてもよい。
【００７６】
（変形例３）焦点距離が異なるマイクロレンズ２２，２３により撮像される異なる結像面の血管は、静脈だけに限定されない。例えば、動脈の位置にマイクロレンズ２２，２３の焦点距離を合わせれば、静脈パターンと動脈パターンの組み合わせ、または、結像面の異なる動脈パターンの組み合わせによる認証をすることも可能である。
【００７７】
（変形例４）撮像装置１における光源１２は、指に沿って両側に配置することに限定されない。例えば、指の延在方向における両端側に配置する構成としてもよい。これにより、撮像装置１をより小型化できる。
【００７８】
（変形例５）レンズアレイ２０における焦点距離が異なるマイクロレンズの形成方法は、感光性レンズ材料を用いる方法に限定されない。例えば、樹脂製の高屈折率レンズ材料を用いて金型成形する方法も採用できる。
【００７９】
（変形例６）撮像装置１を有する生体認証装置８０が搭載される電子機器は、上記第３実施形態の携帯型電話機１００やパーソナルコンピューター１１０に限定されない。例えば、ＰＤＡやＰＯＳなどの携帯型情報端末などに搭載することにより、高いセキュリティーを確保して、使用される用途を広げることができる。
【符号の説明】
【００８０】
１…撮像装置、２０…レンズアレイ、２１…透明基板としての基板本体、２２，２５…第２マイクロレンズとしてのマイクロレンズ、２３，２６…第１マイクロレンズとしてのマイクロレンズ、３３…遮光部、３３ａ，３３ｂ…開口部、４２…撮像素子、８０…生体認証装置、８４…認証実行部、１００…電子機器としての携帯型電話機、１１０…電子機器としてのパーソナルコンピューター。
【図１】
2012245083.tif 000003
【図２】
2012245083.tif 000004
【図３】
2012245083.tif 000005
【図４】
2012245083.tif 000006
【図５】
2012245083.tif 000007
【図６】
2012245083.tif 000008
【図７】
2012245083.tif 000009
【図８】
2012245083.tif 000010
【図９】
2012245083.tif 000011
【図１０】
2012245083.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月23日(2012.1.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の静脈パターンを撮像する撮像装置であって、
透明基板に対して２次元的に配置された複数のマイクロレンズを有するレンズアレイと、
前記レンズアレイによって集光された光を受光する撮像素子と、を備え、
前記複数のマイクロレンズは、複数の第１マイクロレンズと、前記複数の第１マイクロレンズよりも焦点距離が長い複数の第２マイクロレンズとを含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記複数の第２マイクロレンズのレンズ径は、前記複数の第１マイクロレンズに比べて大きいことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記複数の第２マイクロレンズは、所定方向に所定の間隔を置いて配置されており、
前記複数の第１マイクロレンズの１の第１マイクロレンズは、複数の第２のマイクロレンズのうち２つの第２マイクロレンズの間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記複数の第２マイクロレンズは、前記所定方向に対して交差する方向に互いにずらされた状態で配置されていることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記第２マイクロレンズの前記所定方向に対して交差する方向におけるずれ量が１００μｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記複数の第１マイクロレンズの１の第１マイクロレンズは、前記複数の第２マイクロレンズのうち所定方向及び前記所定方向に対して交差する方向に配列した４つの第２マイクロレンズの間に配置される請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記複数の第１マイクロレンズのレンズ径が２０μｍ以上２００μｍ以下であることを特徴とする請求項２乃至６のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記複数の第２マイクロレンズのレンズ径が１５０μｍ以上５００μｍ以下であることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記複数の第１マイクロレンズのレンズ径は、前記複数の第２マイクロレンズのレンズ径と同じであり、前記第１および前記第２マイクロレンズは、所定方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記複数の第１マイクロレンズ及び前記複数の第２マイクロレンズは、所定方向及び前記所定方向に対して交差する方向において、交互に配置される請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記レンズアレイと前記撮像素子との間であって、前記第１マイクロレンズおよび前記第２マイクロレンズのそれぞれの光軸上に開口部が形成された遮光部を有し、
前記第１マイクロレンズに対する前記開口部と、前記第２マイクロレンズに対する前記開口部とでは大きさが異なっていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像装置によって撮像された静脈パターンと予め登録された生体の静脈パターンとを照合して、前記撮像された静脈パターンが前記生体のものか否か判定する認証実行部と、を備えたことを特徴とする生体認証装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の生体認証装置を備えたことを特徴とする電子機器。