(57)【要約】【課題】  より少ない画素数の光検出器を用いて所望の画像を取得することを目的とする。【解決手段】  表面領域Ｒ１０に入力する像を撮像する撮像装置６０であって、表面領域Ｒ１０が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域夫々を透過領域又は不透過領域に電気的制御に基づいて設定する領域設定手段と、複数の画素が配列された光検出器１と、透過領域に設定された単位領域を通過した光を複数の画素に案内する光案内層２と、を備える。【選択図】  図５
2009053831.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面領域に入力する像を撮像する撮像装置であって、
前記表面領域が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域夫々を透過領域又は不透過領域に電気的制御に基づいて設定する領域設定手段と、
複数の画素が配列された光検出器と、
透過領域に設定された前記単位領域を通過した光を複数の前記画素に案内する光案内手段と、
を備える撮像装置。
【請求項２】
前記領域設定手段は、
複数の前記単位領域に対応して設けられた複数の単位電極に対する電気的制御に基づいて、複数の前記単位領域夫々を透過領域又は不透過領域に設定す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】
前記領域設定手段は、
液晶層と、
複数の前記単位電極を上部電極又は下部電極として前記液晶層を挟持する一対の電極層と、
前記制御信号に応じて選択的に前記単位電極に電圧を印加させるスイッチ部と、
を備え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】
前記光案内手段は、入力された光を複数の反射面を介して前記画素まで案内する光学部材であ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】
前記光学部材は、互いに隣り合って配置された複数のガイド部材から構成され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】
複数の前記ガイド部材夫々は、
入力された光を当該ガイド部材の一端に向けて進行させる複数の第１反射面と、
当該ガイド部材の前記一端側に設けられ、当該ガイド部材を伝播した光を前記画素に向けて反射させる第２反射面と、
を備えることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
複数の前記画素は、前記第１軸線に沿って配列され、
複数の前記ガイド部材夫々は、前記第１軸線に交差する第２軸線に沿って延在し、
複数の前記単位電極夫々は、前記第１軸線に沿って延在することを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項８】
複数の前記ガイド部材は、前記光検出器上に配置され、
前記液晶層は、複数の前記ガイド部材上に配置されることを特徴とする請求項５に記載の撮像装置。
【請求項９】
一対の前記電極層を挟持する一対の偏光板を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記液晶層の上層に配置されると共に、入力された光を集光する複数のレンズを更に備えることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記液晶層は、当該撮像装置に隣接して配置される液晶表示装置の液晶層と同層に形成されることを特徴とする請求項３に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記光案内手段は、入力された光を複数の反射面を介して前記画素まで案内する光学部材であることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記光学部材は、互いに隣り合って配置された複数のガイド部材から構成されることを特徴とする請求項１２に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記光検出器は、１列に複数の前記画素が配列されたラインセンサーであることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
表面領域に入力する像を撮像する撮像装置であって、
液晶層と、
前記表面領域が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域に対応して設けられた複数の単位電極を上部電極又は下部電極として前記液晶層を挟持する一対の電極層と、
複数の画素が配列された光検出器と、
前記単位電極に対する電気的制御に基づいて透過領域に設定された前記単位領域を通過した光を前記画素に案内する光学部材と、
を備える撮像装置。
【請求項１６】
前記光学部材は、互いに隣り合って配置された複数のガイド部材から構成されることを特徴とする請求項１５に記載の撮像装置。
【請求項１７】
複数の前記画素は、前記第１軸線に沿って配列され、
複数の前記ガイド部材夫々は、前記第１軸線に交差する第２軸線に沿って延在し、
複数の前記単位電極夫々は、前記第１軸線に沿って延在することを特徴とする請求項１６に記載の撮像装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか一項に記載の撮像装置を備える移動体通信端末。
【請求項１９】
被検体からの反射光又は透過光に基づいて前記被検体の静脈パターンを撮像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べき光を出射する光源と、
前記反射光又は前記透過光が入力する表面領域と、
前記表面領域が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域夫々を透過領域又は不透過領域に電気的制御に基づいて設定する領域設定手段と、
複数の画素が配列された光検出器と、
透過領域に設定された前記単位領域を通過した光を複数の前記画素に案内する光案内手段と、
を備える生体情報取得装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載の生体情報取得装置を備える移動体通信端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、生体情報取得装置、及び移動体通信端末に関し、特に複数の画素を有する光検出器を活用した撮像装置、生体情報取得装置、及び移動体通信端末に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体認証に関する技術開発の進展が著しい。なお、周知のとおり、生体認証とは、検査対象の個体から取得した生体情報が、あらかじめ設定された生体情報に等しいかどうかという判定に基づいて、ある個体を他の個体から識別する技術である。例えば、ヒトの瞳の虹彩に基づいて個体を特定する方法、ヒトの指等の静脈パターンに基づいて個体を特定する方法、及び指の指紋パターンに基づいて個体を特定する方法が挙げられる。なかでも、ヒトの指等の静脈パターンを利用したものは、パターンデータの偽装が困難であり、高いセキュリティーを確保することができる。
【０００３】
特許文献１には、生体認証に用いられる撮像装置が開示されている。この撮像装置では、光源（１００）、支持台（３００）、画像認証部（２００）を積層させることで、撮像装置の小型化を図っている。
【特許文献１】特開２００１−１１９００８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
所望の画像を取得するためには、特許文献１記載のように、その画像に応じた画素数の撮像素子を用意する必要がある。技術の進展に伴って撮像素子の低価格化が進んでいるものの、風景撮影用カメラといったように撮像すること自体が最終目的ではない生体認証用途においては、より少ない画素数の光検出器を採用して所望の画像を取得できたほうが良い。しかしながら、単純に撮像素子の画素数を減らしてしまうと、生体認証に要求される所望の画像を取得することが困難になり、生体認証それ自体が実現できなくなったり、生体認証の認証精度が低下したりしてしまう。このように、従来、所望の画像に応じた画素数未満の画素数の撮像素子を用いて、所望の画像を取得することは困難であった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、より少ない画素数の光検出器を用いて所望の画像を取得することが可能な撮像装置、これを利用した生体情報取得装置及び移動体通信端末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】
【０００６】
本発明にかかる撮像装置は、表面領域に入力する像を撮像する撮像装置であって、前記表面領域が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域夫々を透過領域又は不透過領域に電気的制御に基づいて設定する領域設定手段と、複数の画素が配列された光検出器と、透過領域に設定された前記単位領域を通過した光を複数の前記画素に案内する光案内手段と、を備える。
【０００７】
透過領域に設定された単位領域を通過した光は、光案内手段により、光検出器の各画素に入力される。透過領域として設定される単位領域を順次シフトさせ、単位領域ごとの像を光検出器で順次検出することによって、表面領域に入力する像全体を最終的に撮像することができる。この場合、光検出器の画素数は単位領域の設定範囲に応じて設定すれば足りる。従って、より少ない画素数の光検出器を用いて所望の像を取得することが可能になる。
【０００８】
前記領域設定手段は、複数の前記単位領域に対応して設けられた複数の単位電極に対する電気的制御に基づいて、複数の前記単位領域夫々を透過領域又は不透過領域に設定する、と良い。
【０００９】
前記領域設定手段は、液晶層と、複数の前記単位電極を上部電極又は下部電極として前記液晶層を挟持する一対の電極層と、前記制御信号に応じて選択的に前記単位電極に電圧を印加させるスイッチ部と、を備える、と良い。
【００１０】
前記光案内手段は、入力された光を複数の反射面を介して前記画素まで案内する光学部材である、と良い。
【００１１】
前記光学部材は、互いに隣り合って配置された複数のガイド部材から構成される、と良い。
【００１２】
複数の前記ガイド部材夫々は、入力された光を当該ガイド部材の一端に向けて進行させる複数の第１反射面と、当該ガイド部材の前記一端側に設けられ、当該ガイド部材を伝播した光を前記画素に向けて反射させる第２反射面と、を備える、と良い。
【００１３】
複数の前記画素は、前記第１軸線に沿って配列され、複数の前記ガイド部材夫々は、前記第１軸線に交差する第２軸線に沿って延在し、複数の前記単位電極夫々は、前記第１軸線に沿って延在する、と良い。複数の前記ガイド部材は、前記光検出器上に配置され、前記液晶層は、複数の前記ガイド部材上に配置される、と良い。
【００１４】
一対の前記電極層を挟持する一対の偏光板を更に備える、と良い。前記液晶層の上層に配置されると共に、入力された光を集光する複数のレンズを更に備える、と良い。
【００１５】
前記液晶層は、当該撮像装置に隣接して配置される液晶表示装置の液晶層と同層に形成される、と良い。前記光検出器は、１列に複数の前記画素が配列されたラインセンサーである、と良い。
【００１６】
本発明にかかる撮像装置は、表面領域に入力する像を撮像する撮像装置であって、液晶層と、前記表面領域が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域に対応して設けられた複数の単位電極を上部電極又は下部電極として前記液晶層を挟持する一対の電極層と、複数の画素が配列された光検出器と、前記単位電極に対する電気的制御に基づいて透過領域に設定された前記単位領域を通過した光を前記画素に案内する光学部材と、を備える。
【００１７】
透過領域に設定された単位領域を通過した光は、複数のガイド部材により、光検出器の各画素に入力される。透過領域として設定される単位領域を順次シフトさせ、単位領域ごとの像を光検出器で順次検出することによって、表面領域に入力する像全体を最終的に撮像することができる。この場合、光検出器の画素数は単位領域の設定範囲に応じて設定すれば足りる。従って、より少ない画素数の光検出器を用いて所望の像を取得することが可能になる。なお、この撮像装置は、既存の液晶技術を活用することによって簡易に実現可能である。また、複数のガイド部材で光を案内することで伝播過程における光のクロストークを抑制することができる。
【００１８】
本発明に係る移動体通信端末は、上述のいずれかの撮像装置を備える。
【００１９】
本発明に係る生体情報取得装置は、被検体からの反射光又は透過光に基づいて前記被検体の静脈パターンを撮像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べき光を出射する光源と、前記反射光又は前記透過光が入力する表面領域と、前記表面領域が複数の第１軸線により分割されることで規定される複数の単位領域夫々を透過領域又は不透過領域に電気的制御に基づいて設定する領域設定手段と、複数の画素が配列された光検出器と、透過領域に設定された前記単位領域を通過した光を複数の前記画素に案内する光案内手段と、を備える。
【００２０】
本発明に係る移動体通信端末は、上述の生体情報取得装置を備える。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、より少ない画素数の光検出器を用いて所望の画像を取得することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、各実施の形態は、説明の便宜上、簡略化されている。図面は簡略的なものであるから、図面の記載を根拠として本発明の技術的範囲を狭く解釈してはならない。図面は、もっぱら技術的事項の説明のためのものであり、図面に示された要素の正確な大きさ等は反映していない。同一の要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略するものとする。上下左右といった方向を示す言葉は、図面を正面視した場合を前提として用いるものとする。
【００２３】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態について、図１乃至図９を用いて説明する。図１は、携帯電話の構成を示す模式図である。図２は、携帯電話の前面の構成を示す模式図である。図３は、携帯電話の前面の構成を示す拡大模式図である。図４は、生体認証の動作を説明するためのフローチャートである。図５は、撮像装置の概略的な分解斜視図である。図６は、単位電極の配置態様を示す模式図である。図７は、単位電極、ガイド部材、画素らの配置関係を示す模式図である。図８は、撮像装置の概略的な断面構成を示す模式図である。図９は、撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００２４】
図１に携帯電話（移動体通信端末）５０を示す。携帯電話５０には、後述の撮像装置６０が組み込まれている。また、携帯電話５０には、撮像装置６０を活用した生体情報取得装置が組み込まれている。
【００２５】
図１に示すように、携帯電話５０は、上側本体（第１部材）５１、下側本体（第２部材）５２、及びヒンジ５３を有する。上側本体５１と下側本体５２とは、共にプラスチック製の平板部材であって、ヒンジ５３を介して連結される。上側本体５１と下側本体５２とはヒンジ５３によって開閉自在に構成される。上側本体５１と下側本体５２とが閉じた状態のとき、携帯電話５０は上側本体５１と下側本体５２とが重ね合わされた平板状の部材になる。
【００２６】
上側本体５１は、その内面に表示部５４を有する。表示部５４には、着信相手を特定する情報（名前、電話番号）、携帯電話５０の記憶部に格納されたアドレス帳等が表示される。表示部５４の下には液晶表示装置が組み込まれている。
【００２７】
下側本体５２は、その内面に複数のボタン５５を有する。携帯電話５０の操作者は、ボタン５５を操作することによって、アドレス帳を開いたり、電話を掛けたり、マナーモードに設定したりし、携帯電話５０を意図したように操作する。
【００２８】
本実施形態にかかる携帯電話５０は、後述のように、生体認証装置が組み込まれている。携帯電話５０の操作者は、このボタン５５を操作することに基づいて生体認証機能をオンさせたり、オフさせたりすることができる。
【００２９】
図２に、携帯電話５０の前面（上面）の構成を示す。図２に示すように、上側本体５１の前面には、表面領域Ｒ１０、および表示領域Ｒ２０が配置される。
【００３０】
表面領域Ｒ１０には、図２に模式的に示すように、ヒト（被検体）の指５７が搭載される。表面領域Ｒ１０の下には、後述の撮像装置６０（図５参照）が組み込まれる。尚、撮像装置６０は、液晶層５（図５参照）を有する。
【００３１】
表示領域Ｒ２０には、文字（時間、動作状態、着信相手名など）が表示される。表示領域Ｒ２０の下には、液晶表示装置が組み込まれる。この液晶表示装置は、上部電極、液晶層、及び下部電極といった要素を含む一般的な液晶表示装置である。
【００３２】
図２に模式的に示すように、表面領域Ｒ１０の左右には複数の光源５６が配置される。光源５６は、生体認証に適した波長の光（橙色〜近赤外線の帯域（５８０ｎｍ〜１０００ｎｍ、より好ましくは、６００ｎｍ〜８６０ｎｍ）の光）を前方に向けて出射する。また、表面領域の下側には、後述のラインセンサー（光検出器）１が配置される。光源５６は、例えば、半導体発光素子（LED(Light Emitting Diode)）、又は半導体レーザ素子(LD(Laser Diode))である。
【００３３】
携帯電話５０に組み込まれる生体認証装置は、インターフェイス部分として生体情報取得装置を有する。この生体情報取得装置は、撮像装置６０、光源５６を含んで構成される。
【００３４】
図３に、携帯電話５０の前面の構成を拡大して示す。図３に示すように、表面領域Ｒ１０および表示領域Ｒ２０は、液晶層が在る領域３０内にある。本実施形態においては、表面領域Ｒ１０下にある撮像装置６０に含まれる液晶層と、表示領域Ｒ２０下にある液晶表示装置に含まれる液晶層とは、同層に位置し、同一の製造工程で製造される。
【００３５】
表面領域Ｒ１０下にある撮像装置６０と表示領域Ｒ２０下にある液晶表示装置との部材を共通にすることによって、撮像装置６０を携帯電話５０に組み込むことに要するコストを低減させることができる。なお、共通に使用される部材は、液晶層のほか、液晶層を挟持する偏光板、液晶層を挟持する透明基板、下部電極又は上部電極であっても良い。いずれの場合にも共通化された部材は、互いに同層に配置される。
【００３６】
図４に、携帯電話５０の生体認証の動作を説明するためのフローチャートを示す。非動作状態の携帯電話５０の表面領域Ｒ１０上に指５７を載置すると、携帯電話５０は、その生体認証機能を活性化させる（Ｓ１）。なお、指５７が表面領域Ｒ１０上に載置されたことを検出する機構は任意である。
【００３７】
次に、生体認証機能の活性化に伴って携帯電話５０内に組み込まれた生体情報取得装置は、検査光を前方に出射する（Ｓ２）。つまり、生体情報取得装置は、光源５６から前方にある指５７に対して光を照射する。
【００３８】
次に、生体情報取得装置は、静脈パターンを取得する（Ｓ３）。指５７の内部には静脈が在り、この静脈で検査光は吸収される。静脈以外の生体組織では検査光はあまり吸収されない。従って、指５７からの透過光及び反射光に基づいて指５７を撮像すると、静脈に対応する部分は黒くなり、静脈パターンを反映したパターンが写る。このような原理に基づいて、生体情報取得装置は、静脈パターンを撮像する。なお、生体情報取得装置の撮像機構について後述する。
【００３９】
次に、生体認証装置は、取得した静脈パターン（取得パターン）が予め登録した静脈パターン（マスターパターン）に一致するのかを判定する（Ｓ４）。この判定は、生体認証装置に組み込まれた演算部が、所定のアルゴリズムに従って実行する。
【００４０】
判定成功の場合には、携帯電話５０は、携帯電話５０の通常の機能を活性化させる（Ｓ５）。例えば、携帯電話５０は、ロックモードを解除する。判定不成功の場合には、携帯電話５０は、非動作状態を維持する。
【００４１】
図５に、撮像装置６０の概略的な分解斜視図を示す。なお、上述のように撮像装置６０は、表面領域Ｒ１０の下に配置され、かつ表示領域Ｒ２０下の液晶表示装置と共通の工程によって製造される。
【００４２】
図５に示すように、撮像装置６０は、ラインセンサー（光検出器）１、光案内層２、偏光板３、電極層４、液晶層５、電極層６、及び偏光板７をこの順で備える。更に、撮像装置６０は、演算処理部６１、記憶部６２、及びスイッチ部６３を備える。なお、本実施形態における領域設定手段は、電極層４、液晶層５、電極層６、及びスイッチ部６３から構成される。また、本実施形態における光案内手段は、光案内層２（これに含まれる複数のガイド部材２ａ〜２ｆ）から構成される。
【００４３】
ラインセンサー１は、複数の画素が１列に配置された光検出器である。ラインセンサー１は、フォトダイオード(Photodiode)が一列に配列されたＰＤアレイセンサーやＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)型の画素が一列に配列されたＭＯＳアレイセンサー等である。
【００４４】
光案内層２は、ラインセンサー１の各画素に対応して配置された複数のガイド部材２ａ〜２ｆ（図７も併せて参照）からなる光学部材である。ガイド部材２ａ〜２ｆは、検査光に対して実質的に透明な光学部材である。光案内層２を構成する各ガイド部材２ａ〜２ｆの構成については後述する。
【００４５】
偏光板３は、特定の偏光成分の光を透過させる光学部材である。偏光板７も、偏光板３と同様に、特定の偏光成分の光を透過させる光学部材ある。
【００４６】
電極層（下部電極）４は、導電性薄膜（ITO：Indium Tin Oxide）からなり、可視光〜近赤外の帯域の光に対して実質的に透明である。電極層（上部電極）６についても、電極層４と同様である。電極層４及び電極層６からなる一対の電極層間に電圧を印加することで、液晶層５には電界が印加される。液晶層５の液晶の配向状態は、電界が印加されることで制御される。なお、図５に模式的に示すように電極層４は電Ｅ１源のアノードに接続され、電極層６はスイッチ部６３を介して電源Ｅ１のカソードに接続される。
【００４７】
上述のように、撮像装置６０は、演算処理部６１、記憶部６２、及びスイッチ部６３を有する。演算処理部６１は、ラインセンサー１、スイッチ部６３、及び記憶部６２に接続される。スイッチ部６３は、電極層６と電源Ｅ１間に接続される。尚、演算処理部６１は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)である。記憶部６２は、一時的にデータを保持することが機能なもの半導体メモリである。スイッチ部６３は、ＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)スイッチやトランスファースイッチ等からなるスイッチ回路である。なお、演算処理部６１及び記憶部６２は、通常、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)といった集積回路に組み込まれる。
【００４８】
本実施形態においては、電極層６は、複数の単位電極６ａ〜６ｅ（図７も併せて参照）から構成される。スイッチ部６３は、演算処理部６１から出力される制御信号に応じて、いずれかの単位電極６ａ〜６ｅを選択する。スイッチ部６３によって選択された単位電極と電極層４間には電圧が印加され、選択された単位電極に対応する領域で液晶層は透過領域になる。ラインセンサー１は、この透過領域を通過した光を検出する。スイッチ部６３が選択する単位電極を順次シフトさせながら、順次形成される透過領域を通過した光を順次検出することによって、ラインセンサー１の画素数を減少させたとしても、最終的に所望の像を取得することができる。この点は、後述の説明からも明らかになる。
【００４９】
図６に、単位電極の配置態様を示す。図６に示すように、表面領域Ｒ１０は、軸線（第１軸線）Ｌ１〜Ｌ４によって５分割され、単位領域Ｒ１〜Ｒ５が規定される。なお、単位領域は、表面領域が複数の軸線によって分割されることで規定される領域である。図６に示すように、軸線Ｌ１より下側に単位領域Ｒ１、軸線Ｌ１と軸線Ｌ２間に単位領域Ｒ２、軸線Ｌ２と軸線Ｌ３間に単位領域Ｒ３、軸線Ｌ３と軸線Ｌ４間に単位領域Ｒ４、及び軸線Ｌ４より上側に単位領域Ｒ５が形成される。
【００５０】
電極層６を構成する単位電極６ａ〜６ｅは、形成された各単位領域Ｒ１〜Ｒ５に対応して設けられる。つまり、単位電極６ａは、単位領域Ｒ１に対応して設けられる。単位電極６ｂは、単位領域Ｒ２に対応して設けられる。単位電極６ｃは、単位領域Ｒ３に対応して設けられる。単位電極６ｄは、単位領域Ｒ４に対応して設けられる。単位電極６ｅは、単位領域Ｒ５に対応して設けられる。
【００５１】
また、図６に示すように、単位電極６ａ〜６ｅの配置態様と同様に、ラインセンサー１が表面領域Ｒ１０の下に配置される。ラインセンサー１においては、上述の単位領域Ｒ１〜Ｒ５の設定範囲に対応して画素ＰＸａ〜ＰＸｅの配置領域が設定されているからである。このようにすることで、単位領域Ｒ１毎の像を欠落なく取得することが可能になる。
【００５２】
図７に、単位電極６ａ〜６ｅ、ガイド部材２ａ〜２ｆ、及び画素ＰＸａ〜Ｐｘｆの配置関係を示す。なお、各ガイド部材は、上面から入力された光を、反射面を介して、画素にまで案内する。各ガイド部材の構成については後述する。
【００５３】
図７に示すように、単位電極６ａ〜６ｅは、ｙ軸に沿って延在する長尺な電極である。ラインセンサー１も、ｙ軸に沿って延在する長尺な部材である。ラインセンサー１に形成された画素ＰＸａ〜ＰＸｆは、ｙ軸に沿って配列される。このように、ラインセンサー１と単位電極６ａ〜６ｅらは、互いに平行に配置される。換言すると、ラインセンサー１、単位電極６ａ、単位電極６ｂ、・・・、単位電極６ｄ、単位電極６ｅの順で、一定の間隔を置きながら、ラインセンサー１と単位電極６ａ〜６ｅは配置される。
【００５４】
ガイド部材２ａは、ｙ軸に直交するｘ軸に沿って長尺な光学部材である。ガイド部材２ａの一端は、画素ＰＸａ上に配置される。また、ガイド部材２ａは、画素ＰＸａ、単位電極６ａ、単位電極６ｂ、単位電極６ｃ、単位電極６ｄ、単位電極６ｅらの下層に配置される。
【００５５】
ここでは、ガイド部材２ａと単位電極６ａとが重ね合わされる領域を領域Ｒ１ａと定義する。ガイド部材２ａと単位電極６ｂとが重ね合わされる領域を領域Ｒ２ａと定義する。ガイド部材２ａと単位電極６ｃとが重ね合わされる領域を領域Ｒ３ａと定義する。ガイド部材２ａと単位電極６ｄとが重ね合わされる領域を領域Ｒ４ａと定義する。ガイド部材２ａと単位電極６ｅとが重ね合わされる領域を領域Ｒ５ａと定義する。
【００５６】
他のガイド部材２ｂ〜２ｆについては、ガイド部材２ａの説明と同様である。各ガイド部材と単位電極とが重ね合わされる領域に付与した名称は図７に示したとおりである。
【００５７】
図８に、撮像装置６０の概略的な断面構成を示す。
【００５８】
図８に示すように、電極層４と電極層６間にはスペーサ８が配置される。スペーサ８によって電極層４と電極層６間に形成されたスペースに液晶層５は充填される。
【００５９】
光案内層２に含まれるガイド部材２ａは、前面は平坦であるが、背面に複数の溝１０が形成されている。溝１０は、紙面に向かって手前又は奥行き方向に延在する（ｙ軸に沿って延在する）。ガイド部材２ａの背面に複数の溝１０が形成されることによって、ガイド部材２ａの背面には、複数の反射面（第１反射面）１１、１２が形成される。また、ガイド部材２ａは、その左端部分に反射面（第２反射面）１３が形成される。反射面１３は、ラインセンサー１の画素上に配置される。ガイド部材２ｂ〜２ｆについては、ガイド部材２ａの説明と同様である。
【００６０】
ここで、図８を参照して、撮像装置６０における光の伝播経路について説明する。なお、ここでは、説明の便宜上、撮像装置６０は、電圧印加に応じて透過率が上昇するノーマリブラック方式を採用しているものとする。また、スイッチ部６３は、単位電極６ｄを選択し、単位領域Ｒ４が入力光を透過する領域（透過領域）に設定されるものとする。このとき、他の単位領域Ｒ１〜Ｒ３、単位領域Ｒ５は、入力光を透過しない領域（不透過領域）に設定される。
【００６１】
光源５６から出射され、指５７で反射された光（又は指５７を透過した光）は、表面領域Ｒ１０の単位領域Ｒ４に入力する。上述のように、単位領域Ｒ４は、透過領域に設定されている。従って、単位領域Ｒ４に入力された光は、偏光板７、電極層６、液晶層５、電極層４、偏光板３を順次通過する。偏光板３を通過した光は、ガイド部材２ａの上面を介してガイド部材２ａに入力する。ガイド部材２ａに入力された光は、その背面に設けられた反射面１２によって、ガイド部材２ａの左端に向かって進行するように設定される。つまり、ガイド部材２ａの反射面１２で反射された光は、ガイド部材２ａと偏光板３間の界面での反射や反射面１１、１２における反射を繰り返しながら、ガイド部材２ａの左端に向かって進行する。
【００６２】
ガイド部材２ａの左端には、上述のように反射面１３が設けられている。従って、ガイド部材２ａ内を進行してきた光は、反射面１３にて反射され、その下に配置されたラインセンサー１の画素ＰＸａに入力する。このように、ガイド部材２ａは、反射面を介して、その前面を介して入力された光をラインセンサー１の画素ＰＸａにまで案内する。これは、単位領域Ｒ４以外の単位領域が透過領域として選択された場合においても同様である。なお、ガイド部材２ａについてした説明は、他のガイド部材２ｂ〜２ｆについても当てはまる。
【００６３】
図９に、撮像装置６０の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。
【００６４】
図９に示すように、撮像装置６０は、ｔ１〜ｔ７への時間の経過に従って、単位電極６ａ〜６ｅを順次選択し、そして単位領域Ｒ１〜Ｒ５のいずれかを透過領域に設定する。そして、ラインセンサー１は、単位領域Ｒ１〜Ｒ５毎の像を検出する。これによって、最終的に表面領域Ｒ１０に入力された像の全体を取得することが可能になる。
【００６５】
時刻ｔ１〜ｔ２間は、演算処理部６１からスイッチ部６３に制御信号００１が伝達される。このとき、スイッチ部６３は、単位電極６ａを選択する。これによって、単位領域Ｒ１は透過領域に設定される。そして、画素ＰＸａには、領域Ｒ１ａ（図７参照）の範囲の光が導かれる。画素ＰＸｂには、領域Ｒ１ｂの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｃには、領域Ｒ１ｃの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｄには、領域Ｒ１ｄの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｅには、領域Ｒ１ｅの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｆには、領域Ｒ１ｆの範囲の光が導かれる。
【００６６】
ある程度の検出時間（又は蓄積時間）が確保された後、演算処理部６１は、ラインセンサー１に対してリード信号（出力指示信号）を出力する。ラインセンサー１は、リード信号に基づいて各画素に蓄積された電荷量を示すデジタル信号を演算処理部６１に出力する。そして、演算処理部６１は、単位領域Ｒ１の像を記憶部６２に格納する。なお、ここでは、ラインセンサー１は、Ａ／Ｄ(Analog/Digital)変換器も具備するものとする。
【００６７】
時刻ｔ２〜ｔ３間は、演算処理部６１からスイッチ部６３に制御信号０１０が伝達される。このとき、スイッチ部６３は、単位電極６ｂを選択する。これによって、単位領域Ｒ２は透過領域に設定される。そして、画素ＰＸａには、領域Ｒ２ａの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｂには、領域Ｒ２ｂの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｃには、領域Ｒ２ｃの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｄには、領域Ｒ２ｄの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｅには、領域Ｒ２ｅの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｆには、領域Ｒ２ｆの範囲の光が導かれる。
【００６８】
ある程度の検出時間（又は蓄積時間）が確保された後、演算処理部６１は、ラインセンサー１に対してリード信号を出力する。ラインセンサー１は、リード信号に基づいて各画素に蓄積された電荷量を示すデジタル信号を演算処理部６１に出力する。そして、演算処理部６１は、単位領域Ｒ２の像を記憶部６２に格納する。
【００６９】
時刻ｔ３〜ｔ４間は、演算処理部６１からスイッチ部６３に制御信号０１１が伝達される。このとき、スイッチ部６３は、単位電極６ｃを選択する。これによって、単位領域Ｒ３は透過領域に設定される。そして、画素ＰＸａには、領域Ｒ３ａの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｂには、領域Ｒ３ｂの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｃには、領域Ｒ３ｃの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｄには、領域Ｒ３ｄの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｅには、領域Ｒ３ｅの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｆには、領域Ｒ３ｆの範囲の光が導かれる。
【００７０】
ある程度の検出時間（又は蓄積時間）が確保された後、演算処理部６１は、ラインセンサー１に対してリード信号を出力する。ラインセンサー１は、リード信号に基づいて各画素に蓄積された電荷量を示すデジタル信号を演算処理部６１に出力する。そして、演算処理部６１は、単位領域Ｒ３の像を記憶部６２に格納する。
【００７１】
時刻ｔ４〜ｔ５間は、演算処理部６１からスイッチ部６３に制御信号１００が伝達される。このとき、スイッチ部６３は、単位電極６ｄを選択する。これによって、単位領域Ｒ４は透過領域に設定される。そして、画素ＰＸａには、領域Ｒ４ａの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｂには、領域Ｒ４ｂの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｃには、領域Ｒ４ｃの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｄには、領域Ｒ４ｄの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｅには、領域Ｒ４ｅの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｆには、領域Ｒ４ｆの範囲の光が導かれる。
【００７２】
ある程度の検出時間（又は蓄積時間）が確保された後、演算処理部６１は、ラインセンサー１に対してリード信号を出力する。ラインセンサー１は、リード信号に基づいて各画素に蓄積された電荷量を示すデジタル信号を演算処理部６１に出力する。そして、演算処理部６１は、単位領域Ｒ４の像を記憶部６２に格納する。
【００７３】
時刻ｔ５〜ｔ６間は、演算処理部６１からスイッチ部６３に制御信号１０１が伝達される。このとき、スイッチ部６３は、単位電極６ｅを選択する。これによって、単位領域Ｒ５は透過領域に設定される。そして、画素ＰＸａには、領域Ｒ５ａの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｂには、領域Ｒ５ｂの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｃには、領域Ｒ５ｃの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｄには、領域Ｒ５ｄの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｅには、領域Ｒ５ｅの範囲の光が導かれる。画素ＰＸｆには、領域Ｒ５ｆの範囲の光が導かれる。
【００７４】
ある程度の検出時間（又は蓄積時間）が確保された後、演算処理部６１は、ラインセンサー１に対してリード信号を出力する。ラインセンサー１は、リード信号に基づいて各画素に蓄積された電荷量を示すデジタル信号を演算処理部６１に出力する。そして、演算処理部６１は、単位領域Ｒ５の像を記憶部６２に格納する。
【００７５】
このような手順によって最終的に、記憶部６２には、単位領域Ｒ１〜Ｒ５のそれぞれで取得された像が格納される。単位領域Ｒ１〜Ｒ５は、表面領域Ｒ１０が軸線Ｌ１〜Ｌ４によって分割されて規定された領域である。従って、単位領域Ｒ１〜Ｒ５の像を再構成することによって、表面領域Ｒ１０に入力された像を合成することができる。なお、この合成処理は、演算処理部６１が行うものとする。
【００７６】
上述の説明から明らかなように、本実施形態においては、透過領域に設定された単位領域を通過した光は、光案内層２を介して、ラインセンサー１の各画素に入力される。透過領域として設定される単位領域を順次シフトさせ、単位領域ごとの像を光検出器で順次検出することによって、表面領域に入力する像全体を撮像することができる。この場合、ラインセンサー１の画素数は単位領域の設定範囲に応じて設定すれば足りる。従って、より少ない画素数の光検出器を用いて所望の像を取得することが可能になる。
【００７７】
また、本実施形態においては、単位領域に対応して単位電極を配置させ、この単位電極を利用して液晶層に対する電圧の印加範囲を制御する。これによって、透過領域として設定されるべき単位領域を意図した範囲に設定することができる。
【００７８】
また、本実施形態においては、既存の液晶技術を活用して単位領域を透過又は不透過に設定することができる。
【００７９】
また、本実施形態においては、複数のガイド部材２ａ〜２ｆを用いて、単位領域を透過した光をラインセンサー１の画素に案内する。個々に分割された複数のガイド部材を採用することによって、それらが一体になっているものを採用する場合と比べて各領域（例えば、領域Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆ）間の光のクロストークを効果的に抑制することができる。また、板状の光学部材を用いることで、撮像装置６０の厚みを十分に薄くすることができる。また、ガイド部材の背面に複数の反射面を設けることによって、より効率的に光をラインセンサー１に案内することができる。
【００８０】
また、撮像装置６０に隣接する液晶表示装置と部材を共通化させている。これによって、撮像装置６０を携帯電話５０に組み込むことに要するコストを低減させることができる。
【００８１】
なお、撮像装置６０は、上述の説明からも明らかなように、撮像装置自体として、また生体情報取得装置の撮像部分としても把握されるものである。なお、生体情報取得装置では、主として静止しているものを撮像する。従って、本実施形態のように、表面領域Ｒ１０に入力する像を取得するために所定時間（ｔ１〜ｔ７）要するものであったとしても現実的には問題ない。
【００８２】
最後に、撮像装置６０の製造方法について説明する。予めガイド部材２ａ〜２ｆを金型形成等によって製造する。また、通常の液晶装置の製造方法に従って、偏光板３、電極層４、液晶層５、電極層６、及び偏光板７を積層させる。その上で、ラインセンサー１上にガイド部材２ａ〜２ｆを配置させ、次に、ガイド部材２ａ〜２ｆ上に積層された液晶部品（偏光板３、電極層４、液晶層５、電極層６、及び偏光板７から構成される部品）を配置する。このようにして撮像装置６０は製造される。なお、上述したように、撮像装置６０は、隣接して配置される液晶表示装置と共通の工程で製造されるものとする。
【００８３】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態について、図１０乃至図１２を用いて説明する。図１０は、撮像装置の概略的な分解斜視図である。図１１は、単位電極、ガイド部材、画素、レンズらの配置関係を示す模式図である。図１２は、撮像装置の概略的な断面構成を示す模式図である。
【００８４】
本実施形態に係る撮像装置６０は、第１の実施形態とは異なり、図１０乃至図１２に示すように、偏光板７の前面上に複数のレンズ２０がマトリクス状に配置されている。従って、より広い範囲で像を取得することが可能になる。また、単位領域におけるガイド部材２ａ〜２ｆで規定される領域（例えば、Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆ）間の光のクロストークを更に抑制することができる。また、レンズ２０の焦点位置を適宜設定することによって、特に光案内層２における光の伝播損失を低下させ、撮像装置６０の光利用効率を向上させることができる。
【００８５】
本発明の技術的な範囲は、上述の実施形態に限定されず、他の様々な実施形態が考えられる。単位領域の設定個数、設定範囲は任意である。撮像装置自体は、生体認証装置以外の他の様々な用途に適用可能である。また、搭載される外部機器は、移動体通信端末といった携帯機器に限定されるものではない。生体認証に際の観察対象は、ヒトの指に限られず、ヒトの手のひらであっても良いし、その他の部位であっても良い。
【００８６】
ノーマルブラック方式、又はノーマルホワイト方式といった液晶表示方式に応じて、選択される単位電極は適宜設定される。なお、液晶技術の活用に代えて、印加電圧に応じて透明度が変化する電気光学結晶を活用して単位領域を透過又は不透過に設定しても良い。ただし、この場合には、隣り合う表示領域Ｒ２０下にある液晶表示装置と部材の共通化を図ることはできない。
【００８７】
光案内手段は、ガイド部材といったものには限定されず、透過領域に設定された単位領域からの光を光検出部の画素に案内するものであれば何でも良い。ガイド部材２ａ〜２ｆは、個々の部材に限られず、それらが一体に形成された部材であっても良い。また、必ずしもラインセンサー１の画素とガイド部材とを１対１で設ける必要はない。複数の画素に対して１つのガイド部材を割り当てても良い。各部材の具体的な材料は当業者が適宜選択できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の前面の構成を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる携帯電話の前面の構成を示す拡大模式図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる生体認証の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置の概略的な分解斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかる単位電極の配置態様を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかる単位電極、ガイド部材、画素らの配置関係を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置の概略的な断面構成を示す模式図である。
【図９】本発明の第１の実施形態にかかる撮像装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図１０】本発明の第２の実施形態にかかる撮像装置の概略的な分解斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかる単位電極、ガイド部材、画素、レンズらの配置関係を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態にかかる撮像装置の概略的な断面構成を示す模式図である。
【符号の説明】
【００８９】
５０    携帯電話
６０    撮像装置
６１    演算処理部
６２    記憶部
６３    スイッチ部
Ｅ１    電源
Ｒ１０    表面領域
１    ラインセンサー
ＰＸａ-ＰＸｆ    画素
２    光案内層
２ａ〜２ｆ    ガイド部材
３    偏光板
４    電極層
５    液晶層
６    電極層
７    偏光板
８    スペーサ
【図１】
2009053831.tif 000003
【図２】
2009053831.tif 000004
【図３】
2009053831.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009053831.tif 000007
【図６】
2009053831.tif 000008
【図７】
2009053831.tif 000009
【図８】
2009053831.tif 000010
【図９】
2009053831.tif 000011
【図１０】
2009053831.tif 000012
【図１１】
2009053831.tif 000013
【図１２】
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