生体認証装置
【課題】小型かつ簡易な構成で、生体認証および位置検出を複合的に実現することが可能な生体認証装置を提供する。
【解決手段】生体認証装置１は、近赤外光源１０、カバーガラス１１、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９から構成される。カバーガラス上方の生体２へ向けて、近赤外光源１０から光が照射されると、生体２を照射する光は、マイクロレンズアレイ１２により集光されたのち、受光素子１３で受光される。これにより、生体２の受光データが取得され、この受光データに基づいて、画像処理部１４では視差画像データが生成される。上記視差画像データに基づいて、認証部１５では生体認証、位置検出部１６では位置検出がそれぞれ行われる。同一の光源および検出光学系により生体認証および位置検出がなされる。
【解決手段】生体認証装置１は、近赤外光源１０、カバーガラス１１、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９から構成される。カバーガラス上方の生体２へ向けて、近赤外光源１０から光が照射されると、生体２を照射する光は、マイクロレンズアレイ１２により集光されたのち、受光素子１３で受光される。これにより、生体２の受光データが取得され、この受光データに基づいて、画像処理部１４では視差画像データが生成される。上記視差画像データに基づいて、認証部１５では生体認証、位置検出部１６では位置検出がそれぞれ行われる。同一の光源および検出光学系により生体認証および位置検出がなされる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子を用いた生体認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体部位における構造物を撮像対象とする撮像装置は、生体認証装置などに利用されている。このような撮像装置は、それ自体の厚みが大きいため、応用機器において、その外部に設置されたり、光学系と検出系とがそれぞれ独立して設けられる（特許文献１，２参照）ことが多い。ところが、近年、様々な機器の小型化や薄型化が進むに連れて、また製造面やデザイン面における制約などによって、上記生体認証装置についても小型化、薄型化が要求され、機器の内部に搭載されることが望まれている。
【０００３】
そこで、小型のモジュールとして、指の静脈パターンを用いて生体の認証を行う指静脈認証装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の指静脈認証装置では、近赤外光を発する光源を受光素子（イメージセンサ）の両端側に配置して指を下方から照明し、指の内部における散乱光を受光するようになっている。このとき、近赤外光は静脈内のヘモグロビンにより吸収されるため、散乱光を受光することにより静脈パターンが検出される。この他にも、屈折率分散型レンズアレイを用いることにより薄型化を実現した指紋認証装置も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１２７４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１２９６号公報
【特許文献３】特開２００５−３２３８９２号公報
【特許文献４】特開平１０−２８９３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、例えば携帯電話機などの各種機器では、タッチパッドやタッチパネルを搭載したものが実用化されている。これらのタッチパッドやタッチパネルは、指先やペン（スタイラス）などの位置を検出することにより入力を可能にするものであり、位置検出手段としては、例えば感圧方式や静電方式による各種位置センサが用いられている。
【０００６】
また最近では、機器の多様化に伴って、これらタッチパネル等による位置検出機能を複合的に組み合わせた生体認証装置の開発が望まれている。しかしながら、一つの機器内にタッチパネルと生体認証装置との両者を搭載しようとすると、全体の構成が複雑になると共に大型化し、特に携帯電話機などの小型の機器へ対応することが困難になるという問題があった。また、特にタッチパネルと生体認証装置とを両立する照明手段については、その構造や配置が困難であった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、小型かつ簡易な構成で、生体の認証および物体の位置検出を複合的に実現することが可能な生体認証装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の生体認証装置は、物体へ向けて光を照射する光源と、物体からの光を集光するマイクロレンズアレイ部と、マイクロレンズアレイ部において集光された光に基づいて、物体の受光データを取得する受光素子と、受光素子で取得された受光データに基づき、物体の位置を検出する位置検出部と、物体が生体である場合に、受光素子で取得された受光データに基づき、生体の認証を行う認証部とを備えたものである。
【０００９】
本発明の生体認証装置では、光源から物体へ照射された光は、マイクロレンズアレイ部で集光されたのち、受光素子によって受光される。これにより、物体の受光データが取得される。このようにして取得された受光データに基づいて、位置検出部では物体の位置が検出される一方、認証部では、物体が生体である場合にその生体の認証が行われる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の生体認証装置によれば、光源から物体に向けて照射された光を、マイクロレンズアレイ部により集光したのち、受光素子において受光することで受光データを取得することができる。この受光データに基づいて、認証部により生体の認証を行うだけでなく、位置検出部により物体の位置を検出するようにしたので、各種位置センサを別途設ける必要がない。よって、小型かつ簡易な構成で、生体認証および位置検出を複合的に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る生体認証装置の全体構成を表す図である。
【図２】図１に示した生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図３】図１の受光素子で取得された受光データについて説明するための図である。
【図４】図１の受光素子で取得された受光データの２次元構成を表す模式図である。
【図５】（Ａ）図は実際の指の撮像画像、（Ｂ），（Ｃ）図は（Ａ）図から得られた視差画像である。
【図６】図１に示した位置検出部における位置検出動作を説明するための視差画像である。
【図７】変形例１に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図８】変形例２に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図９】変形例３に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図１０】適用例１に係る携帯電話機の概略構成を表す斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図１２】適用例２に係る携帯電話機の概略構成を表す斜視図である。
【図１３】図１２に示した携帯電話機の他の使用例を表すものである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る生体認証装置の全体構成を表す図である。
【図１５】図１４に示した生体認証装置の上面構成を表す模式図である。
【図１６】図１４の生体認証装置において、位置検出時および認証時に対応する指の配置を表す図である。
【図１７】図１４の生体認証装置における機能判定処理および光源出力変更処理の流れ図である。
【図１８】変形例４に係る生体認証装置の上面構成を表す模式図である。
【図１９】図１８の生体認証装置において、位置検出時および認証時に対応する指の配置を表す図である。
【図２０】図１８の生体認証装置における機能判定処理および光源出力変更処理の流れ図である。
【図２１】変形例５に係る携帯電話機の概略構成を表す図である。
【図２２】図２１の携帯電話機における機能切り替え処理および光源出力変更処理の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る生体認証装置（生体認証装置１）の全体構成を表すものである。図２（Ａ）は、生体認証装置１の要部構成を表す断面模式図であり、図２（Ｂ）は生体認証装置１を上面からみた模式図である。この生体認証装置１は、撮像対象物である生体（例えば、指先）２の認証結果データＤout１を出力すると共に、生体
２の位置データＤout２を出力するものである。生体認証装置１は、近赤外光源１０、カ
バーガラス１１、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９から構成されている。
【００１４】
近赤外光源１０は、撮像対象物である生体２へ向けて、近赤外領域の光（以下、単に近赤外光という）を照射する光源である。この近赤外光源１０は、例えば図２（Ｂ）に示したように、カバーガラス１１、マイクロレンズアレイ１２および受光素子１３が設けられた矩形状の撮像領域Ｓの対向するＹ軸方向の２辺に沿って複数（図２（Ｂ）では各３つ）配置されている。近赤外光源１０は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）などにより構成されている。なお、近赤外光とは、例えば７００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度の波長領域の光である。このような波長領域の光を用いた場合、生体に対する透過率と、生体内の還元ヘモグロビン（静脈）への吸収率との兼ね合いより、生体２の静脈認証を行う場合において、光利用効率をより高めることができる。
【００１５】
カバーガラス１１は、生体認証装置１内部を保護すると共に、生体２との接点となる部分である。
【００１６】
マイクロレンズアレイ１２は、複数のマイクロレンズがマトリクス状に配列してなり、カバーガラス１１の下方に配置されている。各マイクロレンズは、撮像対象物である生体２の撮像レンズとして機能するものである。
【００１７】
受光素子１３は、マイクロレンズアレイ１２の各マイクロレンズにより集光された光に基づき、受光データを取得するものである。この受光素子１３は、マイクロレンズアレイ１２の焦点面に配置され、一つのマイクロレンズに対して、複数の画素が割り当てられるようになっている。受光素子１３は、例えば、マトリクス状に配列された複数の受光画素よりなり、例えば複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）などにより構成されている。本実施の形態では、この受光素子１３が、撮像領域Ｓの全面に渡って設けられている。
【００１８】
画像処理部１４は、制御部１９からの制御に応じて、受光素子１３で得られた受光データに対して所定の画像処理を施すことにより、生体２の画像処理データを生成し、認証部１５および位置検出部１６へそれぞれ出力するものである。なお、認証部１５および位置検出部１６へ出力する画像処理データはそれぞれ、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、画像処理部１４、ならびに後述する認証部１５、位置検出部１６および制御部１９は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成される。
【００１９】
認証部１５は、制御部１９からの制御に応じて、画像処理部１４から入力される画像処理データのパターンと、図示しないパターン保持部に保持されている生体認証パターンとを比較することにより、生体２の認証（本実施の形態では、静脈認証）を行うものである。パターン保持部は、予め生体を撮像して得られた生体認証パターンが保持される部分であり、不揮発性の記録素子（例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）など）により構成される。認証部１５により得られた結果は、認
証結果データＤout１として外部へ出力されるようになっている。
【００２０】
位置検出部１６は、制御部１９からの制御に応じて、画像処理部１４から入力される画像処理データに基づいて、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出するものである。位置検出部１６により検出された位置情報は、位置データＤout２として外部へ出力されるように
なっている。
【００２１】
光源駆動部１８１は、制御部１９からの制御に応じて、近赤外光源１０の発光駆動を行うものである。受光素子駆動部１８２は、制御部１９からの制御に応じて、受光素子１３の撮像駆動（受光駆動）を行うものである。
【００２２】
制御部１９は、画像処理部１４、認証部１５、光源駆動部１８１および受光素子駆動部１８２の動作を適宜制御するものである。
【００２３】
次に、上記生体認証装置１の作用、効果について説明する。
【００２４】
生体認証装置１では、カバーガラス１１に生体（例えば、指先）２が接触または近接していると、光源駆動部１８１の駆動動作により、近赤外光源１０から光Ｌoutが出射され
る。生体２に照射された光は、マイクロレンズアレイ１２によって集光されたのち、受光素子１３において受光される。これにより、受光素子１３において、生体２の受光データが取得され、この受光データは、画像処理部１４へ出力される。
【００２５】
ここで、図３〜図４を参照して、画像処理部１４の具体的な動作について説明する。但し、図３は、生体２の側から受光素子１３に到達するまでの光路を模式的に表すものである。図４（Ａ）は、受光素子１３で得られた受光データＤ０の２次元構成を模式的に表すものである。図４（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、受光データＤ０に基づいて生成した視差画像データＤＬ，ＤＲの２次元構成を模式的に表すものである。
【００２６】
画像処理部１４では、入力された受光データに基づいて、左右２つの視差画像が生成される。ここで、上記受光素子１３では、図３に示したように、マイクロレンズごとに受光領域１２Ｄが形成され、各受光光線はその進行方向についての情報を保持した状態で受光される。また、各受光領域１２Ｄ同士の間で互いに同一の位置に配置された画素における画素データは、同一の進行方向についての情報を含んでいる。画像処置部１４では、受光領域１２Ｄで受光される光線のうち、少なくとも２つの光線、例えば光軸Ｚに対して左右方向からそれぞれ入射する光線ＬＬ，ＬＲについての視差画像が生成される。
【００２７】
具体的には、まず、受光データＤ０において、光線ＬＬが受光された画素データＰ１（図４（Ａ）中において、各受光領域１２Ｄ同士の間で互いに同一の位置（黒色部分）の画素における画素データ）が、受光領域１２Ｄごとにそれぞれ抽出されたのち、これらの抽出した画素データＰ１同士が合成される（図４（Ｂ））。同様にして、光線ＬＲに対応する画素データＰ２（図４（Ａ）中の斜線部分）が、受光領域１２Ｄごとにそれぞれ抽出されたのち、これらの抽出した画素データＰ２同士が合成される（図４（Ｃ））。これにより、左右の視差画像データＤＬ，ＤＲが生成される。図５（Ａ）に、実際の撮像画像、図５（Ｂ），（Ｃ）に、図５（Ａ）の撮像画像から生成した視差画像を示す。
【００２８】
上記のようにして生成された視差画像データＤＬ，ＤＲは、必要に応じて他の画像処理、例えば欠陥補正処理やノイズ低減処理などが施されることにより、画像処理データとして、認証部１５および位置検出部１６へ出力される。
【００２９】
認証部１５では、入力された画像処理データに基づく静脈パターンと、予め保持された認証用パターンとが比較され、静脈認証がなされる。これにより、生体認証処理が終了し、その結果が認証結果Ｄout１として外部へ出力される。
【００３０】
一方、位置検出部１６では、入力された画像処理データに基づいて、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）が検出される。例えば、生体２の位置（ｘ、ｙ）については、１枚の生体２の視差画像データに対してエッジ検出処理を施すことにより検出される。他方、生体２のｚ成分（高さ）については、例えば次のような手法により特定される。すなわち、画像処理データに対応する左右の視差画像データＤＬ，ＤＲの相関に基づいて、２視差の画像内の生体画像の位相差が算出され、その位相差に基づいて生体２のＺ方向の位置（図２の高さＨ）が特定される。ここで、図６（Ａ）〜（Ｃ）に、高さＨをそれぞれ、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍとした場合の左右の視差画像を示す。このように、左右の視差画像間の生体２の位相差（Δδ1，Δδ2，Δδ3）が、例えばエッジ検出処理によって検出される。この
とき、生体２の高さが小さくなると、すなわち生体２がカバーガラス１１に近づくにつれて、生体２の２枚の視差画像間における位相差が小さくなる（Δδ3＞Δδ2＞Δδ1）。
よって、左右の視差画像の相関に基づいて生体２の位相差を検出することにより、生体２のｚ成分が特定される。また、これにより、例えば、ｚ＝０の状態、すなわち生体２がカバーガラス１１に接触した状態が検出可能となる。
【００３１】
また、水平面内（ＸＹ平面内）における生体２の動きについては、次のようにして検出される。例えば、経時的に生体２の複数の視差画像データを生成し、これら複数の視差画像データのそれぞれに対してエッジ検出処理を施し、生体２の移動量を算出することにより、生体２の動きが検出される。
【００３２】
このようにして位置検出部１６において検出された生体２の位置（ｘ、ｙ、ｚ）についての情報は、位置データＤout２として、外部へ出力される。
【００３３】
以上のように本実施の形態では、光源１０から生体２に照射された光をマイクロレンズアレイ１２によって集光したのち、受光素子１３で受光することにより受光データを取得する。画像処理部１４は、取得した受光データに基づいて、左右の視差画像データＤＬ，ＤＲを生成し、画像処理データとして認証部１５および位置検出部１６へそれぞれ出力する。このようにして供給された画像処理データに基づいて、認証部１５では生体２の認証を行い、位置検出部１６では生体２の位置を検出する。すなわち、認証部１５による認証と、位置検出部１６による位置検出とを、同一の光源、および同一の検出光学系（マイクロレンズアレイ１２および受光素子１３）を用いて行うようにしたので、例えば感圧方式や静電方式などの各種位置センサを別途設けることなく、生体認証機能と位置検出機能とを両立させることができる。よって、小型かつ簡易な構成で、生体認証および位置検出を複合的に実現することが可能となる。また特に、生体認証および位置検出のための照明手段が共通化されることで、低コスト化となる。
【００３４】
また、生体の静脈を利用して認証を行うことにより、指紋を利用する場合に比べて、高セキュリティとなる。これは、静脈が指の内部の構造物であるため、成長や外傷などによって変化しにくく、また偽造されにくいという性質を有するからである。
【００３５】
ところで、一般に、認証に必要な静脈パターンを取得するためには、指紋パターンを利用する場合に比べて大きな撮像面積、例えば３０ｍｍ×１５ｍｍ程度の面積を確保する必要がある。このため、静脈を利用した生体認証装置を、タッチパネルやタッチパッドに併設する場合には、これらのタッチパネルやタッチパッドの分のスペースに加え、上記静脈認証のための撮像スペースを確保する必要があり、装置全体が大型化してしまう。
【００３６】
これに対し、本実施の形態では、生体認証装置１が小型かつ簡易な構成において生体認証機能および位置検出機能の両方を有している。このため、詳細は後述するが、タッチパネルなどの分のスペースと、生体認証用の撮像スペースとを、それぞれ独立して設ける必要がない。従って、静脈認証を利用しつつ、タッチパネルなどとしても機能させる場合に、装置全体の大型化を抑制することができる。よって、小型かつ高セキュリティの生体認証装置を実現することができる。
【００３７】
（変形例１）
図７は、上記第１の実施の形態の変形例１に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。本変形例では、光源および受光素子の構成以外は、上記第１の実施の形態の生体認証装置１と同様の構成となっている。よって、上記生体認証装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３８】
本変形例では、マイクロレンズアレイ１２の下方に、受光素子２５と、バックライト２４とが配置されている。バックライト２４は、近赤外光と、可視領域の光（以下、単に可視光という）、例えば白色光とを発する光源であり、例えば、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp；冷陰極管）やＬＥＤなどを複数配列して構成されている。受光素子２５は、上述の受光素子１３と同様に、マイクロレンズアレイ１２の焦点面に設けられ、ＣＣＤなどにより構成されている。この受光素子２５とマイクロレンズアレイ１２との間には、受光素子２５への迷光などの入射を防ぐ遮光部２５−１が設けられている。但し、本変形例では、受光素子２５は、透明基板２５０の一部領域（受光領域２５Ａ）にのみ設けられており、受光素子２５が設けられていない領域が、バックライト２４からの光を上方へ透過させる透過領域２５Ｂとなっている。
【００３９】
このような構成により、バックライト２４から発せられた光Ｌ１は、透明基板２５０の透過領域２５Ｂを透過して、カバーガラス１１の上方へ出射される。この光Ｌ１によって生体２が照射されると、その光がマイクロレンズアレイ１２によって集光されたのち、受光素子２５において受光される。このようにして、生体２の受光データが取得され、この受光データに基づいて、上記生体認証装置１と同様に、認証部１５では生体２の認証が行われ、位置検出部１６では生体２の位置が検出される。よって、上記生体認証装置１と同等の効果を得ることができる。
【００４０】
上記のように、生体２を照射するための光源の形状や配置は特に限定されない。また、上記実施の形態および本変形例では、光源として、近赤外光源１０もしくは白色光および近赤外光を発するバックライト２４を例に挙げて説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、生体認証として指紋を利用した認証を行う場合には、少なくとも可視光を発する光源を用いればよい。
【００４１】
なお、透明基板２５０上の受光領域２５Ａの数、面積、形状などは特に限定されるものではない。また、一つの受光領域２５Ａが、一つの画素によって構成されていてもよいし、複数の画素を含んで構成されていてもよい。更には、受光領域２５Ａにおいて、各マイクロレンズに割り当てられる画素数も特に限定されない。但し、画像処理部１４において左右２つの視差画像データを生成するために、一つのマイクロレンズに対して少なくとも２つの画素が割り当てられるようになっている。
【００４２】
（変形例２）
図８は、上記第１の実施の形態の変形例２に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。本変形例では、上記第１の実施の形態で用いた近赤外光源１０と、変形例１で用いたバックライト２４の両方が設けられていること以外は、上記第１の実施の形態および変形例と同様の構成となっている。但し、近赤外光源１０は生体認証用、バックライト２４は位置検出用としてそれぞれ機能するようになっている。
【００４３】
これにより、生体認証の際には、近赤外光源１０からの近赤外光を用いて認証用の受光データを生成する一方、位置検出の際には、バックライト２４からの光を用いて位置検出用の受光データを生成することができる。このようにして生成された生体認証用もしくは位置検出用の受光データは、上述した第１の実施の形態の画像処理部１４に供給される。画像処理部１４では、上記と同様の手法により、左右の視差画像データＤＲ，ＤＬが生成される。そして、生成された視差画像データＤＲ，ＤＬは、認証部１５もしくは位置検出部１６に供給され、上記と同様の手法により生体認証もしくは位置検出が行われる。
【００４４】
このように、生体２を照射するための光源を、生体認証用と位置検出用とでそれぞれ別個に設けてもよい。この場合、光源は別々に設置することになるが、同一の検出光学系（マイクロレンズアレイ１２および受光素子２５）により生体認証と位置検出とを行うことができるため、上記とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００４５】
（変形例３）
図９は、上記第１の実施の形態の変形例３に係る生体認証装置を上面（カバーガラス１１の側）からみた模式図である。本変形例では、光源の構成以外は、上記第１の実施の形態に係る生体認証装置１と同様の構成となっている。本変形例では、生体認証用の近赤外光源１０が、撮像領域Ｓの矩形状の４辺のうち対向するＹ軸方向の２辺に沿って複数（本変形例では３つずつ）配置され、対向するＸ軸方向の２辺に沿って位置検出用の可視光源２８が複数（本変形例では３つずつ）配置されている。可視光源２８は、例えば可視光を発するＬＥＤなどにより構成されている。このような構成において、受光素子１３は、上記変形例２と同様にして、生体認証の際には、近赤外光を照射して認証用の受光データを取得する一方、位置検出の際には、可視光を照射して位置検出用の受光データを取得する。
【００４６】
このように、生体認証用の近赤外光源１０と位置検出用の可視光源２８とをそれぞれ、生体認証装置上方の同一面上に配置してもよい。これにより、上記第１の実施の形態の生体認証装置とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００４７】
なお、本変形例では、位置検出用の光源として可視光を発する可視光源２８を用いているが、これに限定されず、近赤外光を発する光源を用いるようにしてもよい。
【００４８】
（適用例１）
図１０は、上記第１の実施の形態の適用例１に係る携帯電話機３の概略構成を表すものである。携帯電話機３は、折り畳み式の筐体（第１筐体２０および第２筐体２１）を備えており、第１筐体２０には、画像表示を行う表示パネル２２が設けられている。一方、第２筐体２１には、入力操作を行うための操作部２３と、上記生体認証装置１が設けられている。但し、生体認証装置１は、その上面（カバーガラス１１）が第２筐体２１の表面に露出するように、携帯電話機３に搭載されている。
【００４９】
本適用例では、生体認証装置１が搭載されていることにより、この生体認証装置１を、例えばユーザの指先の位置（動きを含む）に応じて入力が行われるタッチパッドとして機能させることができる。具体的には、指先が接触したこと（ｚ＝０）を検出することにより、クリック動作による入力が可能となる。更に、経時的に指先の接触する頻度を測定することにより、ダブルクリック動作による入力も可能である。また、指先の動き、すなわち位置（ｘ，ｙ）の変化を経時的に検出することにより、マウスポインタとして機能させることも可能である。
【００５０】
また、ログインやパスワード代用、決済処理などを実行させるためのファンクション入力を行うこともできる。すなわち、生体認証装置１では、指の判別を行うことが可能であるため、例えば検出する指の順番に応じて、上記のような特定の処理を実行するように予め登録しておくことにより、ファンクション入力が可能となる。例えば、右手の人指し指、右手の中指の順に検出された場合に、「アドレス帳を開く」というような処理を実行するように登録することができる。
【００５１】
なお、生体認証装置１が適用される機器としては、上記携帯電話機に限られず、例えばノート型ＰＣ（Personal Computer：パーソナルコンピュータ）などの各種モバイル機器
へ適用可能である。
【００５２】
［第２の実施の形態］
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る生体認証装置（生体認証装置４）の要部構成を表す断面模式図である。生体認証装置４は、上記生体認証装置１における生体認証機能および位置検出機能に加え、さらに画像表示機能を有するものである。以下では、上記第１の実施の形態および上記変形例の生体認証装置と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５３】
生体認証装置４では、マイクロレンズアレイ１２の下方において、表示部３０および受光部３１が同一面内に設けられている。受光部３１とマイクロレンズアレイ１２との間には、受光部３１への迷光などの入射を防ぐ遮光部２５−１が設置されている。受光部３１は、例えば複数の受光画素が配列してなり、上述の受光素子１３と同様の機能を有している。受光部３１および表示部３０の下方には、バックライト２４が配置されている。
【００５４】
表示部３０は、図形や文字などの画像を表示するための表示素子であり、複数の表示画素がマトリクス状に配置されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）により構成されている。表示部３０は、液晶セル３０２と、一対の偏光子３０１，３０２と、カラーフィルタ３０４とを含んで構成され、バックライト２４から発せられた光を変調することにより、カバーガラス１１の上方へ向けて表示光Ｌ２を出射するものである。この表示光Ｌ２は、可視光と近赤外光とを含んでいる。
【００５５】
液晶セル３０２は、一対の透明基板（図示せず）と、これら一対の透明基板の間に配置された液晶層（図示せず）とを含んで構成されている。この液晶セル３０２は、画像データに基づいて透明基板間に印加される電圧に応じて、バックライト２４からの入射光を変調するものである。
【００５６】
偏光子３０１は、バックライト２４と液晶セル３０２との間において、液晶セル３０２に対応する領域に配置されている。偏光子３０３は、液晶セル３０２とマイクロレンズアレイ１２との間において、液晶セル３０２に対応する領域に配置されている。
【００５７】
カラーフィルタ３０４は、液晶セル３０２および偏光子３０３を透過したバックライトからの光のうち、自己の発光色に対応する波長領域の光（例えば、赤色光、緑色光または青色光）と、非可視光領域の光（例えば、近赤外光）とを選択的に透過させるものである。
【００５８】
次に、上記のような生体認証装置４の作用、効果について説明する。
【００５９】
生体認証装置４では、バックライト２４からの光に基づいて、表示部３０では画像表示のための表示光Ｌ２（可視光および近赤外光を含む）が生成され、表示光Ｌ２がカバーガラス１１の上方へ向けて出射される。このとき、カバーガラス１１上に、例えば指などの生体２が接触または近接していると、表示光Ｌ２が生体２へ向けて照射される。生体２へ照射された光は、マイクロレンズアレイ１２によって集光されたのち、受光部３１によって受光される。これにより、生体２の受光データが取得される。このようにして取得された受光データに基づいて、上述の第１の実施の形態と同様に、画像処理部１４において画像処理データ（視差画像データＤＬ，ＤＲ）が生成され、この画像処理データに基づいて、認証部１５もしくは位置検出部１６において、それぞれ生体認証もしくは位置検出が行われる。よって、生体認証、位置検出および画像表示を複合的に実現することが可能となる。
【００６０】
（適用例２）
図１２は、上記第２の実施の形態の適用例２に係る携帯電話機５の概略構成を表すものである。携帯電話機５は、折り畳み式の筐体（第１筐体４０および第２筐体４１）を備えており、第１筐体４０には、上記生体認証装置４が設けられ、第２筐体４１には、入力操作を行うための操作部４２が設けられている。但し、生体認証装置４は、その上面（カバーガラス１１）が第１筐体４０の表面に露出するように、携帯電話機５に搭載されている。
【００６１】
本適用例では、上記生体認証装置５が搭載されていることにより、カバーガラス１１上に画像を表示すると同時に、ユーザの指先の位置に応じて入力を行うことが可能となる。すなわち、生体認証装置５をタッチパネルとしても機能させることができる。例えば、上記第１の実施の形態に係る適用例１のタッチパッドと同様の手法を用いることにより、表示される内容や、画像の表示場所等に対応付けて、クリック動作、ダブルクリック動作およびマウスポインタ動作などによる入力を行うことが可能となる。
【００６２】
なお、位置を検出する対象は、生体２に限らず、他の物体、例えば図１３に示したようなスタイラス６であってもよい。この場合も、上述した画像処理部１４による画像処理により、左右の視差画像データを生成して、これらの間の位相差を検出することにより、その位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出することができる。これにより、スタイラス６を用いた入力も可能となる。
【００６３】
［第３の実施の形態］
図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る生体認証装置（生体認証装置７）の全体構成を表すものである。図１５は、生体認証装置７を上面からみた模式図である。生体認証装置７は、上記第１の実施の形態の生体認証装置１と同様、生体２の認証あるいは位置検出を行うものであり、タッチパッドに適用されるものである。但し、生体認証装置７は、生体２の認証機能および位置検出機能のどちらを発現させるかを、自動で（具体的には指の配置によって）判別し、これらの機能の切り替えを行うものである。
【００６４】
生体認証装置７は、上記第１の実施の形態の生体認証装置１と同様、カバーガラス１１、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９を備えている。撮像領域Ｓの両側には、生体２を照明するための光源５０が設けられている。以下、上記第１の実施の形態の生体認証装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６５】
光源５０は、例えば複数のＬＥＤを配列してなるものであり、近赤外光源であってもよいし、白色光等を発する可視光源であってもよい。但し、生体認証を、静脈を利用して行う場合には近赤外光源とし、指紋を利用して行う場合には可視光源とすることが望ましい。
【００６６】
光源駆動部１８１は、上記第１の実施の形態と同様、光源５０の発光駆動を行うものである。但し、本実施の形態では、制御部１９の制御（制御信号ＤL）に応じて、この光源５０の出射光量（光源出力）を変更可能に駆動するものである。具体的には、位置検出用の光源出力（光量ａ１）と認証用の光源出力（光量ａ２）とを、発現させる機能に応じて切り替える駆動を行う。尚、位置検出用の光量ａ１は、生体２の位置を検出するのに必要十分な光量であり、認証用の光量ａ２は生体２の静脈パターンを取得することが可能な光量である。ここで、位置検出に際しては、生体２の表面を照らし、他の領域と区別可能な程度に生体２の外形を浮かび上がらせることができれば十分であるため、光量ａ１は比較的少なくて済む。一方、認証に際しては、生体２の内部を照らし、静脈の形状を捉える必要があるため、光量ａ２は比較的多くなる（ａ１＜ａ２）。
【００６７】
受光素子駆動部１８２は、上記第１の実施の形態で説明したように、受光素子１３の撮像駆動（受光駆動）を行うものである。但し、本実施の形態において、受光素子駆動部１８２は、受光素子１３内（撮像領域Ｓ内）の特定領域、例えば領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおける画素データを選択的に読み出すように受光素子１３を駆動可能となっている。
【００６８】
これらの領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃは、例えば矩形状の撮像領域Ｓの長手方向における両端部および中央部にそれぞれ設けられている。尚、上記特定領域の数や面積、位置等は特に限定されないが、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃのように、撮像領域Ｓにおける長手方向に沿って複数設けられていることが望ましい。詳細は後述するが、撮像領域Ｓに対する指の配置によって、位置検出機能および認証機能の判別を行うためである。
【００６９】
画像処理部１４は、上記第１の実施の形態で説明したように、受光データに対して所定の画像処理を施すものである。但し、本実施の形態では、この画像処理部１４が、撮像領域Ｓ内の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの各画素データに基づいて所定の演算処理を行うと共に、その演算結果に基づいて位置検出機能および認証機能のどちらを発現させるかどうかの判定を行う。画像処理部１４における機能判定結果（判定結果データＤM）は、制御部１９へ出力される。尚、ここでは、画像処理部１４が、本発明における「機能判定部」を含んでいる。
【００７０】
制御部１９は、上記第１の実施の形態で説明したように、画像処理部１４、認証部１５、光源駆動部１８１および受光素子駆動部１８２の動作を適宜制御するものである。但し、本実施の形態では、この制御部１９が、画像処理部１４から入力される判定結果データＤMに基づいて、認証部１５および位置検出部１６を切り替えて制御すると共に、光源５０の出力を変更するように光源駆動部１８１の制御を行う。
【００７１】
次に、本実施の形態の作用、効果について、図１４〜図１７を参照して説明する。
【００７２】
本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様、生体２に照射された光は、マイクロレンズアレイ１２によって集光されたのち、受光素子１３において受光される。これにより、受光素子１３において生体２の受光データが取得され、取得された受光データは、画像処理部１４へ出力される。画像処理部１４は、この受光データに対して上述したような画像処理を施すことにより、画像処理データを生成し、この画像処理データを認証部１５あるいは位置検出部１６へ出力する。これにより、認証部１５は生体の認証を行い、位置検出部１６は、生体２の位置検出を行う。
【００７３】
但し、本実施の形態では、上記のような画像処理データの生成に先立ち、画像処理部１４が、認証機能および位置検出機能のどちらを発現させるかの判定を行う。そして、この判定結果に基づいて、制御部１９が認証機能あるいは位置検出機能を発現させると共に、この発現機能に応じて光源駆動部１８１が光源５０の出力を変更する駆動を行う。以下、この機能判定処理および光源出力変更処理について説明する。
【００７４】
図１６（Ａ）は位置検出機能発現時における生体２の配置、図１６（Ｂ）は、認証機能発現時における生体２の配置を模式的に表したものである。画像処理部１４は、撮像領域Ｓに対し、その矩形状の長手方向と生体２（指）の長手方向が交差するように、生体２が配置された場合には、位置検出機能を発現させると判定する。一方、撮像領域Ｓに対し、その矩形状の長手方向に生体２（指）の長手方向が沿うように、生体２が配置された場合には、認証機能を発現させると判定する。
【００７５】
具体的には、次のようにして機能判定を行い、光源出力を変更する。即ち図１７に示したように、まず光源駆動部１８１が光源５０を点灯させる（ステップＳ１１）。この際、光源５０の出射光量は、生体２の位置検出用の光量ａ１とする。この光源５０の点灯により、受光素子１３は、受光素子駆動部１８２の駆動制御に基づいて、撮像領域Ｓ内の特定の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおいて画素データを取得する。取得された各画素データは、画像処理部１４へ出力される。
【００７６】
画像処理部１４は、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃのそれぞれの領域毎に、画素データの平均値（画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ）を算出し、この画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを予め設定した閾値Ｉと比較する（ステップＳ１２）。この結果、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの全てが閾値Ｉ以上の場合（ステップＳ１２：Ｙ）には、生体２が図１６（Ｂ）に示したような配置にあると推定し、認証機能を発現させると判定する。一方、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃのうち１つでも閾値Ｉ未満のものがある場合（ステップＳ１２のＮ）には、生体２が例えば図１６（Ａ）に示したような配置にあると推定し、位置検出機能を発現させると判定する。これらの判定結果は、判定結果データＤMとして、制御部１９へ出力される。
【００７７】
認証機能を発現させる判定がなされた場合、光源駆動部１８１は、制御部１９の制御に基づいて、光源５０の出力を切り替え、位置検出用の光量ａ１から認証用の光量ａ２に変更する（ステップＳ１３）。また、受光素子駆動部１８２は、受光素子１３を駆動して受光データを取得する。画像処理部１４は、この光量ａ２に基づく受光データに対して上述した画像処理を施すことにより、光量ａ２に基づく画像処理データＤ１を生成し、この画像処理データＤ１を認証部１５へ出力する。認証部１５は、入力された画像処理データＤ１と所定の認証パターンとを比較する。このとき、画像処理データＤ１に基づいて、認証の可否を判断し（ステップＳ１４）、正常に認証が完了するまで、光源５０の出力を維持する（ステップＳ１４：Ｙ）。正常に認証が完了した場合には（ステップＳ１４：Ｎ）、認証部１５における認証動作を終了し、ステップＳ１１へ戻る。認証結果は、認証結果Ｄout１として外部へ出力される。
【００７８】
位置検出機能を発現させる判定がなされた場合、光源５０の出力（光量ａ１）を保持したまま、受光データを取得する。画像処理部１４は、この光量ａ１に基づく受光データに対して上述した画像処理を施すことにより光量ａ１に基づく画像処理データＤ２を生成し、この画像処理データＤ２を位置検出部１６へ出力する。位置検出部１６は、入力された画像処理データＤ２に基づいて、上記第１の実施の形態と同様の手法により、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出する。続いて、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの各領域における、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを算出し、一定期間内に画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がないかどうかを判断し（ステップＳ１５）、変化がある場合には（ステップＳ１５：Ｎ）、ステップＳ１１へ戻る。画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がない場合には（ステップＳ１５：Ｙ）、光源駆動部１８１が光源５０を消灯させて位置検出処理終了となる。位置（ｘ、ｙ、ｚ）についての情報は、位置データＤout２として、外部へ出力される。
【００７９】
以上のように本実施の形態では、光源５０から生体２に照射された光に基づいて受光データを取得し、画像処理部１４において、この受光データに所定の画像処理を施し、画像処理データＤ１，Ｄ２を生成する。生成した画像処理データＤ１，Ｄ２を認証部１５および位置検出部１６へ出力することにより、認証部１５では生体２の認証を行い、位置検出部１６では生体２の位置を検出することができる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、撮像領域Ｓ内において特定の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを設けることにより、画像処理部１４において、各領域の画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに基づいて生体２がどのような向きで配置されているかを判断することができる。ここで、位置検出時と認証時とにおいては、生体２が配置される向きが異なるため、この向きの違いを利用することにより、位置検出機能と認証機能とのどちらを発現させるかについての判定を行うことができる。また、これにより、位置検出時と認証機能時とにおいて、光源５０の出力をそれぞれ最適な出力に変更（設定）することができる。位置検出時と認証時とにおいては、各動作に必要な光量が異なるため、発現する機能に応じて光源５０の出力を変更することにより、光量の無駄をなくし、省電力化を実現できる。よって、特に携帯電話機や薄型ノートパソコン等の省電力化が強く望まれている機器に搭載されるモジュールとして好適なものとなる。
【００８１】
（変形例４）
図１８は、上記第３の実施の形態の変形例（変形例４）に係る生体認証装置（生体認証装置８）を上面（カバーガラス１１の側）からみた模式図である。生体認証装置８は、カバーガラス１１の両側に光源５０を備えており、この光源５０よりも更に外側（撮像領域Ｓの外側）にフォトセンサ５１が設けられている。フォトセンサ５１としては、例えば、受光素子単体、あるいは発光素子と受光素子とが近接して配置されることにより高さ方向からの生体２の接近を検知するフォトリフレクタ等が用いられる。この生体認証装置８は、図示はしないが、上記第３の実施の形態と同様、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９を備えている。尚、上記第３の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８２】
本変形例においても、上記第３の実施の形態と同様、撮像領域Ｓ内に特定の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが設けられている。また、受光素子駆動部１８２が、これらの領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおいて、画素データを選択的に取得するように受光素子１３を駆動可能であると共に、画像処理部１４が発現機能を判定する。また、生体２が、図１９（Ａ）に示したような配置である場合には位置検出機能、図１９（Ｂ）に示したような配置である場合には、認証機能を発現させると判定する。
【００８３】
但し、本変形例では、発現機能の判定に際し、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおける画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃではなく、フォトセンサ５１からの出力を用いる点において上記第３の実施の形態と異なっている。本変形例では、具体的には、次のようにして機能判定を行い、光源出力を変更する。即ち図２０に示したように、まず光源駆動部１８１が光源５０を点灯させる（ステップＳ２１）。この際、光源５０の出射光量は、位置検出用の光量ａ１とする。この光量ａ１に基づくフォトセンサ５１の出力値Ｆａ，Ｆｂを、予め設定した閾値IIと比較する（ステップＳ２２）。その結果、出力値Ｆａ，Ｆｂの双方供、閾値II以上の場合（ステップＳ２２：Ｙ）には、生体２が図１９（Ｂ）に示したような配置にあると推定し、認証機能を発現させると判定する。一方、出力値Ｆａ，Ｆｂのどちらか一方あるいは両方が閾値II未満である場合（ステップＳ２２：Ｎ）には、生体２が例えば図１９（Ａ）に示したような配置にあると推定し、位置検出機能を発現させると判定する。これらの判定結果は、判定結果データＤMとして、制御部１９へ出力される。
【００８４】
認証機能を発現させる判定がなされた場合、上記第３の実施の形態と同様、光源５０の出力を切り替え、位置検出用の光量ａ１から認証用の光量ａ２に変更する（ステップＳ２３）。また、画像処理部１４は、光量ａ２に基づく画像処理データＤ１を生成し、この画像処理データＤ１を認証部１５へ出力する。認証部１５は、画像処理データＤ１に基づいて、認証の可否を判断し（ステップＳ２４）、正常に認証が完了するまで、光源５０の出力を維持する（ステップＳ２４：Ｙ）。正常に認証が完了した場合には（ステップＳ２４：Ｎ）、認証部１５における認証動作を終了し、ステップＳ２１へ戻る。認証結果は、認証結果Ｄout１として外部へ出力される。
【００８５】
位置検出機能を発現させる判定がなされた場合、上記第３の実施の形態と同様、光源５０の出力（光量ａ１）を保持したまま、受光データを取得する。画像処理部１４は、光量ａ１に基づく画像処理データＤ２を生成し、この画像処理データＤ２を位置検出部１６へ出力する。位置検出部１６は、画像処理データＤ２に基づいて、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出する。続いて、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおける画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを算出し、一定期間内に画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がないかどうかを判断し（ステップＳ２５）、変化がある場合には（ステップＳ２５：Ｎ）、ステップＳ２１へ戻る。画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がない場合には（ステップＳ２５：Ｙ）、光源駆動部１８１が光源５０を消灯させて位置検出処理終了となる。位置（ｘ、ｙ、ｚ）についての情報は、位置データＤout２として、外部へ出力される。
【００８６】
以上のように、変形例４では、撮像領域Ｓの外側にフォトセンサ５１を別途設けることにより、このフォトセンサ５１からの出力値Ｆａ，Ｆｂに基づいて生体２がどのような向きで配置されているかを判断することができる。このため、上記第３の実施の形態と同様、位置検出機能と認証機能とのどちらを発現させるかについての判定を行うことができる。また、各機能発現時において、光源５０の出力をそれぞれ最適な出力に変更（設定）することができるため、省電力化を実現できる。よって、上記第３の実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、このように機能判定専用のセンサを設けることにより、より精密な判定が可能となる。
【００８７】
尚、上記変形例４では、光源５０よりも外側に２つのフォトセンサ５１を設けた構成を例に挙げたが、フォトセンサはどちらか一方の側にのみ設けるようにしてもよい。また、機能判定時において、フォトセンサ５１からの出力値だけでなく、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを用いるようにしてもよい。
【００８８】
（変形例５）
図２１は、上記第３の実施の形態の変形例（変形例５）に係る生体認証装置（生体認証装置９Ａ）を備えた携帯電話機９の概略構成を表すものである。携帯電話機９は、上記適用例１に係る携帯電話機３と同様、折り畳み式の筐体（第１筐体２０および第２筐体２１）を備えており、第１筐体２０には、画像表示を行う表示パネル２２が設けられている。第２筐体２１には、操作部２３と生体認証装置９Ａが設けられている。生体認証装置９Ａは、その上面（カバーガラス１１）が第２筐体２１の表面に露出するように携帯電話機９に搭載されており、タッチパッドとして機能している。
【００８９】
生体認証装置９Ａは、カバーガラス１１の両側に光源５０を備えると共に、図示はしないが、上記第３の実施の形態と同様、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９を備えている。尚、上記第３の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９０】
本変形例においても、上記第３の実施の形態と同様、撮像領域Ｓ内に特定の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが設けられている。また、受光素子駆動部１８２が、これらの領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおいて、画素データを選択的に取得するように受光素子１３を駆動可能となっている。
【００９１】
但し、本変形例では、発現機能を上記第３の実施の形態のように生体２の配置によって判定するのではなく、外部からの指令、例えばユーザからの選択信号によって任意に設定する点で上記第３の実施の形態と異なっている。そして、ユーザの判断により選択された機能に応じて、光源駆動部１８１は、光源５０の出力を変更する。具体的には、次のようにして機能決定を行い、光源出力を変更する。即ち図２２に示したように、まず表示パネル２２をＯＮ状態とし、表示パネル２２に、認証機能選択用のアイコンＩａを表示する（ステップＳ３１）。続いて、光源駆動部１８１が光源５０を点灯させる（ステップＳ３２）。このような状況下において、ユーザによりアイコンＩａが選択された（タッチされた）場合（ステップＳ３３：Ｙ）には、認証機能を発現させる。ユーザによりアイコンＩａが選択されなかった（タッチされなかった）場合（ステップＳ３３：Ｎ）には、位置検出機能を発現させる。
【００９２】
認証機能を発現させる場合には、上記第３の実施の形態と同様、光源５０の出力を切り替え、位置検出用の光量ａ１から認証用の光量ａ２に変更する（ステップＳ３４）。また、画像処理部１４は、光量ａ２に基づく画像処理データＤ１を生成し、この画像処理データＤ１を認証部１５へ出力する。認証部１５は、画像処理データＤ１に基づいて、認証の可否を判断し（ステップＳ３５）、正常に認証が完了するまで、光源５０の出力を維持する（ステップＳ３５：Ｙ）。正常に認証が完了した場合には（ステップＳ３５：Ｎ）、認証部１５における認証動作を終了し、ステップＳ３２へ戻る。認証結果は、認証結果Ｄout１として外部へ出力される。
【００９３】
位置検出機能を発現させる場合には、上記第３の実施の形態と同様、光源５０の出力（光量ａ１）を保持したまま、受光データを取得する。画像処理部１４は、光量ａ１に基づく画像処理データＤ２を生成し、この画像処理データＤ２を位置検出部１６へ出力する。位置検出部１６は、画像処理データＤ２に基づいて、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出する。続いて、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおける画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを算出し、一定期間内に画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がないかどうかを判断し（ステップＳ３６）、変化がある場合には（ステップＳ３６：Ｎ）、ステップＳ３２へ戻る。画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がない場合には（ステップＳ３６：Ｙ）、光源駆動部１８１が光源５０を消灯させて位置検出処理終了となる。位置（ｘ、ｙ、ｚ）についての情報は、位置データＤout２として、外部へ出力される。
【００９４】
以上のように、変形例５では、例えば表示パネル２２に認証機能選択用のアイコンＩａを表示し、このアイコンＩａを用いてユーザが発現機能を選択することができる。また、選択された機能に応じて、光源５０の出力をそれぞれ最適な出力に変更（設定）することができるため、省電力化を実現できる。よって、上記第３の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００９５】
尚、上記変形例５では、認証機能を選択させるための手段として、表示パネル２２へ表示されたアイコンを例に挙げて説明したが、選択手段はこのようなアイコンに限定されず、操作部２３等に別途設けられたボタンやスイッチであってもよい。
【００９６】
また、上記第３の実施の形態および変形例４，５では、生体２の配置された向きに基づいて発現機能の判定を行うようにしたが、これに限らず、生体２の撮像領域Ｓ上の動きに基づいて、発現機能の判定を行うようにしてもよい。例えば、撮像領域Ｓを長手方向に沿って指でなぞると、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに経時的な変化が生じる。このため、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃにおける変化を検出することにより、上記のような指の動きがあった場合に認証機能を発現させる、といった判定を行うことも可能である。
【００９７】
更に、上記第３の実施の形態および変形例４，５では、生体認証装置の適用例としてタッチパッドを例に挙げたが、上記第２の実施の形態で説明したような表示機能付きのタッチパネルにも適用可能である。
【００９８】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、画像処理部１４において、受光データＤ０に基づいて、左右２つの視差画像データを生成するようにしたが、生成する視差画像データは２つに限定されず、３つ以上であってもよい。また、受光データＤ０から抽出する画素データは、各マイクロレンズの受光領域１２Ｄにおいて、いずれの画素における画素データであってもよい。但し、左方向および右方向からの基線長を、できるだけ長く取れるような領域にそれぞれ配置された画素の画素データを抽出することが望ましい。上述したように、各視差画像同士の相関に基づいて、生体２の位相差を検出するためである。
【００９９】
また、上記実施の形態等では、受光素子１３で得られた受光データＤ０に基づいて、画像処理部１４において画像処理データ（視差画像データ）を生成して認証部１５および位置検出部１６の両方に入力するようにしたが、上記視差画像データは、少なくとも位置検出部１６へ入力されればよい。すなわち、認証部１５には、受光素子１３で得られた受光データを、画像処理部１４による画像処理を施さずに直接入力し、この受光データの撮像パターンに基づいて認証を行うようにしてもよい。あるいは、受光素子で取得された受光データに、画像処理部１４においてノイズ低減処理などの他の画像処理のみを施したものを入力して認証を行うようにしてもよい。
【０１００】
また、上記実施の形態等において、受光素子、受光領域もしくは受光部の光入射側に、近赤外光を選択的に透過させるＩＲ透過フィルタを設けるようにしてもよい。これにより、撮像画像の静脈パターンを精度良く取得し易くなる。
【０１０１】
また、生体２の内部を照明することにより少なくとも静脈の認証が可能なのであれば、認証に用いる光としては、必ずしも近赤外光でなくてもよい。なお、静脈認証に関しては指の静脈に限らず、手のひら静脈や、指および手のひらの両方を撮像して認証に用いるようにしてもよい。
【０１０２】
さらに、上記実施の形態等では、表示素子の一例として液晶素子を挙げて説明したが、他の表示素子、例えば有機または無機のＥＬ(Electro Luminescence)素子などの自発光素子を用いてもよい。但し、上記自発光素子を用いる場合には、バックライトは特に設けなくともよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１，４…生体認証装置、３，５…携帯電話機、１０…近赤外光源，１１…カバーガラス、１２…マイクロレンズアレイ、１３，２５…受光素子、１４…画像処理部、１５…認証部、１６…位置検出部、１９…制御部、２４…バックライト、２８…白色光源、２…生体（指）、Ｄ０…受光データ、Ｄout１…認証結果データ、Ｄout２…位置データ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子を用いた生体認証装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体部位における構造物を撮像対象とする撮像装置は、生体認証装置などに利用されている。このような撮像装置は、それ自体の厚みが大きいため、応用機器において、その外部に設置されたり、光学系と検出系とがそれぞれ独立して設けられる（特許文献１，２参照）ことが多い。ところが、近年、様々な機器の小型化や薄型化が進むに連れて、また製造面やデザイン面における制約などによって、上記生体認証装置についても小型化、薄型化が要求され、機器の内部に搭載されることが望まれている。
【０００３】
そこで、小型のモジュールとして、指の静脈パターンを用いて生体の認証を行う指静脈認証装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３の指静脈認証装置では、近赤外光を発する光源を受光素子（イメージセンサ）の両端側に配置して指を下方から照明し、指の内部における散乱光を受光するようになっている。このとき、近赤外光は静脈内のヘモグロビンにより吸収されるため、散乱光を受光することにより静脈パターンが検出される。この他にも、屈折率分散型レンズアレイを用いることにより薄型化を実現した指紋認証装置も提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１２７４８号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１２９６号公報
【特許文献３】特開２００５−３２３８９２号公報
【特許文献４】特開平１０−２８９３０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、例えば携帯電話機などの各種機器では、タッチパッドやタッチパネルを搭載したものが実用化されている。これらのタッチパッドやタッチパネルは、指先やペン（スタイラス）などの位置を検出することにより入力を可能にするものであり、位置検出手段としては、例えば感圧方式や静電方式による各種位置センサが用いられている。
【０００６】
また最近では、機器の多様化に伴って、これらタッチパネル等による位置検出機能を複合的に組み合わせた生体認証装置の開発が望まれている。しかしながら、一つの機器内にタッチパネルと生体認証装置との両者を搭載しようとすると、全体の構成が複雑になると共に大型化し、特に携帯電話機などの小型の機器へ対応することが困難になるという問題があった。また、特にタッチパネルと生体認証装置とを両立する照明手段については、その構造や配置が困難であった。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、小型かつ簡易な構成で、生体の認証および物体の位置検出を複合的に実現することが可能な生体認証装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の生体認証装置は、物体へ向けて光を照射する光源と、物体からの光を集光するマイクロレンズアレイ部と、マイクロレンズアレイ部において集光された光に基づいて、物体の受光データを取得する受光素子と、受光素子で取得された受光データに基づき、物体の位置を検出する位置検出部と、物体が生体である場合に、受光素子で取得された受光データに基づき、生体の認証を行う認証部とを備えたものである。
【０００９】
本発明の生体認証装置では、光源から物体へ照射された光は、マイクロレンズアレイ部で集光されたのち、受光素子によって受光される。これにより、物体の受光データが取得される。このようにして取得された受光データに基づいて、位置検出部では物体の位置が検出される一方、認証部では、物体が生体である場合にその生体の認証が行われる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の生体認証装置によれば、光源から物体に向けて照射された光を、マイクロレンズアレイ部により集光したのち、受光素子において受光することで受光データを取得することができる。この受光データに基づいて、認証部により生体の認証を行うだけでなく、位置検出部により物体の位置を検出するようにしたので、各種位置センサを別途設ける必要がない。よって、小型かつ簡易な構成で、生体認証および位置検出を複合的に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る生体認証装置の全体構成を表す図である。
【図２】図１に示した生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図３】図１の受光素子で取得された受光データについて説明するための図である。
【図４】図１の受光素子で取得された受光データの２次元構成を表す模式図である。
【図５】（Ａ）図は実際の指の撮像画像、（Ｂ），（Ｃ）図は（Ａ）図から得られた視差画像である。
【図６】図１に示した位置検出部における位置検出動作を説明するための視差画像である。
【図７】変形例１に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図８】変形例２に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図９】変形例３に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図１０】適用例１に係る携帯電話機の概略構成を表す斜視図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。
【図１２】適用例２に係る携帯電話機の概略構成を表す斜視図である。
【図１３】図１２に示した携帯電話機の他の使用例を表すものである。
【図１４】本発明の第３の実施の形態に係る生体認証装置の全体構成を表す図である。
【図１５】図１４に示した生体認証装置の上面構成を表す模式図である。
【図１６】図１４の生体認証装置において、位置検出時および認証時に対応する指の配置を表す図である。
【図１７】図１４の生体認証装置における機能判定処理および光源出力変更処理の流れ図である。
【図１８】変形例４に係る生体認証装置の上面構成を表す模式図である。
【図１９】図１８の生体認証装置において、位置検出時および認証時に対応する指の配置を表す図である。
【図２０】図１８の生体認証装置における機能判定処理および光源出力変更処理の流れ図である。
【図２１】変形例５に係る携帯電話機の概略構成を表す図である。
【図２２】図２１の携帯電話機における機能切り替え処理および光源出力変更処理の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る生体認証装置（生体認証装置１）の全体構成を表すものである。図２（Ａ）は、生体認証装置１の要部構成を表す断面模式図であり、図２（Ｂ）は生体認証装置１を上面からみた模式図である。この生体認証装置１は、撮像対象物である生体（例えば、指先）２の認証結果データＤout１を出力すると共に、生体
２の位置データＤout２を出力するものである。生体認証装置１は、近赤外光源１０、カ
バーガラス１１、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９から構成されている。
【００１４】
近赤外光源１０は、撮像対象物である生体２へ向けて、近赤外領域の光（以下、単に近赤外光という）を照射する光源である。この近赤外光源１０は、例えば図２（Ｂ）に示したように、カバーガラス１１、マイクロレンズアレイ１２および受光素子１３が設けられた矩形状の撮像領域Ｓの対向するＹ軸方向の２辺に沿って複数（図２（Ｂ）では各３つ）配置されている。近赤外光源１０は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）などにより構成されている。なお、近赤外光とは、例えば７００ｎｍ〜１２００ｎｍ程度の波長領域の光である。このような波長領域の光を用いた場合、生体に対する透過率と、生体内の還元ヘモグロビン（静脈）への吸収率との兼ね合いより、生体２の静脈認証を行う場合において、光利用効率をより高めることができる。
【００１５】
カバーガラス１１は、生体認証装置１内部を保護すると共に、生体２との接点となる部分である。
【００１６】
マイクロレンズアレイ１２は、複数のマイクロレンズがマトリクス状に配列してなり、カバーガラス１１の下方に配置されている。各マイクロレンズは、撮像対象物である生体２の撮像レンズとして機能するものである。
【００１７】
受光素子１３は、マイクロレンズアレイ１２の各マイクロレンズにより集光された光に基づき、受光データを取得するものである。この受光素子１３は、マイクロレンズアレイ１２の焦点面に配置され、一つのマイクロレンズに対して、複数の画素が割り当てられるようになっている。受光素子１３は、例えば、マトリクス状に配列された複数の受光画素よりなり、例えば複数のＣＣＤ（Charge Coupled Device；電荷結合素子）などにより構成されている。本実施の形態では、この受光素子１３が、撮像領域Ｓの全面に渡って設けられている。
【００１８】
画像処理部１４は、制御部１９からの制御に応じて、受光素子１３で得られた受光データに対して所定の画像処理を施すことにより、生体２の画像処理データを生成し、認証部１５および位置検出部１６へそれぞれ出力するものである。なお、認証部１５および位置検出部１６へ出力する画像処理データはそれぞれ、互いに同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、画像処理部１４、ならびに後述する認証部１５、位置検出部１６および制御部１９は、例えばマイクロコンピュータなどにより構成される。
【００１９】
認証部１５は、制御部１９からの制御に応じて、画像処理部１４から入力される画像処理データのパターンと、図示しないパターン保持部に保持されている生体認証パターンとを比較することにより、生体２の認証（本実施の形態では、静脈認証）を行うものである。パターン保持部は、予め生体を撮像して得られた生体認証パターンが保持される部分であり、不揮発性の記録素子（例えば、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）など）により構成される。認証部１５により得られた結果は、認
証結果データＤout１として外部へ出力されるようになっている。
【００２０】
位置検出部１６は、制御部１９からの制御に応じて、画像処理部１４から入力される画像処理データに基づいて、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出するものである。位置検出部１６により検出された位置情報は、位置データＤout２として外部へ出力されるように
なっている。
【００２１】
光源駆動部１８１は、制御部１９からの制御に応じて、近赤外光源１０の発光駆動を行うものである。受光素子駆動部１８２は、制御部１９からの制御に応じて、受光素子１３の撮像駆動（受光駆動）を行うものである。
【００２２】
制御部１９は、画像処理部１４、認証部１５、光源駆動部１８１および受光素子駆動部１８２の動作を適宜制御するものである。
【００２３】
次に、上記生体認証装置１の作用、効果について説明する。
【００２４】
生体認証装置１では、カバーガラス１１に生体（例えば、指先）２が接触または近接していると、光源駆動部１８１の駆動動作により、近赤外光源１０から光Ｌoutが出射され
る。生体２に照射された光は、マイクロレンズアレイ１２によって集光されたのち、受光素子１３において受光される。これにより、受光素子１３において、生体２の受光データが取得され、この受光データは、画像処理部１４へ出力される。
【００２５】
ここで、図３〜図４を参照して、画像処理部１４の具体的な動作について説明する。但し、図３は、生体２の側から受光素子１３に到達するまでの光路を模式的に表すものである。図４（Ａ）は、受光素子１３で得られた受光データＤ０の２次元構成を模式的に表すものである。図４（Ｂ），（Ｃ）はそれぞれ、受光データＤ０に基づいて生成した視差画像データＤＬ，ＤＲの２次元構成を模式的に表すものである。
【００２６】
画像処理部１４では、入力された受光データに基づいて、左右２つの視差画像が生成される。ここで、上記受光素子１３では、図３に示したように、マイクロレンズごとに受光領域１２Ｄが形成され、各受光光線はその進行方向についての情報を保持した状態で受光される。また、各受光領域１２Ｄ同士の間で互いに同一の位置に配置された画素における画素データは、同一の進行方向についての情報を含んでいる。画像処置部１４では、受光領域１２Ｄで受光される光線のうち、少なくとも２つの光線、例えば光軸Ｚに対して左右方向からそれぞれ入射する光線ＬＬ，ＬＲについての視差画像が生成される。
【００２７】
具体的には、まず、受光データＤ０において、光線ＬＬが受光された画素データＰ１（図４（Ａ）中において、各受光領域１２Ｄ同士の間で互いに同一の位置（黒色部分）の画素における画素データ）が、受光領域１２Ｄごとにそれぞれ抽出されたのち、これらの抽出した画素データＰ１同士が合成される（図４（Ｂ））。同様にして、光線ＬＲに対応する画素データＰ２（図４（Ａ）中の斜線部分）が、受光領域１２Ｄごとにそれぞれ抽出されたのち、これらの抽出した画素データＰ２同士が合成される（図４（Ｃ））。これにより、左右の視差画像データＤＬ，ＤＲが生成される。図５（Ａ）に、実際の撮像画像、図５（Ｂ），（Ｃ）に、図５（Ａ）の撮像画像から生成した視差画像を示す。
【００２８】
上記のようにして生成された視差画像データＤＬ，ＤＲは、必要に応じて他の画像処理、例えば欠陥補正処理やノイズ低減処理などが施されることにより、画像処理データとして、認証部１５および位置検出部１６へ出力される。
【００２９】
認証部１５では、入力された画像処理データに基づく静脈パターンと、予め保持された認証用パターンとが比較され、静脈認証がなされる。これにより、生体認証処理が終了し、その結果が認証結果Ｄout１として外部へ出力される。
【００３０】
一方、位置検出部１６では、入力された画像処理データに基づいて、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）が検出される。例えば、生体２の位置（ｘ、ｙ）については、１枚の生体２の視差画像データに対してエッジ検出処理を施すことにより検出される。他方、生体２のｚ成分（高さ）については、例えば次のような手法により特定される。すなわち、画像処理データに対応する左右の視差画像データＤＬ，ＤＲの相関に基づいて、２視差の画像内の生体画像の位相差が算出され、その位相差に基づいて生体２のＺ方向の位置（図２の高さＨ）が特定される。ここで、図６（Ａ）〜（Ｃ）に、高さＨをそれぞれ、０ｍｍ、５ｍｍ、１０ｍｍとした場合の左右の視差画像を示す。このように、左右の視差画像間の生体２の位相差（Δδ1，Δδ2，Δδ3）が、例えばエッジ検出処理によって検出される。この
とき、生体２の高さが小さくなると、すなわち生体２がカバーガラス１１に近づくにつれて、生体２の２枚の視差画像間における位相差が小さくなる（Δδ3＞Δδ2＞Δδ1）。
よって、左右の視差画像の相関に基づいて生体２の位相差を検出することにより、生体２のｚ成分が特定される。また、これにより、例えば、ｚ＝０の状態、すなわち生体２がカバーガラス１１に接触した状態が検出可能となる。
【００３１】
また、水平面内（ＸＹ平面内）における生体２の動きについては、次のようにして検出される。例えば、経時的に生体２の複数の視差画像データを生成し、これら複数の視差画像データのそれぞれに対してエッジ検出処理を施し、生体２の移動量を算出することにより、生体２の動きが検出される。
【００３２】
このようにして位置検出部１６において検出された生体２の位置（ｘ、ｙ、ｚ）についての情報は、位置データＤout２として、外部へ出力される。
【００３３】
以上のように本実施の形態では、光源１０から生体２に照射された光をマイクロレンズアレイ１２によって集光したのち、受光素子１３で受光することにより受光データを取得する。画像処理部１４は、取得した受光データに基づいて、左右の視差画像データＤＬ，ＤＲを生成し、画像処理データとして認証部１５および位置検出部１６へそれぞれ出力する。このようにして供給された画像処理データに基づいて、認証部１５では生体２の認証を行い、位置検出部１６では生体２の位置を検出する。すなわち、認証部１５による認証と、位置検出部１６による位置検出とを、同一の光源、および同一の検出光学系（マイクロレンズアレイ１２および受光素子１３）を用いて行うようにしたので、例えば感圧方式や静電方式などの各種位置センサを別途設けることなく、生体認証機能と位置検出機能とを両立させることができる。よって、小型かつ簡易な構成で、生体認証および位置検出を複合的に実現することが可能となる。また特に、生体認証および位置検出のための照明手段が共通化されることで、低コスト化となる。
【００３４】
また、生体の静脈を利用して認証を行うことにより、指紋を利用する場合に比べて、高セキュリティとなる。これは、静脈が指の内部の構造物であるため、成長や外傷などによって変化しにくく、また偽造されにくいという性質を有するからである。
【００３５】
ところで、一般に、認証に必要な静脈パターンを取得するためには、指紋パターンを利用する場合に比べて大きな撮像面積、例えば３０ｍｍ×１５ｍｍ程度の面積を確保する必要がある。このため、静脈を利用した生体認証装置を、タッチパネルやタッチパッドに併設する場合には、これらのタッチパネルやタッチパッドの分のスペースに加え、上記静脈認証のための撮像スペースを確保する必要があり、装置全体が大型化してしまう。
【００３６】
これに対し、本実施の形態では、生体認証装置１が小型かつ簡易な構成において生体認証機能および位置検出機能の両方を有している。このため、詳細は後述するが、タッチパネルなどの分のスペースと、生体認証用の撮像スペースとを、それぞれ独立して設ける必要がない。従って、静脈認証を利用しつつ、タッチパネルなどとしても機能させる場合に、装置全体の大型化を抑制することができる。よって、小型かつ高セキュリティの生体認証装置を実現することができる。
【００３７】
（変形例１）
図７は、上記第１の実施の形態の変形例１に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。本変形例では、光源および受光素子の構成以外は、上記第１の実施の形態の生体認証装置１と同様の構成となっている。よって、上記生体認証装置１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３８】
本変形例では、マイクロレンズアレイ１２の下方に、受光素子２５と、バックライト２４とが配置されている。バックライト２４は、近赤外光と、可視領域の光（以下、単に可視光という）、例えば白色光とを発する光源であり、例えば、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp；冷陰極管）やＬＥＤなどを複数配列して構成されている。受光素子２５は、上述の受光素子１３と同様に、マイクロレンズアレイ１２の焦点面に設けられ、ＣＣＤなどにより構成されている。この受光素子２５とマイクロレンズアレイ１２との間には、受光素子２５への迷光などの入射を防ぐ遮光部２５−１が設けられている。但し、本変形例では、受光素子２５は、透明基板２５０の一部領域（受光領域２５Ａ）にのみ設けられており、受光素子２５が設けられていない領域が、バックライト２４からの光を上方へ透過させる透過領域２５Ｂとなっている。
【００３９】
このような構成により、バックライト２４から発せられた光Ｌ１は、透明基板２５０の透過領域２５Ｂを透過して、カバーガラス１１の上方へ出射される。この光Ｌ１によって生体２が照射されると、その光がマイクロレンズアレイ１２によって集光されたのち、受光素子２５において受光される。このようにして、生体２の受光データが取得され、この受光データに基づいて、上記生体認証装置１と同様に、認証部１５では生体２の認証が行われ、位置検出部１６では生体２の位置が検出される。よって、上記生体認証装置１と同等の効果を得ることができる。
【００４０】
上記のように、生体２を照射するための光源の形状や配置は特に限定されない。また、上記実施の形態および本変形例では、光源として、近赤外光源１０もしくは白色光および近赤外光を発するバックライト２４を例に挙げて説明したが、このような構成に限定されるものではない。例えば、生体認証として指紋を利用した認証を行う場合には、少なくとも可視光を発する光源を用いればよい。
【００４１】
なお、透明基板２５０上の受光領域２５Ａの数、面積、形状などは特に限定されるものではない。また、一つの受光領域２５Ａが、一つの画素によって構成されていてもよいし、複数の画素を含んで構成されていてもよい。更には、受光領域２５Ａにおいて、各マイクロレンズに割り当てられる画素数も特に限定されない。但し、画像処理部１４において左右２つの視差画像データを生成するために、一つのマイクロレンズに対して少なくとも２つの画素が割り当てられるようになっている。
【００４２】
（変形例２）
図８は、上記第１の実施の形態の変形例２に係る生体認証装置の要部構成を表す断面模式図である。本変形例では、上記第１の実施の形態で用いた近赤外光源１０と、変形例１で用いたバックライト２４の両方が設けられていること以外は、上記第１の実施の形態および変形例と同様の構成となっている。但し、近赤外光源１０は生体認証用、バックライト２４は位置検出用としてそれぞれ機能するようになっている。
【００４３】
これにより、生体認証の際には、近赤外光源１０からの近赤外光を用いて認証用の受光データを生成する一方、位置検出の際には、バックライト２４からの光を用いて位置検出用の受光データを生成することができる。このようにして生成された生体認証用もしくは位置検出用の受光データは、上述した第１の実施の形態の画像処理部１４に供給される。画像処理部１４では、上記と同様の手法により、左右の視差画像データＤＲ，ＤＬが生成される。そして、生成された視差画像データＤＲ，ＤＬは、認証部１５もしくは位置検出部１６に供給され、上記と同様の手法により生体認証もしくは位置検出が行われる。
【００４４】
このように、生体２を照射するための光源を、生体認証用と位置検出用とでそれぞれ別個に設けてもよい。この場合、光源は別々に設置することになるが、同一の検出光学系（マイクロレンズアレイ１２および受光素子２５）により生体認証と位置検出とを行うことができるため、上記とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００４５】
（変形例３）
図９は、上記第１の実施の形態の変形例３に係る生体認証装置を上面（カバーガラス１１の側）からみた模式図である。本変形例では、光源の構成以外は、上記第１の実施の形態に係る生体認証装置１と同様の構成となっている。本変形例では、生体認証用の近赤外光源１０が、撮像領域Ｓの矩形状の４辺のうち対向するＹ軸方向の２辺に沿って複数（本変形例では３つずつ）配置され、対向するＸ軸方向の２辺に沿って位置検出用の可視光源２８が複数（本変形例では３つずつ）配置されている。可視光源２８は、例えば可視光を発するＬＥＤなどにより構成されている。このような構成において、受光素子１３は、上記変形例２と同様にして、生体認証の際には、近赤外光を照射して認証用の受光データを取得する一方、位置検出の際には、可視光を照射して位置検出用の受光データを取得する。
【００４６】
このように、生体認証用の近赤外光源１０と位置検出用の可視光源２８とをそれぞれ、生体認証装置上方の同一面上に配置してもよい。これにより、上記第１の実施の形態の生体認証装置とほぼ同等の効果を得ることができる。
【００４７】
なお、本変形例では、位置検出用の光源として可視光を発する可視光源２８を用いているが、これに限定されず、近赤外光を発する光源を用いるようにしてもよい。
【００４８】
（適用例１）
図１０は、上記第１の実施の形態の適用例１に係る携帯電話機３の概略構成を表すものである。携帯電話機３は、折り畳み式の筐体（第１筐体２０および第２筐体２１）を備えており、第１筐体２０には、画像表示を行う表示パネル２２が設けられている。一方、第２筐体２１には、入力操作を行うための操作部２３と、上記生体認証装置１が設けられている。但し、生体認証装置１は、その上面（カバーガラス１１）が第２筐体２１の表面に露出するように、携帯電話機３に搭載されている。
【００４９】
本適用例では、生体認証装置１が搭載されていることにより、この生体認証装置１を、例えばユーザの指先の位置（動きを含む）に応じて入力が行われるタッチパッドとして機能させることができる。具体的には、指先が接触したこと（ｚ＝０）を検出することにより、クリック動作による入力が可能となる。更に、経時的に指先の接触する頻度を測定することにより、ダブルクリック動作による入力も可能である。また、指先の動き、すなわち位置（ｘ，ｙ）の変化を経時的に検出することにより、マウスポインタとして機能させることも可能である。
【００５０】
また、ログインやパスワード代用、決済処理などを実行させるためのファンクション入力を行うこともできる。すなわち、生体認証装置１では、指の判別を行うことが可能であるため、例えば検出する指の順番に応じて、上記のような特定の処理を実行するように予め登録しておくことにより、ファンクション入力が可能となる。例えば、右手の人指し指、右手の中指の順に検出された場合に、「アドレス帳を開く」というような処理を実行するように登録することができる。
【００５１】
なお、生体認証装置１が適用される機器としては、上記携帯電話機に限られず、例えばノート型ＰＣ（Personal Computer：パーソナルコンピュータ）などの各種モバイル機器
へ適用可能である。
【００５２】
［第２の実施の形態］
図１１は、本発明の第２の実施の形態に係る生体認証装置（生体認証装置４）の要部構成を表す断面模式図である。生体認証装置４は、上記生体認証装置１における生体認証機能および位置検出機能に加え、さらに画像表示機能を有するものである。以下では、上記第１の実施の形態および上記変形例の生体認証装置と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００５３】
生体認証装置４では、マイクロレンズアレイ１２の下方において、表示部３０および受光部３１が同一面内に設けられている。受光部３１とマイクロレンズアレイ１２との間には、受光部３１への迷光などの入射を防ぐ遮光部２５−１が設置されている。受光部３１は、例えば複数の受光画素が配列してなり、上述の受光素子１３と同様の機能を有している。受光部３１および表示部３０の下方には、バックライト２４が配置されている。
【００５４】
表示部３０は、図形や文字などの画像を表示するための表示素子であり、複数の表示画素がマトリクス状に配置されたＬＣＤ（Liquid Crystal Display）により構成されている。表示部３０は、液晶セル３０２と、一対の偏光子３０１，３０２と、カラーフィルタ３０４とを含んで構成され、バックライト２４から発せられた光を変調することにより、カバーガラス１１の上方へ向けて表示光Ｌ２を出射するものである。この表示光Ｌ２は、可視光と近赤外光とを含んでいる。
【００５５】
液晶セル３０２は、一対の透明基板（図示せず）と、これら一対の透明基板の間に配置された液晶層（図示せず）とを含んで構成されている。この液晶セル３０２は、画像データに基づいて透明基板間に印加される電圧に応じて、バックライト２４からの入射光を変調するものである。
【００５６】
偏光子３０１は、バックライト２４と液晶セル３０２との間において、液晶セル３０２に対応する領域に配置されている。偏光子３０３は、液晶セル３０２とマイクロレンズアレイ１２との間において、液晶セル３０２に対応する領域に配置されている。
【００５７】
カラーフィルタ３０４は、液晶セル３０２および偏光子３０３を透過したバックライトからの光のうち、自己の発光色に対応する波長領域の光（例えば、赤色光、緑色光または青色光）と、非可視光領域の光（例えば、近赤外光）とを選択的に透過させるものである。
【００５８】
次に、上記のような生体認証装置４の作用、効果について説明する。
【００５９】
生体認証装置４では、バックライト２４からの光に基づいて、表示部３０では画像表示のための表示光Ｌ２（可視光および近赤外光を含む）が生成され、表示光Ｌ２がカバーガラス１１の上方へ向けて出射される。このとき、カバーガラス１１上に、例えば指などの生体２が接触または近接していると、表示光Ｌ２が生体２へ向けて照射される。生体２へ照射された光は、マイクロレンズアレイ１２によって集光されたのち、受光部３１によって受光される。これにより、生体２の受光データが取得される。このようにして取得された受光データに基づいて、上述の第１の実施の形態と同様に、画像処理部１４において画像処理データ（視差画像データＤＬ，ＤＲ）が生成され、この画像処理データに基づいて、認証部１５もしくは位置検出部１６において、それぞれ生体認証もしくは位置検出が行われる。よって、生体認証、位置検出および画像表示を複合的に実現することが可能となる。
【００６０】
（適用例２）
図１２は、上記第２の実施の形態の適用例２に係る携帯電話機５の概略構成を表すものである。携帯電話機５は、折り畳み式の筐体（第１筐体４０および第２筐体４１）を備えており、第１筐体４０には、上記生体認証装置４が設けられ、第２筐体４１には、入力操作を行うための操作部４２が設けられている。但し、生体認証装置４は、その上面（カバーガラス１１）が第１筐体４０の表面に露出するように、携帯電話機５に搭載されている。
【００６１】
本適用例では、上記生体認証装置５が搭載されていることにより、カバーガラス１１上に画像を表示すると同時に、ユーザの指先の位置に応じて入力を行うことが可能となる。すなわち、生体認証装置５をタッチパネルとしても機能させることができる。例えば、上記第１の実施の形態に係る適用例１のタッチパッドと同様の手法を用いることにより、表示される内容や、画像の表示場所等に対応付けて、クリック動作、ダブルクリック動作およびマウスポインタ動作などによる入力を行うことが可能となる。
【００６２】
なお、位置を検出する対象は、生体２に限らず、他の物体、例えば図１３に示したようなスタイラス６であってもよい。この場合も、上述した画像処理部１４による画像処理により、左右の視差画像データを生成して、これらの間の位相差を検出することにより、その位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出することができる。これにより、スタイラス６を用いた入力も可能となる。
【００６３】
［第３の実施の形態］
図１４は、本発明の第３の実施の形態に係る生体認証装置（生体認証装置７）の全体構成を表すものである。図１５は、生体認証装置７を上面からみた模式図である。生体認証装置７は、上記第１の実施の形態の生体認証装置１と同様、生体２の認証あるいは位置検出を行うものであり、タッチパッドに適用されるものである。但し、生体認証装置７は、生体２の認証機能および位置検出機能のどちらを発現させるかを、自動で（具体的には指の配置によって）判別し、これらの機能の切り替えを行うものである。
【００６４】
生体認証装置７は、上記第１の実施の形態の生体認証装置１と同様、カバーガラス１１、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９を備えている。撮像領域Ｓの両側には、生体２を照明するための光源５０が設けられている。以下、上記第１の実施の形態の生体認証装置１と同様の構成要素については、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６５】
光源５０は、例えば複数のＬＥＤを配列してなるものであり、近赤外光源であってもよいし、白色光等を発する可視光源であってもよい。但し、生体認証を、静脈を利用して行う場合には近赤外光源とし、指紋を利用して行う場合には可視光源とすることが望ましい。
【００６６】
光源駆動部１８１は、上記第１の実施の形態と同様、光源５０の発光駆動を行うものである。但し、本実施の形態では、制御部１９の制御（制御信号ＤL）に応じて、この光源５０の出射光量（光源出力）を変更可能に駆動するものである。具体的には、位置検出用の光源出力（光量ａ１）と認証用の光源出力（光量ａ２）とを、発現させる機能に応じて切り替える駆動を行う。尚、位置検出用の光量ａ１は、生体２の位置を検出するのに必要十分な光量であり、認証用の光量ａ２は生体２の静脈パターンを取得することが可能な光量である。ここで、位置検出に際しては、生体２の表面を照らし、他の領域と区別可能な程度に生体２の外形を浮かび上がらせることができれば十分であるため、光量ａ１は比較的少なくて済む。一方、認証に際しては、生体２の内部を照らし、静脈の形状を捉える必要があるため、光量ａ２は比較的多くなる（ａ１＜ａ２）。
【００６７】
受光素子駆動部１８２は、上記第１の実施の形態で説明したように、受光素子１３の撮像駆動（受光駆動）を行うものである。但し、本実施の形態において、受光素子駆動部１８２は、受光素子１３内（撮像領域Ｓ内）の特定領域、例えば領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおける画素データを選択的に読み出すように受光素子１３を駆動可能となっている。
【００６８】
これらの領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃは、例えば矩形状の撮像領域Ｓの長手方向における両端部および中央部にそれぞれ設けられている。尚、上記特定領域の数や面積、位置等は特に限定されないが、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃのように、撮像領域Ｓにおける長手方向に沿って複数設けられていることが望ましい。詳細は後述するが、撮像領域Ｓに対する指の配置によって、位置検出機能および認証機能の判別を行うためである。
【００６９】
画像処理部１４は、上記第１の実施の形態で説明したように、受光データに対して所定の画像処理を施すものである。但し、本実施の形態では、この画像処理部１４が、撮像領域Ｓ内の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの各画素データに基づいて所定の演算処理を行うと共に、その演算結果に基づいて位置検出機能および認証機能のどちらを発現させるかどうかの判定を行う。画像処理部１４における機能判定結果（判定結果データＤM）は、制御部１９へ出力される。尚、ここでは、画像処理部１４が、本発明における「機能判定部」を含んでいる。
【００７０】
制御部１９は、上記第１の実施の形態で説明したように、画像処理部１４、認証部１５、光源駆動部１８１および受光素子駆動部１８２の動作を適宜制御するものである。但し、本実施の形態では、この制御部１９が、画像処理部１４から入力される判定結果データＤMに基づいて、認証部１５および位置検出部１６を切り替えて制御すると共に、光源５０の出力を変更するように光源駆動部１８１の制御を行う。
【００７１】
次に、本実施の形態の作用、効果について、図１４〜図１７を参照して説明する。
【００７２】
本実施の形態では、上記第１の実施の形態と同様、生体２に照射された光は、マイクロレンズアレイ１２によって集光されたのち、受光素子１３において受光される。これにより、受光素子１３において生体２の受光データが取得され、取得された受光データは、画像処理部１４へ出力される。画像処理部１４は、この受光データに対して上述したような画像処理を施すことにより、画像処理データを生成し、この画像処理データを認証部１５あるいは位置検出部１６へ出力する。これにより、認証部１５は生体の認証を行い、位置検出部１６は、生体２の位置検出を行う。
【００７３】
但し、本実施の形態では、上記のような画像処理データの生成に先立ち、画像処理部１４が、認証機能および位置検出機能のどちらを発現させるかの判定を行う。そして、この判定結果に基づいて、制御部１９が認証機能あるいは位置検出機能を発現させると共に、この発現機能に応じて光源駆動部１８１が光源５０の出力を変更する駆動を行う。以下、この機能判定処理および光源出力変更処理について説明する。
【００７４】
図１６（Ａ）は位置検出機能発現時における生体２の配置、図１６（Ｂ）は、認証機能発現時における生体２の配置を模式的に表したものである。画像処理部１４は、撮像領域Ｓに対し、その矩形状の長手方向と生体２（指）の長手方向が交差するように、生体２が配置された場合には、位置検出機能を発現させると判定する。一方、撮像領域Ｓに対し、その矩形状の長手方向に生体２（指）の長手方向が沿うように、生体２が配置された場合には、認証機能を発現させると判定する。
【００７５】
具体的には、次のようにして機能判定を行い、光源出力を変更する。即ち図１７に示したように、まず光源駆動部１８１が光源５０を点灯させる（ステップＳ１１）。この際、光源５０の出射光量は、生体２の位置検出用の光量ａ１とする。この光源５０の点灯により、受光素子１３は、受光素子駆動部１８２の駆動制御に基づいて、撮像領域Ｓ内の特定の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおいて画素データを取得する。取得された各画素データは、画像処理部１４へ出力される。
【００７６】
画像処理部１４は、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃのそれぞれの領域毎に、画素データの平均値（画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃ）を算出し、この画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを予め設定した閾値Ｉと比較する（ステップＳ１２）。この結果、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃの全てが閾値Ｉ以上の場合（ステップＳ１２：Ｙ）には、生体２が図１６（Ｂ）に示したような配置にあると推定し、認証機能を発現させると判定する。一方、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃのうち１つでも閾値Ｉ未満のものがある場合（ステップＳ１２のＮ）には、生体２が例えば図１６（Ａ）に示したような配置にあると推定し、位置検出機能を発現させると判定する。これらの判定結果は、判定結果データＤMとして、制御部１９へ出力される。
【００７７】
認証機能を発現させる判定がなされた場合、光源駆動部１８１は、制御部１９の制御に基づいて、光源５０の出力を切り替え、位置検出用の光量ａ１から認証用の光量ａ２に変更する（ステップＳ１３）。また、受光素子駆動部１８２は、受光素子１３を駆動して受光データを取得する。画像処理部１４は、この光量ａ２に基づく受光データに対して上述した画像処理を施すことにより、光量ａ２に基づく画像処理データＤ１を生成し、この画像処理データＤ１を認証部１５へ出力する。認証部１５は、入力された画像処理データＤ１と所定の認証パターンとを比較する。このとき、画像処理データＤ１に基づいて、認証の可否を判断し（ステップＳ１４）、正常に認証が完了するまで、光源５０の出力を維持する（ステップＳ１４：Ｙ）。正常に認証が完了した場合には（ステップＳ１４：Ｎ）、認証部１５における認証動作を終了し、ステップＳ１１へ戻る。認証結果は、認証結果Ｄout１として外部へ出力される。
【００７８】
位置検出機能を発現させる判定がなされた場合、光源５０の出力（光量ａ１）を保持したまま、受光データを取得する。画像処理部１４は、この光量ａ１に基づく受光データに対して上述した画像処理を施すことにより光量ａ１に基づく画像処理データＤ２を生成し、この画像処理データＤ２を位置検出部１６へ出力する。位置検出部１６は、入力された画像処理データＤ２に基づいて、上記第１の実施の形態と同様の手法により、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出する。続いて、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃの各領域における、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを算出し、一定期間内に画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がないかどうかを判断し（ステップＳ１５）、変化がある場合には（ステップＳ１５：Ｎ）、ステップＳ１１へ戻る。画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がない場合には（ステップＳ１５：Ｙ）、光源駆動部１８１が光源５０を消灯させて位置検出処理終了となる。位置（ｘ、ｙ、ｚ）についての情報は、位置データＤout２として、外部へ出力される。
【００７９】
以上のように本実施の形態では、光源５０から生体２に照射された光に基づいて受光データを取得し、画像処理部１４において、この受光データに所定の画像処理を施し、画像処理データＤ１，Ｄ２を生成する。生成した画像処理データＤ１，Ｄ２を認証部１５および位置検出部１６へ出力することにより、認証部１５では生体２の認証を行い、位置検出部１６では生体２の位置を検出することができる。よって、上記第１の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、撮像領域Ｓ内において特定の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃを設けることにより、画像処理部１４において、各領域の画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに基づいて生体２がどのような向きで配置されているかを判断することができる。ここで、位置検出時と認証時とにおいては、生体２が配置される向きが異なるため、この向きの違いを利用することにより、位置検出機能と認証機能とのどちらを発現させるかについての判定を行うことができる。また、これにより、位置検出時と認証機能時とにおいて、光源５０の出力をそれぞれ最適な出力に変更（設定）することができる。位置検出時と認証時とにおいては、各動作に必要な光量が異なるため、発現する機能に応じて光源５０の出力を変更することにより、光量の無駄をなくし、省電力化を実現できる。よって、特に携帯電話機や薄型ノートパソコン等の省電力化が強く望まれている機器に搭載されるモジュールとして好適なものとなる。
【００８１】
（変形例４）
図１８は、上記第３の実施の形態の変形例（変形例４）に係る生体認証装置（生体認証装置８）を上面（カバーガラス１１の側）からみた模式図である。生体認証装置８は、カバーガラス１１の両側に光源５０を備えており、この光源５０よりも更に外側（撮像領域Ｓの外側）にフォトセンサ５１が設けられている。フォトセンサ５１としては、例えば、受光素子単体、あるいは発光素子と受光素子とが近接して配置されることにより高さ方向からの生体２の接近を検知するフォトリフレクタ等が用いられる。この生体認証装置８は、図示はしないが、上記第３の実施の形態と同様、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９を備えている。尚、上記第３の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００８２】
本変形例においても、上記第３の実施の形態と同様、撮像領域Ｓ内に特定の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが設けられている。また、受光素子駆動部１８２が、これらの領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおいて、画素データを選択的に取得するように受光素子１３を駆動可能であると共に、画像処理部１４が発現機能を判定する。また、生体２が、図１９（Ａ）に示したような配置である場合には位置検出機能、図１９（Ｂ）に示したような配置である場合には、認証機能を発現させると判定する。
【００８３】
但し、本変形例では、発現機能の判定に際し、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおける画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃではなく、フォトセンサ５１からの出力を用いる点において上記第３の実施の形態と異なっている。本変形例では、具体的には、次のようにして機能判定を行い、光源出力を変更する。即ち図２０に示したように、まず光源駆動部１８１が光源５０を点灯させる（ステップＳ２１）。この際、光源５０の出射光量は、位置検出用の光量ａ１とする。この光量ａ１に基づくフォトセンサ５１の出力値Ｆａ，Ｆｂを、予め設定した閾値IIと比較する（ステップＳ２２）。その結果、出力値Ｆａ，Ｆｂの双方供、閾値II以上の場合（ステップＳ２２：Ｙ）には、生体２が図１９（Ｂ）に示したような配置にあると推定し、認証機能を発現させると判定する。一方、出力値Ｆａ，Ｆｂのどちらか一方あるいは両方が閾値II未満である場合（ステップＳ２２：Ｎ）には、生体２が例えば図１９（Ａ）に示したような配置にあると推定し、位置検出機能を発現させると判定する。これらの判定結果は、判定結果データＤMとして、制御部１９へ出力される。
【００８４】
認証機能を発現させる判定がなされた場合、上記第３の実施の形態と同様、光源５０の出力を切り替え、位置検出用の光量ａ１から認証用の光量ａ２に変更する（ステップＳ２３）。また、画像処理部１４は、光量ａ２に基づく画像処理データＤ１を生成し、この画像処理データＤ１を認証部１５へ出力する。認証部１５は、画像処理データＤ１に基づいて、認証の可否を判断し（ステップＳ２４）、正常に認証が完了するまで、光源５０の出力を維持する（ステップＳ２４：Ｙ）。正常に認証が完了した場合には（ステップＳ２４：Ｎ）、認証部１５における認証動作を終了し、ステップＳ２１へ戻る。認証結果は、認証結果Ｄout１として外部へ出力される。
【００８５】
位置検出機能を発現させる判定がなされた場合、上記第３の実施の形態と同様、光源５０の出力（光量ａ１）を保持したまま、受光データを取得する。画像処理部１４は、光量ａ１に基づく画像処理データＤ２を生成し、この画像処理データＤ２を位置検出部１６へ出力する。位置検出部１６は、画像処理データＤ２に基づいて、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出する。続いて、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおける画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを算出し、一定期間内に画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がないかどうかを判断し（ステップＳ２５）、変化がある場合には（ステップＳ２５：Ｎ）、ステップＳ２１へ戻る。画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がない場合には（ステップＳ２５：Ｙ）、光源駆動部１８１が光源５０を消灯させて位置検出処理終了となる。位置（ｘ、ｙ、ｚ）についての情報は、位置データＤout２として、外部へ出力される。
【００８６】
以上のように、変形例４では、撮像領域Ｓの外側にフォトセンサ５１を別途設けることにより、このフォトセンサ５１からの出力値Ｆａ，Ｆｂに基づいて生体２がどのような向きで配置されているかを判断することができる。このため、上記第３の実施の形態と同様、位置検出機能と認証機能とのどちらを発現させるかについての判定を行うことができる。また、各機能発現時において、光源５０の出力をそれぞれ最適な出力に変更（設定）することができるため、省電力化を実現できる。よって、上記第３の実施の形態と同等の効果を得ることができる。また、このように機能判定専用のセンサを設けることにより、より精密な判定が可能となる。
【００８７】
尚、上記変形例４では、光源５０よりも外側に２つのフォトセンサ５１を設けた構成を例に挙げたが、フォトセンサはどちらか一方の側にのみ設けるようにしてもよい。また、機能判定時において、フォトセンサ５１からの出力値だけでなく、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを用いるようにしてもよい。
【００８８】
（変形例５）
図２１は、上記第３の実施の形態の変形例（変形例５）に係る生体認証装置（生体認証装置９Ａ）を備えた携帯電話機９の概略構成を表すものである。携帯電話機９は、上記適用例１に係る携帯電話機３と同様、折り畳み式の筐体（第１筐体２０および第２筐体２１）を備えており、第１筐体２０には、画像表示を行う表示パネル２２が設けられている。第２筐体２１には、操作部２３と生体認証装置９Ａが設けられている。生体認証装置９Ａは、その上面（カバーガラス１１）が第２筐体２１の表面に露出するように携帯電話機９に搭載されており、タッチパッドとして機能している。
【００８９】
生体認証装置９Ａは、カバーガラス１１の両側に光源５０を備えると共に、図示はしないが、上記第３の実施の形態と同様、マイクロレンズアレイ１２、受光素子１３、画像処理部１４、認証部１５、位置検出部１６、光源駆動部１８１、受光素子駆動部１８２および制御部１９を備えている。尚、上記第３の実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９０】
本変形例においても、上記第３の実施の形態と同様、撮像領域Ｓ内に特定の領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃが設けられている。また、受光素子駆動部１８２が、これらの領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおいて、画素データを選択的に取得するように受光素子１３を駆動可能となっている。
【００９１】
但し、本変形例では、発現機能を上記第３の実施の形態のように生体２の配置によって判定するのではなく、外部からの指令、例えばユーザからの選択信号によって任意に設定する点で上記第３の実施の形態と異なっている。そして、ユーザの判断により選択された機能に応じて、光源駆動部１８１は、光源５０の出力を変更する。具体的には、次のようにして機能決定を行い、光源出力を変更する。即ち図２２に示したように、まず表示パネル２２をＯＮ状態とし、表示パネル２２に、認証機能選択用のアイコンＩａを表示する（ステップＳ３１）。続いて、光源駆動部１８１が光源５０を点灯させる（ステップＳ３２）。このような状況下において、ユーザによりアイコンＩａが選択された（タッチされた）場合（ステップＳ３３：Ｙ）には、認証機能を発現させる。ユーザによりアイコンＩａが選択されなかった（タッチされなかった）場合（ステップＳ３３：Ｎ）には、位置検出機能を発現させる。
【００９２】
認証機能を発現させる場合には、上記第３の実施の形態と同様、光源５０の出力を切り替え、位置検出用の光量ａ１から認証用の光量ａ２に変更する（ステップＳ３４）。また、画像処理部１４は、光量ａ２に基づく画像処理データＤ１を生成し、この画像処理データＤ１を認証部１５へ出力する。認証部１５は、画像処理データＤ１に基づいて、認証の可否を判断し（ステップＳ３５）、正常に認証が完了するまで、光源５０の出力を維持する（ステップＳ３５：Ｙ）。正常に認証が完了した場合には（ステップＳ３５：Ｎ）、認証部１５における認証動作を終了し、ステップＳ３２へ戻る。認証結果は、認証結果Ｄout１として外部へ出力される。
【００９３】
位置検出機能を発現させる場合には、上記第３の実施の形態と同様、光源５０の出力（光量ａ１）を保持したまま、受光データを取得する。画像処理部１４は、光量ａ１に基づく画像処理データＤ２を生成し、この画像処理データＤ２を位置検出部１６へ出力する。位置検出部１６は、画像処理データＤ２に基づいて、生体２の位置（ｘ，ｙ，ｚ）を検出する。続いて、領域Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃにおける画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃを算出し、一定期間内に画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がないかどうかを判断し（ステップＳ３６）、変化がある場合には（ステップＳ３６：Ｎ）、ステップＳ３２へ戻る。画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに変化がない場合には（ステップＳ３６：Ｙ）、光源駆動部１８１が光源５０を消灯させて位置検出処理終了となる。位置（ｘ、ｙ、ｚ）についての情報は、位置データＤout２として、外部へ出力される。
【００９４】
以上のように、変形例５では、例えば表示パネル２２に認証機能選択用のアイコンＩａを表示し、このアイコンＩａを用いてユーザが発現機能を選択することができる。また、選択された機能に応じて、光源５０の出力をそれぞれ最適な出力に変更（設定）することができるため、省電力化を実現できる。よって、上記第３の実施の形態と同等の効果を得ることができる。
【００９５】
尚、上記変形例５では、認証機能を選択させるための手段として、表示パネル２２へ表示されたアイコンを例に挙げて説明したが、選択手段はこのようなアイコンに限定されず、操作部２３等に別途設けられたボタンやスイッチであってもよい。
【００９６】
また、上記第３の実施の形態および変形例４，５では、生体２の配置された向きに基づいて発現機能の判定を行うようにしたが、これに限らず、生体２の撮像領域Ｓ上の動きに基づいて、発現機能の判定を行うようにしてもよい。例えば、撮像領域Ｓを長手方向に沿って指でなぞると、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃに経時的な変化が生じる。このため、画素値Ｒａ，Ｒｂ，Ｒｃにおける変化を検出することにより、上記のような指の動きがあった場合に認証機能を発現させる、といった判定を行うことも可能である。
【００９７】
更に、上記第３の実施の形態および変形例４，５では、生体認証装置の適用例としてタッチパッドを例に挙げたが、上記第２の実施の形態で説明したような表示機能付きのタッチパネルにも適用可能である。
【００９８】
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態等では、画像処理部１４において、受光データＤ０に基づいて、左右２つの視差画像データを生成するようにしたが、生成する視差画像データは２つに限定されず、３つ以上であってもよい。また、受光データＤ０から抽出する画素データは、各マイクロレンズの受光領域１２Ｄにおいて、いずれの画素における画素データであってもよい。但し、左方向および右方向からの基線長を、できるだけ長く取れるような領域にそれぞれ配置された画素の画素データを抽出することが望ましい。上述したように、各視差画像同士の相関に基づいて、生体２の位相差を検出するためである。
【００９９】
また、上記実施の形態等では、受光素子１３で得られた受光データＤ０に基づいて、画像処理部１４において画像処理データ（視差画像データ）を生成して認証部１５および位置検出部１６の両方に入力するようにしたが、上記視差画像データは、少なくとも位置検出部１６へ入力されればよい。すなわち、認証部１５には、受光素子１３で得られた受光データを、画像処理部１４による画像処理を施さずに直接入力し、この受光データの撮像パターンに基づいて認証を行うようにしてもよい。あるいは、受光素子で取得された受光データに、画像処理部１４においてノイズ低減処理などの他の画像処理のみを施したものを入力して認証を行うようにしてもよい。
【０１００】
また、上記実施の形態等において、受光素子、受光領域もしくは受光部の光入射側に、近赤外光を選択的に透過させるＩＲ透過フィルタを設けるようにしてもよい。これにより、撮像画像の静脈パターンを精度良く取得し易くなる。
【０１０１】
また、生体２の内部を照明することにより少なくとも静脈の認証が可能なのであれば、認証に用いる光としては、必ずしも近赤外光でなくてもよい。なお、静脈認証に関しては指の静脈に限らず、手のひら静脈や、指および手のひらの両方を撮像して認証に用いるようにしてもよい。
【０１０２】
さらに、上記実施の形態等では、表示素子の一例として液晶素子を挙げて説明したが、他の表示素子、例えば有機または無機のＥＬ(Electro Luminescence)素子などの自発光素子を用いてもよい。但し、上記自発光素子を用いる場合には、バックライトは特に設けなくともよい。
【符号の説明】
【０１０３】
１，４…生体認証装置、３，５…携帯電話機、１０…近赤外光源，１１…カバーガラス、１２…マイクロレンズアレイ、１３，２５…受光素子、１４…画像処理部、１５…認証部、１６…位置検出部、１９…制御部、２４…バックライト、２８…白色光源、２…生体（指）、Ｄ０…受光データ、Ｄout１…認証結果データ、Ｄout２…位置データ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体へ向けて、光を照射する光源と、
前記物体からの光を集光するマイクロレンズアレイ部と、
前記マイクロレンズアレイ部において集光された光に基づいて、前記物体の受光データを取得する受光素子と、
前記受光素子で取得された受光データに基づき、前記物体の位置を検出する位置検出部と、
前記物体が生体である場合に、前記受光素子で取得された受光データに基づき、前記生体の認証を行う認証部と
を備えた生体認証装置。
【請求項２】
前記位置検出部による位置検出機能および前記認証部による認証機能のうち、発現させる機能に応じて、前記光源の出力を変更する光源駆動部を備えた
請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項３】
前記位置検出機能を発現させる場合には、前記光源駆動部は前記光源の出力を第１の光源出力に設定し、
前記認証機能を発現させる場合には、前記光源駆動部は前記光源の出力を前記第１の光源出力よりも大きな第２の光源出力に設定する
請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記位置検出機能および前記認証機能のうちのどちらを発現させるかの機能判定を行う機能判定部を備えた
請求項３に記載の生体認証装置。
【請求項５】
前記機能判定部は、前記受光素子における互いに異なる複数の領域の画素データに基づいて前記機能判定を行う
請求項４に記載の生体認証装置。
【請求項６】
前記受光素子に対応する受光領域よりも外側に他の受光素子が更に設けられ、
前記機能判定部は、前記他の受光素子からの出力値に基づいて、前記機能判定を行う
請求項４に記載の生体認証装置。
【請求項７】
外部指令に応じて入力された信号に基づいて、前記位置検出機能および前記認証機能のうちのどちらか一方の機能を発現させる
請求項３に記載の生体認証装置。
【請求項８】
前記受光データに基づいて画像処理を行う画像処理部を備え、
前記画像処理部は、前記受光データのうち、各マイクロレンズの撮像領域同士の間で、互いに同一の位置の画素における画素データをそれぞれ抽出し、合成することにより、複数の視差画像データを生成する
請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項９】
前記位置検出部は、
前記複数の視差画像データ同士の位相差に基づいて、前記物体の位置を検出する
請求項８に記載の生体認証装置。
【請求項１０】
前記光源は、近赤外領域の光を発する
請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項１１】
前記物体へ向けて、可視領域の光を照射する他の光源を備え、
前記受光素子は、前記他の光源による可視領域の光に基づいて第１の受光データを取得する一方、前記光源による近赤外領域の光に基づいて第２の受光データを取得し、
前記位置検出部は、前記第１の受光データに基づいて前記物体の位置を検出する一方、前記認証部は、前記第２の受光データに基づいて前記生体の認証を行う
請求項１０に記載の生体認証装置。
【請求項１２】
前記位置検出部により検出された位置に応じて情報の入力が行われるタッチパッドとして機能する
請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項１３】
前記受光素子と同一面内に、表示用の画像データに基づいて表示光を出射する表示素子
を備えた請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項１４】
前記光源は、前記受光素子および前記表示素子の下方に配置され、
前記表示素子は、前記光源からの光を用いて前記表示光を出射する
請求項１３に記載の生体認証装置。
【請求項１５】
画像表示を行うと共に、前記位置検出部により検出された位置に応じて情報の入力が行われるタッチパネルとして機能する
請求項１３に記載の生体認証装置。
【請求項１６】
前記光源は、可視領域および近赤外領域の光を発する
請求項１３に記載の生体認証装置。
【請求項１】
物体へ向けて、光を照射する光源と、
前記物体からの光を集光するマイクロレンズアレイ部と、
前記マイクロレンズアレイ部において集光された光に基づいて、前記物体の受光データを取得する受光素子と、
前記受光素子で取得された受光データに基づき、前記物体の位置を検出する位置検出部と、
前記物体が生体である場合に、前記受光素子で取得された受光データに基づき、前記生体の認証を行う認証部と
を備えた生体認証装置。
【請求項２】
前記位置検出部による位置検出機能および前記認証部による認証機能のうち、発現させる機能に応じて、前記光源の出力を変更する光源駆動部を備えた
請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項３】
前記位置検出機能を発現させる場合には、前記光源駆動部は前記光源の出力を第１の光源出力に設定し、
前記認証機能を発現させる場合には、前記光源駆動部は前記光源の出力を前記第１の光源出力よりも大きな第２の光源出力に設定する
請求項２に記載の生体認証装置。
【請求項４】
前記位置検出機能および前記認証機能のうちのどちらを発現させるかの機能判定を行う機能判定部を備えた
請求項３に記載の生体認証装置。
【請求項５】
前記機能判定部は、前記受光素子における互いに異なる複数の領域の画素データに基づいて前記機能判定を行う
請求項４に記載の生体認証装置。
【請求項６】
前記受光素子に対応する受光領域よりも外側に他の受光素子が更に設けられ、
前記機能判定部は、前記他の受光素子からの出力値に基づいて、前記機能判定を行う
請求項４に記載の生体認証装置。
【請求項７】
外部指令に応じて入力された信号に基づいて、前記位置検出機能および前記認証機能のうちのどちらか一方の機能を発現させる
請求項３に記載の生体認証装置。
【請求項８】
前記受光データに基づいて画像処理を行う画像処理部を備え、
前記画像処理部は、前記受光データのうち、各マイクロレンズの撮像領域同士の間で、互いに同一の位置の画素における画素データをそれぞれ抽出し、合成することにより、複数の視差画像データを生成する
請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項９】
前記位置検出部は、
前記複数の視差画像データ同士の位相差に基づいて、前記物体の位置を検出する
請求項８に記載の生体認証装置。
【請求項１０】
前記光源は、近赤外領域の光を発する
請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項１１】
前記物体へ向けて、可視領域の光を照射する他の光源を備え、
前記受光素子は、前記他の光源による可視領域の光に基づいて第１の受光データを取得する一方、前記光源による近赤外領域の光に基づいて第２の受光データを取得し、
前記位置検出部は、前記第１の受光データに基づいて前記物体の位置を検出する一方、前記認証部は、前記第２の受光データに基づいて前記生体の認証を行う
請求項１０に記載の生体認証装置。
【請求項１２】
前記位置検出部により検出された位置に応じて情報の入力が行われるタッチパッドとして機能する
請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項１３】
前記受光素子と同一面内に、表示用の画像データに基づいて表示光を出射する表示素子
を備えた請求項１に記載の生体認証装置。
【請求項１４】
前記光源は、前記受光素子および前記表示素子の下方に配置され、
前記表示素子は、前記光源からの光を用いて前記表示光を出射する
請求項１３に記載の生体認証装置。
【請求項１５】
画像表示を行うと共に、前記位置検出部により検出された位置に応じて情報の入力が行われるタッチパネルとして機能する
請求項１３に記載の生体認証装置。
【請求項１６】
前記光源は、可視領域および近赤外領域の光を発する
請求項１３に記載の生体認証装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１０−６１６３９（Ｐ２０１０−６１６３９Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４６１８９（Ｐ２００９−１４６１８９）
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１９日（２００９．６．１９）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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