WO2019235039A1 - 光学モジュール、認証装置、制御方法及びプログラム - Google Patents

光学モジュール、認証装置、制御方法及びプログラム Download PDF

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unit
light
optical module
optical
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俊夫 榎戸
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    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • G03B17/02—Bodies
    • G03B17/17—Bodies with reflectors arranged in beam forming the photographic image, e.g. for reducing dimensions of camera
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T1/00—General purpose image data processing

Definitions

  • the present disclosure relates to an optical module, an authentication device, a control method, and a program.
  • This disclosure is intended to provide a versatile optical module, an authentication device to which the optical module is applied, a method for controlling the optical module, and a program.
  • the present disclosure for example, A parallel light conversion unit that converts reflected light into parallel light; And a condensing part for incident parallel light, This is an optical module in which the optical distance, which is the length of the optical path of parallel light, is variable.
  • the present disclosure may be an authentication device having such an optical module.
  • this disclosure The parallel light converting unit and the condensing unit so that the control unit has a set value of the optical distance between the parallel light converting unit that converts the reflected light into parallel light and the condensing unit on which the parallel light is incident.
  • This is a control method for performing control to change the position of at least one of the above.
  • this disclosure The parallel light converting unit and the condensing unit so that the control unit has a set value of the optical distance between the parallel light converting unit that converts the reflected light into parallel light and the condensing unit on which the parallel light is incident.
  • a versatile optical module or the like can be provided.
  • the effect described here is not necessarily limited, and any effect described in the present disclosure may be used. Further, the contents of the present disclosure are not construed as being limited by the exemplified effects.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining a configuration common to the embodiments.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the optical module according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an optical module according to the second embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an optical module according to the third embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an optical module according to the fourth embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an optical module according to the fifth embodiment.
  • the optical module according to the embodiment is applied to an authentication device that optically reads biometric information and performs authentication based on the result to determine whether or not the user is a legitimate user.
  • biometric information include biometric information obtained from a fingertip, more specifically, fingerprints, vein positions, sweat gland positions, and the like. In the following, description will be given using a fingerprint as an example.
  • the authentication apparatus can be applied to various devices such as a personal computer, a smart phone, a wearable device, an IoT (Internet of Things) device, a bank automatic refund device, a robot, and an in-vehicle device.
  • the location of the authentication device 1 can be set as appropriate according to the device.
  • the authentication device 1 may be provided at the edge of the smartphone.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an authentication apparatus (authentication apparatus 1) according to an embodiment.
  • authentication apparatus 1 authentication apparatus 1
  • the authentication device 1 includes, for example, a control unit 12, a sensor unit 13, a light emitting unit 14, a moving mechanism 15, a parallel light conversion unit 16, and a light collecting unit 17.
  • the control unit 12 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), and includes a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) (not shown).
  • the ROM stores a program executed by the control unit 12.
  • the RAM is used as a work memory when the control unit 12 executes a program.
  • the control unit 12 controls each unit of the authentication device 1. For example, the control unit 12 performs control to change the position of at least one of the parallel light conversion unit 16 and the light collection unit 17 so that an optical distance (an optical distance D3 described later) becomes a set value.
  • the control unit 12 performs fingerprint authentication by performing various image processes on the fingerprint image.
  • the sensor unit 13 is a generic term for sensors other than the image sensor described later (for example, a position sensor or a biosensor that detects the position of the user).
  • the light emitting unit 14 as a light source is composed of an LED (Light Emitting Diode) or the like. A plurality of LEDs arranged in an array as the light emitting unit 14 may be applied. For example, the light emitting unit 14 is turned on when a fingerprint is photographed to provide light necessary for photographing.
  • LED Light Emitting Diode
  • the moving mechanism 15 is mechanically connected to the parallel light converting unit 16 and the light collecting unit 17 and is a mechanism for moving at least one of the parallel light converting unit 16 and the light collecting unit 17.
  • the moving mechanism 15 according to the embodiment is capable of moving both the parallel light conversion unit 16 and the light collecting unit 17.
  • the moving mechanism 15 operates in accordance with at least one of the operation by the user and the control of the control unit 12.
  • Specific examples of the moving mechanism 15 include a mechanism (including a motor) that slides the parallel light conversion unit 16 and the light collecting unit 17 and an actuator.
  • the moving mechanism 15 may be configured by an independent moving mechanism that moves each of the parallel light converting unit 16 and the light collecting unit 17.
  • the parallel light conversion unit 16 is configured to convert reflected light (hereinafter, appropriately referred to as return light) emitted from the light emitting unit 14 and applied to the fingertip into parallel light. A specific configuration of the parallel light conversion unit 16 will be described in each embodiment.
  • the condensing unit 17 is a lens or the like on which the parallel light converted by the parallel light converting unit 16 is incident.
  • the condensing part 17 is a condensing lens (on-chip lens) for condensing incident parallel light and irradiating the image sensor.
  • the light collecting unit 17 includes an image sensor 17A that is positioned based on a predetermined optical design with respect to the lens of the light collecting unit 17.
  • the configuration example of the authentication device 1 has been described above.
  • the optical module which concerns on embodiment has the parallel light conversion part 16 and the condensing part 17 at least among the structures mentioned above.
  • the structure according to the apparatus with which the authentication apparatus 1 is applied may be added with respect to the authentication apparatus 1.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the optical module (optical module 10A) according to the first embodiment.
  • the optical module 10 ⁇ / b> A includes the parallel light conversion unit 16 and the light collecting unit 17.
  • the parallel light conversion unit 16 and the light collecting unit 17 are arranged so as to face each other.
  • the parallel light conversion unit 16 includes a light guide plate 16A, a first support body 16B made of a light-transmitting base material such as glass, and a plurality of minute first lens elements 16C provided on the first support body 16B.
  • the first support 16B and the first lens element 16C constitute a first microlens array 16D as a lens unit.
  • the first lens element 16C is formed on the first support 16B by wet etching, photolithography, molding including the first support 16B, or the like.
  • the fingertip F1 is brought into contact with an area AR1 which is a predetermined area of one main surface of the light guide plate 16A (the main surface opposite to the first lens element 16C side).
  • the light guide plate 16A is a light transmissive light guide member that guides light from the light emitting section 14 (not shown in FIG. 2) to the area AR1.
  • the light guide plate 16A is not limited to a transparent plate, and may be any plate that transmits light to the extent that the image pickup device 17A can capture a fingerprint of the fingertip F1.
  • the optical distance D1 between the light guide plate 16A and the first microlens array 16D is fixed (fixed) based on a predetermined optical design.
  • the light emitting unit 14 is provided, for example, on the side surface of the light guide plate 16A.
  • the condensing unit 17 includes an image sensor 17A mounted on the substrate 17a, a second support 17B made of a light-transmitting base material such as glass, and a second lens element 17C.
  • the second support 17B and the second lens element 17C constitute a second microlens array 17D as another lens unit.
  • the second lens element 17C is formed on the second support 17B by wet etching, photolithography, molding including the second support 17B, or the like.
  • Examples of the image sensor 17A include CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) and CCD (Charge Coupled Device). In the following description, the configuration including the substrate 17a and the image sensor 17A will be collectively referred to as an image sensor 17A as appropriate.
  • the optical distance D2 between the image sensor 17A and the second microlens array 17D is fixed (fixed) based on a predetermined optical design.
  • the number of the first and second lens elements 16C and 17C is not limited to the illustrated number (four).
  • the light emitting unit 14 emits light according to the control of the control unit 12 at an appropriate timing for taking a fingerprint image of the fingertip F1.
  • the light emitted from the light emitting unit 14 is guided to the area AR1 by the light guide plate 16A.
  • the return light L1 from the fingertip F1 is converted into parallel light L2 by the first microlens array 16D.
  • the parallel light L2 is collected by the second microlens array 17D, and the collected light L3 is applied to the image sensor 17A, whereby a fingerprint image is acquired.
  • the authentication device 1 (for example, the control unit 12) performs fingerprint authentication based on the fingerprint image, and controls contents according to the application based on the result of fingerprint authentication.
  • the optical distance D3 which is the length of the optical path of the parallel light L2 is made variable.
  • the optical distance D3 is variable in the range of 0 to 5 mm (millimeters).
  • the variable range of the optical distance D3 can be appropriately set according to the size of the optical module 10A and the like.
  • the size (thickness or horizontal length) of the optical module 10A can be freely changed by manually moving the parallel light conversion unit 16 and the light collecting unit 17 by the user of the optical module 10A.
  • the user can apply the optical module 10A to the device after appropriately adjusting the positions of the parallel light conversion unit 16 and the light collecting unit 17 according to the layout of the device to which the optical module 10A is applied. Therefore, it is possible to suppress the layout of the authentication device 1 that is the main device from being constrained by the design of the optical module 10A as much as possible, and to improve the degree of freedom of component placement, optical layout, and the like of the authentication device 1. Can do.
  • the optical module 10A having the same configuration can be applied to various devices, and an optical module having versatility can be provided.
  • the positions of the parallel light conversion unit 16 and the light collecting unit 17 may be automatically changed according to the control of the control unit 12. For example, only when performing fingerprint authentication, the control unit 12 moves the parallel light conversion unit 16 so that the optical distance D3 becomes a predetermined value, and exposes the parallel light conversion unit 16 to the outside of the authentication device 1 to print the fingerprint. A state where authentication can be performed. After the fingerprint authentication is performed, the control unit 12 moves the parallel light conversion unit 16 again and, for example, houses the parallel light conversion unit 16 inside the casing of the authentication device 1 so that the fingerprint authentication cannot be performed. And The operation of the optical module 10A can prevent unnecessary fingerprint authentication.
  • a space generated there may be used.
  • a key, bills, coins, or the like may be inserted from the inside of the device into the space generated as the parallel light conversion unit 16 moves.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of an optical module (optical module 10B) according to the second embodiment.
  • the optical module 10B includes a reflection mirror 21 that changes the optical path of the parallel light L2.
  • the reflection mirror 21 is supported so as to have an inclination of about 45 degrees with respect to the optical axis of the parallel light L2 in the optical path of the parallel light L2.
  • the optical path of the parallel light L2 is changed by the reflecting mirror 21 in a direction substantially orthogonal (in the example shown in FIG. 3, from the horizontal direction to the vertical direction).
  • the position of at least one of the parallel light conversion unit 16 and the light collecting unit 17 can be changed.
  • the parallel light conversion unit 16 is movable in the horizontal direction in FIG. 3
  • the light collecting unit 17 is movable in the vertical direction substantially perpendicular to the horizontal direction in FIG.
  • substantially orthogonal may be 90 degrees, or may be within a range of an error that is less than or equal to a threshold value from 90 degrees within a range in which the amount of light that allows acquisition of a fingerprint image by the image sensor 17A is obtained.
  • the optical distance D3a that is the length of the optical path from the parallel light conversion unit 16 to the reflection mirror 21 can be changed by moving the parallel light conversion unit 16 in the horizontal direction.
  • the optical distance D3b which is the length of the optical path from the reflective mirror 21 to the condensing part 17 can be changed by moving the condensing part 17 to the orthogonal
  • the optical distance D3 which is the length of the optical path of the parallel light L2 can be changed.
  • the same effects as in the first embodiment can be obtained in the second embodiment.
  • interposing the reflecting mirror 21 in the optical path of the parallel light L2 it is possible to freely set the positional relationship between the parallel light converting unit 16 and the light collecting unit 17 while maintaining the fingerprint acquisition function. It is possible to provide an optical module having versatility for various devices.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of an optical module (optical module 10C) according to the third embodiment.
  • the optical module 10C has a half mirror 31 provided in the optical path of the parallel light L2.
  • the half mirror 31 reflects a part of incident light and transmits the other.
  • the transmittance of the half mirror 31 is, for example, about 50%.
  • the half mirror 31 is supported so as to have an inclination of about 45 degrees with respect to the optical axis in the optical path of the parallel light L2.
  • the light emitting unit 14 is provided at a position facing the parallel light conversion unit 16 via the half mirror 31.
  • a third microlens array 32D is provided at a position facing and close to the light emitting unit 14.
  • the third microlens array 32D includes a third support 32B and a plurality of minute third lens elements 32C provided on the third support 32B.
  • the third microlens array 32D converts the light emitted from the light emitting unit 14 into parallel light.
  • the optical module 10C An operation example of the optical module 10C will be described.
  • Light from the light emitting unit 14 that is turned on at an appropriate timing is converted into parallel light L4 by the third microlens array 32D.
  • a part of the parallel light L4 passes through the half mirror 31, and is irradiated to the fingertip F1 that is in contact with the area AR1.
  • the return light L1 from the fingertip F1 is converted into parallel light L2 by the first microlens array 16D.
  • a part of the parallel light L2 is reflected by the half mirror 31, is condensed by the condensing unit 17, and the condensed light L3 is irradiated to the image sensor 17A. Thereby, a fingerprint image can be obtained.
  • the optical module 10C it is possible to change the position of at least one of the parallel light converting unit 16 and the condensing unit 17, thereby making the optical distance D3 variable. ing. With this configuration, the same effects as in the first embodiment can be obtained in the third embodiment. Further, by providing the light emitting unit 14 as a light source behind the half mirror 31 when viewed from the contact side of the fingertip F1, the optical module 10C can be downsized while improving the degree of freedom in layout.
  • a beam splitter may be used instead of the half mirror 31.
  • the structure where 10 C of optical modules do not have the 3rd micro lens array 32D may be sufficient.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of an optical module (optical module 10D) according to the fourth embodiment.
  • the optical module 10D has a configuration in which a display 41 is added to the configuration of the optical module 10B. More specifically, the display 41 is provided between the parallel light conversion unit 16 and the reflection mirror 21 in the optical path of the parallel light L2.
  • the display 41 is a display having optical transparency such as an OLED, and can transmit the parallel light L ⁇ b> 2 toward the reflection mirror 21.
  • the optical module 10D operates in the same manner as the optical module 10B except that various displays are made on the display 41.
  • optical module 10D Similar to the first embodiment, also in the optical module 10D, it is possible to change the position of at least one of the parallel light converting unit 16 and the condensing unit 17, thereby making the optical distance D3 variable. ing. With this configuration, the same effects as in the first embodiment can be obtained in the fourth embodiment. Further, an optical module that can be applied to various devices and that has a function of acquiring a fingerprint and a display function can be applied.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration example of an optical module (optical module 10E) according to the fifth embodiment.
  • the optical module 10E has a configuration in which the first lens element 16C and the light guide plate 16A are integrated in the configuration of the optical module 10B.
  • the optical module 10E has a configuration in which the first support body 16B is not provided and the first lens element 16C is provided in the light guide plate 16A.
  • the optical distance D3 is defined by, for example, the sum of the optical distance D3c from the first lens element 16C to the reflection mirror 21 and the optical distance D3b from the reflection mirror 21 to the light collecting unit 17.
  • the optical module 10D it is possible to change the position of at least one of the parallel light converting unit 16 and the condensing unit 17, thereby making the optical distance D3 variable. ing.
  • the configuration related to the parallel light conversion unit 16 can be reduced in thickness, and the movable range of the parallel light conversion unit 16 can be increased.
  • a layout related to the optical module 10E can be designed after designing the first lens element 16C.
  • the display 41 may be provided in the optical path of the parallel light L2.
  • a configuration in which the first lens element 16C is provided on the light guide plate 16A may be employed.
  • the parallel light conversion unit 16 may be movable in the vertical direction in FIG. 3, and the light collecting unit 17 may be movable in a horizontal direction substantially perpendicular to the vertical direction in FIG.
  • the reflection mirror 21 may be supported so that the parallel light L2 is guided upward, and the parallel light L2 may be guided toward the imaging element 17A located above.
  • control unit 12 can be mounted on an appropriate location such as on the substrate 17a.
  • control unit 12 is not limited to, for example, a single IC (Integrated Circuit), and may be a control unit that controls the light emitting unit 14 or a control unit that controls the movement of the moving mechanism 15, depending on the application. It may be composed of a plurality of ICs provided.
  • the configuration in which the optical distance D3 is variable by enabling both the parallel light conversion unit 16 and the light collection unit 17 to move is described.
  • the parallel light conversion unit 16 and the light collection unit are described.
  • the optical distance D3 may be made variable by making any one of 17 movable.
  • the parallel light conversion unit 16 and the collecting unit are arranged. It is preferable that both of the light portions 17 are movable.
  • the light guide plate 16A may be a self-luminous transparent display having a light guide function.
  • the optical distance that is the length of the optical path of the parallel light may be defined by the distance from the first lens element 16C to the second lens element 17C.
  • the parallel light conversion unit 16 may not have the light guide plate 16A, and may have only the first lens element 16C, for example.
  • the operation in the case of such a configuration is preferably an operation of bringing the fingertip F1 close to the first lens element 16C (non-contact).
  • the parallel light conversion unit 16 may have only a configuration for converting the return light into parallel light.
  • the condensing unit 17 may have a configuration without the image sensor 17A, for example, a configuration with only the second lens element 17C.
  • the condensing unit 17 may have only a configuration for condensing the parallel light obtained by the operation of the parallel light converting unit 16.
  • the fingertip F1 may be any fingertip such as an index finger.
  • the parallel light conversion unit 16 converts the return light from the fingertip F1 into parallel light.
  • the present invention is not limited to this, and light is applied to the palm or the like.
  • the parallel light conversion unit 16 may convert return light from the palm into parallel light.
  • the present disclosure can be realized in any form by an apparatus, a method executed by the control unit, a program for causing the computer to execute the method, and the like.
  • the program may be downloaded from an external server device or the like and installed in a control unit included in the optical module.
  • This indication can also take the following composition.
  • a parallel light conversion unit that converts reflected light into parallel light; A condensing part on which the parallel light is incident, An optical module in which an optical distance which is a length of an optical path of the parallel light is variable.
  • the optical module according to (1) further including a control unit that performs control to change a position of at least one of the parallel light conversion unit and the condensing unit so that the optical distance becomes a set value.
  • the parallel light conversion unit is movable in the first direction, and the condensing unit is movable in a second direction substantially orthogonal to the first direction (1) or ( The optical module according to 2).
  • the parallel light conversion unit includes a lens unit, and a light guide unit that is provided between the lens unit and the object to be authenticated and guides light emitted from a predetermined light source.
  • (1) to (3) The optical module according to any one of the above.
  • (5) The optical module according to (4), wherein the lens unit and the light guide unit are integrally configured.
  • (6) The optical module according to any one of (1) to (5), wherein the condensing unit includes a lens unit and an imaging element to which light collected by the lens unit is irradiated.
  • a half mirror provided in the optical path of the parallel light;
  • (1) The authentication apparatus which has an optical module in any one of (9).
  • the parallel light conversion unit and the parallel light conversion unit A control method for performing control to change at least one position of the light collecting unit.
  • the parallel light conversion unit and the parallel light conversion unit A program that causes a computer to execute a control method that performs control to change the position of at least one of the light collecting units.
  • 10A to 10E optical module
  • 12 control unit
  • 14 light emitting unit
  • 16 parallel light conversion unit
  • 16A light guide plate
  • 16D first microlens array
  • 17 ... Condenser 17A ... Image sensor
  • 17D Second microlens array
  • L2 Second microlens array

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Abstract

反射光を平行光に変換する平行光変換部と、平行光が入射する集光部とを有し、平行光変換部と集光部との間の光学的距離が可変とされている光学モジュールである。

Description

光学モジュール、認証装置、制御方法及びプログラム
　本開示は、光学モジュール、認証装置、制御方法及びプログラムに関する。
　光源から出射された光を指紋に照射して、その戻り光を受光することにより指紋を光学的に読み取る指紋読取装置が記載されている（例えば、下記特許文献１を参照のこと）。
特開平１１－２５０２２５号公報
　一般にこのような分野では、光学レイアウトが初期の設計段階で決まっているため、光学モジュールの設計的な自由度がなく、様々な機器における光学モジュールの配置に関する要望に応えることができない。従って、様々な機器に対して適用可能な汎用性を有する光学モジュールが望まれる。
　本開示は、汎用性を有する光学モジュール、当該光学モジュールが適用される認証装置、当該光学モジュールの制御方法及びプログラムを提供することを目的の一つとする。
　本開示は、例えば、
　反射光を平行光に変換する平行光変換部と、
　平行光が入射する集光部と
　を有し、
　平行光の光路の長さである光学的距離が可変とされている
　光学モジュールである。
　本開示は、係る光学モジュールを有する認証装置であっても良い。
　また、本開示は、
　制御部が、反射光を平行光に変換する平行光変換部と平行光が入射する集光部との間の光学的距離が設定された値となるように、平行光変換部及び集光部の少なくとも一方の位置を変化させる制御を行う
　制御方法である。
　また、本開示は、
　制御部が、反射光を平行光に変換する平行光変換部と平行光が入射する集光部との間の光学的距離が設定された値となるように、平行光変換部及び集光部の少なくとも一方の位置を変化させる制御を行う
　制御方法をコンピュータに実行させるプログラムである。
　本開示の少なくとも一つの実施の形態によれば、汎用性を有する光学モジュール等を提供することができる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であっても良い。また、例示された効果により本開示の内容が限定して解釈されるものではない。
図１は、実施の形態に共通する構成を説明するための図である。 図２は、第１の実施の形態に係る光学モジュールの構成例を示す図である。 図３は、第２の実施の形態に係る光学モジュールの構成例を示す図である。 図４は、第３の実施の形態に係る光学モジュールの構成例を示す図である。 図５は、第４の実施の形態に係る光学モジュールの構成例を示す図である。 図６は、第５の実施の形態に係る光学モジュールの構成例を示す図である。
　以下、本開示の実施の形態等について図面を参照しながら説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
＜実施の形態に共通する構成＞
＜第１の実施の形態＞
＜第２の実施の形態＞
＜第３の実施の形態＞
＜第４の実施の形態＞
＜第５の実施の形態＞
＜変形例＞
　以下に説明する実施の形態等は本開示の好適な具体例であり、本開示の内容がこれらの実施の形態等に限定されるものではない。
＜実施の形態に共通する構成＞
　始めに、実施の形態に共通する構成について説明する。実施の形態に係る光学モジュールは、生体情報を光学的に読み取り、その結果に基づいて正規のユーザであるか否か等の認証を行う認証装置に対して適用される。生体情報としては、例えば、指先から得られる生体情報、より、具体的には、指紋、静脈の位置、汗腺の位置等を挙げることができる。以下では、指紋を例にして説明を行う。認証装置は、パーソナルコンピュータ、スマートホン、ウエアラブル機器、ＩｏＴ（Internet of Things）機器、銀行の自動払い戻し機器、ロボット、車載機器等の様々な機器に対して適用することが可能である。認証装置１の配設箇所は、機器に応じて適宜、設定可能である。例えば、スマートホンのエッジに認証装置１が設けられても良い。
　図１は、実施の形態に係る認証装置（認証装置１）の構成例を示すブロック図である。特に断らない限り、以下に説明する認証装置１の構成は、各実施の形態において共通である。勿論、実施の形態の内容に応じて、認証装置１の構成が適宜、変更されても良い。認証装置１は、例えば、制御部１２と、センサ部１３と、発光部１４と、移動機構１５と、平行光変換部１６と、集光部１７とを有している。
　制御部１２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）から構成されており、不図示のＲＯＭ(Read Only Memory)及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有している。ＲＯＭには、制御部１２によって実行されるプログラムが格納されている。また、ＲＡＭは、制御部１２がプログラムを実行する際のワークメモリとして使用される。制御部１２は、認証装置１の各部を制御する。例えば、制御部１２は、光学的距離（後述する光学的距離Ｄ３）が設定された値となるように、平行光変換部１６及び集光部１７の少なくとも一方の位置を変化させる制御を行う。また、制御部１２は、指紋画像に対して種々の画像処理を施すことにより、指紋認証を行う。
　センサ部１３は、後述する撮像素子以外のセンサ（例えば、ユーザの位置を検出する位置センサやバイオセンサ等）を総称したものである。
　光源としての発光部１４は、ＬＥＤ(Light Emitting Diode)等から構成されている。発光部１４としてアレイ状に配置された複数のＬＥＤが適用されても良い。発光部１４は、例えば、指紋を撮影する際に点灯することにより、撮影に必要とされる光を提供する。
　移動機構１５は、平行光変換部１６及び集光部１７と機械的に接続されており、平行光変換部１６及び集光部１７の少なくとも一方を移動させる機構である。実施の形態に係る移動機構１５は、平行光変換部１６及び集光部１７の両方を移動させることが可能とされている。移動機構１５は、ユーザによる操作及び制御部１２の制御の少なくとも一方に応じて動作する。移動機構１５の具体例としては、平行光変換部１６、集光部１７をスライドさせる機構（モータ等を含む）や、アクチュエータを挙げることができる。なお、移動機構１５は、平行光変換部１６及び集光部１７のそれぞれを移動させる独立した移動機構によって構成されていても良い。
　平行光変換部１６は、発光部１４から出射され、指先に照射された光の反射光（以下、戻り光と適宜、称する）を、平行光に変換する構成である。平行光変換部１６の具体的な構成については、各実施の形態で説明する。
　集光部１７は、平行光変換部１６により変換された平行光が入射するレンズ等である。集光部１７は、入射する平行光を集光して撮像素子に照射するための集光レンズ（オンチップレンズ）である。実施の形態に係る集光部１７は、集光部１７が有するレンズに対して、所定の光学設計に基づいて位置決めされた撮像素子１７Ａを含む。
　以上、認証装置１の構成例について説明した。実施の形態に係る光学モジュールは、上述した構成のうち、少なくとも、平行光変換部１６及び集光部１７を有している。なお、認証装置１に対して、認証装置１が適用される機器に応じた構成が追加されても良い。
＜第１の実施の形態＞
［光学モジュールの構成例］
　次に、第１の実施の形態について説明する。図２は、第１の実施の形態に係る光学モジュール（光学モジュール１０Ａ）の構成例を示す図である。光学モジュール１０Ａは、上述したように、平行光変換部１６及び集光部１７を有している。平行光変換部１６及び集光部１７が互いに対向するように配置されている。
　平行光変換部１６は、導光板１６Ａと、ガラス等の光透過性の基材から成る第１支持体１６Ｂと、第１支持体１６Ｂ上に多数設けられた微小の第１レンズエレメント１６Ｃとを有している。第１支持体１６Ｂ及び第１レンズエレメント１６Ｃにより、レンズ部としての第１マイクロレンズアレイ１６Ｄが構成される。第１レンズエレメント１６Ｃは、第１支持体１６Ｂ上にウェットエッチング法やフォトリソグラフィ、第１支持体１６Ｂを含めた成型等により形成される。
　導光板１６Ａの一方の主面（第１レンズエレメント１６Ｃ側とは反対側の主面）の所定領域である領域ＡＲ１に、指の指先Ｆ１が接触される。導光板１６Ａは、発光部１４（図２では不図示）からの光を領域ＡＲ１に導光する光透過性の導光部材である。導光板１６Ａは、透明のものに限らず、撮像素子１７Ａによる指先Ｆ１の指紋の撮影が可能な程度、光を透過するものであれば良い。導光板１６Ａと第１マイクロレンズアレイ１６Ｄとの間の光学的距離Ｄ１は、所定の光学設計に基づいて、一定（固定）とされている。なお、本実施の形態の場合、発光部１４は、例えば、導光板１６Ａの側面に設けられる。
　集光部１７は、基板１７ａに実装された撮像素子１７Ａと、ガラス等の光透過性の基材から成る第２支持体１７Ｂと、第２レンズエレメント１７Ｃとを有している。第２支持体１７Ｂ及び第２レンズエレメント１７Ｃにより、他のレンズ部としての第２マイクロレンズアレイ１７Ｄが構成される。第２レンズエレメント１７Ｃは、第２支持体１７Ｂ上にウェットエッチング法やフォトリソグラフィ法、第２支持体１７Ｂを含めた成型等により形成される。撮像素子１７Ａとしては、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)やＣＣＤ(Charge Coupled Device)を挙げることができる。なお、以下の説明では、基板１７ａ及び撮像素子１７Ａを含む構成を撮像素子１７Ａと適宜、総称する。
　撮像素子１７Ａと第２マイクロレンズアレイ１７Ｄとの間の光学的距離Ｄ２は、所定の光学設計に基づいて、一定（固定）とされている。なお、第１、第２レンズエレメント１６Ｃ、１７Ｃの数は、図示した数（４個）に限定されるものではない。
［光学モジュールの動作例］
　光学モジュール１０Ａの動作例について説明する。指先Ｆ１の指紋撮影を行う適宜なタイミングで、制御部１２の制御に応じて発光部１４が発光する。発光部１４の発光による光が導光板１６Ａにより領域ＡＲ１に導光される。そして、指先Ｆ１からの戻り光Ｌ１が第１マイクロレンズアレイ１６Ｄにより平行光Ｌ２に変換される。平行光Ｌ２が第２マイクロレンズアレイ１７Ｄにより集光され、集光された光Ｌ３が撮像素子１７Ａに照射されることにより指紋画像の取得がなされる。なお、認証装置１（例えば制御部１２）により指紋画像に基づく指紋認証が行われ、指紋認証の結果に基づくアプリケーションに応じた内容の制御が行われる。
［光学モジュールの利用例］
　実施の形態では、平行光変換部１６及び集光部１７の少なくとも一方を、互いの相対的な位置関係が変化しないように、且つ、光学的距離Ｄ１、Ｄ２が変化しないように移動（例えば、スライド移動）させることにより、平行光Ｌ２の光路の長さである光学的距離Ｄ３が可変とされている。一例として、０～５ｍｍ（ミリメートル）の範囲で、光学的距離Ｄ３が可変とされる。勿論、光学的距離Ｄ３の可変範囲は、光学モジュール１０Ａの大きさ等に応じて適宜、設定可能である。
　係る構成により、光学モジュール１０Ａの以下に例示する利用法が可能となる。例えば、平行光変換部１６及び集光部１７を、光学モジュール１０Ａのユーザが手動で移動させることにより、光学モジュール１０Ａの大きさ（厚みや水平方向の長さ）を自由に変更できる。ユーザは、光学モジュール１０Ａを適用する機器のレイアウトに応じて平行光変換部１６及び集光部１７の位置を適宜調整した上で、当該機器に光学モジュール１０Ａを適用することができる。従って、本体機器である認証装置１のレイアウトが、光学モジュール１０Ａの設計により制約されてしまうことを極力、抑制することができ、認証装置１の部品配置、光学レイアウト等の自由度を向上させることができる。また、同一の構成の光学モジュール１０Ａを様々な機器に対して適用することが可能となり、汎用性を有する光学モジュールを提供することができるようになる。
　また、平行光変換部１６及び集光部１７の位置が、制御部１２の制御に応じて自動で変更されるようにしても良い。例えば、指紋認証を行う場合のみに制御部１２は、光学的距離Ｄ３が所定の値となるように平行光変換部１６を動かし、平行光変換部１６を認証装置１の外部に露出させて指紋認証を行うことが可能な状態へとする。指紋認証がなされた後は、制御部１２は再度、平行光変換部１６を動かし、例えば、認証装置１の筐体内部に平行光変換部１６を収納することにより、指紋認証を行えない状態へとする。係る光学モジュール１０Ａの動作により、不要な指紋認証が行われないようにすることができる。
　また、平行光変換部１６が例えばユーザから見て奥側に移動した場合にそこに生じたスペースが活用されても良い。例えば、指紋認証が成立した場合に、平行光変換部１６の移動に伴い生じたスペースに鍵、紙幣、硬貨等が機器の内部から投入されるようにしても良い。このように、本実施の形態に係る光学モジュール１０Ａの構成により、様々な応用が可能となる。
＜第２の実施の形態＞
　次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態の説明において、上述した説明における同一又は同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。
　図３は、第２の実施の形態に係る光学モジュール（光学モジュール１０Ｂ）の構成例を示す図である。光学モジュール１０Ｂは、平行光Ｌ２の光路を変更する反射ミラー２１を有している。反射ミラー２１は、平行光Ｌ２の光路において、平行光Ｌ２の光軸に対して４５度程度の傾きを有するようにして支持されている。反射ミラー２１により平行光Ｌ２の光路が略直交する方向に（図３に示す例では、水平方向から垂直方向に）変更される。
　第１の実施の形態と同様に、光学モジュール１０Ｂにおいても、平行光変換部１６及び集光部１７の少なくとも一方の位置の変更が可能とされている。本実施の形態では、平行光変換部１６が図３における水平方向に移動可能とされ、集光部１７が同図における水平方向と略直交する垂直方向に移動可能とされている。なお、略直交するとは、９０度でも良いし、撮像素子１７Ａによる指紋画像の取得が可能な程度の光量が得られる範囲で、９０度から閾値以下の誤差の範囲でずれていても良い。
　平行光変換部１６を水平方向に移動させることにより、平行光変換部１６から反射ミラー２１までの光路の長さである光学的距離Ｄ３ａを変更することができる。また、集光部１７を垂直方向に移動させることにより、反射ミラー２１から集光部１７までの光路の長さである光学的距離Ｄ３ｂを変更することができる。即ち、平行光変換部１６及び集光部１７の少なくとも一方を互いの相対的な位置関係が変化しないように、且つ、光学的距離Ｄ１、Ｄ２が変化しないように移動（例えば、スライド移動）させることにより、平行光Ｌ２の光路の長さである光学的距離Ｄ３を変更することができる。なお、本実施の形態では、Ｄ３＝Ｄ３ａ＋Ｄ３ｂの関係が成り立つ。
　係る構成により、第２の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、反射ミラー２１を平行光Ｌ２の光路に介在させることにより、指紋取得機能を維持しながら、平行光変換部１６と集光部１７との位置関係を自由に設定することが可能となり、様々な機器に対して汎用性を有する光学モジュールを提供することができる。
＜第３の実施の形態＞
　次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第３の実施の形態の説明において、上述した説明における同一又は同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。なお、第３の実施の形態に係る光学的距離Ｄ３は、第２の実施の形態と同様に規定される。
　図４は、第３の実施の形態に係る光学モジュール（光学モジュール１０Ｃ）の構成例を示す図である。光学モジュール１０Ｃは、平行光Ｌ２の光路に設けられたハーフミラー３１を有している。ハーフミラー３１は、入射光の一部を反射し他を透過するものである。ハーフミラー３１の透過率は、例えば５０％程度である。ハーフミラー３１は、平行光Ｌ２の光路において、光軸に対して４５度程度の傾きを有するようにして支持されている。
　本実施の形態では、平行光変換部１６に対してハーフミラー３１を介して対向する位置に、発光部１４が設けられている。発光部１４と対向し、且つ、近接する位置に第３マイクロレンズアレイ３２Ｄが設けられている。第３マイクロレンズアレイ３２Ｄは、第３支持体３２Ｂ及び第３支持体３２Ｂ上に複数設けられる微小の第３レンズエレメント３２Ｃを有している。第３マイクロレンズアレイ３２Ｄは、発光部１４から出射された光を平行光に変換する。
　光学モジュール１０Ｃの動作例について説明する。適宜なタイミングで点灯した発光部１４からの光が、第３マイクロレンズアレイ３２Ｄにより平行光Ｌ４に変換される。平行光Ｌ４の一部がハーフミラー３１を透過し、領域ＡＲ１に接触している指先Ｆ１に照射される。そして、指先Ｆ１からの戻り光Ｌ１が第１マイクロレンズアレイ１６Ｄにより平行光Ｌ２に変換される。平行光Ｌ２の一部がハーフミラー３１により反射され、集光部１７により集光され、集光された光Ｌ３が撮像素子１７Ａに照射される。これにより、指紋画像を得ることができる。
　第１の実施の形態と同様に、光学モジュール１０Ｃにおいても、平行光変換部１６及び集光部１７の少なくとも一方の位置の変更が可能とされており、これにより光学的距離Ｄ３が可変とされている。係る構成により、第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、指先Ｆ１の接触側から見て、光源である発光部１４をハーフミラー３１の後方に設けることにより、レイアウトの自由度を向上させつつ、光学モジュール１０Ｃの小型化が可能となる。
　なお、本実施の形態において、ハーフミラー３１に代えてビームスプリッタが使用されても良い。また、発光部１４から出射される光が平行光である場合には、光学モジュール１０Ｃが、第３マイクロレンズアレイ３２Ｄを有しない構成であっても良い。
＜第４の実施の形態＞
　次に、第４の実施の形態について説明する。なお、第４の実施の形態の説明において、上述した説明における同一又は同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。なお、第４の実施の形態に係る光学的距離Ｄ３は、第２の実施の形態と同様に規定される。
　図５は、第４の実施の形態に係る光学モジュール（光学モジュール１０Ｄ）の構成例を示す図である。光学モジュール１０Ｄは、光学モジュール１０Ｂの構成に、ディスプレイ４１が追加された構成を有している。より具体的には、ディスプレイ４１は、平行光Ｌ２の光路における平行光変換部１６と反射ミラー２１との間に設けられている。ディスプレイ４１は、ＯＬＥＤ等の光透過性を有するディスプレイであり、平行光Ｌ２を反射ミラー２１に向かって透過できるものである。なお、ディスプレイ４１に様々な表示がなされる他は、光学モジュール１０Ｄは、光学モジュール１０Ｂと同様に動作する。
　第１の実施の形態と同様に、光学モジュール１０Ｄにおいても、平行光変換部１６及び集光部１７の少なくとも一方の位置の変更が可能とされており、これにより光学的距離Ｄ３が可変とされている。係る構成により、第４の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、様々な機器に対して適用可能であり、且つ、指紋を取得する機能及び表示機能を有する光学モジュールを適用することができる。
＜第５の実施の形態＞
　次に、第５の実施の形態について説明する。なお、第５の実施の形態の説明において、上述した説明における同一又は同質の構成については同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜、省略する。
　図６は、第５の実施の形態に係る光学モジュール（光学モジュール１０Ｅ）の構成例を示す図である。光学モジュール１０Ｅは、光学モジュール１０Ｂの構成において、第１レンズエレメント１６Ｃと導光板１６Ａとが一体的とされた構成を有している。換言すれば、光学モジュール１０Ｅは、第１支持体１６Ｂを有しない構成であり、且つ、第１レンズエレメント１６Ｃが導光板１６Ａに設けられている構成を有している。係る構成の場合における光学的距離Ｄ３は、例えば、第１レンズエレメント１６Ｃから反射ミラー２１までの光学的距離Ｄ３ｃと、反射ミラー２１から集光部１７までの光学的距離Ｄ３ｂとの合計により規定される。
　第１の実施の形態と同様に、光学モジュール１０Ｄにおいても、平行光変換部１６及び集光部１７の少なくとも一方の位置の変更が可能とされており、これにより光学的距離Ｄ３が可変とされている。係る構成により、第５の実施の形態においても第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。また、第５の実施の形態に係る構成により、平行光変換部１６に関する構成を薄型化でき、平行光変換部１６の可動範囲を大きくすることができる。また、第１レンズエレメント１６Ｃに関する設計後に光学モジュール１０Ｅに関するレイアウトを設計することが可能となる。
＜変形例＞
　以上、本開示の複数の実施の形態について具体的に説明したが、本開示の内容は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。以下、変形例について説明する。
　上述した各実施の形態の内容は、技術的な矛盾が生じない範囲で、適宜、組み合わせることが可能である。例えば、第１、第３及び第５の実施の形態において、平行光Ｌ２の光路にディスプレイ４１が設けられても良い。また、第１～４の実施の形態において、導光板１６Ａに第１レンズエレメント１６Ｃが設けられた構成が採用されても良い。
　第２の実施の形態において、平行光変換部１６が図３における垂直方向に移動可能とされ、集光部１７が同図における垂直方向と略直交する水平方向に移動可能とされても良い。また、図３において、平行光Ｌ２が上方に導かれるように反射ミラー２１が支持されるようにし、上方に位置する撮像素子１７Ａに向かって平行光Ｌ２が導光されるようにしても良い。
　上述した実施の形態において、制御部１２は、基板１７ａ上等、適宜な箇所に実装することが可能である。また、制御部１２は、例えば単一のＩＣ（Integrated Circuit）に限定されることはなく、発光部１４を制御する制御部や移動機構１５の移動を制御する制御部等、その用途に応じて設けられた複数のＩＣからなるものでも良い。
　上述した実施の形態では、平行光変換部１６及び集光部１７の両方を移動可能とすることにより光学的距離Ｄ３が可変とされる構成について説明したが、平行光変換部１６及び集光部１７の何れか一方を移動可能とすることにより光学的距離Ｄ３が可変とされても良い。但し、光学モジュールの水平方向及び垂直方向の大きさをそれぞれ調整できるようにし、光学モジュールの汎用性をより向上させるため、第２～５の実施の形態の場合は、平行光変換部１６及び集光部１７の両方が移動可能とされることが好ましい。
　上述した実施の形態において、導光板１６Ａが導光機能を有する自発光の透明ディスプレイであっても良い。また、上述した実施の形態において、平行光の光路の長さである光学的距離は、第１レンズエレメント１６Ｃから第２レンズエレメント１７Ｃまでの距離で規定されても良い。
　上述した実施の形態において、平行光変換部１６が導光板１６Ａを有しない構成でも良く、例えば、第１レンズエレメント１６Ｃのみを有する構成でも良い。係る構成の場合の操作は、指先Ｆ１を第１レンズエレメント１６Ｃへ近接させる（非接触）操作であることが好ましい。平行光変換部１６は、戻り光を平行光に変換する構成のみを有するものであっても良い。また、集光部１７が撮像素子１７Ａを有しない構成でも良く、例えば、第２レンズエレメント１７Ｃのみを有する構成でも良い。集光部１７は、平行光変換部１６の動作により得られた平行光を集光する構成のみを有するものであっても良い。
　指先Ｆ１は、人差し指等、任意の指の指先で良い。また、上述した実施の形態では、平行光変換部１６が指先Ｆ１からの戻り光を平行光に変換する例について説明したが、これに限定されるものではなく、手のひら等に光を照射し、平行光変換部１６が手のひらからの戻り光を平行光に変換するようにしても良い。
　本開示は、装置ほか、制御部が実行する方法、当該方法をコンピュータに実行させるプログラム等により任意の形態で実現することもできる。プログラムは、外部のサーバ装置等からダウンロードし、光学モジュールが有する制御部にインストールされるようにしても良い。
　本開示は、以下の構成も採ることができる。
（１）
　反射光を平行光に変換する平行光変換部と、
　前記平行光が入射する集光部と
　を有し、
　前記平行光の光路の長さである光学的距離が可変とされている
　光学モジュール。
（２）
　前記光学的距離が設定された値となるように、前記平行光変換部及び前記集光部の少なくとも一方の位置を変化させる制御を行う制御部を有する
　（１）に記載の光学モジュール。
（３）
　前記平行光変換部が第１の方向に対して移動可能とされ、前記集光部が前記第１の方向に対して略直交する第２の方向に移動可能とされている
　（１）又は（２）に記載の光学モジュール。
（４）
　前記平行光変換部は、レンズ部と、前記レンズ部と被認証物との間に設けられ、所定の光源から出射された光を導光する導光部とを有する
　（１）から（３）までの何れかに記載の光学モジュール。
（５）
　前記レンズ部と前記導光部とが一体的に構成されている
　（４）に記載の光学モジュール。
（６）
　前記集光部は、レンズ部と、前記レンズ部により集光された光が照射される撮像素子とを有する
　（１）から（５）までの何れかに記載の光学モジュール。
（７）
　前記平行光の光路に設けられた反射ミラーを有する
　（１）から（６）までの何れかに記載の光学モジュール。
（８）
　前記平行光の光路に設けられたハーフミラーを有し、
　前記平行光変換部に対向し、前記ハーフミラーが介在する位置に設けられた光源を有する
　（１）から（６）までの何れかに記載の光学モジュール。
（９）
　前記平行光の光路に設けられたディスプレイを有する
　（１）から（８）までの何れかに記載の光学モジュール。
（１０）
　（１）から（９）までの何れかに記載の光学モジュールを有する認証装置。
（１１）
　制御部が、反射光を平行光に変換する平行光変換部と前記平行光が入射する集光部との間の光学的距離が設定された値となるように、前記平行光変換部及び前記集光部の少なくとも一方の位置を変化させる制御を行う
　制御方法。
（１２）
　制御部が、反射光を平行光に変換する平行光変換部と前記平行光が入射する集光部との間の光学的距離が設定された値となるように、前記平行光変換部及び前記集光部の少なくとも一方の位置を変化させる制御を行う
　制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
１０Ａ～１０Ｅ・・・光学モジュール、１２・・・制御部、１４・・・発光部、１６・・・平行光変換部、１６Ａ・・・導光板１６、１６Ｄ・・・第１マイクロレンズアレイ、１７・・・集光部、１７Ａ・・・撮像素子、１７Ｄ・・・第２マイクロレンズアレイ、Ｌ２・・・平行光

Claims (12)

  1. 　反射光を平行光に変換する平行光変換部と、
    　前記平行光が入射する集光部と
    　を有し、
    　前記平行光の光路の長さである光学的距離が可変とされている
    　光学モジュール。
  2. 　前記光学的距離が設定された値となるように、前記平行光変換部及び前記集光部の少なくとも一方の位置を変化させる制御を行う制御部を有する
    　請求項１に記載の光学モジュール。
  3. 　前記平行光変換部が第１の方向に対して移動可能とされ、前記集光部が前記第１の方向に対して略直交する第２の方向に移動可能とされている
    　請求項１に記載の光学モジュール。
  4. 　前記平行光変換部は、レンズ部と、前記レンズ部と被認証物との間に設けられ、所定の光源から出射された光を導光する導光部とを有する
    　請求項１に記載の光学モジュール。
  5. 　前記レンズ部と前記導光部とが一体的に構成されている
    　請求項４に記載の光学モジュール。
  6. 　前記集光部は、レンズ部と、前記レンズ部により集光された光が照射される撮像素子とを有する
    　請求項１に記載の光学モジュール。
  7. 　前記平行光の光路に設けられた反射ミラーを有する
    　請求項１に記載の光学モジュール。
  8. 　前記平行光の光路に設けられたハーフミラーを有し、
    　前記平行光変換部に対向し、前記ハーフミラーが介在する位置に設けられた光源を有する
    　請求項１に記載の光学モジュール。
  9. 　前記平行光の光路に設けられたディスプレイを有する
    　請求項１に記載の光学モジュール。
  10. 　請求項１に記載の光学モジュールを有する認証装置。
  11. 　制御部が、反射光を平行光に変換する平行光変換部と前記平行光が入射する集光部との間の光学的距離が設定された値となるように、前記平行光変換部及び前記集光部の少なくとも一方の位置を変化させる制御を行う
    　制御方法。
  12. 　制御部が、反射光を平行光に変換する平行光変換部と前記平行光が入射する集光部との間の光学的距離が設定された値となるように、前記平行光変換部及び前記集光部の少なくとも一方の位置を変化させる制御を行う
    　制御方法をコンピュータに実行させるプログラム。
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