WO2021006050A1 - 測距装置および生体認証装置 - Google Patents

測距装置および生体認証装置 Download PDF

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WO2021006050A1
WO2021006050A1 PCT/JP2020/024973 JP2020024973W WO2021006050A1 WO 2021006050 A1 WO2021006050 A1 WO 2021006050A1 JP 2020024973 W JP2020024973 W JP 2020024973W WO 2021006050 A1 WO2021006050 A1 WO 2021006050A1
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WO
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light
image sensor
subject
distance measuring
transparent member
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PCT/JP2020/024973
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French (fr)
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勝治 木村
洋司 崎岡
光洋 岩間
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ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Priority to US17/597,163 priority patent/US20220309692A1/en
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    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
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    • G—PHYSICS
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    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means

Definitions

  • the present disclosure relates to a distance measuring device and a biometric authentication device, and more particularly to a distance measuring device and a biometric authentication device capable of realizing highly accurate distance measurement even under intense light such as sunlight.
  • diffracted light is generated from collimated light / infrared light, and the reflected light from the subject irradiated with the diffracted light is generated. Is taken and the obtained image of the subject is analyzed.
  • Patent Document 1 discloses a CSP solid-state image sensor in which an IR cut filter layer is coated on an upper surface of a glass wafer.
  • the biometric authentication device captures the reflected light from the subject
  • intense light such as sunlight
  • the intensity on the imaging surface of the solid-state image sensor ghosts and flares occur due to the reflection of light.
  • the accuracy of distance measurement is lowered, and there is a risk that accurate biometric authentication cannot be performed.
  • This disclosure has been made in view of such a situation, and makes it possible to realize highly accurate distance measurement even under intense light such as sunlight.
  • the ranging device of the present disclosure includes a light source that irradiates a subject with light, an image sensor that images the subject, a ranging unit that calculates a distance to the subject based on an image obtained by imaging, and the image.
  • a distance measuring device including a transparent member integrally formed with the image sensor on the sensor, and the transparent member having a transmission film that transmits light in the peak wavelength region of the light source.
  • the biometric authentication device of the present disclosure includes a light source that irradiates a subject with light, an image sensor that captures the subject, a ranging unit that calculates a distance to the subject based on an image obtained by imaging, and the image.
  • a biometric authentication device including a transparent member integrally formed with the image sensor on the sensor, and the transparent member having a transparent film that transmits light in the peak wavelength region of the light source.
  • a light source that irradiates a subject with light
  • an image sensor that captures the subject
  • a distance measuring unit that calculates a distance to the subject based on an image obtained by imaging
  • an image sensor A transparent member integrally formed with the image sensor is provided, and the transparent member is provided with a transmission film that transmits light in the peak wavelength region of the light source.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a distance measuring device according to an embodiment of the present disclosure.
  • the distance measuring device 1 shown in FIG. 1 generates diffracted light from infrared light, images the reflected light from the subject SB irradiated with the diffracted light, and analyzes the obtained image of the subject. Calculate the distance to the subject SB.
  • the distance measuring device 1 is configured as a biometric authentication device that authenticates the face of the subject SB by distance measurement.
  • the distance measuring device 1 is composed of a light source 10, a correction lens 20, an optical diffraction element (DOE) 30, an imaging camera 40, and a distance measuring unit 50.
  • DOE optical diffraction element
  • the light source 10 emits infrared light.
  • the correction lens 20 causes the infrared light from the light source 10 to enter perpendicularly to the optical diffraction element 30.
  • the optical diffraction element 30 generates diffracted light from the light of the light source 10 incidented by the correction lens 20.
  • the diffracted light emitted from the optical diffraction element 30 irradiates the subject SB.
  • the image pickup camera 40 takes an image of the subject SB irradiated with the diffracted light, and supplies the obtained image (image data) to the ranging unit 50.
  • the distance measuring unit 50 analyzes the image data from the image pickup camera 40 to calculate the distance to the subject SB and the distance information indicating the unevenness of the subject SB.
  • the distance information calculated by the distance measuring unit 50 is used for face recognition of the subject SB.
  • FIG. 2 shows an example of the internal configuration of an imaging camera included in a conventional ranging device.
  • the image pickup camera has a solid-state image sensor 100.
  • the solid-state image sensor 100 captures the infrared light reflected by the subject, which is incident from the camera lens OP.
  • the solid-state image sensor 100 is composed of a substrate 101, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor 102 (hereinafter, simply referred to as an image sensor 102), and a wire 103.
  • the image sensor 102 may be configured by a CCD (Charge-Coupled Device) image sensor.
  • the image sensor 102 has a light receiving unit 102a that forms an imaging surface in which pixels are arranged in a matrix.
  • the substrate 101 and the image sensor 102 are electrically connected to each other by connecting the bonding pads provided on the substrate 101 with the wires 103.
  • a cover glass 121 is provided above the image sensor 102.
  • An antireflection layer 122 is formed on the lower surface of the cover glass 121 (the surface on the image sensor 102 side).
  • the upper surface of the cover glass 121 (the surface on the OP side of the camera lens) is a bandpass filter (hereinafter referred to as a bandpass filter) which is a transmission film that transmits the peak wavelength region of infrared light and cuts other than the peak wavelength region of infrared light.
  • a bandpass filter which is a transmission film that transmits the peak wavelength region of infrared light and cuts other than the peak wavelength region of infrared light.
  • BPF bandpass filter
  • the solid-state image sensor 100 can image the infrared light reflected by the subject.
  • the incident light Li having a wavelength component of 940 nm contained in the intense light incident from the camera lens OP passes through the BPF 123 and is incident on the light receiving portion 102a of the image sensor 102.
  • the reflected light Lr diffracted and reflected by the incident light Li at the light receiving unit 102a is incident on the BPF 123, and a part of the reflected light Lr is transmitted through the BPF 123 as transmitted light Lt, while the other part is reflected by the BPF 123 and is used as the reincident light Ri. It re-enters the light receiving unit 102a.
  • the transmission characteristics of BPF123 differ depending on the incident angle of infrared light.
  • the transmission characteristics of the BPF 123 differ depending on whether the incident angle of infrared light is 0 ° or 30 °. Specifically, when the incident angle is 0 °, light of 930 to 950 nm is transmitted, but when the incident angle is 30 °, light of 920 to 940 nm is transmitted.
  • the light component indicated by the hatching of the diagonal line in FIG. 3 is reflected by the BPF 123 and is reflected as the reincident light Ri by the light receiving unit 102a. Will re-incident in.
  • the reflected light Lr that is diffracted and reflected is incident on the BPF 123 at a different angle depending on the order of diffraction.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating details of reflection at BPF 123.
  • FIG. 4 shows the first-order diffracted reflected light Lr1, the second-order diffracted reflected light Lr2, and the third-order diffracted reflected light Lr3.
  • the diffracted and reflected lights Lr1, Lr2, and Lr3 are reflected by the BPF 123 and re-entered into the light receiving unit 102a as the re-incident lights Ri1, Ri2, and Ri3.
  • the white spots represent the 0th-order diffracted light of the diffracted light radiated to the subject
  • the black spots represent the diffracted light of the first-order or higher order.
  • the BPF 123 is formed not on the upper surface of the cover glass 121 but on the lower surface (the surface on the image sensor 102 side).
  • the distance between the light receiving portion 102a and the BPF 123 is shortened, so that the distance until the diffracted reflected light Lr1, Lr2, Lr3 is reflected by the BPF 123 is shortened.
  • the position where the re-incident light Ri1, Ri2, and Ri3 are re-incident in the light receiving unit 102a can be brought closer to the position where the incident light Li is incident.
  • ghosts and flares due to the re-incident light component can be prevented from overlapping the subject to be face-recognized in the image obtained by imaging.
  • the height of the wire 103 from the surface of the image sensor 102 is usually about 300 ⁇ m, and the distance between the light receiving portion 102a and the BPF 123 is about 400 ⁇ m in consideration of manufacturing tolerances. Tolerant.
  • the diffracted light of the mth order has the relationship of the equation (1) given by Young's interference experiment.
  • the light receiving unit 102a reflects from the equation (1).
  • the diffraction angle ⁇ of the m-th order diffracted reflected light is represented by the equation (2).
  • the distance from the position where the incident light Li is incident to the position where the reincident light Ri1 is reincident is about 264 ⁇ m in the light receiving unit 102a. That is, the first-order diffracted reflected light is imaged at a position 88 pixels away from the position where the intense light is imaged.
  • the distance from the position where the incident light Li is incident to the position where the reincident light Ri2 is reincident is about 644 ⁇ m in the light receiving unit 102a. That is, the second-order diffracted reflected light is imaged at a position 214 pixels away from the position where the intense light is imaged.
  • the distance from the position where the incident light Li is incident to the position where the reincident light Ri3 is reincident is about 2204 ⁇ m in the light receiving unit 102a. That is, the third-order diffracted reflected light is imaged at a position separated by 734 pixels from the position where the intense light is imaged.
  • the distance between the light receiving unit 102a and the BPF 123 cannot be sufficiently shortened.
  • ghosts and flares due to the reincident light component may overlap the subject to be face-authenticated.
  • FIG. 7 shows an example of the internal configuration of the image pickup camera 40 included in the distance measuring device 1 according to the first embodiment of the present disclosure.
  • the image pickup camera 40 has a solid-state image pickup device 200.
  • the solid-state image sensor 200 captures the infrared light reflected by the subject, which is incident from the camera lens OP.
  • the solid-state image sensor 200 includes a substrate 201 and an image sensor 202.
  • the image sensor 202 is fixed on the substrate 201 in a state of being electrically connected.
  • the image sensor 202 has a light receiving unit 202a that forms an imaging surface in which pixels are arranged in a matrix.
  • the image sensor 202 may be composed of a CMOS image sensor or a CCD image sensor.
  • a transparent member 204 formed of, for example, a glass substrate is attached to the image sensor 202 by a transparent adhesive resin 203.
  • the transparent member 204 is integrally formed with the image sensor 202. That is, the image sensor 202 has a CSP (Chip Size Package) structure.
  • the refractive indexes of the adhesive resin 203 and the transparent member 204 are substantially the same.
  • the transparent member 204 may be formed of a material other than the glass substrate.
  • a transmissive film that transmits at least the peak wavelength range of infrared light (930 to 950 nm) and cuts off areas other than the peak wavelength range of infrared light on the surface of the transparent member 204 on the subject side (plane on the OP side of the camera lens).
  • a bandpass filter (BPF) 205 is formed. BPF 205 is formed by vapor deposition on the surface of the transparent member 204.
  • the solid-state image sensor 200 can image the infrared light reflected by the subject.
  • Li passes through the BPF 205 and is incident on the light receiving portion 202a of the image sensor 202.
  • the reflected light Lr in which the incident light Li is diffracted and reflected by the light receiving portion 202a, is incident on the BPF 205, and a part of the reflected light Lr is transmitted through the BPF 205 as transmitted light Lt and emitted to the air layer, while the other part is reflected by the BPF 205.
  • the re-incident light Ri it re-enters the light receiving unit 202a.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating details of reflection at BPF205.
  • FIG. 8 shows the first-order diffracted reflected light Lr1, the second-order diffracted reflected light Lr2, the third-order diffracted reflected light Lr3, and the fourth-order diffracted reflected light Lr4.
  • the diffracted reflected light Lr1, Lr2, Lr3, and Lr4 are reflected by the BPF205 and re-entered into the light receiving unit 202a as the re-incident light Ri1, Ri2, Ri3, and Ri4.
  • a part of the diffracted reflected light Lr1 is transmitted through BPF205 as transmitted light Lt1, and the other part is reflected by BPF205.
  • the diffracted reflected light Lr2, Lr3, and Lr4 having a reflection angle (incident angle to the BPF205) of 41 ° or more, which has advanced through the transparent member 204, is the BPF205 without all the light components transmitting through the BPF205. It is totally reflected.
  • the diffracted reflected light with a reflection angle of 41 ° or more reflected by the light receiving unit 202a is totally reflected by the BPF 205 without being emitted from the transparent member 204 to the air layer.
  • the light totally reflected by the BPF 205 is received by the light receiving portion 202a, but if the thickness of the transparent member 204 (distance between the light receiving portion 202a and the BPF 205) is, for example, about 50 to 300 ⁇ m, intense light (incident light Li) Is imaged at a position close to the position where the light is incident.
  • the distance between the light receiving unit 202a and the BPF205 can be at least 400 ⁇ m, and in the example of FIG. 8, it is 100 ⁇ m.
  • the reflected reflected light is not totally reflected by the BPF 205 and the reflection angle is less than 41 °, it is imaged at a position closer to the position where the intense light (incident light Li) is incident than the light totally reflected by the BPF 205. Therefore, the effect on the accuracy of distance measurement is extremely small.
  • the pixel pitch d 3 ⁇ m in the light receiving unit 202a
  • the wavelength ⁇ 940 nm of infrared light
  • the refractive index n 1.51 of the adhesive resin 203 and the transparent member 204
  • the m-th order diffraction reflection reflected by the light receiving unit 202a The diffraction angle ⁇ of light is represented by the above-mentioned equation (2).
  • the distance from the position where the incident light Li is incident to the position where the reincident light Ri1 is reincident is about 42 ⁇ m in the light receiving unit 202a. That is, the first-order diffracted reflected light is imaged at a position 14 pixels away from the position where the intense light is imaged.
  • the distance from the position where the incident light Li is incident to the position where the reincident light Ri2 is reincident is about 90 ⁇ m in the light receiving unit 202a. That is, the second-order diffracted reflected light is imaged at a position 30 pixels away from the position where the intense light is imaged.
  • the distance between the light receiving unit 202a and the BPF 205 is 100 ⁇ m
  • the distance from the position where the incident light Li is incident to the position where the reincident light Ri3 is reincident is about 160 ⁇ m in the light receiving unit 202a. That is, the third-order diffracted reflected light is imaged at a position 54 pixels away from the position where the intense light is imaged.
  • the position where the third-order diffracted reflected light is imaged can be contained within a distance of 80 pixels from the position where the intense light is imaged.
  • Patent Document 1 a configuration in which an IR cut filter layer is provided on a transparent member integrally formed with an image sensor has been known.
  • a biometric authentication device that performs biometric authentication by distance measurement, it has not been considered to provide a BPF that transmits infrared light on a transparent member integrally formed with an image sensor.
  • the distance between the light receiving portion 202a and the BPF 205 can be sufficiently reduced by forming the BPF 205 on the transparent member 204 integrally formed with the image sensor 202.
  • the image obtained by the image taken by the biometric authentication device ghosts and flares due to the re-incident light component can be prevented from overlapping the subject to be face-authenticated. That is, it is possible to realize highly accurate distance measurement even under intense light such as sunlight, and by extension, it is possible to perform accurate biometric authentication.
  • Second Embodiment> 10 and 11 show an example of the internal configuration of the image pickup camera 40 included in the distance measuring device 1 according to the second embodiment of the present disclosure.
  • a cover glass 221 is provided between the solid-state image sensor 200 and the camera lens OP.
  • An antireflection layer 222 is formed on the lower surface of the cover glass 221 (the surface on the image sensor 202 side).
  • an adjusting film 223 is formed on the upper surface of the cover glass 221 (the surface on the camera lens OP side).
  • BPF205 is formed by vapor deposition on the surface of the transparent member 204.
  • a peak may appear in a wavelength region far from the blocking region with the target wavelength to be transmitted as the central wavelength ⁇ 0.
  • the adjusting film 223 is formed so as to have a characteristic of not transmitting light in such a wavelength range.
  • FIG. 13 shows an example of the transmission characteristics of the BPF 205 and the adjusting film 223.
  • the transmission characteristic C205 of the BPF 205 is shown by a solid line
  • the transmission characteristic C223 of the adjusting film 223 is shown by a dotted line.
  • the BPF 205 transmits light in the vicinity of the wavelength ⁇ 1 in addition to the infrared light.
  • the adjusting film 223 does not transmit (cut) light in the wavelength range including the wavelength ⁇ 1.
  • the transmission characteristic Cmix in which the BPF 205 and the adjusting film 223 are combined is shown by the alternate long and short dash line in the figure. According to the transmission characteristic Cmix, only the peak wavelength region of infrared light is transmitted, and the region other than the peak wavelength region of infrared light including the wavelength ⁇ 1 is cut.
  • the adjusting film 223 that does not transmit light in the lower wavelength region and / or higher wavelength region than the blocking region of BPF 205, it is possible to prevent light other than infrared light from entering the image sensor 202. it can. This makes it possible to perform accurate biometric authentication without deteriorating the accuracy of distance measurement.
  • FIG. 14 shows an example of the internal configuration of the image pickup camera 40 included in the distance measuring device 1 according to the third embodiment of the present disclosure.
  • the BPF 205 is formed on the surface of the transparent member 204 on the light receiving portion 202a (imaging surface) side. Further, the above-mentioned adjustment film 223 is formed on the surface of the transparent member 204 on the subject side (the surface on the camera lens OP side).
  • the distance between the light receiving portion 202a and the BPF 205 can be made very small.
  • ghosts and flares due to the re-incident light component can be prevented from overlapping the subject to be face-authenticated. That is, it is possible to realize highly accurate distance measurement even under intense light such as sunlight, and by extension, it is possible to perform accurate biometric authentication.
  • FIG. 15 shows an example of the internal configuration of the image pickup camera 40 included in the distance measuring device 1 according to the fourth embodiment of the present disclosure.
  • the transparent member 204 has a cavity 241 on the light receiving portion 202a of the image sensor 202.
  • a BPF 205 is formed on the surface of the transparent member 204 on the cavity 241 side (the surface on the image sensor 202 side).
  • the above-mentioned adjustment film 223 is formed on the surface of the transparent member 204 on the subject side (the surface on the camera lens OP side).
  • the distance between the light receiving portion 202a and the BPF 205 can be sufficiently reduced by forming the BPF 205 on the surface of the transparent member 204 on the cavity 241 side. ..
  • the image obtained by the image taken by the biometric authentication device ghosts and flares due to the re-incident light component can be prevented from overlapping the subject to be face-authenticated. That is, it is possible to realize highly accurate distance measurement even under intense light such as sunlight, and by extension, it is possible to perform accurate biometric authentication.
  • FIG. 16 shows an example of the internal configuration of the image pickup camera 40 included in the distance measuring device 1 according to the fifth embodiment of the present disclosure.
  • the transparent member 204 has a cavity 241 on the light receiving portion 202a of the image sensor 202.
  • a BPF 205 is formed on the surface of the transparent member 204 on the subject side (the surface on the camera lens OP side).
  • the above-mentioned adjusting film 223 is formed on the surface of the transparent member 204 on the cavity 241 side (the surface on the image sensor 202 side).
  • the distance between the light receiving portion 202a and the BPF 205 can be sufficiently reduced by forming the BPF 205 on the surface of the transparent member 204 on the subject side.
  • the image obtained by the image taken by the biometric authentication device ghosts and flares due to the re-incident light component can be prevented from overlapping the subject to be face-authenticated. That is, it is possible to realize highly accurate distance measurement even under intense light such as sunlight, and by extension, it is possible to perform accurate biometric authentication.
  • FIG. 17 shows an example of the internal configuration of the image pickup camera 40 included in the distance measuring device 1 according to the sixth embodiment of the present disclosure.
  • the image pickup camera 40 of this embodiment has a solid-state image pickup device 300.
  • the solid-state image sensor 300 captures the infrared light reflected by the subject, which is incident from the camera lens OP.
  • the solid-state image sensor 300 is composed of a substrate 301, an image sensor 302, and a wire 303.
  • the image sensor 302 has a light receiving unit 302a that forms an imaging surface in which pixels are arranged in a matrix. Further, the substrate 301 and the image sensor 302 are electrically connected by connecting the bonding pads provided on the substrate 301 to each other by the wire 303.
  • a transparent member 305 formed of, for example, a glass substrate is attached to the image sensor 302 by a transparent adhesive resin 304. As a result, the transparent member 305 is integrally formed with the image sensor 302.
  • An adjusting film 306 is formed on the surface of the transparent member 305 on the image sensor 302 side. Further, at least the peak wavelength region of infrared light (930 to 950 nm) is transmitted to the surface of the transparent member 305 on the subject side (the surface on the OP side of the camera lens), and transmission other than the peak wavelength region of infrared light is cut. A film, BPF307, is formed.
  • the image sensor 302 and the transparent member 305 are integrally configured, and the BPF 307 is formed on the surface of the transparent member 305 on the subject side. Therefore, the distance between the light receiving unit 302a and the BPF 307 can be sufficiently reduced. As a result, in the image obtained by the image taken by the biometric authentication device, ghosts and flares due to the reincident light component can be prevented from overlapping the subject to be face-authenticated. That is, it is possible to realize highly accurate distance measurement even under intense light such as sunlight, and by extension, it is possible to perform accurate biometric authentication.
  • the distance measuring device 1 described above includes, for example, an imaging device such as a digital still camera, a digital video camera, a surveillance camera or an in-vehicle camera, a mobile phone with a camera having a distance measuring function, and a distance measuring function. It can be applied to various electronic devices such as other devices.
  • FIG. 18 is a block diagram showing a configuration example of an electronic device to which the technology according to the present disclosure is applied.
  • the electronic device 500 shown in FIG. 18 includes an optical system 501, a shutter device 502, a solid-state image sensor 503, a control circuit 504, a signal processing circuit 505, a monitor 506, and a memory 507, and displays still images and moving images. It is possible to take an image.
  • the optical system 501 is configured to have one or a plurality of lenses, guides light (incident light) from a subject to a solid-state image sensor 503, and forms an image on a light receiving portion of the solid-state image sensor 503.
  • the shutter device 502 is arranged between the optical system 501 and the solid-state image sensor 503, and controls the light irradiation period and the light-shielding period of the solid-state image sensor 503 according to the control of the control circuit 504.
  • the solid-state image sensor 503 is composed of a package including the above-mentioned image sensor.
  • the solid-state image sensor 503 accumulates signal charges for a certain period of time according to the light imaged on the light receiving unit via the optical system 501 and the shutter device 502.
  • the signal charge stored in the solid-state image sensor 503 is transferred according to the drive signal (timing signal) supplied from the control circuit 504.
  • the control circuit 504 outputs a drive signal for controlling the transfer operation of the solid-state image sensor 503 and the shutter operation of the shutter device 502 to drive the solid-state image sensor 503 and the shutter device 502.
  • the signal processing circuit 505 performs various signal processing on the signal charge output from the solid-state image sensor 503.
  • the image (image data) obtained by performing signal processing by the signal processing circuit 505 is supplied to the monitor 506 and displayed, or supplied to the memory 507 and stored (recorded).
  • the height is high even under intense light such as sunlight. It is possible to realize accurate distance measurement.
  • the present disclosure may have the following structure.
  • a light source that illuminates the subject and An image sensor that captures the subject and A distance measuring unit that calculates the distance to the subject based on the image obtained by imaging, and A transparent member formed integrally with the image sensor is provided on the image sensor.
  • the transparent member is a distance measuring device having a transmission film that transmits light in the peak wavelength region of the light source.
  • An optical diffraction element that generates diffracted light from the light of the light source is further provided.
  • the distance measuring device according to (1) wherein the image sensor images the subject irradiated with the diffracted light.
  • the distance measuring device according to (2) further comprising a correction lens for making the light of the light source incident perpendicularly to the optical diffraction element.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (3), wherein the light source emits infrared light.
  • the transparent member is formed of a glass substrate bonded to the image sensor.
  • the distance measuring device according to any one of (1) to (4), wherein the image sensor has a CSP (Chip Size Package) structure.
  • the distance measuring device (5), wherein the transparent film is formed on the surface of the transparent member on the subject side.
  • the transparent member has a cavity on the imaging surface of the image sensor.
  • the distance measuring device according to (7), wherein the permeable membrane is formed on a surface of the transparent member on the cavity side.
  • the distance measuring device according to any one of (5) to (8), wherein the distance between the image pickup surface of the image sensor and the transmission film is at least less than 400 ⁇ m.
  • the distance measuring device (10) The distance measuring device according to (9), wherein the distance between the image pickup surface of the image sensor and the transmission film is 50 to 300 ⁇ m.
  • the ranging device according to any one of (1) to (10), further comprising an adjusting film that does not transmit light in a lower wavelength region and / or a higher wavelength region than the blocking region of the transmitting film.
  • a light source that illuminates the subject and An image sensor that captures the subject and A distance measuring unit that calculates the distance to the subject based on the image obtained by imaging, and A transparent member formed integrally with the image sensor is provided on the image sensor.
  • the transparent member is a biometric authentication device having a transmission film that transmits light in the peak wavelength region of the light source.
  • ranging device 10 light source, 20 correction lens, 30 optical diffraction element, 40 image sensor, 200 solid-state image sensor, 201 substrate, 202 image sensor, 202a light receiving part, 203 adhesive resin, 204 transparent member, 205 BPF, 221 cover Glass, 222 antireflection layer, 223 adjustment film, 241 cavity, 500 electronic device, 503 solid-state image sensor

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Abstract

本開示は、太陽光などの強烈な光の下においても高精度の測距を実現することができるようにする測距装置および生体認証装置に関する。 光源は、被写体に光を照射し、イメージセンサは、被写体を撮像し、測距部は、撮像により得られた画像に基づいて被写体との距離を算出し、透明部材は、イメージセンサ上で、イメージセンサと一体に形成される。また、透明部材は、光源の光のピーク波長域を透過する透過膜を有する。本開示は、例えば、生体認証装置に適用することができる。

Description

測距装置および生体認証装置
　本開示は、測距装置および生体認証装置に関し、特に、太陽光などの強烈な光の下においても高精度の測距を実現することができるようにした測距装置および生体認証装置に関する。
　近年、カメラ付き移動体端末装置や、銀行などにおける電子決済システムにおいて、なりすましや詐欺を防止するために、測距による生体認証を行うことが普及している。
　測距による生体認証を行う生体認証装置の小型化、薄型化、高性能化を図る手法として、コリメート光・赤外光から回折光を生成し、その回折光が照射された被写体からの反射光を撮像し、得られた被写体の画像を解析することが行われている。
　一方で、撮像装置の小型化、薄型化の手法として、固体撮像素子をＣＳＰ（Chip Size Package）構造の固体撮像素子にすることも知られている。例えば、特許文献１には、グラスウェハの上面部にＩＲカットフィルタ層をコーティングしたＣＳＰ固体撮像素子が開示されている。
特開２００７－７３９５８号公報
　ところで、生体認証装置において、被写体からの反射光を撮像する際に、太陽光などの強烈な光（以下、強烈光ともいう）とともに被写体が撮像された場合、固体撮像素子の撮像面での強烈光の反射により、ゴーストやフレアが発生してしまう。この場合、測距の精度が低下し、正確な生体認証を行えないおそれがあった。
　本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、太陽光などの強烈な光の下においても高精度の測距を実現することができるようにするものである。
　本開示の測距装置は、被写体に光を照射する光源と、前記被写体を撮像するイメージセンサと、撮像により得られた画像に基づいて前記被写体との距離を算出する測距部と、前記イメージセンサ上で、前記イメージセンサと一体に形成された透明部材とを備え、前記透明部材は、前記光源の光のピーク波長域を透過する透過膜を有する測距装置である。
　本開示の生体認証装置は、被写体に光を照射する光源と、前記被写体を撮像するイメージセンサと、撮像により得られた画像に基づいて前記被写体との距離を算出する測距部と、前記イメージセンサ上で、前記イメージセンサと一体に形成された透明部材とを備え、前記透明部材は、前記光源の光のピーク波長域を透過する透過膜を有する生体認証装置である。
　本開示においては、被写体に光を照射する光源と、前記被写体を撮像するイメージセンサと、撮像により得られた画像に基づいて前記被写体との距離を算出する測距部と、前記イメージセンサ上で、前記イメージセンサと一体に形成された透明部材とが設けられ、前記透明部材には、前記光源の光のピーク波長域を透過する透過膜が設けられる。
本開示の実施の形態に係る測距装置の構成例を示す図である。 従来の測距装置における課題について説明する図である。 ＢＰＦの透過特性の例を示す図である。 ＢＰＦでの反射の詳細について説明する図である。 ゴーストおよびフレアの例を示す図である。 ＢＰＦでの反射について説明する図である。 第１の実施の形態に係る測距装置が備える撮像カメラの内部構成例を示す図である。 ＢＰＦでの反射の詳細について説明する図である。 ゴーストおよびフレアの例を示す図である。 第２の実施の形態に係る測距装置が備える撮像カメラの内部構成例を示す図である。 ＢＰＦでの反射の詳細について説明する図である。 阻止域について説明する図である。 ＢＰＦと調整膜の透過特性の例を示す図である。 第３の実施の形態に係る測距装置が備える撮像カメラの内部構成例を示す図である。 第４の実施の形態に係る測距装置が備える撮像カメラの内部構成例を示す図である。 第５の実施の形態に係る測距装置が備える撮像カメラの内部構成例を示す図である。 第６の実施の形態に係る測距装置が備える撮像カメラの内部構成例を示す図である。 電子機器の構成例を示すブロック図である。
　以下、本開示を実施するための形態（以下、実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
　１．測距装置の構成
　２．従来の測距装置における課題
　３．第１の実施の形態
　４．第２の実施の形態
　５．第３の実施の形態
　６．第４の実施の形態
　７．第５の実施の形態
　８．第６の実施の形態
　９．電子機器の構成例
＜１．測距装置の構成＞
　図１は、本開示の実施の形態に係る測距装置の構成例を示す図である。
　図１に示される測距装置１は、赤外光から回折光を生成し、その回折光が照射された被写体ＳＢからの反射光を撮像し、得られた被写体の画像を解析することで、被写体ＳＢとの距離を算出する。測距装置１は、測距により被写体ＳＢの顔認証を行う生体認証装置として構成される。
　測距装置１は、光源１０、補正レンズ２０、光学回折素子（ＤＯＥ）３０、撮像カメラ４０、および測距部５０から構成される。
　光源１０は、赤外光を発光する。補正レンズ２０は、光源１０からの赤外光を、光学回折素子３０に対して垂直に入射させる。
　光学回折素子３０は、補正レンズ２０によって入射された光源１０の光から回折光を生成する。光学回折素子３０から出射された回折光は、被写体ＳＢに照射される。
　撮像カメラ４０は、回折光が照射された被写体ＳＢを撮像し、得られた画像（画像データ）を測距部５０に供給する。
　測距部５０は、撮像カメラ４０からの画像データを解析することで、被写体ＳＢとの距離や、被写体ＳＢの凹凸などを表す距離情報を算出する。測距部５０により算出された距離情報は、被写体ＳＢの顔認証に用いられる。
＜２．従来の測距装置における課題＞
　図２は、従来の測距装置が備える撮像カメラの内部構成例を示している。
　撮像カメラは、固体撮像装置１００を有している。固体撮像装置１００は、カメラレンズＯＰから入射された、被写体で反射した赤外光を撮像する。
　固体撮像装置１００は、基板１０１、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ１０２（以下、単に、イメージセンサ１０２という）、ワイヤ１０３から構成される。イメージセンサ１０２は、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device）イメージセンサにより構成されてもよい。
　イメージセンサ１０２は、画素が行列状に配置されてなる撮像面を形成する受光部１０２ａを有している。基板１０１とイメージセンサ１０２は、それぞれに設けられたボンディングパッド同士がワイヤ１０３で接続されることにより、電気的に接続される。
　また、イメージセンサ１０２の上方には、カバーガラス１２１が設けられている。カバーガラス１２１の下面（イメージセンサ１０２側の面）には、反射防止層１２２が形成されている。一方、カバーガラス１２１の上面（カメラレンズＯＰ側の面）には、赤外光のピーク波長域を透過し、赤外光のピーク波長域以外をカットする透過膜であるバンドパスフィルタ（以下、ＢＰＦという）１２３が形成されている。
　このような構成により、固体撮像装置１００は、被写体で反射した赤外光を撮像することができる。
　図１の構成において、被写体からの反射光を撮像する際に、太陽光などの強烈光とともに被写体が撮像された場合、イメージセンサ１０２の受光部１０２ａでの強烈光の反射により、ゴーストやフレアが発生してしまう。
　すなわち、図１に示されるように、カメラレンズＯＰから入射された強烈光に含まれる９４０ｎｍの波長成分の入射光Ｌｉは、ＢＰＦ１２３を透過し、イメージセンサ１０２の受光部１０２ａに入射する。入射光Ｌｉが受光部１０２ａで回折反射した反射光Ｌｒは、ＢＰＦ１２３に入射し、その一部は透過光ＬｔとしてＢＰＦ１２３を透過する一方、他の一部はＢＰＦ１２３で反射し、再入射光Ｒｉとして受光部１０２ａに再入射する。
　ところで、ＢＰＦ１２３は、赤外光の入射角によって、その透過特性が異なる。
　例えば、図３に示されるように、赤外光の入射角が０°の場合と、入射角が３０°の場合とで、ＢＰＦ１２３の透過特性は異なる。具体的には、入射角が０°の場合には、９３０乃至９５０ｎｍの光が透過されるが、入射角が３０°の場合には、９２０乃至９４０ｎｍの光が透過される。
　このようなＢＰＦ１２３の透過特性により、例えば、受光部１０２ａで回折反射した反射光Ｌｒのうち、図３中、斜線のハッチングで示される光成分がＢＰＦ１２３で反射し、再入射光Ｒｉとして受光部１０２ａに再入射してしまう。
　また、回折反射した反射光Ｌｒは、回折の次数によって異なる角度でＢＰＦ１２３に入射する。
　図４は、ＢＰＦ１２３での反射の詳細について説明する図である。
　図４には、１次の回折反射光Ｌｒ１、２次の回折反射光Ｌｒ２、および３次の回折反射光Ｌｒ３が示されている。それぞれの回折反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３は、ＢＰＦ１２３で反射し、再入射光Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３として受光部１０２ａに再入射する。
　これにより、撮像により得られた画像においては、図５のＡに示されるように、強烈光を中心とした広い範囲ＧＦ１でゴーストやフレアが発生してしまう。その結果、図５のＢに示されるように、再入射光成分によるゴーストやフレアが、顔認証の対象となる被写体に重なってしまう。この場合、測距の精度が低下し、正確な生体認証を行えないおそれがある。なお、図５のＢに示される画像において、白点は、被写体に照射された回折光のうちの０次回折光を表し、黒点は、１次以上の次数の回折光を表している。
　これに対して、図６に示されるように、ＢＰＦ１２３を、カバーガラス１２１の上面ではなく、その下面（イメージセンサ１０２側の面）に形成することが考えられる。このような構造により、受光部１０２ａとＢＰＦ１２３の距離が短くなるので、回折反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３がＢＰＦ１２３で反射するまでの距離が短くなる。これにより、受光部１０２ａにおいて再入射光Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３が再入射する位置を、入射光Ｌｉが入射した位置に近づけることができる。その結果、撮像により得られた画像において、再入射光成分によるゴーストやフレアが、顔認証の対象となる被写体に重ならないようにできると考えられる。
　しかしながら、基板１０１とイメージセンサ１０２がワイヤ１０３を介して電気的に接続される構造では、受光部１０２ａとＢＰＦ１２３の距離を短くするのに限界があった。
　具体的には、イメージセンサ１０２（受光部１０２ａ）表面からのワイヤ１０３の高さは、通常、３００μｍ程度とされ、受光部１０２ａとＢＰＦ１２３の距離は、製造における公差を鑑みて、４００μｍ程度とされる。
　ここで、屈折率ｎ、格子定数ｄ、回折角度θ、光の波長λ、次数ｍとすると、ｍ次の回折光は、ヤングの干渉実験により与えられる式（１）の関係を有する。
　　ｎｄsinθ＝ｍλ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・・・（１）
　そこで、例えば、受光部１０２ａにおける画素ピッチ（格子定数に相当）ｄ＝３μｍ、赤外光の波長λ＝９４０ｎｍ、空気の屈折率ｎ＝１とすると、式（１）から、受光部１０２ａにおいて反射するｍ次の回折反射光の回折角度θは、式（２）で示される。
　　θ＝arcsin（ｍ×λ／ｎｄ） 　　　　　　　　　　・・・・・（２）
　したがって、１次の回折反射光の回折角度θ（ｍ＝１）は、式（２）から約１８．２６°となる。受光部１０２ａとＢＰＦ１２３の距離が４００μｍの場合、受光部１０２ａにおいて、入射光Ｌｉが入射した位置から再入射光Ｒｉ１が再入射する位置までの距離は、約２６４μｍとなる。すなわち、強烈光が撮像された位置から８８画素分離れた位置で、１次の回折反射光が撮像される。
　また、２次の回折反射光の回折角度θ（ｍ＝２）は、式（２）から約３８．８０°となる。受光部１０２ａとＢＰＦ１２３の距離が４００μｍの場合、受光部１０２ａにおいて、入射光Ｌｉが入射した位置から再入射光Ｒｉ２が再入射する位置までの距離は、約６４４μｍとなる。すなわち、強烈光が撮像された位置から２１４画素分離れた位置で、２次の回折反射光が撮像される。
　同様に、３次の回折反射光の回折角度θ（ｍ＝３）は、式（２）から約７０．０５°となる。受光部１０２ａとＢＰＦ１２３の距離が４００μｍの場合、受光部１０２ａにおいて、入射光Ｌｉが入射した位置から再入射光Ｒｉ３が再入射する位置までの距離は、約２２０４μｍとなる。すなわち、強烈光が撮像された位置から７３４画素分離れた位置で、３次の回折反射光が撮像される。
　したがって、図６に示される構造であっても、受光部１０２ａとＢＰＦ１２３の距離を十分短くすることはできない。結果として、生体認証装置の撮像により得られた画像において、再入射光成分によるゴーストやフレアが、顔認証の対象となる被写体に重なってしまう可能性がある。
　そこで、以下においては、受光部とＢＰＦの距離を十分短くすることで、太陽光などの強烈光の下においても高精度の測距を実現し、正確な生体認証を行うことができる実施の形態について説明する。
＜３．第１の実施の形態＞
　図７は、本開示の第１の実施の形態に係る測距装置１が備える撮像カメラ４０の内部構成例を示している。
　撮像カメラ４０は、固体撮像装置２００を有している。固体撮像装置２００は、カメラレンズＯＰから入射された、被写体で反射した赤外光を撮像する。
　固体撮像装置２００は、基板２０１とイメージセンサ２０２を備えている。イメージセンサ２０２は、基板２０１上で電気的に接続された状態で固定されている。イメージセンサ２０２は、画素が行列状に配置されてなる撮像面を形成する受光部２０２ａを有している。イメージセンサ２０２は、ＣＭＯＳイメージセンサにより構成されてもよいし、ＣＣＤイメージセンサにより構成されてもよい。
　イメージセンサ２０２上には、透明の接着樹脂２０３によって、例えばガラス基板で形成される透明部材２０４が貼り合わされている。これにより、透明部材２０４は、イメージセンサ２０２と一体に形成される。すなわち、イメージセンサ２０２は、ＣＳＰ（Chip Size Package）構造を有している。なお、接着樹脂２０３と透明部材２０４の屈折率は、略同一とされる。また、透明部材２０４は、ガラス基板以外の材料で形成されてもよい。
　透明部材２０４の被写体側の面（カメラレンズＯＰ側の面）には、少なくとも赤外光のピーク波長域（９３０乃至９５０ｎｍ）を透過し、赤外光のピーク波長域以外をカットする透過膜であるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２０５が形成されている。ＢＰＦ２０５は、透明部材２０４の面上に蒸着されることで形成される。
　このような構成により、固体撮像装置２００は、被写体で反射した赤外光を撮像することができる。
　図７の構成において、被写体からの反射光を撮像する際に、太陽光などの強烈光とともに被写体が撮像された場合、カメラレンズＯＰから入射された強烈光に含まれる赤外光成分の入射光Ｌｉは、ＢＰＦ２０５を透過し、イメージセンサ２０２の受光部２０２ａに入射する。入射光Ｌｉが受光部２０２ａで回折反射した反射光Ｌｒは、ＢＰＦ２０５に入射し、その一部は透過光ＬｔとしてＢＰＦ２０５を透過して空気層へ出射する一方、他の一部はＢＰＦ２０５で反射し、再入射光Ｒｉとして受光部２０２ａに再入射する。
　図８は、ＢＰＦ２０５での反射の詳細について説明する図である。
　図８には、１次の回折反射光Ｌｒ１、２次の回折反射光Ｌｒ２、３次の回折反射光Ｌｒ３、および４次の回折反射光Ｌｒ４が示されている。それぞれの回折反射光Ｌｒ１，Ｌｒ２，Ｌｒ３，Ｌｒ４は、ＢＰＦ２０５で反射し、再入射光Ｒｉ１，Ｒｉ２，Ｒｉ３，Ｒｉ４として受光部２０２ａに再入射する。
　特に、図８の例では、回折反射光Ｌｒ１の一部は透過光Ｌｔ１としてＢＰＦ２０５を透過し、他の一部はＢＰＦ２０５で反射している。一方、透明部材２０４の中を進んできた、反射角（ＢＰＦ２０５への入射角）が４１°以上の回折反射光Ｌｒ２，Ｌｒ３，Ｌｒ４は、全ての光成分がＢＰＦ２０５を透過することなく、ＢＰＦ２０５で全反射している。
　このように、受光部２０２ａで反射した、反射角が４１°以上の回折反射光は、透明部材２０４から空気層へ出射せずに、ＢＰＦ２０５で全反射する。ＢＰＦ２０５で全反射した光は、受光部２０２ａで受光されるが、透明部材２０４の厚さ（受光部２０２ａとＢＰＦ２０５との距離）が例えば５０乃至３００μｍ程度であれば、強烈光（入射光Ｌｉ）が入射した位置に近い位置で撮像される。受光部２０２ａとＢＰＦ２０５との距離は、少なくとも４００μｍより短い距離とすることができ、図８の例では、１００μｍとされる。
　これにより、撮像により得られた画像においては、図９のＡに示されるように、強烈光の極近い範囲ＧＦ２でゴーストやフレアが発生する。しかしながら、図９のＢに示されるように、全反射した光成分によるゴーストやフレアが、顔認証の対象となる被写体に重なることはないので、測距の精度が低下することはなく、正確な生体認証を行うことができる。
　また、ＢＰＦ２０５で全反射しない、反射角が４１°未満の回折反射光であっても、ＢＰＦ２０５で全反射した光と比べて、強烈光（入射光Ｌｉ）が入射した位置により近い位置で撮像されるので、測距の精度に与える影響は極めて小さい。
　例えば、受光部２０２ａにおける画素ピッチｄ＝３μｍ、赤外光の波長λ＝９４０ｎｍ、接着樹脂２０３および透明部材２０４の屈折率ｎ＝１．５１とすると、受光部２０２ａにおいて反射するｍ次の回折反射光の回折角度θは、上述した式（２）で示される。
　したがって、１次の回折反射光の回折角度θ（ｍ＝１）は、式（２）から約１２．０６°となる。受光部２０２ａとＢＰＦ２０５の距離が１００μｍの場合、受光部２０２ａにおいて、入射光Ｌｉが入射した位置から再入射光Ｒｉ１が再入射する位置までの距離は、約４２μｍとなる。すなわち、強烈光が撮像された位置から１４画素分離れた位置で、１次の回折反射光が撮像される。
　また、２次の回折反射光の回折角度θ（ｍ＝２）は、式（２）から約２４．６９°となる。受光部２０２ａとＢＰＦ２０５の距離が１００μｍの場合、受光部２０２ａにおいて、入射光Ｌｉが入射した位置から再入射光Ｒｉ２が再入射する位置までの距離は、約９０μｍとなる。すなわち、強烈光が撮像された位置から３０画素分離れた位置で、２次の回折反射光が撮像される。
　同様に、３次の回折反射光の回折角度θ（ｍ＝３）は、式（２）から約３８．８０°となる。受光部２０２ａとＢＰＦ２０５の距離が１００μｍの場合、受光部２０２ａにおいて、入射光Ｌｉが入射した位置から再入射光Ｒｉ３が再入射する位置までの距離は、約１６０μｍとなる。すなわち、強烈光が撮像された位置から５４画素分離れた位置で、３次の回折反射光が撮像される。
　このように、３次の回折反射光までが撮像される位置が、強烈光が撮像された位置から８０画素以内の距離に収められるようになる。
　従来、特許文献１に開示されているように、イメージセンサと一体に形成された透明部材にＩＲカットフィルタ層を設けた構成は知られていた。しかしながら、測距による生体認証を行う生体認証装置において、イメージセンサと一体に形成された透明部材に赤外光を透過するＢＰＦを設けることは考えられていなかった。
　本実施の形態に係る測距装置１においては、イメージセンサ２０２と一体に形成された透明部材２０４に、ＢＰＦ２０５が形成されることで、受光部２０２ａとＢＰＦ２０５の距離を十分小さくできる。これにより、生体認証装置の撮像により得られた画像において、再入射光成分によるゴーストやフレアが、顔認証の対象となる被写体に重ならないようにすることができる。すなわち、太陽光などの強烈な光の下においても高精度の測距を実現することが可能となり、ひいては、正確な生体認証を行うことが可能となる。
＜４．第２の実施の形態＞
　図１０および図１１は、本開示の第２の実施の形態に係る測距装置１が備える撮像カメラ４０の内部構成例を示している。
　図１０および図１１の例においては、図７および図８と同様の構成に加え、固体撮像装置２００とカメラレンズＯＰの間に、カバーガラス２２１が設けられる。
　カバーガラス２２１の下面（イメージセンサ２０２側の面）には、反射防止層２２２が形成されている。一方、カバーガラス２２１の上面（カメラレンズＯＰ側の面）には、調整膜２２３が形成されている。
　上述したように、ＢＰＦ２０５は、透明部材２０４の面上に蒸着されることで形成される。一般に、蒸着により形成されたバンドパスフィルタの透過特性には、図１２に示されるように、透過させたい目的の波長を中心波長λ０として阻止域より離れた波長域にピークが現れることがある。このようなピークを抑えるためには、水素を充満させた槽の中での蒸着などを行う必要があり、非常にコストがかかってしまう。
　そこで、調整膜２２３は、このような波長域の光を透過させない特性を有するように形成される。
　図１３は、ＢＰＦ２０５と調整膜２２３の透過特性の例を示している。
　図１３において、ＢＰＦ２０５の透過特性Ｃ２０５は、実線で示されており、調整膜２２３の透過特性Ｃ２２３は、点線で示されている。
　透過特性Ｃ２０５には、透過させたい赤外光の波長９４０ｎｍの他、９４０ｎｍを中心波長として阻止域より離れた波長λ１近傍にピークが現れている。したがって、ＢＰＦ２０５は、赤外光以外にも、波長λ１近傍の光を透過させてしまう。
　一方、透過特性Ｃ２２３によれば、調整膜２２３は、波長λ１を含む波長域の光を透過させない（カットする）。
　すなわち、ＢＰＦ２０５と調整膜２２３を合わせた透過特性Ｃｍｉｘは、図中、一点鎖線で示されるようになる。透過特性Ｃｍｉｘによれば、赤外光のピーク波長域のみが透過され、波長λ１を含む赤外光のピーク波長域以外がカットされる。
　以上のように、ＢＰＦ２０５の阻止域より低波長域および／または高波長域の光を透過させない調整膜２２３が設けられることで、イメージセンサ２０２への赤外光以外の光の入射を防ぐことができる。これにより、測距の精度を低下させることなく、正確な生体認証を行うことが可能となる。
＜５．第３の実施の形態＞
　図１４は、本開示の第３の実施の形態に係る測距装置１が備える撮像カメラ４０の内部構成例を示している。
　図１４の構成においては、透明部材２０４の受光部２０２ａ（撮像面）側の面に、ＢＰＦ２０５が形成されている。また、透明部材２０４の被写体側の面（カメラレンズＯＰ側側の面）には、上述した調整膜２２３が形成されている。
　なお、図１４の構成では、イメージセンサ２０２上に、透明の接着樹脂２０３によって透明部材２０４が貼り合わされる前に、ＢＰＦ２０５を透明部材２０４の面上に形成する必要がある。
　このように、透明部材２０４の受光部２０２ａ側の面に、ＢＰＦ２０５が形成されることで、受光部２０２ａとＢＰＦ２０５の距離を非常に小さくできる。これにより、生体認証装置の撮像により得られた画像において、再入射光成分によるゴーストやフレアが、顔認証の対象となる被写体に重ならないようにすることができる。すなわち、太陽光などの強烈な光の下においても高精度の測距を実現することが可能となり、ひいては、正確な生体認証を行うことが可能となる。
＜６．第４の実施の形態＞
　図１５は、本開示の第４の実施の形態に係る測距装置１が備える撮像カメラ４０の内部構成例を示している。
　図１５の構成において、透明部材２０４は、イメージセンサ２０２の受光部２０２ａ上にキャビティ（空隙）２４１を有している。透明部材２０４のキャビティ２４１側の面（イメージセンサ２０２側の面）には、ＢＰＦ２０５が形成されている。また、透明部材２０４の被写体側の面（カメラレンズＯＰ側の面）には、上述した調整膜２２３が形成されている。
　このように、透明部材２０４の受光部２０２ａ上にキャビティ２４１を有する構成において、透明部材２０４のキャビティ２４１側の面にＢＰＦ２０５が形成されることで、受光部２０２ａとＢＰＦ２０５の距離を十分に小さくできる。これにより、生体認証装置の撮像により得られた画像において、再入射光成分によるゴーストやフレアが、顔認証の対象となる被写体に重ならないようにすることができる。すなわち、太陽光などの強烈な光の下においても高精度の測距を実現することが可能となり、ひいては、正確な生体認証を行うことが可能となる。
＜７．第５の実施の形態＞
　図１６は、本開示の第５の実施の形態に係る測距装置１が備える撮像カメラ４０の内部構成例を示している。
　図１６の構成においても、透明部材２０４は、イメージセンサ２０２の受光部２０２ａ上にキャビティ２４１を有している。透明部材２０４の被写体側の面（カメラレンズＯＰ側の面）には、ＢＰＦ２０５が形成されている。また、透明部材２０４のキャビティ２４１側の面（イメージセンサ２０２側の面）には、上述した調整膜２２３が形成されている。
　このように、透明部材２０４の受光部２０２ａ上にキャビティ２４１を有する構成において、透明部材２０４の被写体側の面にＢＰＦ２０５が形成されることで、受光部２０２ａとＢＰＦ２０５の距離を十分に小さくできる。これにより、生体認証装置の撮像により得られた画像において、再入射光成分によるゴーストやフレアが、顔認証の対象となる被写体に重ならないようにすることができる。すなわち、太陽光などの強烈な光の下においても高精度の測距を実現することが可能となり、ひいては、正確な生体認証を行うことが可能となる。
＜８．第６の実施の形態＞
　図１７は、本開示の第６の実施の形態に係る測距装置１が備える撮像カメラ４０の内部構成例を示している。
　本実施の形態の撮像カメラ４０は、固体撮像装置３００を有している。固体撮像装置３００は、カメラレンズＯＰから入射された、被写体で反射した赤外光を撮像する。
　固体撮像装置３００は、基板３０１、イメージセンサ３０２、ワイヤ３０３から構成される。
　イメージセンサ３０２は、画素が行列状に配置されてなる撮像面を形成する受光部３０２ａを有している。また、基板３０１とイメージセンサ３０２は、それぞれに設けられたボンディングパッド同士がワイヤ３０３で接続されることで、電気的に接続される。
　イメージセンサ３０２上には、透明の接着樹脂３０４によって、例えばガラス基板で形成される透明部材３０５が貼り合わされている。これにより、透明部材３０５は、イメージセンサ３０２と一体に形成される。
　透明部材３０５のイメージセンサ３０２側の面には、調整膜３０６が形成されている。また、透明部材３０５の被写体側の面（カメラレンズＯＰ側の面）には、少なくとも赤外光のピーク波長域（９３０乃至９５０ｎｍ）を透過し、赤外光のピーク波長域以外をカットする透過膜であるＢＰＦ３０７が形成されている。
　このように、基板３０１とイメージセンサ３０２がワイヤ３０３を介して接続される構成において、イメージセンサ３０２と透明部材３０５が一体に構成され、透明部材３０５の被写体側の面にＢＰＦ３０７が形成されることで、受光部３０２ａとＢＰＦ３０７の距離を十分に小さくできる。これにより、生体認証装置の撮像により得られた画像において、再入射光成分によるゴーストやフレアが、顔認証の対象となる被写体に重ならないようにすることができる。すなわち、太陽光などの強烈な光の下においても高精度の測距を実現することが可能となり、ひいては、正確な生体認証を行うことが可能となる。
＜９．電子機器の構成例＞
　上述した測距装置１は、生体認証装置の他、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラ、監視カメラや車載カメラなどの撮像装置、測距機能を備えたカメラ付き携帯電話機、測距機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
　図１８は、本開示に係る技術を適用した電子機器の構成例を示すブロック図である。
　図１８に示される電子機器５００は、光学系５０１、シャッタ装置５０２、固体撮像装置５０３、制御回路５０４、信号処理回路５０５、モニタ５０６、およびメモリ５０７を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
　光学系５０１は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの光（入射光）を固体撮像装置５０３に導き、固体撮像装置５０３の受光部に結像させる。
　シャッタ装置５０２は、光学系５０１および固体撮像装置５０３の間に配置され、制御回路５０４の制御に従って、固体撮像装置５０３への光照射期間および遮光期間を制御する。
　固体撮像装置５０３は、上述したイメージセンサを含むパッケージにより構成される。固体撮像装置５０３は、光学系５０１およびシャッタ装置５０２を介して受光部に結像される光に応じて、一定期間、信号電荷を蓄積する。固体撮像装置５０３に蓄積された信号電荷は、制御回路５０４から供給される駆動信号（タイミング信号）に従って転送される。
　制御回路５０４は、固体撮像装置５０３の転送動作、および、シャッタ装置５０２のシャッタ動作を制御する駆動信号を出力して、固体撮像装置５０３およびシャッタ装置５０２を駆動する。
　信号処理回路５０５は、固体撮像装置５０３から出力された信号電荷に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路５０５が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ５０６に供給されて表示されたり、メモリ５０７に供給されて記憶（記録）されたりする。
　このように構成されている電子機器５００においても、光学系５０１、および固体撮像装置５０３に、上述した固体撮像装置２００，３００を適用することにより、太陽光などの強烈な光の下においても高精度の測距を実現することが可能となる。
　なお、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
　また、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、他の効果があってもよい。
　さらに、本開示は以下のような構成をとることができる。
（１）
　被写体に光を照射する光源と、
　前記被写体を撮像するイメージセンサと、
　撮像により得られた画像に基づいて前記被写体との距離を算出する測距部と、
　前記イメージセンサ上で、前記イメージセンサと一体に形成された透明部材と
　を備え、
　前記透明部材は、前記光源の光のピーク波長域を透過する透過膜を有する
　測距装置。
（２）
　前記光源の光から回折光を生成する光学回折素子をさらに備え、
　前記イメージセンサは、前記回折光が照射された前記被写体を撮像する
　（１）に記載の測距装置。
（３）
　前記光源の光を、前記光学回折素子に対して垂直に入射させるための補正レンズをさらに備える
　（２）に記載の測距装置。
（４）
　前記光源は、赤外光を発光する
　（１）乃至（３）のいずれかに記載の測距装置。
（５）
　前記透明部材は、前記イメージセンサに貼り合わされたガラス基板で形成され、
　前記イメージセンサは、ＣＳＰ（Chip Size Package）構造を有する
　（１）乃至（４）のいずれかに記載の測距装置。
（６）
　前記透過膜は、前記透明部材の前記被写体側の面に形成される
　（５）に記載の測距装置。
（７）
　前記透過膜は、前記透明部材の、前記イメージセンサの撮像面側の面に形成される
　（５）に記載の測距装置。
（８）
　前記透明部材は、前記イメージセンサの前記撮像面上にキャビティを有し、
　前記透過膜は、前記透明部材の前記キャビティ側の面に形成される
　（７）に記載の測距装置。
（９）
　前記イメージセンサの撮像面と前記透過膜との距離は、少なくとも４００μｍより短い距離とされる
　（５）乃至（８）のいずれかに記載の測距装置。
（１０）
　前記イメージセンサの前記撮像面と前記透過膜との距離は、５０乃至３００μｍとされる
　（９）に記載の測距装置。
（１１）
　前記透過膜の阻止域より低波長域および／または高波長域の光を透過させない調整膜をさらに備える
　（１）乃至（１０）のいずれかに記載の測距装置。
（１２）
　被写体に光を照射する光源と、
　前記被写体を撮像するイメージセンサと、
　撮像により得られた画像に基づいて前記被写体との距離を算出する測距部と、
　前記イメージセンサ上で、前記イメージセンサと一体に形成された透明部材と
　を備え、
　前記透明部材は、前記光源の光のピーク波長域を透過する透過膜を有する
　生体認証装置。
　１　測距装置，　１０　光源，　２０　補正レンズ，　３０　光学回折素子，　４０　撮像カメラ，　２００　固体撮像装置，　２０１　基板，　２０２　イメージセンサ，　２０２ａ　受光部，　２０３　接着樹脂，　２０４　透明部材，　２０５　ＢＰＦ，　２２１　カバーガラス，　２２２　反射防止層，　２２３　調整膜，　２４１　キャビティ，　５００　電子機器，　５０３　固体撮像装置

Claims (12)

  1. 　被写体に光を照射する光源と、
    　前記被写体を撮像するイメージセンサと、
    　撮像により得られた画像に基づいて前記被写体との距離を算出する測距部と、
    　前記イメージセンサ上で、前記イメージセンサと一体に形成された透明部材と
    　を備え、
    　前記透明部材は、前記光源の光のピーク波長域を透過する透過膜を有する
    　測距装置。
  2. 　前記光源の光から回折光を生成する光学回折素子をさらに備え、
    　前記イメージセンサは、前記回折光が照射された前記被写体を撮像する
    　請求項１に記載の測距装置。
  3. 　前記光源の光を、前記光学回折素子に対して垂直に入射させるための補正レンズをさらに備える
    　請求項２に記載の測距装置。
  4. 　前記光源は、赤外光を発光する
    　請求項１に記載の測距装置。
  5. 　前記透明部材は、前記イメージセンサに貼り合わされたガラス基板で形成され、
    　前記イメージセンサは、ＣＳＰ（Chip Size Package）構造を有する
    　請求項１に記載の測距装置。
  6. 　前記透過膜は、前記透明部材の前記被写体側の面に形成される
    　請求項５に記載の測距装置。
  7. 　前記透過膜は、前記透明部材の、前記イメージセンサの撮像面側の面に形成される
    　請求項５に記載の測距装置。
  8. 　前記透明部材は、前記イメージセンサの前記撮像面上にキャビティを有し、
    　前記透過膜は、前記透明部材の前記キャビティ側の面に形成される
    　請求項７に記載の測距装置。
  9. 　前記イメージセンサの撮像面と前記透過膜との距離は、少なくとも４００μｍより短い距離とされる
    　請求項５に記載の測距装置。
  10. 　前記イメージセンサの前記撮像面と前記透過膜との距離は、５０乃至３００μｍとされる
    　請求項９に記載の測距装置。
  11. 　前記透過膜の阻止域より低波長域および／または高波長域の光を透過させない調整膜をさらに備える
    　請求項１に記載の測距装置。
  12. 　被写体に光を照射する光源と、
    　前記被写体を撮像するイメージセンサと、
    　撮像により得られた画像に基づいて前記被写体との距離を算出する測距部と、
    　前記イメージセンサ上で、前記イメージセンサと一体に形成された透明部材と
    　を備え、
    　前記透明部材は、前記光源の光のピーク波長域を透過する透過膜を有する
    　生体認証装置。
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