JP4385284B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は撮像装置及び撮像方法に関し、例えば生体内方に有する血管組織を撮像する場合に適用して好適なものである。

従来、バイオメトリクス認証の対象として目の虹彩や、指又は掌の指紋等の固有の生体的特徴が用いられている。

近年、生体的特徴の１つとして生体内方の血管組織の形成パターンが着目されており、血管内の脱酸素化ヘモグロビン（静脈血）又は酸素化ヘモグロビン（動脈血）に近赤外線帯域の光（近赤外光）が特異的に吸収されることを利用して、当該血管の形成パターンを撮像する撮像装置が提案されている（例えば特許文献１参照)。

ここで、図１１は概略的な血管撮像装置１を示したものであり、この血管撮像装置１は、近赤外光を発射するレーザ光源２を有し、レーザ光源２から発射される近赤外光の光路上には、当該近赤外光のうち特定の近赤外線帯域の光を透過する第１のフィルタ３、当該第１のフィルタ３を介して得られる光のうち血管内のヘモグロビンに吸収される近赤外線帯域の光を透過する第２のフィルタ４及び撮像素子５が順次配置される。

この場合、血管撮像装置１は、第１のフィルタ３と第２のフィルタ４との間に例えば人体の指ＦＧが介挿された状態において光源２から近赤外光を発射し、これを第１のフィルタ３を介して指ＦＧに照射する。この近赤外光は指ＦＧ内方における血管組織では内在するヘモグロビンに特異的に吸収され、それ以外の組織では透過又は反射するため、当該指ＦＧを経由して得られる近赤外光は血管組織の形成パターンを表す血管パターン光として、第２のフィルタ４を介して撮像素子５に入射することとなる。

そして撮像素子５は、かかる血管パターン光を、画素に対応するように格子状に配された複数の光電変換素子で光電変換し、これら光電変換素子で得られた信号を血管画像信号として生成するようになされている。
「週刊バイオ」第４９号、静脈照合装置、[online]、[平成１５年１１月２４日検索]、インターネット＜ＵＲＬ:http//www.mackport.co.jp/WEEKLY-BIO/bio49/bio.049.htm＞

ところでかかる撮像装置１のように生体の血管組織を撮像対象として撮像する血管撮像機能と、通常の撮像装置のように背景や生体自体等の被写体を撮像対象として撮像する通常撮像機能とを搭載した撮像装置を想定した場合、かかる撮像装置においては、血管撮像時に用いる近赤外光と、通常撮像時に得られる可視光との双方を画質の劣化させずに撮像するには光学系が複雑となる。

かかる簡易的な対処の１手法として、血管撮像時に近赤外光だけを透過するフィルタを光学系の所定位置に配置するように機械的に切り替えることが考えられるが、この場合、当該専用のフィルタを切替自在に設けなければならないためその分大型化して携帯性を重視する要請になじまず、また機械的に切り替えるようにするためその分使用上の煩雑化が伴って快適性を損なうことにもなり、この結果、使い勝手が悪くなってしまう。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、使い勝手を向上し得る撮像装置及び撮像方法を提案しようとするものである。

かかる課題を解決するため本発明は、被写体を撮像対象として撮像する第１のモードと、人体の内方を撮像対象として撮像する第２のモードとを有する撮像装置であって、近赤外光を人体に照射する照射手段と、可視光を色分光する色画素と、近赤外光を透過する近赤外光画素とを単位とする色フィルタアレイと、色フィルタアレイを経由する光を光電変換する撮像素子とを設ける。近赤外光画素は、生体の内方における静脈に特異性のある波長を含む近赤外光を透過するものとする。

また本発明は、被写体を撮像対象として撮像する第１のモードと、人体の内方を撮像対象として撮像する第２のモードとを有する撮像装置であって、近赤外光を人体に照射する照射手段と、可視光を色分光する色画素を単位とする色フィルタアレイと、色フィルタアレイを経由する光を光電変換する撮像素子と、撮像素子の光電変換結果に対して所定の信号処理を施す信号処理手段とを設ける。色フィルタアレイは、信号処理後の信号に含まれる近赤外光成分が所定の規定値以下となるよう、色画素における相対的な近赤外光の透過比率が選定される。

本発明によれば、１つのフィルタ手段及び固体撮像素子を共用して双方の撮像対象を撮像することができるため小型化を図ることができるとともに、モードに応じた専用のフィルタを設ける場合に比して小型化するのみならず、製造上及び使用上の煩雑化をも回避することができ、かくして使い勝手を向上することができる。

以下図面について本発明を適用した実施の形態を詳述する。

（１）第１の実施の形態
（１−１）撮像装置の構成
図１において、本実施の形態による撮像装置１０を示す。この撮像装置１０は、撮像部１１、撮像制御部１２及びデータ処理部１３によって構成されており、生体や背景等の被写体を撮像対象として撮像する第１のモード（以下、これを通常撮像モードと呼ぶ）を実行するようになされている。

この場合、撮像部１１は、ＣＣＤカメラ部２１前方の被写体からの反射光（可視光）を、レンズ２１Ａ、絞り２１Ｃ、レンズ２１Ｂ及びカラーＣＣＤ２１Ｄに導光する。

このとき撮像制御部１２の絞りレンズ制御部３１は、絞り２１Ｃの絞り値を制御する自動露出制御処理によりカラーＣＣＤ２１Ｄに入射する可視光の光量を調整するとともに、各レンズ２１Ａ、２１Ｂのレンズ位置を制御するオートフォーカス制御処理により撮像対象に対する焦点距離及びフォーカス位置を調整する。

また露光時間制御部３３は、カラーＣＣＤ２１Ｄに対する露光時間を規定する読出クロックを供給するようにして当該カラーＣＣＤ２１Ｄの露光時間を調整するようになされている。

この状態においてカラーＣＣＤ２１Ｄは、レンズ２１Ｂを介して入射する可視光を、マトリクス状に配された光電変換素子で光電変換し、当該光電変換により各光電変換素子に蓄えられる電荷信号を読出クロックに従って被写体画像信号Ｓ１として読み出し、これを信号処理部２２に送出する。

信号処理部２２は、画像信号Ｓ１に対して所定の信号処理を施した後にＡ／Ｄ(Analog/Digital)変換処理を施し、この結果得られる被写体画像データＤ１をデータ処理部１３に送出する。

データ処理部１３は、被写体画像データＤ１に対して所定のデータ処理を施した後に例えば内部メモリ（図示せず）に記憶することにより保持するようになされている。

このようにして撮像装置１０は通常撮像モードを実行し、生体や背景等の被写体を撮像対象として撮像することができるようになされている。

かかる構成に加えてこの撮像装置１０においては、図２に示すように、ＣＣＤカメラ部２１の配置位置と略同一面上に、当該ＣＣＤカメラ部２１に入射する雰囲気中の外光に対向する方向へ近赤外光を照射する近赤外光光源ＬＳ（ＬＳａ、ＬＳｂ）が配置されており、当該カメラ部２１に結像方向にかざすようにして配された指ＦＧ内方における血管組織を撮像対象（以下、これを生体内撮像対象と呼ぶ）として撮像するモード（以下、これを血管撮像モードと呼ぶ）を実行するようになされている。

この場合、撮像制御部１２（図１）は、操作部（図示せず）から所定の血管撮像操作が行われると、絞りレンズ制御部３１に加えて、光源制御部３２を起動することにより動作させる。

光源制御部３２は、雰囲気中で通常得られる外光の輝度よりも大きい輝度として予め設定された値となるように近赤外光光源ＬＳに出力する電圧等の出力値を制御する光源制御処理により、当該外光よりも大きい輝度の近赤外光を近赤外光光源ＬＳから指ＦＧに照射する。

この近赤外光は、図２に示したように、指ＦＧ内方における血管組織（図示せず）では内在するヘモグロビンに特異的に吸収され、それ以外の組織では透過又は反射する。一方、このとき到来する外光は、骨等に遮られることによって減衰するのみならず、その強度よりも大きい近赤外光によって実質上無視できる光となる。従って、指ＦＧを経由して得られる近赤外光は血管組織の形成パターンを表す血管パターン光として、図１に示したレンズ２１Ａ、絞り２１Ｃ、レンズ２１Ｂ及びＲＧＢフィルタ２１Ｄを順次介してカラーＣＣＤ２１Ｄに導光されることとなる。

そしてカラーＣＣＤ２１Ｄの各光電変換素子には、入射する血管パターン光の光電変換結果として得られる電荷信号が蓄積される。

このとき露光時間制御部３３は、カラーＣＣＤ２１Ｄの各光電変換素子に蓄えられる電荷信号量を電気的に制限する露光時間制御処理（いわゆる電子シャッタ）により、当該カラーＣＣＤ２１Ｄにおける血管パターン光に対する撮像感度を調整する。

具体的に露光時間制御部３３は、図３に示すように、読出クロックの立ち下がりから次の読出タイミングである立ち上がりまでの電荷蓄積期間ｔ１内における所定のリセットタイミング値を可変制御し、リセットタイミング時点から読出タイミングまでの期間(以下、これを露光期間と呼ぶ)ｔ２（図３（Ａ））を通常撮像モード時（図３（Ｂ））よりも短くするようにして固体撮像素子２１Ｅでの血管パターン光の撮像感度が最適となるように当該リセットタイミング値を設定する。

この場合、撮像感度制御部３３は、図４（Ａ）に示すように、近赤外光光源ＬＳから照射される近赤外光の輝度が外光よりも大きいことに起因して電荷蓄積期間ｔ１（図４）の途中で光電変換素子に蓄積される電荷信号が飽和するといった事態を未然に回避するのみならず、図４（Ｂ）に示すように、血管パターン光及びこのとき到来する外光に対する光電変換結果として光電変換素子に蓄えられる電荷信号量を相対的に減少させ、固体撮像素子２１Ｅにおける外光に対する撮像感度のみを低減することができるようになされている。

従って、カラーＣＣＤ２１Ｄにおいては、かかる露光時間制御部３３の露光時間制御処理により制限された電荷信号を、指ＦＧ内方の血管組織を外光による実質上の影響ない撮像状態でなる血管画像信号Ｓ２（図１）として読み出すことができることとなり、この血管画像信号Ｓ２は信号処理部２２を介して血管画像データＤ２としてデータ処理部１３に与えられることとなる。

そしてデータ処理部１３は、この血管画像データＤ２の血管画像から血管形成パターンを抽出し、当該抽出した固有の血管形成パターンを、例えば生体表面に有する指紋等のパターンを抽出する場合に比して秘匿性の高い認証情報として内部メモリ（図示せず）に記憶することにより保持するようになされている。

このようにして撮像装置１０は血管撮像モードを実行し、人体の指ＦＧ内方における血管組織を撮像することができるようになされている。

このようにこの撮像装置１０においては、通常の被写体及び生体内方に有する血管組織の双方を撮像対象として撮像することができるため、当該撮像対象ごとに別体の撮像装置を用いることがないため使い勝手を向上することができるようになされている。

なお、この撮像装置１０においては、指ＦＧの内方における血管組織のヘモグロビン（輸送蛋白）のうち、酸素化ヘモグロビンに対して特異的に吸収される波長及び脱酸素化ヘモグロビンに対して特異的に吸収される波長の双方を含む光、具体的には７００[nm]から９００[nm]までの範囲からなる波長の光に選定された近赤外光を指ＦＧに照射するようになされている。

これにより撮像装置１０においては、酸素化及び脱酸素化ヘモグロビンの混在する毛細血管組織を忠実に反映したディジタル血管画像信号Ｓ２をＣＣＤカメラ部２１を介して生成することができ、この結果、精度よく血管形成パターンを抽出してより秘匿性の高い認証情報を生成することができるようになされている。

またこの場合、酸素化及び脱酸素化ヘモグロビンに対して特異的に吸収される波長に厳密にしぼった状態の近赤外光を指ＦＧに照射する場合に比して、ＣＣＤカメラ部２１でのＳ／Ｎ比を低減するとともに、血管組織に対するエネルギー量の集中に起因してヘモグロビンが変性するといった事態を未然に回避することもできるようになされている。

（１−２）カラーＣＣＤの構成
ここで、カラーＣＣＤ２１Ｄは、互いに隣接する４つの色画素を１単位（以下、これを信号処理単位と呼ぶ）としたマトリクス状の色フィルタアレイを有し、具体的には図５に示すように、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の各色画素及び所定帯域の近赤外光を透過する「Ｎ」画素を信号処理単位ＭＵ１とした色フィルタアレイを有している。すなわち一般的なカラーＣＣＤでは「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｇ」、「Ｂ」の各色画素を信号処理単位としているのに対し、このカラーＣＣＤ２１Ｄは、当該２つの「Ｇ」画素のうちの１つを「Ｎ」画素に代えている点で異なる。

そしてこのカラーＣＣＤ２１Ｄでは、「Ｎ」画素に対して、近赤外光光源ＬＳから指ＦＧを経由して得られる７００[nm]から９００[nm]までの範囲からなる波長の近赤外光のみを透過する色フィルタ特性が選定されている。

この場合、信号処理部２２は、カラーＣＣＤ２１Ｄから出力される信号について、通常撮像モード時には「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の各色画素に対応する信号を被写体画像信号Ｓ１として用いて信号処理を施し、これに対して血管撮像モード時には「Ｎ」画素に対応する信号を血管画像信号Ｓ２として用いて信号処理を施すようになされている。

従って、この撮像装置１０では、血管撮像時に近赤外光だけを透過する専用のフィルタを切替自在に設ける必要がないため、当該切り替えによる使用上の煩雑化を回避するとともに、ＣＣＤカメラ部２１及び信号処理部２２を通常の被写体の撮像用及び生体内方の血管組織の撮像用として共用できるため小型化を図ることができるようになされている。

（１−３）第１の実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、この撮像装置１０は、血管撮像モード時には、人体の雰囲気中の光よりも強い輝度の近赤外光を人体に照射するとともに、当該人体を経由して得られる血管パターン光を光電変換するカラーＣＣＤ２１Ｄの露光時間を調整する。

そして撮像装置１０は、通常撮像モード時に被写体から反射する可視光を色分光する「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」の各色画素と、血管撮像時に人体を経由して得られる血管パターン光（近赤外光）を透過する「Ｎ」画素（近赤外光画素）とを単位とした色フィルタアレイからなるカラーＣＣＤ２１Ｄを介して被写体及び血管組織の双方を撮像する。

従って、撮像装置１０は、血管撮像時に近赤外光だけを透過する専用のフィルタを切替自在に設ける必要がないため、当該切り替えによる使用上の煩雑化を回避するとともに、ＣＣＤカメラ部２１及び信号処理部２２を通常の被写体の撮像用及び生体内方の血管組織の撮像用として共用できるため小型化を図ることができる。

以上の構成によれば、１つのカラーＣＣＤ２１Ｄだけで双方の撮像対象を撮像するようにしたことにより、モードに応じた専用のフィルタを設ける場合に比して小型化するのみならず、製造上及び使用上の煩雑化をも回避することができ、かくして使い勝手を向上することができる。

（１−４）第１の実施の形態に対する他の実施の形態
上述の第１の実施の形態においては、被写体から反射する可視光を色分光する所定の色画素と、上記近赤外光を透過する近赤外光画素とを単位とした色フィルタアレイからなるフィルタ手段として、カラーＣＣＤ２１Ｄを適用（即ちＣＣＤと一体にする）ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該カラーＣＣＤ２１Ｄの色フィルタアレイからなるフィルタを、光路上の所定位置にＣＣＤとは別体に設けるようにしても良い。

また上述の第１の実施の形態においては、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」及び「Ｎ」の４色画素を信号処理単位ＭＵ１とした色フィルタアレイを有するカラーＣＣＤ２１Ｄ（図５）を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該４色画素にさらに「Ｇ」画素を加えた５色画素を信号処理単位とした色フィルタアレイを有するカラーＣＣＤを用いるようにしても良い。この場合、視覚上における明るさの感度が高い「Ｇ」画素を物理的に増やして当該光量の入射面積を大きくする分、通常モード時には色純度のバランスを崩すことなく被写体画像信号Ｓ１を得ることができるため、当該被写体画像の画質を向上することができる。

さらに上述の第１の実施の形態においては、「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」及び「Ｎ」の４色画素を信号処理単位ＭＵ１とした色フィルタアレイを有するカラーＣＣＤ２１Ｄ（図５）を用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該色フィルタアレイを有する全画素読み出し方式のカラーＣＣＤを用いるようにしても良い。この場合、上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

さらに上述の第１の実施の形態においては、ＲＧＢ系のカラーＣＣＤ２１Ｄを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば図６に示すように、「Ｃｙ」、「Ｍｇ」、「Ｙｅ」、「Ｇ」及び「Ｎ」の各色画素を信号処理単位ＭＵ２とした色フィルタアレイを有する補色系のカラーＣＣＤを用いるようにしても良い。

この場合、補色系のカラーＣＣＤに全画素読み出し方式のカラーＣＣＤが用いられている場合には「Ｎ」画素の配置位置に対する制限を加える必要はないが、補色市松色差線順次方式が採用されている場合、当該補色市松色差線順次方式では補色系のカラーＣＣＤから出力される信号が、当該各色画素にそれぞれ対応する独立の信号として出力されるのではなく、図７に示すように、奇数又は偶数フィールドラインごとに縦列上における２画素分の合成信号として順次出力されるため、「Ｎ」画素の配置条件として、図６に示したように、偶数（奇数）フィールドライン上において互いに隣接する信号処理単位ＭＵ２の各「Ｎ」画素を同じ縦列上に配置する必要がある。

このようにして色差よりも感度や描写を優先的に重視する補色系のカラーＣＣＤを採用すれば、動く被写体を撮像する場合には第１の実施の形態の場合に比して特に有効である。

さらに上述の第１の実施の形態においては、固体撮像素子としてカラーＣＣＤ２１Ｄを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに代えて、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いるようにしても良い。

この場合、ＣＭＯＳは、ＣＣＤとは異なり、水平及び又は垂直走査の制御により各画素独立の信号を容易に得ることができることから、配置条件等の制限を要することなく上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（２）第２の実施の形態
（２−１）撮像装置の構成
図１との対応部分に同一符号を付した図８に示すように、この撮像装置２０は、カラーＣＣＤ２１Ｄに代えて、補色市松色差線順次方式の補色系カラーＣＣＤ５１Ｄを採用した点を除いて、第１の実施の形態における撮像装置１０と同一構成でなる。

この補色系カラーＣＣＤ５１Ｄは、互いに隣接する４つの色画素を信号処理単位としてマトリクス状に配した最も一般的な色フィルタアレイを有し、具体的には図９に示すように、「Ｃｙ」、「Ｍｇ」、「Ｙｅ」、「Ｇ」の各色画素を信号処理単位ＭＵ３とした色フィルタアレイを有している。

実際上、撮像装置２０（図８）は、通常撮像モード時には当該モードに応じた撮像制御部１２の制御により撮像部１１における対応する各部の撮像状態を調整し、ＣＣＤカメラ部２１前方の被写体から到来する雰囲気中の外光（可視光）を、レンズ２１Ａ、絞り２１Ｃ及びレンズ２１Ｂを順次介して補色系カラーＣＣＤ５１Ｄに導光する。

一方、撮像装置２０は、血管撮像モード時には当該モードに応じた撮像制御部１２の制御により撮像部１１における対応する各部の撮像状態を調整し、ＣＣＤカメラ部２１前方の人体を経由して得られる血管パターン光（近赤外光）を、レンズ２１Ａ、絞り２１Ｃ及びレンズ２１Ｂを順次介して補色系カラーＣＣＤ５１Ｄに導光する。

そして補色系カラーＣＣＤ５１Ｄは、かかる可視光又は血管パターン光を光電変換し、この結果対応する各光電変換素子に蓄積される電荷信号を、図７において上述したように、奇数又は偶数フィールドラインごとに縦列上における２画素分の合成信号として順次読み出し、これを被写体画像信号Ｓ１１又は血管画像信号Ｓ１２として信号処理部２２に送出する。

信号処理部２２は、被写体画像信号Ｓ１１又は血管画像信号Ｓ１２に対して補色市松色差線順次方式に準拠した信号処理を施すようになされており、具体的には、輝度信号をＹ、色差信号をＣｂ、Ｃｙとすると、次式

のように、互いに隣接する縦列上における２画素分の合成信号を加算して輝度信号Ｙとして、又は当該合成信号を減算して色差信号Ｃｂ、Ｃｙとして算出する加減算処理を施す。

そして信号処理部２２は、かかる加減算処理結果に対してＡ／Ｄ変換処理を施し、この結果得られる被写体画像データＤ１１又は血管画像データＤ１２をデータ処理部１３に送出する。

このようにして撮像装置２０は通常撮像モード又は血管撮像モードを実行し、通常の被写体及び生体内方に有する血管組織の双方を撮像対象として撮像することができるようになされている。

（２−２）補色系カラーＣＣＤにおける色フィルタ特性
ところで、かかる撮像装置２０では、ＣＣＤカメラ部２１に入射する可視光及び血管パターン光（近赤外光）の双方を１つの補色系カラーＣＣＤ５１Ｄで光電変換するため、通常撮像モード時には、当該補色系カラーＣＣＤ５１Ｄの光電結果（被写体画像信号Ｓ１１）に含まれる近赤外光成分に起因して色純度のバランスが崩れ、ひいては被写体画像の画質劣化が生じてしまう。この画質劣化は、色差よりも感度や描写を優先的に重視するのに適した補色系カラーＣＣＤ５１Ｄを採用しているためより顕在化する。

そこでこの実施の形態における補色系カラーＣＣＤ５１Ｄでは、近赤外光成分に起因する色純度のバランスが崩れないように、「Ｃｙ」、「Ｍｇ」、「Ｙｅ」、「Ｇ」の各色画素に対する色フィルタ特性がそれぞれ選定されている。

具体的には、被写体画像信号Ｓ１１は奇数又は偶数フィールドラインごとに縦列上における２画素分の合成信号として順次読み出され、信号処理部２２において、（１）式に示されているように、互いに隣接する画素に対応する合成信号同士が減算されることによって色差信号Ｃｂ、Ｃｙとして算出されることから、奇数フィールドラインの色差信号Ｃｂと、偶数フィールドラインの色差信号Ｃｙとにそれぞれ含まれる近赤外光成分を等しく得ることができれば、近赤外光成分に起因して色純度のバランスが崩れることがなくなることになる。

この場合、「Ｒ」信号又は「Ｂ」信号と、「Ｃｙ」、「Ｇ」、「Ｍｇ」、「Ｙｅ」の信号における色空間変換は一般的に次式

の関係にあることから、色差信号Ｃｂ、Ｃｙに含まれる「Ｎ」成分が「０」となるようにするためには、補色系カラーＣＣＤ５１Ｄにおける「Ｃｙ」画素、「Ｇ」画素、「Ｍｇ」画素、「Ｙｅ」画素での近赤外光の透過比率を「６」：「１」：「０」：「１０」として選定すれば良い。この場合、補色系カラーＣＣＤ５１Ｄにおける視覚的な色フィルタ特性としては、図１０に示すようになる。なお、かかる透過比率は原色に対する比率ではなく相対的な比率を意味するものである。

実際上、かかる透過比率の補色系カラーＣＣＤ５１Ｄを順次介して得られる被写体画像信号Ｓ１１から色差信号Ｃｂ、Ｃｙを算出すると、次式

のように「Ｎ」成分が相殺されることが分かる。従って色純度のバランスを崩さずに被写体画像を得ることができることとなる。

一方、被写体画像信号Ｓ１１から輝度信号Ｙを算出すると、次式

のように「Ｎ」成分が含まれてしまう分だけ劣化してしまうが、これについては、色差信号Ｃｂ、Ｃｙの低域成分から生成した輝度信号を（４）式に合成する手法を用いれば、実質的な画質の劣化とはならず問題がない。因みに、近赤外光に対して分解能を引き下げるように光学系を設計しても良い。

なお、かかる補色系カラーＣＣＤ５１Ｄを採用すると、血管撮像モード時には色差信号が得られなくなるが、当該撮像目的としての血管組織の血管形成パターンの抽出には何ら影響がないため問題はない。

（２−３）第２の実施の形態の動作及び効果
以上の構成において、この撮像装置２０では、補色系カラーＣＣＤ５１Ｄにおける信号処理単位ＭＵ３内の各色画素における相対的な近赤外光の透過比率を、（２）式の色空間変換後の色差信号Ｃｂ、Ｃｙに含まれる「Ｎ」成分が「０」となるように選定する。

従って撮像装置２０では、第１の実施の形態の場合と同様に、１つの補色系カラーＣＣＤ５１Ｄだけで双方の撮像対象を撮像するため、モードに応じた専用のフィルタを設ける場合に比して小型化するのみならず、製造上及び使用上の煩雑化をも回避することができる。

これに加えて、この撮像装置２０では、１つの補色系カラーＣＣＤ５１Ｄだけで通常の被写体及び生体内方に有する血管組織の画質を実質的に劣化させることなく、当該双方の撮像対象を撮像することができ、また図９に示した補色系カラーＣＣＤに比べた場合には格段に画質を向上することができる。

以上の構成によれば、補色系カラーＣＣＤ５１Ｄにおける信号処理単位ＭＵ３内の各色画素における相対的な近赤外光の透過比率を、色空間変換後の色差信号Ｃｂ、Ｃｙに含まれる「Ｎ」成分が「０」となるように選定するようにしたことにより、１つの補色系カラーＣＣＤ５１Ｄだけで通常の被写体及び生体内方に有する血管組織の画質を実質的に劣化させることなく、当該双方の撮像対象を撮像することができ、かくして上述の第１の実施の形態の場合に比してより使い勝手を向上することができる。

（２−４）第２の実施の形態に対する他の実施の形態
上述の第２の実施の形態においては、被写体から反射する可視光及び近赤外光を透過するフィルタ手段として、補色系カラーＣＣＤ５１Ｄを適用（即ちＣＣＤと一体にする）ようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、当該カラーＣＣＤ５１Ｄの色フィルタアレイからなるフィルタを、光路上の所定位置にＣＣＤとは別体に設けるようにしても良い。

また上述の第２の実施の形態においては、補色系カラーＣＣＤ５１Ｄにおける信号処理単位ＭＵ３内の各色画素における相対的な近赤外光の透過比率を、信号処理部２２での（２）式の色空間変換後の色差信号Ｃｂ、Ｃｙに含まれる「Ｎ」成分が「０」となるように選定するようにした場合について述べたが、本発明は、当該補色系カラーＣＣＤ５１ＤとはＣＣＤの種類や信号処理単位における色画素の数等が異なっていても良く、また信号処理部２２が（２）式の色空間変換処理以外の信号処理を施す信号処理手段であっても良く、さらに「Ｎ」成分が「０」ではなくある規定値以下となるようにしても良く、要は、可視光を色分光する複数の色画素を単位とした色フィルタアレイでなり、当該色画素における相対的な近赤外光の透過比率が、所定の信号処理後の信号に含まれる近赤外光成分が所定の規定値以下となるように選定されていれば良い。

さらに上述の第２の実施の形態においては、固体撮像素子として補色系カラーＣＣＤ５１Ｄを用いるようにした場合について述べたが、本発明はこれに代えて、ＣＭＯＳ(Complementary Metal Oxide Semiconductor)を用いるようにしても良い。

この場合、ＣＭＯＳは、ＣＣＤとは異なり、水平及び又は垂直走査の制御により各画素独立の信号を容易に得ることができることから、配置条件等の制限を要することなく上述の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（３）第１の実施の形態及び第２の実施の形態に共通する他の実施の形態
上述の実施の形態においては、人体に到来する可視光よりも強い輝度の近赤外光を人体に照射する照射手段として、雰囲気中で通常得られる外光の輝度よりも大きい輝度として予め設定された値となるように近赤外光光源ＬＳに出力する電圧等の出力値を制御するようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば当該外光の輝度の検出し、この検出結果に応じて決定した設定値となるように近赤外光光源ＬＳに出力する出力値を制御するようにしても良い。このようにすれば、血管撮像する場に応じた輝度の近赤外光を照射することができるため、その都度同じ強度の近赤外光を照射する場合に比して消費電力化を図ることができる。

またこの場合、照射光として、生体の内方における動脈及び静脈双方の血管組織に特異性のある波長を含む光を照射するようにしたが、本発明はこれに限らず、動脈又は静脈いずれか一方の血管組織に特異性のある波長を含む光を生体に照射するようにしても良い。

さらにこの場合、照射対象として、生体の指を適用するようにしたが、本発明はこれに限らず、生体の網膜や生体の全身等、この他種々の部位を適用することができる。

また上述の実施の形態においては、ＣＣＤカメラ部２１の配置位置と略同一面上に近赤外光光源ＬＳ（ＬＳａ、ＬＳｂ）を配置し、カラーＣＣＤ２１Ｄへの入射方向と対向する方向側へ近赤外光を照射するようにした場合について述べたが本発明はこれに限らず、この他種々の位置に１又は２以上の近赤外光光源を配置し、この他種々の方向から近赤外光を照射するようにしても良い。

さらに上述の実施の形態においては、固体撮像素子における露光時間を調整する露光時間調整手段として、電荷蓄積期間ｔ１（図４（Ａ））内における所定のリセットタイミング時にリセットようにした場合について述べたが、本発明はこれに限らず、絞りレンズ制御部３１での光量調整の度合いに応じて電荷蓄積期間ｔ１（図４（Ａ））内におけるリセットタイミングを変更するようにしても良く、また近赤外光光源ＬＳに対する出力を制御する際の設定値に応じて電荷蓄積期間ｔ１（図４（Ａ））内におけるリセットタイミングを変更するようにしても良く、さらにはこれらを組み合わせるようにしても良い。このようにすれば、カラーＣＣＤ２１Ｄにおける血管パターン光に対する撮像感度をより適応的に調整することができるため、指ＦＧ内方における血管組織を忠実に反映した血管画像信号Ｓ２として生成することができる。

本発明は、被写体を撮像対象として静止画撮像又は動画撮像する電子機器に利用可能である。

第１の実施の形態における撮像装置の構成を示す略線図である。 近赤外光光源の配置及び近赤外光の光流の様子を示す略線図である。 電子シャッタの説明に供する略線図である。 電子シャッタによる撮像感度の調整の説明に供する略線図である。 ＲＧＢフィルタの色フィルタアレイを示す略線図である。 補色系フィルタの色フィルタアレイを示す略線図である。 補色系市松色差順次方式の出力信号の説明に供する略線図である。 第２の実施の形態における撮像装置の構成を示す略線図である。 第２の実施の形態における補色系フィルタの色フィルタアレイを示す略線図である。 フィルタ特性を示す略線図である。 従来による撮像装置の構成を示す略線図である。

符号の説明

１０、２０……撮像装置、１１……撮像部、１２……撮像制御部、１３……データ処理部、２１……ＣＣＤカメラ部、２１Ｄ……カラーＣＣＤ、５１Ｄ……補色系カラーＣＣＤ、２２……信号処理部、３１……絞りレンズ制御部、３２……光源制御部、３３露光時間制御部。

Claims (9)

1. 被写体を撮像対象として撮像する第１のモードと、人体の内方を撮像対象として撮像する第２のモードとを有する撮像装置であって、
   近赤外光を上記人体に照射する照射手段と、
   可視光を色分光する色画素と、上記人体の内方における静脈に特異性のある波長を含む近赤外光を透過する近赤外光画素とを単位とする色フィルタアレイと、
   上記色フィルタアレイを経由する光を光電変換する撮像素子と
   を具えることを特徴とする撮像装置。
2. 上記第１のモードでの撮像素子の感度と、上記第２のモードでの撮像素子の感度とを異なる感度に調整する感度調整手段
   をさらに具えることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
3. 上記照射手段は、
   上記第２のモードにおいて上記近赤外光を、該近赤外光以外の光を無視できる程度の輝度値で照射し、
   上記感度調整手段は、
   上記第１のモードでの撮像素子に対する露光時間よりも、上記第２のモードでの撮像素子に対する露光時間を短くする
   請求項２に記載の撮像装置。
4. 上記感度調整手段は、
   上記輝度値に応じて、上記第２のモードでの撮像素子に対する露光時間を短くする
   請求項３に記載の撮像装置。
5. 上記感度調整手段は、
   絞りレンズにおける絞りの度合いに応じて、上記第２のモードでの撮像素子に対する露光時間を短くする
   請求項３に記載の撮像装置。
6. 被写体を撮像対象として撮像する第１のモードと、人体の内方を撮像対象として撮像する第２のモードとを有する撮像装置の撮像方法であって、
   上記第２のモードを実行すべき操作が行われたことを契機として、近赤外光を照射するよう照射手段を制御する第１のステップと、
   可視光を色分光する色画素と、上記人体の内方における静脈に特異性のある波長を含む近赤外光を透過する近赤外光画素とを単位とする色フィルタアレイを経由する光を光電変換する撮像素子の感度を調整する第２のステップと
   を有する撮像方法。
7. 被写体を撮像対象として撮像する第１のモードと、人体の内方を撮像対象として撮像する第２のモードとを有する撮像装置であって、
   近赤外光を上記人体に照射する照射手段と、
   可視光を色分光する色画素を単位とする色フィルタアレイと、
   上記色フィルタアレイを経由する光を光電変換する撮像素子と、
   上記撮像素子の光電変換結果に対して所定の信号処理を施す信号処理手段と
   を具え、
   上記色フィルタアレイは、
   上記信号処理後の信号に含まれる近赤外光成分が所定の規定値以下となるよう、上記色画素における相対的な上記近赤外光の透過比率が選定された
   ことを特徴とする撮像装置。
8. 上記色フィルタアレイは、補色系の色画素を単位とする色フィルタアレイでなり、所定の色空間変換後の信号に含まれる近赤外光成分が所定の規定値以下となるよう、上記色画素における相対的な上記近赤外光の透過比率が選定された
   ことを特徴とする請求項７に記載の撮像装置。
9. 被写体を撮像対象として撮像する第１のモードと、人体の内方を撮像対象として撮像する第２のモードとを有する撮像装置の撮像方法であって、
   上記第２のモードを実行すべき操作が行われたことを契機として、近赤外光を照射するよう照射手段を制御する第１のステップと、
   可視光を色分光する色画素を単位とする色フィルタアレイを経由する光を光電変換する撮像素子の感度を調整する第２のステップと
   を有し、
   上記色フィルタアレイは、
   上記撮像素子の光電変換結果に対して施される所定の信号処理後の信号に含まれる近赤外光成分が所定の規定値以下となるよう、上記色画素における相対的な上記近赤外光の透過比率が選定される
   ことを特徴とする撮像方法。

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