CN105072998A - 手掌静脉摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供手掌静脉摄像装置，该手掌静脉摄像装置能够装配在薄型的电子设备中。手掌静脉摄像装置(9)具有：包括图像传感器(18)和摄像镜头模块(19)的摄像系统；包括在该摄像系统的周围呈圆环状配置的多个照明用红外LED(21)和导光体(22)的照明系统；包括在该照明用系统的外侧配置的多个测距用LED(24)和测距用镜头模块(25)的测距系统；至少包括CPU和存储器的多个芯片部件(17)的控制系统；在上下表面具有上述摄像系统、上述照明系统、上述测距系统、上述控制系统的印制电路基板(16)；将该印制电路基板和上述各个系统一起收纳的框体(13)；覆盖该框体的上部开口的顶盖(14)；以及凹部(15)，其在该顶盖的内侧上表面中的与上述摄像镜头模块对置的部分比周围部分薄，上述摄像镜头模块(19)被配置成上部进入上述凹部(15)中的形状，装置主体的厚度为6mm以下。

Description

手掌静脉摄像装置
技术领域
本发明涉及手掌静脉摄像装置。
背景技术
以往，广泛采用向对象物照射均匀的光、拍摄对象物的规定范围的摄像装置。如下的图像处理系统也得到广泛应用，该图像处理系统对这种摄像装置的摄像数据进行图像处理，取得清晰的数字摄像图像并用于各种方面。
例如，随着近年来的仿生技术的发展提出了各种装置，这些装置拍摄人体中能够识别个人的部分即活体的特征，例如拍摄手脚的指纹、眼睛的视网膜、人脸、血管等，识别活体的特征来进行个人认证。
尤其是手掌和手指的血管、掌纹能够得到比较多的个人特征数据，因而适合于可靠性较高的个人认证的提高。另外，血管(静脉)的模样从胎儿时起一生不变，可以说是万人不同，适合于个人认证。
在以往利用该性质的血管像认证技术的摄像装置中，在登记或者认证时，利用者将手掌接近摄像装置。摄像装置发出近红外线光并照到手掌。摄像装置通过图像传感器接收从手掌反射的近红外线。
流入静脉的红血球中的血红朊失去氧分。该血红朊(还原血红朊)吸收760纳米附近的近红外线。因此，在近红外线照到手掌时，仅静脉所在的部分进行少量反射，根据所反射的近红外线的强弱，能够识别静脉的位置。
利用者首先利用摄像装置将自己手掌的静脉图像数据登记在服务器和ID卡中。然后，为了进行个人认证，利用者利用摄像装置读取自己手掌的静脉图像数据，将所读取的静脉图像和从自己的ID引出的静脉登记图像的静脉的模样进行核对，由此进行个人认证。
作为将这样的摄像装置小型化至能够装配在ATM等设备中的技术，首先在电路基板安装图像传感器和在该图像传感器的周围排列的多个发光元件，通过环状导光体使这多个发光元件的光对摄像范围进行照明。
另外，还提出了在同一基板安装受光系统和发光系统而实现小型化的摄像装置，在环状导光体的环内收纳摄像用光学单元，在其底部配置图像传感器，并接受由环状导光体照明的摄像范围的反射光像(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007－229360号公报
发明概要
发明要解决的问题
然而，近年来对于如笔记本式个人电脑等那样薄型的电子设备也要求个人认证。例如，将指尖触摸认证用面板来进行指纹认证的方式等已经得到实际应用。
指纹认证的指尖触摸方式在实际应用时伴随有意外的烦恼。与此相对，前述的手掌静脉认证是将手置于摄像装置的上方的方式，因而比较简便。
但是，参照专利文献1的说明可知，记载了使用的图像传感器是宽幅640点的图像传感器。通常宽幅640点的图像传感器的芯片大小约为6×7mm、安装于基板的封装体的大小约为9×9mm。
另外，参照该专利文献1的附图(例如图1的剖视图)可知，相对于图像传感器30的宽度尺寸a，摄像装置1的纵横的尺寸是“3.75a”、高度尺寸是“3.0a”。如果设a＝9mm，则摄像装置1的纵横约为34×34mm、高度约为27mm。
笔记本式个人电脑等薄型电子设备再厚也就25mm左右，是仅由触摸屏式的显示画面构成的平板状的便携式电子设备，厚度在10mm以下。这样将很难装配高度为27mm的摄像装置。
发明内容
本发明正是为了解决上述以往的问题而提出的，其目的在于，提供薄型的手掌静脉摄像装置，能够装配在例如笔记本式个人电脑等那样的薄型电子设备中。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题，本发明的手掌静脉摄像装置构成为至少具有：筒框状的框体；印制电路基板，其被水平地保持在该框体的内部；摄像系统，其由安装于该印制电路基板的上表面的图像传感器和摄像镜头模块构成；以及顶盖，其覆盖所述框体的上部开口，以保护该摄像系统的所述摄像镜头模块，该顶盖在内侧上表面中的与所述摄像镜头模块对置的部分具有比周围部分薄的凹部，所述摄像镜头模块以上部进入所述凹部中的形状配置。
在该手掌静脉摄像装置中，所述印制电路基板构成为在下表面安装构成控制系统的多个芯片部件，该控制系统至少包括CPU和存储器，在所述框体被装配于装配对象装置时，在该芯片部件的底面和所述框体的底部开口面之间形成有所述芯片部件不与所述装配对象装置的装配载置面接触的程度的间隙。
另外，在该手掌静脉摄像装置中，例如在所述印制电路基板的四角安装有由透镜部和光圈部构成的测距用镜头模块。在这种情况下，所述测距用镜头模块的所述透镜部被从所述光圈部切离而与所述顶盖一体成型。
另外，在该手掌静脉摄像装置中，例如所述凹部可以形成为被切成圆形的形状，也可以形成为圆锥台状，该圆锥台状由中央部的圆形的水平面和从该水平面的所述圆形的周围向四方的厚壁部扩展的斜面构成。另外，所述框体的高度为5mm以下，所述顶盖的周边部的厚度为1mm以下。
发明效果
本发明能够提供手掌静脉摄像装置，该手掌静脉摄像装置能够装配在例如笔记本式个人电脑等那样的薄型电子设备中。
附图说明
图1的(a)是示出装配了本发明的实施例1的手掌静脉摄像装置(摄像装置)的笔记本式个人电脑的立体图，(b)是示出该摄像装置的使用方法的图。
图2的(a)是实施例1的摄像装置的侧剖视图，(b)是(a)的A-A’截面向视图(Pt板16上的LED和图像传感器的配置图)，(c)是仅提取示出(a)的圆环状导光体的放大立体图。
图3的(a)是仅提取示出实施例1的摄像装置的顶盖的侧剖视图，(b)是按照箭头a所示从斜下方观察(a)的立体图。
图4是示出实施例1的摄像装置的镜头模块的更详细的结构和摄像装置整体的高度尺寸的具体情况的图。
图5的(a)是示出实施例2的摄像装置的侧剖视图，(b)是仅提取其顶盖并从内侧斜下方观察的立体图，(c)、(d)是仅提取与实施例1不同的构成部分来简略示出以进行比较的图。
图6的(a)是示出实施例3的摄像装置的侧剖视图，(b)是仅提取其顶盖并从内侧斜下方观察的立体图。
具体实施方式
下面，详细说明本发明的实施方式。
[实施例1]
图1的(a)是示出装配了实施例1的手掌静脉摄像装置(以下简称为摄像装置)的笔记本式个人电脑的立体图，图1的(b)是示出该摄像装置的使用方法的图。
如图1的(a)所示，笔记本式个人电脑1具有盖2和主体3，在敞开的盖2的内表面形成有液晶显示装置4。在将盖2敞开后的主体3，在其上表面形成有占据中央部大部分的键盘5。
另外，在键盘5的下方的区域中，在中央部配置有触摸屏式定点设备6，在其左右配置有左击按钮7和右击按钮8。并且，在主体3上表面的右下角配置有摄像装置9。
摄像装置9是装配型的手掌静脉摄像装置，如图1的(b)所示，使用者10通过将手掌11置于摄像装置9的上方约50mm处，从摄像装置9照射特定波长的近红外线12，手掌11的静脉像被摄像装置9的图像传感器18读取而进行个人认证。
图2的(a)是所述摄像装置9的侧剖视图，图2的(b)是示出印制基板16上的LED和图像传感器18的配置的俯视图，图2的(c)是仅提取示出该图(a)的圆环状导光体的放大立体图。
如图2的(a)、(b)、(c)所示，摄像装置9具有大致呈正方形的框状的框体13。框体13的底部开口，在上部安装有顶盖14。顶盖14具有用于保护内部部件的固定强度。
该顶盖14是透明的树脂成形品，在顶盖14的内面中央部形成有凹部15，以维持固定强度并实现装置整体的薄型化。另外，该顶盖14也可以构成为兼做可见光截止滤波器。
在框体13设有封堵底部的开口的印制基板16。CPU和存储器等构成控制系统的多个芯片部件17安装于印制基板16的底面。
另一方面，在印制基板16的上表面，在中央设有由图像传感器18和在其上方配置的镜头模块19构成的摄像系统，还设有由多个(在该例中是8个)照明用LED21和圆环状导光体22构成的照明系统，照明用LED21以包围图像传感器18的方式配置成环状，圆环状导光体22配置在这些照明用LED21的上方。
照明用LED21在环状的配置中被划分成4块，在各块的中央配置有受光元件23。受光元件23是为了进行左右的照明用LED21的光量控制而设置的。
另外，在印制基板16的上表面还设有由检测手掌11并测定其距离的测距用LED24、和测距用透镜25构成的距离计测系统。这些光学构成要素形成于一片印制基板16上，以便实现装置整体的小型化和薄型化及低成本化。
图3的(a)是仅提取示出顶盖14的侧剖视图，图3的(b)是按照箭头a所示从斜下方观察该图(a)的立体图。如图3的(a)、(b)所示，顶盖14的尺寸是纵横分别为20mm、厚度为0.9mm。并且，凹部15的直径φ＝9.0mm、面厚度为0.6mm。
该顶盖14是如上所述的树脂成形品，凹部15的缘面26形成为使外径部的缘面大于内径部，以便容易从模具中抽出来，即不形成“笼罩部”。
图4是示出镜头模块19的更详细的结构和摄像装置9整体的高度尺寸的具体情况的图。另外，在图4中，对与图2及图3所示的结构相同的结构部分标注与图2及图3相同的标号来示出。
另外，镜头模块19的周围的构成部分被切去，并省略图示。考虑到认证操作的操作性，镜头模块19即使是小型的也需要广角的镜头，并使用如图4所示的由3片非球面透镜构成的透镜组，以便在例如约50mm的距离处拍摄手掌11整体。
镜头模块19由收纳透镜组的镜筒28、和安装部27构成，安装部27支撑该镜筒28，将镜筒28与印制基板16连接。在镜筒28的内部，从上侧起依次收纳第1透镜29、光圈31、第2透镜32、第3透镜33、波长选择滤波器26。
顶盖14以使前述的凹部15的下表面接近第1透镜29的上方的方式配置，以便形成用于保护透镜面的空隙c。另外，波长选择滤波器26是仅使近红外线的波长透过的波长选择滤波器。
但是，在如前面所述使顶盖14兼做可见光截止滤波器的情况下，也可以将波长选择滤波器26作为IR截止滤波器，该IR截止滤波器切断波长比在图像传感器18需要的近红外波长长的红外光。
另外，也可以与顶盖14无关，而使用切断在图像传感器18需要的波长以外的光的带通滤波器，作为镜筒28内部的波长选择滤波器。
在该图4中也示出了顶盖14的厚度a、凹部15的面部厚度b、凹部15的下表面与镜头模块19的上部之间的间隔c、从传感器检测面观察的焦点调整后的透镜上端高度d、图像传感器的厚度e、印制基板的厚度f、芯片部件17的高度g、芯片部件17的底面与框体13的下端部的铅直方向的间隙h。
为了装置薄型化，需要使顶盖14的厚度a和凹部15的面部厚度b尽可能地薄，但厚度是从彼此不同的观点决定的。首先，使凹部15的面部厚度b达到能够模塑成形的临界薄度，使周边部的厚度a达到能够维持顶盖14的强度的临界薄度。并且，摄像装置9整体的综合高度H(参照图1的(a))为H＝b+c+d+e+f+g+h。
其中，实际的尺寸(mm)是b＝0.6、c＝0.2、d＝2.7、e＝0.7、f＝0.6、g＝1.1、h＝0.1，即H＝6.0mm。
这样，如果摄像装置9整体的综合高度H是6.0mm，则能够装配在相当薄的电子设备中。另外，在框体13的底部没有保护板，但由于将芯片部件17的底面与框体13的下端部的铅直方向的间隙设为h＝0.1mm，因而不会在空间上和电子设备侧的部件产生竞争，不会产生问题。
[实施例2]
图5的(a)是示出实施例2的摄像装置的侧剖视图，图5的(b)是仅提取该摄像装置的顶盖并从内侧斜下方观察的立体图，图5的(c)、(d)是仅提取与实施例1不同的构成部分来简略地示出以进行比较的图。
另外，图5的(a)所示的摄像装置35除一部分与图2的(a)所示的实施例1不同以外，其它结构是相同的结构，因而仅对于需要说明的部分，对与图2的(a)的结构相同的构成部分标注与图2的(a)相同的标号，对与图2的(a)的结构不同的部分标注新的标号进行示出。
如图5的(a)、(b)所示，本示例的摄像装置35构成为将图2的(a)所示的测距用透镜25分割成上下部分，上部的透镜部34形成于顶盖36的四角，下部的光圈部37配置在框体13侧。
图2的(a)所示的测距用透镜25如图5的(c)所示是光圈部37和透镜34成为一体的结构，但在本示例中，光圈部37是用于设定从测距用LED24照射并入射到透镜部34的光的透镜部入射口径的功能部分，不一定如图5的(c)那样与透镜部34成为一体。
因此，如果按照图5的(d)所示将光圈部37切离并配置在框体13侧，将透镜部34按照图5的(a)、(b)所示形成于顶盖36的四角，则透镜部34的制造效率提高，能够有助于降低成本。
[实施例3]
图6的(a)是示出实施例3的摄像装置的侧剖视图，图6的(b)是仅提取其顶盖并从内侧斜下方观察的立体图。另外，图6的(a)所示的摄像装置40除一部分与图5的(a)所示的实施例2不同以外，其它结构是相同的结构。
因此，仅对于需要说明的部分，对与图5的(a)的结构相同的构成部分标注与图5的(a)相同的标号，对与图5的(a)的结构不同的部分标注新的标号来示出。
如图6的(a)、(b)所示，本示例的摄像装置40的顶盖41的形状不是将图5的(a)所示的顶盖36的凹部15按照图5的(a)、(b)所示挖掘成圆形的形状，而是使从凹部15的上圆周部一直到从圆环状导光体22出射的照明通过的区域的外侧形成为斜面。
因此，凹部整体的形状成为以原来的凹部15的上圆周部为顶部的圆锥台42的形状。
另外，如图5那样深挖形状的凹部在模塑成形时形成原料不易进入的部分，虽然通常难以成形，但如果是如图6那样的圆锥台状的凹部，则没有阶梯差，因而原料容易进入，具有解决了成形上的问题的优点。
另外，在上述的实施例中，将摄像装置的厚度设为6mm，但通过使顶盖内面中央的凹部的厚度、摄像镜头模块的由3片非球面透镜构成的透镜组的规格、图像传感器的厚度、芯片部件的厚度等进一步薄型化，当然也能够实现厚度6mm以下的摄像装置。
根据本发明，保持摄像装置的顶盖的强度，仅使与摄像镜头模块对置的对置面薄型化，因而能够将摄像装置的厚度抑制为6mm以下，发挥容易装配在薄型的电子设备中的效果。
并且，其结果是能够扩充可装配对象的便携式电子设备的机型，因而能够对更多的用户提供个人认证服务。
另外，在上述的实施例中，能够在不脱离实施方式的宗旨的范围内进行各种变更。另外，在上述的实施例中说明了装配式结构，但也可以是相对于电子设备独立的外置型的结构。
产业上的可利用性
本发明能够用于可以装配在薄型的电子设备中的薄型的手掌静脉摄像装置。
标号说明
1笔记本式个人电脑；2盖；3主体；4液晶显示装置；5键盘；6触摸屏式定点设备；7左击按钮；8右击按钮；9手掌静脉摄像装置(摄像装置)；10使用者；11手掌；12近红外线；13框体；14顶盖；15凹部；16印制基板；17芯片部件；18图像传感器；19镜头模块；21照明用LED；22圆环状导光体；23受光元件；24测距用LED；25测距用透镜；26带通滤波器；27安装部；28镜筒；29第1透镜；31光圈；32第2透镜；33第3透镜；34透镜部；35摄像装置；36顶盖；37光圈部；40摄像装置；41顶盖；42圆锥台。

Claims (7)

1.一种手掌静脉摄像装置，其特征在于，该手掌静脉摄像装置至少具有：
筒框状的框体；
印制电路基板，其被水平地保持在该框体的内部；
摄像系统，其由安装于该印制电路基板的上表面的图像传感器和摄像镜头模块构成；以及
顶盖，其覆盖所述框体的上部开口，以保护该摄像系统的所述摄像镜头模块，
该顶盖在内侧上表面中的与所述摄像镜头模块对置的部分具有被形成为比周围部分薄的凹部，
所述摄像镜头模块以上部进入所述凹部中的形状配置。
2.根据权利要求1所述的手掌静脉摄像装置，其特征在于，
所述印制电路基板在下表面安装有构成控制系统的多个芯片部件，该控制系统至少包括CPU和存储器，
在所述框体被装配于装配对象装置时，在该芯片部件的底面和所述框体的底部开口面之间形成有所述芯片部件不与所述装配对象装置的装配载置面接触的程度的间隙。
3.根据权利要求1所述的手掌静脉摄像装置，其特征在于，
在所述印制电路基板的四角安装有由透镜部和光圈部构成的测距用镜头模块。
4.根据权利要求3所述的手掌静脉摄像装置，其特征在于，
所述测距用镜头模块的所述透镜部被从所述光圈部切离而与所述顶盖一体成型。
5.根据权利要求1所述的手掌静脉摄像装置，其特征在于，
所述凹部形成为被切成圆形的形状。
6.根据权利要求1所述的手掌静脉摄像装置，其特征在于，
所述凹部形成为圆锥台状，该圆锥台状由中央部的圆形的水平面和从该水平面的所述圆形的周围向四方的厚壁部扩展的斜面构成。
7.根据权利要求1所述的手掌静脉摄像装置，其特征在于，
所述框体的高度为5mm以下，所述顶盖的周边部的厚度为1mm以下。
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