CN111615664B

CN111615664B - 摄像装置

Info

Publication number: CN111615664B
Application number: CN201880086903.2A
Authority: CN
Inventors: 辻川明范
Original assignee: Fujitsu Frontech Ltd
Current assignee: Fujitsu Frontech Ltd
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: JP6849827B2; US11314034B2; WO2019150551A1; EP3748427A1; CN111615664A; EP3748427B1; US20200341227A1; JPWO2019150551A1; EP3748427A4

Abstract

摄像装置(1)具备：布线基板(40)；摄像部(P)，其具有镜头模块(50)和安装在所述布线基板(40)上的摄像元件(41)；框状的壳体(10)，其在所述摄像部(P)的光轴(A)方向上开口；顶盖(30)，其配置在所述壳体(10)上，光源(42)，其发出经由所述顶盖(30)向外部照射的光；以及导光体(61，62)，其配置在所述镜头模块(50)的周围，对从所述光源(42)发出的光进行导光，所述摄像部(P)与所述顶盖(30)之间隔开间隙(G2)配置，所述壳体(10)具有以与所述布线基板(40)不接触(G1)的方式向所述镜头模块(50)侧鼓出的鼓出部(11)，所述鼓出部(11)至少经由所述导光体(61，62)而承受从所述顶盖(30)施加的荷重(L5)。

Description

摄像装置

技术领域

本发明涉及摄像装置。

背景技术

以往，作为进行基于手掌或手指的静脉、指纹、瞳孔的虹膜等生物体信息的认证的生物体认证装置，使用具备配置在布线基板上的摄像元件和将光聚光到该摄像元件的镜头模块的摄像装置。

在这样的摄像装置中，提出了通过矩形框状的壳体来支承矩形板状的顶盖的周缘，防止施加在顶盖上的荷重经由镜头模块等部件施加到布线基板上的摄像装置(例如参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5956683号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，在镜头模块的周围配置有使从照明用发光元件发出的光向摄像对象物扩散的环状的导光体、对从照明用发光元件发出并从摄像装置内的部件的间隙漏出的光等进行遮光的环状的遮光体。

如上所述，在利用壳体来支承顶盖的周缘的摄像装置中，通过例如用手指按压顶盖而产生的荷重在比导光体、遮光体更靠外侧的顶盖的周缘，通过壳体而被施加。

但是，由于顶盖的中心受到荷重而挠曲，所以存在顶盖与镜头模块接触的可能性。当顶盖与镜头模块接触时，荷重经由镜头模块传递到布线基板，导致布线基板挠曲。由于在布线基板上安装有CPU(Central Processing Unit)或存储器等微小部件，所以当布线基板挠曲时，安装在布线基板上的部件有可能破损。

另外，为了避免镜头模块和顶盖的接触，考虑增大镜头模块和顶盖之间的间隙，但当增大该间隙时，摄像装置的厚度增加相应的量，摄像装置变得大型化。

另外，即使采用将顶盖的中心受到的荷重从导光体或遮光体直接传递到布线基板的结构、或者将顶盖受到的荷重从导光体或遮光体经由镜头模块间接地传递到布线基板的结构，如上所述，由于布线基板挠曲，安装在布线基板上的部件有可能破损。

本发明的目的在于提供一种能够以简单的结构提高耐久性的摄像装置。

用于解决问题的手段

在一个方式中，摄像装置具备：布线基板；摄像部，其具有镜头模块和安装在所述布线基板上的摄像元件；框状的壳体，其在所述摄像部的光轴方向上开口；顶盖，其设置在所述壳体上；光源，其发出经由所述顶盖而照射到外部的光；以及导光体，其配置在所述镜头模块的周围，对从所述光源发出的光进行导光，所述摄像部与所述顶盖之间隔开间隙配置，所述壳体具有以与所述布线基板不接触的方式向所述镜头模块侧鼓出的鼓出部，所述鼓出部至少经由所述导光体而承受从所述顶盖施加的荷重。

发明效果

根据所公开的摄像装置，能够以简单的结构提高耐久性。

附图说明

图1是表示实施方式的摄像装置的俯视图。

图2是图1的II-II放大剖面图。

图3是表示实施方式的摄像装置的分解立体图。

具体实施方式

以下，参照附图说明实施方式的摄像装置1。

图1是表示实施方式所涉及的摄像装置1的俯视图。

图2是图1的II-II剖视图。

图3是表示摄像装置1的分解立体图。

如图2和图3所示，摄像装置1包括壳体10、2个止动部20、顶盖30、布线基板40、镜头模块50、第1导光体61、第2导光体62、遮光体70、4个偏光部件80和4个测距用透镜90。

摄像装置1被用作通过拍摄手掌的静脉来执行认证的生物体认证装置，或者用作该生物体认证装置的一部分。然而，摄像装置1可以是对诸如手指的静脉、指纹和瞳孔的虹膜等其他生物信息进行摄像的摄像装置，或者可以是对除了生物信息之外的摄像对象物进行摄像的摄像装置。

另外，在本实施方式中，以在摄像装置1的上方存在摄像对象物的状态为例，说明上下方向。

如图3所示，壳体10是在具有镜头模块50和摄像元件41的摄像部P的光轴A方向上开口的框状的壳体。例如，壳体10呈设置在矩形板状的布线基板40的周缘上的矩形框状(四角筒状)，从而配置在摄像部P、第1导光体61、第2导光体62、遮光体70等的周围。

壳体10包括4个鼓出部11、2个突出部12、4个止动爪部收纳部13、4个壳体爪部14、4个插入部收纳部15和顶盖支承部16。

4个鼓出部11分别设置在壳体10的4个角部。如图2所示，鼓出部11以不与布线基板40接触的方式向镜头模块50侧鼓出。另外，在鼓出部11的底面设有后述的测距用发光元件用凹部11e，在除了该测距用发光元件用凹部11e的部分(例如作为镜头模块侧的前端的自由端)与布线基板40之间，在上下方向上设有间隙G1。

如图3所示，鼓出部11包括卡合凸部11a、4个压入用凸部11b、贯通孔11c、2个偏光部件支承部11d、测距用发光元件用凹部11e(参照图2)。

卡合凸部11a设置为从鼓出部11向上方突出，与第2导光体62的卡合凹部62a卡合。在鼓出部11，在卡合凸部11a与卡合凹部62b卡合的状态下，载置第2导光体62。例如，如图2所示，壳体10在卡合凸部11a的上端支承第2导光体62。

图3中所示的4个压入用凸部11b形成为从凸出部分11向上凸出，并且测距用透镜90压配到由4个压入用凸部11b包围的区域中。

贯通孔11c形成为在4个压入用凸部11b的中心沿上下方向贯通鼓出部11。通孔11c位于安装在布线基板40上的测距用发光元件43的上方，并且使从该测距用发光元件43发出的光通过而射向测距用透镜90。

另外，由于鼓出部11形成有贯通孔11c，从而作为对从测距用发光元件43发出的光扩散的范围进行限制的光圈发挥功能，所以可以说壳体10一体地设置有4个光圈。

两个偏光部件支承部11d设置成分别朝向不同的鼓出部11(壳体10的相邻的角部的鼓出部11)突出，以支承互不相同的偏光部件80的角部。

图2所示的测距用发光元件用凹部11e在鼓出部11的底面开口，以避免与测距用发光元件43干扰。

如图3所示，两个突出部12设置于俯视时的壳体10的四边中的相互相对的两边的中央、壳体10的外周面。突出部12设置成向下方突出。

止动爪部收纳部13在俯视时的壳体10的四边中的相互相对的两边中的每一边上、以夹着突出部12的方式在壳体10的外周面各设置有两个，共计4个。止动爪部收纳部13被设置成在壳体10的外周面和底面开口，并且收纳止动部20的止动爪部21。

4个壳体爪部14分别从止动爪部收纳部13的内部向外周面侧(镜头模块50的相反侧)突出，并与止动部20的止动爪部21卡合。壳体爪部14插入到止动部20的壳体爪部用凹部22中。

插入部收纳部15在俯视时的壳体10的四条边中的相互相对的两条边中的每一条边上、以夹着两个止动爪部收纳部13的方式，在壳体10的外周面上各设有2个，共计4个。插入部收纳部15在壳体10的底面侧开口，止动部20的插入部23从下方插入该插入部收纳部15。

顶盖支承部16沿壳体10的上表面的整个周向上突出，并支承顶盖30。

图3所示的两个止动部20分别具有：两个止动爪部21、两个壳体爪部用凹部22、两个插入部23、基板按压部24、突出部用凹部25。止动部20通过在与壳体10之间夹着布线基板40的周缘，将布线基板40固定到壳体10。

在作为壳体10的外周面的前后左右四个面中的相互相对的两个面，即布线基板40的相互相对的两条边上分别配置止动部20，共计两个止动部20。止动部20构成摄像装置1的外周面中的底部侧的一部分。也就是说，由壳体10和止动部20构成摄像装置1的外周面。止动部20从壳体10的底面侧插入。

止动爪部21插入到壳体10的止动爪部收纳部13中，从而与壳体10的壳体爪部14卡合。因此，止动部20相对于壳体10被固定。另外，止动爪部21的外周面21a与壳体10的外周面位于同一面上。

壳体爪部用凹部22在止动部20的内周面侧，即壳体10的内部(镜头模块50)侧开口，如上所述，壳体爪部14插入于其中。

插入部23设置在夹着两个壳体爪部用凹部22的两端侧。例如，插入部23呈板状，如上所述从下方插入到插入部收纳部15。

基板按压部24位于按压布线基板40的周缘的位置，在与壳体10之间夹着布线基板40的周缘。例如，基板按压部24设置在止动部20的长度方向的全长上，在布线基板40的一边的全长上按压布线基板40的背面的周缘。此外，基板按压部24按压布线基板40的相邻的两个角部，从而将布线基板40夹在壳体10的相邻的两个角部之间。

突出部用凹部25也与壳体爪部用凹部22同样地在止动部20的内周面侧，即壳体10的内部(镜头模块50)侧开口，供上述突出部12插入。

如上所述，顶盖30由壳体10的顶盖支承部分16支承。例如，顶盖30呈正方形的板状。顶盖30由具有透光性的材料形成，使朝向摄像对象物(例如手掌静脉)照射的照明用发光元件42和测距用发光元件43的照射光、以及来自摄像对象物等的反射光透射。

布线基板40通过安装CPU、存储器等部件而作为摄像用的控制部发挥功能。另外，在摄像装置1被用作生物体认证装置的情况下，布线基板40能够作为生物体认证用的控制部发挥功能。

布线基板40具有摄像元件41、8个照明用发光元件42和4个测距用发光元件43。

摄像元件41例如是CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)传感器等图像传感器，安装在布线基板40的上表面的中心。

8个照明用发光元件42在摄像元件41的周围以与摄像元件41之间的间隔以及各照明用发光元件42之间的间隔为等间隔的方式安装在布线基板40的上表面。照明用发光元件42是发出经由顶盖30向外部照射的光的光源的一例。照明用发光元件42例如是LED(发光二极管)。

4个测距用发光元件43在比照明用发光元件42靠外侧的位置，以与摄像器件41之间的间隔、以及测距用发光元件43之间的间隔为等间隔的方式安装在布线基板40的上表面。测距用发光元件43发出经由鼓出部11的贯通孔11c、测距用透镜90和顶盖30而照射到外部的光。测距用发光元件43例如是LED。

摄像部P具有镜头模块50和安装在布线基板40上的摄像元件41。摄像部P配置成光轴A位于壳体10和布线基板40的中心。

镜头模块50具有镜头主体51和镜头支承部件52，并且被配置在布线基板40的上表面的中心处。另外，镜头支承部件52(镜头模块50)例如固定在布线基板40的上表面。

镜头主体51将光聚光到摄像元件41。在镜头主体51(镜头模块50)的上表面与顶盖30的底面之间，在上下方向上设有间隙G2。

镜头支承部件52呈覆盖镜头主体51的下部周围的四方筒状，支承镜头主体51。如图3所示，在镜头支承部件52的俯视时的周围的4条边的每条边上，分别设置有向镜头支承部件52的外侧突出为俯视时为大致三角形状的遮挡部52a。

4个遮挡部52a在俯视时分别向8个照明用发光元件42中的两个突出。遮挡部52a遮挡来自照明用发光元件42的杂散光。作为一例，该杂散光是从照明用发光元件42发出的光在布线基板40和遮光体70上反射而朝向镜头主体51的光。另外，4个遮挡部52a与上述偏光部件支承部11d一起支承偏光部件80。遮挡部52a在偏光部件80的长边从下方支承偏光部件80。

如图3所示，第1导光体61及第2导光体62呈圆环状，以第1导光体61位于第2导光体62的上方的方式重叠配置。第1导光体61及第2导光体62是配置在镜头模块50的周围并对从照明用发光元件42发出的光进行导光的导光体的一例。另外，作为导光体，也可以配置单一的导光体而不是第1导光体61及第2导光体62这两个导光体。

第1导光体61及第2导光体62使从照明用发光元件42发出的光扩散，以使光不向镜头主体51射出。另外，第1导光体61及第2导光体62的上表面从内周面(内周缘61a)到外周面侧，向下方倾斜。

第1导光体61在内周缘61a支承后述的遮光体70的凸缘部71。另外，第1导光体61具有4个旋转防止用凸部61b，该4个旋转防止用凸部61b插入到等间隔地设置在遮光体70的外周面上的4个旋转防止用凹部72中。由此，防止第1导光体61和遮光体70的相对旋转。由于旋转防止用凸部61b位于比内周缘61a靠下方的位置，所以旋转防止用凸部61b的上表面位于与凸缘部71的底面之间隔着上下方向的间隙的位置处，不与凸缘部71的底面(遮光体70)接触。

在第1导光体61上设有在第1导光体61的底面以等间隔设置且向下方突出的4个卡合凸部61c。该4个卡合凸部61c与第2导光体62的4个卡合凹部62b卡合。由此，防止第1导光体61和第2导光体62的相对旋转。另外，虽然未图示，但在第1导光体61上设置有在该第1导光体61的径向上具有多条棱线的棱镜列。

如上所述，在第2导光体62上设有与壳体10的4个鼓出部11的卡合凸部11a卡合的4个卡合凹部62a。由此，第2导光体62被4个卡合凸部11a(4个鼓出部11)支承。

如图3所示，遮光体70呈圆筒形状，配置在镜头主体51(镜头模块50)的周围，对来自照明用发光元件42的上述杂散光等光进行遮光。在遮光体70的上端，遍及遮光体70的周围的全周设有向外侧突出的凸缘部71。遮光体70从上方插入到第1导光体61的内部，在凸缘部71载置于第1导光体61的内周缘61a上。

这样，遮光体70和第1导光体61通过将旋转防止用凸部61b插入到旋转防止用凹部72中而防止了相对旋转，遮光体70和第1导光体61在与旋转防止用凸部61b不同的位置(内周面61a及凸缘部71的底面)以接触的方式重叠配置。

另外，在本实施方式中，在第1导光体61设置旋转防止用凸部61b，在遮光体70设置旋转防止用凹部72，但也可以在第1导光体61设置旋转防止用凹部，在遮光体70设置旋转防止用凸部。

此外，在本实施方式中，第1导光体61配置在遮光体70的下方，但即使在遮光体70配置在第1导光体61的下方的情况下，也可以在与第1导光体61或遮光体70的旋转防止用凸部不同的位置处以接触的方式在遮光体70上重叠配置第1导光体61。

在遮光体70的下部，为了防止与俯视时的镜头支承部件52的4个角部之间的干扰，以等间隔设置4个镜头支承部件用切口73。

遮光体70的上表面配置成与顶盖30的底面之间稍微隔开间隙，或者与顶盖30的底面接触。另一方面，在镜头模块50的上表面与顶盖30的底面之间，设置有比遮光体70的上表面与顶盖30的底面之间的间隙(存在间隙的情况下)大的间隙G2。因此，如后所述，当顶盖30的中心被人的手指或手掌向下方按压而使得顶盖30向下方挠曲时，顶盖30的底面不与镜头模块50的上表面接触，而与遮光体70的上表面接触。

如上所述，4个偏光部件80分别被放置并支承在镜头模块50的一个遮挡部52a、和相邻的两个鼓出部11各自具有的一个偏光部件支承部11d、共计两个偏光部件支承部11d上。偏光部件80配置在两个照明用发光元件42的上方且第2导光体62的下方，使从照明用发光元件42发出的光中的特定波长的光透过。

在上述摄像装置1中，如图2所示，当顶盖30的中心被人的手指或手掌向下方按压时，荷重L1向下方施加到顶盖30。因此，顶盖30向下挠曲，并且荷重L2施加到遮光体70。

另外，对具有与遮光体70的凸缘部71的底面接触的内周缘61a的第1导光体61施加荷重L3。另外，对具有与第1导光体61的卡合凸部61c卡合的卡合凹部62b的第2导光体62施加荷重L4。

另外，对具有与第2导光体62的卡合凹部62a卡合的卡合凸部11a的鼓出部11施加荷重L5。如上所述，由于在鼓出部11与布线基板40之间设置有间隙G1，所以施加到鼓出部11上的荷重L5作为荷重L6而施加到布线基板40的周缘(角部)以及止动部20的基板按压部24上，其中该止动部20的基板按压部24与壳体10之间夹着该周缘。这样，由于施加在布线基板40上的荷重L6施加在被基板按压部24夹着的布线基板40的周缘上，所以抑制了布线基板40的挠曲(变形)。

在以上说明的本实施方式中，摄像装置1具有：布线基板40；摄像部P，其具有镜头模块50和安装在布线基板40上的摄像元件41；框状的壳体10，其在该摄像部P的光轴A方向上开口；顶盖30，其配置在该壳体10上；照明用发光元件42，其是发出经由该顶盖30向外部照射的光的光源的一例；以及第1导光体61及第2导光体62，它们配置于镜头模块50的周围，作为对从照明用发光元件42发出的光进行导光的导光体的一例。摄像部(P)在与顶盖(30)之间隔着间隙(G2)而配置，壳体(10)具有以与布线基板(40)不接触(间隙(G1))的方式向镜头模块(50)侧鼓出的鼓出部(11)，该鼓出部(11)至少经由导光体(第1导光体(61)及第2导光体(62))而承受从顶盖(30)施加的荷重(L5)。

因此，即使当人的手指或手掌向下方按压顶盖30的中心时，其荷重L1也能够不经由摄像部P，而经由第1导光体61和第2导光体62传递到鼓出部11。另外，由于鼓出部11以不与布线基板40接触(间隙G1)的方式朝向镜头模块50侧鼓出，因此施加到鼓出部11的荷重L5作为荷重L6施加到布线基板40的周缘(角部)。由此，抑制了布线基板40的挠曲。因此，能够防止如不经过鼓出部11而经由摄像部P向布线基板40传递荷重的结构或经由第1导光体61及第2导光体62向布线基板40传递荷重的结构那样，由于布线基板40挠曲而使安装于布线基板40的部件产生破损的可能性。进而，通过在壳体10上设置鼓出部11的简单的结构，能够防止如上所述安装在布线基板40上的部件产生破损的可能性。

因此，根据本实施方式，能够以简单的结构提高布线基板40进而摄像装置1的耐久性。

另外，在本实施方式中，摄像装置1还具备配置在镜头模块50的周围并对光进行遮光的遮光体70，鼓出部11至少经由遮光体70及导光体(第1导光体61及第2导光体62)承受从顶盖30施加的荷重L5。因此，经由配置在镜头模块50的周围的遮光体70及导光体(第1导光体61及第2导光体62)，能够将在顶盖30的中心附近(镜头模块50附近)向下方施加的荷重L1传递到鼓出部11。因此，能够以简单的结构提高布线基板40进而摄像装置1的耐久性。

此外，在本实施方式中，摄像装置1还具备配置在镜头模块50的周围并对光进行遮光的遮光体70，导光体(第1导光体61及第2导光体62)以及遮光体70中的一方(第1导光体61)具有旋转防止用凸部61b，另一方(遮光体70)具有与旋转防止用凸部62卡合的旋转防止用凹部72，导光体(第1导光体61及第2导光体62)和遮光体70在与旋转防止用凸部61b不同的位置(例如第1导光体61的内周缘61a及凸缘部71的底面)以接触的方式重叠配置。因此，可以防止由于在摄像装置1掉落时等产生的冲击或从顶盖30施加到旋转防止用凸部61b的负载L3而导致旋转防止用凸部61b损坏。因此，能够进一步提高摄像装置1的耐久性。

另外，本发明并不限定于上述实施方式本身，在实施阶段中能够在不脱离其主旨的范围内将构成要素变形而具体化。此外，能够通过上述实施方式所公开的多个结构要素的适当组合，形成各种发明。例如，可以适当组合实施方式所示的全部结构要素。这样，可以在不脱离发明主旨的范围内进行各种变形、应用。

标号说明

1 摄像装置

10 壳体

11 鼓出部

11a 卡合凸部

11b 压入用凸部

11c 贯通孔

11d 偏光部件支承部

11e 测距用发光元件凹部

12 突出部

13 止动爪部收纳部

14 壳体爪部

15 插入部收纳部

16 顶盖支承部

20 止动部

21 止动爪部

21a 外周面

22 壳体爪部用凹部

23 插入部

24 基板按压部

25 突出部用凹部

30 顶盖

40 布线基板

41 摄像元件

42 照明用发光元件

43 测距用发光元件

50 镜头模块

51 镜头主体

52 镜头支承部件

52a 遮挡部

61 第1导光体

61a 内周缘

61b 旋转防止用凸部

61c 卡合凸部

62 第2导光体

62a 卡合凹部

62b 卡合凹部

70 遮光体

71 凸缘部

72 旋转防止用凹部

73 镜头支承部件用切口

80 偏光部件

90 测距用透镜

A 光轴

G1，G2 间隙

L1～L6 荷重

P 摄像部

Claims

1.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具备：

布线基板；

摄像部，其具有镜头模块和安装在所述布线基板上的摄像元件；

框状的壳体，其在所述摄像部的光轴方向上开口；

顶盖，其设置在所述壳体上；

光源，其发出经由所述顶盖而照射到外部的光；

导光体，其配置在所述镜头模块的周围，对从所述光源发出的光进行导光；以及

遮光体，其配置在所述镜头模块的周围，对光进行遮光，

所述摄像部与所述顶盖之间隔开间隙配置，

所述壳体具有以与所述布线基板不接触的方式向所述镜头模块侧鼓出的鼓出部，

所述鼓出部至少经由所述遮光体和所述导光体而承受从所述顶盖施加的荷重。

2.一种摄像装置，其特征在于，该摄像装置具备：

布线基板；

框状的壳体，其在所述摄像部的光轴方向上开口；

顶盖，其设置在所述壳体上；

光源，其发出经由所述顶盖而照射到外部的光；

遮光体，其配置在所述镜头模块的周围，对光进行遮光，

所述摄像部与所述顶盖之间隔开间隙配置，

所述鼓出部至少经由所述导光体而承受从所述顶盖施加的荷重

所述导光体和所述遮光体中的一方具有旋转防止用凸部，另一方具有与所述旋转防止用凸部卡合的旋转防止用凹部，

所述导光体和所述遮光体以在与所述旋转防止用凸部不同的位置接触的方式重叠配置。