CN209472639U - 摄像装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型能够使装置小型化,而且抑制异物的产生和侵入,通过一台装置便能够获得高品质的可见光图像以及近红外线图像。一种摄像装置,具有:光学系统,摄像元件,用于摄像透过所述光学系统的被摄体的光像,滤光片,配置在所述被摄体至所述摄像元件的光路中;具有遮挡一部分所述光路的第一滤光部以及遮挡全部所述光路的第二滤光部,所述第一滤光部遮挡近红外线,所述第二滤光部使可见光以及近红外线的两个波长组透过,所述摄像元件具有:第一摄像部,用于使未透过所述第一滤光部而透过所述第二滤光部的光成像;第二摄像部,用于使透过所述第一滤光部以及所述第二滤光部双方的光成像。

Description

摄像装置
技术领域
本实用新型涉及一种摄像被摄体的光像的摄像装置。
背景技术
随着信息通信技术的进步,开发出各种各样的信息安全技术。近年来,作为一种高度的安全技术,生物识别之一的虹膜识别得到人们的瞩目。
虹膜识别比指纹识别更难伪造,而且识别精度高并具有更高的安全性,因此正在得到广泛的应用。
以下的专利文献1以及专利文献2公开了同时实现拍摄近红外图像的功能以及拍摄可见光图像的功能的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-256819号公报
专利文献2:日本特开2006-48266号公报
实用新型内容
实用新型要解决的问题
近年来,便携式电话装置、个人电脑(PC:Personal Computer)以及平板终端的薄型化以及小型化日益发展。但是,专利文献1和2是在装置内设置使透镜单元或滤光部滑动的机构的结构,因此无法实现装置的小型化。另外,存在因从驱动机构产生的灰尘而在摄像图像中映入异物的问题。
本实用新型是鉴于上述问题而完成的,其目的在于实现装置的小型化。进而,实现一种摄像装置,该摄像装置能够抑制异物的产生和侵入,并通过一台装置便能够获得高品质的可见光图像和近红外线图像。
用于解决问题的手段
为了解决上述问题,本实用新型的一个实施方式的摄像装置,具有:光学系统,摄像元件,用于摄像透过所述光学系统的被摄体的光像,滤光片,配置在所述被摄体至所述摄像元件的光路中;所述滤光片具有遮挡一部分所述光路的第一滤光部以及遮挡全部所述光路的第二滤光部,所述第一滤光部遮挡近红外线,所述第二滤光部使可见光以及近红外线的两个波长组透过,所述摄像元件具有:第一摄像部,用于使未透过所述第一滤光部而透过所述第二滤光部的光成像;第二摄像部,用于使透过所述第一滤光部以及所述第二滤光部双方的光成像。
此外,关于本说明书中使用的用语,将可见光定义为400nm~650nm的波长范围的光,将近红外线定义为800nm~850nm的波长范围的光。另外,将光学系统定义为包括单一或多个光学透镜,并将这些透镜、遮光板、后方遮光环以及其它的光学构件组合并容纳于镜筒中而构成的系统。而且,将所有的光定义为在摄像元件具有感光度的波长范围内的光。
实用新型的效果
根据本实用新型的一个实施方式的摄像装置,能够实现装置的小型化。进而,能够实现以下效果:能够抑制异物的产生和侵入,通过一台装置,能够获得高品质的可见光图像和近红外线图像。
附图说明
图1是示出本实用新型的第一实施方式的摄像装置的主要部分结构的剖视图。
图2是用于说明透过本实用新型的第一实施方式的光学系统的光的光路与第一摄像部和第二摄像部之间的关系的图。
图3是示出本实用新型的第一实施方式的摄像元件的第一摄像部与第二摄像部的例子的图。
图4A至图4D是用于说明本实用新型的第一实施方式的第一滤光部的制造方法的图。
图5是用于说明本实用新型的第一实施方式的第一滤光部的第一变形例的图。
图6是用于说明本实用新型的第一实施方式的第一滤光部的第二变形例的图。
图7A至图7E是用于说明本实用新型的第一实施方式的摄像装置的制造方法的图。
图8是示出在光学系统的内部使用第一滤光部的第二变形例的摄像装置的主要部分结构的剖视图。
图9是示出在本实用新型的第二实施方式的摄像装置中设置焦点调整机构的状态的图。
图10是示出本实用新型的第二实施方式的摄像装置的主要部分结构的剖视图。
图11是示出本实用新型的第三实施方式的摄像装置的主要部分结构的剖视图。
附图标记说明
100、100'、200 摄像装置
101 光学系统
101a 镜筒
101b 光学透镜
101c 遮光板
101d 后方遮光环
102 摄像元件
102a 第一摄像部
102b 第二摄像部
103 信号读取部
104 第二滤光部
105 基板
106 支架
107 滤色片
108 框体
109 第一滤光部
111 透明滤光片
201 被摄体
401 玻璃基板
402 近红外线遮光膜
403 被切割后的滤光片
404 透过所有光的区域
407 斜面加工
408 遮光膜
602 掩盖件
702、704 粘接剂
706 引线键合
901 焦点调整机构
X 光轴
L 截面的法线
α 光轴与法线的夹角。
具体实施方式
以下,基于图1~图11,对本实用新型的实施方式进行说明。
此外,为便于说明,对具有与在特定的项目中说明的结构相同的功能的结构,标注相同的附图标记,并省略说明。
(第一实施方式)
参照图1,对本实用新型的第一实施方式进行说明。图1是示出本实用新型的第一实施方式的摄像装置100的主要部分结构的剖视图。
如图1所示,摄像装置100具有光学系统101、第一滤光部109、摄像元件102、信号读取部103、第二滤光部104、基板105、支架106、滤色片107以及框体108。
摄像装置100例如是在附带相机的便携式电话装置以及附带相机的个人电脑等中使用的个人拍摄用的摄像装置。另外,摄像装置100也可以是具有使用虹膜图像进行个人识别的虹膜识别装置等的识别功能的摄像装置。
光学系统101通过光学透镜使被摄体的光像分别在摄像元件102的第一摄像部102a以及第二摄像部102b上成像。另外,本实施方式的光学系统是固定焦点的光学系统。由此能够实现装置的小型化。
第一滤光部109是在具有透光性的基板401上形成的近红外线遮光膜。另外,以遮挡从被摄体至摄像元件102的光路的一部分的方式,配置在光学系统101内部。此外,优选该第一滤光部109所遮挡的光的波长范围在650nm以上,但并不限定于此,只要波长范围的下限在600nm~680nm的范围内即可。
另外,形成第一滤光部109的具有透光性的基板401配置在与光学系统101的光轴X垂直的方向上。具有透过性的基板401成为未形成有近红外线遮光膜的区域被切掉的结构。另外,在该基板的因切割而形成的截面上形成有倾斜面,该倾斜面的法线L以角度α与光学系统101的光轴X相交。由此,能够抑制因截面的反射而产生的光斑等。此外,优选在截面上形成的倾斜面的法线L与光学系统101的光轴X的交点位于比该滤光片更接近摄像元件侧的位置。这里所说的光轴X是光学系统101的中心轴,且为了便于说明而用点划线进行图示,但并不存在物理实体。
第二滤光部104使可见光以及近红外线这两个波长组的光透过,并遮挡其他波长的光。另外,以遮挡从被摄体至摄像元件102的全部光路的方式,配置在光学系统101的外部。
此外,将透过第二滤光部104的光的波长范围设定为400nm~650nm以及800nm~850nm,但并不限定于此。例如,对于透过第二滤光部104的光的波长,可见光在390nm~680nm的范围内,近红外线在780nm~950nm的范围内即可。其中,一般来说,810nm附近的波长是能够高效地识别各种眼睛颜色的虹膜图案的波长。根据本实施方式的结构,例如使810nm~850nm的近红外线在第一摄像部102a上成像,由此能够高效地识别虹膜。
第一滤光部109以及第二滤光部104与摄像元件102相对的相对位置固定。由此抑制产生灰尘。
摄像元件102用于摄像透过光学系统101的被摄体的光像。另外,摄像元件102具有第一摄像部102a以及第二摄像部102b。另外,在第一摄像部102a上,使未透过第一滤光部109而透过第二滤光部104的可见光以及近红外线成像。在第二摄像部102b上,使透过第一滤光部109以及第二滤光部双方的可见光成像。第一摄像部102a是摄像用于虹膜识别的虹膜图像的区域,第二摄像部102b是摄像可见光图像的区域。
信号读取部103用于从第一摄像部102a以及第二摄像部102b单独读取影像信号。另外,信号读取部103设置在框体108的外侧的基板105上。
在基板105上固定有摄像元件102,在摄像元件102的成像面上配置有滤色片107。为了实现摄像元件102的摄像图像的多色彩显示,滤色片107具有按照像素(Pixel)的子像素(Subpixel)各不相同的三原色(RGB)的滤色片。
框体108以覆盖摄像元件102的方式固定在基板105上,在框体108的内部的上部壁面固定有第二滤光部104。
根据本实施方式的摄像装置,因采用固定焦点的光学系统,不具有可动部分,所以能够实现装置的小型化。另外,第一滤光部109和第二滤光部104的相对位置与摄像元件102相对固定,因此能够抑制产生灰尘,从而抑制产生和侵入作为画质不良的原因的异物。
接着,参照图2,对透过光学系统101的光的光路与第一摄像部102a和第二摄像部102b之间的关系进行说明。
如图2所示,被摄体201的像透过光学系统101并在摄像元件102上成像。从信号读取部103作为影像信号读取被摄像的图像。另外,摄像元件102由第一摄像部102a与第二摄像部102b构成。来自被摄体201的区域201a的光线透过光学系统101所包含的光学透镜101b,然后,在透过第二滤光部104后,在第一摄像部102a上成像。此时,因为未透过第一滤光部109,所以在第一摄像部102a上使近红外线以及可见光成像。另一方面,来自被摄体201的区域201b的光线透过第一滤光部109,然后,在透过第二滤光部104后,在第二摄像部102b上成像。在该情况下,因为近红外线被第一滤光部109遮挡,所以可见光在第二摄像部102b上成像。因此,能够一边从第一摄像部102a获得近红外线图像,一边从第二摄像部102b获得可见光图像。此外,摄像元件102能够输出不同的任意区域。
接着,如图3所示,第一摄像部102a具有虹膜图像区域301a,第二摄像部102b具有可见光图像区域301b。这样,将摄像元件102的成像区域划分为两个部分,由此能够通过一台摄像装置分别输出可见光图像与虹膜图像。
此外,通过改变第一滤光部109的大小,能够任意设定输出的图像的大小。
(第一滤光部109的制造方法)
接着,基于图4A~图4D,对第一滤光部109的制造方法进行说明。
首先,如图4A所示,在玻璃基板401上形成近红外线遮光膜402。遮光膜的形成方法可以是溅射(sputtering)、蒸镀等方法,但并不限定于此。另外,透过波段例如为400nm~650nm。此外,该基板的材料并不限于玻璃。
接着,如图4B所示,根据规定的光学尺寸,将玻璃基板401加工成圆形,从而形成圆形的滤光片403。加工方法有刀片切割(blade dicing)或激光切割,但并不限定于这些方法。
接着,如图4C所示,通过上述的加工方法切掉基板的能够摄像的区域内的一部分来形成空间区域,即用于透过所有光的区域404。
而且,如图4D所示,对切割基板而形成的截面进行斜面加工407,形成法线以某个角度与光学系统的光轴X相交的倾斜面。通过形成这样的倾斜面,能够抑制因截面的反射而产生的光斑等。
(第一滤光部109的第一变形例)
基于图5,对第一滤光部109的第一变形例进行说明。如图5所示,在图4D所说明的斜面加工部407上形成遮挡所有光的遮光膜408。遮光膜的形成方法例如有喷涂(dispense)和浸渍(dip)等方法,但并不限定于这些方法。通过形成该遮光膜408,能够抑制因斜面加工部407的反射而产生的光斑等。此外,对于遮光膜408,并不限于斜面加工部407,在切割基板后的截面上形成该遮光膜408,也能得到上述效果。
在此,遮挡所有光的遮光膜指的是,使光衰减至在摄像元件具有感光度的波长范围内实质输出为零或可视为零的程度的膜。
(第一滤光部109的第二变形例)
基于图6,对第一滤光部109的第二变形例进行说明。如图6所示,将玻璃基板401切割为期望的大小和形状。接着,用掩盖件(mask)602覆盖玻璃基板401的一部分的区域,并形成近红外线遮光膜402。在该变形例中,被掩盖件602覆盖的区域是使所有光透过的区域404。
(第二滤光部104的制造方法)
对于第二滤光部,在玻璃基板上形成有使两个波长组透过且遮挡其他波长的光的膜,并通过切削至期望的大小的方法进行制造。另外,透过波长例如为400nm~650nm的可见光以及800nm~850nm的近红外线的两个波长组。此外,该基板的材料并不限于玻璃。
(摄像装置100的制造方法)
基于图7A~图7E,对本实用新型的第一实施方式的摄像装置100的制造方法进行说明。图7A~图7E是用于说明摄像装置100的制造方法的图。
图7A示出保持光学系统101的支架106以及框体108。
首先,如图7B所示,使用粘接剂702在框体108的内部的上部壁面固定滤光部104。接着,如图7C所示,使用粘接剂704将包括第一滤光部109的光学系统101固定在支架106上。
接着,如图7D所示,在安装有信号读取部103(连接器)的基板105上粘接(diebond)摄像元件102,为了使基板105与摄像元件102电连接而实施引线键合(wire bond)706。
接着,使用粘接剂,将图7C所示的构件固定在图7D所示的基板105上。通过图7A至图7D所示的步骤,能够制出造图7E所示的摄像装置100。
另外,在图8中,示出将使用图6的掩盖件而形成的第一滤光部109固定在光学系统101的内部的摄像装置的剖视图。使用图6的掩盖件而形成的第一滤光部109是玻璃基板401不具有缺少部分的圆形结构,因此在第一摄像部102a成像的光和在第二摄像部102b成像的光不存在光程的差。因此,易于实现固定焦点方式下的拍摄。另外,具有第一滤光片109能够被稳定固定的优点。
(第二实施方式)
参照图9以及图10,对本实用新型的第二实施方式进行说明。图9示出在支架106上设置焦点调整机构901的结构,图10是示出第二实施方式的摄像装置100'的主要部分结构的剖视图。本实施方式的摄像装置100'与上述第一实施方式相比,不同之处在于具有焦点调整机构901。
如图9所示,使用具有焦点调整机构901的支架106,并实施与上述第一实施方式相同的制造方法,来制造图10所示的摄像装置100'。此外,焦点调整机构901可以是音圈马达(VCM:Voice Coil Motor)方式或滚珠导轨(ball guide)方式的结构,但并不限定于此。
根据本实施方式,通过具有焦点调整机构,能够抑制摄像图像的焦点失调(Out-of-focus)等。
(第三实施方式)
参照图11,对本实用新型的第三实施方式进行说明。图11是示出第三实施方式的摄像装置200的主要部分结构的剖视图。本实施方式的摄像装置200与上述第一实施方式相比,其不同之处在于摄像元件102上的滤光片因第一摄像部102a和第二摄像部102b而分开。
在本实施方式的摄像装置200中,在第一摄像部102a的成像面上配置有使所有光透过的透明滤光片(clear filter)111。另外,在第二摄像部102b的成像面上配置有滤色片107。由此,在配置有透明滤光片111的第一摄像部102a的虹膜图像区域,能够获得以更高感光度以及高品质的虹膜图像。
根据本实施方式,能够得到更鲜明的近红外线图像。
(附加事项)
本实用新型并不限于上述各实施方式,在权利要求中示出的范围内能够进行各种变更。另外,将不同的实施方式中分别公开的技术手段进行适当组合而得到的实施方式也包含在本实用新型技术范围内。而且,通过对各实施方式中分别公开的技术手段进行组合,能够形成新的技术特征。
例如,第一滤光部109以及第二滤光部104的一方或双方没有必要与光轴X垂直,也可以以直角以外的角度相交。另外,例如,第二滤光部104以及基板401的材料不限定于玻璃,能够得到期望的特性即可。而且,根据本实用新型,还可以并用面部识别和虹膜识别,在该情况下,能够实现更加强大的识别功能。

Claims (13)

1.一种摄像装置,其特征在于,具有:
光学系统,
摄像元件,用于摄像透过所述光学系统的被摄体的光像,
滤光片,配置在所述被摄体至所述摄像元件的光路中;
所述滤光片具有遮挡一部分所述光路的第一滤光部以及遮挡全部所述光路的第二滤光部,
所述第一滤光部遮挡近红外线,所述第二滤光部使可见光以及近红外线的两个波长组透过,
所述摄像元件具有:第一摄像部,用于使未透过所述第一滤光部而透过所述第二滤光部的光成像;第二摄像部,用于使透过所述第一滤光部以及所述第二滤光部双方的光成像。
2.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
还具有从所述摄像元件读取影像信号的信号读取部,
所述信号读取部从所述第一摄像部以及所述第二摄像部单独读取影像信号。
3.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,所述滤光片相对于所述摄像元件的相对位置被固定。
4.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
所述第一滤光部配置于所述光学系统的内部,
所述第二滤光部配置于所述光学系统的外部。
5.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,
具有在与所述光学系统的光轴垂直的方向上配置的具备透光性的基板,
所述第一滤光部是在所述基板上形成的近红外线遮光膜。
6.根据权利要求5所述的摄像装置,其特征在于,所述基板具有将未形成所述近红外线遮光膜的区域切掉而成的结构。
7.根据权利要求6所述的摄像装置,其特征在于,所述基板的因将未形成所述近红外线遮光膜的区域切掉而形成的截面的法线以某个角度与所述光轴相交。
8.根据权利要求7所述的摄像装置,其特征在于,在所述截面上形成有遮挡所有光的遮光膜。
9.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,所述第一摄像部的成像面上配置有使所有的光透过的透明滤光片,在所述第二摄像部的成像面上配置有滤色片。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的摄像装置,其特征在于,所述第二滤光部使400nm~650nm以及800nm~850nm的波长组的光透过。
11.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,所述第一滤光部遮挡650nm以上的波长的光。
12.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,所述摄像装置以固定焦点方式摄像。
13.根据权利要求1所述的摄像装置,其特征在于,所述摄像装置具有自动对焦功能。
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