JP2004157598A

JP2004157598A - 画像読取装置およびこれを組み込んだ携帯電話

Info

Publication number: JP2004157598A
Application number: JP2002320114A
Authority: JP
Inventors: Nagaharu Maeda; 長治前田; Tomohiro Nomura; 朋弘野村
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2002-11-01
Filing date: 2002-11-01
Publication date: 2004-06-03

Abstract

【課題】小型化、薄型化された携帯電話機等の電子機器への組み込みが可能であり、特に指紋読取に好適な画像読取装置を提供する。
【解決手段】画像読取装置は被読取物体を押し当てるための透明プラテンと、この被読取物体に投光する光源と、被読取物体で反射した光を集めるロッドレンズアレイと、ロッドレンズアレイで集められた光を電気信号に変換するイメージセンサーとからなり、前記ロッドレンズアレイは、物体像面間距離ＴＣが７ｍｍを超えない複数のロッドレンズから構成される。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のロッドレンズを配列したロッドレンズアレイを用いた画像読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロッドレンズアレイを用いた画像読取装置は、例えば特開２０００−３４９９５５号公報、特開平１０−２３２８３号公報等で知られている。これら先行技術では、被読取物体面（原稿や像等の撮像対象物を置く面：被撮像面）はロッドレンズアレイの光軸と垂直に設けられている。また、結像面もロッドレンズアレイの光軸と垂直に設けられ、この結像面にイメージセンサの受光面が置かれている。
【０００３】
これに対して、ロッドレンズアレイの光軸と物体面とが垂直でなく垂直方向から傾いた状態で使う場合がある。物体面に対してロッドレンズアレイを傾け配置することで、画像読取装置を小型化できる。
例えば光源、ロッドレンズアレイおよび撮像素子（イメージセンサー）を被撮像面に対して角度θでそれぞれ配置し、撮像素子の取り付け位置および向きを工夫することで、画像読取装置（撮像素子ユニット）の小型化を計ることが提案されている。（特許文献１、特許文献２）
【０００４】
小型化された画像読取装置は、携帯電話機等の電子機器に組み込み、指紋を読み取らせることで、従来、暗証番号の入力等のわずらわしい手順が必要であったセキュリティー機能を維持することが可能となった。このような指紋照合機能付き携帯電話が提案されている。（特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７）
【０００５】
（特許文献１）特開平１１−２１５３００号公報
（特許文献２）米国特許６，２５９，１０８号公報
（特許文献３）特許第２９７１６２０号公報
（特許文献４）特許第２９５３８１３号公報
（特許文献５）特開２０００−６９１５４号公報
（特許文献６）特開２００１−３０９０５０号公報
（特許文献７）特開２００２−３４０７５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
携帯電話機やノート型パソコンのような電子機器の薄型化は一段と進み、現在、これらに組み込む個人認証装置についても更なる小型化、薄型化をはかる必要が出てきている。しかし、現在使用されている光学読取装置は２０ｍｍ以上の長さ（厚さ）を確保する必要があるため、薄型化された携帯電話への搭載は困難である。
【０００７】
２０ｍｍ以上が必要な理由は次の通りである。即ち、光学式読取装置では発光素子、受光素子およびレンズを組み込むが、レンズが画像を伝送する距離、つまり物体像面間距離（ＴＣ）の２倍程度の長さを確保しなければ像を受光面に結ぶことができない。現在使用されているロッドレンズアレイのＴＣは１０ｍｍ前後のため、光学式読取装置の長さ（厚さ）は約２０ｍｍを必要としている。
【０００８】
また、レンズの焦点位置と受光素子の受光面とを一致させる必要があるが、そのために組み付け作業が従来にあっては面倒である。
【０００９】
本発明の目的は、小型化、薄型化された携帯電話機等の電子機器への組み込みが可能であり、特に指紋読取に好適な画像読取装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため本発明の画像読取装置は、被読取物体を押し当てるための透明プラテンと、この被読取物体に投光する光源と、被読取物体で反射した光を集めるロッドレンズアレイと、ロッドレンズアレイで集められた光を電気信号に変換するイメージセンサーとからなる画像読取装置であって、前記ロッドレンズアレイを、物体像面間距離ＴＣが７ｍｍを超えない複数のロッドレンズから構成した。
更に、サポート部材の少なくとも一部を前記透明プラテンとすれば、部品点数も少なくなる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る画像読取装置の断面図である。
画像読取装置１０は被読取物体を押し当てるための透明樹脂からなるプラテン１と、この被読取物体に投光する光源である発光ダイオード２と、被読取物体で反射した光を集めるロッドレンズアレイ３と、ロッドレンズアレイで集められた光を電気信号に変換するイメージセンサー４とからなり、これら各部品は印刷回路版（ＰＣＢ）５上に組み立てられている。
【００１２】
画像読取装置１０が携帯電話やノート型パソコン等の電子機器に組み込まれた場合には、被読取物体（指等）が触れるプラテン１のトップ部分のみが電子機器のケース６から露出する。
【００１３】
ロッドレンズアレイ３は、図２に示すように、複数本のロッドレンズ２１…を一列に配置している。尚、一列に限らず２層或いは３層以上であっても構わない。本発明に用いられるロッドレンズ２１は物体像面間距離ＴＣが７ｍｍを超えないものである。すなわち、▲１▼ロッドレンズ２１の長さと▲２▼被読取物体−ロッドレンズ面および▲３▼ロッドレンズ面−イメージセンサーとの合計▲１▼＋▲２▼＋▲３▼が７ｍｍを超えないものを使用する。ＴＣの好ましい範囲は２〜７ｍｍ、さらに好ましくは４〜６ｍｍである。ＴＣが７ｍｍを超えると、画像読取装置の厚さまたは長さが大きくなり、携帯電話等の小型電子機器に取り付けることが困難となる。
【００１４】
ロッドレンズアレイ３は２枚のフレーム板２２ａおよび２２ｂの間にロッドレンズ２１を規則正しく精密に並べている。フレーム２２ａ、２２ｂには、ロッドレンズ２１とほぼ同じ熱膨張率を持つガラス布基材エポキシ樹脂黒色積層板（ＦＲＰ）が使用され、ロッドレンズ２１に対する熱歪みの減少とロッドレンズアレイ３全体の強化を行っている。またロッドレンズ相互間およびロッドレンズ２１とフレーム２２ａ、２２ｂとの間は、黒色のゴム状シリコーン樹脂を満たしてロッドレンズ２１へのストレスを防御している。
【００１５】
図１に戻ってさらに説明を続ける。本第１実施形態では、ＰＣＢ５上に黒色樹脂製の支持ブロック７を固定し、この支持ブロック７の上部に透明なプラテン１を置いて一体化させている。そして、プラテン１の斜面に切り欠き部１ａを形成し、ここにロッドレンズアレイ３を突き当てる構造としている。
【００１６】
切り欠き部１ａに突き当てられたロッドレンズアレイ３は、切り欠き部１ａ、プラテン１斜面部および支持ブロック７斜面部に密着して固定させることができる。したがって、プラテン１および支持ブロック７の設計の際に、プラテン１の切り欠き部１ａの位置を正確に形成しておき、ここへ特定の形態のロッドレンズアレイ３を密着させれば、プラテン１とロッドレンズアレイ３との面間距離を容易かつ正確に設定することができる。
【００１７】
特に、本発明の小型画像読取装置は、ケース６の下面とＰＣＢ５上面との間隔が４ｍｍに収まる超薄型であり、部品間の配置の微調整が困難であるため、指紋等の画像を鮮明に読み取るためには、このような正確な設定を行えることが好ましい。なお、発光ダイオード２だけはＰＣＢ５上で位置調整できるように、支持ブロック７との間には隙間を設けている。
【００１８】
図３は本発明の第２実施形態に係る画像読取装置の断面図である。画像読取装置１０が透明樹脂からなるプラテン１と、被読取物体に投光する光源である発光ダイオード２と、被読取物体からの反射光を集めるロッドレンズアレイ３と、ロッドレンズアレイからの光を電気信号に変換するイメージセンサー４とからなること、および各部品が印刷回路版（ＰＣＢ）５上に組み立てられていることは第１実施形態と同じである。
【００１９】
本実施形態においては、透明なケース６の側端部が被読取物体である指等が触れるプラテン１のトップ部分を兼用している。発光ダイオード２はＰＣＢ５上に固定されていて、プラテン１の先端部分に向けて光を照射する。この光は被読取物体である指紋の形状を含んだ情報となってプラテン１の先端部から反射し、ロッドレンズアレイ３に入光する。そしてロッドレンズアレイ３を出た光はミラー８で偏光され、ＰＣＢ５に固定されているイメージセンサー４で電気信号に変えられる。
【００２０】
本実施形態ではロッドレンズアレイ３を横型に配置したため、ＰＣＢ５上に組み立てられた画像読取装置１０全体の高さを２．５ｍｍ以下に押さえることができる。しかし、画像読取装置１０の長手方向の大きさを減らすため、ロッドレンズとして物体像面間距離ＴＣが７ｍｍを超えないものを使用する必要がある。こうすれば、ＰＣＢ５上に発光ダイオード２およびイメージセンサー４が並んだ構成であっても、全体の長さを７ｍｍ＋α程度に押さえることが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、物体像面間距離ＴＣが７ｍｍを超えないロッドレンズを使用するため、小型の画像読取装置を構成することができる。したがって本発明の画像読取装置は携帯電話やノート型パソコンのような小型、薄型の電子機器に、指紋認証装置として組み込むこと可能である。
【００２２】
また、プラテンとロッドレンズアレイとの間隔を設計値通りに設定する構造としため、超小型部品間の距離を微調整することなく容易かつ正確に取り付けることができるため、指紋等の画像を鮮明に読み取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る画像読取装置の断面図である。
【図２】本発明に係るロッドレンズアレイの概要を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る画像読取装置の断面図である。
【符号の説明】
１…プラテン、２…発光ダイオード、３…ロッドレンズアレイ、４…イメージセンサー、５…印刷回路版（ＰＣＢ）、６…ケース、７…支持ブロック、８…ミラー、１０…画像読取装置、２１…ロッドレンズ、２２ａ、２２ｂ…フレーム。

Claims

被読取物体を押し当てるための透明プラテンと、この被読取物体に投光する光源と、被読取物体で反射した光を集めるロッドレンズアレイと、ロッドレンズアレイで集められた光を電気信号に変換するイメージセンサーとからなる画像読取装置であって、前記ロッドレンズアレイは、物体像面間距離ＴＣが７ｍｍを超えない複数のロッドレンズから構成されることを特徴とする画像読取装置。
請求項１に記載の画像読取装置において、前記支持ブロックは少なくともその一部を前記透明プラテンとしていることを特徴とする画像読取装置。
請求項１または請求項２に記載の画像読取装置を組み込んだことを特徴とする携帯電話。