JP2004234177A

JP2004234177A - Image inputting device

Info

Publication number: JP2004234177A
Application number: JP2003020077A
Authority: JP
Inventors: Masakuni Iwanaga; 正国岩永
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-29
Also published as: JP3972827B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image inputting device for securing the arrangement position of a light source in a transparent rotary roller, and reducing the diameter of the transparent rotary roller. <P>SOLUTION: This image inputting device 1 is provided with a rotary roller 3 supported around an axial center so as to be freely rotated, a solid-state imaging device 9 arranged in the rotary roller 3, which is made longitudinal in the direction parallel to the axial center of the rotary roller 3, a selfoc lens array 8 which is arranged in the rotary roller 3 and by which an image of a part where the outer peripheral face of the rotary roller 3 is brought into contact with a finger 20 is formed in the solid-state imaging device 9 and an illuminating light source 10 for irradiating the part where the outer peripheral face of the rotary roller 3 is brought into contact with the finger 20 with lights. An optical axis 8a of the selfoc lens array 8 is deviated from the radius of the rotary roller 3 to avoid the axial center of the rotary roller 3. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被写体の像を入力する画像入力装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器のネットワーク化が進み、電子機器間の通信が自由になり、どこからでも様々な情報にアクセスできるようになってきている。それに伴い悪意のある者からの不正アクセスを防止するためにセキュリティの重要性が高まっている。セキュリティ技術の一つに指紋による個人認証する方法があり、指紋による個人認証を携帯型電子機器に応用する技術が提案されている。指紋認証のためには、指紋画像を入力する画像入力装置を携帯型電子機器に備え付ける必要がある。
【０００３】
特許文献１には、指紋画像を入力する画像入力装置について記載されている。この文献に記載された画像入力装置は、軸心回りに回転自在となった円筒状の透明回転ローラと、透明回転ローラの軸心に対して直交した半径方向の光軸を有するとともに透明回転ローラ内に配置されたセルフォックレンズと、透明回転ローラ内においてセルフォックレンズの光軸上に配置された一次元撮像素子と、セルフォックレンズの光軸と回転ローラとが交わる部分に向けて光を発する光源と、を備える。
【０００４】
この従来の画像入力装置で指の指紋画像を入力するためには、透明回転ローラの外周面であってセルフォックレンズの光軸と交差する部分に指を押し当て、指を接線方向に移動させる。指を接線方向に移動させることによって一次元撮像素子が指を線走査し、一次元撮像素子で得られた像を順次合成することによって指の二次元指紋画像が得られる。以上の画像入力装置では、透明回転ローラ内にセルフォックレンズ、一次元撮像素子及び光源が配置されているため、画像入力装置をコンパクトにすることができるという利点がある。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１３３４０２号公報（第７頁〜第８頁、第１５図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、画像入力装置を携帯型電子機器に備え付けるにあたって、画像入力装置を更にコンパクトにしたいという要望がある。画像入力装置をコンパクト化するために透明回転ローラを小型化すると、透明回転ローラ内のスペースが小さくなり、セルフォックレンズ、一次元撮像素子及び光源の全てを配置するためのスペースが極端に小さくなる。特に、光源はセルフォックレンズの光軸を避けて配置する必要があるが、セルフォックレンズの光軸が透明回転ローラの半径方向とされて、セルフォックレンズの光軸が透明回転ローラ内のスペースを等分しているため、光源は透明回転ローラ内の全体のスペースの更に半分のスペースにしか配置することができない。従って、透明回転ローラを小型化すると、光源を透明回転ローラ内に配置することが困難となる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、透明回転ローラ内に光源の配置位置を確保しつつ、透明回転ローラの径を小さくすることのできる画像入力装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、
軸心回りに回転自在に支持され、被写体が外周面に接して接線方向に移動することによって回転する円筒と、
前記円筒の軸心と平行となって前記円筒内に配置された撮像デバイスと、
前記円筒内に配置されるとともに、前記被写体と前記円筒の外周面とが接した部分における像を前記撮像デバイスに結像する撮像光学系と、を備え、
前記撮像光学系はその光路を前記円筒の軸心から避けるようにして設けられていることを特徴とする。
【０００９】
請求項１に記載の発明では、撮像光学系の光路が円筒の軸心を避けているため、撮像光学系の光路が円筒内のスペースを等分していない。つまり、円筒内のスペースは、撮像光学系の光路によって狭い部分と広い部分に分けられるから、円筒の径を小さくして、円筒内のスペースが小さくなったとしても、撮像光学系の光路によって広い部分とされた円筒内のスペースに光源を配置すれば良い。従って、円筒内に光源の配置スペースを確保しつつ、円筒の径を小さくすることのできる画像入力装置を提供することができる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像入力装置において、
前記撮像光学系がレンズであり、前記被写体と前記円筒の外周面とが接する部分に前記レンズの光軸が交わり、前記被写体と前記円筒の外周面とが接する部分から前記円筒の軸心までを結ぶ半径の線に対して前記レンズの光軸が傾斜していることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明では、被写体と円筒の外周面とが接する部分から円筒の軸心までの半径の線に対して前記レンズの光軸が傾斜しているため、レンズの光軸は円筒の軸心を通らず、レンズの光軸が円筒内のスペースを等分していない。従って、請求項１に記載の発明と同様に、円筒内のスペースは、レンズの光軸によって狭い部分と広い部分に分けられるから、その広い部分に光源を配置すれば、円筒内に光源の配置スペースを確保しつつ、円筒の径を小さくすることができる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の画像入力装置において、
前記撮像光学系は、入射面及び出射面を有したプリズムと、前記プリズムの出射面に対向し、前記被写体と前記円筒の外周面とが接する部分から前記円筒の軸心までを結ぶ半径の線からずれ且つその半径の線に平行な光軸を有したレンズと、から構成され、
前記プリズムは前記被写体と前記円筒の外周面とが接する部分からの入射光を前記入射面で入射し、前記入射光に対して偏角した出射光を前記出射面から出射し、前記出射面の出射光の光路が前記レンズの光軸と一致することを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、レンズの光軸とプリズムの出射面からの出射光の光路が一致しているため、被写体と円筒の外周面とが接した部分の像が撮像デバイスに結像される。レンズの光軸が円筒の半径の線に対して平行であり、その半径の線からずれているから、レンズの光軸は円筒の軸心を通らず、円筒内のスペースを等分していない。そのため、請求項１に記載の発明と同様に、円筒内のスペースは、レンズの光軸によって狭い部分と広い部分に分けられるから、その広い部分に光源を配置すれば、円筒内に光源の配置スペースを確保しつつ、円筒の径を小さくすることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の画像入力装置において、
前記被写体と前記円筒の外周面とが接する部分に向けて光を発する光源を前記円筒内に備え、
前記被写体と前記円筒の外周面とが接する部分及び前記円筒の軸心を通る直径の線によって等分された前記円筒内の二つの領域のうち一方に前記レンズが配置され、他方に前記光源が配置されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、円筒の直径の線によって等分された円筒内の二つの領域のうち一方にレンズが配置され、他方に光源が配置されているため、レンズの光軸が円筒の直径に一致している場合と比較しても光源の配置スペースを大きくとることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を用いて本発明の具体的な態様について説明する。ただし、発明の範囲を図示例に限定するものではない。
【００１７】
〔第一の実施の形態〕
図１は、本発明が適用された画像入力装置１の断面図であり、図２は、画像入力装置１の斜視図である。
【００１８】
この画像入力装置１の筐体２には窓２ａが形成されている。筐体２内には、ガラス、アクリル、ポリカーボネイトといった透明な材料で形成された回転ローラ３が収められている。この回転ローラ３は略円筒状を呈しており、回転ローラ３の内側は中空となっている。また、回転ローラ３はその軸心回りに回転自在となって筐体２に支持されており、回転ローラ３の外周面の一部は、窓２ａで露出し、その窓２ａから筐体２の外へ僅かに突出している。なお、図１は、回転ローラ３の軸心に対して直交する面で破断した断面図であり、以下では回転ローラ３の軸心が延在した方向を左右方向として説明する。
【００１９】
回転ローラ３の外周面が回転ローラ３の内周面と同軸となっており、外周面及び内周面が滑らかとなっている。なお、回転ローラ３の外周面に非常に小さい凹凸（シボ）を形成し、回転ローラ３の外周面にて光を拡散するようにしても良い。
【００２０】
図２に示すように、回転ローラ３の長手方向の一方の端部には、回転ローラ３と同軸となる平歯車４が固定されている。この平歯車４には、ピニオン５が噛み合っており、このピニオン５には、ロータリーエンコーダ６が設けられている。このロータリーエンコーダ６は、ピニオン５及び平歯車４を通じて、回転ローラ３が所定角度回転する毎に同期信号を発生させて出力するものである。
【００２１】
図１に示すように、回転ローラ３内の中空には支持部材７、セルフォックレンズアレイ８、固体撮像デバイス９及び照明光源１０が配置されており、支持部材７が筐体２に固定されており、回転ローラ３が回転しても支持部材７が回転しないように支持されている。支持部材７には、光路孔７ａが回転ローラ３の半径方向から外れるようにして貫通しており、この光路孔７ａは左右方向に長尺となって形成されている。光路孔７ａには、セルフォックレンズアレイ８が嵌め込まれており、これによりセルフォックレンズアレイ８が支持部材７に固定されている。
【００２２】
セルフォックレンズアレイ８は、複数のセルフォックレンズ８ａを有し、セルフォックレンズ８ａは円柱状のロッドレンズである。セルフォックレンズ８ａは、その中心軸から周面にかけて放物線状の屈折率分布を有し、中心軸において屈折率が最も高く、周面において屈折率が最も低い。従ってセルフォックレンズ８ａは球面レンズと光学的にほぼ等価な性質を持っており、全てのセルフォックレンズ８ａは互いに光学的に等価な性質を有している。このような複数のセルフォックレンズ８ａが互いに平行となって左右方向に列を成すように配列されているが、複数のセルフォックレンズ８ａからなる左右方向の列が一列であっても良いし、複数列であっても良い。そして、これら複数のセルフォックレンズ８ａは、二つのプレート８ｂによって挟持されている。
【００２３】
セルフォックレンズ８ａの中心軸、つまりセルフォックレンズアレイ８の光軸（光路）８ｃが回転ローラ３の外周面に交わる部分は、筐体２の窓２ａに露出している。また、セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃは、回転ローラ３の半径から外れており、回転ローラ３の軸心を避けている。つまり、セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃは、回転ローラ３の内周面及び外周面に直交せず、回転ローラ３の外周面とセルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃとが交わる部分から回転ローラ３の軸心を通る半径の線に対して斜交いに交わる。
【００２４】
被験者が指２０を窓２ａに位置させた場合、セルフォックレンズアレイ８の光軸と回転ローラ３の外周面とが交わった部分において指２０が回転ローラ３の外周面に接する。そして、このセルフォックレンズアレイ８は、回転ローラ３の外周面に接した指２０に合焦しており、複数のセルフォックレンズ８ａ全体で指２０と回転ローラ３の外周面とが接した部分の連続した像を後述する固体撮像デバイス９に正立等倍に結像するものである。つまり、セルフォックレンズアレイ８は、セルフォックレンズアレイ８の光軸と回転ローラ３の外周面とが交差した部分に当接した指２０の像を固体撮像デバイス９に結像するものである。
【００２５】
セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃ上には、固体撮像デバイス９がセルフォックレンズアレイ８の下面に対向するように配置されている。この固体撮像デバイス９は基板１１上に実装されており、固体撮像デバイス９が光路孔７ａ内に位置するように基板１１が支持部材７に固定されている。
【００２６】
固体撮像デバイス９は、ＣＣＤ型固体撮像デバイス、ＣＭＯＳ型固体撮像デバイス等であり、入射した光の強度（又は光量）を電気信号に変換する画素としての光電変換素子（例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等）が左右方向に複数配列された構造となっている。この固体撮像デバイス９において、複数の光電変換素子が左右方向に並んだ列は、一列であっても良いし、二列、三列又はそれ以上であっても良いが、列の数は、一つの列に含まれる光電変換素子の数より少ない。つまり、この固体撮像デバイス９は左右方向に長尺な一次元固体撮像デバイスであって、セルフォックレンズアレイ８によって結像された一次元像を取得するものである。この固体撮像デバイス９の受光面は、セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃに対して直交している。
【００２７】
照明光源１０は、回転ローラ３の軸心に沿って支持部材７の後ろの側面に固定されており、回転ローラ３の軸心に沿った線状の光源とされている。また、この照明光源１０は、セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃを避けて配置されている。この照明光源１０は、ＬＥＤ、有機ＥＬ、無機ＥＬ、冷陰極管及び蛍光管等といった自発光素子等から構成されており、セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃと回転ローラ３の外周面の交差する部分に向けて回転ローラ３の内周面に対して斜めに光を照射するものである。照明光源１０の光軸１０ａと回転ローラ３の外周面とが交差する部分及び回転ローラ３の軸心を通った半径の線に対する照明光源１０の光軸１０ａの角度は、その半径の線に対するセルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃの角度と異なる。
【００２８】
照明光源１０及びセルフォックレンズアレイ８は、回転ローラ３内において次のような領域に配置されている。つまり、セルフォックレンズアレイ８の光軸と回転ローラ３の外周面とが接する部分及び回転ローラ３の軸心を通る直径の線によって回転ローラ３内のスペースは二等分される。その二等分されたスペースのうち一方にセルフォックレンズアレイ８が配置され、他方に照明光源１０が配置されている。
【００２９】
次に、画像入力装置１の回路構成について図３を用いて説明する。
図３に示すように、ロータリーエンコーダ６は、回転ローラ３が所定角度回転する毎に同期信号をドライバ回路１２、信号処理回路１３、Ａ／Ｄ変換回路１４及び合成バッファ１５へ出力するようになっている。ドライバ回路１２、信号処理回路１３、Ａ／Ｄ変換回路１４及び合成バッファ１５は、同期信号に同期して動作するようになっている。
【００３０】
ドライバ回路１２は、ロータリーエンコーダ６から入力した同期信号に従って固体撮像デバイス９を駆動するようになっている。固体撮像デバイス９は、ドライバ回路１２によって駆動されることによって、受光した光量（又は光強度）を電気信号に変換することで一次元画像を電気信号として取得し、電気信号を信号処理回路１３へ出力するようになっている。信号処理回路１３は、固体撮像デバイス９から入力した電気信号に増幅等の処理を行ってＡ／Ｄ変換回路１４に出力するようになっている。Ａ／Ｄ変換回路１４は、ロータリーエンコーダ６からの同期信号に従って電気信号をＡ／Ｄ変換し、一次元画像データを合成バッファ１５に出力するようになっている。合成バッファ１５には一次元画像データが同期信号に従ってＡ／Ｄ変換回路１４から順次格納され、合成バッファ１５にて一次元画像データが順次合成されていくことによって、二次元画像データが生成されるようになっている。合成バッファ１５で生成された二次元画像データはコンピュータ（図示せず）に出力されるようになっている。コンピュータに入力された二次元画像データは、コンピュータの処理の用に供されるようになっている。
【００３１】
次に、画像入力装置１の使用方法及び画像入力装置１の動作について説明する。
被験者が、筐体２の窓２ａ内において回転ローラ３の外周面に指２０を押し当てる。特に、指２０の先を回転ローラ３の外周面の接線方向に指向した状態で、指２０を回転ローラ３の外周面に当接させるのが望ましい。
【００３２】
被験者が指２０を回転ローラ３の外周面に押し当てると、照明光源１０が点灯し、照明光源１０の光が回転ローラ３を通じて指２０に入射し、指２０が回転ローラの外周面に当接した部分において照射される。
【００３３】
そして、被験者が指２０を回転ローラ３の外周面に押し付けた状態で指２０を回転ローラ３の接線方向、つまり前方又は後方に移動させると、回転ローラ３が回転する。指２０の移動に伴って、指２０が固体撮像デバイス９の上方を前方又は後方に向かって通過し、指２０と回転ローラ３の当接部分が移り変わる。この時、ロータリーエンコーダ６が、回転ローラ３が所定角度回転する毎に同期信号を発生させて、ドライバ回路１２、信号処理回路１３、Ａ／Ｄ変換回路１４及び合成バッファ１５に出力する。これによって、指２０は、固体撮像デバイス９によって線走査される。
【００３４】
ここで、セルフォックレンズアレイ８の光軸と回転ローラ３の外周面が交差する部分、つまり回転ローラ３と指２０とが当接した部分においては、指２０の凸部（指紋の隆線）が回転ローラ３の外周面に密接し、指２０の凹部（指紋の溝線）が回転ローラ３の外周面から離れている。従って、照明光源１０から発して回転ローラ３の外周面から出射した光のうち指２０の凸部に入射する光は、高強度でセルフォックレンズアレイ８を通じて固体撮像デバイス９に入射する。一方、照明光源１０から発して回転ローラ３の外周面から出射した光のうち指２０の凹部に入射する光は、指２０の表皮と回転ローラ３の外周面との間で反射を繰り返したり乱反射したりするため、指２０の凹部で反射した反射光は低強度でセルフォックレンズアレイ８を通じて固体撮像デバイス９に入射する。
【００３５】
以上のように、指２０の凹凸で定義された像、つまり、指２０の凸部が明るく指２０の凹部が暗い像が、セルフォックレンズアレイ８によって固体撮像デバイス９に結像される。
【００３６】
そして、固体撮像デバイス９は、ドライバ回路１２によって駆動されると、同期信号のタイミングで指２０の凹凸で定義された像を撮像して指紋の一次元画像を取得する。そして、固体撮像デバイス９が、一次元画像を電気信号として取得するごとに信号処理回路１３に出力し、信号処理回路１３で処理された電気信号がＡ／Ｄ変換回路１４に出力される。そして、Ａ／Ｄ変換回路１４は、一次元画像を電気信号として入力し、電気信号をＡ／Ｄ変換して指紋の一次元画像データとして合成バッファ１５に出力する。以上のようにして、指紋の一次元画像データが合成バッファ１５に順次蓄積されて合成されていくと、合成バッファ１５で指紋の二次元画像データが生成される。指紋の二次元画像データは、合成バッファ１５からコンピュータに出力される。
【００３７】
また、紙といった滑らかな被写体の表面に表れた模様（文字、数字、絵、図形等を含む意味である。）もこの画像入力装置１で二次元画像として入力することができる。この場合、被写体が回転ローラ３の外周面に密接するため、照明光源１０から被写体に入射して反射した反射光の強度は、被写体の表面に表れた模様に応じている。従って、被写体を回転ローラ３の外周面に接した状態で接線方向に移動させることによって被写体が固体撮像デバイス９によって線走査されて、被写体の表面に表れた模様が固体撮像デバイス９によって一次元画像として取得される。そして、被写体の模様の一次元画像データが順次合成されていくと、合成バッファ１５で模様の二次元画像データが生成される。
【００３８】
以上のような画像入力装置１は、携帯電話機、ＰＤＡ（ＰｅｒｓｏｎａｌＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、ノート型パーソナルコンピュータといった携帯型電子機器に設けるのに適しているが、その他の電子機器に設けられていても良い。電子機器においては画像入力装置１で取得した二次元画像データがコンピュータの処理に用いられるが、例えば、コンピュータは、予め登録された登録者の登録指紋画像データと画像入力装置１で取得された二次元画像データを比較する処理と、比較した結果二次元画像データが登録指紋画像データと一致するか否かを判定する処理と、二次元画像データが登録指紋画像データと一致する場合には被験者を登録者として認識する処理と、を行う。画像入力装置１が電子機器に設けられる場合には、画像入力装置１の筐体が電子機器の筐体と一体であっても良い。
【００３９】
以上のように、本実施の形態では、セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃが回転ローラ３の軸心を避けているため、セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃが回転ローラ３内のスペースを等分していない。回転ローラ３内のスペースはセルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃによって広い部分と狭い部分に分けられ、照明光源１０がその広い部分に配置されている。従って、回転ローラ３の径を小さくしたものとしても、回転ローラ３内に照明光源１０を配置することができる。
【００４０】
〔第二の実施の形態〕
次に、図４を参照して、上記画像入力装置１とは別の画像入力装置３１について説明する。画像入力装置３１については、画像入力装置１と異なる部分について主に説明する。
【００４１】
図１に示す画像入力装置１と図４に示す画像入力装置３１との間で異なる点は、画像入力装置１では撮像光学系がセルフォックレンズアレイ８から構成されているのに対して、画像入力装置３１では撮像光学系がセルフォックレンズアレイ８及びプリズム３２から構成されている。
【００４２】
プリズム３２は、回転ローラ３の軸心方向に長尺な三角柱状を呈しており、長手方向に直交する面で破断した断面形状が直角三角形である直角プリズムである。直角な稜角に対向するプリズム３２の斜面は、照明光源１０の光軸１０ａと回転ローラ３の外周面とが交差する部分（つまり、指２０と回転ローラ３の外周面が当接する部分）からの入射光を入射する入射面３２ａとなっている。直角の稜角を挟む二つの面のうちの一方の面は、入射面３２ａからの入射光を出射光として出射する出射面３２ｂとなっている。このプリズム３２によって入射光の光路に対して出射光の光路が偏角を成している。
【００４３】
プリズム３２の出射面３２ｂは、セルフォックレンズアレイ８の入射面に対向しており、プリズム３２の出射面３２ｂにおける出射光の光路が、セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃに一致している。セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃは、照明光源１０の光軸１０ａと回転ローラ３の外周面とが交差する部分を通った半径方向の線に対して平行である。但し、セルフォックレンズアレイ８の光軸８ｃは、回転ローラ３のその半径の線から外れており、回転ローラ３の軸心を避けている。
【００４４】
プリズム３２及びセルフォックレンズアレイ８から構成された撮像光学系の光路も、回転ローラ３の外周面に直交せず、回転ローラ３の外周面と撮像光学系の光路が交わる部分における外周面の法線に対して斜交いに交わる。そして、撮像光学系の光路は、プリズム３２の入射面３２ａ及び出射面３２ｂの屈折によって偏角が生じ、セルフォックレンズアレイ８を通じて固体撮像デバイス９の受光面に対して直交する。
【００４５】
また、照明光源１０は、撮像光学系の光路を避けて配置されている。詳細に説明すると、指２０と回転ローラ３の外周面とが接する部分及び回転ローラ３の軸心を通る直径の線によって回転ローラ３内のスペースは二等分され、その二等分されたスペースのうち一方にセルフォックレンズアレイ８が配置され、他方に照明光源１０が配置されている。
【００４６】
なお、画像入力装置３１の筐体２、回転ローラ３、セルフォックレンズアレイ８、固体撮像デバイス９等は、撮像光学系の光路を除いては、上記画像入力装置１と同様である。
【００４７】
この画像入力装置３１においても、セルフォックレンズアレイ８及びプリズム３２から構成される撮像光学系の光路は、プリズム３２によって偏角が生じているので、回転ローラ３の軸心を避けている。従って、撮像光学系の光路は回転ローラ３内のスペースを広い部分と狭い部分に分け、照明光源１０がその広い部分に配置されている。従って、回転ローラ３の径を小さくしたものとしても、回転ローラ３内に照明光源１０を配置することができる。
【００４８】
以上の説明ではセルフォックレンズアレイ８の入射面と回転ローラ３の内周面との間にプリズム３２を配置し、プリズム３２の屈折によって撮像光学系の光路に偏角を生じることによって、撮像光学系の光路が回転ローラ３の半径から外れている。しかし、ミラーの反射面、プリズムの全反射面を利用して、撮像光学系の光路に反射を生じることによって、撮像光学系の光路が回転ローラ３の半径から外れるようにしても良い。即ち、照明光源１０の光軸１０ａと回転ローラ３の外周面とが交差する部分からの入射光を反射面又は全反射面で反射させ、反射光の光路がセルフォックレンズアレイ８の光軸に一致するようにする。
また、セルフォックレンズアレイ８の入射面と回転ローラ３との間に、ホログラムを用いて光を回折する光学素子を設けることによって、撮像光学系の光路が回転ローラ３の軸心を避けて回転ローラ３の半径から外れるようにしても良い。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒内のスペースは、撮像光学系の光路によって狭い部分と広い部分に分けられるから、その広い部分に光源を配置すれば、円筒内に光源の配置スペースを確保しつつ、円筒の径を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された画像入力装置を示した断面図である。
【図２】図１に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図３】上記画像入力装置の回路構成を示したブロック図である。
【図４】上記画像入力装置とは別の画像入力装置を示した断面図である。
【符号の説明】
１、３１画像入力装置
３回転ローラ（円筒）
８セルフォックレンズアレイ（撮像光学系、レンズ）
９固体撮像デバイス
３２プリズム（撮像光学系）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image input device that inputs an image of a subject.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, networking of electronic devices has been advanced, communication between electronic devices has become free, and various types of information can be accessed from anywhere. As a result, the importance of security has been increasing in order to prevent unauthorized access by malicious parties. One of the security techniques is a method of performing personal authentication using a fingerprint, and a technique for applying personal authentication using a fingerprint to a portable electronic device has been proposed. For fingerprint authentication, it is necessary to equip a portable electronic device with an image input device for inputting a fingerprint image.
[0003]
Patent Literature 1 describes an image input device that inputs a fingerprint image. The image input device described in this document has a cylindrical transparent rotating roller rotatable about an axis, a radial optical axis orthogonal to the axis of the transparent rotating roller, and a transparent rotating roller. And a one-dimensional image sensor arranged on the optical axis of the Selfoc lens in the transparent rotating roller, and directs light toward a portion where the optical axis of the Selfoc lens intersects with the rotating roller. A light source that emits light.
[0004]
In order to input a fingerprint image of a finger with this conventional image input device, the finger is pressed against a portion of the outer peripheral surface of the transparent rotating roller that intersects the optical axis of the SELFOC lens, and the finger is moved in a tangential direction. . By moving the finger in the tangential direction, the one-dimensional image sensor linearly scans the finger, and sequentially synthesizes images obtained by the one-dimensional image sensor to obtain a two-dimensional fingerprint image of the finger. The image input device described above has an advantage that the image input device can be made compact because the selfoc lens, the one-dimensional image sensor, and the light source are arranged in the transparent rotating roller.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-133402 (pages 7 to 8, FIG. 15)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, there is a demand for making the image input device more compact when the image input device is provided in a portable electronic device. When the size of the transparent rotating roller is reduced in order to make the image input device compact, the space in the transparent rotating roller is reduced, and the space for arranging all of the selfoc lens, the one-dimensional image sensor, and the light source is extremely reduced. . In particular, it is necessary to arrange the light source so as to avoid the optical axis of the SELFOC lens, but the optical axis of the SELFOC lens is set in the radial direction of the transparent rotating roller, and the optical axis of the SELFOC lens is set in the space in the transparent rotating roller. , The light source can be placed in only half of the total space in the transparent rotating roller. Therefore, when the size of the transparent rotating roller is reduced, it is difficult to arrange the light source in the transparent rotating roller.
[0007]
Therefore, an object of the present invention is to provide an image input device capable of reducing the diameter of the transparent rotating roller while securing the position of the light source in the transparent rotating roller.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is
A cylinder that is rotatably supported about an axis and that rotates by moving the subject tangentially in contact with the outer peripheral surface;
An imaging device arranged in the cylinder in parallel with the axis of the cylinder,
An imaging optical system that is arranged in the cylinder and forms an image in a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other on the imaging device,
The imaging optical system is provided so as to avoid the optical path from the axis of the cylinder.
[0009]
In the first aspect of the present invention, since the optical path of the imaging optical system avoids the axis of the cylinder, the optical path of the imaging optical system does not equally divide the space in the cylinder. That is, the space in the cylinder is divided into a narrow portion and a wide portion by the optical path of the imaging optical system. Therefore, even if the diameter of the cylinder is reduced and the space in the cylinder is reduced, the space in the cylinder is widened by the optical path of the imaging optical system. The light source may be arranged in a space inside the cylinder that is a part. Therefore, it is possible to provide an image input device capable of reducing the diameter of the cylinder while securing a space for disposing the light source in the cylinder.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the image input device according to the first aspect,
The imaging optical system is a lens, and the optical axis of the lens intersects a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other, and extends from a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact to an axis of the cylinder. The optical axis of the lens is inclined with respect to a line of the connecting radius.
[0011]
According to the second aspect of the present invention, since the optical axis of the lens is inclined with respect to a line having a radius from a portion where the subject contacts the outer peripheral surface of the cylinder to an axis of the cylinder, the optical axis of the lens is cylindrical. And the optical axis of the lens does not equally divide the space in the cylinder. Therefore, similarly to the first aspect of the present invention, the space in the cylinder is divided into a narrow part and a wide part according to the optical axis of the lens. The diameter of the cylinder can be reduced while securing space.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in the image input device according to the first aspect,
The imaging optical system includes a prism having an entrance surface and an exit surface, and a line having a radius that faces the exit surface of the prism and connects a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other to an axis of the cylinder. A lens having an optical axis that is deviated from and is parallel to a line of the radius thereof,
The prism receives incident light from a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other on the incident surface, emits outgoing light deflected with respect to the incident light from the outgoing surface, The optical path of the outgoing light coincides with the optical axis of the lens.
[0013]
According to the third aspect of the present invention, since the optical axis of the lens coincides with the optical path of the emitted light from the exit surface of the prism, an image of a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact is formed on the imaging device. Is done. Since the optical axis of the lens is parallel to and offset from the line of the radius of the cylinder, the optical axis of the lens does not pass through the axis of the cylinder and does not divide the space inside the cylinder . Therefore, similarly to the first aspect of the present invention, the space in the cylinder is divided into a narrow part and a wide part by the optical axis of the lens. The diameter of the cylinder can be reduced while securing space.
[0014]
The invention according to claim 4 is the image input device according to claim 2 or 3,
A light source that emits light toward a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other is provided in the cylinder,
The lens is disposed in one of two regions in the cylinder equally divided by a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other and a line having a diameter passing through the axis of the cylinder, and the light source is disposed in the other. It is characterized by being arranged.
[0015]
According to the fourth aspect of the present invention, since the lens is disposed in one of the two regions in the cylinder divided by the line having the diameter of the cylinder and the light source is disposed in the other, the optical axis of the lens is cylindrical. The arrangement space of the light source can be made larger as compared with the case where the diameter of the light source is the same.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the invention is not limited to the illustrated example.
[0017]
[First embodiment]
FIG. 1 is a sectional view of an image input device 1 to which the present invention is applied, and FIG. 2 is a perspective view of the image input device 1.
[0018]
A window 2 a is formed in the housing 2 of the image input device 1. The housing 2 contains a rotating roller 3 made of a transparent material such as glass, acrylic, or polycarbonate. The rotating roller 3 has a substantially cylindrical shape, and the inside of the rotating roller 3 is hollow. The rotating roller 3 is rotatable about its axis and is supported by the housing 2. A part of the outer peripheral surface of the rotating roller 3 is exposed at the window 2 a and the window 2 a It protrudes slightly outside. FIG. 1 is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the axis of the rotating roller 3. Hereinafter, the direction in which the axis of the rotating roller 3 extends is described as a left-right direction.
[0019]
The outer peripheral surface of the rotating roller 3 is coaxial with the inner peripheral surface of the rotating roller 3, and the outer peripheral surface and the inner peripheral surface are smooth. It should be noted that very small unevenness (texture) may be formed on the outer peripheral surface of the rotating roller 3 so that light is diffused on the outer peripheral surface of the rotating roller 3.
[0020]
As shown in FIG. 2, a spur gear 4 coaxial with the rotating roller 3 is fixed to one end of the rotating roller 3 in the longitudinal direction. A pinion 5 meshes with the spur gear 4, and a rotary encoder 6 is provided on the pinion 5. The rotary encoder 6 generates and outputs a synchronization signal through the pinion 5 and the spur gear 4 every time the rotating roller 3 rotates a predetermined angle.
[0021]
As shown in FIG. 1, a support member 7, a selfoc lens array 8, a solid-state imaging device 9, and an illumination light source 10 are disposed in the hollow inside the rotating roller 3. The support member 7 is fixed to the housing 2. In addition, the supporting member 7 is supported so as not to rotate even when the rotating roller 3 rotates. An optical path hole 7a penetrates the support member 7 so as to deviate from the radial direction of the rotating roller 3, and the optical path hole 7a is formed to be long in the left-right direction. The SELFOC lens array 8 is fitted into the optical path hole 7a, whereby the SELFOC lens array 8 is fixed to the support member 7.
[0022]
The selfoc lens array 8 has a plurality of selfoc lenses 8a, and the selfoc lenses 8a are cylindrical rod lenses. The SELFOC lens 8a has a parabolic refractive index distribution from the central axis to the peripheral surface, and has the highest refractive index on the central axis and the lowest refractive index on the peripheral surface. Therefore, the SELFOC lens 8a has substantially optically equivalent properties to the spherical lens, and all SELFOC lenses 8a have optically equivalent properties to each other. The plurality of Selfoc lenses 8a are arranged so as to be parallel to each other and form a row in the left-right direction. However, the left-right row composed of the plurality of Selfoc lenses 8a may be one row, Multiple rows may be used. These plural SELFOC lenses 8a are sandwiched between two plates 8b.
[0023]
The central axis of the SELFOC lens 8a, that is, the portion where the optical axis (optical path) 8c of the SELFOC lens array 8 intersects the outer peripheral surface of the rotating roller 3 is exposed to the window 2a of the housing 2. The optical axis 8c of the selfoc lens array 8 is out of the radius of the rotating roller 3 and avoids the axis of the rotating roller 3. That is, the optical axis 8c of the SELFOC lens array 8 is not orthogonal to the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the rotating roller 3, but rotates from a portion where the outer peripheral surface of the rotating roller 3 and the optical axis 8c of the SELFOC lens array 8 intersect. It intersects obliquely with a line of radius passing through the axis of the roller 3.
[0024]
When the subject places the finger 20 on the window 2 a, the finger 20 comes into contact with the outer peripheral surface of the rotating roller 3 at a portion where the optical axis of the selfoc lens array 8 and the outer peripheral surface of the rotating roller 3 intersect. The selfoc lens array 8 focuses on the finger 20 in contact with the outer peripheral surface of the rotating roller 3, and a portion of the plurality of selfoc lenses 8 a where the finger 20 contacts the outer peripheral surface of the rotating roller 3. Is formed on the solid-state imaging device 9 described later at the same magnification as the erect image. That is, the SELFOC lens array 8 forms an image of the finger 20 abutting on a portion where the optical axis of the SELFOC lens array 8 intersects the outer peripheral surface of the rotating roller 3 on the solid-state imaging device 9.
[0025]
On the optical axis 8c of the Selfoc lens array 8, a solid-state imaging device 9 is arranged so as to face the lower surface of the Selfoc lens array 8. The solid-state imaging device 9 is mounted on a substrate 11, and the substrate 11 is fixed to the support member 7 so that the solid-state imaging device 9 is located in the optical path hole 7a.
[0026]
The solid-state imaging device 9 is a CCD solid-state imaging device, a CMOS solid-state imaging device, or the like, and is a photoelectric conversion element (for example, a photodiode or a phototransistor) as a pixel that converts the intensity (or light amount) of incident light into an electric signal. ) Are arranged in the left-right direction. In the solid-state imaging device 9, the row in which the plurality of photoelectric conversion elements are arranged in the left-right direction may be one row, or may be two rows, three rows, or more rows. Less than the number of photoelectric conversion elements included in one row. That is, the solid-state imaging device 9 is a one-dimensional solid-state imaging device that is long in the left-right direction, and acquires a one-dimensional image formed by the selfoc lens array 8. The light receiving surface of the solid-state imaging device 9 is orthogonal to the optical axis 8c of the selfoc lens array 8.
[0027]
The illumination light source 10 is fixed to the side surface behind the support member 7 along the axis of the rotating roller 3, and is a linear light source along the axis of the rotating roller 3. The illumination light source 10 is arranged so as to avoid the optical axis 8c of the SELFOC lens array 8. The illumination light source 10 includes self-luminous elements such as an LED, an organic EL, an inorganic EL, a cold-cathode tube, a fluorescent tube, and the like, and intersects the optical axis 8c of the selfoc lens array 8 with the outer peripheral surface of the rotating roller 3. The light is emitted obliquely to the inner peripheral surface of the rotating roller 3 toward the portion to be rotated. The angle of the optical axis 10a of the illumination light source 10 with respect to a portion where the optical axis 10a of the illumination light source 10 intersects the outer peripheral surface of the rotary roller 3 and a radius line passing through the axis of the rotary roller 3 is determined by a cell with respect to the radius line. It is different from the angle of the optical axis 8c of the Fock lens array 8.
[0028]
The illumination light source 10 and the SELFOC lens array 8 are arranged in the following regions in the rotating roller 3. That is, the space in the rotating roller 3 is bisected by a portion where the optical axis of the SELFOC lens array 8 and the outer peripheral surface of the rotating roller 3 are in contact with each other and a line having a diameter passing through the axis of the rotating roller 3. The selfoc lens array 8 is arranged in one of the two divided spaces, and the illumination light source 10 is arranged in the other.
[0029]
Next, a circuit configuration of the image input device 1 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the rotary encoder 6 outputs a synchronization signal to the driver circuit 12, the signal processing circuit 13, the A / D conversion circuit 14, and the synthesizing buffer 15 every time the rotary roller 3 rotates by a predetermined angle. ing. The driver circuit 12, the signal processing circuit 13, the A / D conversion circuit 14, and the synthesis buffer 15 operate in synchronization with a synchronization signal.
[0030]
The driver circuit 12 drives the solid-state imaging device 9 according to a synchronization signal input from the rotary encoder 6. The solid-state imaging device 9 is driven by the driver circuit 12, converts a received light amount (or light intensity) into an electric signal, acquires a one-dimensional image as an electric signal, and sends the electric signal to the signal processing circuit 13. Output. The signal processing circuit 13 performs processing such as amplification on the electric signal input from the solid-state imaging device 9 and outputs the processed signal to the A / D conversion circuit 14. The A / D conversion circuit 14 A / D converts an electric signal according to a synchronization signal from the rotary encoder 6 and outputs one-dimensional image data to the synthesis buffer 15. One-dimensional image data is sequentially stored in the synthesizing buffer 15 from the A / D conversion circuit 14 in accordance with the synchronization signal, and two-dimensional image data is generated by sequentially synthesizing the one-dimensional image data in the synthesizing buffer 15. It has become. The two-dimensional image data generated by the synthesis buffer 15 is output to a computer (not shown). The two-dimensional image data input to the computer is provided for processing by the computer.
[0031]
Next, a method of using the image input device 1 and an operation of the image input device 1 will be described.
The subject presses the finger 20 against the outer peripheral surface of the rotating roller 3 in the window 2 a of the housing 2. In particular, it is desirable that the finger 20 be brought into contact with the outer peripheral surface of the rotating roller 3 in a state where the tip of the finger 20 is directed in the tangential direction of the outer peripheral surface of the rotating roller 3.
[0032]
When the subject presses the finger 20 against the outer peripheral surface of the rotating roller 3, the illumination light source 10 is turned on, the light of the illumination light source 10 is incident on the finger 20 through the rotating roller 3, and the finger 20 contacts the outer peripheral surface of the rotating roller. Irradiated in the part where
[0033]
Then, when the subject moves the finger 20 in the tangential direction of the rotating roller 3, that is, forward or backward, with the finger 20 pressed against the outer peripheral surface of the rotating roller 3, the rotating roller 3 rotates. As the finger 20 moves, the finger 20 passes above or below the solid-state imaging device 9 forward or backward, and the contact portion between the finger 20 and the rotating roller 3 changes. At this time, the rotary encoder 6 generates a synchronization signal every time the rotary roller 3 rotates by a predetermined angle, and outputs the synchronization signal to the driver circuit 12, the signal processing circuit 13, the A / D conversion circuit 14, and the synthesis buffer 15. Thus, the finger 20 is line-scanned by the solid-state imaging device 9.
[0034]
Here, at the portion where the optical axis of the SELFOC lens array 8 and the outer peripheral surface of the rotating roller 3 intersect, that is, at the portion where the rotating roller 3 and the finger 20 abut, the convex portion of the finger 20 (ridge of the fingerprint). Are in close contact with the outer peripheral surface of the rotating roller 3, and the concave portion (the groove line of the fingerprint) of the finger 20 is separated from the outer peripheral surface of the rotating roller 3. Therefore, of the light emitted from the illumination light source 10 and emitted from the outer peripheral surface of the rotating roller 3, the light incident on the convex portion of the finger 20 enters the solid-state imaging device 9 through the Selfoc lens array 8 with high intensity. On the other hand, of the light emitted from the illumination light source 10 and emitted from the outer peripheral surface of the rotating roller 3, the light incident on the concave portion of the finger 20 repeats reflection between the skin of the finger 20 and the outer peripheral surface of the rotating roller 3 or irregularly reflects. For example, the reflected light reflected by the concave portion of the finger 20 is incident on the solid-state imaging device 9 through the SELFOC lens array 8 with low intensity.
[0035]
As described above, an image defined by the unevenness of the finger 20, that is, an image in which the convex portion of the finger 20 is bright and the concave portion of the finger 20 is dark is formed on the solid-state imaging device 9 by the selfoc lens array 8.
[0036]
When driven by the driver circuit 12, the solid-state imaging device 9 captures an image defined by the unevenness of the finger 20 at the timing of the synchronization signal to acquire a one-dimensional image of the fingerprint. Each time the solid-state imaging device 9 acquires a one-dimensional image as an electric signal, the solid-state imaging device 9 outputs the signal to the signal processing circuit 13, and the electric signal processed by the signal processing circuit 13 is output to the A / D conversion circuit 14. Then, the A / D conversion circuit 14 inputs the one-dimensional image as an electric signal, A / D converts the electric signal, and outputs the one-dimensional image data of the fingerprint to the synthesizing buffer 15. As described above, when the one-dimensional image data of the fingerprint is sequentially accumulated in the synthesizing buffer 15 and synthesized, the synthesizing buffer 15 generates two-dimensional image data of the fingerprint. The two-dimensional image data of the fingerprint is output from the synthesis buffer 15 to the computer.
[0037]
Further, a pattern (meaning including characters, numbers, pictures, figures, and the like) appearing on the surface of a smooth subject such as paper can also be input as a two-dimensional image by the image input device 1. In this case, since the subject is in close contact with the outer peripheral surface of the rotating roller 3, the intensity of the reflected light that is incident on the subject from the illumination light source 10 and reflected depends on the pattern appearing on the surface of the subject. Therefore, by moving the subject in the tangential direction while being in contact with the outer peripheral surface of the rotating roller 3, the subject is linearly scanned by the solid-state imaging device 9, and the pattern appearing on the surface of the subject is one-dimensionally imaged by the solid-state imaging device 9. Is obtained as Then, as the one-dimensional image data of the pattern of the subject is sequentially synthesized, the synthesis buffer 15 generates two-dimensional image data of the pattern.
[0038]
The image input device 1 as described above is suitable for being provided in a portable electronic device such as a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), and a notebook personal computer, but may be provided in other electronic devices. In the electronic device, the two-dimensional image data acquired by the image input device 1 is used for processing by a computer. For example, the computer uses the registered fingerprint image data of a registrant registered in advance and the two-dimensional image data acquired by the image input device 1. A process of comparing two-dimensional image data, a process of determining whether or not the compared two-dimensional image data matches the registered fingerprint image data; And processing for recognizing the registrant. When the image input device 1 is provided in an electronic device, the housing of the image input device 1 may be integrated with the housing of the electronic device.
[0039]
As described above, in the present embodiment, since the optical axis 8c of the selfoc lens array 8 avoids the axis of the rotating roller 3, the optical axis 8c of the selfoc lens array 8 reduces the space in the rotating roller 3. Not evenly divided. The space inside the rotating roller 3 is divided into a wide part and a narrow part by the optical axis 8c of the SELFOC lens array 8, and the illumination light source 10 is arranged in the wide part. Therefore, the illumination light source 10 can be arranged inside the rotating roller 3 even if the diameter of the rotating roller 3 is reduced.
[0040]
[Second embodiment]
Next, an image input device 31 different from the image input device 1 will be described with reference to FIG. Regarding the image input device 31, parts different from the image input device 1 will be mainly described.
[0041]
The difference between the image input device 1 shown in FIG. 1 and the image input device 31 shown in FIG. 4 is that in the image input device 1 the imaging optical system is composed of a In the input device 31, the imaging optical system includes the Selfoc lens array 8 and the prism 32.
[0042]
The prism 32 is a right-angle prism having a triangular prism shape that is long in the axial direction of the rotating roller 3 and whose cross-sectional shape is a right triangle cut on a plane perpendicular to the longitudinal direction. The slope of the prism 32 facing the right ridge angle is defined by a portion where the optical axis 10a of the illumination light source 10 and the outer peripheral surface of the rotating roller 3 intersect (that is, a portion where the finger 20 and the outer peripheral surface of the rotating roller 3 abut). It is an incident surface 32a on which incident light is incident. One of the two surfaces sandwiching the right-angled ridge angle is an emission surface 32b that emits incident light from the incident surface 32a as emission light. Due to the prism 32, the optical path of the outgoing light is deflected with respect to the optical path of the incident light.
[0043]
The exit surface 32b of the prism 32 faces the entrance surface of the Selfoc lens array 8, and the optical path of the emitted light on the exit surface 32b of the prism 32 matches the optical axis 8c of the Selfoc lens array 8. The optical axis 8c of the SELFOC lens array 8 is parallel to a radial line passing through a portion where the optical axis 10a of the illumination light source 10 and the outer peripheral surface of the rotating roller 3 intersect. However, the optical axis 8c of the selfoc lens array 8 is deviated from the line of the radius of the rotating roller 3 and avoids the axis of the rotating roller 3.
[0044]
The optical path of the imaging optical system composed of the prism 32 and the SELFOC lens array 8 is also not orthogonal to the outer peripheral surface of the rotating roller 3, and the outer peripheral surface at the intersection of the outer peripheral surface of the rotating roller 3 and the optical path of the imaging optical system. Crosses the line obliquely. The optical path of the imaging optical system is deflected by the refraction of the entrance surface 32a and the exit surface 32b of the prism 32, and is orthogonal to the light receiving surface of the solid-state imaging device 9 through the Selfoc lens array 8.
[0045]
The illumination light source 10 is arranged so as to avoid the optical path of the imaging optical system. More specifically, the space in the rotary roller 3 is bisected by a portion where the finger 20 is in contact with the outer peripheral surface of the rotary roller 3 and a line having a diameter passing through the axis of the rotary roller 3. The selfoc lens array 8 is arranged on one side, and the illumination light source 10 is arranged on the other side.
[0046]
The housing 2, the rotating roller 3, the selfoc lens array 8, the solid-state imaging device 9, and the like of the image input device 31 are the same as the image input device 1 except for the optical path of the imaging optical system.
[0047]
Also in this image input device 31, the optical path of the imaging optical system composed of the SELFOC lens array 8 and the prism 32 is deflected by the prism 32, and thus avoids the axis of the rotating roller 3. Therefore, the optical path of the imaging optical system divides the space inside the rotating roller 3 into a wide portion and a narrow portion, and the illumination light source 10 is arranged in the wide portion. Therefore, the illumination light source 10 can be arranged inside the rotating roller 3 even if the diameter of the rotating roller 3 is reduced.
[0048]
In the above description, the prism 32 is arranged between the incident surface of the selfoc lens array 8 and the inner peripheral surface of the rotating roller 3, and the deflection of the prism 32 causes a deflection in the optical path of the imaging optical system. The optical path of the system deviates from the radius of the rotating roller 3. However, the optical path of the imaging optical system may be deviated from the radius of the rotating roller 3 by causing reflection in the optical path of the imaging optical system by using the reflection surface of the mirror and the total reflection surface of the prism. That is, incident light from a portion where the optical axis 10a of the illumination light source 10 intersects with the outer peripheral surface of the rotating roller 3 is reflected by the reflection surface or the total reflection surface, and the optical path of the reflected light is To match.
Further, by providing an optical element that diffracts light using a hologram between the incident surface of the selfoc lens array 8 and the rotating roller 3, the optical path of the imaging optical system rotates around the axis of the rotating roller 3. The distance may be outside the radius of the roller 3.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the space in the cylinder is divided into a narrow portion and a wide portion by the optical path of the imaging optical system, if the light source is arranged in the wide portion, the arrangement space for the light source is ensured in the cylinder, The diameter of the cylinder can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing an image input device to which the present invention is applied.
FIG. 2 is a perspective view showing the image input device shown in FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing a circuit configuration of the image input device.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating an image input device different from the image input device.
[Explanation of symbols]
1, 31 Image input device 3 Rotary roller (cylindrical)
8 Selfoc lens array (imaging optical system, lens)
9 solid-state imaging device 32 prism (imaging optical system)

Claims

A cylinder that is rotatably supported about an axis and that rotates by moving the subject tangentially in contact with the outer peripheral surface;
An imaging device arranged in the cylinder in parallel with the axis of the cylinder,
An imaging optical system that is arranged in the cylinder, and forms an image on a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other on the imaging device,
An image input apparatus, wherein the imaging optical system is provided so as to avoid an optical path from an axis of the cylinder.

The imaging optical system is a lens, and the optical axis of the lens intersects a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other. The image input device according to claim 1, wherein an optical axis of the lens is inclined with respect to a line of a connecting radius.

The imaging optical system includes a prism having an entrance surface and an exit surface, and a line having a radius that faces the exit surface of the prism and connects a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other and connects the axis of the cylinder to the axis. A lens having an optical axis that is deviated from and is parallel to a line of the radius thereof,
The prism makes incident light from a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other incident on the incident surface, emits outgoing light deflected with respect to the incident light from the outgoing surface, The image input device according to claim 1, wherein an optical path of the emitted light coincides with an optical axis of the lens.

A light source that emits light toward a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other is provided in the cylinder,
The lens is disposed in one of two regions in the cylinder equally divided by a portion where the subject and the outer peripheral surface of the cylinder are in contact with each other and a line having a diameter passing through the axis of the cylinder, and the light source is disposed in the other. The image input device according to claim 2, wherein the image input device is arranged.