JP2004234178A - Image inputting device and electronic equipment - Google Patents

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    • G06V40/1324—Sensors therefor by using geometrical optics, e.g. using prisms

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact image inputting device in which trapezoidal distortion is not caused. <P>SOLUTION: The case body of an image inputting device 1 is provided with a prism column plate 4. A plurality of prisms 4a with triangular cross-section are formed on the surface of the prism column plate 4. The prism column plate 4 is configured so that when diffused lights emitted from a position away from the surface of the prism column plate 4 are made incident on the surface of the prism column plate 4, the lights can exit from the back face of the prism column plate 4 in a range from 0° to α° and that the lights cannot exit from the back face of the prism column plate 4 in a range from 0° to β° to the normal of the back face. In the case body of the image inputting device 1, with a soli-sate image pickup device 2 is arranged oppositely to the prism column plate 4, and a lens unit 3 having an optical axis orthogonal to the prism column plate 4 is arranged. <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及び該画像入力装置を搭載した電子機器に関する。
【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なければならない。
【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。特許文献１に記載された画像入力装置は、断面直角三角形状の直角プリズムと、直角プリズムの直角な稜角を挟んだ二つの面のうちの一方に対向する光源と、直角となる稜角を挟んだ二つの面のうちの他方に対向しその面に直角な光軸を有するテレビカメラと、を備え、光源から発する光は直角な稜角を挟んだ二つの面のうちの一方に入射し、斜面にて全反射して、直角な稜角を挟んだ二つの面のうちの他方に出射するようになっている。この画像入力装置においては直角となる稜角に対面する斜面に指を載置することによって、指の指紋画像がテレビカメラによって撮像される。ここで、直角プリズムの斜面に指を載置すると、指の指紋を構成する凹凸パターンのうち、指紋の凸部は斜面に密接して、指紋の凹部は斜面から離れている。斜面において指紋の凹部に対応する部分に入射した光は全反射するが、指紋の凸部に接した部分は全反射の条件を満たさないため、指紋の凸部の接した部分に入射した光は拡散する。従って、指紋の凸部が暗く且つ指紋の凹部が明るい指紋の像がテレビカメラによって撮像される。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５５−１３４４６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の画像入力装置では、直角プリズムの斜面の法線に対するテレビカメラの光軸の角度が臨界角以上となっているため、つまり、テレビカメラが直角プリズムの斜面に対してチルト光学系となっているため、テレビカメラによって取得された画像には台形歪みが生じてしまったり、テレビカメラの配置位置が制限されてしまって画像入力装置全体が大きくなってしまったりする。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、台形歪みの生じない小型な画像入力装置を提供することにある。
【０００７】
【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、
凹凸を有した被写体が当接する表面及びこの表面と反対側の裏面を有する平板と、
前記平板の裏面に向き合った固体撮像デバイスと、
前記固体撮像デバイスと前記平板との間に配置されるとともに、前記被写体と前記平板の表面とが接した部分における像を前記固体撮像デバイスに結像する撮像光学系と、を備え、
前記撮像光学系の光軸は前記平板に対して直交し、
前記平板の表面には、前記平板の表面から離れた位置から発した拡散光が前記平板の表面に入射した場合に前記平板の裏面から所定角度までの範囲で前記平板の裏面から光を出射させるための光学系が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１に記載の発明では、被写体が平板の表面に接すると、被写体の凹部が平板の表面から離れる。そのため、被写体から発した光又は被写体で反射した光のうち、凹部から発した光は、平板の裏面から所定角度までの範囲で平板の裏面から出射し、その角度範囲以外では平板の裏面から出射しない。一方、被写体の凸部は平板の表面に密接するから、平板の表面に設けられた光学系の条件が変わる。そのため、被写体の凸部から発した光は、平面の裏面から所定角度までの角度範囲以外でも出射する。従って、撮像光学系によって固体撮像デバイスに結像される像は、被写体の凹部が暗く被写体の凸部が明るくなった像であり、明暗の差がはっきりした像である。このような像が固体撮像デバイスによって撮像されるが、撮像光学系の光軸が平板に対して直交するため、固体撮像デバイスによって撮像される像には台形歪みが生じていない。
また、撮像光学系の光軸が平板に対して直交するため、撮像光学系の配置位置は、画像入力装置がコンパクトになるような位置となる。
【０００９】
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、
前記光学系は、互いに平行になって前記平板の表面に配列された多数のプリズムであり、前記プリズムは平行な方向に直交する断面の形状が三角形を呈していることを特徴とする。
【００１０】
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、
前記光学系は、前記撮像光学系の光軸を同心として前記平板の表面に配列された多数のプリズムであり、前記プリズムは前記撮像光学系の光軸を通って前記撮像光学系の光軸に平行な断面の形状が三角形を呈していることを特徴とする。
【００１１】
請求項４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、
前記光学系は、前記撮像光学系の光軸を中心とした螺旋状に前記平板の表面に設けられたプリズムであり、前記プリズムは前記撮像光学系の光軸を通って前記撮像光学系の光軸に平行な断面の形状が三角形を呈していることを特徴とする。
【００１２】
請求項２から４の何れかに記載の発明においても、平板の表面にプリズムが光学系として設けられることによって、平板の光学的特性は、前記平板の表面から離れた位置から発した拡散光が前記平板の表面に入射した場合に前記平板の裏面から所定角度までの範囲で前記平板の裏面から光が出射する特性となる。
そのため、請求項２から４の何れに記載の発明も、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を奏する。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項２に記載の画像入力装置において、
前記平板の裏面側に配置され、前記プリズムの稜線に斜交いに交わる向きで前記平板の裏面に向けて光を照射する光源を具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明では、光源がプリズムの稜線に斜交いに交わる向きで平板の裏面に向けて光を照射するので、平板の裏面に入射した光が平板の表面から出射する。そのため、平板の表面に接した被写体は、照射されて明るくなる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の画像入力装置において、
前記プリズムの平行な方向に直交する前記平板の側面に対向配置され、その側面に向けて光を照射する光源を具備することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、平板の側面に光が入射すると、平板が導光体として作用し、平板の裏面において光が全反射する。一方、平板の表面にはプリズムが設けられているため、光が平板の表面では全反射せずに、平板の表面から出射する。そのため、平板の表面に接した被写体は、照射されて明るくなる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１から４の何れか一項に記載の画像入力装置において、
前記平板の周囲に配置され、前記平板の裏面に接した被写体に向けて光を照射する光源を具備することを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明では、光源が、平板の裏面に接した被写体に向けて光を照射すると、被写体に光が入射し、被写体の内部において光が拡散し、被写体は平板の表面に接した部分でも明るくなる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項２から６の何れか一項に記載の画像入力装置において、
前記プリズムの稜線を通ってその稜角を等分する線が前記撮像光学系の主点を通ることを特徴とする。
【００２０】
請求項８に記載の発明では、プリズムの稜角を等分する線が撮像光学系の主点を通っているため、平板の裏面の或る位置において光が出射しない角度範囲は、その位置と撮像光学系の主点とを結んだ線を中心とした範囲となる。そのため、撮像光学系によって固体撮像デバイスに結像される像の周辺部においても、明暗の差がはっきりする。
【００２１】
請求項９に記載の発明は、請求項１から７の何れか一項に記載の画像入力装置において、
前記撮像光学系と前記平板との間に、前記平板の裏面から発した光を前記撮像光学系に集束するフレネルレンズが配設されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項９に記載の発明では、フレネルレンズが撮像光学系と平板との間に配設されることによって、平板の裏面の或る位置において光が出射しない角度範囲を等分する線は、フレネルレンズによって撮像光学系の主点を通るように補正される。従って、撮像光学系によって固体撮像デバイスに結像される像の周辺部においても、明暗の差がはっきりする。
【００２３】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９の何れか一項に記載の画像入力装置において、
前記撮像光学系は、前記平板の表面に合焦した状態から前記平板より遠方の位置に合焦した状態で切り替えられるように設けられていることを特徴とする。
【００２４】
請求項１０に記載の発明では、撮像光学系の合焦位置が、平板の表面と平板より遠方の位置との間で切り替えられるため、平板の表面に接した被写体の凹凸で定義された明暗の像を固体撮像デバイスで撮像できるとともに、平板の表面から離れた位置にある被写体の像も固体撮像デバイスで撮像できる。
【００２５】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の画像入力装置において、
前記平板が、前記撮像光学系の画角の範囲に重なった位置と、前記撮像光学系の画角の範囲から外れた位置との間で移動自在に設けられていることを特徴とする。
【００２６】
請求項１１に記載の発明では、撮像光学系の画角の範囲から外れた位置に平板が位置すれば、平板の表面から離れた位置にある被写体の像が平板によって邪魔されずに固体撮像デバイスで撮像できる。一方、撮像光学系の画角の範囲に重なる位置に平板が位置すれば、平板の表面に被写体を接することによって、被写体の凹凸で定義された明暗の像が固体撮像デバイスで撮像できる。
【００２７】
請求項１２に記載の発明は、請求項１から１１の何れか一項に記載の画像入力装置を搭載した電子機器である。
【００２８】
請求項１２に記載の発明では、電子機器に画像入力装置を搭載することによって、電子機器を画像入力装置として用いることができ、電子機器が多機能となる。
【００２９】
【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。
【００３０】
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。
【００３１】
この画像入力装置１の筐体内には、固体撮像デバイス２及びレンズユニット３が配設されている。固体撮像デバイス２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複数の光電変換素子（例えば、フォトダイオード、フォトトランジスタ等）がマトリクス状に配列された構造となっている。
【００３２】
レンズユニット３は、互いに対向するとともに同一の光軸を有する二枚のレンズ３ａと、二枚のレンズ３ａの間に配置されるとともにレンズ３ａの光軸を中心とした円形状の開口部３ｂが形成された絞り板３ｃと、を備える。絞り板３ｃに形成された開口部３ｂの大きさによって、レンズユニット３のＦナンバーが規定され、二枚のレンズ３ａを通じて固体撮像デバイス２に入射する光量が調節されるようになっている。このレンズユニット３の光軸は固体撮像デバイス２に対して直交している。このレンズユニット３は、後述するプリズム列板４の表面に接した指２０等の被写体に対して合焦しており、指２０等の被写体の像を固体撮像デバイス２に結像するものである。
【００３３】
画像入力装置１の筐体には窓が形成されており、この窓にプリズム列板４が嵌め込まれている。プリズム列板４は空気より屈折率の高い透明な材料で矩形又は正方形の平板状に形成されており、プリズム列板４の表面が画像入力装置１の筐体の外側に面しており、プリズム列板４の裏面が画像入力装置１の筐体の内側に面している。プリズム列板４の裏面は、平坦に形成されており、レンズユニット３の光軸に対して直交し、固体撮像デバイス２に対向している。
【００３４】
また、プリズム列板４の表面には、プリズム列板２の光学的特性を規定する光学系が設けられている。この光学系は、プリズム列板４の外周面に一体形成された多数のプリズム４ａである。どのプリズム４ａも、レンズユニット３の光軸に直交する方向に長尺であり、その長手方向に直角な面で破断した断面形状が三角形状、より好ましくは二等辺三角形状となるように形成されている。これら複数のプリズム４ａは、長手方向が互いに平行となってプリズム列板４の表面に沿って等間隔に配列されている。なお、図１は、プリズム４ａの長手方向に直交する面で破断して示した断面図である。
【００３５】
図３は図１に示されたプリズム列板４の断面を拡大した図面であるが、どのプリズム４ａの稜角θも互いに等しく、その稜角θは８０°〜１００°に形成されており、より望ましくは９０°に形成されている。また、隣り合う二つのプリズム４ａの稜線の間隔ｄは、指紋の線の間隔より小さく、固体撮像デバイス２の画素の間隔より小さく、５０μｍとされている。また、隣り合う二つのプリズム４ａの面の交線からプリズム列板４の裏面までの厚さｓは、プリズム４ａの高さｈより十分に大きく、０．５ｍｍとされている。以上のように、微視的に見て、複数のプリズム４ａがプリズム列板４の表面に形成されているが、巨視的に見て、プリズム列板４の表面は裏面と平行となっている。
【００３６】
本実施形態ではプリズム４ａがプリズム列板４に一体形成されているが、この場合には表面及び裏面が平坦な透明基板の表面を微細加工することによって、プリズム列板４が得られる。なお、プリズム４ａが一体に形成されていなくても良く、この場合には表面及び裏面が平坦な透明基板の表面にプリズムシートを張り付けることで、プリズム列板４と同様な形状のプリズム列板としても良い。
【００３７】
プリズム列板４の表面にプリズム４ａが形成されていることによって、プリズム列板４は次のような光学的特性を有する。即ち、プリズム列板４は、プリズム列板４の表面から離れた位置から発した拡散光がプリズム列板４の表面に入射した場合に、プリズム列板４の裏面に対して０°からα°までの範囲でのみプリズム列板４の裏面から光が出射するようになっている（但し、０＜α＜９０）。つまり、プリズム列板４の表面から離れた位置から発した拡散光がプリズム列板４の表面に入射しても、プリズム列板４の裏面の法線に対して０°からβ°（但し、α＋β＝９０）までの範囲では光が出射しないようになっている。α°、β°は、プリズム４ａの稜角θ、プリズム列板４の屈折率等に依存するが、プリズム４ａの稜角θが９０°であり、厚さｓが０．５ｍｍであり更に間隔ｄが５０μｍである場合に、プリズム列板４の屈折率が１．５のときにはα＝４．８であり、プリズム列板４の屈折率が１．７のときにはα＝１５．４であり、プリズム列板４の屈折率が１．９のときにはα＝２５．８である。なお、α°、β°は、プリズム４ａの長手方向に対して直角な面に沿った開き角で表している。
【００３８】
レンズユニット３の開口角、つまりレンズユニット３が張る最大入射角は、プリズム列板４の裏面から光が出射しない範囲の角度β°より小さいのが望ましい。
【００３９】
プリズム列板４の四つの側面のうち、プリズム４ａの長手方向に直交する一つの側面４ｂに対向する位置には、複数の照明光源５が側面４ｂに沿って配置されている。この照明光源５は、ＬＥＤ、有機ＥＬ素子、無機ＥＬ素子、冷陰極管及び蛍光管等といった自発光素子から構成されており、プリズム列板４の側面４ｂに向けて光を照射するようになっている。なお、複数の照明光源５の代わりに、プリズム列板４の側面４ｂに沿った線状の光源をプリズム列板４の側面４ｂに対向配置させても良い。
【００４０】
また、この画像入力装置１は、固体撮像デバイス２を駆動するドライバ回路、固体撮像デバイス２によって撮像された画像に関する電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、Ａ／Ｄ変換器で変換された画像データを一時的に格納するメモリを有する。
【００４１】
以上のように構成される画像入力装置１の使用方法及び及び画像入力装置１の動作について説明する。以下では、被写体として被験者の指２０を例にして挙げるが、表面に凹凸を有する被写体であれば指２０に限定されない。
被験者が指２０をプリズム列板４の表面に押し当てると、照明光源５が点灯し、照明光源５から発した光はプリズム列板４の側面４ｂに入射する。ここで、プリズム列板４は導光体として機能し、側面４ｂに入射した光はプリズム列板４の裏面で全反射する。一方、プリズム列板４の表面にプリズム４ａが形成されているから、プリズム列板４の裏面で全反射した光は、臨界角未満でプリズム列板４の裏面に入射し、プリズム列板４の表面から出射する。これによりプリズム列板４の表面から光が面状に出射する。プリズム列板４の表面から出射した光によって指２０が照射される。
【００４２】
ここで、指２０がプリズム列板４の表面に当接した部分における光の作用について図４を用いて説明する。図４は、光の作用を説明するために指２０とプリズム列板４の表面との当接部分を拡大して示した図面である。
図４（ａ）に示すように、指２０の凸部（指紋の隆線）２０ａはプリズム４ａに密接しており、図４（ｂ）に示すように、指２０の凹部（指紋の溝線）２０ｂはプリズム４ａから離れている。
【００４３】
指２０の凸部２０ａがプリズム４ａに密接することによって、プリズム４ａの二つの面における全反射、屈折の条件が、空気の場合と異なるため、指２０の凸部２０ａで反射した拡散光がプリズム列板４の表面に入射すると、プリズム列板４の裏面の法線に対して０°からβ°までの範囲でも光がプリズム列板４の裏面から出射する（図４（ａ））。これにより、指２０の凸部２０ａで発した光であってプリズム列板４の裏面から出射した光は、レンズユニット３を介して固体撮像デバイス２に入射する。勿論、プリズム列板４の裏面に対して０°からα°までの範囲でもプリズム列板４の裏面から光が出射する。
【００４４】
一方、指２０の凹部２０ｂがプリズム４ａから離れており、指２０の凹部２０ｂとプリズム４ａの間に空気が存するから、指２０の凹部２０ｂで反射した拡散光がプリズム列板４の表面に入射しても、プリズム列板４の裏面の法線に対して０°からβ°までの範囲ではプリズム列板４の裏面から光が出射しない（図４（ｂ））。従って、指２０の凹部２０ｂを反射して固体撮像デバイス２に入射する光量は、指２０の凸部２０ａを反射して固体撮像デバイス２に入射する光量より少ない。
【００４５】
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２０ａが明るく指２０の凹部２０ｂが暗い像が、レンズユニット３によって固体撮像デバイス２に結像される。指２０の凹部２０ｂで発した光はプリズム列板４の裏面の法線に対してβ°までの範囲で出射しないが、指２０の凸部２０ａで発した光はこの範囲でも出射するため、固体撮像デバイス２で取得される指紋の画像は、明るい部分と暗い部分の差がはっきりし、高コントラストな画像となる。
【００４６】
そして、固体撮像デバイス２は、ドライバ回路によって駆動されることによって、指２０の凹凸で定義された像を撮像して指紋の画像を取得する。固体撮像デバイス２で取得された画像を表す電気信号は、Ａ／Ｄ変換器によってＡ／Ｄ変換されて、メモリに画像データとして格納される。画像データは、メモリからコンピュータに出力される。コンピュータにおいては、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で取得された画像データを比較する処理と、比較した結果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、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。
【００４７】
以上のように本実施の形態によれば、レンズユニット３の光軸がプリズム列板４に直交しているからレンズユニット３はチルト光学系でないので、固体撮像デバイス２で取得された指２０の指紋画像には台形歪みが生じていない。
また、レンズユニット３の光軸がプリズム列板４に直交しているため、レンズユニット３の光軸方向に向かって見てプリズム列板４とレンズユニット３が重なっているため、レンズユニット３の配置位置は、画像入力装置１がコンパクトになるような位置となる。従って、コンパクトな画像入力装置１を提供することができる。
また、レンズユニット３の光軸がプリズム列板４に直交したものとしても、プリズム列板４の表面にプリズム４ａが設けられているので、指２０の凸部２０ａと凹部２０ｂとの間での全反射、屈折の条件の違いによる明暗の画像が得られる。そのため、固体撮像デバイス２によって撮像される画像は、明暗の差がはっきりしたものとなり、鮮明な指紋画像である。
【００４８】
以下では、画像入力装置１の変形例について説明する。
【００４９】
〔変形例１〕
図５は、別の画像入力装置３１の断面図であり、図６は、画像入力装置３１の斜視図である。
この画像入力装置３１も、図１に示された画像入力装置１と同様に、固体撮像デバイス２、レンズユニット３、プリズム列板４、ドライバ回路、Ａ／Ｄ変換回路及びメモリを備える。これらは、画像入力装置１の場合と同じであるため、詳細な説明を省略する。なお、図５の断面図は、図１の断面図に対して直交する面、つまり、プリズム４ａの長手方向に平行な面で破断した断面図である。
【００５０】
図１に示された画像入力装置１と図５に示された画像入力装置３１との間で異なる点は、画像入力装置１では複数の照明光源５がプリズム列板４の側面４ｂに対向配置されているのに対し、画像入力装置３１では二つの照明光源３５がプリズム列板４の裏面側に配置されている。詳細に説明すると、照明光源３５の指向した向きは、プリズム列板４の裏面の法線方向ではなく、その法線に対して所定角度を為しており、更にプリズム４ａの稜線に対して斜交いに交わる。
【００５１】
複数の照明光源５から発した光は、プリズム列板４の裏面に入射し、そしてプリズム列板４の表面から面状に出射する。これにより、プリズム列板４の表面に載置された指２０が照射される。プリズム列板４の表面に多数のプリズム４ａが形成されているため、プリズム列板４の表面から出射した光は、プリズム列板４の法線方向に指向性（つまり、正面指向性）の強いものとなる。
この画像入力装置３１でも図１に示した画像入力装置１と同様に、固体撮像デバイス２で取得された指２０の指紋画像には台形歪みが生じず、その指紋画像は明暗の差がはっきりして鮮明である。また、この画像入力装置３１も、図１に示す画像入力装置１と同様にコンパクトである。
【００５２】
〔変形例２〕
図７は、別の画像入力装置４１の断面図であり、図８は、画像入力装置４１の斜視図である。
この画像入力装置４１も、図１に示された画像入力装置１と同様に、固体撮像デバイス２、レンズユニット３、プリズム列板４、ドライバ回路、Ａ／Ｄ変換回路及びメモリを備える。これらは、画像入力装置１の場合と同じである。なお、図７の断面図は、プリズム４ａの長手方向に直交する面で破断した断面図である。
【００５３】
図１に示された画像入力装置１と図７に示された画像入力装置４１との間で異なる点は、画像入力装置１では複数の照明光源５がプリズム列板４の側面４ｂに指向しているのに対して、画像入力装置４１では複数の照明光源４５がプリズム列板４の表面に載置された指２０に対して直接指向している。詳細に説明すると、複数の照明光源４５が、プリズム列板４の側面に沿ってプリズム列板４の周囲に配置され、それぞれの照明光源４５が指向した先は、プリズム列板４の表面側でレンズユニット３の光軸に交差している。これにより、プリズム列板４の表面に載置された指２０は、横側から照明光源４５によって直接照射される。そして、指２０に入射した光は指２０の内部で拡散して、指２０がプリズム列板４の表面と当接した部分においても明るくなる。
【００５４】
この画像入力装置４１では、固体撮像デバイス２で取得された指２０の指紋画像には台形歪みが生じず、その指紋画像は明暗の差がはっきりして鮮明である。また、この画像入力装置４１も、図１に示す画像入力装置１と同様にコンパクトである。
【００５５】
〔変形例３〕
図９は、別の画像入力装置５１の断面図であり、図１０は、画像入力装置５１の斜視図である。
この画像入力装置５１も、図７に示された画像入力装置４１と同様に、固体撮像デバイス２、レンズユニット３、照明光源４５、ドライバ回路、Ａ／Ｄ変換回路及びメモリを備える。これらは、画像入力装置４１の場合と同じである。
【００５６】
図７に示された画像入力装置４１と図９に示された画像入力装置５１との間で異なる点は、画像入力装置４１ではプリズム列板４の表面に形成された多数のプリズム４ａがレンズユニット３の光軸に対して直交する方向に長尺となっているのに対して、画像入力装置５１ではプリズム列板５４の表面に形成された多数のプリズム５４ａが、プリズムはレンズユニット３の光軸を同心として円状に延在している。そして、レンズユニット３の光軸と平行な面であってレンズユニット３の光軸を通る面でプリズム列板５４を破断した場合、どのプリズム５４ａの断面形状も、図１等に示されたプリズム列板４のプリズム４ａと同じ断面形状をしており、三角形状を呈している。
【００５７】
このプリズム列板５４においても、微視的に見て、多数のプリズム５４ａがプリズム列板５４の表面に形成されているが、巨視的に見て、プリズム列板５４の表面は裏面と平行となっている。勿論、プリズム列板５４の裏面は、レンズユニット３の光軸に直交している。
【００５８】
このプリズム列板５４の光学的特性は、プリズム列板５４の表面から離れた位置から発した拡散光がプリズム列板５４の表面に入射した場合に、プリズム列板５４の裏面に対して０°からα°までの範囲でのみプリズム列板５４の裏面から光が出射し、プリズム列板５４の裏面の法線に対して０°からβ°までの範囲では光が出射しないようになっている。
【００５９】
この画像入力装置５１では、固体撮像デバイス２で取得された指２０の指紋画像には台形歪みが生じず、その指紋画像は明暗の差がはっきりして鮮明である。また、この画像入力装置５１も、図７に示す画像入力装置４１と同様にコンパクトである。
【００６０】
また、図示しないが、プリズム列板５４の代わり、次のようなプリズム列板を設けても良い。このプリズム列板５４の代わりに設けるプリズム列板の表面には、レンズユニット３の光軸を中心とした螺旋状に延在したプリズムが形成されている。そして、レンズユニット３の光軸と平行な面であってレンズユニット３の光軸を通る面でプリズム列板を破断した場合、プリズムの断面形状も、図１等に示されたプリズム列板４のプリズム４ａと同じ断面形状をしており、三角形状を呈している。
表面に螺旋状のプリズムが形成されたプリズム列板も、表面から離れた位置から発した拡散光が表面に入射した場合に、裏面に対して０°からα°までの範囲でのみ裏面から光が出射し、裏面の法線に対して０°からβ°までの範囲では光が出射しない特性を有する。
【００６１】
〔変形例４〕
図１１は、別の画像入力装置６１の断面図であり、図１２は、画像入力装置６１の斜視図である。
この画像入力装置６１も、図１に示された画像入力装置１と同様に、固体撮像デバイス２、レンズユニット３、照明光源５、ドライバ回路、Ａ／Ｄ変換回路及びメモリを備える。これらは、画像入力装置１の場合と同じである。
【００６２】
図１に示された画像入力装置１では、プリズム列板４の表面に形成されたプリズム４ａの断面形状が直角二等辺三角形であり、どのプリズム４ａの断面形状も同じである。それに対して、図１１に示された画像入力装置６１では、プリズム列板６４の表面に形成された複数のプリズム６４ａは、それぞれの断面形状が異なる。詳細に説明すると、どのプリズム６４ａもレンズユニット３の光軸に直交する方向に長尺であり、断面直角三角形状である。しかし、プリズム６４ａの稜線を通って稜角を等分する線がプリズム列板６４の裏面に対して為す角度は、プリズム６４ａごとに異なる。そして、どのプリズム６４ａも、稜線を通って稜角を等分する線は、レンズユニット３の主点を通るようになっている。
【００６３】
図１に示されたプリズム列板４では、プリズム列板４の表面から離れた位置から発した拡散光がプリズム列板４の表面に入射した場合に、プリズム列板４の裏面のどの位置でも法線に対して０°からβ°の範囲では光が出射しない。それに対して、図１１に示されたプリズム列板６４では、プリズム列板６４の表面から離れた位置から発した拡散光がプリズム列板６４の表面に入射した場合にプリズム列板６４の裏面の或る位置で光が出射しない角度範囲は、その位置からレンズユニット３の主点を結んだ線に対して０°からβ°までの間である。従って、プリズム列板６４の表面から離れた位置から発した拡散光がプリズム列板６４の表面に入射した場合にプリズム列板６４の裏面の或る位置で光が出射する角度範囲は、その位置からレンズユニット３の主点を結んだ線に対してβ°からプリズム列板６４の裏面までの範囲である。
【００６４】
このようにプリズム６４ａの稜角を通って稜角を等分する線がレンズユニット３の主点を通ることによって、レンズユニット３によって固体撮像デバイス２に結像される像の周辺部においても、指２０の凹凸で定義された明暗の差がはっきりする。また、この画像入力装置６１でも、固体撮像デバイス２で取得された指２０の指紋画像には台形歪みが生じず、この画像入力装置６１も、図１に示す画像入力装置１と同様にコンパクトである。
【００６５】
〔変形例５〕
図１３は、別の画像入力装置７１の断面図であり、図１４は、画像入力装置７１の斜視図である。
この画像入力装置７１も、図５に示された画像入力装置３１と同様に、固体撮像デバイス２、レンズユニット３、照明光源３５、ドライバ回路、Ａ／Ｄ変換回路及びメモリを備える。これらは、画像入力装置３１の場合と同じである。
【００６６】
また、図５に示された画像入力装置３１では、プリズム列板４が備わっているのに対して、図１３に示された画像入力装置７１は、プリズム列板６４が備わっている。画像入力装置７１に備わるプリズム列板６４は、図１１に示された画像入力装置６１に備わるプリズム列板６４と同じである。
【００６７】
〔変形例６〕
図１５は、別の画像入力装置８１の断面図であり、図１６は、画像入力装置８１の斜視図である。
この画像入力装置８１も、図７に示された画像入力装置４１と同様に、固体撮像デバイス２、レンズユニット３、照明光源４５、ドライバ回路、Ａ／Ｄ変換回路及びメモリを備える。これらは、画像入力装置４１の場合と同じである。
【００６８】
また、図７に示された画像入力装置４１では、プリズム列板４が備わっているのに対して、図１５に示された画像入力装置８１は、プリズム列板６４が備わっている。画像入力装置８１に備わるプリズム列板６４は、図１１に示された画像入力装置６１に備わるプリズム列板６４と同じである。
【００６９】
〔変形例７〕
図１７は、別の画像入力装置９１の断面図であり、図１８は、画像入力装置９１の斜視図である。
この画像入力装置９１も、図９に示された画像入力装置５１と同様に、固体撮像デバイス２、レンズユニット３、照明光源４５、ドライバ回路、Ａ／Ｄ変換回路及びメモリを備える。これらは、画像入力装置５１の場合と同じである。
【００７０】
図９に示された画像入力装置５１では、レンズユニット３の光軸と平行な面であってレンズユニット３の光軸を通る面でプリズム列板５４を破断した場合、プリズム列板５４の表面に形成されたプリズム５４ａの断面形状は直角二等辺三角形である。それに対して、図１７に示された画像入力装置９１では、レンズユニット３の光軸と平行な面であってレンズユニット３の光軸を通る面でプリズム列板９４を破断した場合、プリズム９４ａの稜角は直角であるが、プリズム９４ａの稜線を通って稜角を等分する線は、レンズユニット３の主点を通るようになっている。また、プリズム９４ａは、図９に示されたプリズム５４ａと同様に、レンズユニット３の光軸を中心として螺旋状に延在している。
なお、レンズユニット３の光軸を同心として円状に延在した多数のプリズムを形成しても良いが、何れのプリズムにおいても稜線を通って稜角を等分する線は、レンズユニット３の主点を通るようになっている。
【００７１】
〔変形例８〕
図１９は、別の画像入力装置１０１の断面図であり、図２０は、画像入力装置１０１の斜視図である。
この画像入力装置１０１は、図１に示された画像入力装置１の構成と同様に、固体撮像デバイス２、レンズユニット３、プリズム列板４、照明光源５、ドライバ回路、Ａ／Ｄ変換回路、メモリを備える。更に、この画像入力装置１０１は、レンズユニット３とプリズム列板４との間に配設されたフレネルレンズ１０９を具備する。このフレネルレンズ１０９は、凸レンズであり、プリズム列板４の裏面から発した光をレンズユニット３に集光するものである。従って、プリズム列板４の裏面において光が出射しない角度範囲を等分した線は、フレネルレンズ１０９によってレンズユニット３の主点を通るように補正される。
このようにレンズユニット３とプリズム列板４との間にフレネルレンズ１０９を配設することによって、レンズユニット３によって固体撮像デバイス２に結像される像の周辺部においても、指２０の凹凸で定義された明暗の差がはっきりする。
【００７２】
図２１は、別の画像入力装置１１１の断面図であり、図２２は、画像入力装置１１１の斜視図である。この画像入力装置１１１は、図５に示された画像入力装置３１の構成に加えて、図１９に示された画像入力装置１０１と同様にフレネルレンズ１０９を具備する。このフレネルレンズ１０９も、画像入力装置１０１のフレネルレンズ１０９と同様の光学的特性を有する。
【００７３】
図２３は、別の画像入力装置１２１の断面図であり、図２４は、画像入力装置１２１の斜視図である。この画像入力装置１２１は、図７に示された画像入力装置４１の構成に加えて、図１９に示された画像入力装置１０１と同様にフレネルレンズ１０９を具備する。このフレネルレンズ１０９も、画像入力装置１０１のフレネルレンズ１０９と同様の光学的特性を有する。
【００７４】
図２５は、別の画像入力装置１３１の断面図であり、図２６は、画像入力装置１３１の斜視図である。この画像入力装置１３１は、図９に示された画像入力装置４１の構成に加えて、図１９に示された画像入力装置１０１と同様にフレネルレンズ１０９を具備する。このフレネルレンズ１０９も、画像入力装置１０１のフレネルレンズ１０９と同様の光学的特性を有する。
【００７５】
〔応用例〕
上述のように説明してきた画像入力装置は、携帯電話機、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、デジタルカメラ、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搭載するのに適しているが、その他の電子機器に搭載されていても良い。電子機器に上述のような画像入力装置を搭載することによって、電子機器を画像入力装置として用いることができ、電子機器が多機能となる。以下に、本発明の画像入力装置を搭載した携帯電話機について説明するが、上記実施形態及び変形例１〜変形例８の画像入力装置の構成要素と同一のものに、同一の符号を付して説明する。
【００７６】
図２７は、本発明の画像入力装置が搭載された携帯電話機２００であり、図２８は、図２７の破断線Ｉ−Ｉで破断した断面の拡大図である。
この携帯電話機２００は折り畳み式の携帯端末であり、携帯電話機２００の上筐体２０１はヒンジによって下筐体２０２に連結されている。携帯電話機２００を折り畳んだ場合に下筐体２０２の上筐体２０１に向き合っている面の反対面には、画像取込窓２０２ａが形成されており、この画像取込窓２０２ａにレンズユニット３が臨んでいる。レンズユニット３は下筐体２０２の内に配置されており、レンズユニット３の光軸は画像取込窓２０２ａを通っている。
【００７７】
また、この画像取込窓２０２ａを塞ぐようにしてプリズム列板４が配置されている。プリズム列板４の表面は、下筐体２０２の外側に面しており、プリズム列板４の裏面は、下筐体２０２の内側に面している。
【００７８】
照明光源は、図１に示した照明光源５のように、プリズム列板４の側面４ｂに対向するようにして下筐体２０２の内側に配置すれば良い。また、図５に示した照明光源３５のように、照明光源を下筐体２０２の内側においてプリズム列板４の裏面側に配置させて、その照明光源をプリズム４ａの長手方向に対して斜交いに交わるように指向させても良い。更には、図７に示した照明光源４５のように、プリズム列板４の側面に沿ってプリズム列板４の周囲に複数の照明光源を配置し、プリズム列板４の表面に接した指をプリズム列板４の周囲から直接照射するようにしても良い。
【００７９】
以上のような携帯電話機２００でも被験者が指をプリズム列板４の表面に押し当てれば、指の指紋画像が固体撮像デバイス２によって取得される。
【００８０】
また、上記変形例８で説明したように、プリズム列板４とレンズユニット３との間にフレネルレンズ１０９を配置しても良い。
また、プリズム列板４の代わりに、図９に示されるプリズム列板５４、図１１に示されるプリズム列板６４、図１７に示されるプリズム列板９４によって画像取込窓２０２ａを塞ぐようにして配置しても良い。プリズム列板５４又はプリズム列板６４の場合でも、上記辺経理８で説明したようにフレネルレンズ１０９を設けても良い。
【００８１】
なお、レンズユニット３はプリズム列板４の表面に合焦しているが、レンズユニット３のレンズ３ａを光軸方向に移動させることによってプリズム列板４より遠い場所に位置する被写体に対しても合焦しても良い。即ち、レンズユニット３は、プリズム列板４の表面の像が固体撮像デバイス２に結像できる最短撮影距離から、無限遠の被写体の像を固体撮像デバイス２に結像できる無限遠撮影距離までの間でフォーカシングするものでも良い。勿論、レンズユニット３は、単にパンフォーカスの状態と、プリズム列板４の表面に合焦した状態との間で切り替えられるだけでも良い。
【００８２】
レンズユニット３の撮影距離を変更できる場合、プリズム列板４が撮影の邪魔となるので、レンズユニット３の画角の範囲に重なった位置と、レンズユニット３の画角の範囲から外れた位置との間でプリズム列板４をガイド機構によって移動自在に設ければ良い。例えば図２７，２８に示した携帯電話機２００の場合、図２８の矢印のようにガイド機構によってプリズム列板４を、図２９に示すようにプリズム列板４が画像取込窓２０２ａを塞いだ閉塞位置と、図２９に示すようにプリズム列板４が画像取込窓２０２ａから外れた開放位置との間で移動自在とする。閉塞位置に位置するプリズム列板４は、レンズユニット３の範囲に重なっており、開放位置に位置するプリズム列板４は、レンズユニット３の画角の範囲から外れている。また、開閉位置と閉塞位置との間でのプリズム列板４の移動を図示しない駆動機構によって自動的に行っても良いし、被験者、ユーザ等によって手動で行っても良い。なお、図２９は、プリズム列板４が開放位置に位置した場合の携帯電話機２００を示した斜視図である。
【００８３】
プリズム列板４が開放位置に位置している状態では、携帯電話機２００をカメラ機能付き携帯電話機として用いることができる。勿論、プリズム列板４の代わりに、図９に示されるプリズム列板５４、図１１に示されるプリズム列板６４、図１７に示されるプリズム列板９４が閉塞位置と開放位置との間で移動自在となるように設けても良い。この場合においても、レンズユニット３のレンズ３ａを光軸方向に移動させることによってプリズム列板５４、プリズム列板６４又はプリズム列板９４より遠い場所に位置する被写体に対しても合焦しても良い。
【００８４】
また、プリズム列板４の開閉を検知する検知器を携帯電話機２００に設け、更にレンズユニット３のフォーカシングを行うオートフォーカス機構を携帯電話機２００に設け、プリズム列板４が閉塞位置にあることを検知器が検知した場合にオートフォーカス機構がレンズユニット３をプリズム列板４の表面に合焦させ、プリズム列板４が開放位置にあることを検知器が検知した場合にオートフォーカス機構がレンズユニット３を主被写体に合焦させるようにしても良い。
【００８５】
プリズム列板４がガイド機構によって移動自在となっているが、図３０に示すようにプリズム列板４が下筐体２０２に対して着脱自在となっていても良い。この携帯電話機２００では、プリズム列板４は筒状のキャップ部材２０５に嵌め込まれており、下筐体２０２には画像取込窓２０２ａを囲繞するように嵌合突起２０２ｂが形成されている。図３１は、図３０の破断線ＩＩ−ＩＩで破断した断面の拡大図である。
【００８６】
図３０（ａ）に示すようにキャップ部材２０５に嵌合突起２０２ｂを嵌合させるとプリズム列板４によって画像取込窓２０２ａが閉塞されるので、プリズム列板４の表面に指を押し付ければ指の指紋画像を固体撮像デバイス２で取得することができる。この場合、レンズユニット３は、プリズム列板４の表面に合焦している。一方、図３０（ｂ）に示すようにキャップ部材２０５を嵌合突起２０２ｂから外すと、プリズム列板４がレンズユニット３の光軸から外れ、レンズユニット３が露出する。この場合、携帯電話機２００から離れた位置に位置する主被写体の像を固体撮像デバイス２で取得することができる。
【００８７】
図３２は、携帯電話機２００の変形例として、画像取込窓２０２ａ及びその近傍を示した断面図である。図３２に示すように、筒部材２０６の軸心がレンズユニット３の光軸と同軸となるように筒部材２０６を画像取込窓２０２ａに嵌め込んで、筒部材２０６がレンズユニット３の軸方向に移動自在となっている。また、筒部材２０６の外周面に嵌合突起２０６ａが設けられており、筒部材２０６が下筐体２０２から最も突出した状態で嵌合突起２０６ａが下筐体２０２に係合し、筒部材２０６が画像取込窓２０２ａから外れないようになっている。そして、この筒部材２０６にもプリズム列板４が嵌め込まれており、筒部材２０６と一体となってレンズユニット３の軸方向に移動自在となっている。この場合でも、プリズム列板４の表面に指を押し当てれば、指の指紋画像を固体撮像デバイス２で取得することができる。
【００８８】
以上では携帯電話機２００を例にして説明したが、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ ＤｉｇｉｔａｌＡｓｓｉｓｔａｎｔ）、デジタルカメラ、その他の電子機器に本発明を適用しても良い。例えば、デジタルカメラの撮像光学系であるレンズに対して上記のようなプリズム列板４，５４，６４，９４を着脱自在に設けて、プリズム列板４，５４，６４，９４をレンズのフィルタとして用いても良い。この場合においても、デジタルカメラのレンズは装着されたプリズム列板４，５４，６４，９４に合焦するようになっており、プリズム列板４，５４，６４，９４が外れた場合には遠方に位置する主被写体に合焦するようになっている。
【００８９】
なお、本発明は、上記実施形態、変形例１〜変形例８、応用例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、レンズユニット３は、二枚のレンズ３ａから構成されているが、三枚以上のレンズから構成されていても良く、単に一枚のレンズで構成されていても良い。また、レンズユニット３の絞り板３ｃの代わりに絞り機構を設け、絞り機構によって開口部３ｂの大きさを調節できるようにしても良い。
【００９０】
【発明の効果】
請求項１から４に記載の発明によれば、平板の表面に光学系が設けられることによって、撮像光学系で固体撮像デバイスに結像される像は、被写体の凹部が暗く被写体の凸部が明るくなった像であり、明暗の差がはっきりした像である。また、撮像光学系の光軸が平板に対して直交するため、固体撮像デバイスで撮像される像には台形歪みが生じていない。また、撮像光学系の光軸が平板に対して直交するため、撮像光学系の配置位置は、画像入力装置がコンパクトになるような位置となる。
【００９１】
請求項５に記載の発明によれば、光源の光が平板の裏面に入射し、平板の裏面に入射した光が平板の表面から出射し、平板の表面に接した被写体が明るくなる。
【００９２】
請求項６に記載の発明によれば、光源の光が平板の側面に入射し、平板の裏面において全反射する。そして、光が平板の表面から出射し、平板の表面に接した被写体が明るくなる。
【００９３】
請求項７に記載の発明によれば、光源の光が被写体に入射し、被写体の内部において光が拡散し、被写体が平板の表面に接した部分で明るくなる。
【００９４】
請求項８に記載の発明によれば、撮像光学系によって固体撮像デバイスに結像される像の周辺部においても、明暗の差がはっきりする。
【００９５】
請求項９に記載の発明によれば、撮像光学系によって固体撮像デバイスに結像される像の周辺部においても、明暗の差がはっきりする。
【００９６】
請求項１０に記載の発明によれば、平板の表面に接した被写体の凹凸で定義された明暗の像を固体撮像デバイスで撮像できるとともに、平板の表面から離れた位置にある被写体の像も固体撮像デバイスで撮像できる。
【００９７】
請求項１１に記載の発明によれば、撮像光学系の画角の範囲から外れた位置に平板が位置すれば、平板の表面から離れた位置にある被写体の像が平板によって邪魔されずに固体撮像デバイスで撮像できる。一方、撮像光学系の画角の範囲に重なる位置に平板が位置すれば、平板の表面に被写体を接することによって、被写体の凹凸で定義された明暗の像が固体撮像デバイスで撮像できる。
【００９８】
請求項１２に記載の発明によれば、電子機器を画像入力装置として用いることができる。
【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の画像入力装置を示した斜視図である。
【図３】図１の画像入力装置に備わったプリズム列ローラの断面を拡大して示した図面であって、そのプリズム列ローラの寸法及び光学的特性を示した図面である。
【図４】図１の画像入力装置において光の作用を説明するための図面。
【図５】図１に示された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。
【図６】図５に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図７】図１、図５に示された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。
【図８】図７に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図９】図１、図５、図７に示された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。
【図１０】図９に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図１１】図１、図５、図７、図９に示された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。
【図１２】図１１に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図１３】図１、図５、図７、図９、図１１に示された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。
【図１４】図１３に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図１５】図１、図５、図７、図９、図１１、図１３に示された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。
【図１６】図１５に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図１７】図１、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５に示された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。
【図１８】図１７に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図１９】図１、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７に示された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。
【図２０】図１９に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図２１】図１、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９に示された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。
【図２２】図２１に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図２３】図１、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９、図２１に示された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。
【図２４】図２３に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図２５】図１、図５、図７、図９、図１１、図１３、図１５、図１７、図１９、図２１、図２３に示された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。
【図２６】図２５に示された画像入力装置を示した斜視図である。
【図２７】画像入力装置が搭載された携帯電話機を示した斜視図である。
【図２８】図２７に示された携帯電話機の断面を拡大して示した断面図である。
【図２９】画像入力装置が搭載された携帯電話機を示した斜視図である。
【図３０】画像入力装置が搭載された携帯電話機を示した斜視図である。
【図３１】図３０に示された携帯電話機の断面を拡大して示した断面図である。
【図３２】携帯電話機の断面を拡大して示した断面図である。
【符号の説明】
１、３１、４１、５１、６１、７１、８１、９１、１０１、１１１、１２１、１３１ 画像入力装置
２ 固体撮像デバイス
３ レンズユニット（撮像光学系）
４、５４、６４、９４ プリズム列板（平板）
４ａ、５４ａ、６４ａ、９４ａ プリズム（光学系）
５、３５、４５ 照明光源（光源）
２０ 指（被写体）
１０９ フレネルレンズ
２００ 携帯電話機（電子機器）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image input device for inputting an image of a subject and an electronic device equipped with the image input device.
[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, an image input device for inputting a fingerprint image must be provided in the portable electronic device.
[0003]
Patent Literature 1 describes an image input device that inputs a fingerprint image. The image input device described in Patent Document 1 has a right-angled prism having a right-angled triangular cross section, a light source facing one of two surfaces sandwiching the right-angled edge of the right-angled prism, and a right-angled edge. A television camera having an optical axis opposite to the other of the two surfaces and having a perpendicular optical axis to the surface, light emitted from the light source is incident on one of the two surfaces sandwiching the perpendicular ridge angle, and on a slope The light is totally reflected and emitted to the other of the two surfaces sandwiching the right-angled ridge angle. In this image input device, a finger is placed on a slope facing a right-angle ridge, and a fingerprint image of the finger is taken by a television camera. Here, when the finger is placed on the slope of the right-angle prism, the convex part of the fingerprint is in close contact with the slope and the concave part of the fingerprint is apart from the slope in the concave and convex pattern forming the fingerprint of the finger. The light incident on the portion corresponding to the concave portion of the fingerprint on the slope is totally reflected, but the portion in contact with the convex portion of the fingerprint does not satisfy the condition of total reflection. Spread. Therefore, a fingerprint image in which the convex portion of the fingerprint is dark and the concave portion of the fingerprint is bright is captured by the television camera.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-55-13446
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the image input device of Patent Document 1, the angle of the optical axis of the television camera with respect to the normal to the slope of the right-angle prism is equal to or greater than the critical angle, that is, the television camera is tilted with respect to the slope of the right-angle prism. Therefore, the image acquired by the television camera may have a trapezoidal distortion, or the position of the television camera may be restricted, so that the entire image input device may become large.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to provide a small-sized image input device that does not cause trapezoidal distortion.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is
A flat plate having a front surface against which a subject having irregularities abuts and a back surface opposite to this surface,
A solid-state imaging device facing the back surface of the flat plate,
An imaging optical system that is arranged between the solid-state imaging device and the flat plate, and forms an image on a portion where the subject and the surface of the flat plate are in contact with the solid-state imaging device,
The optical axis of the imaging optical system is orthogonal to the flat plate,
On the front surface of the flat plate, when diffused light emitted from a position distant from the front surface of the flat plate is incident on the front surface of the flat plate, light is emitted from the back surface of the flat plate within a predetermined angle from the back surface of the flat plate. An optical system is provided.
[0008]
According to the first aspect of the invention, when the subject contacts the surface of the flat plate, the concave portion of the subject moves away from the surface of the flat plate. Therefore, of the light emitted from the subject or the light reflected by the subject, the light emitted from the concave portion is emitted from the back surface of the flat plate within a range of a predetermined angle from the back surface of the flat plate, and is emitted from the back surface of the flat plate outside the angle range. do not do. On the other hand, since the convex portion of the subject is in close contact with the surface of the flat plate, the condition of the optical system provided on the surface of the flat plate changes. Therefore, the light emitted from the convex portion of the subject is also emitted outside the angle range from the rear surface of the plane to the predetermined angle. Therefore, the image formed on the solid-state imaging device by the imaging optical system is an image in which the concave portion of the subject is dark and the convex portion of the subject is bright, and the difference in brightness is clear. Such an image is captured by the solid-state imaging device. However, since the optical axis of the imaging optical system is orthogonal to the flat plate, no trapezoidal distortion occurs in the image captured by the solid-state imaging device.
Further, since the optical axis of the image pickup optical system is orthogonal to the flat plate, the arrangement position of the image pickup optical system is such that the image input device is compact.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the image input device according to the first aspect,
The optical system includes a plurality of prisms arranged in parallel with each other on the surface of the flat plate, and the prisms have a triangular cross section orthogonal to the parallel direction.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, in the image input device according to the first aspect,
The optical system is a number of prisms arranged on the surface of the flat plate with the optical axis of the imaging optical system concentric, the prism passes through the optical axis of the imaging optical system to the optical axis of the imaging optical system It is characterized in that the parallel cross section has a triangular shape.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, in the image input device according to the first aspect,
The optical system is a prism provided on the surface of the flat plate in a spiral around the optical axis of the imaging optical system, and the prism passes light of the imaging optical system through the optical axis of the imaging optical system. The cross section parallel to the axis has a triangular shape.
[0012]
Also in the invention according to any one of claims 2 to 4, the prism is provided as an optical system on the surface of the flat plate, so that the optical characteristics of the flat plate are such that diffused light emitted from a position distant from the surface of the flat plate is generated. When the light is incident on the front surface of the flat plate, light is emitted from the rear surface of the flat plate within a predetermined angle from the rear surface of the flat plate.
Therefore, any one of the second to fourth aspects of the invention has the same operation and effect as the first aspect of the invention.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the image input device according to the second aspect,
A light source is provided on the back surface side of the flat plate and irradiates light toward the back surface of the flat plate in a direction crossing the ridge line of the prism obliquely.
[0014]
According to the fifth aspect of the present invention, since the light source irradiates light toward the back surface of the flat plate in a direction crossing the ridge line of the prism obliquely, light incident on the back surface of the flat plate is emitted from the front surface of the flat plate. Therefore, the subject in contact with the surface of the flat plate is illuminated and becomes bright.
[0015]
According to a sixth aspect of the present invention, in the image input device according to the second aspect,
A light source is disposed opposite to a side surface of the flat plate orthogonal to a direction parallel to the prism, and irradiates light to the side surface.
[0016]
In the invention according to claim 6, when light is incident on the side surface of the flat plate, the flat plate acts as a light guide, and the light is totally reflected on the back surface of the flat plate. On the other hand, since the prism is provided on the surface of the flat plate, light is emitted from the flat surface without being totally reflected on the flat surface. Therefore, the subject in contact with the surface of the flat plate is illuminated and becomes bright.
[0017]
According to a seventh aspect of the present invention, in the image input device according to any one of the first to fourth aspects,
A light source is provided around the flat plate and irradiates light to a subject in contact with the back surface of the flat plate.
[0018]
In the invention according to claim 7, when the light source irradiates light toward the subject in contact with the back surface of the flat plate, the light is incident on the subject, the light diffuses inside the subject, and the subject contacts the front surface of the flat plate. Even the part that has become brighter.
[0019]
According to an eighth aspect of the present invention, in the image input device according to any one of the second to sixth aspects,
A line passing through the ridge line of the prism and equally dividing the ridge angle passes through the principal point of the imaging optical system.
[0020]
According to the eighth aspect of the present invention, since the line equally dividing the ridge angle of the prism passes through the principal point of the imaging optical system, the angle range where light is not emitted at a certain position on the rear surface of the flat plate is determined by the position and the imaging range. The range is centered on a line connecting the principal points of the optical system. Therefore, the difference between light and dark is also clear in the peripheral portion of the image formed on the solid-state imaging device by the imaging optical system.
[0021]
According to a ninth aspect of the present invention, in the image input device according to any one of the first to seventh aspects,
A Fresnel lens is provided between the imaging optical system and the flat plate so as to focus light emitted from the back surface of the flat plate to the imaging optical system.
[0022]
According to the ninth aspect of the present invention, since the Fresnel lens is disposed between the imaging optical system and the flat plate, a line that equally divides an angle range in which light is not emitted at a certain position on the back surface of the flat plate is a Fresnel lens. The lens is corrected so as to pass through the principal point of the imaging optical system. Therefore, the difference between light and dark is also clear at the periphery of the image formed on the solid-state imaging device by the imaging optical system.
[0023]
According to a tenth aspect of the present invention, in the image input device according to any one of the first to ninth aspects,
The imaging optical system is provided so that it can be switched from a state in which the surface of the flat plate is focused to a position farther than the flat plate.
[0024]
According to the tenth aspect of the present invention, the focus position of the imaging optical system is switched between the surface of the flat plate and a position farther than the flat plate. The image can be captured by the solid-state imaging device, and the image of the subject located at a position distant from the surface of the flat plate can be captured by the solid-state imaging device.
[0025]
The invention according to claim 11 is the image input device according to claim 10, wherein
The flat plate is movably provided between a position overlapping the range of the angle of view of the imaging optical system and a position outside the range of the angle of view of the imaging optical system.
[0026]
According to the eleventh aspect of the present invention, if the flat plate is located at a position outside the range of the angle of view of the imaging optical system, the image of the subject located at a position distant from the surface of the flat plate is not disturbed by the flat plate and the solid-state imaging device Can be imaged. On the other hand, if the flat plate is located at a position overlapping the range of the angle of view of the imaging optical system, a solid-state imaging device can pick up a bright and dark image defined by the unevenness of the subject by bringing the subject into contact with the surface of the flat plate.
[0027]
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an electronic apparatus equipped with the image input device according to any one of the first to eleventh aspects.
[0028]
According to the twelfth aspect, by mounting the image input device on the electronic device, the electronic device can be used as the image input device, and the electronic device has multiple functions.
[0029]
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.
[0030]
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.
[0031]
A solid-state imaging device 2 and a lens unit 3 are provided in a housing of the image input device 1. The solid-state imaging device 2 is a CCD solid-state imaging device, a CMOS solid-state imaging device, or the like, and includes a plurality of photoelectric conversion elements (for example, photodiodes, Phototransistors) are arranged in a matrix.
[0032]
The lens unit 3 includes two lenses 3a that face each other and have the same optical axis, and a circular opening 3b that is disposed between the two lenses 3a and that is centered on the optical axis of the lens 3a. And a formed aperture plate 3c. The F number of the lens unit 3 is defined by the size of the opening 3b formed in the aperture plate 3c, and the amount of light incident on the solid-state imaging device 2 through the two lenses 3a is adjusted. The optical axis of the lens unit 3 is orthogonal to the solid-state imaging device 2. The lens unit 3 focuses on a subject such as a finger 20 in contact with the surface of a prism row plate 4 described later, and forms an image of the subject such as the finger 20 on the solid-state imaging device 2. .
[0033]
A window is formed in the housing of the image input apparatus 1, and the prism row plate 4 is fitted in the window. The prism array plate 4 is formed of a transparent material having a higher refractive index than air and is formed in a rectangular or square plate shape, and the surface of the prism array plate 4 faces the outside of the housing of the image input device 1. The back surface of the row plate 4 faces the inside of the housing of the image input device 1. The back surface of the prism row plate 4 is formed flat, is orthogonal to the optical axis of the lens unit 3, and faces the solid-state imaging device 2.
[0034]
An optical system for defining the optical characteristics of the prism array plate 2 is provided on the surface of the prism array plate 4. This optical system is a large number of prisms 4 a integrally formed on the outer peripheral surface of the prism row plate 4. Each prism 4a is elongated in a direction perpendicular to the optical axis of the lens unit 3, and is formed such that a cross-sectional shape broken at a plane perpendicular to the longitudinal direction becomes a triangular shape, more preferably an isosceles triangular shape. ing. The plurality of prisms 4a are arranged at equal intervals along the surface of the prism row plate 4 with their longitudinal directions being parallel to each other. FIG. 1 is a cross-sectional view cut along a plane orthogonal to the longitudinal direction of the prism 4a.
[0035]
FIG. 3 is an enlarged view of the cross section of the prism row plate 4 shown in FIG. 1. The ridge angles θ of all the prisms 4a are equal to each other, and the ridge angles θ are formed at 80 ° to 100 °, which is more preferable. Is formed at 90 °. The distance d between the ridges of two adjacent prisms 4a is smaller than the distance between the lines of the fingerprint, smaller than the distance between the pixels of the solid-state imaging device 2, and is 50 μm. The thickness s from the intersection of the surfaces of the two adjacent prisms 4a to the back surface of the prism row plate 4 is sufficiently larger than the height h of the prisms 4a and 0.5 mm. As described above, the plurality of prisms 4a are formed on the surface of the prism array plate 4 when viewed microscopically, but the surface of the prism array plate 4 is parallel to the back surface when viewed macroscopically. .
[0036]
In this embodiment, the prism 4a is formed integrally with the prism row plate 4. In this case, the prism row plate 4 is obtained by finely processing the surface of a transparent substrate having a flat front and back surface. The prism 4a may not be formed integrally. In this case, a prism sheet having a shape similar to that of the prism row plate 4 is formed by attaching a prism sheet to the surface of a transparent substrate having a flat front and back surface. It is good.
[0037]
Since the prism 4a is formed on the surface of the prism row plate 4, the prism row plate 4 has the following optical characteristics. That is, when the diffused light emitted from a position distant from the surface of the prism array plate 4 is incident on the surface of the prism array plate 4, the prism array plate 4 is 0 ° to α ° with respect to the back surface of the prism array plate 4. Light is emitted from the back surface of the prism array plate 4 only in the range up to (where 0 <α <90). That is, even if diffused light emitted from a position distant from the surface of the prism array plate 4 is incident on the surface of the prism array plate 4, the normal to the back surface of the prism array plate 4 is 0 ° to β ° (however, Light is not emitted in the range up to (α + β = 90). α ° and β ° depend on the ridge angle θ of the prism 4a, the refractive index of the prism row plate 4, etc., but the ridge angle θ of the prism 4a is 90 °, the thickness s is 0.5 mm, and the interval d is When the refractive index of the prism array plate 4 is 1.5, α = 4.8 when the refractive index of the prism array plate 4 is 1.5, and when the refractive index of the prism array plate 4 is 1.7, α = 15.4. When the refractive index of the plate 4 is 1.9, α = 25.8. Note that α ° and β ° are represented by opening angles along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the prism 4a.
[0038]
It is desirable that the aperture angle of the lens unit 3, that is, the maximum incident angle stretched by the lens unit 3, is smaller than the angle β ° in a range where light does not exit from the back surface of the prism row plate 4.
[0039]
Among the four side surfaces of the prism row plate 4, a plurality of illumination light sources 5 are arranged along the side surface 4b at positions facing one side surface 4b orthogonal to the longitudinal direction of the prism 4a. The illumination light source 5 is composed of self-luminous elements such as an LED, an organic EL element, an inorganic EL element, a cold-cathode tube, and a fluorescent tube, and emits light toward the side surface 4 b of the prism array plate 4. ing. Note that, instead of the plurality of illumination light sources 5, a linear light source along the side surface 4b of the prism array plate 4 may be arranged to face the side surface 4b of the prism array plate 4.
[0040]
The image input apparatus 1 includes a driver circuit for driving the solid-state imaging device 2, an A / D converter for A / D-converting an electric signal related to an image captured by the solid-state imaging device 2, and an A / D converter. A memory for temporarily storing the obtained image data.
[0041]
A method of using the image input device 1 configured as described above and an operation of the image input device 1 will be described. In the following, the subject's finger 20 is taken as an example of the subject, but the subject is not limited to the finger 20 as long as the subject has irregularities on the surface.
When the subject presses the finger 20 against the surface of the prism array plate 4, the illumination light source 5 is turned on, and the light emitted from the illumination light source 5 enters the side surface 4 b of the prism array plate 4. Here, the prism row plate 4 functions as a light guide, and the light incident on the side surface 4 b is totally reflected on the back surface of the prism row plate 4. On the other hand, since the prism 4a is formed on the front surface of the prism array plate 4, the light totally reflected on the rear surface of the prism array plate 4 is incident on the rear surface of the prism array plate 4 at less than the critical angle. Emitted from the surface. Thereby, light is emitted from the surface of the prism array plate 4 in a planar manner. The finger 20 is irradiated with light emitted from the surface of the prism row plate 4.
[0042]
Here, the action of light at the portion where the finger 20 contacts the surface of the prism row plate 4 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged view of a contact portion between the finger 20 and the surface of the prism row plate 4 for explaining the action of light.
As shown in FIG. 4A, a convex portion (fingerprint ridge) 20a of the finger 20 is in close contact with the prism 4a, and as shown in FIG. 4B, a concave portion of the finger 20 (fingerprint groove line). ) 20b is remote from the prism 4a.
[0043]
Since the convex portion 20a of the finger 20 is in close contact with the prism 4a, the conditions of total reflection and refraction on the two surfaces of the prism 4a are different from those in the case of air. When incident on the front surface of the row plate 4, light is emitted from the back surface of the prism row plate 4 even in the range of 0 ° to β ° with respect to the normal of the back surface of the prism row plate 4 (FIG. 4A). Accordingly, light emitted from the convex portion 20 a of the finger 20 and emitted from the back surface of the prism array plate 4 enters the solid-state imaging device 2 via the lens unit 3. Of course, light is emitted from the rear surface of the prism array plate 4 even in the range of 0 ° to α ° with respect to the rear surface of the prism array plate 4.
[0044]
On the other hand, since the concave portion 20b of the finger 20 is separated from the prism 4a and air exists between the concave portion 20b of the finger 20 and the prism 4a, the diffused light reflected by the concave portion 20b of the finger 20 is incident on the surface of the prism row plate 4. However, no light is emitted from the rear surface of the prism array plate 4 in the range of 0 ° to β ° with respect to the normal of the rear surface of the prism array plate 4 (FIG. 4B). Therefore, the amount of light reflected on the concave portion 20 b of the finger 20 and incident on the solid-state imaging device 2 is smaller than the amount of light reflected on the convex portion 20 a of the finger 20 and incident on the solid-state imaging device 2.
[0045]
As described above, an image defined by the unevenness of the finger 20, that is, an image in which the convex portion 20a of the finger 20 is bright and the concave portion 20b of the finger 20 is dark is formed on the solid-state imaging device 2 by the lens unit 3. Although the light emitted from the concave portion 20b of the finger 20 does not exit within a range of up to β ° with respect to the normal to the back surface of the prism row plate 4, the light emitted from the convex portion 20a of the finger 20 also exits in this range. The fingerprint image acquired by the solid-state imaging device 2 is a high-contrast image in which the difference between a bright part and a dark part is clear.
[0046]
The solid-state imaging device 2 is driven by the driver circuit to capture an image defined by the unevenness of the finger 20 to acquire a fingerprint image. An electric signal representing an image acquired by the solid-state imaging device 2 is A / D-converted by an A / D converter and stored in a memory as image data. The image data is output from the memory to the computer. In the computer, the image data is used for the processing of the computer. For example, the computer compares the image data acquired by the image input device 1 with the registered fingerprint image data of the registrant registered in advance. A process of determining whether or not the result image data matches the registered fingerprint image data, and a process of recognizing the subject as a registrant when the image data matches the registered fingerprint image data are performed.
[0047]
As described above, according to the present embodiment, since the optical axis of the lens unit 3 is orthogonal to the prism row plate 4, the lens unit 3 is not a tilt optical system. No trapezoidal distortion occurs in the fingerprint image.
Further, since the optical axis of the lens unit 3 is orthogonal to the prism row plate 4, the prism row plate 4 and the lens unit 3 overlap when viewed in the optical axis direction of the lens unit 3. The arrangement position is such that the image input device 1 is compact. Therefore, a compact image input device 1 can be provided.
Further, even when the optical axis of the lens unit 3 is orthogonal to the prism row plate 4, the prism 4 a is provided on the surface of the prism row plate 4. Bright and dark images can be obtained due to differences in total reflection and refraction conditions. Therefore, the image picked up by the solid-state imaging device 2 has a clear difference in brightness, and is a clear fingerprint image.
[0048]
Hereinafter, a modified example of the image input apparatus 1 will be described.
[0049]
[Modification 1]
FIG. 5 is a cross-sectional view of another image input device 31, and FIG. 6 is a perspective view of the image input device 31.
This image input device 31 includes a solid-state imaging device 2, a lens unit 3, a prism array plate 4, a driver circuit, an A / D conversion circuit, and a memory, similarly to the image input device 1 shown in FIG. These are the same as those in the case of the image input apparatus 1, and therefore detailed description is omitted. Note that the cross-sectional view of FIG. 5 is a cross-sectional view taken along a plane orthogonal to the cross-sectional view of FIG. 1, that is, a plane parallel to the longitudinal direction of the prism 4a.
[0050]
The difference between the image input device 1 shown in FIG. 1 and the image input device 31 shown in FIG. 5 is that, in the image input device 1, a plurality of illumination light sources 5 are arranged to face the side surface 4b of the prism row plate 4. On the other hand, in the image input device 31, two illumination light sources 35 are arranged on the back side of the prism row plate 4. More specifically, the direction in which the illumination light source 35 is directed is not the normal direction of the back surface of the prism row plate 4 but forms a predetermined angle with respect to the normal line, and further, is inclined with respect to the ridge line of the prism 4a. Meet fellowship.
[0051]
Light emitted from the plurality of illumination light sources 5 is incident on the back surface of the prism array plate 4 and is emitted from the surface of the prism array plate 4 in a planar manner. Thus, the finger 20 placed on the surface of the prism row plate 4 is irradiated. Since many prisms 4 a are formed on the surface of the prism array plate 4, light emitted from the surface of the prism array plate 4 has strong directivity (that is, front directivity) in the normal direction of the prism array plate 4. It will be.
In the image input device 31, similarly to the image input device 1 shown in FIG. 1, trapezoidal distortion does not occur in the fingerprint image of the finger 20 acquired by the solid-state imaging device 2, and the fingerprint image has a clear difference between light and dark. And clear. The image input device 31 is also compact, like the image input device 1 shown in FIG.
[0052]
[Modification 2]
FIG. 7 is a cross-sectional view of another image input device 41, and FIG. 8 is a perspective view of the image input device 41.
This image input device 41 includes a solid-state imaging device 2, a lens unit 3, a prism array plate 4, a driver circuit, an A / D conversion circuit, and a memory, similarly to the image input device 1 shown in FIG. These are the same as in the case of the image input device 1. Note that the cross-sectional view of FIG. 7 is a cross-sectional view cut along a plane orthogonal to the longitudinal direction of the prism 4a.
[0053]
The difference between the image input device 1 shown in FIG. 1 and the image input device 41 shown in FIG. 7 is that in the image input device 1, the plurality of illumination light sources 5 are directed to the side surfaces 4b of the prism row plate 4. On the other hand, in the image input device 41, the plurality of illumination light sources 45 are directly directed to the finger 20 placed on the surface of the prism row plate 4. More specifically, a plurality of illumination light sources 45 are arranged around the prism array plate 4 along the side surfaces of the prism array plate 4, and each illumination light source 45 is directed to the front side of the prism array plate 4. It crosses the optical axis of the lens unit 3. Thus, the finger 20 placed on the surface of the prism row plate 4 is directly irradiated by the illumination light source 45 from the side. Then, the light incident on the finger 20 is diffused inside the finger 20, and becomes bright even at a portion where the finger 20 contacts the surface of the prism row plate 4.
[0054]
In the image input device 41, a trapezoidal distortion does not occur in the fingerprint image of the finger 20 acquired by the solid-state imaging device 2, and the fingerprint image has a clear difference in brightness and is clear. The image input device 41 is also compact, like the image input device 1 shown in FIG.
[0055]
[Modification 3]
FIG. 9 is a cross-sectional view of another image input device 51, and FIG. 10 is a perspective view of the image input device 51.
This image input device 51 includes the solid-state imaging device 2, the lens unit 3, the illumination light source 45, the driver circuit, the A / D conversion circuit, and the memory, similarly to the image input device 41 shown in FIG. These are the same as in the case of the image input device 41.
[0056]
The difference between the image input device 41 shown in FIG. 7 and the image input device 51 shown in FIG. 9 is that in the image input device 41, a large number of prisms 4a formed on the surface of the prism row plate 4 are lenses. While the unit 3 is elongated in the direction orthogonal to the optical axis of the unit 3, the image input device 51 has a large number of prisms 54 a formed on the surface of the prism row plate 54. It extends circularly with the optical axis concentric. When the prism row plate 54 is broken along a plane that is parallel to the optical axis of the lens unit 3 and passes through the optical axis of the lens unit 3, the cross-sectional shape of any of the prisms 54a is changed to the prism illustrated in FIG. It has the same cross-sectional shape as the prism 4a of the row plate 4, and has a triangular shape.
[0057]
In this prism row plate 54 as well, microscopically, many prisms 54a are formed on the surface of the prism row plate 54, but macroscopically, the surface of the prism row plate 54 is parallel to the back surface. Has become. Of course, the back surface of the prism row plate 54 is orthogonal to the optical axis of the lens unit 3.
[0058]
The optical characteristics of the prism array plate 54 are such that when diffused light emitted from a position distant from the surface of the prism array plate 54 is incident on the surface of the prism array plate 54, the diffused light is 0 ° relative to the back surface of the prism array plate 54. The light is emitted from the back surface of the prism array plate 54 only in the range from to α °, and the light is not emitted in the range from 0 ° to β ° with respect to the normal of the back surface of the prism array plate 54. .
[0059]
In this image input device 51, the trapezoidal distortion does not occur in the fingerprint image of the finger 20 acquired by the solid-state imaging device 2, and the fingerprint image has a clear difference in brightness and is clear. The image input device 51 is also compact, like the image input device 41 shown in FIG.
[0060]
Although not shown, the following prism row plate may be provided instead of the prism row plate 54. On the surface of the prism array plate provided in place of the prism array plate 54, a prism extending spirally around the optical axis of the lens unit 3 is formed. When the prism array plate is broken along a plane parallel to the optical axis of the lens unit 3 and passing through the optical axis of the lens unit 3, the cross-sectional shape of the prism is changed to the prism array plate 4 shown in FIG. Has the same cross-sectional shape as the prism 4a, and has a triangular shape.
A prism row plate with a spiral prism formed on the front surface also emits light from the back surface only in the range of 0 ° to α ° to the back surface when diffused light emitted from a position distant from the front surface is incident on the front surface. Are emitted, and light is not emitted in the range of 0 ° to β ° with respect to the normal to the back surface.
[0061]
[Modification 4]
FIG. 11 is a cross-sectional view of another image input device 61, and FIG. 12 is a perspective view of the image input device 61.
This image input device 61 includes the solid-state imaging device 2, the lens unit 3, the illumination light source 5, the driver circuit, the A / D conversion circuit, and the memory, similarly to the image input device 1 shown in FIG. These are the same as in the case of the image input device 1.
[0062]
In the image input device 1 shown in FIG. 1, the cross-sectional shape of the prism 4a formed on the surface of the prism row plate 4 is a right-angled isosceles triangle, and the cross-sectional shape of any prism 4a is the same. On the other hand, in the image input device 61 shown in FIG. 11, the plurality of prisms 64a formed on the surface of the prism row plate 64 have different cross-sectional shapes. More specifically, each prism 64a is elongated in a direction orthogonal to the optical axis of the lens unit 3 and has a triangular cross section at right angles. However, the angle formed by the line dividing the ridge angle through the ridge line of the prism 64a with respect to the back surface of the prism row plate 64 differs for each prism 64a. In each of the prisms 64a, a line passing through the ridge line and equally dividing the ridge angle passes through the principal point of the lens unit 3.
[0063]
In the prism row plate 4 shown in FIG. 1, when diffused light emitted from a position distant from the surface of the prism row plate 4 is incident on the surface of the prism row plate 4, any position on the back surface of the prism row plate 4 can be used. No light is emitted in the range of 0 ° to β ° with respect to the normal. On the other hand, in the prism row plate 64 shown in FIG. 11, when diffused light emitted from a position distant from the surface of the prism row plate 64 enters the surface of the prism row plate 64, The angle range in which light is not emitted at a certain position is between 0 ° and β ° with respect to a line connecting the principal point of the lens unit 3 from that position. Therefore, when diffused light emitted from a position distant from the surface of the prism array plate 64 is incident on the surface of the prism array plate 64, the angle range at which light is emitted at a certain position on the back surface of the prism array plate 64 is determined by the position From the line connecting the principal points of the lens unit 3 to the rear surface of the prism array plate 64.
[0064]
As described above, the line that equally divides the ridge angle through the ridge angle of the prism 64 a passes through the principal point of the lens unit 3, so that the finger 20 is also formed at the peripheral portion of the image formed on the solid-state imaging device 2 by the lens unit 3. The difference in lightness and darkness defined by the unevenness becomes clear. Also, with this image input device 61, no trapezoidal distortion occurs in the fingerprint image of the finger 20 acquired by the solid-state imaging device 2, and this image input device 61 is also compact and similar to the image input device 1 shown in FIG. is there.
[0065]
[Modification 5]
FIG. 13 is a sectional view of another image input device 71, and FIG. 14 is a perspective view of the image input device 71.
This image input device 71 includes the solid-state imaging device 2, the lens unit 3, the illumination light source 35, the driver circuit, the A / D conversion circuit, and the memory, similarly to the image input device 31 shown in FIG. These are the same as in the case of the image input device 31.
[0066]
The image input device 31 shown in FIG. 5 includes the prism row plate 4, whereas the image input device 71 shown in FIG. 13 includes the prism row plate 64. The prism row plate 64 provided in the image input device 71 is the same as the prism row plate 64 provided in the image input device 61 shown in FIG.
[0067]
[Modification 6]
FIG. 15 is a cross-sectional view of another image input device 81, and FIG. 16 is a perspective view of the image input device 81.
This image input device 81 includes the solid-state imaging device 2, the lens unit 3, the illumination light source 45, the driver circuit, the A / D conversion circuit, and the memory, similarly to the image input device 41 shown in FIG. These are the same as in the case of the image input device 41.
[0068]
Further, the image input device 41 shown in FIG. 7 includes the prism row plate 4, whereas the image input device 81 shown in FIG. 15 includes the prism row plate 64. The prism row plate 64 provided in the image input device 81 is the same as the prism row plate 64 provided in the image input device 61 shown in FIG.
[0069]
[Modification 7]
FIG. 17 is a cross-sectional view of another image input device 91, and FIG. 18 is a perspective view of the image input device 91.
This image input device 91 includes the solid-state imaging device 2, the lens unit 3, the illumination light source 45, the driver circuit, the A / D conversion circuit, and the memory, similarly to the image input device 51 shown in FIG. These are the same as in the case of the image input device 51.
[0070]
In the image input device 51 shown in FIG. 9, when the prism row plate 54 is broken on a plane parallel to the optical axis of the lens unit 3 and passing through the optical axis of the lens unit 3, The cross-sectional shape of the prism 54a formed is a right-angled isosceles triangle. On the other hand, in the image input device 91 shown in FIG. 17, when the prism row plate 94 is broken on a surface parallel to the optical axis of the lens unit 3 and passing through the optical axis of the lens unit 3, the prism 94a Is a right angle, but a line that equally divides the ridge angle through the ridge line of the prism 94 a passes through the principal point of the lens unit 3. The prism 94a extends spirally around the optical axis of the lens unit 3, similarly to the prism 54a shown in FIG.
Note that a number of prisms extending in a circular shape with the optical axis of the lens unit 3 concentric may be formed. It is designed to pass through points.
[0071]
[Modification 8]
FIG. 19 is a sectional view of another image input apparatus 101, and FIG. 20 is a perspective view of the image input apparatus 101.
This image input device 101 has a solid-state imaging device 2, a lens unit 3, a prism array plate 4, an illumination light source 5, a driver circuit, an A / D conversion circuit, and the like, similarly to the configuration of the image input device 1 shown in FIG. With memory. Further, the image input device 101 includes a Fresnel lens 109 provided between the lens unit 3 and the prism row plate 4. The Fresnel lens 109 is a convex lens, and focuses light emitted from the back surface of the prism array plate 4 on the lens unit 3. Therefore, a line obtained by equally dividing the angle range in which light is not emitted on the back surface of the prism array plate 4 is corrected by the Fresnel lens 109 so as to pass through the principal point of the lens unit 3.
By arranging the Fresnel lens 109 between the lens unit 3 and the prism row plate 4 in this manner, even at the periphery of the image formed on the solid-state imaging device 2 by the lens unit 3, the unevenness of the finger 20 causes The defined difference in brightness is clear.
[0072]
FIG. 21 is a cross-sectional view of another image input device 111, and FIG. 22 is a perspective view of the image input device 111. This image input device 111 includes a Fresnel lens 109 in addition to the configuration of the image input device 31 shown in FIG. 5 as in the image input device 101 shown in FIG. The Fresnel lens 109 also has the same optical characteristics as the Fresnel lens 109 of the image input device 101.
[0073]
FIG. 23 is a sectional view of another image input device 121, and FIG. 24 is a perspective view of the image input device 121. This image input device 121 includes a Fresnel lens 109 in the same manner as the image input device 101 shown in FIG. 19, in addition to the configuration of the image input device 41 shown in FIG. The Fresnel lens 109 also has the same optical characteristics as the Fresnel lens 109 of the image input device 101.
[0074]
FIG. 25 is a cross-sectional view of another image input device 131, and FIG. 26 is a perspective view of the image input device 131. This image input device 131 includes a Fresnel lens 109 in the same manner as the image input device 101 shown in FIG. 19, in addition to the configuration of the image input device 41 shown in FIG. The Fresnel lens 109 also has the same optical characteristics as the Fresnel lens 109 of the image input device 101.
[0075]
[Application example]
The image input device described above is suitable for being mounted on a portable electronic device such as a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), a digital camera, and a notebook personal computer, but is mounted on other electronic devices. It may be. By mounting the image input device as described above in the electronic device, the electronic device can be used as an image input device, and the electronic device has multiple functions. Hereinafter, a mobile phone equipped with the image input device of the present invention will be described. The same reference numerals are given to the same components as those of the image input device of the above embodiment and Modification Examples 1 to 8. explain.
[0076]
FIG. 27 is a mobile phone 200 on which the image input device of the present invention is mounted, and FIG. 28 is an enlarged view of a cross section taken along a line II in FIG.
The mobile phone 200 is a foldable mobile terminal, and an upper housing 201 of the mobile phone 200 is connected to a lower housing 202 by a hinge. When the mobile phone 200 is folded, an image capturing window 202a is formed on a surface opposite to a surface facing the upper housing 201 of the lower housing 202, and the lens unit 3 is mounted on the image capturing window 202a. I'm coming. The lens unit 3 is disposed inside the lower housing 202, and the optical axis of the lens unit 3 passes through the image capturing window 202a.
[0077]
Further, the prism row plate 4 is arranged so as to cover the image capturing window 202a. The surface of the prism array plate 4 faces the outside of the lower housing 202, and the rear surface of the prism array plate 4 faces the inside of the lower housing 202.
[0078]
The illumination light source may be arranged inside the lower housing 202 so as to face the side surface 4b of the prism row plate 4 like the illumination light source 5 shown in FIG. Further, like the illumination light source 35 shown in FIG. 5, the illumination light source is disposed on the back side of the prism row plate 4 inside the lower housing 202, and the illumination light source is oblique to the longitudinal direction of the prism 4a. They may be oriented so that they intersect. Further, like the illumination light source 45 shown in FIG. 7, a plurality of illumination light sources are arranged around the prism array plate 4 along the side surface of the prism array plate 4, and a finger in contact with the surface of the prism array plate 4 is moved. Irradiation may be performed directly from the periphery of the prism array plate 4.
[0079]
Even when the subject presses his / her finger against the surface of the prism array plate 4 in the mobile phone 200 as described above, a fingerprint image of the finger is acquired by the solid-state imaging device 2.
[0080]
Further, as described in the eighth modification, the Fresnel lens 109 may be disposed between the prism row plate 4 and the lens unit 3.
Instead of the prism row plate 4, the image capturing window 202a is closed by the prism row plate 54 shown in FIG. 9, the prism row plate 64 shown in FIG. 11, and the prism row plate 94 shown in FIG. It may be arranged. Even in the case of the prism row plate 54 or the prism row plate 64, the Fresnel lens 109 may be provided as described in the side accounting 8.
[0081]
Although the lens unit 3 is focused on the surface of the prism row plate 4, the lens 3 a of the lens unit 3 is moved in the optical axis direction to move a subject located farther from the prism row plate 4. You may focus. That is, the lens unit 3 ranges from the shortest shooting distance at which an image on the surface of the prism array plate 4 can be formed on the solid-state imaging device 2 to the infinity shooting distance at which an image of a subject at infinity can be formed on the solid-state imaging device 2. It may be one that focuses between. Of course, the lens unit 3 may simply be switched between a pan focus state and a state in which the surface of the prism array plate 4 is focused.
[0082]
When the photographing distance of the lens unit 3 can be changed, since the prism row plate 4 obstructs photographing, a position overlapping the range of the angle of view of the lens unit 3 and a position deviating from the range of the angle of view of the lens unit 3 The prism row plate 4 may be provided movably by the guide mechanism. For example, in the case of the cellular phone 200 shown in FIGS. 27 and 28, the prism row plate 4 is closed by the guide mechanism as shown by an arrow in FIG. 28, and the image capturing window 202a is closed by the prism row plate 4 as shown in FIG. The position can be freely moved between a position and an open position where the prism row plate 4 is separated from the image capturing window 202a as shown in FIG. The prism row plate 4 located at the closed position overlaps the range of the lens unit 3, and the prism row plate 4 located at the open position is out of the range of the angle of view of the lens unit 3. The movement of the prism array plate 4 between the open / close position and the closed position may be automatically performed by a drive mechanism (not shown), or may be manually performed by a subject, a user, or the like. FIG. 29 is a perspective view showing the mobile phone 200 when the prism row plate 4 is located at the open position.
[0083]
When the prism row plate 4 is located at the open position, the mobile phone 200 can be used as a mobile phone with a camera function. Of course, instead of the prism row plate 4, the prism row plate 54 shown in FIG. 9, the prism row plate 64 shown in FIG. 11, and the prism row plate 94 shown in FIG. 17 move between the closed position and the open position. It may be provided freely. Also in this case, even if the lens 3a of the lens unit 3 is moved in the optical axis direction, the object positioned farther than the prism row plate 54, the prism row plate 64, or the prism row plate 94 is focused. good.
[0084]
Further, a detector for detecting the opening and closing of the prism row plate 4 is provided in the mobile phone 200, and an auto-focus mechanism for focusing the lens unit 3 is provided in the mobile phone 200, and it is detected that the prism row plate 4 is in the closed position. The auto-focus mechanism focuses the lens unit 3 on the surface of the prism array plate 4 when the detector detects it, and the auto-focus mechanism operates the lens unit 3 when the detector detects that the prism array plate 4 is in the open position. May be focused on the main subject.
[0085]
Although the prism row plate 4 is movable by the guide mechanism, the prism row plate 4 may be detachable from the lower housing 202 as shown in FIG. In this mobile phone 200, the prism row plate 4 is fitted in a cylindrical cap member 205, and a fitting projection 202b is formed in the lower housing 202 so as to surround the image capturing window 202a. FIG. 31 is an enlarged view of a cross section taken along a line II-II in FIG. 30.
[0086]
As shown in FIG. 30A, when the fitting protrusion 202b is fitted to the cap member 205, the image capturing window 202a is closed by the prism row plate 4. Therefore, if a finger is pressed against the surface of the prism row plate 4, The fingerprint image of the finger can be acquired by the solid-state imaging device 2. In this case, the lens unit 3 is focused on the surface of the prism row plate 4. On the other hand, when the cap member 205 is removed from the fitting protrusion 202b as shown in FIG. 30B, the prism row plate 4 is displaced from the optical axis of the lens unit 3, and the lens unit 3 is exposed. In this case, the image of the main subject located at a position distant from the mobile phone 200 can be acquired by the solid-state imaging device 2.
[0087]
FIG. 32 is a cross-sectional view showing an image capture window 202a and its vicinity as a modification of the mobile phone 200. As shown in FIG. 32, the cylindrical member 206 is fitted into the image capturing window 202a so that the axis of the cylindrical member 206 is coaxial with the optical axis of the lens unit 3, and the cylindrical member 206 is moved in the axial direction of the lens unit 3. It is freely movable. A fitting protrusion 206a is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical member 206. The fitting protrusion 206a engages with the lower housing 202 in a state where the cylindrical member 206 projects most from the lower housing 202, and the cylindrical member 206 Are not detached from the image capturing window 202a. The prism row plate 4 is also fitted into the cylindrical member 206, and is movable in the axial direction of the lens unit 3 integrally with the cylindrical member 206. Even in this case, if a finger is pressed against the surface of the prism row plate 4, a fingerprint image of the finger can be obtained by the solid-state imaging device 2.
[0088]
Although the mobile phone 200 has been described above as an example, the present invention may be applied to a PDA (Personal Digital Assistant), a digital camera, and other electronic devices. For example, the above-described prism array plates 4, 54, 64, and 94 are detachably provided to a lens, which is an imaging optical system of a digital camera, and the prism array plates 4, 54, 64, and 94 are used as lens filters. May be used. Also in this case, the lens of the digital camera is designed to focus on the mounted prism array plates 4, 54, 64, and 94, and when the prism array plates 4, 54, 64, and 94 come off, the distance is increased. Is focused on the main subject located at.
[0089]
The present invention is not limited to the above embodiment, Modifications 1 to 8, and application examples, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the invention.
For example, the lens unit 3 is composed of two lenses 3a, but may be composed of three or more lenses, or may be composed of only one lens. Further, a diaphragm mechanism may be provided instead of the diaphragm plate 3c of the lens unit 3, and the size of the opening 3b may be adjusted by the diaphragm mechanism.
[0090]
【The invention's effect】
According to the first to fourth aspects of the present invention, since the optical system is provided on the surface of the flat plate, an image formed on the solid-state imaging device by the imaging optical system has a concave portion of a subject and a convex portion of the subject. This is an image that has become bright, and the difference between light and dark is clear. Further, since the optical axis of the imaging optical system is orthogonal to the flat plate, no trapezoidal distortion occurs in the image captured by the solid-state imaging device. Further, since the optical axis of the image pickup optical system is orthogonal to the flat plate, the arrangement position of the image pickup optical system is such that the image input device is compact.
[0091]
According to the fifth aspect of the invention, light from the light source is incident on the back surface of the flat plate, light incident on the back surface of the flat plate is emitted from the front surface of the flat plate, and the subject in contact with the front surface of the flat plate is brightened.
[0092]
According to the sixth aspect of the invention, the light from the light source is incident on the side surface of the flat plate and totally reflected on the back surface of the flat plate. Then, light is emitted from the surface of the flat plate, and the subject in contact with the flat plate surface becomes bright.
[0093]
According to the seventh aspect of the present invention, the light from the light source is incident on the subject, the light is diffused inside the subject, and the subject becomes bright at a portion where the subject contacts the surface of the flat plate.
[0094]
According to the eighth aspect of the invention, the difference between light and dark is also clear in the peripheral portion of the image formed on the solid-state imaging device by the imaging optical system.
[0095]
According to the ninth aspect of the present invention, the difference between light and dark is also clear in the peripheral portion of the image formed on the solid-state imaging device by the imaging optical system.
[0096]
According to the tenth aspect of the present invention, the solid-state imaging device can capture a bright and dark image defined by the unevenness of the subject in contact with the surface of the flat plate, and the image of the subject at a position distant from the surface of the flat plate is also solid. An image can be taken by an imaging device.
[0097]
According to the eleventh aspect of the present invention, if the flat plate is located at a position outside the range of the angle of view of the imaging optical system, the image of the subject at a position distant from the surface of the flat plate is solid without being disturbed by the flat plate. An image can be taken by an imaging device. On the other hand, if the flat plate is located at a position overlapping the range of the angle of view of the imaging optical system, a solid-state imaging device can pick up a bright and dark image defined by the unevenness of the subject by bringing the subject into contact with the surface of the flat plate.
[0098]
According to the twelfth aspect, an electronic device can be used as an image input device.
[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 of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a prism row roller provided in the image input apparatus of FIG. 1, showing dimensions and optical characteristics of the prism row roller.
FIG. 4 is a view for explaining the function of light in the image input device of FIG. 1;
FIG. 5 is a sectional view showing an image input device different from the image input device shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a perspective view showing the image input device shown in FIG. 5;
FIG. 7 is a sectional view showing an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1 and 5;
FIG. 8 is a perspective view showing the image input device shown in FIG. 7;
FIG. 9 is a cross-sectional view showing an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1, 5 and 7;
FIG. 10 is a perspective view showing the image input device shown in FIG. 9;
FIG. 11 is a sectional view showing an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1, 5, 7, and 9;
12 is a perspective view showing the image input device shown in FIG.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1, 5, 7, 9, and 11;
FIG. 14 is a perspective view showing the image input device shown in FIG.
FIG. 15 is a sectional view showing an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1, 5, 7, 9, 11, and 13;
16 is a perspective view showing the image input device shown in FIG.
FIG. 17 is a cross-sectional view showing an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1, 5, 7, 9, 11, 13, and 15;
18 is a perspective view showing the image input device shown in FIG.
FIG. 19 is a sectional view showing an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1, 5, 7, 9, 11, 13, 15, and 17;
20 is a perspective view showing the image input device shown in FIG.
FIG. 21 is a sectional view showing an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1, 5, 7, 9, 11, 13, 13, 15, 17, and 19; is there.
22 is a perspective view showing the image input device shown in FIG.
23 shows an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1, 5, 7, 9, 11, 11, 13, 15, 17, 19, and 21. FIG. It is sectional drawing.
24 is a perspective view showing the image input device shown in FIG.
25 is an image input device different from the image input devices shown in FIGS. 1, 5, 7, 9, 11, 13, 13, 15, 17, 19, 21 and 23. It is sectional drawing which showed.
26 is a perspective view showing the image input device shown in FIG. 25.
FIG. 27 is a perspective view showing a mobile phone on which the image input device is mounted.
FIG. 28 is an enlarged cross-sectional view showing a cross section of the mobile phone shown in FIG. 27;
FIG. 29 is a perspective view showing a mobile phone equipped with an image input device.
FIG. 30 is a perspective view showing a mobile phone on which the image input device is mounted.
FIG. 31 is an enlarged sectional view of a section of the mobile phone shown in FIG. 30;
FIG. 32 is an enlarged cross-sectional view of a mobile phone.
[Explanation of symbols]
1, 31, 41, 51, 61, 71, 81, 91, 101, 111, 121, 131 Image input device
2 Solid-state imaging device
3 Lens unit (imaging optical system)
4, 54, 64, 94 Prism row plate (flat plate)
4a, 54a, 64a, 94a Prism (optical system)
5, 35, 45 Illumination light source (light source)
20 fingers (subject)
109 Fresnel lens
200 Mobile phone (electronic equipment)

Claims (12)

凹凸を有した被写体が当接する表面及びこの表面と反対側の裏面を有する平板と、
前記平板の裏面に向き合った固体撮像デバイスと、
前記固体撮像デバイスと前記平板との間に配置されるとともに、前記被写体と前記平板の表面とが接した部分における像を前記固体撮像デバイスに結像する撮像光学系と、を備え、
前記撮像光学系の光軸は前記平板に対して直交し、
前記平板の表面には、前記平板の表面から離れた位置から発した拡散光が前記平板の表面に入射した場合に前記平板の裏面から所定角度までの範囲で前記平板の裏面から光を出射させるための光学系が設けられていることを特徴とする画像入力装置。A flat plate having a front surface against which a subject having irregularities abuts and a back surface opposite to this surface,
A solid-state imaging device facing the back surface of the flat plate,
An imaging optical system that is arranged between the solid-state imaging device and the flat plate, and forms an image on a portion where the subject and the surface of the flat plate are in contact with the solid-state imaging device,
The optical axis of the imaging optical system is orthogonal to the flat plate,
On the front surface of the flat plate, when diffused light emitted from a position distant from the front surface of the flat plate is incident on the front surface of the flat plate, light is emitted from the back surface of the flat plate within a predetermined angle from the back surface of the flat plate. An image input device provided with an optical system for the same. 前記光学系は、互いに平行になって前記平板の表面に配列された多数のプリズムであり、前記プリズムは平行な方向に直交する断面の形状が三角形を呈していることを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。2. The optical system according to claim 1, wherein the optical system includes a plurality of prisms arranged parallel to each other and arranged on the surface of the flat plate, and the prism has a triangular cross section orthogonal to the parallel direction. An image input device according to claim 1. 前記光学系は、前記撮像光学系の光軸を同心として前記平板の表面に配列された多数のプリズムであり、前記プリズムは前記撮像光学系の光軸を通って前記撮像光学系の光軸に平行な断面の形状が三角形を呈していることを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。The optical system is a number of prisms arranged on the surface of the flat plate with the optical axis of the imaging optical system concentric, the prism passes through the optical axis of the imaging optical system to the optical axis of the imaging optical system The image input device according to claim 1, wherein the shape of the parallel cross section is a triangle. 前記光学系は、前記撮像光学系の光軸を中心とした螺旋状に前記平板の表面に設けられたプリズムであり、前記プリズムは前記撮像光学系の光軸を通って前記撮像光学系の光軸に平行な断面の形状が三角形を呈していることを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。The optical system is a prism provided on the surface of the flat plate in a spiral around the optical axis of the imaging optical system, and the prism passes light of the imaging optical system through the optical axis of the imaging optical system. 2. The image input device according to claim 1, wherein the cross section parallel to the axis has a triangular shape. 前記平板の裏面側に配置され、前記プリズムの稜線に斜交いに交わる向きで前記平板の裏面に向けて光を照射する光源を具備することを特徴とする請求項２に記載の画像入力装置。3. The image input device according to claim 2, further comprising a light source disposed on a rear surface side of the flat plate and irradiating light toward a rear surface of the flat plate in a direction crossing the ridge line of the prism obliquely. . 前記プリズムの平行な方向に直交する前記平板の側面に対向配置され、その側面に向けて光を照射する光源を具備することを特徴とする請求項２に記載の画像入力装置。The image input device according to claim 2, further comprising a light source disposed to face a side surface of the flat plate orthogonal to a direction parallel to the prism, and irradiating light to the side surface. 前記平板の周囲に配置され、前記平板の表面に接した被写体に向けて光を照射する光源を具備することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の画像入力装置。5. The image input device according to claim 1, further comprising a light source that is arranged around the flat plate and irradiates light to a subject that is in contact with a surface of the flat plate. 6. 前記プリズムの稜線を通ってその稜角を等分する線が前記撮像光学系の主点を通ることを特徴とする請求項２から６の何れか一項に記載の画像入力装置。The image input device according to any one of claims 2 to 6, wherein a line passing through the ridge line of the prism and equally dividing the ridge angle passes through a principal point of the imaging optical system. 前記撮像光学系と前記平板との間に、前記平板の裏面から発した光を前記撮像光学系に集束するフレネルレンズが配設されていることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の画像入力装置。8. A Fresnel lens for focusing light emitted from the back surface of the flat plate to the imaging optical system is provided between the imaging optical system and the flat plate. An image input device according to the item. 前記撮像光学系は、前記平板の表面に合焦した状態から前記平板より遠方の位置に合焦した状態で切り替えられるように設けられていることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の画像入力装置。10. The imaging optical system according to claim 1, wherein the imaging optical system is provided so as to be switched from a state where the surface of the flat plate is focused to a position farther than the flat plate. An image input device according to the item. 前記平板が、前記撮像光学系の画角の範囲に重なった位置と、前記撮像光学系の画角の範囲から外れた位置との間で移動自在に設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の画像入力装置。The flat plate is provided movably between a position overlapping the range of the angle of view of the imaging optical system and a position outside the range of the angle of view of the imaging optical system. The image input device according to claim 10. 請求項１から１１の何れか一項に記載の画像入力装置を搭載した電子機器。An electronic device equipped with the image input device according to claim 1.
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