JP2006189949A - Image detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像検出装置に係り、特に、指先の内部で散乱して指先の表面から出る指内散乱光を利用する方式であり、且つ、受光素子が直線状に並んでいるライン型光センサを備え、指先をスライドさせて指紋を採取する構成である画像検出装置に関する。 The present invention relates to an image detection apparatus, and more particularly, to a line-type optical sensor that uses scattered light in a finger that is scattered inside the fingertip and exits from the surface of the fingertip, and in which light receiving elements are arranged in a straight line. The present invention relates to an image detection apparatus that is configured to collect a fingerprint by sliding a fingertip.
近年、セキュリティの観点から、コンピュータ等の電子機器、携帯電話等の携帯通信機器において個人認証のために手の指の指紋を識別する画像検出装置としての指紋センサを備えることが要求されてきている。ここで、指紋センサとしては、携帯通信機器のように小型の機器にも組み込めるようにサイズが小さいことの他に、ノイズが発生しにくくて検出精度が高いことが要求される。 In recent years, from the viewpoint of security, electronic devices such as computers and portable communication devices such as mobile phones have been required to include a fingerprint sensor as an image detection device for identifying fingerprints of fingers of a hand for personal authentication. . Here, in addition to being small in size so that it can be incorporated into a small device such as a portable communication device, the fingerprint sensor is required to be highly resistant to noise and high in detection accuracy.
図10乃至図12は従来の指紋センサ20を示す。各図は内部の構造が分かり易いように内部を透視して示してある。図12は図10中、垂直面SXIIで切断した断面である。X1−X2は長手方向、Y1−Y2は幅方向、Z1−Z2は厚さ方向である。
10 to 12 show a
指紋センサ20は、指内散乱光を利用する方式であって且つ指をスライドさせて指紋を採取する構成であり、ガラスエポキシ樹脂製の基板21上に、受光素子22aが直線状に並んで形成してあるリニア光センサチップ22及び赤外発光ダイオードチップ23−1〜23−5及びチップコンデンサ27−1,27−2が実装してあり、更に、リニア光センサチップ22上に導光イメージガイド部材24が実装してあり、赤外発光ダイオードチップ23−1〜23−5を跨ぐように導光部材25が接着剤部によって実装してあり、更に、全体が、遮光性の合成樹脂モールド部28によって覆われて且つ囲まれて一体化されている構造を有する。
The
基板21は、上面に、赤外発光ダイオードチップ23−1〜23−5を実装するための複数のパッド30、及びチップコンデンサ27−1,27−2を実装するための複数のパッド31等が形成してある。
The
指紋センサ20は図12に示すように携帯電話機の筐体に取り付けてある。指紋を採取する場合には、同じく図12に示すように、指先1を指紋センサ20の上面20aに押し当て、この状態でY2方向にスライドさせる操作をする。赤外発光ダイオードチップ23−1〜23−5が発光し、赤外照明光10は導光部材25を透過して、指紋センサ10の上面より出て、指先1内に入り、指先1内の組織によって符号12で示すように散乱される。指先1のうち導光イメージガイド部材24の上面に接触している部分の表面から出た指内散乱光が導光イメージガイド部材24内を通ってリニア光センサチップ22の受光素子22aに届き、リニア光センサチップ22からの情報を処理して、指先1のうち導光イメージガイド部材24に接触している部分の線状指紋情報が得られる。指先1をスライドさせることによって、その時々で得られた線状指紋情報が合わさって指先1の面状の指紋情報が得られる。遮光性の合成樹脂モールド部28のうち導光部材25とリニア光センサチップ22との間の部分28aは、導光部材25からY1方向に漏れ出した赤外照明光10を遮蔽する。
導光イメージガイド部材24はリニア光センサチップ22上に接着されて実装してある。よって、接着剤が多めであった場合等には、接着剤が周囲にはみ出てはみ出し接着剤部29が形成されてしまう。このはみ出し接着剤部29は光を透過する。
The light guide
上記赤外発光ダイオードチップ23−1〜23−5は、赤外照明光10を上面からだけではなく下側の裏面からも放出する。また、ガラスエポキシ樹脂製の基板21は赤外照明光10を通す性質がある。このため、図12に符号10Aで示すように、赤外発光ダイオードチップ23−3の裏面から放出された赤外光は、基板21内に入り、基板内透過赤外光10Bとなって基板21内を伝播し、一部の光10B1は上記のはみ出し接着剤部29内を通ってリニア光センサチップ22の側面から受光素子22aに入射してしまう。また、一部の光10B2はリニア光センサチップ22の裏面からリニア光センサチップ22を透過して受光素子22aに入射してしまう虞れもある。この基板内透過赤外光10Bはリニア光センサチップ22にとっては不要な光の入力であり、上記の線状指紋情報にとってはノイズとなり、線状指紋情報の精度が低下してしまうことになる。
The infrared light emitting diode chips 23-1 to 23-5 emit the
そこで、本発明は、上記課題を解決した画像検出装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image detection apparatus that solves the above-described problems.
本発明は、基板の上面に、光センサチップ及び発光素子部材が実装してあり、且つ、該光センサチップ上に導光イメージガイド部材が実装してある構成の画像検出装置において、
上記基板の上面に、ベタであって、上記光センサチップが実装されるエリアに対応する実装エリア対応部分に加えて、該実装エリア対応部分を越えて上記発光素子部材の方向に拡大した発光素子部材側拡大エリア部分を有する大きさのパターンを有する構成としたことを特徴とする。
The present invention provides an image detection device having a configuration in which an optical sensor chip and a light emitting element member are mounted on an upper surface of a substrate, and a light guide image guide member is mounted on the optical sensor chip.
A light emitting element that is solid on the upper surface of the substrate and that expands in the direction of the light emitting element member across the mounting area corresponding portion in addition to the mounting area corresponding portion corresponding to the area where the optical sensor chip is mounted It has the structure which has the pattern of the magnitude | size which has a member side expansion area part.
本発明によれば、基板の上面に、実装エリア対応部分に加えて、この実装エリア対応部分を越えて発光素子部材の方向に拡大した発光素子部材側拡大エリア部分を有する大きさに形成してあるパターンが、発光素子部材の裏面から放出されて基板内に入って基板内を伝播する基板内透過光が基板の上面から漏れ出すことを制限する。よって、基板内透過光が光センサチップに及ぼす悪影響を防止することが可能となり、ノイズの少ない画像を検出することが可能となる。 According to the present invention, on the upper surface of the substrate, in addition to the mounting area corresponding portion, the light emitting element member side enlarged area portion that extends beyond the mounting area corresponding portion in the direction of the light emitting element member is formed. A certain pattern restricts leakage of light transmitted through the substrate that is emitted from the back surface of the light emitting element member, enters the substrate, and propagates through the substrate, from the upper surface of the substrate. Therefore, it is possible to prevent the adverse effect of the transmitted light in the substrate on the optical sensor chip, and it is possible to detect an image with less noise.
次に本発明の実施の形態について説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described.
図1、図2、図3(A)、(B)及び図4は本発明の実施例1になる指紋センサ50を示す。図1は図2に示す指紋センサ50を分解して示す。図2、図3(A)、(B)は内部の構造が分かり易いように内部を透視して示してある。図4は図3(B)中、IV-IV線に沿う拡大断面図である。X1−X2は長手方向、Y1−Y2は幅方向、Z1−Z2は厚さ方向である。
1, FIG. 2, FIG. 3 (A), (B) and FIG. 4 show a
画像検出装置としての指紋センサ50は、指内散乱光を利用する方式であって且つ指をスライドさせて指紋を採取する構成であり、基板51の上面に、リニア光センサチップ52及び赤外発光ダイオードチップ53−1〜53−5及びチップコンデンサ57−1,57−2が実装してあり、ワイヤボンディングされてリニア光センサチップ52と基板51との間にワイヤ59が張られており、更に、リニア光センサチップ52上に導光イメージガイド部材60が接着されて実装してあり、赤外発光ダイオードチップ53−1〜53−5を覆うように導光部材70が接着剤部によって実装してあり、更に、全体が、遮光性の合成樹脂モールド部58によって覆われて且つ囲まれて一体化されている構造を有する。59aはワイヤ59の基板51上へのワイヤボンディング部である。
The
基板51は、ガラスエポキシ樹脂製であり、上面51aに、赤外発光ダイオードチップ53−1〜53−5を実装するためのパッド80、及びチップコンデンサ57−1,57−2を実装するためのパッド81、及び銅製のベタのパターン90等が形成してある。
The
リニア光センサチップ52は、細長い長方形状であり、上面に、多数の受光素子52aが直線状に並んで形成してある構成である。
The linear
赤外発光ダイオードチップ53−1〜53−5は、二つ、一つ、二つに分けられて、リニア光センサチップ52に沿って並んでいる。
The infrared light emitting diode chips 53-1 to 53-5 are divided into two, one, and two, and are arranged along the linear
X1−X2方向上の光センサチップ52と赤外発光ダイオードチップ53−1〜53−5との間の距離はA1である。距離A1は、図12中の対応する距離Aよりも長い。
The distance between the
導光イメージガイド部材60は、無数の光ファイバ片61が垂直の姿勢からX2方向に40度傾斜した斜めの姿勢で密集して整列している構成であり、X1−X2方向に長い直方体形状を有している。導光イメージガイド部材60は、後述するように、指先から出た指内散乱光を選択的にリニア光センサチップ52にまで導く役割りを有する。
The light guide
導光部材70は、直方体の上面を底面に対してY1方向に寄せて角度α(約13度)斜めに傾斜させた形状であり、X2側から見た形状が平行四辺形である。底面側に、発光ダイオードチップ53−1等が収まる凹部75,76,77が形成してある。凹部75,76,77はY1側までは貫通していず、各凹部75,76,77のY1側には、壁部78、79、80が形成してある。
The
この導光部材70は、赤外発光ダイオードチップ53−1〜53−5の上面に接着剤が塗布された状態で、各凹部75,76,77を赤外発光ダイオードチップ53−1〜53−5と嵌合するようにして、且つ、後述するように位置を決められて各凹部75,76,77の内面と赤外発光ダイオードチップ53−1〜53−5の表面との隙間内の接着剤部によって接着されて実装してある。
The
導光部材70は、導光イメージガイド部材60側に傾斜しており、指紋センサ50の上面50a上における導光イメージガイド部材60と導光部材70との間の距離B1、即ち、導光イメージガイド部材60の上面62と導光部材70の上面72との間の距離B1は、図12中の対応する距離Bよりも短い。
The
合成樹脂モールド部58は遮光性を有している。合成樹脂モールド部58のうち、導光部材70と導光イメージガイド部材60との間を埋めている部分は、遮光壁部58aを形成している。
The synthetic
図1中、符号83はリニア光センサチップ52が実装されるエリアである。符号85は導光部材70が実装されるエリアである。
In FIG. 1,
ベタパターン90は、リニア光センサチップ実装エリア83に対応する実装エリア対応部分91と、この実装エリア対応部分91より全周囲に拡大している拡大エリア部分、即ち、X1方向に拡大している拡大エリア部分92X1、X2方向に拡大している拡大エリア部分92X2、Y1方向に拡大している拡大エリア部分92Y1、Y2方向に拡大している拡大エリア部分92Y2とを有する。なお、パターン90はベタであり、メッシュではない。
The
Y2方向に拡大している拡大エリア部分92Y2は、導光部材実装エリア85まで形成してあり、拡大エリア部分92Y2の縁部92Y2aは、基板51の上面51aに対して僅かな段差を形成して、導光部材実装エリア85のY1側の縁と一致しており、導光部材70の位置決めに利用される。
The enlarged area portion 92Y2 enlarged in the Y2 direction is formed up to the light guide
図4に示すように、導光部材70は、そのZ2側の面のうちY1側の縁の部分を縁部92Y2aに突き当てて位置を決定されて実装されている。よって、導光部材70は簡便に位置決めされて実装される。
As shown in FIG. 4, the
同じく図4に示すように、ベタのパターン90は、実装してあるリニア光センサチップ52の下側の部分に加えて、リニア光センサチップ52の周囲の部分を占めており、特に、拡大エリア部分92Y2は、リニア光センサチップ52と導光部材70との間の領域を占めており、後述するようにガラスエポキシ樹脂製の基板51の内部を伝播してきた赤外光を受光素子52aに対して遮光する役割りを有する。この遮光については後述する。
Similarly, as shown in FIG. 4, the
指紋センサ20は図5に示すように機器の筐体に取り付けてある。指紋を採取する場合には、同じく図6に示すように、指先1を指紋センサ50の上面50aに押し当てて、Y2方向にスライドさせる操作をする。
The
赤外発光ダイオードチップ53−1〜53−5が発光し、赤外照明光10は接着剤部を透過し、導光部材70内に入りこれを透過し、上面72より一様に光って、指紋センサ50の上面50aより出て、指先1内に入射し、指先1内の組織によって符号12で示すように散乱される。
The infrared light emitting diode chips 53-1 to 53-5 emit light, and the infrared illumination light 10 passes through the adhesive portion, enters the
図6に拡大して示すように、指先1のうち指紋センサ50に接触している部分の表面から出た指内散乱光が上面62より導光イメージガイド部材60内に入射する。この入射した光のうち、凹の部分1bから出て一旦空間15を経て導光イメージガイド部材60に入射した光13bは導光イメージガイド部材60内で吸収されてリニア光センサチップ52には届かず、凸の部分1aから出て直接に導光イメージガイド部材60に入射した光13aは導光イメージガイド部材60内で全反射されてリニア光センサチップ52の受光素子52aに届き、リニア光センサチップ52からの情報を処理して、指先1のうち導光イメージガイド部材60に接触している部分の線状指紋情報が得られる。指先1をスライドさせることによって、指先1のうち導光イメージガイド部材60に接触している部分が指の先側に移ってゆき、その時々で得られた線状指紋情報が合わさって指先1の面状の指紋情報が得られる。
As shown in an enlarged view in FIG. 6, scattered light within the finger that has come out from the surface of the part of the fingertip 1 that is in contact with the
ここで、図5を参照して、赤外発光ダイオードチップ53−3の裏面から放出され、基板51内に入り、基板51内を伝播する基板内透過赤外光10Bの挙動について説明する。
Here, with reference to FIG. 5, the behavior of the transmitted
基板内透過赤外光10Bの一部はリニア光センサチップ52に向かって進み、符号10B1で示すように基板51の上面からZ1方向に出ようとする。
Part of the in-substrate transmitted
しかし、本発明では、第1には銅製のベタのパターン90のうちの拡大エリア部分92Y2が存在することによって、この拡大エリア部分92Y2がリニア光センサチップ52と導光部材70との間の部分において基板51の上面からZ1方向に出ようとする基板内透過赤外光10B1を遮蔽して、基板51の上面からZ1方向に出ることを防止する。このため、導光イメージガイド部材60をリニア光センサチップ52の上面に実装するときに使用した接着剤の一部が導光部材70側に溢れてはみ出し接着剤部29が形成されている場合であっても、基板内透過赤外光10B1がはみ出し接着剤部29に入ることが制限される。また、はみ出し接着剤部29が形成されていない場合でも、基板内透過赤外光10B1がリニア光センサチップ52のY2側の縁と遮光壁部58aとの境界100に入り込むことも制限される。
However, in the present invention, first, the enlarged area portion 92Y2 of the
また、第1には銅製のベタのパターン90のうちの実装エリア部分91が存在することによって、この実装エリア部分91がリニア光センサチップ52の真下の位置において基板51の上面からZ1方向に出ようとする基板内透過赤外光10B2を遮蔽して、基板内透過赤外光10B2がリニア光センサチップ52の下面に届くことも制限される。
First, since the mounting
よって、基板内透過赤外光10Bが、リニア光センサチップ52の側面側から回りこんで受光素子52aに入射してしまうこと、及びリニア光センサチップ52を透過してリニア光センサチップ52の裏面から受光素子52aに入射してしまうことが制限される。これによってノイズの発生が抑制され、指紋情報は従来に比較して精度良く得られる。
Therefore, the in-substrate transmitted infrared light 10 </ b> B travels from the side surface side of the
また、パターン90は、拡大エリア部分92Y2に加えて、X1方向に拡大している拡大エリア部分92X1、X2方向に拡大している拡大エリア部分92X2、及びY1方向に拡大している拡大エリア部分92Y1を有しているため、基板内透過赤外光10BがY1側、X1側、及びX2側から回り込んで受光素子52aに向かうことも制限される。これによっても、ノイズの発生が抑制され、指紋情報は更に精度良く得られる。
In addition to the enlarged area portion 92Y2, the
また、図4に示すように、距離A1は距離Aよりも長く、よって、赤外発光ダイオードチップ23−1〜23−5の光センサチップ52への影響が従来に比較して及び難いこと、及び、距離B1は距離Bよりも短く、よって、導光部材70から光が出射する位置と導光イメージガイド部材60に光が入射する位置とが接近しており、よって、指先1のうち導光イメージガイド部材60に接触している部分から出て、導光イメージガイド部材60内に入る光の強度は従来に比較して強くなることによっても、指紋情報は従来に比較して精度良く得られる。
Further, as shown in FIG. 4, the distance A1 is longer than the distance A. Therefore, the influence of the infrared light emitting diode chips 23-1 to 23-5 on the
図7、図8及び図9は本発明の実施例2になる指紋センサ50Aを示す。図7は指紋センサ50Aを分解して示す。図8は図7中、VIII-VIII線を含む垂直面で断面して拡大して示す。図9は図7中、IX-IX線を含む垂直面で断面して拡大して示す。
7, 8 and 9 show a
この指紋センサ50Aは、上記の実施例1になる指紋センサ50と同じくリニア光センサチップ52に向かって進む基板内透過赤外光10Bが基板51の上面からZ1方向に出ることを制限することに加えて、リニア光センサチップ52に向かって進む基板内透過赤外光10Bの量を減らすようにしたものである。
The
指紋センサ50Aは、図1に示す指紋センサ50と比較して、以下の構成が相違している。
The
基板51Aは、銅製のベタのパターン90のうちの拡大エリア部分92Y2であって特にパッド80に対応する部分に、スルーホール110が複数並んで形成してある。スルーホール110は、図8に示すように、内周面に銅メッキ膜111を有する構造である。このスルーホール110は、合成樹脂モールド部58を形成するときに、遮光性合成樹脂でもって充填されて埋められている。図8中、112はスルーホール110を埋めている遮光性合成樹脂円柱部である。
The
また、図7に示すように、基板51Aは、パターン90の外側の部分であってパッド80に対応する部分に、貫通孔120が形成してある。貫通孔120は合成樹脂モールド部58を形成するときに、遮光性合成樹脂でもって充填されて埋められている。図9中、121は貫通孔120を埋めている遮光性合成樹脂円柱部である。
Further, as shown in FIG. 7, the
図8に示すように、赤外発光ダイオードチップ53−3の裏面から放出され、基板51内に入り、基板51内を伝播する基板内透過赤外光10Bのうちの一部は、スルーホール110の内周面の銅メッキ膜111に当りここで遮断され、それ以上のY1方向への伝播は制限される。また、図9に示すように、赤外発光ダイオードチップ53−2の裏面から放出され、基板51内に入り、基板51内を伝播する基板内透過赤外光10Bのうちの一部は、貫通孔120内の遮光性合成樹脂円柱部121に当りここで遮断され、それ以上のY1方向への伝播は制限される。
As shown in FIG. 8, a part of the in-substrate transmitted infrared light 10 </ b> B that is emitted from the back surface of the infrared light-emitting diode chip 53-3, enters the
よって、リニア光センサチップ52に向かって進む基板内透過赤外光10B1の量を減らされ、ノイズの発生が実施例1に比較して更に抑制され、指紋情報は実施例1に比較して更に精度良く得られる。
Therefore, the amount of in-substrate transmitted infrared light 10B1 traveling toward the linear
なお、基板51Aにスルーホール110及び貫通孔120を複数形成して貫通孔120を遮光性合成樹脂でもって充填した構成に代えて、基板51Aのうちスルーホール110及び貫通孔120が形成されている部分に溝を形成してこの溝を遮光性合成樹脂でもって充填した構成としてもよい。
Instead of the structure in which a plurality of through
なお、本発明のベタパターン90を、リニア光センサチップ実装エリア83に対応する実装エリア対応部分91より全周囲に拡大している拡大エリア部分を有する大きさとして、基板内透過赤外光10Bが基板の上方に漏れ出そうとすることを制限しようとする技術的思想は、光センサチップが受光素子がマトリクス状に並んでいるエリア型光センサチップであり、導光イメージガイド部材がその断面が指先に対応する大きさのものである場合にも適用可能である。
In addition, as the size of the
10B 基板内透過赤外光
50,50A 指紋センサ
51 基板
52 光センサチップ
52a 受光素子
53−1〜53−5 赤外発光ダイオードチップ
58 合成樹脂モールド部
60 導光イメージガイド部材
70 導光部材
90 ベタパターン
91 実装エリア対応部分
92X1、92X2、92Y1、92Y2 拡大エリア部分
110 スルーホール
111 銅メッキ膜
112 遮光性合成樹脂円柱部
120 貫通孔
121 遮光性合成樹脂円柱部
10B In-substrate transmitted
Claims (5)
上記基板の上面に、ベタであって、上記光センサチップが実装されるエリアに対応する実装エリア対応部分に加えて、該実装エリア対応部分を越えて上記発光素子部材の方向に拡大した発光素子部材側拡大エリア部分を有する大きさのパターンを有する構成としたことを特徴とする画像検出装置。 In the image detection device having a configuration in which the light sensor chip and the light emitting element member are mounted on the upper surface of the substrate, and the light guide image guide member is mounted on the light sensor chip.
A light emitting element that is solid on the upper surface of the substrate and that expands in the direction of the light emitting element member across the mounting area corresponding portion in addition to the mounting area corresponding portion corresponding to the area where the optical sensor chip is mounted An image detection apparatus having a pattern having a size having a member-side enlarged area portion.
上記基板の上面のパターンは、上記発光素子部材側拡大エリア部分に加えて、該発光素子部材の方向とは異なる方向にも拡大した拡大エリア部分を有する構成としたことを特徴とする画像検出装置。 The image detection apparatus according to claim 1,
The pattern on the upper surface of the substrate has an enlarged area portion that is enlarged in a direction different from the direction of the light emitting element member in addition to the enlarged area portion on the light emitting element member side. .
上記基板は、上記パターンの上記発光素子部材側拡大エリア部分に、複数のスルーホールを有する構成としたことを特徴とする画像検出装置。 In the image detection device according to claim 1 or 2,
The image detection apparatus according to claim 1, wherein the substrate has a plurality of through holes in the enlarged area portion on the light emitting element member side of the pattern.
上記基板は、上記発光素子部材と上記光センサチップとの間の位置に、遮光性樹脂が充填された部分を有する構成としたことを特徴とする画像検出装置。 In the image detection device according to claim 1 or 2,
The image detection apparatus according to claim 1, wherein the substrate has a portion filled with a light-shielding resin at a position between the light emitting element member and the optical sensor chip.
上記発光素子部材からの光を該画像検出装置の上面に導く導光部材を更に有し、
上記基板の上面のパターンの上記発光素子部材側拡大エリア部分は、その縁が上記導光部材の実装エリアの縁と一致するように形成してあり、
上記導光部材が上記発光素子部材側拡大エリア部分の縁に突き当てて位置を決定してある構成としたことを特徴とする画像検出装置。 In the image detection device according to claim 1 or 2,
A light guide member for guiding light from the light emitting element member to the upper surface of the image detection device;
The light emitting element member side enlarged area portion of the pattern on the upper surface of the substrate is formed so that the edge thereof coincides with the edge of the mounting area of the light guide member,
An image detection apparatus characterized in that the light guide member is configured to abut on the edge of the light emitting element member side enlarged area portion to determine the position.
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2004
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TWI664766B (en) * | 2017-04-18 | 2019-07-01 | Gingy Technology Inc. | Image capturing module and manufacturing method thereof |
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