JP2008052640A - 静脈パターン取得デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】光源と撮像素子との取付位置精度をより高めることが可能な静脈パターン取得デバイスを得る。
【解決手段】静脈パターン取得デバイス１の本体部２を、立体構造体の表面に導体パターンを形成した立体回路部品によって構成し、光源３および撮像素子４を、本体部２に直接的に実装した。
【選択図】図５

Description

本発明は、静脈パターン取得デバイスに関する。

従来、指を載せる載置部と、前記載置部に載置した指を照射する光源と、前記光源からの光が前記載置部に載置した指で散乱された散乱光を撮像する撮像素子と、を備える静脈パターン取得デバイスが知られている（例えば特許文献１）。

この静脈パターン取得デバイスは、指を透過して指内で散乱された赤外光を撮像素子で撮像することで、指内の静脈パターンを取得しようとするものである。
特許第３７７０２４１号公報

しかしながら、上記特許文献１の静脈パターン取得デバイスでは、筐体に光源およびカメラを取り付ける構成となっているが、この場合に、光源を実装した基板と、撮像素子を実装したカメラとを筐体に取り付けると、光源と撮像素子との相対的な取付位置の誤差に、光源を実装した基板の筐体に対する取付誤差とカメラの筐体に対する取付誤差とが重畳することになって、取付位置精度を確保しづらくなるという問題があった。

そこで、本発明は、光源と撮像素子との取付位置精度をより高めることが可能な静脈パターン取得デバイスを得ることを目的とする。

請求項１の発明にあっては、指を載せる載置部と、上記載置部に載置した指を照射する光源と、上記光源からの光が上記載置部に載置した指で散乱された散乱光を撮像する撮像素子と、を備える静脈パターン取得デバイスにおいて、立体構造体の表面に導体パターンを形成した立体回路部品からなる本体部を備え、上記光源および撮像素子を、上記本体部に直接的に実装したことを特徴とする。

請求項２の発明にあっては、上記光源からの光が上記載置部に載置された指の表面で反射して上記撮像素子に到達するのを阻止する遮光壁部を設け、当該遮光壁部の少なくとも一部を上記本体部によって構成したことを特徴とする。

請求項３の発明にあっては、上記本体部の表面に、上記光源からの光を反射する反射膜を成膜したことを特徴とする。

請求項４の発明にあっては、上記本体部の表面に凹面を形成し、上記反射膜を当該凹面に成膜して、上記光源からの光を当該凹面に形成した反射膜によって上記載置部に載置された指に向けて反射するようにしたことを特徴とする。

請求項５の発明にあっては、上記載置部に指が載置されたことを検出する検出部を備えることを特徴とする。

請求項６の発明にあっては、上記本体部を、熱伝導性の高い第１の部材と熱伝導性の低い第２の部材とを一体化したものとして構成し、上記光源を上記第１の部材に実装し、上記撮像素子を上記第２の部材に実装したことを特徴とする。

請求項７の発明にあっては、上記第１の部材の母材を金属材料とし、当該母材の表面に絶縁膜を成膜したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、本体部を立体回路部品としたため、当該本体部に光源および撮像素子を直接的に実装することができるようになり、その分、光源と撮像素子との取付位置精度を向上することができる。

請求項２の発明によれば、遮光壁部によって、指の表面で反射した光が撮像素子に入射するのを抑制することができ、当該光によるノイズを減らして、撮像素子による静脈パターンの取得精度を向上することができる。

請求項３の発明によれば、立体回路部品の表面に反射膜を成膜するという比較的簡素な手法によって、光源から指への光の照射効率を高めることができる。

請求項４の発明によれば、凹面により光源から指への光の照射効率をより一層高めることができる。

請求項５の発明によれば、検出部の検出結果に応じて静脈パターン取得デバイスを作動させるようにすることで、静脈パターン取得デバイスの不本意な動作を抑制することができる。

請求項６の発明によれば、光源で生じた熱を第１の部材を利用して効率よく放熱するとともに、第２の部材によって撮像素子に光源の熱が伝わるのを抑制することができる。

請求項７の発明によれば、母材を金属材料とすることで、第１の部材の熱伝導性を容易に高めることができる。

（第１実施形態）図１は、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの平面図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、図１のIII−III断面図、図４は、静脈パターン取得デバイスの載置部に指が載置された状態を示す平面図、図５は、図２で載置部に指が載置された状態を示す図、図６は、本実施形態の変形例にかかる静脈パターン取得デバイスの図３と同じ位置（図１のIII−III）での断面図である。

なお、以下では、便宜上、静脈パターン取得デバイス１の載置面（載置部）２ａに指Ｆが載置された状態を基準として方向を規定するものとし、すなわち、図４の上方を前方、図４の下方を後方、図４の左方を左方、右方を右方と規定するとともに、図３の上方を上方、下方を下方と規定する。

本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１は、立体回路部品（ＭＩＤ：Molded Interconnect Device）として構成された本体部２に、光源３、撮像素子４、レンズ５、および検出部６を取り付けたものとして構成される。特に、光源３および撮像素子４は、本体部２に直接的に実装される。

本体部２は、ＵＶ露光法（サブトラクティブ法、セミアディティブ法、アディティブ法等）、レーザーイメージング法、ＩＶＯＮＤ法等の１回成形法や、ＳＫＷ法等の２回成形法等の公知の手法によって構成することができる。また、詳細については第２実施形態で後述するが、金属材料からなる母材の表面に絶縁膜を成膜し、さらにその表面に公知の手法で導体パターンを形成することで本体部２を得る手法もある。

このように、本体部２を立体回路部品とすることで、単なる筐体に光源や撮像素子を取り付けて配線する場合に比べて、静脈パターン取得デバイス１を容易に得ることができるし、光源や撮像素子を直接的に実装できるため、取付用のブラケットや、配線（リード線）を減らすあるいは省略することができる分、より小型・軽量に構成できるというメリットもある。また、立体回路部品としての本体部２の表面に形成された導体パターンを利用して、撮像素子４による処理や光源３の照射制御等を行う他の回路を実装することも可能であり、その場合には、当該回路を別個に実装する場合に比べて更なるコンパクト化が可能となる。

また、この本体部２は、基本的には、指Ｆの長手方向に長い略直方体状の外観を呈する基台部２ｂと、基台部２ｂの前側に略三角柱状の外観を呈する突起部２ｃとを備えており、平面視では全体としてホームベース型に形成されている。

基台部２ｂには、矩形断面で表裏（上下方向）に貫通する貫通穴２ｄが形成されており、この貫通穴２ｄ内に撮像素子４とレンズ５が収容されている。具体的には、貫通穴２ｄの内側面２ｅの一定の深さ位置に、略一定幅で環状かつ帯板状の内側フランジ部２ｆが突設されており、この内側フランジ部２ｆの表面（上面）２ｇにレンズ５が固着される一方、裏面（下面）２ｈには略矩形板状の撮像素子４が実装されている。貫通穴２ｄの内側面２ｅや内側フランジ部２ｆの裏面２ｈ等には、図示しない導体パターンが形成されており、撮像素子４は、その電極が導体パターンの所定位置に導通するようにして実装される。実装手法としては、フリップチップ実装やワイヤボンディング実装など、種々の方式を採用することができる。なお、撮像素子４としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary MOS）の他、フォトトランジスタを格子状に配列した素子等を用いることができる。

そして、本実施形態では、基台部２ｂおよび突起部２ｃについて面一となっている上面が、指Ｆを載せる載置面２ａとなっている。そして、この載置面２ａの前端側の左右方向略中央部には、指Ｆの有無を検出する検出部６が設けられている。この検出部６は、超音波センサ等の公知のセンサとして構成することが可能であるし、また、載置面２ａから押圧部が突設された押釦スイッチや、光電スイッチ、静電スイッチ等として構成することも可能である。そして、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１は、検出部６によって指Ｆが載置されていることが確認された場合にのみ作動するように構成される。

また、貫通穴２ｄの上側開口部の左右両側には、それぞれ複数（本実施形態では３個）の光源３が、左右対称となる位置関係で配置されている。具体的には、載置面２ａの左右両縁にそれぞれ一定高さで前後方向に伸びる縦壁部２ｉを設け、この縦壁部２ｉと載置面２ａとの隅部にすり鉢状の凹部（凹面）２ｊを左右それぞれ３箇所ずつ設け、この凹部２ｊの最深部（中心）に光源（例えば近赤外線ＬＥＤベアチップ）３を実装している。なお、この凹部２ｊの表面には、金メッキや光学薄膜等の光の反射率の高い反射膜を形成し、光源３から指Ｆへの光の照射効率を高めている。かかる構成により、反射膜を設けない場合に比べて、より光量の低い（より小さなサイズ）の光源３を設けることができ、静脈パターン取得デバイス１の小型化に資するという利点もある。

そして、かかる構成においては、図３に示すように、貫通穴２ｄの上側開口部の左右両縁部が、指Ｆの表面で反射した光が撮像素子４に到達するのを阻止する遮光壁部２ｋとして機能している。そして、この遮光壁部２ｋによる効果をより一層確実にするため、本実施形態の変形例にかかる図６に示すように、遮光壁部２ｋ（の先端部）を載置面２ａより上方に突き出すように形成してもよい。

なお、指Ｆを載置面２ａ上の所定位置に載置させるべく、指Ｆの所定位置（例えば関節）に対応する指標２ｍを設けてもよい。また、検出部６を指Ｆの指先に対応する位置に設けることも、指Ｆを所定の位置に載置させるのに有効である。

以上の本実施形態によれば、本体部２を立体回路部品としたため、当該本体部２に光源３および撮像素子４を直接的に実装することができるようになり、その分、光源３と撮像素子４との取付位置精度を向上することができる。

また本実施形態によれば、遮光壁部２ｋにより、光が指Ｆで反射して撮像素子４に入射するのを抑制することができ、撮像素子４による静脈パターンの取得精度を向上することができる。

また本実施形態によれば、立体回路部品の表面に反射膜を成膜するという比較的簡素な手法によって、光源から指への光の照射効率を高めることができる。特に、反射膜を凹部２ｊに形成すれば、光源３から指Ｆへの光の照射効率をより一層高めることができる。

また本実施形態によれば、検出部６の検出結果に応じて静脈パターン取得デバイス１を作動させるようにすることで、静脈パターン取得デバイス１の不本意な動作を抑制することができる。

（第２実施形態）図７は、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの図３と同じ位置（図１のIII−III）での断面図である。なお、本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ａは、上記第１実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１と同様の構成要素を備えている。よって、それら同様の構成要素については共通の符号を付すとともに、重複する説明を省略する。

本実施形態にかかる静脈パターン取得デバイス１Ａでは、本体部２Ａを第１の部材２Ａ１と第２の部材２Ａ２とで構成している。具体的には、内側フランジ部２ｆを第２の部材２Ａ２としそれ以外の本体部２Ａを第１の部材２Ａ１として、第１の部材２Ａ１の貫通穴２ｄに第２の部材としての内側フランジ部２ｆを上から嵌め込んで（圧入して）一体化している。

このとき、本実施形態では、第２の部材２Ａ２の熱伝導性を第１の部材２Ａ１の熱伝導性より低くすることで、光源３で生じた熱を第１の部材２Ａ１によって放熱しやすくするとともに、撮像素子４を第２の部材２Ａ２に実装することで、当該撮像素子４に熱が伝わりにくくしている。これにより、光源３の熱による各部への悪影響を低減できる他、撮像素子４に熱によるノイズが生じるのを抑制できるとともに、撮像素子４の耐久性を向上できるという利点もある。

さらに、第１の部材２Ａ１の放熱性を高めるため、本実施形態では、この第１の部材２Ａ１の母材を金属材料（例えば銅合金）とし、その表面に絶縁膜を成膜し、さらに絶縁膜上に導体パターンを形成するようにしている。この場合、第１の部材２Ａ１および第２の部材２Ａ２ともに母材の状態で一体化させ、当該一体化させた部材に対して絶縁膜を成膜し、さらに導体パターンを形成するのが好適である。こうすることで、二つの部材２Ａ１，２Ａ２に対する絶縁膜の成膜工程を一度にできる分、手間が省けて製造タクトタイムを短縮できるとともに、嵌め込み（圧入）時に絶縁膜の剥がれ等を考慮する必要が無くなる。なお、第２の部材２Ａ２の母材は、エラストマ（例えば樹脂材料）でも金属材料（例えばステンレススチール等）でも構わない。

以上の本実施形態によれば、光源３で生じた熱を第１の部材２Ａ１を利用して効率よく放熱するとともに、第２の部材２Ａ２によって撮像素子４に光源３の熱が伝わるのを抑制することができる。

また本実施形態によれば、第１の部材２Ａ１の母材を金属材料とすることで、第１の部材２Ａ１の熱伝導性を容易に高めることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

本発明の第１実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの平面図。 図１のII−II断面図。 図１のIII−III断面図。 本発明の第１実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの載置部に指が載置された状態を示す平面図。 図２で載置部に指が載置された状態を示す図。 本発明の第１実施形態の変形例にかかる静脈パターン取得デバイスの図３と同じ位置（図１のIII−III）での断面図。 本発明の第２実施形態にかかる静脈パターン取得デバイスの図３と同じ位置（図１のIII−III）での断面図。

符号の説明

Ｆ 指
１，１Ａ 静脈パターン取得デバイス
２，２Ａ 本体部
２Ａ１ 第１の部材
２Ａ２ 第２の部材
２ａ 載置面（載置部）
２ｂ 基台部
２ｃ 突起部
２ｊ 凹部（凹面）
２ｋ 遮光壁部
２ｍ 指標
３ 光源
４ 撮像素子
５ レンズ
６ 検出部

Claims (7)

1. 指を載せる載置部と、前記載置部に載置した指を照射する光源と、前記光源からの光が前記載置部に載置された指で散乱された散乱光を撮像する撮像素子と、を備える静脈パターン取得デバイスにおいて、
   立体構造体の表面に導体パターンを形成した立体回路部品からなる本体部を備え、
   前記光源および撮像素子を、前記本体部に直接的に実装したことを特徴とする静脈パターン取得デバイス。
2. 前記光源からの光が前記載置部に載置された指の表面で反射して前記撮像素子に到達するのを阻止する遮光壁部を設け、当該遮光壁部の少なくとも一部を前記本体部によって構成したことを特徴とする請求項１に記載の静脈パターン取得デバイス。
3. 前記本体部の表面に、前記光源からの光を反射する反射膜を成膜したことを特徴とする請求項１または２に記載の静脈パターン取得デバイス。
4. 前記本体部の表面に凹面を形成し、前記反射膜を当該凹面に成膜して、前記光源からの光を当該凹面に形成した反射膜によって前記載置部に載置された指に向けて反射するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の静脈パターン取得デバイス。
5. 前記載置部に指が載置されたことを検出する検出部を備えることを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一つに記載の静脈パターン取得デバイス。
6. 前記本体部を、熱伝導性の高い第１の部材と熱伝導性の低い第２の部材とを一体化したものとして構成し、
   前記光源を前記第１の部材に実装し、前記撮像素子を前記第２の部材に実装したことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一つに記載の静脈パターン取得デバイス。
7. 前記第１の部材の母材を金属材料とし、当該母材の表面に絶縁膜を成膜したことを特徴とする請求項６に記載の静脈パターン取得デバイス。
   

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