JP4877164B2 - 画像入力装置 - Google Patents

Description

本発明は画像入力装置に関し、特に画像入力開始を示唆するスイッチ機構に関する。

近年、個人情報又は企業情報の管理・保護に対して、又は、防犯等のセキュリティに対して、信頼性・安全性の要求が社会的に高まっており、個人認証が非常に重要な課題として認識されてきている。そのような社会的な要求の高まりにこたえるべく、指紋、虹彩、静脈等の生体情報を利用した個人認証の技術開発が盛んに行われている。

生体情報を個人認証システムに取り込むために、各種のセンサが開発されている。センサとしては光学式、静電容量式、電界式、感熱式、感圧式、超音波式、その他の方式のセンサがあり、センサの接触面に触れた被検体（例えば、指）の表面形態又は内部形態がセンサによって画像として取り込まれ、取り込まれた画像が生体情報となって、その画像が個人認証システムによって照合される。

センサの消費電力を抑えるために、被検体がセンサに触れた時にだけ、センサがセンシング動作をすることが行われている。具体的には、センサの下側にプッシュスイッチを設け、被検体によってセンサが下に押し込まれてプッシュスイッチが押された時に、プッシュスイッチの出力信号がトリガとなってセンサが動作する。（例えば、特許文献１参照）
特開２０００−５７３２８号公報

ところで、特許文献１に開示された技術では、センサ素子（２）と接触接続スイッチ（１８）との間の空間に、センサ素子を上方に付勢する板バネ（１５）を配置し、被検体によってセンサ素子が押し込まれたときにのみ、板バネがその付勢力に抗して接触接続スイッチと接触・導通し、センシング動作が行われるようになっている。しかしながら、当該技術では、板バネは、非センシング動作時において上方に湾曲しており（特許文献１，図１参照）、センシング動作時に被検体による押圧を受けたとしても確実に平坦化して接触接続スイッチと接触・導通する（特許文献１，図３参照）とは限らない。

したがって、本発明の主な目的は、被検体の押圧を受けて確実に導通してセンシング動作が開始される画像入力装置を提供することにある。

以上の課題を解決するために、請求項１に係る発明によれば、
ベースと、
前記ベースの上において上下可動となって前記ベースに連結されたセンサ本体と、
前記センサ本体の下面側に設けられたスイッチと、
前記ベースの上面側の前記スイッチと対向する位置に設けられた凸部と、
を備え、
前記ベースには、その一部が折り返され、前記センサ本体の下面側に当接した状態で前記センサ本体を上方に付勢する折返し部が形成され、
前記折り返し部には、前記凸部に対応した部位に切欠き部が設けられ、
前記センサ本体を押圧することによって前記センサを介して前記スイッチが前記凸部に押されるために前記スイッチが前記センサ本体の駆動を開始するための信号を出力することを特徴とする。

請求項２に係る発明によれば、請求項１に記載の画像入力装置において、
前記センサ本体を駆動させるための配線がパターニングされた配線シートを更に備え、
前記配線シートには電子部品が実装され、
前記センサ本体には前記電子部品を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明によれば、請求項２に記載の画像入力装置において、
前記センサ本体が光を出射するバックライト部を有し、
前記電子部品が発光素子を含み、
前記バックライト部には前記発光素子を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする。

請求項１〜５に係る発明によれば、凸部がスイッチに対し対向配置されているから、被検体によりセンサ本体が下に押されると、被検体の押圧力が凸部又はその近傍に集中し、容易にスイッチが導通する。そのため、被検体の押圧を受けて確実にセンシング動作を開始させることができる。

以下に、本発明を実施するための好ましい形態について図面を用いて説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

〔第１の実施の形態〕
図１は本発明の第１実施形態における画像入力装置５０を示す斜視図である。図２は画像入力装置５０の分解側面図である。

図１に示すように、画像入力装置５０は、板状又は薄板状のベース２００を有している。ベース２００上にはセンサ部３００が設けられ、センサ部３００がカバー４００で覆われている。カバー４００は矩形枠状を呈しており、その開口部４０２からセンサ部３００のセンシングエリア３２２が露出している。

図２に示すように、画像入力装置５０は主には、ベース２００、センサ部３００、カバー４００の３体に分解される。図２、図３に示すように、ベース２００の左右両側であってそれらの後ろ寄りには、支持部２０３，２０４がそれぞれ設けられ、ベース２００の左右両側であってそれらの前寄りには、ガイド部２３１，２３２がそれぞれ設けられている。支持部２０３，２０４及びガイド部２３１，２３２はベース２００の上面側に対して立った状態に設けられている。

支持部２０３には軸孔２０３ａが左右方向に貫通し、支持部２０４には軸孔２０４ａが左右方向に貫通している。左右方向に見て軸孔２０３ａと軸孔２０４ａは同心となっている。ガイド部２３１，２３２には、上下に長尺な長孔２３１ａ，２３２ａがそれぞれ形成されている。

ベース２００の上面側には凸部２０５が設けられている。凸部２０５はベース２００の上面側に対して突出した状態に設けられた凸部である。

センサ部３００は、主にバックライト部３０２とセンサチップ３２０とで構成されるセンサ本体３０１を有している。センサ本体３０１ではバックライト部３０２が下方に配置されその上部にセンサチップ３２０が搭載されている。

バックライト部３０２は主にアクリル等の導光板で構成されており（拡散シート・反射シートを含む。）、光を拡散・反射して上方に出射するものである。図２、図４に示すように、バックライト部３０２の左右両側面であってそれらの後ろ寄りには枢軸３０４，３０６がそれぞれ形成され、枢軸３０４がベース２００の軸孔２０３ａに挿入され、枢軸３０６がベース２００の軸孔２０４ａに挿入される。このように枢軸３０４，３０６がベース２００の支持部２０３，２０４にそれぞれ軸支されることによって、センサ部３００がベース２００に対して上下に回動可能となっている。また、バックライト部３０２の左右両側面であってそれらの前寄りには被ガイド部３０８，３１０がそれぞれ凸設され、被ガイド部３０８が長孔２３１ａに挿入され、被ガイド部３１０が長孔２３２ａに挿入される。これにより、被ガイド部３０８，３１０がガイド部２３１，２３２に上下に案内される。

図４（ａ）に示すように、バックライト部３０２の下面側であってその前側には凹部３１２が設けられている。バックライト部３０２の下面側であってその左右両側にも左右対称に凹部３１４，３１６が設けられている。これら凹部３１２，３１４，３１６で囲まれたバックライト部３０２の略中央部には、センサチップ３２０のセンシングエリア３２２（後述参照）が配置される。

センサチップ３２０はその上面側をセンサ面とした接触型センサであって、上面側に触れた被検体（例えば、指等）の表面の形態を画像化して入力する固体撮像素子である。特に、このセンサチップ３２０は光電変換素子であるダブルゲートトランジスタを画素としたものであり、複数のダブルゲートトランジスタが透明なガラス基板にマトリクス状に配列されている。センサチップ３２０を上面側から見た場合、ダブルゲートトランジスタの間の部分は透明であり、そのダブルゲートトランジスタの間の部分で光が透過する。そのため、このセンサチップ３２０は、光透過性であって透明な固体撮像素子である。センサチップ３２０の下側からセンサチップ３２０の下面側に入射した光は、ダブルゲートトランジスタの半導体に入射せず、センサチップ３２０の上側からセンサチップ３２０の上面側に入射した光は、ダブルゲートトランジスタの半導体に入射する。

なお、センサチップ３２０の上面側のうち、カバー４００の開口部４０２から露出する部分にセンシングエリア３２２が形成されており、このセンシングエリア３２２がダブルゲートトランジスタの半導体が感光する部分となっている。

図２に示すように、センサチップ３２０の前端部上面側には、センサチップ３２０を駆動させるドライバ３３０が搭載されている。

センサチップ３２０の上面側であってその前端部に、可撓性の配線シート３４０が接続されている。この配線シート３４０は、センサチップ３２０の前端部上面側からバックライト部３０２の下面側へ折り曲げられて、バックライト部３０２の後方へと配索されている。そして、この配線シート３４０はバックライト部３０２の下面側に貼着されている。

配線シート３４０は、絶縁膜を積層したものであって、それらの層間にセンサチップ３２０を駆動させるための配線がパターニングされたものである。配線シート３４０に形成された配線がセンサチップ３２０の端子に導通している。

図５（ａ）に示すように、配線シート３４０の上面側の前側には発光ダイオード３４２が搭載されている。発光ダイオード３４２の発光素子の一例である。配線シート３４０の上面側の左右側部には抵抗、コンデンサ等の電子部品群３４４，３４６がそれぞれ実装されている。図５（ｂ）に示すように、配線シート３４０の下面側にはドームスイッチ３５０が設けられ、前後方向に見てドームスイッチ３５０が配線シート３４０の左右中央部に配置されている。このドームスイッチ３５０は押された状態から元に戻る復元力を有するもので、第４の実施形態のドームスイッチと同様の構成を有している（図２１参照）。

配線シート３４０をセンサ部３００に取り付ける際には、図６に示すように配線シート３４０の前端部（図５参照）をセンサチップ３２０に貼着した状態で上方から下方に折り曲げ、配線シート３４０をバックライト部３０２の下面側に貼着する。このとき、図７に示すように、配線シート３４０の発光ダイオード３４２はバックライト部３０２の凹部３１２に嵌合・収容され、電子部品群３４４，３４６は凹部３１４，３１６にそれぞれ嵌合・収容される。そのため、配線シート３４０は、発光ダイオード３４２や電子部品群３４４，３４６の厚みのために盛り上がるような状態でバックライト部３０２に貼着されることはなく、バックライト部３０２の下面側に密着するような状態で平面状に貼着される。

また、配線シート３４０をバックライト部３０２に貼着した状態において、ベース２００をセンサ部３００に取り付ける際には、図２に示すように、配線シート３４０のドームスイッチ３５０がベース２００の凸部２０５に対向するようになっている。

凸部２０５、ドームスイッチ３５０及びセンサチップ３２０の設置位置について説明する。
凸部２０５は、上から見て、配線シート３４０において配線が形成されていない部分に重なる位置、つまり、配線と配線との間の部分に重なる位置に設けられている。
凸部２０５は、上から見て、センサチップ３２０の上面側のセンシングエリア３２２から外れた位置に設けられている。なお、センシングエリア３２２とは、センサチップ３２０によってセンシング可能なエリアであり、センシングエリアの外側においてはセンサチップ３２０によってセンシングが行われない。
凸部２０５は、センサチップ３２０の左右方向中央部に対応する位置に設けられている。

次に、画像入力装置５０の作用・動作について説明する。

センサ部３００にベース２００を取り付けた状態において、ベース２００の凸部２０５がドームスイッチ３５０に対し当接した状態で対向しており、ドームスイッチ３５０の復元力によりセンサ本体３０１が上方に付勢されている。

この状態において、図８に示すように、被験者が指等でセンサチップ３２０の上面側に触れて、指等でセンサ部３００を下に押すと、センサ部３００が枢軸３０４，３０６を支点として下に回動する。センサ部３００が下に押されると、ドームスイッチ３５０が凸部２０５に受けられて、更にドームスイッチ３５０が凸部２０５によって押される。ドームスイッチ３５０が押されると、ドームスイッチ３５０の電気的接点部（図示略）が導通し、その旨の信号がドームスイッチ３５０から配線シート３４０の配線を介してコントローラ（図示略）に出力される。

その結果、コントローラが発光ダイオード３４２を発光させるとともに、センサ駆動信号をドライバ３３０に出力する。ドライバ３３０によってセンサチップ３２０が駆動され、発光ダイオード３４２の光がバックライト部３０２中を伝播してセンサチップ３２０を透過し、被験者の指等に入射する。その結果、被験者の指等が照らされ、被験者の指等の像がセンサチップ３２０によって画像信号に変換される。センサチップ３２０により入力された画像はドライバ３３０からコントローラに出力される。

そして、被験者が指をセンサチップ３２０から離すと、ドームスイッチ３５０が復元して元の状態に戻り、ドームスイッチ３５０が復元することによってセンサ部３００が上に回動される。

以上の本実施形態によれば、ベース２００の凸部２０５がドームスイッチ３５０に対し対向配置されているから、被験者の指等によりセンサチップ３２０が下に押されると、その押圧力が凸部２０５（又はその近傍）に集中し確実にドームスイッチ３５０に伝達される。そのため、被験者の指等の押圧を受けて確実にセンシング動作を開始させることができる。

更に、センサ本体３０１のバックライト部３０２には凹部３１２，３１４，３１６が形成され、それら凹部３１２，３１４，３１６に発光ダイオード３４２や電子部品群３４４，３４６が収容されるから、センサ部３００を薄型化（コンパクト化）することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して種々の設計変更を行ったものも本発明の範囲に含まれる。以下、変形例を挙げるが、本発明の範囲は以下の変形例に限るものではない。以下の変形例は、変更した部分を除いて、上記実施形態における画像入力装置５０と同様に設けられている。また、以下の変形例１〜３を可能な範囲で組み合わせてもよい。

〔変形例１〕
ドームスイッチ３５０が設けられている位置と、凸部２０５が設けられている位置とが逆であってもよい。ドームスイッチがベース２００の上面側に設けられている場合には、配線シート３４０とは別の配線をベース２００の上面側に設け、その配線をドームスイッチに接続すればよい。そのドームスイッチに押し込む凸部は、バックライト部３０２の下面側に形成されていてもよいし、配線シート３４０に形成されてもよい。

〔変形例２〕
また、上記実施形態では凸部２０５が突起であったが、凸部２０５が突状であってもよいし、その他の形状の凸部であってもよい。

〔変形例３〕
また、ドームスイッチ３５０の代わりにタッチスイッチ（接触を検知するタッチセンサ）を配線シート３４０に設けてもよい。この場合、バックライト部３０２の下面側とベース２００との間に弾性材（バネ、ゴム、その他の弾性材）を挟み込んで、自然状態（センサ本体３０１が押されいない状態）ではタッチスイッチと凸部２０５が弾性材によって接していない。一方、センサ本体３０１が下に押されると、弾性材が圧縮し、タッチスイッチと凸部２０５が接する。そして、センサ本体３０１に対する押下が解除されると、弾性材が復元し、タッチスイッチと凸部２０５が離れる。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施形態は下記の点で第１の実施形態と異なっており、それ以外は第１の実施形態と同様となっている。

図９に示すように、第２の実施形態に係る画像入力装置６０も主には、ベース２００、センサ部３００、カバー４００に分解される。

図１０（ａ）に示すように、ベース２００の上面側には（凸部２０５に代えて）２つの凸部２０６，２０８が設けられている。凸部２０６，２０８はベース２００の上面側に対して突出した状態に設けられた凸部である。

また、ベース２００には、その一部が前後方向に折り返された折返し部２１０が設けられている。折返し部２１０の左右側部には切欠き部２１２，２１４が形成されており、折返し部２１０が折り返された状態において、凸部２０６，２０８が切欠き部２１２，２１４にそれぞれ対応（重複）するようになっている。

図１０（ｂ）に示すように、折返し部２１０はベース２００の上面側に対しやや傾斜した状態で（ベース２００の上面側に対し一定の角度を保持した状態で）折り返されている。折返し部２１０に対し下方に圧力を加えると、折返し部２１０はその圧力を跳ね返すように上方に反発する付勢力を有している。

図１１に示すように、配線シート３４０の上面側には（ドームスイッチ３５０に代えて）２つのパターンスイッチ３５２，３５４が設けられている。

次に、画像入力装置６０の作用・動作について説明する。

図１２（ａ）に示すように、センサ部３００にベース２００を取り付けた状態において、ベース２００の折返し部２１０がバックライト部３０２に当接して上方に付勢しており、センサ部３００のパターンスイッチ３５２，３５４がベース２００の凸部２０６，２０８とやや離間した状態で対向している。

この状態で、被験者が指等でセンサチップ３２０の上面側に触れて、指等でセンサ部３００を下に押すと、センサ部３００がベース２００の折返し部２１０の付勢力に抗しながら枢軸３０４，３０６を支点として下に回動する。図１２（ｂ）に示すように、センサ部３００が下に押されると、パターンスイッチ３５２，３５４が凸部２０６，２０８に接触する。２つの凸部２０６，２０８がパターンスイッチ３５２，３５４にそれぞれ接触すると、パターンスイッチ３５２，３５４の電気的接点部（図示略）が導通し、その旨の信号がパターンスイッチ３５２，３５４から配線シート３４０の配線を介してコントローラ（図示略）に出力される。

そして、被験者が指をセンサチップ３２０から離すと、ベース２００の折返し部２１０の上方への付勢力を受けて、パターンスイッチ３５２，３５４が凸部２０６，２０８との接触から解放され、センサ部３００が上に回動される。

以上の本実施形態によれば、ベース２００の一部が折返し部２１０として折り返され、センサ本体３０１を上方に付勢するから（バネとして機能するから）、ドームスイッチ３５０のような専用のスイッチ部品を用いなくてもセンシング動作を実現することができるし、折返し部２１０の折返しの程度によってセンサ本体３０１に対する付勢力も制御することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して種々の設計変更を行ったものも本発明の範囲に含まれる。例えば、上記第１実施形態の変形例１〜３で挙げた設計変形を上記第２実施形態における画像入力装置６０に対して適用してもよいし、下記変形例を画像入力装置６０に適用してもよい。

〔変形例〕
図１０のベース２００に代えて、図１３のベース２００を用いる。
図１３のベース２００では、折返し部２１０に代えて、折曲げ部２２０，２２２が設けられている。図１３（ａ）に示すように、折曲げ部２２０，２２２はベース２００の左右側部でその一部を前後方向に切り抜いたような形態を有し、図１３（ｂ）に示すように、後端部がベース２００と一体とされながら、前端部がやや上方に折り曲げられている。そしてこのベース２００をセンサ部３００に取り付けた状態においては、折曲げ部２２０，２２２がバックライト部３０２に当接して上方に付勢するようになっている。

この場合においても、ベース２００の一部が折曲げ部２２０，２２２として折り曲げられ、センサ本体３０１を上方に付勢するから（バネとして機能するから）、ドームスイッチ３５０のような専用のスイッチ部品を用いなくてもセンシング動作を実現することができるし、折曲げ部２２０，２２２の折曲げの程度によってセンサ本体３０１に対する付勢力も制御することができる。

〔第３の実施の形態〕
第３の実施形態は下記の点で第１の実施形態と異なっており、それ以外は第１の実施形態と同様となっている。

図１４に示すように、第３の実施形態に係る画像入力装置７０も主には、ベース２００、センサ部３００、カバー４００に分解される。

ベース２００には凸部２０５が設けられておらず、凸部２０５に相当する部材がバックライト部３０２の下面側に凸部３１８として設けられている。

図１５（ａ），（ｂ）に示すように、凹部３１２がバックライト部３０２の前側部に形成されており、前方に向けて開口している。

図１６に示すように、配線シート３４０ではその下面側にドームスイッチ３５０が設けられている。

配線シート３４０をセンサ部３００に取り付ける際には、図１７に示すように配線シート３４０の前端部（図１６参照）をセンサチップ３２０に貼着した状態で上方から下方に折り曲げ、配線シート３４０をバックライト部３０２の下面側に貼着する。このとき、図１８に示すように、配線シート３４０の発光ダイオード３４２がバックライト部３０２の凹部３１２に嵌合・収容され、ドームスイッチ３５０が凸部３１８に対向する。

次に、画像入力装置７０の作用・動作について説明する。

センサ部３００にベース２００を取り付けた状態において、ドームスイッチ３５０が凸部３１８と当接した状態で対向している。

この状態で、被験者が指等でセンサチップ３２０の上面側に触れて、指等でセンサ部３００を下に押すと、センサ部３００が枢軸３０４，３０６を支点として下に回動する。センサ部３００が下に押されると、凸部３１８がドームスイッチ３５０に受けられて、更にドームスイッチ３５０が凸部３１８によって押圧される。ドームスイッチ３５０が押されると、ドームスイッチ３５０の電気的接点部（図示略）が導通し、その旨の信号がドームスイッチ３５０から配線シート３４０の配線を介してコントローラ（図示略）に出力される。

そして、被験者が指をセンサチップ３２０から離すと、ドームスイッチ３５０が復元して元の状態に戻り、ドームスイッチ３５０が復元することによってセンサ部３００が上に回動される。

以上の本実施形態によれば、バックライト部３０２の凹部３１２が前側面に形成され、その凹部３１２に発光ダイオード３４２が収容されるから、発光ダイオード３４２の光がバックライト部３０２の側方から平面状に伝播し、バックライト部３０２から上方から出射する光の光量をセンシングエリア３２２の全体にわたり均一化することができる。

また、発光ダイオード３４２、電子部品群３４４，３４６、ドームスイッチ３５０がすべて配線シート３４０の同一面に実装されている（片面実装されている）から、発光ダイオード３４２、電子部品群３４４，３４６、ドームスイッチ３５０を別々の面に実装するよりも製造が容易であり、製造コストを低下させることができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して種々の設計変更を行ったものも本発明の範囲に含まれる。例えば、上記第１実施形態の変形例１〜３で挙げた設計変形を上記第３実施形態における画像入力装置７０に対して適用してもよい。

〔第４の実施の形態〕
図１９は、本発明の第４実施形態における画像入力装置１を示した右側面図であり、図２０は、この画像入力装置１の背面図である。

図１９、図２０に示すように、ベース２は板状又は薄板状の部材であり、ベース２の上面側及び下面側が互いに平行に設けられている。ベース２の上面側左右両側であってそれらの後ろ寄りには、支持部３，４がそれぞれ設けられている。支持部３，４はベース２の上面側に対して立った状態に設けられている。

支持部３には軸孔が左右方向に貫通し、支持部４にも軸孔が左右方向に貫通している。左右方向に見て支持部３の軸孔と支持部４の軸孔は同心となっている。

ベース２の上面側には、凸部５及びセンサ受け部７，８が設けられている。凸部５及びセンサ受け部７，８はベース２の上面側に対して突出した状態に設けられた突起であり、上から見たセンサ受け部７，８の形状は前後方向を長径とし左右方向を短径とした楕円状である。センサ受け部７の突出高さとセンサ受け部８の突出高さは等しい。

凸部５はベース２の前部に設けられ、センサ受け部７，８は凸部５よりも後方に設けられ、左右方向に見てセンサ受け部７，８が支持部３と凸部５との間に設けられている。また、前後方向に見て凸部５がベース２の左右中央部に設けられ、前後方向に見て凸部５がセンサ受け部７とセンサ受け部８の間、特にそれらの間の中央に設けられている。

支持部３，４にはセンサ本体９が上下に回動可能に連結されている。センサ本体９は、樹脂からなるシャーシ１０と、シャーシ１０の上に搭載されたセンサチップ１１とを備える。シャーシ１０の左右両側面であってそれらの後ろ寄りには枢軸１３，１４がそれぞれ形成され、枢軸１３が支持部３の軸孔に挿入され、枢軸１４が支持部４の軸孔に挿入されている。このように枢軸１３，１４が支持部３，４にそれぞれ軸支されることによって、センサ本体９がベース２に対して上下に回動可能となっており、センサ本体９の回動軸心は枢軸１３，１４の中心線であって左右方向に延在している。なお、枢軸１３，１４がシャーシ１０に設けられ、軸孔が支持部３，４に設けられているが、逆に枢軸が支持部３，４に設けられ、軸孔がシャーシ１０に設けられるものとしてもよい。

シャーシ１０の上にセンサチップ１１が搭載されており、シャーシ１０の下面側とセンサチップ１１の上面側が平行になっている。

センサチップ１１はその上面側をセンサ面とした接触型センサであって、上面側に触れた被検体（例えば、指等）の表面の形態（例えば、凹凸による模様（被検体が指の場合には指紋））又は上面側に触れた被検体の内部の形態（例えば、被検体が指の場合には指内部の静脈パターン）を画像化して入力するものである。センサチップ１１としては、光学式、静電容量式、電界式、感熱式、感圧式、超音波式その他の方式で被検体の表面形態又は内部形態をセンシングするセンサを用いることができる。

センサチップ１１の上面側であってその前端部に、可撓性の配線シート１５が接続されている。この配線シート１５は、センサチップ１１の前端部上面側からシャーシ１０の下面側へ折り曲げられて、シャーシ１０の後方へと配索されている。そして、この配線シート１５はシャーシ１０の下面側に貼着されている。

配線シート１５は、絶縁膜を積層したものであって、それらの層間にセンサを駆動するための配線がパターニングされたものである。配線シート１５に形成された配線がセンサチップ１１の端子に導通している。

センサ本体９の下面側にはプッシュスイッチ１６が設けられ、前後方向に見てプッシュスイッチ１６がセンサ本体９の左右中央部に配置されている。具体的には、プッシュスイッチ１６が配線シート１５に取り付けられ、プッシュスイッチ１６が凸部５に対応する位置に設けられている。このプッシュスイッチ１６はドームスイッチ、タクトスイッチ、押釦スイッチ、その他のプッシュスイッチであって、押された状態から元に戻る復元力を有するものである。

プッシュスイッチ１６がドームスイッチである場合には、図２１に示すように、プッシュスイッチ１６が、下方に凸となるようにドーム状に形成された導電性の弾性材１７と、弾性材１７の内側に設けられた複数の電気的接点部１８と、弾性材１７を覆うように設けられた絶縁性の弾性材１９と、を有するものである。図２２に示すように、弾性材１７，１９が押されると、弾性材１７，１９が弾性変形して弾性材１７が電気的接点部１８に接触し、これによりこれら電気的接点部１８が導通する。弾性材１７，１９に対する押圧が解除されると、弾性材１７，１９が元のドーム状に復元する。なお、電気的接点部１８は配線シート１５の配線に導通している。

凸部５、センサ受け部７，８、プッシュスイッチ１６及びセンサチップ１１の設置位置について説明する。
凸部５及びセンサ受け部７，８は何れも、上から見て、配線シート１５において配線が形成されていない部分に重なる位置、つまり、配線と配線との間の部分に重なる位置に設けられている。
凸部５及びセンサ受け部７，８は何れも、上から見て、センサチップ１１の上面側のセンシングエリアから外れた位置に設けられている。なお、センシングエリアとは、センサチップ１１によってセンシング可能なエリアであり、センシングエリアの外側においてはセンサチップ１１によってセンシングが行われない。
凸部５は、センサチップ１１の左右方向中央部に対応する位置に設けられている。
センサ受け部７，８は、センサ本体９の回動の半径方向についてセンサ本体９の回動軸心（枢軸１３，１４）とプッシュスイッチ１６又はプッシュスイッチ１６の接地面との間に設けられている。

次に、この画像入力装置１の作用・動作について説明する。
被験者が指等でセンサチップ１１の上面側に触れて、指等でセンサ本体９を下に押すと、センサ本体９が枢軸１３，１４を支点として下に回動する。センサ本体９が下に押されると、プッシュスイッチ１６が凸部５に受けられて、更にプッシュスイッチ１６が凸部５によって押される。プッシュスイッチ１６が押されると、プッシュスイッチ１６の電気的接点部１８が導通するので、信号がプッシュスイッチ１６から配線シート１５の配線を介して制御回路に出力される。それをトリガとして制御回路によってセンサチップ１１が駆動され、センサチップ１１によって指等の表面形態又は内部形態が像として取り込まれる。

そして、被験者が指をセンサチップ１１から離すと、プッシュスイッチ１６が復元して元の状態に戻り、プッシュスイッチ１６が復元することによってセンサ本体９が上に回動される。

本実施形態によれば、図２３に示すように、プッシュスイッチ１６が凸部５により押された状態から被験者がセンサ本体９を更に下に押圧すると、センサ本体９が僅かながら下に撓む。この場合には、撓んだセンサ本体９の下面側がセンサ受け部７，８に受けられるので、センサチップ１１やシャーシ１０を薄型にしても、センサ本体９が大きく変形しない。そのため、下方への荷重からセンサチップ１１やシャーシ１０を保護することができ、更に、センサチップ１１やシャーシ１０を小型化・軽量化することができる。

また、センサ受け部７，８が配線シート１５において配線が形成されていない部分に重なる位置に設けられているため、センサ本体９が下に押されて、センサ受け部７，８が配線シート１５に当たっても、配線シート１５の内部の配線がセンサ受け部７，８によって押されない。そのため、配線の断線を確実に防止することができる。

また、凸部５及びセンサ受け部７，８がセンサチップ１１のセンシングエリアから外れた位置に設けられているので、センサ本体９が下に押されて、凸部５及びセンサ受け部７，８が当接することによるセンサチップ１１のセンシング性能の低下を抑えることができる。

また、センサ本体９が凸部５、センサ受け部７，８によって三点支持されるので、センサ本体９が押された状態でもセンサ本体９が安定し、特に凸部５、センサ受け部７，８の配置位置を工夫したので、その安定性が優れている。そのため、センサ本体９の破損をより防止することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して種々の設計変更を行ったものも本発明の範囲に含まれる。以下、変形例を挙げるが、本発明の範囲は以下の変形例に限るものではない。以下の変形例は、変更した部分を除いて、上記実施形態における画像入力装置１と同様に設けられている。また、以下の変形例を可能な範囲で組み合わせてもよい。

〔変形例１〕
プッシュスイッチ１６が設けられている位置と、凸部５が設けられている位置とが逆であってもよい。プッシュスイッチがベース２の上面側に設けられている場合には、配線シート１５とは別の配線をベース２の上面側に設け、その配線をプッシュスイッチに接続すればよい。そのプッシュスイッチに押し込む凸部は、シャーシ１０の下面側に形成されていてもよいし、配線シート１５に形成されてもよい。

〔変形例２〕
また、上記実施形態では凸部５、センサ受け部７，８が突起であったが、凸部５、センサ受け部７，８が突状であってもよいし、その他の形状の凸部であってもよい。

〔変形例３〕
また、上記実施形態ではベース２の上面側にセンサ受け部７，８が形成されていたが、センサ受け部７，８に代えて、シャーシ１０の下面側に対して突出した状態の受け部がシャーシ１０の下面側に形成されていてもよい。又は、ベース２の上面側に形成されたセンサ受け部７，８に加えて、シャーシ１０の下面側に対して突出した状態の受け部がシャーシ１０の下面側に形成されてもよい。

〔変形例４〕
また、上記実施形態では、センサ本体９が枢軸１３，１４を支点として上下に回動可能となっていたが、センサ本体９が単に直線的に上下移動可能に設けてもよい。例えば、ベース２の上面側にガイド棒が支持部３，４の代わりに立設され、穴がシャーシ１０を上下に貫通し、そのガイド棒がその穴に挿入された状態とする。これにより、シャーシ１０がガイド棒及び穴によって上下に案内される。

〔変形例５〕
また、プッシュスイッチ１６の代わりにタッチスイッチ（接触を検知するタッチセンサ）を配線シート１５に設けてもよい。この場合、シャーシ１０の下面側とベース２との間に弾性材（バネ、ゴム、その他の弾性材）を挟み込んで、自然状態（センサ本体９が押されいない状態）ではタッチスイッチと凸部５が弾性材によって接していない。一方、センサ本体９が下に押されると、弾性材が圧縮し、タッチスイッチと凸部５が接する。そして、センサ本体９に対する押下が解除されると、弾性材が復元し、タッチスイッチと凸部５が離れる。

〔変形例６〕
また、上記実施形態ではセンサチップ１１がシャーシ１０に搭載されているが、センサチップ１１をシャーシ１０に搭載せずに、センサチップ１１の左右側面に枢軸を設け、それら枢軸を支持部３，４にそれぞれ連結させ、センサチップ１１を上下に回動可能とされていてもよい。

〔第５の実施の形態〕
図２４は、本発明の第５実施形態における画像入力装置１０１を示した斜視図であり、図２５は、この画像入力装置１０１の分解斜視図であり、図２６は、図２５とは異なる方向から見て示した分解斜視図である。図２７は、カバー１６０を取り外した状態で画像入力装置１０１を示した斜視図であり、図２８は、カバー１６０を取り外した状態で画像入力装置１０１を示した側面図である。

図２４〜図２８に示すように、ベース１０２は板状又は薄板状の部材である。ベース１０２の左右両側であってそれらの後ろ寄りには、支持部１０３，１０４がそれぞれ設けられ、ベース１０２の左右両側であってそれらの前寄りには、ガイド部１３１，１３２がそれぞれ設けられている。支持部１０３，１０４及びガイド部１３１，１３２はベース２の上面側に対して立った状態に設けられている。

支持部１０３には軸孔１０３ａが左右方向に貫通し、支持部１０４には軸孔１０４ａが左右方向に貫通している。左右方向に見て軸孔１０３ａと軸孔１０４ａは同心となっている。ガイド部１３１，１３２には、上下に長尺な長孔１３１ａ，１３２ａがそれぞれ形成されている。

ベース１０２の上面側には、凸部１０５及びセンサ受け部１０７，１０８が設けられている。凸部１０５及びセンサ受け部１０７，１０８はベース１０２の上面側に対して突出した状態に設けられた凸部であり、上から見たセンサ受け部１０７，１０８の形状は前後方向を長径とし左右方向を短径とした楕円状である。センサ受け部１０７の突出高さとセンサ受け部１０８の突出高さは等しい。

凸部１０５はベース１０２の前部に設けられ、センサ受け部１０７，１０８は凸部１０５よりも後方に設けられ、右方向に見てセンサ受け部１０７，１０８が凸部１０５と支持部１０３、１０４との間に設けられている。また、前後方向に見て凸部１０５がベース１０２の左右中央部に設けられ、前後方向に見て凸部１０５がセンサ受け部１０７とセンサ受け部１０８の間、特にそれらの間の中央に設けられている。

一方、センサ本体１０９は、透明な樹脂からなるシャーシ１１０と、シャーシ１１０の上に搭載されたセンサチップ１１１とを備える。シャーシ１１０の左右両側面であってそれらの後ろ寄りには枢軸１１３，１１４がそれぞれ形成され、枢軸１１３が軸孔１０３ａに挿入され、枢軸１１４が軸孔１０４ａに挿入されている。このように枢軸１１３，１１４が支持部１０３，１０４にそれぞれ軸支されることによって、センサ本体１０９がベース１０２に対して上下に回動可能となっている。また、シャーシ１１０の左右両側面であってそれらの前寄りには被ガイド部１４１，１４２がそれぞれ凸設され、被ガイド部１４１が長孔１３１ａに挿入され、被ガイド部１４２が長孔１３２ａに挿入されている。これにより、被ガイド部１４１，１４２が上下に案内される。

シャーシ１１０の下面側には、拡散板１３３が貼着されている。この拡散板１３３は、白色の板であって、シャーシ１１０側の面に入射した光を拡散反射させるものである。シャーシ１１０の上面側には、矩形状の収納凹部１１０ａが形成されている。その収納凹部１１０ａの底にセンサチップ１１１が搭載されている。

シャーシ１１０には、カバー１６０が上から覆われている。シャーシ１１０の側面に複数の爪１１０ｃが形成され、これら爪１１０ｃがカバー１６０に係止することによってカバー１６０がシャーシ１１０に固定される。カバー１６０には矩形状の開口１６１が形成され、センサチップ１１１の上面側のセンシングエリア１１１ｂが開口１６１内で露出している。

センサチップ１１１はその上面側をセンサ面とした接触型センサであって、上面側に触れた被検体（例えば、指等）の表面の形態を画像化して入力する固体撮像素子である。特に、このセンサチップ１１１は光電変換素子であるダブルゲートトランジスタを画素としたものであり、複数のダブルゲートトランジスタが透明なガラス基板にマトリクス状に配列されている。センサチップ１１１を上面側から見た場合、ダブルゲートトランジスタの間の部分は透明であり、そのダブルゲートトランジスタの間の部分で光が透過する。そのため、このセンサチップ１１１は、光透過性であって透明な固体撮像素子である。センサチップ１１１の下側からセンサチップ１１１の下面側に入射した光は、ダブルゲートトランジスタの半導体に入射せず、センサチップ１１１の上側からセンサチップ１１１の上面側に入射した光は、ダブルゲートトランジスタの半導体に入射する。なお、センシングエリア１１１ｂはダブルゲートトランジスタの半導体が感光する部分である。

センサチップ１１１の前端部上面側には、センサチップ１１１を駆動するドライバ１１１ａが搭載されている。

センサチップ１１１の上面側であってその前端部に、可撓性の配線シート１１５の一端部１１５ｍが接続されている。この配線シート１１５は、センサチップ１１１の前端部上面側からシャーシ１１０の下面側へ折り曲げられて、シャーシ１１０の後方へと配索されている。そして、配線シート１１５の他端部１１５ｎが、ＩＣチップを成したコントローラ１７０（図３１に図示）に接続されている。

配線シート１１５は、絶縁膜を積層したものであって、それらの層間に配線がパターニングされたものである。図２９、図３０は、配線シート１１５の配線を示した図面である。ここで、図２９は、シャーシ１１０側の層間に形成された配線を示した概略図であり、図３０は、シャーシ１１０とは反対側の層間に形成された配線を示した概略図である。図２９、図３０に示すように、この配線シート１１５には、ドライバ用配線群１１５ａと、スイッチ用配線群１１５ｂと、電源用配線群１１５ｃと、検査用配線群１１５ｄと、ＬＥＤ用配線群１１５ｅとが形成されている。更に、配線シート１１５には、能動素子（抵抗、コンデンサ等）群１１５ｆ，１１５ｇ，１１５ｈ，１１５ｉが搭載されている。更に、配線シート１１５には、ドームスイッチ１１６の接点部１１８ａ，１１８ｂが形成されている。また、配線シート１１５には、発光ダイオード１５１が搭載されている。なお、ドライバ用配線群１１５ａ、スイッチ用配線群１１５ｂ、電源用配線群１１５ｃ、検査用配線群１１５ｄ及びＬＥＤ用配線群１１５ｅは絶縁膜によって被覆されているが、接点部１１８ａ，１１８ｂは露出している。

ドライバ用配線群１１５ａは、ドライバ１１１ａ及び能動素子群１１５ｇに接続されている。スイッチ用配線群１１５ｂは能動素子群１１５ｆを経由して接点部１１８ａ，１１８ｂに接続されている。電源用配線群１１５ｃは、能動素子群１１５ｇに接続されている。検査用配線群１１５ｄは、能動素子群１１５ｉ及びドライバ１１１ａに接続されている。ＬＥＤ用配線群１１５ｅは、能動素子群１１５ｈを経由して発光ダイオード１５１に接続されている。

図２６、図２８に示すように、配線シート１１５の両面のうちシャーシ１１０とは反対側の面には、ドームスイッチ１１６が設けられている。このドームスイッチ１１６は、配線シート１１５に形成された接点部１１８ａ，１１８ｂ（図３０に図示）と、ドーム状に設けられた弾性材１１７と、を備える。弾性材１１７の内側の面には導電性膜が形成され、その導電性膜は接点部１１８ａに接しているが、接点部１１８ｂには接していない。そして、弾性材１１７が押下されると、導電性膜が接点部１１８ｂに接する。

図３１のブロック図に示すように、ドームスイッチ１１６が押下されると、接点部１１８ａ，１１８ｂが導通し、ドームスイッチ１１６がオンになってその旨がスイッチ用配線群１１５ｂを通じてコントローラ１７０に入力される。
また、コントローラ１７０が所定のタイミングでＬＥＤ用配線群１１５ｅを通じて発光ダイオード１５１を発光させる。
また、電力がコントローラ１７０から電源用配線群１１５ｃ及びドライバ用配線群１１５ａを介してセンサチップ１１１のドライバ１１１ａに供給される。また、センサ駆動信号がコントローラ１７０によって出力され、センサ駆動信号がドライバ用配線群１１５ａを通じてドライバ１１１ａに入力され、ドライバ１１１ａがセンサ駆動信号に従ってセンサチップ１１１を駆動する。これにより、センサチップ１１１の各ダブルゲートトランジスタに入射した光が光電変換によって電気信号に変換され、これによりセンサチップ１１１によって撮像が行われる。センサチップ１１１によって入力された画像の信号はドライバ用配線群１１５ａを通じてコントローラ１７０に出力される。

凸部１０５、センサ受け部１０７，１０８、発光ダイオード１５１、センサチップ１１１の設置位置の関係について説明する。
図２９、図３０に示すように、センサ受け部１０７，１０８は何れも、上から見て、配線シート１１５において配線が形成されていない部分に重なる位置に設けられている。
また、図２５に示すように、凸部１０５及びセンサ受け部１０７，１０８は何れも、上から見て、センサチップ１１１のセンシングエリア１１１ｂの外に設けられている。
凸部１０５は、センサチップ１１１の左右方向中央部に対応する位置に設けられている。
図２６に示すように、ドームスイッチ１１６は凸部１０５に対応する位置に設けられ、下から見てドームスイッチ１１６と凸部１０５が重なっている。
発光ダイオード１５１は、上から見て、センサチップ１１１のセンシングエリア１１１ｂよりも前方に配置されている。更に、発光ダイオード１５１は、上から見てセンサチップ１１１の左右方向中央部に配置されている。
シャーシ１１０の下面側には収容凹部が形成され、その収容凹部に発光ダイオード１５１が収容されている。なお、発光ダイオード１５１が後方に向けて発光することで、光がセンサチップ１１１の下側においてシャーシ１１０に入射し、シャーシ１１０が導光部材として機能して、シャーシ１１０に入射した光が伝播して拡散板１３３により拡散反射することによって、反射した光がシャーシ１１０から出射してセンシングエリア１１１ｂの全体にわたってセンサチップ１１１の下面側に入射する。

次に、この画像入力装置１０１の作用・動作について説明する。
被験者が指等でセンサチップ１１１の上面側のセンシングエリア１１１ｂに触れて、指でセンサ本体１０９を下に押すと、センサ本体１０９が枢軸１１３，１１４を支点として下に回動する。センサ本体１０９が下に押されると、ドームスイッチ１１６が凸部１０５に受けられて、更にドームスイッチ１１６が凸部１０５によって押される。ドームスイッチ１１６が押されると、ドームスイッチ１１６の接点部１１８ａ，１１８ｂが導通するので、その旨の信号がドームスイッチ１１６から配線シート１１５のスイッチ用配線群１１５ｂを介してコントローラ１７０に出力される。

その結果、コントローラ１７０が発光ダイオード１５１を発光させるとともに、センサ駆動信号をドライバ１１１ａに出力する。ドライバ１１１ａによってセンサチップ１１１が駆動され、発光ダイオード１５１の光がセンサチップ１１１を透過して被験者の指等に入射する。その結果、被験者の指等が照らされ、被験者の指等の像がセンサチップ１１１によって画像信号に変換される。センサチップ１１１により入力された画像はドライバ１１１ａからドライバ用配線群１１５ａを通じてコントローラ１７０に出力される。

そして、被験者が指をセンサチップ１１１から離すと、ドームスイッチ１１６が復元して元の状態に戻り、ドームスイッチ１１６が復元することによってセンサ本体１０９が上に回動される。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、上記実施形態に対して種々の設計変更を行ったものも本発明の範囲に含まれる。例えば、上記第４実施形態の変形例で挙げた設計変形を上記第５実施形態における画像入力装置１０１に対して適用してもよい。

図２４〜図２８に示された画像入力装置１０１について、治具によってセンサチップ１１１のセンシングエリア１１１ｂを下に押し込み、センサチップ１１１が破損するまで荷重を負荷し、破損時の荷重を測定した。そのような試験を複数のサンプル（画像入力装置１０１）について行った結果、平均して、１３０．７Ｎ（１３．３ｋｇｆ）の荷重でセンサチップ１１１が破損することがわかった。

一方、図２４〜図２８に示された画像入力装置１０１に対してセンサ受け部１０７，１０８が無いような画像入力装置について、同様の試験を複数回行った結果、平均して、６９．６Ｎ（７．１ｋｇｆ）の荷重でセンサチップ１１１が破損することがわかった。

以上の結果、センサチップ１１１は、センサ受け部１０７，１０８があった方が無い場合よりも高い荷重に耐え得ることがわかった。

図１は、本発明の第１実施形態における画像入力装置を示した斜視図である。 図２は、上記画像入力装置を示した分解側面図である。 図３は、上記画像入力装置に備わるベースを示した平面図である。 図４は、上記画像入力装置に備わるバックライト部を示した（ａ）裏面図（ｂ）表面図である。 図５は、上記画像入力装置に備わる配線シートを示した（ａ）裏面図（ｂ）表面図である。 図６は、上記画像入力装置に備わるセンサ部の側面図であって配線シートの折り曲げ前の状態を示した図面である。 図７は、上記画像入力装置に備わるセンサ部の側面図であって配線シートの折り曲げ後の状態を示した図面である。 図８は、上記画像入力装置での作用・動作を説明するための図面である。 図９は、本発明の第２実施形態における画像入力装置を示した分解側面図である。 図１０は、上記第２実施形態における画像入力装置に備わるベースの（ａ）平面図（ｂ）側面図である。 図１１は、上記第２実施形態における画像入力装置に備わる配線シートの表面図である。 図１２は、上記第２実施形態における画像入力装置での作用・動作を説明するための図面である。 図１３は、図１０のベースの変形例を示す（ａ）平面図（ｂ）側面図である。 図１４は、本発明の第３実施形態における画像入力装置を示した分解側面図である。 図１５は、上記第３実施形態における画像入力装置に備わるバックライト部を示した（ａ）裏面図（ｂ）前側面図である。 図１６は、上記第３実施形態における画像入力装置に備わる配線シートの裏面図である。 図１７は、上記第３実施形態における画像入力装置に備わるセンサ部の側面図であって配線シートの折り曲げ前の状態を示す図面である。 図１８は、上記第３実施形態における画像入力装置に備わるセンサ部の側面図であって配線シートの折り曲げ後の状態を示す図面である。 図１９は、本発明の第４実施形態における画像入力装置を示した右側面図である。 図２０は、上記第４実施形態における画像入力装置を示した背面図である。 図２１は、上記第４実施形態における画像入力装置に備わるスイッチを主に示した断面図である。 図２２は、上記スイッチであって押された状態を示した断面図である。 図２３は、上記第４実施形態における画像入力装置に備わるセンサ本体が下に押し込まれた状態を示した右側面図である。 図２４は、本発明の第５実施形態における画像入力装置を示した斜視図である。 図２５は、上記第５実施形態における画像入力装置を部分的に分解した状態で示した分解斜視図である。 図２６は、図２５とは異なる方向から見て示した分解斜視図である。 図２７は、上記第５実施形態における画像入力装置を部分的に分解した状態で示した分解斜視図である。 図２８は、図２７とは異なる方向から見て示した分解側面図である。 図２９は、上記第５実施形態における画像入力装置に備わる配線シートを主に示した平面図である。 図３０は、図２９に示した面の反対面を主に示した平面図である。 図３１は、画像入力装置の概略ブロック図である。

符号の説明

１、１０１ 画像入力装置
２、１０２ ベース
９、１０９ センサ本体
１０、１１０ シャーシ
１１、１１１ センサチップ
１３、１４、１１３、１１４ 枢軸
１５、１１５ 配線シート
１６ プッシュスイッチ
１１６ ドームスイッチ
５０，６０，７０ 画像入力装置
２００ ベース
２０５，２０６，２０８ 凸部
２１０ 折返し部
２２０，２２２ 折曲げ部
３０１ センサ本体
３０２ バックライト部
３１２，３１４，３１６ 凹部
３１８ 凸部
３２０ センサチップ
３２２ センシングエリア
３３０ ドライバ
３４０ 配線シート
３４２ 発光ダイオード
３４４，３４６ 電子部品群
３５０ ドームスイッチ
３５２，３５４ パターンスイッチ

Claims (3)

1. ベースと、
   前記ベースの上において上下可動となって前記ベースに連結されたセンサ本体と、
   前記センサ本体の下面側に設けられたスイッチと、
   前記ベースの上面側の前記スイッチと対向する位置に設けられた凸部と、
   を備え、
   前記ベースには、その一部が折り返され、前記センサ本体の下面側に当接した状態で前記センサ本体を上方に付勢する折返し部が形成され、
   前記折り返し部には、前記凸部に対応した部位に切欠き部が設けられ、
   前記センサ本体を押圧することによって前記センサを介して前記スイッチが前記凸部に押されるために前記スイッチが前記センサ本体の駆動を開始するための信号を出力することを特徴とする画像入力装置。
2. 前記センサ本体を駆動させるための配線がパターニングされた配線シートを更に備え、
   前記配線シートには電子部品が実装され、
   前記センサ本体には前記電子部品を収容可能な凹部が形成され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。
3. 前記センサ本体が光を出射するバックライト部を有し、
   前記電子部品が発光素子を含み、
   前記バックライト部には前記発光素子を収容可能な凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の画像入力装置。

Images