JP7363053B2 - 発光装置、発光デバイス、光学装置及び情報処理装置 - Google Patents
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Description
請求項2に記載の発明は、前記覆い部は、前記駆動部の一部を覆うことを特徴とする請求項1に記載の発光装置である。
請求項3に記載の発明は、前記覆い部は、前記基板に対向する平面形状が四角形であって、前記梁部の設けられる前記一辺が前記駆動部を覆い、前記支持部は、前記覆い部の前記梁部が設けられていない三辺から前記基板に向けて設けられた壁部によって当該覆い部を支持することを特徴とする請求項2に記載の発光装置である。
請求項4に記載の発明は、前記梁部の前記下面は、前記駆動部に接触することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発光装置である。
請求項5に記載の発明は、前記基板は、前記駆動部に加え、当該基板上に前記覆い部で覆われていない回路部材を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の発光装置である。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載された発光装置と、前記発光装置を収容する筐体と、を備え、前記発光装置の覆い部は、拡散板であって、前記筐体は、前記発光装置が備える光源からの光が前記拡散板で拡散された光を透過させる透過部板を有し、前記発光装置は、当該発光装置の備える光源を駆動する前記駆動部を含み、当該光源と当該駆動部との間隔は、当該光源と前記透過部板との間隔よりも狭い発光デバイスである。
請求項7に記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の発光装置と、前記発光装置が備える光源から出射され被測定物で反射された反射光を受光する受光部と、を備え、前記受光部は、前記光源から光が出射されてから当該受光部で受光されるまでの時間に相当する信号を出力する光学装置である。
請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の光学装置と、前記光学装置が備える光源から出射され被測定物で反射され、当該光学装置が備える受光部が受光した反射光に基づき、当該被測定物の三次元形状を特定する形状特定部とを備える情報処理装置である。
請求項9に記載の発明は、前記形状特定部での特定結果に基づき、自装置の使用に関する認証処理を行う認証処理部をさらに備える請求項8に記載の情報処理装置である。
請求項5に記載の発明によれば、回路部材まで覆う場合に比べて、高価な覆い部の面積を小さくできる。
請求項6に記載の発明によれば、拡散板が外部にむき出しになっている場合に比べ、拡散板が損傷することが抑制される。
請求項7に記載の発明によれば、三次元測定が行える光学装置が提供される。
請求項8に記載の発明によれば、三次元形状を測定できる情報処理装置が提供される。
請求項9に記載の発明によれば、三次元形状に基づく認証処理を搭載した情報処理装置が提供される。
情報処理装置は、その情報処理装置にアクセスしたユーザがアクセスすることが許可されているか否かを識別し、アクセスが許可されているユーザであることが認証された場合にのみ、自装置(情報処理装置)の使用を許可するようになっていることが多い。これまで、パスワード、指紋、虹彩などにより、ユーザを認証する方法が用いられてきた。最近では、さらにセキュリティ性の高い認証方法が求められている。この方法として、ユーザの顔の形状など、三次元像による認証が行われるようになっている。
ここでは、情報処理装置は、一例として携帯型情報処理端末であるとして説明し、三次元像として捉えられた顔の形状を認識することで、ユーザを認証するとして説明する。なお、情報処理装置は、携帯型情報端末以外のパーソナルコンピュータ(PC)などの情報処理装置に適用しうる。
さらに、本実施の形態で説明する構成、機能、方法等は、顔の形状の認識以外の三次元形状の認識にも適用しうる。すなわち、顔以外の物体の形状の認識にも適用してもよい。また、被測定物までの距離は問わない。
(情報処理装置1)
図1は、情報処理装置1の一例を示す図である。前述したように、情報処理装置1は、一例として携帯型情報処理端末である。
情報処理装置1は、ユーザインターフェイス部(以下では、UI部と表記する。)2と三次元像を取得する光学装置3とを備える。UI部2は、例えばユーザに対して情報を表示する表示デバイスとユーザの操作により情報処理に対する指示が入力される入力デバイスとが一体化されて構成されている。表示デバイスは、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイであり、入力デバイスは、例えばタッチパネルである。
情報処理装置1は、上記した光学装置3と、光学装置制御部8と、システム制御部9とを備える。光学装置制御部8は、光学装置3を制御する。そして、光学装置制御部8は、形状特定部81を含む。システム制御部9は、情報処理装置1全体をシステムとして制御する。そして、システム制御部9は、認証処理部91を含む。そして、システム制御部9には、UI部2、スピーカ92、二次元カメラ(図2では、2Dカメラと表記する。)93などが接続されている。なお、3Dセンサ5は、受光部の一例、光学装置制御部8が制御部の一例である。
以下、順に説明する。
発光装置4における基板10、拡散板30、PD40、駆動部50、支持部60、キャパシタ70については後述する。また、光源20の詳細も後述する。
上記の形状特定部81及び認証処理部91は、一例として、プログラムによって構成される。また、ASICやFPGA等の集積回路で構成されてもよい。さらには、プログラム等のソフトウエアとASIC等の集積回路とで構成されてもよい。
図3は、光源20の平面図である。光源20は、複数のVCSELが二次元のアレイ状に配列されて構成されている。紙面の右方向をx方向、紙面の上方向をy方向とする。x方向及びy方向に反時計回りで直交する方向をz方向とする。
図4は、光源20における1個のVCSELの断面構造を説明する図である。このVCSELは、λ共振器構造のVCSELである。紙面の上方向をz方向とする。
図5は、拡散板30の一例を説明する図である。図5(a)は、平面図、図5(b)は、図5(a)のVB-VB線での断面図である。図5(a)において、紙面の右方向をx方向、紙面の上方向をy方向とする。x方向及びy方向に反時計回りで直交する方向をz方向とする。よって、図5(b)において、紙面の右方向がx方向、紙面の上方向がz方向となる。
PD40は、受光した光量(以下では、受光量と表記する。)に応じた電気信号を出力する、シリコンなどで構成されたフォトダイオードである。PD40は、光源20から出射され、拡散板30の裏面(後述する図7(b)の-z方向の面)で反射した光が受光されるように配置されている。光源20は、PD40の受光量に基づいて、予め定められた光量を維持して出射するように制御される。つまり、光学装置制御部8は、後述するように、PD40の受光量を監視し、駆動部50を制御して光源20の出射する光量を制御する。
光源20をより高速に駆動させたい場合は、ローサイド駆動するのがよい。ローサイド駆動とは、VCSELなどの駆動対象に対して、電流経路の下流側にMOSトランジスタ等の駆動素子を位置させた構成を言う。逆に、上流側に駆動素子を位置させた構成をハイサイド駆動と言う。
電源82は、図2に示した光学装置制御部8に設けられている。電源82は、+側を電源電位とし、-側を接地電位とする直流電圧を発生する。電源電位は、電源線83に供給され、接地電位は、接地線84に供給される。
駆動部50は、nチャネル型のMOSトランジスタ51と、MOSトランジスタ51をオンオフする信号発生回路52とを備える。MOSトランジスタ51のドレインは、基板10上に設けられたカソード配線12を介してVCSELのカソード電極214(図4参照)に接続されている。MOSトランジスタ51のソースは、接地線84に接続されている。そして、MOSトランジスタ51のゲートは、信号発生回路52に接続されている。つまり、光源20のVCSELと駆動部50のMOSトランジスタ51とは、電源線83と接地線84との間に直列接続されている。信号発生回路52は、光学装置制御部8の制御により、MOSトランジスタ51をオンにする「Hレベル」の信号と、MOSトランジスタ51をオフにする「Lレベル」とを発生する。
まず、駆動部50における信号発生回路52の発生する信号が「Lレベル」であるとする。この場合、MOSトランジスタ51は、オフ状態である。つまり、MOSトランジスタ51のソース-ドレイン間には電流が流れない。よって、直列接続されたVCSELには、電流が流れない。VCSELは非発光状態である。
次に、発光装置4について、詳細に説明する。
図7は、第1の実施の形態が適用される発光装置4を説明する図である。図7(a)は、平面図、図7(b)は、図7(a)のVIIB-VIIB線での断面図である。ここで、図7(a)において、紙面の右方向をx方向、紙面の上方向をy方向とする。x方向及びy方向に反時計回りで直交する方向をz方向とする。よって、図7(b)において、紙面の右方向がx方向、紙面の上方向がz方向になる。以下に示す同様の図面においても、同じである。
図8は、比較のために示す発光装置4′を説明する図である。図8(a)は、平面図、図8(b)は、図8(a)のVIIIB-VIIIB線での断面図である。以下では、図7に示した第1の実施の形態が適用される発光装置4と異なる部分を説明する。
図7に示した第1の実施の形態が適用される発光装置4の変形例を説明する。
発光装置4では、拡散板30は、光源20とPD40とを覆い、駆動部50を覆っていなかった。第1の実施の形態が適用される発光装置4の変形例では、拡散板30が駆動部50の一部を覆う。
第2の実施の形態が適用される発光装置4Aでは、拡散板30の駆動部50側に、拡散板30側から駆動部50側に延びるように設けられた梁部を備える。
また、梁部65′のように、下面が駆動部50に接触するように構成することで、拡散板30は、支持部60の壁部61、62、63及び梁部65′によってより確実に支持される。そして、光源20の周囲へのごみや塵などの異物の侵入が抑制される。また、梁部65を含んで支持部60Aは、一つの部材として構成されているので、組み立て工数が削減される。
第1の実施の形態が適用される発光装置4においては、拡散板30は、三辺で支持部60により支持されていた。第3の実施の形態が適用される発光装置4Bでは、拡散板30は、四辺で支持部60Bにより支持されている。
第3の実施の形態が適用される発光装置4Bでは、拡散板30は、駆動部50も覆っていた。一般に、拡散板30は、面積が大きいほど価格が高くなる。そして、拡散板30は、駆動部50を覆うことを要しない。そこで、発光装置4Bの変形例である発光装置4B-1では、発光装置4Bの支持部60Bの上側の一部に光の透過を遮断する遮断部67を設けて、拡散板30の面積を小さくした。
第1の実施の形態が適用される発光装置4、4-1~4-3、第2の実施の形態が適用される発光装置4A、第3の実施の形態が適用される発光装置4B、4B-1では、光源20と駆動部50との間には、壁部、つまり支持部を設けなかった。第4の実施の形態が適用される発光装置4Cは、光源20と駆動部50との間に壁部68を備える支持部60Cを備える。
発光装置4Cの支持部60Cは、拡散板30の三辺側に設けられた壁部61、62、63と、残りの一辺側に壁部68を備える。そして、壁部61、62、63と壁部68とでは、厚さが異なっている。つまり、壁部61、62、63の厚さt1に比べ、壁部68の厚さt2を薄くしている(t1>t2)。厚い壁部61、62、63及び薄い壁部68により、拡散板30が支持される。なお、壁部68の厚さは、光源20と駆動部50とを接続する配線のインダクタンスへの影響が受けにくいように、設定すればよい。壁部68を設けることにより、拡散板30を通過しないで、光源20から外部へ光が出射されるのが抑制される。また、光源20が、支持部60Cと拡散板30とで囲まれるので、光源20の周囲へのごみや塵などの異物の侵入が抑制される。
第1の実施の形態が適用される発光装置4、4-1~4-3、第2の実施の形態が適用される発光装置4A、第3の実施の形態が適用される発光装置4B、4B-1、又は第4の実施の形態が適用される発光装置4Cを用いた情報処理装置1の断面構造について説明する。なお、情報処理装置1は、発光デバイスの一例である。
ここでは、情報処理装置1が第1の実施の形態が適用される発光装置4を用いるとして、情報処理装置1の断面構造を説明する。なお、他の発光装置を用いた場合も同様である。
図14は、発光装置4を用いた情報処理装置1の断面構造を説明する図である。情報処理装置1は、光学装置3及び筐体100を備える。前述したように光学装置3は、発光装置4と3Dセンサ5とを備える。つまり、筐体100は、発光装置4を収容する。ここでは、図7に示した発光装置4と同様に、発光装置4が備える基板10上に3Dセンサ5が搭載されているとする。
このような情報処理装置1において、発光装置4の光源20と駆動部50との間隔は、光源20と透過部板110との間隔より狭く設定されている。
なお、透過部板120がレンズ130の機能を有していてもよい。
Claims (9)
- 基板と、
前記基板上に設けられた駆動部と、
前記基板上に設けられ、前記駆動部により駆動される光源と、
前記基板上に設けられ、前記光源の光を受光する受光素子と、
前記光源の光軸方向に配置されて当該光源が出射する光が透過し、且つ、前記受光素子の全体を覆う覆い部と、
前記駆動部と前記光源との間を除く前記基板上に設けられ、前記覆い部を支持する支持部と、
前記光軸方向において、前記基板の上面と距離を有する下面を有し、前記光源からの光を遮断する部材で構成された梁部であって、当該光源と前記受光素子の間にはなく、前記覆い部の一辺側から前記駆動部側に向けて設けられ、前記支持部と一つの部材として構成されている梁部と
を備える発光装置。 - 前記覆い部は、前記駆動部の一部を覆うことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記覆い部は、前記基板に対向する平面形状が四角形であって、前記梁部の設けられる前記一辺が前記駆動部を覆い、
前記支持部は、前記覆い部の前記梁部が設けられていない三辺から前記基板に向けて設けられた壁部によって当該覆い部を支持する
ことを特徴とする請求項2に記載の発光装置。 - 前記梁部の前記下面は、前記駆動部に接触することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記基板は、前記駆動部に加え、当該基板上に前記覆い部で覆われていない回路部材を備えることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の発光装置。
- 請求項1乃至5のいずれか1項に記載された発光装置と、
前記発光装置を収容する筐体と、を備え、
前記発光装置の覆い部は、拡散板であって、
前記筐体は、前記発光装置が備える光源からの光が前記拡散板で拡散された光を透過させる透過部板を有し、
前記発光装置は、当該発光装置の備える光源を駆動する前記駆動部を含み、当該光源と当該駆動部との間隔は、当該光源と前記透過部板との間隔よりも狭い発光デバイス。 - 請求項1乃至5のいずれか1項に記載の発光装置と、
前記発光装置が備える光源から出射され被測定物で反射された反射光を受光する受光部と、を備え、
前記受光部は、前記光源から光が出射されてから当該受光部で受光されるまでの時間に相当する信号を出力する光学装置。 - 請求項7に記載の光学装置と、
前記光学装置が備える光源から出射され被測定物で反射され、当該光学装置が備える受光部が受光した反射光に基づき、当該被測定物の三次元形状を特定する形状特定部と
を備える情報処理装置。 - 前記形状特定部での特定結果に基づき、自装置の使用に関する認証処理を行う認証処理部をさらに備える請求項8に記載の情報処理装置。
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