KR100355329B1 - 요철 패턴 판독 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻는 것을 목적으로 해서, 요철 패턴을 갖는 피검체가 놓여지는 검출면과 상기 검출면에 대하여 제 1 각도의 경사를 갖는 입사면을 갖고, 상기 입사면으로의 입사광에 대응하여 상기 검출면에서 반사되는 광을 출사시키는 프리즘, 광원을 갖고 이 광원으로부터의 광을 상기 검출면에 대하여 그의 광축이 실질적으로 평행하게 되도록 상기 프리즘의 입사면에 입사시키는 제 1 광학계 및 상기 프리즘에서 출사된 출사광을 촬상 장치로 보내는 제 2 광학계를 구비하고 있다.

Description

요철 패턴 판독 장치{DEVICE FOR READING PATTERN WITH PROJECTIONS}

도 34는 종래의 요철 패턴 판독 장치의 구성도로서, 예를 들면 일본국 특허 공개 공보 소화 55-13446 호에 기재되어 있는 것이다. 도면에 있어서, L은 광원(100)으로부터의 입사 광속이다. (101)은 지문 검출 프리즘이다. (102)는 검출 프리즘(101)의 입사면으로서 입사광속 L이 입사되는 면이다. (103)은 검출 프리즘(101)의 검출면으로서, 지문을 검출하기 위한 손가락을 올려놓기 위한 대(台)이다. (1O4)는 출사면으로서, 검출면(103)으로부터의 반사광을 출사시키는 면이다. 여기서, 검출 프리즘(101)의 검출면(103)에 있어서, 입사광속 L의 입사각(θI)은 공기에 대한 임계각(θc) 이상으로 되도록 설정되어 있다.

(105)는 요철 패턴을 갖는 피검체(被檢體)인 사람의 손가락끝이다. (106)은 지문 등의 요철 패턴이다. (107)은 촬상 장치(device)로서, 검출면(103)으로부터의 반사광인 지문의 요철 패턴(106)을 촬상하는 것이다. (108)은 처리 장치로서,촬상 장치(107)에 의해 촬상한 촬상 화상을 처리하는 것이다. (109)는 결상 렌즈로서, 지문의 패턴을 촬상 장치(107)의 수광면상에 결상하는 것이다. 촬상 장치(107)는 예를 들면 텔레비전 카메라(television camera)이다.

다음에, 종래의 요철 패턴 판독 장치의 동작에 대하여 설명한다. 입사면(102)에서 입사된 입사광속 L이 검출 프리즘(101)의 검출면(103)에 있는 손가락끝(105)에 조사되면, 검출면(103)에 있어서의 입사광속 L의 입사각(θI)이 공기에 대한 임계각(θc) 이상으로 설정되어 있지만 손가락에 대한 임계각 이하로 설정되어 있고, 지문 등의 볼록면(凸面)이 검출면(103)에 밀착해서 접촉되어 있는 부분에서는 광(빛)은 손가락의 내부를 투과하기 때문에 검출면(103)으로부터의 반사광은 작아진다. 한편, 검출면(103)과 손가락끝(105) 사이에 지문 등의 오목면(凹面)에 의한 공기층이 있는 경우에는 입사한 광은 검출면(103)에 있어서 전반사되기 때문에, 검출면(103)에 있어서의 반사상을 촬상 장치(107)인 텔레비전 카메라에 의해 검출하고 처리 장치(108)에 의해 처리하는 것에 의해서, 지문의 패턴 정보를 얻을 수 있다.

도 34에 도시된 종래의 요철 패턴 판독 장치는 이상과 같이 구성되어 있으므로 왜곡이 적은 촬상 화상을 얻기 위해서는 지문 검출면에서 결상 렌즈까지의 거리를 충분히 길게 할 필요가 있고, 장치의 전장(全長)이 길어짐과 동시에 광원에서 지문 검출 프리즘까지의 광로와 지문 검출 프리즘의 검출면에서 결상 렌즈까지의 광로가 직교해서 넓어져 장치가 두껍고 대형으로 된다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해소하기 위해서 이루어진 것으로, 소형이고 박형(薄型)인 요철 패턴 판독 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 지문 등의 요철면 패턴을 판독하기 위한 요철 패턴 판독 장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 2는 도 1에 도시한 검출 프리즘(2)의 확대도,

도 3은 실시예 1에 있어서의 다른 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예 2의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 5는 실시예 2의 다른 구성의 요철 패턴 판독 장치의 구성도,

도 6은 본 발명의 실시예 3의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 7은 실시예 3의 다른 구성의 요철 패턴 판독 장치의 구성도,

도 8은 본 발명의 실시예 4의 요철 패턴 판독 장치의 상면도,

도 9는 도 8에 도시한 요철 패턴 판독 장치의 측면도이다.

도 10은 실시예 4에 있어서의 다른 요철 패턴 판독 장치의 상면도,

도 11은 도 10에 도시한 요철 패턴 판독 장치의 측면도,

도 12는 본 발명의 실시예 5의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 13은 본 발명의 실시예 6의 요철 패턴 판독 장치의 상면도,

도 14는 도 13에 도시된 요철 패턴 판독 장치의 측면도,

도 15는 본 발명의 실시예 7의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 16은 본 발명의 실시예 8의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 17은 본 발명의 실시예 9의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 18은 본 발명의 실시예 10의 요철 패턴 판독 장치의 상면도,

도 19는 도 18의 요철 패턴 판독 장치의 측면도,

도 20은 검출 프리즘(30)의 입사면(34) 부근의 확대도,

도 21은 본 발명의 실시예 11의 요철 패턴 판독 장치의 상면도,

도 22는 도 21의 요철 패턴 판독 장치의 측면도,

도 23은 검출 프리즘(44)의 입사면(45) 부근의 확대도,

도 24는 본 발명의 실시예 12의 요철 패턴 판독 장치의 상면도,

도 25는 도 24의 요철 패턴 판독 장치의 측면도,

도 26은 원환체 렌즈(55)의 구성을 도시한 도면,

도 27은 본 발명의 실시예 13의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 28은 본 발명의 실시예 14의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 29는 실시예 14의 다른 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 30은 본 발명의 실시예 15의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 31은 본 발명의 실시예 16의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 32는 본 발명의 실시예 17의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 33은 본 발명의 실시예 18의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면,

도 34는 종래의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면.

발명의 개시

본 발명에 관한 요철 패턴 판독 장치는 요철 패턴을 갖는 피검체가 놓여지는 검출면과 상기 검출면에 대하여 제 1 각도의 경사를 갖는 입사면을 갖고, 상기 입사면으로의 입사광에 대응하여 상기 검출면에서 반사되는 광을 출사시키는 프리즘과 광원을 갖고, 이 광원으로부터의 광을 상기 검출면에 대하여 그 광축이 실질적으로 평행하게 되도록 상기 프리즘의 입사면에 입사시키는 제 1 광학계와 상기 프리즘에서 출사된 출사광을 촬상 장치로 보내는 제 2 광학계를 구비하고 있으므로, 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 출사광은 상기 검출면에 대하여 실질적으로 평행하게 출사되므로 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 프리즘은 상기 검출면에 대하여 제 2 각도의 경사를 갖는 출사면을 갖고 상기 출사광이 상기 출사면에서 출사되므로 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 출사광은 상기 입사광에 대하여 역방향으로 상기 프리즘에서 출사되므로 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 프리즘은 상기 검출면에 대하여 제 3 각도의 경사를 갖는 반사면을 갖고, 이 반사면에서 반환된(되돌려 보내진) 상기 검출면으로부터의 상기 광이 상기 출사광으로서 상기 프리즘에서 출사되므로, 부품점수를 삭감할 수 있고 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 제 1 광학계는 상기 광원에서 상기 입사광을 받아 되돌려 보내고 상기 입사면으로 입사시키는 제 1 입사광 반환 수단을 구비했으므로, 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 제 2 광학계는 상기 출사광을 받아 되돌려 보내고 상기 촬상 장치의 촬상면에 결상시키는 출사광 반환 수단을 구비했으므로, 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 제 2 광학계는 수직 방향과 수평 방향의 각각의 배율이 다른 렌즈를 갖고, 상기 렌즈에 의해 상기 출사광을 수직 방향 또는 수평 방향으로 수속(收束)시키고 상기 촬상 장치의 상기 촬상면에 결상시키므로, 화상의 재현성(再現性)이 좋고 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 프리즘은 상기 검출면상에 상기 출사광을 수평 방향으로 수속시키는 광속 수속 수단을 구비했으므로, 화상의 재현성이 좋고 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 프리즘은 상기 검출면에서 반사되는 상기 광을 반사시키는 반사면과 상기 반사면으로부터의 광을 받아 상기 제 2 광학계로 출사시키는 렌즈부를 갖고, 상기 제 2 광학계로부터의 광을 받는 상기 촬상 장치의 상기 촬상면이 상기 검출면과 실질적으로 평행하게 마련되어 있으므로, 부품점수를 삭감할 수 있고 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 검출면에서 반사되는 광이 상기 입사면에서 재반사되어 상기 반사면을 거쳐서 출사광으로서 출사되므로, 검출 프리즘의 두께를 얇게 할 수 있고 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 제 1 각도는 45도 미만이고 또한 90도에서 상기 검출면에서의 반사각을 뺀 각도(θ3)보다 크기 때문에, 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 검출면과 대향하는 상기 프리즘의 면에 있어서, 상기 프리즘 내의 광속이 통과하지 않는(미통과인) 영역이 삭제되고 있으므로, 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또한, 상기 검출 프리즘의 상기 검출면의 폭이 약 20㎜, 길이가 약 15㎜인 것에 대하여 상기 프리즘의 상기 검출면에서 촬상 장치까지의 두께가 1O㎜ 이하 이므로, 노트 퍼스널 컴퓨터 등에 내장할 수 있다.

또, 상기 제 1 광학계는 전자 기판상에 마련된 상기 광원, 제 2 조준렌즈(콜리메이트렌즈) 및 상기 광원과 상기 제 2 조준렌즈 사이에 마련된 제 2 입사광 반환 수단을 갖고, 상기 입사광은 상기 광원, 상기 제 2 입사광 반환 수단 및 상기 제 2 조준렌즈의 순으로 거쳐서 상기 입사면에 입사되기 때문에 광원에서 조준렌즈까지의 광학거리를 유지한 채로 광원에서 조준렌즈까지의 거리를 짧게 할 수 있으므로, 장치를 짧게 할 수 있다.

또, 상기 제 2 반환 광학 수단이 투명 수지 또는 유리에 의해 일체로 형성되고 상기 제 2 반환 수단의 입사광 출사면에 상기 제 2 조준렌즈가 마련되어 있기때문에 광원에서 조준렌즈까지의 광학거리를 유지한 채로 광원에서 조준렌즈까지의 거리를 짧게 할 수 있으므로, 장치를 짧게 할 수 있고 부품점수를 삭감할 수 있다.

또, 상기 제 2 광학계는 상기 촬상 장치의 상기 촬상면상에 마련되어 있으므로 소형이고 박형인 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 상기 제 2 반환 수단의 두께가 10㎜ 이하이므로 노트 퍼스널 컴퓨터 등에 내장할 수 있다.

또, 상기 제 1 광학계, 상기 검출면과 대향하는 면에 있아서 상기 프리즘내의 광속이 통과하지 않는 영역이 삭제된 상기 프리즘, 상기 제 2 광학계 및 상기 촬상 장치가 각각 상기 전자 기판상에 마련되고, 상기 프리즘의 상기 검출면의 폭이 약20㎜, 길이가 약 15㎜인 것에 대하여 상기 전자 기판상에 마련된 각 소자를 포함한 두께가 1O㎜ 이하이고 길이가 35㎜ 이하이므로, 노트 퍼스널 컴퓨터 등에 내장할 수 있다.

또, 상기 촬상 장치가 전자 기판 또는 상기 제 1 광학계에 나칩(bare chip) 실장되어 있으므로 장치를 더욱 얇게 할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

본 발명을 더욱 상세하게 기술하기 위해, 첨부 도면에 따라서 이것을 설명한다.

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 실시예 1의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. (1)은 광원, (2)는 검출 프리즘, (3)은 검출 프리즘(2)의 입사면, (4)는 검출프리즘(2)의 출사면, 그리고 (5)는 피검체인 사람의 손가락끝이다. 광원(1)은 검출 프리즘(2)의 검출면(9)에 대하여 평행하게 광속L(입사광속 LI)을 입사시키기 위한 것으로서, 예를 들면 LED 또는 LD로 구성된다. 검출 프리즘(2)는 지문 등의 요철 패턴을 판독하기 위한 것으로서, 피검체인 손가락끝(5)의 요철 패턴을 올려 놓기 위한 검출면(9), 광원(1)으로부터의 입사광속 LI가 입사되는 입사면(3) 및 검출면(9)으로부터의 반사광을 출사광속 LO로서 출사시키기 위한 출사면(4)을 갖는다. 입사면(3)에서 입사된 입사광속 LI에 의한 손가락끝(5)의 요철 패턴의 반사상이 출사광속 LO로서 입사광속 LI에 대하여 평행하게 출사면(4)에서 출사되도록, 검출 프리즘(2)의 검출면(9)과 입사면(3) 사이의 각도, 검출면(9)과 출사면(4) 사이의 각도가 각각 형성되어 있다. 검출 프리즘(2)은 예를 들면 유리 또는 수지로 구성된다.

(6)은 광학계로서, 검출 프리즘(2)의 검출면(9)의 반사 화상에서 출사된 출사광속 LO를 촬상 장치(7)의 수광면내에 모이도록 수속(收束)하기 위한 것이다. 촬상 장치(7)은 검출 프리즘(2)에서 출사된 반사 화상을 촬상하는 것으로서, 예를 들면 CCD 또는 CMOS 센서로 구성된다. (8)은 처리 장치로서, 촬상 장치(7)에 의해 촬상한 화상 데이타를 처리하는 것이다.

도 2는 도 1에 도시한 검출 프리즘(2)의 확대도이다. θ1은 검출 프리즘(2)의 입사면(3)으로의 입사각, θ2는 검출 프리즘(2)의 입사면(3)에서의 굴절각, θ3은 검출면(9)에서의 입사각 및 반사각, θ4는 검출 프리즘(2)의 출사면(4)으로의 입사각, θ5는 검출 프리즘(2)의 출사면(4)에서의 굴절각이다. A, B, C는 검출 프리즘(2)의 각(角) 정점이며, θA는 검출 프리즘(2)의 검출면(9)과 입사면(3)이 이루는 각도, θB는 검출 프리즘(2)의 검출면(9)과 출사면(4)이 이루는 각도이다. θC는 입사면(3)과 출사면(4)이 이루는 각도이다. n0은 공기의 굴절률, n1은 검출 프리즘(2)의 굴절률이다.

검출 프리즘(2)은 입사면(3)에 검출면(9)에 대하여 평행하게 입사된 입사광속 LI를 손가락끝(5)의 요철 패턴의 전면에 조사할 수 있도록 각도θA를 설정하고 있다. 또, 요철 패턴의 반사 화상으로부터의 출사광속 LO가 검출면(9)에 대하여 평행하게 출사되도록 θB를 설정하고 있다.

검출면(9)에서의 입사각θ3은 공기와의 경계에 대하여 임계각 이상으로 되는 조건을 만족시키고, 지문 등의 피검체와의 경계에 대하여 임계각 이하로 되는 조건을 만족시키도록 설정하고, 검출면(9)에 있어서의 지문 등의 볼록면이 밀착해서 접촉하고 있는 부분에서는 광은 전반사하지 않고 손가락중을 투과하고, 또 지문 등의 오목면은 공기 층이 형성되어 전반사가 조건을 만족시키도록 하고 있다.

다음에, 실시예 1의 요철 패턴 판독 장치의 동작에 대하여 설명한다.

검출 프리즘(2)은 검출면(9)과 평행하게 입사된 입사광속 LI가 손가락끝(5)의 요철 패턴의 전면을 조사할 수 있도록 각도θA를 설정하고, 검출면(9)상의 반사 화상으로부터의 출사광속 LO가 검출면(9)과 평행하게 출사되도록 각도θB가 설정되어 있으므로, 검출면(9)에 대하여 입사광속 LI 및 출사광속 LO를 평행하게 할 수 있다.

이와 같이, 검출면(9)에 대하여 입사광속 LI 및 출사광속 LO를 평행하게 했기 때문에, 박형의 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또한, 입사광속 LI와 출사광속 LO가 평행하다는 것은 입사광속 LI와 출사광속 LO가 평행한 경우 및 거의 평행한 경우의 양쪽을 포함하는 것이다.

즉, 입사광속 LI와 출사광속 LO가 일직선상인 경우 및 입사광속 LI와 출사광속 LO가 거의 평행하고 각각이 수속 광속 또는 발산 광속인 경우도 포함한다.

여기서, 거의 평행하게 한다는 기준은 장치의 박형화를 가능하게 하는 범위내에서 작은 수직 방향의 확대폭을 가질 정도의 것이다.

도 3은 실시예 1에 있어서의 다른 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 있어서는 입사광속 LI가 광원(1)에서 검출 프리즘(2)에 직접입사되는 경우를 도시했지만, 도 3에서는 광원(1)의 발산각에 따라서 광원(1)과 검출 프리즘(2) 사이에 조준렌즈(10)를 삽입하고 수속 광속 또는 발산 광속으로서 검출 프리즘(2)의 입사면(3)에 입사하도록 한 것이다.

또, 검출 프리즘(2)의 검출면(9)에 대하여 입사광속 LI 및 출사광속 LO는 평행한 경우가 장치의 박형화에는 최량이지만, 장치의 박형화를 가능하게 하는 범위에서 입사광속 LI 또는 출사광속 LO가 약간 경사져 있어도 좋다.

(실시예 2)

도 4는 본 발명의 실시예 2의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. (11)은 입사 광속 반환 프리즘으로서, 광원(1)에서 발생한 광속 L을 역방향으로 되돌려 보내는 것이다. (12)는 출사 광속 반환 프리즘으로서, 출사 광속 LO를역방향으로 되돌려 보내는 것이다. 그 밖의 부호는 실시예 1의 것과 마찬가지의 것이므로 설명을 생략한다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 광원(1)에서 발생된 광속 L은 어느 정도 확산되면서 검출 프리즘(2)으로 향하지만, 어느 정도 확산된 위치에 검출 프리즘(2)이 없으면 피검체에서의 광의 분포가 균일하게 되지 않기 때문에 광원(1)과 검출 프리즘(2)은 어느 정도의 거리 즉 광로 길이가 필요하게 된다.

여기서는 광원(1)에서 발생된 광속 L을 입사광속 LI와 평행하게 양 광속 사이의 거리 d를 예를들면 1O㎜ 이내 정도로 근접시켜 역방향으로 되돌려 보내는 것에 의해, 입사측의 광로 길이를 유지하면서 박형이고 깊이가 짧은 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 출사광 속도, 검출 프리즘(2)에서 촬상 장치(7)까지의 광로 길이를 짧게 하고자 하면 광학계(6)의 초점 거리가 짧은 것이 필요하게 되고, 초점 거리가 짧은 광학계는 상의 왜곡이 크므로, 출사광속 LO와 평행하게 양 광속 사이의 거리 d를 예를 들면 1O㎜ 이내로 하는 것에 의해 출사측의 광로 길이를 유지하면서 박형이고 깊이가 짧은 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

여기서는 출사측의 반환 광속거리 d도 입사측의 반환 광속거리 d와 동일하게 했지만, 양자가 달라도 좋다.

이와 같이, 광속 반환 프리즘(11), (12)을 마련하는 것에 의해, 입사측의 광로 길이나 출사측의 광로 길이를 유지하면서 장치의 길이 w2가 짧은 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

실시예 2에 있어서는 검출 프리즘(2)의 입사면(3)측 및 출사면(4)측의 양쪽에 반환 프리즘(11), (12)을 마련한 것에 대해서 설명했지만, 어느 한쪽에만 마련해도 좋다.

도 5는 실시예 2의 다른 구성의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 있어서, (13) 및 (14)는 각각 반사 미러이다. 도 4에 있어서는 입사면(3)측 및 출사면(4)측의 양쪽 모두 평행하게 되돌려 보내는 경우에 대하여 설명했지만, 도 5에 도시하는 바와 같이 반환 전후에 있어서의 광속이 반드시 평행하지 않아도 좋고, 이 경우 광원(1)과 되돌려 보내진 입사광속 LI 사이의 수직거리 d1이 작아 두께를 얇게 할 수 있는 범위의 것이면 좋다. 또, 출사광속 LO와 촬상 장치(7) 사이의 거리 d2의 관계도 마찬가지이다.

(실시예 3)

도 6은 본 발명의 실시예 3의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. (15)는 요철 패턴 검출 프리즘으로서의 지문 검출 프리즘이다. 피검체인 손가락끝(5)을 올려놓는 검출면(9)을 갖고, 입사면(3)에서 입사된 입사광속 LI가 손가락끝(5)의 요철 패턴 전체에 조사되고, 요철 패턴의 반사상이 내벽(16)에 의해 반환되어 출사광속 LO로서 입사광속 LI에 대하여 반평행하게 출사되도록 프리즘의 각도가 각각 설정된 것이다. 여기서, 입사광속 LI와 출사광속 LO 사이의 거리 d3은 예를 들면 10㎜ 정도로 짧은 것으로 한다. 광학계(6) 및 촬상 장치(7)은 출사광속 LO의 출사 방향에 얇게 배치되어 있다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 광원(1)에서 입사면(3)에 입사되는 광속 L은 설정된 검출면(9)과 입사면(3) 사이의 각도θA에 의해 입사광속 LI는 검출면(9)의 전면에 조사된다. 다음에, θB의 설정에 의해 요철 패턴의 반사상에서 출사된 출사광속 LO는 지문 검출 프리즘(15)의 내벽(16)에 의해 반환되어 입사광속 LI에 대하여 반평행하게 출사된다.

광학계(6) 및 촬상 장치(7)은 출사광속 LO의 출사 방향에 얇게 배치되어 있으므로 입사광속 LI와 출사광속 LO 사이의 거리 d3은 짧게 구성됨과 동시에, 입사, 출사광속 방향의 광로 길이 w2를 짧게 할 수 있으므로 박형이고 깊이가 짧은 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 도 7에 도시하는 바와 같이, 반사상을 되돌려 보내기 위한 검출 프리즘(15)의 내벽(16)의 반사율이 작은 경우에는 검출 프리즘(15)의 내벽(16)의 외측에 반사부재(17)를 마련해도 좋다.

(실시예 4)

도 8은 본 발명의 실시예 4의 요철 패턴 판독 장치의 상면도이다. 도 9는 도 8에 도시한 요철 패턴 판독 장치의 측면도이다. (18)은 광학계로서, 검출면(9)의 반사상을 촬상 장치(7)의 촬상면에 결상하는 것이다. (19)는 수직 방향 전사광학계로서의 제 1 원주 렌즈, (20)은 수평 방향 전사광학계로서의 제 2 원주 렌즈이다. 수직 방향의 제 1 원주 렌즈(19)와 수평 방향의 제 2 원주 렌즈(20)는 다른 렌즈로 구성되어 있다. 또, 제 1 원주 렌즈(19)와 제 2 원주 렌즈(20)의 능선은직교하도록 배치되어 있다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 검출면(9)상의 요철 패턴의 반사상에 의한 검출 프리즘(2)으로부터의 출사광속 LO는 검출 프리즘(2)의 검출면(9)에서의 반사각θ3과 출사면(4)에서의 굴절각θ5의 관계에 의해서, 검출면(9)의 광속 L의 진행 방향의 요철 패턴의 반사상 광속 L의 수직 방향으로 변환될 때 광속 L의 폭이 축소된다. 한편, 수평 방향의 광속 L의 폭은 검출면(9)과 출사광속 LO에서 변화가 없다. 따라서, 촬상 장치(7)의 촬상면에서 검출면(9)에서의 반사상을 재현하기 위해서는 수직 방향과 수평 방향의 배율이 다른 광학계(18)를 이용하는 것에 의해, 본래의 비율의 화상으로 복원할 수 있다.

또는, 수직 방향과 수평 방향에서 배율이 다른 광학계(18)를 이용하는 것에 의해, 검출면(9)에서의 반사상의 임의의 영역을 촬상 장치(7)의 촬상면 전역에서 검출할 수 있어 해상도가 높은 화상이 얻어진다.

도 10은 실시예 4에 있어서의 다른 요철 패턴 판독 장치의 상면도이다. 도 11은 도 10에 도시한 요철 패턴 판독 장치의 측면도이다. (21)은 제 3 원주 렌즈로서, 검출 프리즘(2)으로부터의 출사광속 LO를 수평 방향으로 수속시키기 위한 것이다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 검출 프리즘(2)으로부터의 출사광속 LO의 수직 방향의 광속의 폭은 검출 프리즘(2)에 의해 축소되지만, 수평 방향의 광속의 폭은 축소되지 않고 출사된다. 따라서, 수평 방향의 광속의 폭은 수직 방향의 광속의 폭에 비해 넓기 때문에, 수평 방향의 상과 수직 방향의 상의 크기를 거의 일치시키기 위해서는 수평 방향의 축소배율을 수직 방향의 축소배율보다 크게 설정할 필요가 있다. 이 경우, 수평 방향의 전사를 실행하는 제 2 원주 렌즈(20)의 F값이 작아지지만, F값이 너무 작아지면 렌즈의 제작이 곤란하게 된다. 그래서, 검출 프리즘(2) 직후에 제 3 원주 렌즈(21)를 이용하여 미리 수평 방향의 광속을 수속시키고 제 2 원주 렌즈(20)에서의 F값을 적당한 값으로 유지하도록 할 수 있다.

이와 같이, 검출 프리즘(2) 직후에 제 3 원주 렌즈(21)를 이용하여 미리 수평 방향의 광속을 수속시키고 제 2 원주 렌즈(20)에서의 F값을 적당한 값으로 유지하도록 구성했으므로, 제 2 원주 렌즈(20)의 제작이 용이하고 재현성이 좋은 화상을 얻을 수 있다.

(실시예 5)

도 12는 본 발명의 실시예 5의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 있어서, (22)는 다각형의 변형 검출 프리즘으로서, 검출면(9)과 평행하게 입사면(23)에 입사된 입사광속 LI가 요철 패턴의 전체에 조사되고 그 반사상으로부의 출사광속 LO가 입사광속 LI에 대하여 반평행하게 출사되도록 검출 프리즘(22)의 벽면중 하나에 원주형상 반사면(25)을 마련함과 동시에 검출 프리즘(22)의 각 각도가 설정되어 있다. 원주형상 반사면(25)은 검출 프리즘(22)의 벽면(24) 또는 그 근방에 직접 형성된 것으로서, 입사한 광속을 수평 방향으로 수속시키는 것이다. (26)은 검출 프리즘(22)에서 출사광속 LO가 출사되는 출사면이다. (27)는 원주 렌즈이다. 그 밖의 부호는 상술한 다른 실시예에서 설명한 구성과 마찬가지의 것이므로 설명을 생략한다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 검출 프리즘(22)의 검출면(9)상의 반사상은 원주형상 반사면(25)에 의해 수평 방향으로 수속되고 또한 출사면(26)에 마련한 원주 렌즈(27)에 의해 수직 방향으로 수속되므로, 촬상 장치(7)의 촬상면상에 광학계(6)에 의해 결상을 실행하면 좋아 광학계를 단순화할 수 있어 부품점수를 저감할 수 있다.

따라서, 부품점수를 저감할 수 있고 박형이고 깊이가 짧은 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

(실시예 6)

도 13은 본 발명의 실시예 6의 요철 패턴 판독 장치의 상면도이다. 도 14는 도 13에 도시된 요철 패턴 판독 장치의 측면도이다. 도면에 있어서, (28)은 광속 수속 수단으로서 검출 프리즘(2)의 검출면(9)에 형성된 것이며, 입사한 광을 수속하고 소정 방향으로 광을 출사시키는 것이다. 광속 수속 수단(28)은 예를 들면 곡면, 프레넬 렌즈, 회절 격자, 체적형 홀로그램 등으로 구성되고, 검출 프리즘(2)의 검출면(9) 또는 그 근방에 직접 형성된다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 광속 수속 수단(28)이 검출면(9)의 근방에 형성되어 있기 때문에 출사광의 출사 방향이 고정되므로, 검출면(9)의 반사상의 수평 방향의 촬상면상으로의 결상을 제 2 원주 렌즈(20)만으로 실행할 수 있다.

이와 같이, 검출 프리즘(2)의 검출면(9) 또는 그 근방에 광속 수속 수단(28)을 형성했으므로, 제 2 원주 렌즈(20)의 제작이 용이하게 되어 부품점수를 저감할 수 있고, 재현성이 좋은 화상을 얻을 수 있다.

따라서, 부품점수를 저감할 수 있고 박형이고 깊이가 짧은 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

(실시예 7)

도 15는 본 발명의 실시예 7의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. 촬상 장치(7)의 촬상면과 출사광속 LO의 광축에 대하여 θM의 경사각으로 경사지게 한 것이다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 검출 프리즘(2)의 검출면(9)에 대하여 출사광속 LO가 광학적으로 수직이 아니므로, 검출면(9)내의 위치에 따라 촬상 장치(7)까지의 거리가 달라 촬상 장치(7)의 수광면상에서 사다리꼴 왜곡이 발생한다.

도 15에 도시한 장치에서는 촬상 장치(7)의 촬상면과 출사광속 LO의 광축에 대하여 θM의 경사각으로 경사지게 했으므로, 사다리꼴 왜곡을 저감할 수 있다.

따라서, 왜곡을 저감하여 박형이고 깊이가 짧은 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

또, 광원(1)을 LED, LD 등의 미소 발광점 광원으로 하면 더욱 선명한 상을 얻을 수 있다.

또, 광로중에 핀홀 또는 슬릿을 삽입하고 광로폭을 제한하는 것에 의해 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

(실시예 8)

도 16은 본 발명의 실시예 8의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. 이 실시예에 있어서는 광학계(18)의 제 1 원주 렌즈(19)를 출사광속 LO의 광축에 대하여 θL의 경사각으로 경사지게 한 것이다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 제 1 원주 렌즈(19)의 광축을 출사광속 L O의 광축에 대하여 경사각 θL만큼 경사지게 했으므로, 수직 방향의 사다리꼴 왜곡을 저감할 수 있다. 또한, 제 2 원주 렌즈(20)의 광축을 경사지게 하더라도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

(실시예 9)

도 17은 본 발명의 실시예 9의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. (29)는 원환체(圓環體;toric) 렌즈로서, 광학계(18)내에 마련되고 광학계(18)에 입사된 화상을 광축의 중심부와 주변부의 왜곡의 정도를 보정하기 위한 것이다. 그 밖의 부호는 상술한 다른 실시예의 구성과 마찬가지의 것이므로 설명을 생략한다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 광학계(18)내에 원환체 렌즈(29)를 마련했으므로, 상의 중심부와 외측에서 배율이 다른 것에 기인하는 왜곡 즉 왜곡수차를 저감할 수 있다.

따라서, 왜곡수차를 저감하여 박형이고 깊이가 짧은 요철 패턴 판독 장치를 얻을 수 있다.

(실시예 10)

도 18은 본 발명의 실시예 10의 요철 패턴 판독 장치의 상면도이다. 도 19는 도 18의 요철 패턴 판독 장치의 측면도이다. 도면에 있어서, (1)은 광원, (5)는 피검체로서의 손가락끝, (30)은 지문의 요철 패턴 검출 프리즘으로서의 검출 프리즘, (31)은 검출 프리즘(30)상의 검출 영역, (32)는 조준 렌즈, (33)은 검출 프리즘(30)의 검출면, (34)는 검출 프리즘(30)의 입사면, (35)는 검출 프리즘(30)내의 반사면, (36)은 검출 프리즘(30)의 출사면, (37)은 제 1 렌즈, (38)는 제 2 렌즈, (39)는 제 3 렌즈, (40)은 프리즘, (41)은 촬상 장치, (42)는 전자 기판이다. L은 광속, LI는 검출 프리즘(30)에 입사하는 광속, LO는 검출 프리즘(30)에서 출사되는 광속, θA(도시하지 않음)는 검출 프리즘(30)의 입사면(34)과 검출면(33)이 이루는 각도, θ3은 광속 L의 검출면(33)에서의 입사각이다.

D는 광학계의 길이, W는 광학계의 폭, h는 전자 기판(42)의 표면에서 검출면(33)까지의 높이, x는 검출 영역(31)의 폭, y는 검출 영역(31)의 길이이다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. LED, LD 등의 광원(1)에서 발생되는 광속 L을 조준렌즈(32)에 의해 대략 평행 광속으로 하고, 예를 들면 유리, 수지 등에 의해 성형된 검출 프리즘(30)에 입사시킨다. 여기서, 입사광속 LI가 검출 프리즘(30)의 입사면(34)에서 입사하여 검출면(33)의 검출 영역(31)의 전역 예를들면 x= 20㎜, y= 15㎜의 영역을 조사하도록 각도θA를 설정한다. 또, 검출면(33)에서의 입사각θ3은 공기와의 경계에 대하여 임계각 이상으로 되는 조건을 만족시키고, 지문 등의 피검체와의 경계에 대하여 임계각 이하로 되는 조건을 만족시키도록 설정하여, 검출면(33)에 있어서의 지문 등의 볼록면이 밀착되어 있는 부분에서는 광이 반사하지 않고 손가락중을 투과하고, 지문 등의 오목면은 공기 층이 형성되어 전반사 조건을 만족시키도록 하고 있다. 따라서, 전반사광인 지문 등의 오목부가 명(明)부를 구성하고 비전반사광인 지문 등의 볼록면이 암(暗)부를 구성하는 패턴 정보를 얻을 수 있다. 이 정보를 포함한 광속 L을 광속 L에 대하여 오목면으로 되는 반사막 등으로 코팅된 반사면(35)에 의해 반사시키고, 반사광속은 출사면(36)에서 출사광속 LO로서 출사한다. 출사면(36)은 원통면형상을 하고 있고 제 1 렌즈(37)를 형성한다. 검출면(33)에서 얻어진 패턴정보는 반사면(35), 제 1 렌즈(37), 제 2 렌즈(38), 제 3 렌즈(39)에 의해서, CCD, CMOS 센서 등의 촬상 장치(41)에 전사된다. 여기서, 제 2 렌즈(38)와 제 3 렌즈(39)는 각각 프리즘(40)의 입사면, 출사면에 형성되고, 광속 L을 거의 직각으로 절곡시키는 것에 의해 전자 기판(42)상에 고정된 촬상 장치(41)의 촬상면을 검출 프리즘(30)의 검출면(33)과 거의 평행하게 배치할 수 있다.

도 20은 검출 프리즘(30)의 입사면(34) 부근의 확대도이다. 검출 프리즘(30)에 대하여 입사광속 LI가 입사면(34)에서 입사되고 굴절에 의해서 진행 방향이 구부러져 검출면(33)에 조사된다. 이 때, 입사광속 LI의 광축과 검출면(33)에 대해 평행한 면(43)이 이루는 각도θD가 거의 0도로 되도록 구성하고있으므로, 입사광속 LI의 광축과 면(43)을 실질적으로 평행하게 할 수 있어 장치의 두께를 얇게 할 수 있다. 여기서, 입사광속 LI의 광축과 검출면(33)에 대해 평행한 면(43)이 이루는 각도θD는 바람직하게는 10도 이하, 더욱 바람직하게는 3도 이하이며, 이와 같은 경우에도 「실질적으로 평행」하다는 범위에 포함된다.

이와 같이, 검출 프리즘(30)에 반사면(35)을 마련하고 출사면(36)에 제 1 렌즈(37)를 형성함과 동시에 촬상 장치(41)의 촬상면을 검출면(33)과 거의 평행하게 구성하는 것에 의해, 부품점수를 삭감할 수 있음과 동시에 장치의 박형화가 가능하게 된다.

또한, 이 실시예에서는 검출면(33)의 검출 영역(31)을 x= 20㎜, y= 15㎜의 영역으로 했지만, 지문 등의 검출 대상의 크기에 따라 필요한 영역으로 할 수 있다.

또, 반사면(35)을 오목면으로 했지만, 비구면형상 또는 평면이라도 좋다.

또한, 출사면(36)의 형상을 원통면형상으로 했지만, 구면 또는 비구면형상이라도 좋다.

(실시예 11)

도 21은 본 발명의 실시예 11의 요철 패턴 판독 장치의 상면도이다. 도 22는 도 21의 요철 패턴 판독 장치의 측면도이다. 도면에 있어서, (44)는 검출 프리즘, (45)는 검출 프리즘(44)의 입사면, (46)은 제 1 반사면, (47)은 제 2 반사면, (48)은 검출 프리즘(44)의 출사면, (49)는 출사면(48)에 마련된 렌즈, (50)은 렌즈이다. 그 밖의 부호는 상술한 다른 실시예의 구성과 마찬가지이다. 도 23은 검출 프리즘(44)의 입사면(45) 부근의 확대도이다. θA는 검출 프리즘(44)의 입사면(45)과 검출면(33)의 각도, θ3은 검출면(33)에 있어서의 입사각, θE는 입사면(45)에서의 반사각이다.

다음에 동작에 대하여 설명한다. 검출 프리즘(44)의 입사면(45)과 검출면(33)이 이루는 각도θA를 작게 하고 검출면(33)에서의 반사각θ3을 크게 하는 것에 의해, 검출면(33)에서 반사된 지문 등의 요철 패턴 정보를 포함하는 광속을 재차 입사면(45)으로 안내하여 입사면(45)에서 반사시키고, 검출 프리즘(44)의 제 1 반사면(46), 검출 프리즘(44)의 제 2 반사면(47)을 거쳐서 출사면(48)의 렌즈(49)에서 출사된다. 여기서, 입사면(45), 제 1 반사면(46) 및 제 2 반사면(47)에서 광속 L이 전반사 조건을 만족시키도록 검출 프리즘(44)의 각 각도를 설정한다.

이와 같이, 검출 프리즘(44)의 입사면(45)과 검출면(33)이 이루는 각도θA를 작게 하는 것에 의해, 검출 프리즘(44)의 두께를 얇게 할 수 있어 장치의 박형화가 가능하게 된다.

또한, 이 실시예에서는 제 1 반사면(46), 제 2 반사면(47)을 평면으로 했지만, 곡면이라도 좋다.

(실시예 12)

도 24는 본 발명의 실시예 12의 요철 패턴 판독 장치의 상면도이다. 도 25는 도 24의 요철 패턴 판독 장치의 측면도이다. 도면에 있어서, (51)은 검출 프리즘, (52)는 검출 프리즘(51)의 입사면, (53)은 검출 프리즘(51)의 반사면, (54)는 검출 프리즘(51)의 출사면, (55)는 원환체 렌즈이다. 그 밖의 부호는 상술한 다른 실시예의 구성과 마찬가지이다. 도 26은 원환체 렌즈(55)의 구성을 도시한 도면이다.

이 실시예에서는 검출 프리즘(51)의 출사면(54)에 원환체 렌즈(55)를 마련한 것이 특징이다.

이와 같이, 원환체 렌즈(55)를 이용하는 것에 의해, 반사면(53), 원환체 렌즈(55), 제 2 렌즈(38), 제 3 렌즈(39)의 조합에 의한 패턴 정보의 전사(轉寫)에 있어서 왜곡이 적은 전사가 가능하게 된다.

또한, 이 실시예에서는 출사면(54)에 형성되는 렌즈 대신에 원환체 렌즈(55)를 마련했지만, 제 2 렌즈(38), 제 3 렌즈(39)를 원환체 렌즈(55)로 치환해도 좋다.

(실시예 13)

도 27은 본 발명의 실시예 13의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. (56)은 검출 프리즘, (70)은 검출 프리즘(56)의 반사면, (71)은 검출 프리즘(56)의 출사면, (72)는 원환체 렌즈이다. 다른 부호는 상술한 다른 실시예의 구성과 마찬가지이다. θ는 검출 프리즘(56)의 밑변과 수평면인 각도를 나타내며, LP는 검출 프리즘(56)중의 광속을 나타낸다.

이 실시예에서는 상술한 다른 실시예에 있어서의 검출 프리즘의 밑면을 수평면에서 각도θ로 삭제한 것이다. 여기서, 삭제한 영역은 검출 프리즘(56)중의 광속 LP가 통과하지 않는 영역이다.

이와 같이, 검출 프리즘(56)의 밑면을 수평면에서 각도θ로 삭제하는 것에 의해 촬상 장치(41)을 삭제한 공간에 배치할 수 있으므로, 장치를 더욱 얇게 할 수 있다.

또, 이 실시예에서는 검출 프리즘(56)의 밑면을 수평면에서 각도θ로 삭제했지만, 검출 프리즘(56)중의 광속 LP가 통과하지 않는 영역이면 임의의 형상으로 삭제해도 좋다.

또한, 도 27에 있어서, 검출 영역의 길이 y가 15㎜ 이하인 경우, 전자 기판(42) 표면에서 검출면(33)까지의 거리 h가 10㎜ 이하로 되도록 구성하는 것에 의해, 장치의 두께를 노트 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대단말에 내장되어 있는 하드 디스크 장치(hard disk drive)와 동일 정도로 할 수 있고, 노트 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대단말로의 내장이 가능하게 된다.

(실시예 14)

도 28은 본 발명의 실시예 14의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 있어서, (57)은 제 1 반사미러, (58)은 제 2 반사미러, (59)는 제 3 반사미러이다. 그 밖의 부호는 상술한 다른 실시예의 구성과 마찬가지이다.

이 실시예에서는 광원(1)에서 방출된 광속을 제 1 반사미러(57), 제 2 반사미러(58), 제 3 반사미러(59)에 의해 절곡시켜(구부려) 조준렌즈(32)에 입사시킨다. 이러한 구성에 의하면, 광원(1)에서 조준렌즈(32)까지의 광학거리를 유지한 채로 광원(1)에서 조준렌즈(32)까지의 거리를 짧게 할 수 있으므로, 광자계의 길이D를 짧게 할 수 있다.

또, 광원(1)에서 방출되는 광속 L을 촬상 장치(41)의 촬상면에 대하여 수직 방향으로 배치할 수 있으므로, 광원(1)과 촬상 장치(41)을 동일한 전자 기판(42)상에 설치할 수 있어 구성을 간단히 할 수 있다.

도 28은 실시예 14의 다른 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. 이 장치에서는 제 2 반사미러(58) 및 제 3 반사미러(59)를 제 1 직각프리즘(61) 및 제 2 직각프리즘(62)로 치환한 구성이다. 광원(1)에서 방출된 광속을 제 1 반사미러(57), 제 1 직각프리즘(61), 제 2 직각프리즘(62)에 의해 절곡시켜 조준렌즈(32)에 입사시킨다.

이러한 구성에 의하면, 광원(1)에서 조준렌즈(32)까지의 광학거리를 유지한 채로 광원(1)에서 조준렌즈(32)까지의 거리를 짧게 할 수 있으므로, 광학계의 길이 D를 짧게 할 수 있다.

또, 광원(1)에서 방출되는 광속 L을 촬상 장치(41)의 촬상면에 대하여 수직 방향으로 배치할 수 있으므로, 광원(1)과 촬상 장치(41)을 동일한 전자 기판(42)상에 설치할 수 있어 구성을 간단히 할 수 있다.

(실시예 15)

도 30은 본 발명의 실시예 15의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 있어서, (63)은 반환프리즘, (64)는 조준렌즈이다. 그 밖의 부호는 상술한 다른 실시예의 구성과 마찬가지이다.

이 실시예에서는 도 28에 도시한 바와 같은 분산되어 있던 제 1 반사미러(57), 제 2 반사미러(58), 제 3 반사미러(59)를 1개의 투명 수지 또는 유리에 의해 성형된 반환 프리즘(63)으로 치환하고, 반환프리즘(63)의 출사면에 조준렌즈(64)를 형성한 것이다.

이러한 구성에 의하면, 광원(1)에서 조준렌즈(64)까지의 광학거리를 유지한 채로 광원(1)에서 조준렌즈(64)까지의 거리를 짧게 할 수 있어 광학계의 길이 D를 짧게 할 수 있음과 동시에 부품점수를 삭감할 수 있다.

또, 광원(1)에서 방출되는 광속 L을 촬상 장치(41)의 촬상면에 대하여 수직 방향으로 배치할 수 있으므로, 광원(1)과 촬상 장치(41)을 동일한 전자 기판(42)상에 설치할 수 있어 구성을 간단히 할 수 있다.

또, 도 29에 도시한 제 1 반사미러(57), 제 1 직각프리즘(61), 제 2 직각프리즘(62)을 투명 수지 또는 유리에 의해 성형된 반환 직각 프리즘으로 치환하고, 반환 직각 프리즘의 출사면에 조준렌즈(64)를 형성하는 것에 의해, 마찬가지의 효과가 얻어진다.

(실시예 16)

도 31은 본 발명의 실시예 16의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다. 도면에 있어서, (65)는 반환 직각프리즘, Dc는 반환 직각프리즘(65)의 길이, hc는 반환 직각프리즘(65)의 높이이다. 다른 부호는 상술한 다른 실시예의 구성과 마찬가지이다.

이 실시예에서는 검출 영역(31)의 폭 x가 20㎜ 이하일 때, 반환 직각프리즘(65)의 길이 Dc를 15㎜ 이하, 높이 hc를 10㎜ 이하, 조준렌즈(64)의 NA 값을 0.6 이하로 설정한 것이다.

이러한 구성에 의하면, 장치의 두께를 노트 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대단말에 내장되어 있는 하드 디스크 장치와 동일 정도로 할 수 있어 노트 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대단말로의 내장이 가능하게 된다.

(실시예 17)

도 32는 본 발명의 실시예 17의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다.

이 실시예에서는 실시예 13 및 실시예 16을 조합한 것으로서, 검출 영역(31)의 폭 x가 20㎜ 이하, 길이 y가 15㎜ 이하인 경우, 장치 전체의 광학계의 길이 D를 35㎜ 이하, 전자 기판(42)의 표면에서 검출면(33)까지의 높이를 10㎜ 이하에 배치한 것이다.

이러한 구성에 의하면, 장치의 두께를 노트 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대단말에내장되어 있는 하드 디스크 장치와 동일 정도로 할 수 있음과 동시에 장치의 설치면적을 작게 할 수 있으므로, 노트 퍼스널 컴퓨터 등의 휴대단말로의 내장이 용이하게 된다.

(실시예 18)

도 33은 본 발명의 실시예 18의 요철 패턴 판독 장치의 구성을 도시한 도면이다.

이 실시예에서는 촬상 장치(66)를 전자 기판(42) 또는 제 3 렌즈(39)에 직접나칩(bare chip) 실장한다.

이러한 구성에 의하면, 촬상 장치(66)의 패키지가 불필요하게 되므로 장치를 더욱 얇게 할 수 있다.

본 발명에 관한 실시예는 이상과 같지만, 실시예 10에서 설명한 도 20에 있어서의 각도θD의 각각의 값은 다른 실시예에도 적용할 수 있다.

또, 실시예 11을 제외한 상술한 각 실시예에 있어서는 검출 프리즘의 입사면과 검출면이 이루는 각도θA가 45도 미만이며, 또 90도에서 검출면 내면에 대한 조명광속의 반사각θ3을 뺀 각도보다 크게 설정하는 것에 의해, 다음과 같은 효과가 있다. 각도θA를 45도미만으로 하는 것에 의해 장치를 얇게 할 수 있고 각도θA를 90도에서 상기 반사각 θ3을 뺀 각도보다 크게 하는 것에 의해, 검출면에서 반사되는 광속이 입사면에 닿는 것을 방지할 수 있다.

또, 검출 프리즘에 대한 입사광속의 입사각θ1과 입사면에서의 굴절각θ 2는스넬의 법칙, sin(θ1)= n1/n0·sin(θ2)를 만족시킴과 동시에 기하학적으로 θ A= 90°- (θ1+θD)=θ3-θ2를 만족시킨다. θ1, θ2, θ3, θD, n1, n0에 대해서는 도 2와 도 20에 도시하였다. 예를 들면, 검출 프리즘의 굴절률 n1이 1.5인 유리 또는 수지인 것으로 하면, θD가 거의 0도일 때 θA를 24도∼30도로 설정하면 요철 패턴 판독 장치의 두께를 가장 얇게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 관한 요철 패턴 판독 장치는 장치의 소형화 및 박형화를 도모하는데 적합하고, 예를 들면 지문 판독 장치 등에 적합하다.

Claims (20)

1. 요철 패턴을 갖는 피검체가 놓여지는 검출면과, 상기 검출면에 대하여 제 1 각도의 경사를 갖는 입사면을 갖고, 상기 입사면으로의 입사광에 대응하여 상기 검출면에서 반사되는 광을 출사시키는 프리즘과,

   광원을 갖고, 이 광원으로부터의 광을 상기 검출면에 대하여 그 광축이 실질적으로 평행하게 되도록 상기 프리즘의 상기 입사면에 입사시키는 제 1 광학계 및,

   상기 프리즘에서 출사된 출사광을 촬상 장치로 보내는 제 2 광학계를 포함하는 것을 특징으로 하는 요철 패턴 판독 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 출사광은 상기 검출면에 대하여 실질적으로 평행하게 출사되는 것을 특징으로 하는 요철 패턴 판독 장치.
3. 요철 패턴을 갖는 피검체가 놓여지는 검출면과 상기 검출면에 대하여 제1 각도의 경사를 갖는 입사면을 갖고, 상기 입사면으로의 입사광에 대응하여 상기 검출면에서 반사되는 광을 출사시키는 프리즘;

   광원을 갖고, 이 광원으로부터의 광을 상기 검출면에 대하여 그의 광축이 실질적으로 평행하게 되도록 상기 프리즘의 상기 입사면에 입사시키는 제1 광학계 및;

   상기 프리즘에서 출사된 출사광을 촬상 장치로 보내는 제2 광학계를 구비하고,

   상기 프리즘은 상기 검출면에 대하여 제2 각도의 경사를 갖는 출사면을 갖고, 상기 출사광이 상기 출사면에서 상기 검출면에 대하여 실질적으로 평행하게 출사되는 것을 특징으로 하는 요철 패턴 판독 장치.
4. 요철 패턴을 갖는 피검체가 놓여지는 검출면과 상기 검출면에 대하여 제1 각도의 경사를 갖는 입사면을 갖고, 상기 입사면으로의 입사광에 대응하여 상기 검출면에서 반사되는 광을 출사시키는 프리즘;

   광원을 갖고, 이 광원으로부터의 광을 상기 검출면에 대하여 그의 광축이 실질적으로 평행하게 되도록 상기 프리즘의 상기 입사면에 입사시키는 제1 광학계 및;

   상기 프리즘에서 출사된 출사광을 촬상 장치로 보내는 제2 광학계를 구비하고,

   상기 출사광은 상기 입사광에 대하여 역방향으로 상기 프리즘에서 상기 검출면에 대하여 실질적으로 평행하게 출사되는 것을 특징으로 하는 요철 패턴 판독 장치.
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