KR100908860B1

KR100908860B1 - 촬상 장치

Info

Publication number: KR100908860B1
Application number: KR1020080025933A
Authority: KR
Inventors: 요시오 요시즈; 히로유키 다나카
Original assignee: 후지쯔 가부시끼가이샤; 후지츠 프론테크 가부시키가이샤
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2008-03-20
Publication date: 2009-07-21
Also published as: KR20080086826A; JP4975494B2; JP2008233796A; US7615734B2; CN101271246B; CN101271246A; US20080230681A1

Abstract

본 발명은, 대상물을 조명하여 대상물의 반사광으로부터 대상물을 촬상하는 촬상 장치에 관한 것이며, 장치의 소형화와 조립의 용이화를 도모하는 것을 과제로 한다.

이미지 센서(30)의 주위 위치에 복수의 발광 소자(22, 24)를 탑재하고, 이 복수의 발광 소자의 빛을 도광체(10)로 촬상 범위에 유도하여 조명한다. 또한, 이 촬상계와 조명계가 근접해 있는 촬상 장치를, 도광체(10)의 돌기(16)를, 촬상 범위 밖의 빛을 차단하는 후드(78)의 하단(78-4)으로 가압하고, 또한 후드(78)의 상단을 필터(76)로 가압한다. 또한, 후드(78)의 하단에 슬릿(78-7)을 마련한다. 후드에 가시광 필터를 부착하고, 가시광 필터를 외장 케이스에 고착하여, 접착 공정을 생략하고 조립하여도, 슬릿의 스프링 동작에 의해, 후드와 가시광 필터 사이에 간극이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

촬상 장치{IMAGE CAPTURE DEVICE}

본 발명은 발광 소자의 빛을 대상물에 유도해서 조사하여, 촬상하기 위한 촬상 장치에 관한 것이며, 특히 조립이 용이한 소형의 촬상 장치에 관한 것이다.

대상물에 균일한 빛을 조사하여, 대상물의 소정 범위를 촬상하는 촬상 장치가 널리 이용되고 있다. 이러한 촬상 장치의 촬상 화상을 이용하여, 화상 처리하는 화상 처리 시스템에서는, 특히 선명한 촬상 화상이 요구된다.

예컨대, 최근의 생체 인식(biometrics) 기술의 발전에 따라, 인간 신체의 개인을 구별할 수 있는 부분인 생체의 특징을, 예컨대 수족의 지문, 눈의 망막, 안면, 혈관 등을 촬상해서 생체의 특징을 인식하여, 개인 인증하는 장치가 여러 가지 제공되어 있다.

특히, 손바닥이나 손등, 손가락의 혈관, 장문(掌紋)은, 비교적 대량의 개인특징 데이터를 얻을 수 있기 때문에, 개인 인증의 신뢰성에 적합하다. 또한, 혈관(정맥)의 모양은 태아 때부터 평생 변하지 않으며, 개인마다 고유하다고 알려져 있어 개인 인증에 적합하다.

이러한 생체 인증 등에는, 대상물(생체 인증에서는 인간 신체의 일부)을 비 접촉으로 촬상할 필요가 있다. 이 때문에, 촬상 장치는 어떤 촬상 범위(거리 및 면적)에 있어서, 광 강도가 균일한 빛을 발사하고, 그 촬상 범위의 반사광을 센서로 수광해, 전기 신호로 변환하여 촬상 화상 신호를 출력한다.

이 촬상 장치로서, 종래, 중앙에 촬상 유닛을 배치하고, 그 주위에 복수의 발광 소자(점광원 소자)를 배치하는 구성이 제안되어 있다(예컨대, 특허 문헌 1). 이 제안에서는, 각 점광원 소자로, 소정의 촬상 범위를 분담하여 조사하기 위해서, 점광원 소자를 촬상 유닛 주위에 이격하여 배치하고, 또한 소정의 광 강도의 균일광을 촬상 범위에 제공하기 위해서, 촬상 유닛보다 대상물에 근접하여 배치하고 있었다.

[특허 문헌 1] WO 2004/088588호 공보(도 1 및 도 6)

이러한 종래의 촬상 장치에서는, 상술한 바와 같이, 점광원 소자를 이격하여 배치하기 때문에, 장치의 소형화가 곤란하고, 장치에 삽입하는 데 제한이 있다. 또한, 소형화하면, 조립에 시간이 걸리고, 불량품의 발생률도 높다. 이 때문에, 소형이며 저렴한 촬상 장치의 실현이 곤란하다.

따라서, 본 발명의 목적은 소형 구성이며, 대상물에 대하여 넓게 조명해서 촬상하고, 또한 조립이 용이한 촬상 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 소형 구성이며, 대상물에 대하여 넓게 조명해서 촬상하고, 또한 불량품의 발생을 줄이는 촬상 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 소형 구성이며, 대상물에 대하여 넓게 조명해서 촬상하고, 또한, 촬상 유닛에의 불필요한 빛의 침입을 방지하기 위한 촬상 장치를 제공하는 데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 대상물을 조명하여, 상기 대상물로부터의 반사광을 수광해서, 촬상하는 촬상 장치에 있어서, 상기 반사광을 수광하는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서의 주위 위치에 탑재된 복수의 발광 소자와, 상기 복수의 발광 소자의 빛을 촬상 범위에 유도하여, 상기 촬상 범위를 조명하는 도광체와, 상기 도광체의 내부에 수용되며, 상기 조명된 촬상 범위의 대상물의 반사광을 상기 이미지 센서에 유도하기 위한 광학 유닛과, 상기 광학 유닛과 상기 도 광체의 상기 대상물측에 설치되며, 케이스에 부착된 광학 필터와, 상기 광학 유닛의 촬상 범위 밖의 빛을 차단하기 위한 후드를 포함하며, 상기 도광체에 복수의 돌기를 마련하고, 상기 후드의 하단에 슬릿을 마련하며, 상기 후드의 하단으로 상기 도광체의 돌기를 가압하고, 또한 상기 후드의 상단을 상기 케이스에 부착된 상기 광학 필터로 가압한다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 후드의 하단의 상기 슬릿에 대응하는 위치에, 상기 후드를 상기 돌기에 위치 결정하는 위치 결정 리브를 마련하였다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 후드의 하단에, 복수의 슬릿을 마련하고, 또한 상기 위치 결정 리브를 복수 마련하였다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 후드의 하단에, 상기 도광체의 돌기를 사이에 두도록 한 쌍의 상기 위치 결정 리브를 마련하였다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 도광체의 상기 복수 돌기에 대응하여, 상기 후드의 하단에, 복수의 상기 슬릿과, 복수의 상기 위치 결정 리브를 마련하였다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 도광체의 내면에, 원주 방향으로 상이한 위치에, 상기 복수 돌기를 마련하고, 상기 후드의 하단에, 상기 복수의 돌기와 대응하여, 복수의 상기 슬릿과, 복수의 상기 위치 결정 리브를 마련하였다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 후드의 하단의 상기 슬릿의 중앙에 대응하는 위치에, 상기 후드를 상기 돌기에 위치 결정하는 위치 결정 리브를 마 련하였다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 후드는 상기 광학 유닛을 지지하는 가압부와, 상기 촬상 범위 밖의 빛을 차단하기 위한 후드 외벽과, 상기 외벽 하부에 마련된 상기 슬릿과, 상기 도광체의 돌기를 가압하는 상기 위치 결정 리브를 갖는다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 후드는 상기 후드 상부에 설치된 플랜지를 갖는다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 이미지 센서와, 상기 복수의 발광 소자와, 거리 측정용 발광 소자를 탑재한 회로 기판과, 상기 회로 기판에 탑재되며, 상기 거리 측정용 발광 소자의 발광광을 스폿광에 집속하여, 상기 대상물에 조사하는 조리개(aperture)와, 상기 조리개의 일부에 마련되어 상기 도광체의 하단의 일부를 지지하는 지지 블록을 갖는다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 도광체는 상기 발광 소자의 빛을 도입하기 위한 하단부와, 상기 촬상 범위에 빛을 출사하기 위한 상단부와, 상기 하단부로부터 상기 상단부로, 상기 발광 소자의 빛을 유도하는 도광부를 갖는다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 복수의 발광 소자는, 상기 이미지 센서 주위의 원을 따라서 소정의 간격으로 상기 회로 기판에 탑재되고, 상기 도광체는 상기 원에 대응한 링 형상으로 구성되었다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 도광체와 상기 복수의 발광 소자 사이에 마련되어 상기 발광 소자의 빛을 확산, 편광시키는 확산·편광판과, 상기 회로 기판에 마련되어 상기 확산·편광판을 탑재하는 탑재대를 더 포함한다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 거리 측정용 발광 소자는 상기 발광 소자의 외측 위치에서 상기 회로 기판에 탑재되었다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 복수의 발광 소자는 적외광을 발광하는 발광 소자로 구성되고, 상기 광학 필터는 가시광을 필터링하는 광학 필터로 구성되었다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 거리 측정용 발광 소자는 4개의 발광 소자로 구성되고, 또한 상기 발광 소자의 외측 위치에서 대각 관계가 되도록 상기 회로 기판에 탑재되었다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 회로 기판과 접속되며, 외부와 접속하기 위한 제어 기판과, 홀더 어셈블리에 마련되어 상기 제어 기판을 지지하는 슬롯을 더 포함한다.

또한, 본 발명에서는, 바람직하게는, 상기 이미지 센서는 생체의 일부를 촬상한다.

본 발명에서는, 후드의 하단에 슬릿을 마련하였기 때문에, 후드에 가시광 필터를 부착하고, 가시광 필터를 외장 케이스에 고착하여, 접착 공정을 생략하고 조립하여도, 슬릿의 스프링 동작에 의해, 후드와 가시광 필터 사이에 간극이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 촬상 대상에 조사하는 빛 이외의 빛이 간극으로부터 광학 유닛(34)에 침입하는 것을 방지하고, 외광을 차단하여 선명한 촬상을 실현할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를, 촬상 장치의 구성, 조명 기구, 후드의 구성, 다른 실시형태의 순으로 설명한다.

(촬상 장치)

도 1은 본 발명의 일실시형태의 촬상 장치의 분해 구성도, 도 2는 도 1의 기판의 상면도, 도 3은 도 1의 촬상 장치의 단면도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 카메라 기판(20)과 제어 기판(60)이 마련된다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 카메라 기판(20)의 중앙에는, CMOS 이미지 센서 등의 이미지 센서(30)와, 편광판(32)이 설치된다. 카메라 기판(20)의 이미지 센서(30) 주위에 복수의 발광 소자(22, 24)와 수광 소자(26)가 탑재된다.

즉, 카메라 기판(20)의 중앙에 이미지 센서(30)가 탑재되고, 그 위에 편광판(32)이 부착된다. 카메라 기판(20)의 이미지 센서(30) 주위의 원을 따라서, 복수의 발광 소자(22, 24)와 수광 소자(26)가 탑재된다. 이 실시예에서는, 제1 파장의 빛을 발광하는 제1 발광 소자(LED)(22)와 제2 파장의 빛을 발광하는 제2 발광 소자(LED)(24)가 이미지 센서(30)의 각 변에 각각 2개 설치되어 있다. 즉, 제1 발광 소자(LED)(22)와 제2 발광 소자(LED)(24)는 이미지 센서(30) 주위에 각각 8개 설치된다.

이 제1 발광 소자(22)와 제2 발광 소자(24) 사이에 수광 소자(포토다이오드)(26)가 설치된다. 이 수광 소자(26)는 제1 발광 소자(22)와 제2 발광 소자(24) 의 빛[후술하는 편광판(44)으로부터의 반사광]을 수광하고, 제1 발광 소자(22)와 제2 발광 소자(24)의 APC(자동 파워 제어)를 수행하기 위해서 설치된다.

제1 발광 소자(22)는 예컨대 제1 파장의 근적외선을 발광하고, 제2 발광 소자(24)는 그것과 파장이 다른 빛을 발광한다. 이 제1 발광 소자(22)와 제2 발광 소자(24)는 개별 타이밍에서 발광 구동된다. 파장이 다른 양 발광 소자(22, 24)에 의한 조명에 의한 2개의 촬상 화상을 이용하여, 목적으로 하는 대상물의 패턴(여기에서는 혈관상)의 인식을 용이하게 한다.

이 예에서는, 개별 타이밍에서 발광하는 제1, 제2 발광 소자(22, 24)의 각각의 자동 파워 제어를 수행하기 때문에, 하나의 수광 소자(26)가 제1, 제2 발광 소자(22, 24)의 빛을 수광하도록, 제1, 제2 발광 소자(22, 24) 사이에 배치되어 있다. 이 때문에, APC 제어를 위한 수광 소자의 수를 감소시킬 수 있다.

도 2로 되돌아가서, 또한, 카메라 기판(20)의 네 모퉁이에는, 대상물과의 거리를 계측하기 위한 4개의 거리 계측용 발광 소자(52)가 설치된다. 이 4개의 거리 계측용 발광 소자(52)는 카메라 기판(20)의 대각선상에 배치되며, 또한 각각 발광 소자(52)의 간격은 가장 거리가 먼 대각선 상에 배치된다. 이 4개의 거리 계측용 발광 소자(52)에 의한 측정 거리로부터 대상물(여기에서는 손바닥)의 기울기를 검출한다.

즉, 1장의 카메라 기판(20)에는, 대상물의 촬상을 위한 조명계(22, 24, 26)와, 촬상계(30, 32)가 설치되고, 거리 계측계(52)도 설치된다.

도 1로 되돌아가서, 카메라 기판(20)의 발광 소자(22, 24)의 상방에는, 4장 의 확산판(44)과 4장의 편광판(42)이 설치된다. 이 확산판(44)과 편광판(42)은 카메라 기판(20)의 4변에 장착되는 편광·확산대(46)에 부착된다. 확산판(44)은 제1, 제2 발광 소자(22, 24)의 지향성이 있는 발광 분포를 어느 정도 확산시킨다. 편광판(42)은 제1, 제2 발광 소자(22, 24)의 자연광을 직선 편광으로 변환한다.

이 4장의 편광판(42)의 상방에는, 링 형상의 도광체(10)가 설치된다. 도광체(10)는 예컨대 수지로 구성되며, 또한 카메라 기판(20)의 제1, 제2 발광 소자(22, 24)의 빛을 상방으로 유도하여, 대상물에 균일광을 조사한다. 이 때문에, 도광체(10)는 카메라 기판(20)의 발광 소자(22, 24)의 배치에 따라 링 형상을 갖는다. 이 도광체(10)는 도 4 이하에서 설명하는 바와 같이, 제1, 제2 발광 소자(22, 24)의 빛을 상방으로 유도하면서, 대상물에 균일광을 조사한다.

또한, 카메라 기판(20)의 대략 중앙의 이미지 센서(30) 위에서, 또한 링 형상의 도광체(10) 내에, 광학 유닛(34)(도 3에서 후술한다)이 카메라 기판(20)에 부착된다. 광학 유닛(34)은 집광 렌즈 등의 렌즈 광학계로 이루어진다.

이 카메라 기판(20)의 거리 측정용 발광 소자(52)에는 조리개(50)가 부착된다. 조리개(50)는 거리 측정용 발광 소자(52)의 빛이 대상물 방향을 향하도록, 다른 방향으로의 빛의 확산을 차폐한다.

카메라 기판(20)과는 별도로 제어 기판(60)이 마련된다. 제어 기판(60)은 외부와 접속하기 위한 것이며, 외부 커넥터(62)와, 카메라 기판(20)과의 카메라 커넥터(64)를 갖는다. 이 제어 기판(60)은 카메라 기판(20)의 하부에 설치되며, 카메라 커넥터(64)에 의해 카메라 기판(20)과 전기적으로 접속한다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가시광 차단 필터판(76), 후드(78), 홀더 어셈블리(70A, 70B), 외장 케이스(74)를 준비한다. 그리고, 가시광 차단 필터판(76)은 외부로부터 이미지 센서(30)에 들어가는 가시광 성분을 차단한다. 또한, 후드(78)는 도 10을 이용하여 이하에 설명하는 바와 같이, 소정의 촬상 범위 밖의 빛이 광학 유닛(34)에 들어가는 것을 차단하며, 도광판(10)으로부터 누설되는 빛이 광학 유닛(34)에 침입하는 것을 방지한다.

상술한 바와 같이, 카메라 기판(20)에는 이미지 센서(30), 발광 소자(22, 24), 수광 소자(26), 거리 측정용 발광 소자(52)가 탑재된다. 즉, 하나의 기판에, 조명계와 촬상계의 기본 구성을 탑재하고 있다. 이 때문에, 탑재 기판이 1장으로 끝나, 비용 절감에 기여한다.

또한, 발광 소자(22, 24)의 상부에, 링 형상의 도광판(10)을 설치하여, 발광 소자(22, 24)의 빛을 가시광 필터(76)에 유도하고 있다. 이 도광체(10)는 발광 소자(22, 24)의 빛을 분광시켜 가시광 필터(76)에 출사한다. 이 때문에, 발광 소자(22, 24)를 이미지 센서(30)에 근접하여 설치해도, 동일 기판(20)에 설치하여 소형화할 수 있고, 대상물에 균일한 빛을 조명할 수 있다.

또한, 도광판(10)은 링 형상이기 때문에, 링(10) 내에, 광학 유닛(34)을 수용할 수 있으며, 더욱 소형화가 가능해진다. 또한, 후드(78)는 소정의 촬상 범위 밖의 빛이 광학 유닛(34)에 들어가는 것을 차단하며, 도광판(10)으로부터 누설되는 빛이 광학 유닛(34)에 침입하는 것을 방지한다. 이 때문에, 도광판(10)이나, 발광 소자(22, 24)를 이미지 센서(30), 광학 유닛(34)에 근접하여 설치해도, 촬상 정밀 도의 저하를 방지할 수 있다.

게다가, 카메라 기판(20)에 거리 측정용 발광 소자(52)를 설치하였기 때문에, 거리 측정하는 카메라 유닛을 보다 소형화할 수 있다. 제어 기판(60)이 카메라 기판(20)의 하부에 접속되고, 또한 제어 기판(60)의 외부 커넥터(62)에 외부 케이블이 접속된다.

그리고, 카메라 기판(20)에 이미지 센서(30), 발광 소자(22, 24), 수광 소자(26), 거리 측정용 발광 소자(52)를 탑재하고, 이 카메라 기판(20)과, 확산·편광대(46), 확산판(44), 편광판(42), 조리개(50), 광학 유닛(34), 도광체(10)와, 후드(78), 제어 기판(60)을 홀더 어셈블리(70A, 70B)에 부착하여, 카메라 부분을 조립한다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 홀더 어셈블리(70A, 70B)는 하부에 제어 기판(60)을 삽입하는 슬롯(70-3)과, 중앙에 카메라 기판(20)을 지지하는 지지부(70-2)와, 그 위에 확산·편광판 탑재대(46)를 끼워 넣기 위한 돌기(70-1)를 갖는다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 도광판(10)은 하부의 홈부(12) 근방에, 돌출 블록(16)을 가지며, 또한, 후드(78)는 가압부(78-4)와, 후드 외벽(78-1)과, 후드 외벽(78-1)의 상부에 마련된 플랜지(78-3)와, 하부의 가압 블록(78-5)을 갖는다.

도 1 및 도 3을 참조하여 이들의 구성에 의한 조립 동작을 설명한다. 도 2에서 도시한 이미지 센서(30), 발광 소자(22, 24), 수광 소자(26), 거리 측정용 발광 소자(52)를 탑재한 카메라 기판(20)에, 일체화된 확산·편광대(46)와 조리개(50) 를, 조리개(50)의 다리를 삽입하여 부착한다. 이 확산·편광판 탑재대(46)에는 미리 확산판(44)과 편광판(42)이 접착 등으로 부착되어 있다.

다음으로, 이 카메라 기판(20)에 제어 기판(60)을 커넥터 접속하고, 이 조립체에, 양측으로부터 홀더 어셈블리(70A, 70B)를 부착한다. 이때, 도 1에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 홀더 어셈블리(70A, 70B)의 슬롯(70-3)에 제어 기판(60)을 삽입하고, 지지부(70-2)에 카메라 기판(20)을, 돌기(70-1)에 확산·편광판 탑재대(46)를 끼워 넣도록 부착한다.

다음으로, 이 조립체를 케이스(74)에 삽입한 후, 광학 유닛(34)을 카메라 기판(20)에 세팅하고, 도광체(10)를, 도광체(10)의 하부가 조리개(50)의 지지 블록(50-2)(도 3 참조)에 실리도록 부착한다. 그리고, 후드(78)를, 그 하부 블록(78-5)이 도광체(10)의 돌출 블록(16)에 실리도록 부착하고, 마지막으로, 가시광 차단 필터판(76)을 케이스(74)의 측면에 접착한다.

이와 같이 측판을 구성하는 홀더 어셈블리(70A, 70B)에 기판(20, 60)의 지지부(70-2, 70-3)를 마련하여 기판(20, 60)을 지지하고, 또한 거리 센서의 조리개(50), 도광체(10), 후드(78)를 상호 결합하도록 구성하며, 최상부의 가시광 차단 필터판(76)으로 가압한다. 이에 따라, 접착 부위가 대폭으로 감소하며, 특히 케이스(74) 내에서 접착제를 도포하여 접착하는 공정이 없어진다.

이 때문에, 소형의 촬상 장치(1), 예컨대, 종횡 3.5 ㎝×3.5 ㎝ 정도의 촬상 장치를 거의 접착 공정 없이 조립할 수 있다. 또한, 접착 공정은 여분의 부분에 접착제가 도포되면, 제품 자체에 불량이 발생하고, 또한 접착해도 건조하기까지 약 1 시간이 걸려 작업성이 나쁘다.

또한, 각종 부품의 접착제의 종류가 다르면, 상용성이 문제가 되어, 접착제의 종류도 제한된다. 이 때문에, 접착 공정 없이 조립하는 것은, 불량품의 발생을 방지하고, 또한 작업성을 높이는 점에서 유효하다.

(조명 기구)

다음으로, 도광체를 포함하는 조명 기구를 설명한다. 도 4는 본 발명의 일실시형태의 도광체의 동작 설명도, 도 5는 도 4의 조명 기구의 상세 구성도, 도 6은 도 5의 도광체의 사다리꼴 노치부의 설명도, 도 7 내지 도 9는 도 5의 도광체의 도광 및 확산 동작의 설명도이다. 또, 이하의 도면에서, 설명의 간략화를 위하여, 도광체의 형상을 간략화하고 있다.

도 4에 있어서, 도 1 및 도 3에서 도시한 것과 동일한 것은 동일한 기호로 나타내고 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 도광체(10)는 점광원인 발광 소자(22, 24)의 빛을 3분할하도록, 가시광 필터(76)에 유도한다.

즉, 도광체(10)로부터는, 기본적으로, 광학 유닛(34) 방향의 빛(A3), 도광체(10)의 길이 방향의 빛(A2), 광학 유닛(34)과 반대 방향의 빛(A1)이 발사된다. 이 도광체(10)를 설치함으로써, 하나의 점광원(22, 24)이 가시광 필터(76) 근방에서는, 마치 3개의 점광원으로서 작용할 수 있다.

도 5에 도시하는 바와 같이, 도광체(10)는 상부 사면(斜面)(14)과, 2개의 측면(10-1, 10-2)과, 하부 사다리꼴 홈부(12)로 이루어진다. 하부 사다리꼴 홈부(12)는 편광판(42), 확산판(44)을 통하여 발광 소자(22, 24)에 대향하며, 발광 소 자(22, 24)로부터의 빛을 수광한다. 또한, 상부 사면(14)은 광학 유닛(34)측이 높은 사면이다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(22, 24)로부터 발광 강도 분포(B)는, 상부를 향하여 긴(강한) 원호 형상을 이루고 있다. 즉, 발광 소자(22, 24)의 광 반사 방향(소자의 수직 방향)의 광 성분(B1)의 강도가 그 양측 방향의 광 성분(B2, B3)보다 강하다. 도광체(10)의 사다리꼴 형상 홈(12)은 출사측에서, 도 4와 같이, 기본적으로 3개의 점광원으로 간주할 수 있도록, 이 강도 분포(B)에 대응하여 형성되어 있다.

즉, 도광체(10) 내에서의 반사에 의해, 3개의 점광원이 되도록, 사다리꼴 형상 홈(12)은, 광 성분(B1)을 도입하는 평탄 부분(12b)과, 그 양측의 광 성분(B2, B 3)을 도입하기 위하여, 이 광 성분(B2, B3)의 방향에 따른 기울기를 갖는 한 쌍의 사면 부분(12a, 12c)으로 구성되어 있다. 이 사다리꼴 형상 홈(12)의 형상에 의해, 마치 점광원(22, 24)의 빛을 3개의 빛으로 분할하는 작용을 달성한다.

또한, 이 평탄 부분(12b)과 사면 부분(12a, 12c)의 길이는, 후술하는 바와 같이, 도광체(10)의 출사광에 의해, 소정의 영역의 광 강도가 대략 균일하게 되도록 설정되어 있다. 여기에서는, 최대의 광 강도의 광 성분(B1)을 수광하는 평탄 부분(12b)의 길이가, 그것보다 약한 광 강도의 광 성분(B2, B3)을 수광하는 사면 부분(12a, 12c)의 길이보다 짧다. 이에 따라, 광 강도 분포에 따라서, 분할되는 광량을 조정하고 있다.

이 동작을 도 7 내지 도 9에서 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(22, 24)의 발광 강도 분포(B)의 좌측 성분(B2)은 도광체(10)의 좌측 사면 부분(12a)으로부터 도광체(10)의 좌측면(10-2)에 입사하고, 좌측면(10-2)에서 반사하여, 도광체(10)의 우측면(10-1)으로 향한다. 그리고, 우측면(10-1)으로 향한 빛은 우측면(1O-1)에서 반사하여, 다시, 좌측면(10-2)으로 향하고, 좌측면(10-2)에서 반사되어, 상부 사면(14)에 대략 수직으로 입사하며, 촬상 범위의 최외부에 출사한다.

또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(22, 24)의 발광 강도 분포(B)의 중앙 성분(B1)은, 도광체(10)의 중앙 평탄 부분(12b)으로부터 도광체(10)에 입사하고, 상부 사면(14)에 비스듬히 입사하며, 촬상 범위의 최내부에 출사한다.

또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 발광 소자(22, 24)의 발광 강도 분포(B)의 우측 성분(B3)은, 도광체(10)의 우측 사면 부분(12c)으로부터 도광체(10)의 우측면(10-1)에 입사하고, 우측면(10-1)에서 반사하여, 도광체(10)의 좌측면(10-2)으로 향한다. 그리고, 좌측면(10-2)으로 향한 빛은, 좌측면(10-2)에서 반사하여, 상부 사면(14)에 대략 수직으로 입사하고, 촬상 범위의 최내부와 최외부 사이에 출사한다.

도 7 내지 도 9를 합성하면, 도 5와 같은 광로도가 된다. 즉, 도광체(10)는 점광원(22, 24)의 점발광을, 사다리꼴 형상 홈부(12)에서 3개의 빛으로 분할하고, 각각의 빛을 도광체(10) 내의 측면의 반사를 이용하여, 도광체(10)의 출사측에서, 3개의 점광원이 존재하는 것처럼 작용하도록 출사한다.

이 경우에, 광학 유닛(34), 이미지 센서(30)의 촬상 범위를 고려하여, 도광 체(10)의 상부 사면(14)에서 출사 방향을 조정한다. 또한, 촬상 범위에서, 대략 균일한 광 강도를 얻기 위해서는, 도 6에서 설명한 발광 소자(22, 24)의 발광 강도 분포(B)를 고려하여, 도광체(10)의 사다리꼴 형상 홈부(12)의 평탄 부분(12b), 사면 부분(12a, 12c)의 길이, 즉 입사폭 또는 입사량을 조정한다.

여기에서는, 대략 균일한 광 강도를 얻기 위하여, 도 6에서 설명한 발광 소자(22, 24)의 발광 강도 분포(B)에 있어서, 중앙의 광 강도가 강하고, 그 주위가 그것보다 약하기 때문에, 도광체(10)의 사다리꼴 형상 홈부(12)의 평탄 부분(12b)의 길이를, 사면 부분(12a, 12c)의 길이보다 짧게 하여, 광 강도가 강한 부분이 평탄 부분(12b)에 뿐만 아니라, 사면 부분(12a, 12c)에도 입사하도록 하고 있다.

그리고, 도광체(10)의 사다리꼴 형상의 홈(12)과 상부 사면(14)과, 도광체(10)의 반사를 이용하여, 반사광이나 직진광을, 촬상 범위에 대략 균일한 광 강도를 얻도록 확산시켜 출사할 수 있다. 즉, 이미지 센서(30)의 촬상 범위에, 대략 균일한 광 강도의 빛을 조사할 수 있다.

(후드의 구성)

도 10은 후드(78)의 사시도, 도 11은 후드의 단면도, 도 12는 후드의 상면도이다. 도 10 내지 도 12에 도시하는 바와 같이, 후드(78)는 후드 외벽(78-1)과, 후드 외벽(78-1)의 가압부(78-4)와, 노광 구멍(78-2)과, 후드 외벽(78-1)의 최상부에 마련된 플랜지(78-3)와, 도 3에서 설명한 하부 블록(78-5)을 갖는다.

또한, 하부 블록(78-5)에는, 수평 방향으로 연장되는 복수(여기에서는 3개)의 슬릿(78-7)이 마련된 저부(底部; 78-8)가 마련된다. 이 저부(78-8)에 복수의 위 치 결정 리브(78-6)가 마련된다. 각 위치 결정 리브(78-6)는 각각 슬릿(78-7)의 중앙 위치에 대응하여 한 쌍 마련된다.

한편, 도광체(10)에는, 돌기 형상의 돌출 블록(16)이 도광체(10)의 최하면의 내주측에 등간격으로 복수(여기에서는 3개) 마련된다. 도 3에서 전술한 바와 같이, 이 3개의 돌출 블록(16)이 후드(78)의 저부(78-5)를 지지한다.

다음으로, 이 후드의 동작을 설명한다. 도 13은 후드(78)의 슬릿의 동작 설명도, 도 14는 후드(78)의 부착시의 단면도, 도 15는 후드(78)의 동작 설명도이다.

도 3, 도 14에 도시하는 바와 같이, 후드(78)의 노광 구멍(78-2)은, 광학 유닛(34)을 세팅하는 것이며, 후드(78)의 가압부(78-4)는 광학 유닛(34)을 원주 방향에서 지지한다(도 3도 참조).

도 14에 도시하는 바와 같이, 후드(78)를 도광체(10)에 삽입한다. 이때, 후드(78)의 2개의 위치 결정 리브(78-6) 사이에, 도광체(10)의 돌기 형상의 돌출 블록(16)이 위치하도록, 후드(78)를 도광체(10)에 삽입한다. 이에 따라, 후드(78)는 도광체(10)에 지지된다. 즉, 후드(78)는 3점에서 지지된다.

또한, 후드(78)는 2개의 위치 결정 리브(78-6) 사이에 도광체(10)의 돌기 형상의 돌출 블록(16)을 두기 때문에, 후드(78)의 회전을 방지할 수 있다. 또한, 도 13과 같이, 각 위치 결정 리브(78-6)는 각각 슬릿(홈)(78-7)의 중앙 위치에 대응하여, 한 쌍 마련되어 있기 때문에, 돌출 블록(16)의 압박에 의해 슬릿(78-7)이 변형하여, 스프링과 같이 동작한다.

이 때문에, 도 14에 도시하는 바와 같이, 후드(78)의 상부[플랜지(78-3)를 포함한다]에 가시광 필터(76)를 부착하고, 가시광 필터(76)를 외장 케이스(74)(도 1, 도 3 참조)에 고착했을 때에, 후드(78)의 상부는 가시광 필터(76)에 밀착한다.

이에 따라, 외부로부터의 진동이나 충격이 주어져도, 후드(78)와 가시광 필터(76) 사이에 간극이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 간극이 발생하면, 촬상 대상에 조사하는 빛 이외의 빛이 간극으로부터 광학 유닛(34)에 침입하여, 외광을 차단할 수 없으며, 선명한 촬상이 곤란해진다.

이 실시형태에서는, 슬릿(78-7)의 스프링 동작에 의해, 후드(78)와 가시광 필터(76) 사이에 간극이 발생하는 것을 방지하고 있기 때문에, 촬상 대상에 조사하는 빛 이외의 빛이 간극으로부터 광학 유닛(34)에 침입하는 것을 방지하고, 외광을 차단하여, 선명한 촬상을 실현할 수 있다.

특히, 후드(78)는 수지로 형성되기 때문에, 이 촬상 장치를 부착한 기기(예컨대, 자동 현금 거래 장치)의 기계적 동작에 의한 진동이나 충격을 받는 일이 있더라도 슬릿(78-7)의 효과는 유효하다.

또한, 도 1, 도 3에서 설명한 바와 같이, 소형화를 위하여, 촬상 유닛(34, 30)과, 조명 기구(22, 10)를 근접시키면, 출사계인 조명 기구로부터의 빛이 촬상계(34, 30)에 입사하여, 촬상 화상에 영향을 미친다. 이 때문에, 출사계와 촬상계를 광학적으로 분리할 필요가 있어 후드(78)를 설치하고 있다.

이 후드(78)는 빛을 투과하지 않는 차폐 부재로 구성되며, 후드 외벽(78-1)을 도광체(10) 방향에 위치시킨다. 대략 수직의 후드 외벽(78-1)은, 도광체(10)로부터 직접 입사하거나, 또는 가시광 필터(76)의 하면에서 반사한 빛의 촬상 유 닛(34, 30)으로의 입사를 차폐한다. 또한, 후드 외벽(78-1)은 대상물로부터의 반사광의 입사 범위를 제한한다.

또한, 도 15에 도시하는 바와 같이, 후드 외벽(78-1)의 상부에 마련한 플랜지(78-3)는 도광체(10) 방향으로 연장되어 있으며, 도광체(10)로부터 출사한 빛 중 가시광 필터(76)의 상면에서 반사한 빛(L1, L2, L3)이 촬상 유닛(34, 30)에 입사하는 것을 차단한다. 이러한 반사광(L1, L2, L3)은 후드(78)의 상단에서 재반사하여, 대상물에 조사된다.

또한, 도광체(10)의 단부로부터 출사된 빛(L4)이나 미광(迷光)을 차단하여, 촬상 유닛(34, 30)에 입사하는 것을 차단한다. 이 때문에, 플랜지(78-3)에 의한 차단은 촬상 화상의 선명화에 유효하다.

이와 같이, 후드(78)는 소정의 촬상 범위 밖의 빛이 광학 유닛(34)에 들어가는 것을 차단하고, 도광판(10)으로부터의 출사광 중 대상물에의 조사에 기여하지 않는 빛이 광학 유닛(34)에 침입하는 것을 방지한다.

(다른 실시형태)

상술한 실시형태에서는, 촬상 대상물을 손바닥으로 설명하고, 촬상 대상의 화상 처리를 손바닥의 정맥 패턴 인증으로 설명하였으나, 손의 장문, 손등의 혈관상이나, 손가락의 혈관상, 얼굴, 홍채 등의 다른 생체의 특징을 이용한 생체 인증에도 적용할 수 있으며, 또한, 생체 인증의 용도에 한정되지 않고, 다른 용도에도 적용할 수 있다.

또한, 발광 소자를 2개의 파장의 발광 소자로 설명하였으나, 1개의 파장의 것이어도 좋다. 거리 측정용 발광 소자의 수도 4개에 한정되지 않고, 복수이면 된다. 후드의 지지점수는 최저 3개이면, 후드의 자세(각도) 변화를 방지할 수 있다. 그러나, 슬릿의 수는 3개에 한정되지 않고, 그 이상이어도 좋다. 마찬가지로, 슬릿의 수도 3개 이상이면, 자세 변화를 방지하고, 간극을 없앨 수 있다.

이상, 본 발명을 실시형태에 의해 설명하였으나, 본 발명의 취지의 범위 내에서, 본 발명은 여러 가지 변형이 가능하고, 본 발명의 범위에서 이들을 배제하는 것은 아니다.

(부기 1)

대상물을 조명하여, 상기 대상물로부터의 반사광을 수광해서, 촬상하는 촬상 장치에 있어서, 상기 반사광을 수광하는 이미지 센서와, 상기 이미지 센서의 주위 위치에 탑재된 복수의 발광 소자와, 상기 복수의 발광 소자의 빛을 촬상 범위에 유도하여, 상기 촬상 범위를 조명하는 도광체와, 상기 도광체의 내부에 수용되며, 상기 조명된 촬상 범위의 대상물의 반사광을 상기 이미지 센서에 유도하기 위한 광학 유닛과, 상기 광학 유닛과 상기 도광체의 상기 대상물측에 설치되며, 케이스에 부착된 광학 필터와, 상기 광학 유닛의 촬상 범위 밖의 빛을 차단하기 위한 후드를 포함하며, 상기 도광체에 복수의 돌기를 마련하고, 상기 후드의 하단에 슬릿을 마련하며, 상기 후드의 하단으로 상기 도광체의 돌기를 가압하고, 또한 상기 후드의 상단을 상기 케이스에 부착된 상기 광학 필터로 가압하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.

(부기 2)

상기 후드의 하단의 상기 슬릿에 대응하는 위치에, 상기 후드를 상기 돌기에 위치 결정하는 위치 결정 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 부기 1의 촬상 장치.

(부기 3)

상기 후드의 하단에, 복수의 슬릿을 마련하고, 또한 상기 위치 결정 리브를 복수 마련한 것을 특징으로 하는 부기 2의 촬상 장치.

(부기 4)

상기 후드의 하단에, 상기 도광체의 돌기를 사이에 두도록 한 쌍의 상기 위치 결정 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 부기 2의 촬상 장치.

(부기 5)

상기 도광체의 상기 복수 돌기에 대응하여, 상기 후드의 하단에 복수의 상기 슬릿과, 복수의 상기 위치 결정 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 부기 2의 촬상 장치.

(부기 6)

상기 도광체의 내면에서, 원주 방향으로 상이한 위치에, 상기 복수 돌기를 마련하고, 상기 후드의 하단에 상기 복수의 돌기와 대응하여, 복수의 상기 슬릿과, 복수의 상기 위치 결정 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 부기 5의 촬상 장치.

(부기 7)

상기 후드의 하단의 상기 슬릿의 중앙에 대응하는 위치에, 상기 후드를 상기 돌기에 위치 결정하는 위치 결정 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 부기 2의 촬상 장치.

(부기 8)

상기 후드는 상기 광학 유닛을 지지하는 가압부와, 상기 촬상 범위 밖의 빛을 차단하기 위한 후드 외벽과, 상기 외벽 하부에 마련된 상기 슬릿과, 상기 도광체의 돌기를 가압하는 상기 위치 결정 리브를 갖는 것을 특징으로 하는 부기 2의 촬상 장치.

(부기 9)

상기 후드는 상기 후드 상부에 마련된 플랜지를 갖는 것을 특징으로 하는 부기 1의 촬상 장치.

(부기 10)

상기 이미지 센서와, 상기 복수의 발광 소자와, 거리 측정용 발광 소자를 탑재한 회로 기판과, 상기 회로 기판에 탑재되며, 상기 거리 측정용 발광 소자의 발광광을 스폿광에 집속하여, 상기 대상물에 조사하는 조리개와, 상기 조리개의 일부에 마련되어 상기 도광체의 하단의 일부를 지지하는 지지 블록을 갖는 것을 특징으로 하는 부기 1의 촬상 장치.

(부기 11)

상기 도광체는 상기 발광 소자의 빛을 도입하기 위한 하단부와, 상기 촬상 범위에 빛을 출사하기 위한 상단부와, 상기 하단부로부터 상기 상단부로, 상기 발광 소자의 빛을 유도하는 도광부를 갖는 것을 특징으로 하는 부기 1의 촬상 장치.

(부기 12)

상기 복수의 발광 소자는 상기 이미지 센서 주위의 원을 따라서, 소정의 간 격으로 상기 회로 기판에 탑재되고, 상기 도광체는 상기 원에 대응한 링 형상으로 구성된 것을 특징으로 하는 부기 1의 촬상 장치.

(부기 13)

상기 도광체와 상기 복수의 발광 소자 사이에 마련되어 상기 발광 소자의 빛을 확산, 편광시키는 확산·편광판과, 상기 회로 기판에 마련되어 상기 확산·편광판을 탑재하는 탑재대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 촬상 장치.

(부기 14)

상기 거리 측정용 발광 소자는 상기 발광 소자의 외측 위치에서 상기 회로 기판에 탑재된 것을 특징으로 하는 부기 10의 촬상 장치.

(부기 15)

상기 복수의 발광 소자는 적외광을 발광하는 발광 소자로 구성되고, 상기 광학 필터는 가시광을 필터링하는 광학 필터로 구성된 것을 특징으로 하는 부기 1의 촬상 장치.

(부기 16)

상기 거리 측정용 발광 소자는 4개의 발광 소자로 구성되고, 또한 상기 발광 소자의 외측 위치에서 대각 관계가 되도록 상기 회로 기판에 탑재된 것을 특징으로 하는 부기 14의 촬상 장치.

(부기 17)

상기 회로 기판과 접속되며, 외부와 접속하기 위한 제어 기판과, 홀더 어셈블리에 마련되어 상기 제어 기판을 지지하는 슬롯을 더 포함하는 것을 특징으로 하 는 부기 13의 촬상 장치.

(부기 18)

상기 이미지 센서는 생체의 일부를 촬상하는 것을 특징으로 하는 부기 1의 촬상 장치.

이미지 센서의 주위 위치에 복수의 발광 소자를 탑재하고, 이 복수의 발광 소자의 빛을 도광체에 의해 촬상 범위에 유도하여 조명하기 때문에, 촬상계와 조명계가 근접해 있는 소형의 촬상 장치를 실현할 수 있으며, 도광체의 돌기를 촬상 범위 밖의 빛을 차단하는 후드의 하단으로 가압하고, 또한 후드의 상단을 필터로 가압하기 때문에, 접착을 최소한으로 하는 소형의 촬상 장치를 실현할 수 있으며, 촬상 장치의 조립의 작업성을 향상하고, 불량률의 저감, 생산 효율의 향상에 기여한다. 또한, 후드의 하단에 슬릿을 마련하였기 때문에, 후드에 가시광 필터를 부착하고, 가시광 필터를 외장 케이스에 고착하여, 접착 공정을 생략하고 조립하여도, 슬릿의 스프링 동작에 의해, 후드와 가시광 필터 사이에 간극이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 때문에, 촬상 대상에 조사하는 빛 이외의 빛이 간극으로부터 광학 유닛(34)에 침입하는 것을 방지하고, 외광을 차단하여, 선명한 촬상을 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태의 촬상 장치의 분해 구성도이다.

도 2는 도 1의 회로 기판의 부품 배치도이다.

도 3은 도 1의 촬상 장치의 단면도이다.

도 4는 도 1 및 도 3의 조명계의 설명도이다.

도 5는 도 1 내지 도 4의 도광체와 발광 소자의 구성도이다.

도 6은 도 5의 발광 소자의 발광 강도 분포와 도광체의 하단부의 관계도이다.

도 7은 도 5의 도광체의 제1 동작 설명도이다.

도 8은 도 5의 도광체의 제2 동작 설명도이다.

도 9는 도 5의 도광체의 제3 동작 설명도이다.

도 10은 도 1 및 도 3의 후드 및 도광체의 사시도이다.

도 11은 도 10의 후드의 단면도이다.

도 12는 도 10의 후드의 상면도이다.

도 13은 도 11의 후드의 스프링 동작의 설명도이다.

도 14는 도 10의 후드 및 도광체의 조립도이다.

도 15는 도 10의 후드의 플랜지의 동작 설명도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 촬상 장치 10: 도광체

10-1, 10-2: 측면 12: 하단 홈부

14: 상단부 16: 돌출 블록(돌기)

20: 회로 기판 22, 24: 발광 소자

26: 수광 소자 30: 이미지 센서

32: 편광판 34: 광학 유닛

42: 편광판 44: 확산판

46: 편광·확산판 탑재대 50: 조리개

52: 거리 측정용 발광 소자 76: 가시광 필터(가시광 차단 필터)

78: 후드 78-1: 후드 외벽

78-2: 수용 구멍 78-3: 플랜지

78-4: 광학 유닛 가압부 78-5: 저부

78-6: 위치 결정 리브 78-7: 슬릿

Claims

대상물을 조명하여, 상기 대상물로부터의 반사광을 수광해서, 촬상하는 촬상 장치에 있어서,

상기 반사광을 수광하는 이미지 센서와,

상기 이미지 센서의 주위 위치에 탑재된 복수의 발광 소자와,

상기 복수의 발광 소자의 빛을 촬상 범위에 유도하여, 상기 촬상 범위를 조명하는 도광체와,

상기 도광체의 내부에 수용되며, 상기 조명된 촬상 범위의 대상물의 반사광을 상기 이미지 센서에 유도하기 위한 광학 유닛과,

상기 광학 유닛과 상기 도광체의 상기 대상물측에 설치되며, 케이스에 부착된 광학 필터와,

상기 광학 유닛의 촬상 범위 밖의 빛을 차단하기 위한 후드

를 포함하며,

상기 도광체에 복수의 돌기를 마련하고,

상기 후드의 하단에 슬릿을 마련하며, 상기 후드의 하단으로 상기 도광체의 돌기를 가압하고, 상기 후드의 상단을 상기 케이스에 부착된 상기 광학 필터로 가압하는 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제1항에 있어서, 상기 후드의 하단의 상기 슬릿에 대응하는 위치에, 상기 후 드를 상기 돌기에 위치 결정하는 위치 결정 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제2항에 있어서, 상기 후드의 하단에, 복수의 슬릿을 마련하고, 상기 위치 결정 리브를 복수 마련한 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제2항에 있어서, 상기 후드의 하단에, 상기 도광체의 돌기를 사이에 두도록 한 쌍의 상기 위치 결정 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 촬상 장치.
제2항에 있어서, 상기 도광체의 상기 복수 돌기에 대응하여, 상기 후드의 하단에, 복수의 상기 슬릿과, 복수의 상기 위치 결정 리브를 마련한 것을 특징으로 하는 촬상 장치.