WO2017216902A1

WO2017216902A1 - 撮像装置

Info

Publication number: WO2017216902A1
Application number: PCT/JP2016/067780
Authority: WO
Inventors: 辻川明範
Original assignee: 富士通フロンテック株式会社
Priority date: 2016-06-15
Filing date: 2016-06-15
Publication date: 2017-12-21
Also published as: EP3474071A1; US20190101680A1; CN109313378A; EP3474071A4; CN109313378B; JP6666440B2; JPWO2017216902A1; US10914883B2

Abstract

撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子に光を集光するレンズユニットと、前記レンズユニットの周囲に配置された光源と、前記レンズユニットの周囲に配置され、前記光源から発せられる光を導光する導光体と、前記導光体の周囲に配置された枠部材と、を備え、前記導光体には、前記枠部材に設けられた係合凸部に係合する係合凹部が設けられている。

Description

撮像装置

　本発明は、撮像装置に関する。

　従来、手のひらや指の静脈、指紋、瞳の虹彩などの生体情報に基づく認証を行う生体認証装置には、配線基板上に配置された撮像素子と、この撮像素子に光を集光するレンズユニットと、このレンズユニットの周囲に配置された光源と、を備える撮像装置が用いられている。このような撮像装置において、レンズユニットの周囲に配置され、光源から発せられる光を導光する導光体を更に備え、導光体の周囲に係合凸部が設けられた撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４７０８２２０号公報

　ところで、導光体は、光を導光する部材であるため、アクリル等の破損が生じやすい材料により形成される。そのため、落下等により撮像装置に衝撃が加わった場合、上述のように導光体の周囲に設けられた係合凸部に破損が生じることがあり得る。

　また、係合凸部の突出領域が小さいほど、係合凸部に破損が生じた場合に導光体の他の部材に対する係合状態が外れやすくなる。

　本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、導光体の係合部分に破損が生じるのを防止することができる撮像装置を提供することである。

　開示の撮像装置は、撮像素子と、前記撮像素子に光を集光するレンズユニットと、前記レンズユニットの周囲に配置された光源と、前記レンズユニットの周囲に配置され、前記光源から発せられる光を導光する導光体と、前記導光体の周囲に配置された枠部材と、を備え、前記導光体には、前記枠部材に設けられた係合凸部に係合する係合凹部が設けられている。

　開示の撮像装置によれば、導光体の係合部分に破損が生じるのを防止することができる。

実施の形態に係る撮像装置を示す平面図である。図１のII－II断面図である。実施の形態に係る撮像装置を示す分解斜視図である。実施の形態における導光体及びアパーチャのみを示す分解斜視図である。図４のＡ部拡大図である。図４のＢ部拡大図である。実施の形態における導光体及びアパーチャのみを示す平面図である。実施の形態における導光体及びアパーチャのみを示す分解平面図である。

　以下、実施の形態に係る撮像装置１について、図面を参照しながら説明する。
　撮像装置１は、撮像対象物（例えば手のひら）に光を照射して、その反射光を撮像素子９１で受光して撮像する装置である。撮像素子９１は、例えばイメージセンサ等である。

　図１は、撮像装置１を示す平面図である。
　図２は、図１のII－II断面図である。
　図３は、撮像装置１を示す分解斜視図である。

　図２及び図３に示すように、撮像装置１は、枠部材の一例であるアパーチャ１０と、筐体２０と、トップカバー３０と、配線基板４０と、レンズユニット５０と、導光体６０と、遮光体７０と、４つの偏光部材８０と、撮像素子９１と、光源の一例である８つの照明用発光素子９２と、４つの測距用レンズ９３（図３参照）と、を備える。

　撮像装置１は、手のひらの静脈を撮像することにより認証を行う生体認証装置として用いられるか或いはこの生体認証装置の一部として用いられる。但し、撮像装置１は、指の静脈、指紋、瞳の虹彩などの他の生体情報を撮像する撮像装置であってもよいし、或いは、生体情報以外の撮像対象物を撮像する撮像装置であってもよい。

　図２～図４に示すように、アパーチャ１０は、配線基板４０の周縁上に設けられた枠状（例えば、矩形枠状或いは四角筒状）を呈することで、導光体６０等の周囲に配置されている。図４及び図５に示すように、アパーチャ１０の四つ角には、内側（レンズユニット５０側）に膨出する膨出部１１が計４つ設けられている。この４つの膨出部１１のそれぞれが、図示しない測距用発光素子から発せられる光が拡散する範囲を規制するアパーチャとして機能するため、アパーチャ１０は、４つのアパーチャが一体に設けられているといえる。この４つのアパーチャ（膨出部１１）は、枠部材（アパーチャ１０）とは別体に設けられていてもよい。

　４つの膨出部１１のそれぞれには、上記の測距用発光素子から発せられる光を通すための貫通孔１１ｃが形成されている。この貫通孔１１ｃの上部において、膨出部１１には、図３に示す測距用レンズ９３が配置されている。なお、貫通孔１１ｃは、４つの膨出部１１のそれぞれに設けられるため、アパーチャ１０に計４つ設けられている。ここで、本実施の形態における上部とは、照明用発光素子９２から光が発せられる方向を上方とした場合の位置である。

　膨出部１１には、貫通孔１１ｃの周囲において、上方に突出する４つの圧入用凸部１１ａが形成されている。図３に示すように、測距用レンズ９３は、４つの圧入用凸部１１ａに囲まれた領域に圧入される。

　膨出部１１のレンズユニット５０側には、図４に示す導光体６０の係合凹部６２に係合する係合凸部１１ｂが、アパーチャ１０の上面よりも下方に窪んだ位置から上方に突出するように設けられている。例えば、導光体６０は、透光性のある材料であるアクリルから形成され、係合凸部１１ｂ（アパーチャ１０）は、導光体６０よりも破損が生じにくい材料として、ポリカーボネートから形成されている。なお、係合凸部１１ｂは、アパーチャ１０のうち膨出部１１以外の部分に設けられてもよい。また、係合凸部１１ｂは、アパーチャ１０が省略される場合には、筐体２０に設けられてもよい。この場合、筐体２０が枠部材の一例となる。

　アパーチャ１０は、内周面において、導光体６０の４つ（複数）の位置決め用凸部６１が各々挿入されるように設けられた４つ（複数）の位置決め用凹部１４を有する。これらの４つの位置決め用凹部１４は、アパーチャ１０の４辺のそれぞれにおける隣接する２つの膨出部１１に挟まれた領域である。なお、位置決め用凹部１４及び位置決め用凸部６１は、１つずつであってもよい。また、位置決め用凹部１４は、アパーチャ１０が省略される場合には筐体２０に設けられてもよい。

　アパーチャ１０の内周面には、４つの膨出部１１のそれぞれを挟み込むように位置し偏光部材８０の角部分が載置される計８つの偏光板支持部１２が設けられている。また、平面視におけるアパーチャ１０の４辺の中央の内周面にも、偏光部材８０の１辺の中央部分が載置される計４つの偏光板支持部１３が設けられている。

　図２及び図３に示すように、筐体２０は、上面に開口する直方体形状を呈する。筐体２０の上端には、トップカバー３０の周縁が載置されるトップカバー支持部２１が中央側及び上側に凹状となるように設けられている。

　図３に示すように、筐体２０の内周面には、配線基板４０が載置される基板支持部２２が複数設けられている。この基板支持部２２は、中央側に突出する直方体形状の支持凸部２２ａと、この支持凸部２２ａから上方に遠ざかるほど突出量が漸減するガイド凸部２２ｂと、を含む。このガイド凸部２２ｂは、筐体２０の上方からアパーチャ１０等とともに筐体２０内に挿入される配線基板４０を支持凸部２２ａ上へガイドする。また、基板支持部２２が複数設けられているため、複数のガイド凸部２２ｂは、配線基板４０を周囲から挟み込むように保持する。

　図３に示すように、トップカバー３０は、矩形板状を呈する。また、トップカバー３０は、照明用発光素子（例えばＬＥＤ）９２から撮像対象物（例えば手のひらの静脈）に向けて照射される照射光、撮像対象物からの反射光等の光を透過させるために、透光性のある材料から形成されている。なお、上述のように、トップカバー３０は、筐体２０の周縁においてトップカバー支持部２１に載置され、筐体２０によって支持されている。

　図２に示すように、配線基板４０には、撮像素子９１、レンズユニット５０、４つの測距用発光素子９４、レンズユニット５０の周囲に配置された８つの照明用発光素子９２などが実装されている。また、配線基板４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリなどの部品も実装されることで、撮像装置１の制御部として機能する。また、撮像装置１が生体認証装置として用いられる場合、配線基板４０は、生体認証装置の制御部として機能することができる。

　図２に示すように、レンズユニット５０は、レンズ本体５１と、このレンズ本体５１の下部周囲を支持するレンズ支持部材５２と、を有し、撮像素子９１に光を集光する。

　図３に示すように、レンズ支持部材５２は、４つの遮断部５２ａを有する。４つの遮断部５２ａは、平面視矩形状を呈するレンズ支持部材５２の周囲４辺の各辺において、平面視略三角形状に突出する。４つの遮断部５２ａのそれぞれは、８つの照明用発光素子９２のうちの２つに対向する領域に亘って突出する。これにより、４つの遮断部５２ａは、レンズユニット５０の周囲のほぼ全周に亘って設けられている。なお、遮断部５２ａは、平面視において、レンズユニット５０の周囲のうち照明用発光素子９２に対向する領域に亘って突出していればよく、例えば、照明用発光素子９２よりも上方において突出していてもよい。

　遮断部５２ａは、照明用発光素子９２からの迷光を遮断する。一例ではあるが、この迷光は、図２に示す遮光体７０の下端及び配線基板４０上において反射し、レンズ本体５１に向かう光である。

　図２に示すように、４つの遮断部５２ａには、それぞれ遮光部５２ａに対応した偏光部材８０が載置される。なお、撮像装置１において偏光部材８０が省略される場合には、遮断部５２ａに遮光体７０等の他の部材が載置されてもよい。

　導光体６０は、図４に示すように円環状を呈し、図２に示すようにレンズユニット５０の周囲に配置されている。また、導光体６０は、照明用発光素子９２から出射される光を、トップカバー３０を透過して撮像対象物に導光する。導光体６０は、照明用発光素子９２から発せられる光を拡散することが望ましい。なお、導光体６０の上面は、内周面側から外周面側にかけて下方に傾斜している。

　導光体６０の周囲には、矩形板状の４つの位置決め用凸部（フランジ部）６１が導光体６０の回転対称の位置に互いに間隔を隔てて水平に突出するように設けられている。この４つの位置決め用凸部６１は、図７及び図８に示すようにアパーチャ１０の上方から位置決め用凹部１４に挿入され、図２及び図３に示す偏光部材８０上に載置される。これにより、導光体６０の向きは、９０度ごとの４つの任意の向きに位置決めされる。なお、図８に示すように、平面視において、アパーチャ１０の内側の形状は、位置決め用凸部６１の下方に位置する偏光板支持部１２及び偏光板支持部１３を除くと、導光体６０の外形形状に近似する形状を有する。

　図４及び図６に示すように、導光体６０の周囲には、隣接する２つの位置決め用凸部６１の間に計４つの係合凹部６２が設けられている。図７に示すように、位置決め用凸部６１が位置決め用凹部１４に上方から挿入された後、位置決め用凸部６１が位置決め用凹部１４にガイドされながら、４つの係合凹部６２は、位置決め用凹部１４の上端（すなわちアパーチャ１０の上面）よりも下方に位置する係合凸部１１ｂに係合する。なお、係合凹部６２も、位置決め用凸部６１と同様に、導光体６０の回転対称の位置に互いに間隔を隔てて突出するように設けられているといえる。

　遮光体７０は、図３に示すように円筒形状を呈し、図２に示すように、レンズ本体５１の周囲において光を遮光する。遮光体７０の上端には、遮光体７０の周囲の全周に亘って突出するフランジ部７１が設けられている。遮光体７０は、導光体６０の内部に上方から挿入され、フランジ部７１において、導光体６０上に載置される。

　４つの偏光部材８０のそれぞれは、上述のようにレンズユニット５０の１つの遮断部５２ａ並びにアパーチャ１０の２つの偏光板支持部１２及び１つの偏光板支持部１３に載置されている。これにより、図２に示すように、４つの偏光部材８０は、照明用発光素子９２から発せられる光の光路上、すなわち照明用発光素子９２の上方に配置されている。

　以上説明した本実施の形態では、撮像装置１は、撮像素子９１と、この撮像素子９１に光を集光するレンズユニット５０と、このレンズユニット５０の周囲に配置された光源の一例である８つの照明用発光素子９２と、レンズユニット５０の周囲に配置され、８つの照明用発光素子９２から発せられる光を導光する導光体６０と、この導光体６０の周囲に配置された枠部材の一例であるアパーチャ１０と、を備える。導光体６０には、アパーチャ１０に設けられた係合凸部１１ｂに係合する係合凹部６２が設けられている。

　ところで、導光体６０は、光を導光する部材であるため、アクリル等の破損が生じやすい材料により形成される。そのため、導光体６０の係合部分として、係合凸部ではなく係合凹部６２が設けられていることで、落下等により撮像装置１に衝撃が加わった場合、導光体６０の係合凹部６２は、係合凸部と比較して、破損が生じるのを防ぐことができる。よって、本実施の形態によれば、導光体６０の係合部分に破損が生じるのを防止することができる。更には、導光体６０が光を導光する部材であることに起因して導光体６０の色が視認しにくいため、導光体６０ではなくアパーチャ１０に係合凸部１１ｂが設けられていることで、係合凸部１１ｂを視認しやすくすることができる。したがって、撮像装置１を容易に組み立てることができる。

　また、本実施の形態では、導光体６０は、この導光体６０の周囲に突出する位置決め用凸部６１を有し、アパーチャ１０は、位置決め用凸部６１が挿入される位置決め用凹部１４を有する。そのため、導光体６０とアパーチャ１０とを、係合するだけでなく、係合の前に位置決めすることもできるため、導光体６０の係合凹部６２とアパーチャ１０の係合凸部１１ｂとの位置確認を行わなくとも導光体６０とアパーチャ１０とを係合させることができる。したがって、撮像装置１の組立性を更に向上させることができる。なお、位置決め用凸部６１は、位置決めに用いられるため、破損が生じても導光体６０とアパーチャ１０との係合状態に悪影響を与えにくい。

　また、本実施の形態では、導光体６０は、円環状を呈し、導光体６０の位置決め用凸部６１は、導光体６０の回転対称の位置に複数設けられ、アパーチャ１０の位置決め用凹部１４は、複数の位置決め用凸部６１が各々挿入されるように複数設けられている。そのため、導光体６０の回転方向の任意の位置に導光体６０を位置決めすることができる。

　また、本実施の形態では、アパーチャ１０は、矩形枠状を呈し、アパーチャ１０の４つ角には、アパーチャ１０の内側に膨出する膨出部１１が形成され、アパーチャ１０の複数の位置決め用凹部１４は、アパーチャ１０の４辺のそれぞれにおける隣接する２つの膨出部１１に挟まれた領域である。そのため、撮像装置１を簡素な構成にすることができる。

　また、本実施の形態では、アパーチャ１０の係合凸部１１ｂは、膨出部１１に設けられている。そのため、撮像装置１を更に簡素な構成にすることができる。

　また、本実施の形態では、撮像装置１は、膨出部１１に配置された測距用レンズ９３を更に備え、膨出部１１には、測距用の光を通すための貫通孔１１ｃが形成されている。そのため、撮像装置１を更に簡素な構成にすることができる。

　なお、本発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階でのその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。また、実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成することができる。例えば、実施の形態に示される全構成要素を適宜組み合わせてもよい。このように、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能である。

　　１　　　撮像装置
　１０　　　アパーチャ
　１１　　　膨出部
　１１ａ　　　圧入用凸部
　１１ｂ　　　係合凸部
　１１ｃ　　　貫通孔
　１２　　　偏光板支持部
　１３　　　偏光板支持部
　１４　　　位置決め用凹部
　２０　　　筐体
　２１　　　トップカバー支持部
　２２　　　基板支持部
　２２ａ　　　支持凸部
　２２ｂ　　　ガイド凸部
　３０　　　トップカバー
　４０　　　配線基板
　５０　　　レンズユニット
　５１　　　レンズ本体
　５２　　　レンズ支持部材
　５２ａ　　　遮断部
　６０　　　導光体
　６１　　　位置決め用凸部
　６２　　　係合凹部
　７０　　　遮光体
　７１　　　フランジ部
　８０　　　偏光部材
　９１　　　撮像素子
　９２　　　照明用発光素子
　９３　　　測距用レンズ

Claims

　撮像素子と、
　前記撮像素子に光を集光するレンズユニットと、
　前記レンズユニットの周囲に配置された光源と、
　前記レンズユニットの周囲に配置され、前記光源から発せられる光を導光する導光体と、
　前記導光体の周囲に配置された枠部材と、
　を備え、
　前記導光体には、前記枠部材に設けられた係合凸部に係合する係合凹部が設けられている、
　ことを特徴とする撮像装置。
　前記導光体は、当該導光体の周囲に突出する位置決め用凸部を有し、
　前記枠部材は、前記位置決め用凸部が挿入される位置決め用凹部を有する、
　ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
　前記導光体は、円環状を呈し、
　前記導光体の前記位置決め用凸部は、前記導光体の回転対称の位置に複数設けられ、
　前記枠部材の前記位置決め用凹部は、前記複数の位置決め用凸部が各々挿入されるように複数設けられている、
　ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
　前記枠部材は、矩形枠状を呈し、
　前記枠部材の４つ角には、当該枠部材の内側に膨出する膨出部が形成され、
　前記枠部材の前記複数の位置決め用凹部は、前記枠部材の４辺のそれぞれにおける隣接する２つの前記膨出部に挟まれた領域である、
　ことを特徴とする請求項３記載の撮像装置。
　前記枠部材の前記係合凸部は、前記膨出部に設けられていることを特徴とする請求項４記載の撮像装置。
　前記膨出部に配置された測距用レンズを更に備え、
　前記膨出部には、測距用の光を通すための貫通孔が形成されている、
　ことを特徴とする請求項４又は５記載の撮像装置。