JPWO2017212600A1

JPWO2017212600A1 - 撮像装置

Info

Publication number: JPWO2017212600A1
Application number: JP2018522247A
Authority: JP
Inventors: 明範辻川
Original assignee: Fujitsu Frontech Ltd
Current assignee: Fujitsu Frontech Ltd
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2018-11-29
Anticipated expiration: 2036-06-08
Also published as: US20190086770A1; US10915007B2; EP3470917B1; CN109154763B; EP3470917A4; WO2017212600A1; JP6616502B2; EP3470917A1; CN109154763A

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、を備える。前記レンズユニットは、当該レンズユニットの周囲のうち前記光源に対向する領域に亘って突出し前記光源からの迷光を遮断する遮断部を有する。

Description

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複数の発光素子と、これらの複数の発光素子の光路上に配置された導光体と、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、このレンズユニットに入射する光を遮光するフードと呼ばれる遮光体を更に備える撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２３３７９６号公報

しかしながら、上述の遮光体を備える撮像装置は、遮光体が導光体上に載置されるため、特に、装置の小型化のニーズに対応するために複数の発光素子とレンズユニットとの距離を短くする場合、発光素子から発せられる光が、遮光体や配線基板において反射し、発光素子とフードとの隙間からレンズユニットの本体に入射するおそれがある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、レンズユニットの周囲に配置された光源からの迷光がレンズユニット内に入射するのを防ぐ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、を備え、前記レンズユニットは、当該レンズユニットの周囲のうち前記光源に対向する領域に亘って突出し前記光源からの迷光を遮断する遮断部を有する。

開示の撮像装置によれば、レンズユニットの周囲に配置された光源からの迷光がレンズユニット内に入射するのを防ぐことができる。

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偏光部材の載置状態を説明するための斜視図である。実施の形態におけるアパーチャを示す斜視図である。実施の形態におけるレンズユニットを示す斜視図である。図６のVII−VII断面図である。

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（複数）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矩形枠状（四角筒状）を呈することで、レンズユニット５０、８つの照明用発光素子９２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、レンズユニット５０側である中心側に膨出する膨出部１１が設けられている。

膨出部１１には、配線基板４０上に実装された図示しない測距用発光素子（例えばＬＥＤ）から上方に発せられる光を通すための図示しない貫通孔が設けられており、この貫通孔上に測距用レンズ９３が配置されている。

また、図５に示すように、膨出部１１には、平面視Ｘ字状を呈する測距用レンズ９３が上方から圧入されるための圧入用凸部１１ａが上方に突出するように４つずつ設けられている。ここで、本実施の形態における平面視とは、レンズユニット５０の光軸方向のうち撮像素子９１とは反対側（Ａ方向）から見ることであり、この撮像素子９１とは反対側を上方と記載する。

膨出部１１のレンズユニット５０側（装置１の中心側）には、図３に示す導光体６０の係合凹部６２に係合する係合凸部１１ｂが上方に突出するように設けられている。

図５に示すように、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、図２〜４に示すように、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、周縁においてトップカバー支持部２１に載置され、このトップカバー支持部２１において筐体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、及び８つの照明用発光素子９２が実装される。なお、照明用発光素子９２は、レンズユニット５０の周囲に拡がるリング状を呈する場合などには、１つのみ実装されていてもよい。

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。一例ではあるが、レンズ本体５１及びレンズ支持部材５２は、図６に示すように平面視において矩形状を呈する。

図６に示すように、レンズ支持部材５２は、４つの遮断部５２ａと、４つの被接合部５２ｂと、を有する。

図４に示すように、４つの遮断部５２ａは、レンズ支持部材５２の周囲４辺の各辺に配置され、形状は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。

図２の矢印は、迷光の一例である。迷光は、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。

遮断部５２ａは、照明用発光素子９２からの迷光（矢印）を遮断する。
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。

図６に示すように、４つの被接合部５２ｂは、平面視におけるレンズ支持部材５２の周囲のうちレンズ本体５１が設けられていない部分（例えば四つ角）から配線基板４０上に突出する。

図７は、図６のVII−VII断面図である。図７に示すように、被接合部５２ｂは、接合材の一例である接着剤９４によって配線基板４０に接合される。接着剤９４は、電気・電子部品用接着剤（例えば、シリコーン変性ポリマーをベースとした１液常温硬化型弾性接着剤等）である。なお、被接合部５２ｂにおいては、接着剤９４を用いた接着に代えて、溶接などの他の接合によって、レンズユニット５０が配線基板４０に固定されてもよい。

導光体６０は、図３に示すように円環状を呈し、図２に示す照明用発光素子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つのフランジ部６１が４方に突出するように設けられている。この４つのフランジ部６１は、アパーチャ１０の膨出部１１と干渉せずアパーチャ１０の４つの内周面のそれぞれに対向するように、アパーチャ１０の上方から挿入され、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つの向きに位置決めされる。そして、導光体６０の隣接する２つのフランジ部６１の間において、導光体６０の周囲に計４箇所設けられた係合凹部６２は、上述のように、膨出部１１の係合凸部１１ｂに係合する。

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、を備える。また、レンズユニット５０は、このレンズユニット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照明用発光素子９２からの迷光を遮断する遮断部５２ａを有する。

このように、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する遮断部５２ａが照明用発光素子９２からの迷光を遮断するため、この迷光がレンズユニット５０内のレンズ本体５１に入射するのを遮断部５２ａによって防ぐことができる。よって、本実施の形態によれば、レンズユニット５０の周囲に配置された照明用発光素子９２からの迷光がレンズユニット５０内のレンズ本体５１に入射するのを防ぐことができる。

また、本実施の形態では、撮像装置１は、照明用発光素子９２から発せられる光の光路上に配置された偏光部材８０を更に備え、レンズユニット５０の遮断部５２ａには、偏光部材８０が載置される。このように偏光部材８０を載置するための遮断部５２ａが、照明用発光素子９２からの迷光を遮断することで、部品点数を増やさない簡素な構成で、迷光がレンズユニット５０内のレンズ本体５１に入射するのを防ぐことができる。また、遮断部５２ａがレンズユニット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するため、偏光部材８０が載置される遮断部５２ａの面積を増やすことで偏光部材８０のガタツキを防ぐこともできる。

また、本実施の形態では、撮像装置１は、レンズユニット５０及び照明用発光素子９２の周囲に配置された枠部材の一例であるアパーチャ１０を更に備え、このアパーチャ１０は、アパーチャ１０の内周面に設けられ偏光部材８０が載置される偏光板支持部１２，１３を有する。そのため、偏光部材８０を確実に支持することができる。

また、本実施の形態では、レンズユニット５０は、レンズ本体５１と、このレンズ本体５１を支持するレンズ支持部材５２と、を有し、遮断部５２ａは、レンズ支持部材５２の周囲から突出する。そのため、簡素な構成で、迷光がレンズユニット５０内のレンズ本体５１に入射するのを防ぐことができる。

また、本実施の形態では、撮像装置１は、撮像素子９１、レンズユニット５０、及び照明用発光素子９２が実装される配線基板４０を更に備え、レンズユニット５０は、このレンズユニット５０の周囲から配線基板４０上に突出し当該配線基板４０に接合される被接合部５２ｂを更に有する。そのため、被接合部５２ｂにおいて、接着剤９４を上から押さえ付けるように接着することなどによって配線基板４０とレンズユニット５０との接合を行うことができる。したがって、レンズユニット５０を強固に配線基板４０に固定することができる。これにより、特に撮像装置１が可搬型である場合に、落下等の衝撃による撮像装置１の耐力向上を図ることもできる。

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
１２偏光板支持部
１３偏光板支持部
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
５２ｂ被接合部
６０導光体
６１フランジ部
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
９４接着剤

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、
を備え、
前記レンズユニットは、当該レンズユニットの周囲のうち前記光源に対向する領域に亘って突出し前記光源からの迷光を遮断する遮断部を有する、
ことを特徴とする撮像装置。
前記光源から発せられる光の光路上に配置された偏光部材を更に備え、
前記レンズユニットの前記遮断部には、前記偏光部材が載置される、
ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
前記レンズユニット及び前記光源の周囲に配置された枠部材を更に備え、
前記枠部材は、当該枠部材の内周面に設けられ前記偏光部材が載置される偏光板支持部を有する、
ことを特徴とする請求項２記載の撮像装置。
前記レンズユニットは、レンズ本体と、当該レンズ本体を支持するレンズ支持部材と、を有し、
前記遮断部は、前記レンズ支持部材の周囲から突出する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の撮像装置。
前記撮像素子、前記レンズユニット、及び前記光源が実装される配線基板を更に備え、
前記レンズユニットは、当該レンズユニットの周囲から配線基板上に突出し当該配線基板に接合される被接合部を更に有する、
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の撮像装置。