成像装置和电子设备的制作方法

成像装置和电子设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种成像装置和电子设备。一种成像装置可以包括形成光导的照射光学系统和设置在该照射光学系统的内侧上的成像光学系统。由第一表面接收到的来自光源的光被反射和漫射，并且来自与该第一表面相反的第二表面的光照射目标物。该照射光学系统接收从该目标物反射的光，并且与该目标物的至少一部分相对应的图像成像在成像元件上。该照射光学系统的第二表面可以具有凹面形状。
【专利说明】成像装置和电子设备
【技术领域】
[0001]本文讨论的实施例涉及成像装置和电子设备。本文讨论的实施例还涉及可在该成像装置中使用的照射光学系统的部件或一部分。
【背景技术】
[0002]以均匀的光照射目标物并且拾取该目标物的预定范围内的图像的成像装置可被用于各种领域。在对该成像装置拾取的图像进行图像处理的图像处理系统中，从该成像装置接收到的图像可以优选是清晰的。
[0003]由于最近生物测定技术的发展，各种类型的认证设备可以通过对例如将手或脚的指纹、眼睛的虹膜、面部、血管等成像所拾取到的图像的生物测定特征进行识别来进行个体认证。具体可以从手掌或手背、手指的血管以及掌纹或手掌图案获得大量的个人特征数据，并且这种生物测定信息可适合于提高个人认证的可靠性。另外，血管(或静脉)的图案也可适合于个人认证。
[0004]当进行生物测定认证时，优选地，可以拾取目标物(B卩，人体的一部分)的图像，而不与该目标物进行接触(所谓的非接触成像)。为此，成像装置可以在成像范围中发射具有均匀照度的光，接收来自该成像范围的反射光，并且输出所拾取的图像的图像信号。可以通过该成像装置和该目标物之间的距离以及由该成像装置拾取的目标物的成像区域来限定该成像范围。
[0005]在通过用光照射目标物来拾取目标物的图像的成像装置中，由于镜面反射而可能出现所谓的发亮(shining)。当在目标物的表面处的镜面反射的反射光被诸如CMOS (互补金属氧化物半导体)成像装置等成像装置接收时，镜面反射分量可能大于用于认证的信号分量，从而准确读取用于认证的信号分量可能是困难的。例如，当目标物是个体的血管时，用于认证的信号分量可以是静脉信号分量。因此，优选地，可以通过减小在目标物的表面处镜面反射的影响来提高个人认证的可靠性。
[0006]作为减小镜面反射的影响的一个方法，日本特开2007-233282号公报提出了使用偏振片的方法。所提出的方法在LED (发光二极管)的发射表面侧提供只透射一个方向的偏振光的偏振片，从而只利用线性偏振光分量照射目标物。来自目标物的表面的镜面反射分量保持其偏振方向，并且被反射。通过在成像装置的入射面侧提供只透射与原始偏振垂直的方向上的分量的偏振片，可以减小来自目标物的表面的镜面反射分量的影响。
[0007]然而，当提供该偏振片时，从LED的发射表面到目标物的向外光路和从该目标物到该成像装置的入射平面的返回光路二者上的透射率为1/2或更低。结果，总的透射率可能为1/4或更低，从而光的利用率显著劣化。另外，因为偏振片被设置在LED的发射表面侧和该成像装置的入射平面侧二者上，所以部件数量增加，并且整个生物测定信息读取装置的成本可能增加。
[0008]另一方面，特别是当成像装置安装在诸如膝上型计算机等便携式电子设备上时，要求减小成像装置的尺寸。然而，当成像装置的尺寸减小时，照射光学系统的特征可能更接近点光源的特征，从而镜面反射的影响可能增加。
[0009] 申请人:所知的现有技术的专利文献包括日本特开2007-233282号、2007-235863号、2002-159901号和2001-44515号公报。 申请人:所知的现有技术的非专利文献包括 http://www.nihon-etching.c0.jp/shibo/html，， 和 “http://www.colorants-retail.com/jushi/jushi_008/391.html”。
[0010]根据该传统成像装置，可能难以使用相对紧凑的配置减小来自目标物的表面的镜面反射的影响。

【发明内容】

[0011]因此，本发明的一个方面的目的是提供一种可以使用相对紧凑的配置减小来自目标物的表面的但向发射的影响的成像装置和电子设备。
[0012]根据本发明的一个方面，一种成像装置可以包括:多个光源；照射光学系统，其形成光导并且具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，其中所述照射光学系统反射并漫射由所述第一表面接收到的来自所述多个光源的光，并且用来自所述第二表面的光照射目标物；以及成像光学系统，其设置在所述照射光学系统的内侧上，并且接收从所述目标物反射的光，并且将与所述目标物的至少一部分相对应的图像成像在成像元件上，其中所述第二表面具有凹面形状。
[0013]根据本发明的另一方面，一种电子设备可以包括容纳处理器的主体，其中所述主体包括上述成像装置。
[0014]根据本发明的另一方面，一种形成光导的照射光学系统的部件可以反射并漫射由第一表面接收到的来自多个光源的光，并且用来自与所述第一表面相反的第二表面的光照射目标物，其中从所述目标物反射的光进入所述照射光学系统的内侧的空间，并且所述第二表面具有凹面形状。
[0015]本发明的目的和优点将通过所附权利要求中具体指出的要素和组合来实现和获得。
[0016]应当理解，以上一般描述和以下详细描述是示例性和说明性的，并且不是对所要求的本发明的限制。
【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1是示出本发明第一实施例中的成像装置的例子的分解透视图；
[0018]图2A、2B和2C是示出该成像装置的照射光学系统的图；
[0019]图3A和3B是用于说明简单分析模型的图；
[0020]图4A、4B和4C是示出使用图3的分析模型的分析结果的例子的图；
[0021]图5A和5B是用于说明当LED本身被用作面光源时，与该面光源的直径有关的镜面反射影响的分析结果的图；
[0022]图6A、6B、6C、6D和6E是用于说明当LED本身被用作面光源时，与该面光源的直径有关的镜面反射影响的分析结果的图；
[0023]图7A和7B是分别用于说明信号分量和反射分量的比以及从LED面光源到目标物的向外光路上LED面光源的照度分布对LED面光源和目标物之间的距离的依赖性的图；[0024]图8A、8B、8C和8D是分别用于说明信号分量和反射分量的比以及从LED面光源到目标物的向外光路上LED面光源的照度分布对LED面光源和目标物之间的距离的依赖性的图；
[0025]图9A、9B、9C和9D是示出该照射光学系统的发射表面的各种形状的截面图；
[0026]图10是示出未设置该照射光学系统的比较例子和发射表面的凸面形状的半径R为2mm和4mm的例子的在目标物上的每个X方向位置处到该目标物的向外光路上的照度的图；
[0027]图11是示出未设置该照射光学系统的比较例子、发射表面是平坦的例子和发射表面的凹面形状的半径R为4mm、3mm和2mm的例子的在目标物上的每个X方向位置处到该目标物的向外光路上的照度的图；
[0028]图12是示出未设置该照射光学系统的比较例子、发射表面的凹面形状的半径R为3mm的例子和发射表面的凹面形状的半径R为3_并且该凹面形状具有斜度的例子的在目标物上的每个X方向位置处到该目标物的向外光路上的照度的图；
[0029]图13A和13B是示出具有作为倾斜表面的发射表面的比较例子的在目标物上的每个X方向位置处到该目标物的向外光路上的照度的图；
[0030]图14A和14B是用于说明关于未设置该照射光学系统的比较例子和发射表面的凹面形状的半径R为3mm并且该凹面形状具有斜度的例子的镜面反射影响的分析结果的图；
[0031]图15是示出未设置该照射光学系统的比较例子的信号分量和反射分量之间的比对LED面光源的直径的依赖性的图；
[0032]图16A和16B是用于说明从该照射光学系统到目标物的向外光路上的照度分布对具有凹面形状的发射表面的半径的依赖性的图；
[0033]图17A和17B是用于说明从该照射光学系统到目标物的向外光路上的照度分布对具有凹面形状的发射表面的斜度的依赖性的图；
[0034]图18A和18B是用于说明从该照射光学系统到目标物的向外光路上的照度分布对照射光学元件中的凹槽的依赖性的图；
[0035]图19A和19B是用于说明从该照射光学系统到目标物的向外光路上的照度分布对照射光学元件中的凹槽的依赖性的图；
[0036]图20A和20B是示出本发明第二实施例中的成像装置的照射光学系统的例子的截面图；
[0037]图21A、21B和21C是用于说明关于比较例子Cl和例子E1、E2和E3的镜面反射影响的分析结果的图；
[0038]图22是不出比较例子Cl和例子El、E2和E3中信号分量和发射分量的比的图；
[0039]图23A、23B和23C是示出本发明第三实施例中的成像装置的部分的平面图；
[0040]图24是示出电子设备的例子的图；
[0041]图25是示出本发明第四实施例中的成像装置的照射光学系统的例子的截面图；
[0042]图26是示出本发明第五实施例中的成像装置的照射光学系统的例子的截面图；
[0043]图27A、27B和27C是示出具有深度不同的凹槽的照射光学系统的截面图；
[0044]图28是示出在目标物上的每个X方向位置处在到该目标物的向外光路上图27A、27B和27C的照射光学系统的照度的图；[0045]图29A、29B和29C是示出具有曲率不同的凹槽的照射光学系统的截面图；
[0046]图30是示出在目标物上的每个X方向位置处在到该目标物的向外光路上图29A、29B和29C的照射光学系统的照度的图；
[0047]图31是示出在目标物上的每个X方向位置处在到该目标物的向外光路上图29A、29B和29C的照射光学系统的照度的图；
[0048]图32是示出具有由弓形上边缘和曲率半径几乎无限大的侧边缘形成的凹槽的照射光学系统的截面图；
[0049]图33是用于说明图32的凹槽的形状的图；
[0050]图34A和34B是用于说明对于到目标物的距离很近的情况，关于第四和第五实施例的照射光学系统的向外光路的照度分布的分析结果的图；
[0051]图35是用于说明对于到目标物的距离很近的情况，在第四和第五实施例中，在目标物上的每个X方向位置处到该目标物的向外光路上的照射光学系统的照度的图；
[0052]图36A和36B是用于说明对于到目标物的距离很远的情况，关于第四和第五实施例的照射光学系统的向外光路的照度分布的分析结果的图；
[0053]图37是用于说明对于到目标物的距离很远的情况，在第四和第五实施例中，在目标物上的每个X方向位置处到该目标物的向外光路上的照射光学系统的照度的图；
[0054]图38A和38B是示出在第五实施例及其第一变形例中的照射光学系统的例子的截面图；
[0055]图39是示出在第五实施例及其第一变形例中，在目标物上的每个X方向上的位置处到该目标物的向外光路上照射光学系统的照度的图；
[0056]图40A和40B是示出在第五实施例及其第二变形例中的照射光学系统的例子的截面图；
[0057]图41是示出在第五实施例及其第二变形例中，在目标物上的每个X方向上的位置处到该目标物的向外光路上照射光学系统的照度的图；
[0058]图42是示出在本发明的第六实施例中成像装置的照射光学系统的例子的截面图；
[0059]图43是示出在本发明的第七实施例中成像装置的照射光学系统的例子的平面图；
[0060]图44A和44B是以放大的比例示出第七实施例中的照射光学系统的一部分的截面图；
[0061]图45是示出本发明的第八实施例中成像装置的照射光学系统的例子的平面图；
[0062]图46A和46B是以放大的比例示出第八实施例中的照射光学系统的一部分的截面图；
[0063]图47A和47B是以放大的比例不出第九实施例中的照射光学系统的一部分的截面图；
[0064]图48是示出本发明的第十实施例中成像装置的照射光学系统的例子的平面图；
[0065]图49A和49B是以放大的比例示出第十实施例中的照射光学系统的一部分的截面图；
[0066]图50是示出本发明的第十一实施例中的成像装置的照射光学系统的例子的截面图。
【具体实施方式】
[0067]参照附图描述本发明的优选实施例。
[0068]根据本发明的一个实施例，一种成像装置和电子设备可以包括形成光导的照射光学系统和设置在该照射光学系统的内侧上的成像光学系统。由第一表面接收到的来自多个光源的光被反射和漫射(或者散射)，并且来自与第一表面相反的第二表面的光照射目标物。该照射光学系统接收从该目标物反射的光，并且与该目标物的至少一部分相对应的图像被成像在成像元件上。该照射光学系统的第二表面可以具有凹面形状。该照射光学系统的部件或一部分可以对应于该照射光学系统。
[0069]现在给出根据本发明的每个实施例中的成像装置和电子设备的说明。
[0070]图1是示出本发明第一实施例的成像装置的例子的分解透视图。图1中所示的成像装置10可以包括布线板11、设置在该布线板11上的成像系统板12、设置在成像系统板12上的多个LED (发光二极管)13、设置在成像系统板12上的成像光学系统14以及被设置为围绕成像光学系统14的外围的照射光学兀件15和16。所述多个LED13可以构成光源的例子。照射光学兀件15和16可以构成照射光学系统17或者照射光学系统17的部件或一部分的例子。
[0071]每个LED13可以发射具有可见光区域中的波长、近红外光区域中的波长、紫外光区域中的波长等的光。在图1中所示的例子中，在成像系统板12 (或者成像光学系统14)的外围设置有八个LED13。然而，LED13的数目不局限于八个，而可以提供适合于均匀照射目标物的数目的LED13。
[0072]成像光学系统14可以具有已知配置，该已知配置包括设置在成像系统板12上的成像元件和成像系统透镜。成像系统透镜可以接收从目标物反射的光，并且与目标物的至少一部分相对应的图像可以成像在该成像元件上。该成像元件可以由CM0S(互补金属氧化物半导体)传感器、CCD (电荷耦合装置)传感器等形成。由该成像元件拾取到的与目标物相关的输出图像信号(或生物测定信息读取信号)可被提供给例如该电子设备(未示出)内的成像处理单元。该成像处理单元的功能可以由该电子设备内的CPU (中央处理单元)来实现。
[0073]照射光学元件15和16可以由具有透光特征的材料形成，并且形成光导，该光导放大一个表面，来自LED13的光经由该表面照射目标物。如稍后描述的，在照射光学兀件15的靠近成像系统板12的一侧上提供有凹槽，LED13可设置在凹槽中。至少一部分LED13可以被容纳在照射光学元件15中的凹槽内。例如，该具有透光特征的材料可以包括诸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等的丙烯酸树脂、包括聚碳酸酯的各种树脂以及诸如BK的玻璃等。因此，照射光学系统15和16可以形成反射并漫射来自LED13的光并且照射目标物的照射光学系统。例如，当目标物是用户的手指时，作为读取目标的生物测定信息可以是指纹信息。另外，当目标物是用户的手掌时，作为读取目标的生物测定信息可以是静脉信息。
[0074]在图1中所示的例子中，成像光学系统14具有圆柱形形状，并且照射光学系统15和16具有环形形状。
[0075]图2A、2B和2C是示出该成像装置的照射光学系统的图。图2A和2B分别是从侧面和顶部看到的透视图，以示出来自LED13的光的反射和漫射(或者散射)，并且从照射光学元件16发射的光由箭头表示。另外，图2C是处于沿着穿过该环形形状的中心并且垂直于布线板11 (或者成像系统板12)的平面切割的状态的照射光学元件15和16的截面图。如图2C中所示，照射光学元件15的上表面(B卩，成像系统板12相反侧)是平坦的，并且照射光学元件15的下表面(即，成像系统板12侧)包括环形形状的凹槽15-1，以容纳至少一部分LED13。另一方面,照射光学兀件16的上表面(即，与照射光学兀件15相反的发射表面)具有凹面形状，并且照射光学元件16的下表面(即，照射光学元件15侧)是平坦的。在该例子中，照射光学兀件16的上表面的凹面形状在朝着照射光学兀件15 (或者板11和12)的方向上(在下文中也称为“向下方向”)向外倾斜。
[0076]接下来，参照图3A至4C，关于简单的分析模型的分析结果，给出目标物的表面处镜面反射(所谓的发亮)的影响的说明。图3A和3B是用于说明该简单分析模型的图，图4A、4B和4C是示出使用图3的分析模型的分析结果的例子的图。
[0077]图3A是示出该分析模型的侧视图，图3B是示出目标物501的例子的平面图。图4A至4C是只提取来自图3A中所示的照射目标物501的照射光学系统17的并且在目标物501的表面反射的光当中(即，在目标物501的表面的镜面反射分量和漫射分量当中)穿过成像光学系统14的进入光瞳14-1的光的模拟结果。为了方便，图3A示出在从照射光学系统17的发射表面(或上表面)轻微突出的状态下的进入光瞳14-1，以使进入光瞳14-1可见，然而，进入光瞳14-1当然可以设置在与照射光学系统14相同的平面上，或者近似地设置在与照射光学系统14相同的平面上。在本例子中，图3B中所示的多个条状光吸收部分502设置在远端表面上(即，图3A中目标物501的离照射光学系统17较远的表面)，以在水平方向上(即，X方向)相互平行地延伸，并且光吸收部分502的分量被定义为信号分量。
[0078]图4A和4B示出在平面图中一个LED13的光发射表面的面积分别为0 2 mm和0 50 mm的情况的分析结果。图4C示出从图4A和4B中所示的情况的分析结果获得的与目标物501的光吸收部分502相对应的信号分量。在图4A和4B中，纵坐标以mm表不在图3B中所示的目标物501上沿着Y方向的位置,横坐标以mm表示目标物501上沿着X方向的位置，并且在水平方向上延伸的黑色平行条对应于上述信号分量。在图4A和4B中，右侧的色调刻度以任意单位(a.u.)代表照度，其中白色表示0.5 (a.u.)，浅灰色表示大约0.3 (a.u.)、暗灰色表示大约0.25 (a.u.),并且黑色表示O (a.U.)。另外,例如,X=Omm并且Y=Omm的位置对应于进入光瞳14-1的中心位置，并且上述标记也被用在下面的类似图中。图4C示出沿着Y方向在X=P mm处的信号分量，其中用一点链线表示图4A中所示的情况并且用两点链线表示图4B中所示的情况。在图4C中，纵坐标表示以0 = +54 mm为原点的情况的在-Y方向上的距离(mm),并且横坐标以任意单位(a.u.)表示信号分量。在该例子中，在中心区域存在光集中的两个峰(为了方便，在图4A中由白色部分示出)。这种光集中的峰以任意单位(a.u.)代表对应于镜面反射分量(或者噪声分量)的照度。在图4A和4B的每一个的右侧的色调刻度中，镜面反射分量的照度取从下端的O (黑色)到上端的0.5(白色)的值，并且越靠近白色的分量越接近0.5，并且表示镜面反射分量越大。通过比较在各种条件下由该峰代表的噪声分量与信号分量的比，可以分析在各种条件下镜面反射的影响。从图4A至图4C中所示的分析结果可以确认，当面光源变大时，镜面反射的影响减小。
[0079]与图4A和4B的右侧色调刻度类似的刻度也被用在稍后描述的图6A至6E、图8A至8D、图14A和14B、图21A至21C、图34A和34B以及图36A和36B中。
[0080]接下来，参照图5A至8D，给出在该照射光学系统和目标物之间的向外光路上的照度分布的说明。
[0081]图5A和5B和图6A、6B、6C、6D和6E是用于说明当LED13本身被用作面光源时(SP，当没有设备照射光学系统时)，与该面光源的直径有关的镜面反射(或发亮)影响的分析结果的图。图5A不出关于LED13的面光源直径(mm)的信号分量和反射分量，图5B不出关于LED13的面光源直径(mm)的信号分量和反应分量的比(％)(即，[信号分量]/ [反射分量])。在图5A中，方块标记表示信号分量的数据，并且菱形标记表示反射分量的数据。从图5A和5B可以看到，当尝试通过将LED13的光发射表面的直径(即，面光源直径)例如从030mm减小到0l2mm来减小成像装置?ο的尺寸时，关于led的光发射表面面积(即，面光源面积)，反射分量增加，并且[信号分量]/[反射分量]相对减小。因此，可以确认，减小成像装置?ο的尺寸是很困难的。
[0082]图6A、6B、6C、6D和6E示出LED13的面光源直径分别为010 mm、020 mm、θ30 mm、050 mm和0IOO mm的情况的分析结果。在图6A、6B、6C、6D和bE中，纵坐标以mm表示目标物501上沿着Y方向的位置,横坐标以mm表示在目标物501上沿着X方向的位置，并且在水平方向上延伸的黑色平行条对应于上述信号分量。此外，在图6A、6B、6C、6D和6E中，光集中的峰(由白色部分示出)以任意单位(a.u.)代表对应于镜面反射分量(或噪声分量)的照度。从图6A、6B、6C、6D和6E中可以确认，从抑制反射分量的观点来看，使LED13的面光源面积变大以接近于表面发射时有效的。
[0083]图7A和7B以及图8A、8B、8C和8D是用于说明[信号分量]/[反射分量]的比以及从LED面光源到目标物的向外光路上LED13的面光源(在下文中也称为“LED面光源”)的照度分布对LED面光源和目标物之间的距离的依赖性的图。
`[0084]图7A不出[信号分量]/[反射分量]的比对LED面光源和目标物501之间的距离的依赖性。图7B示出目标物501上的X方向分量的到目标物501的向外光路上的照度的归一化分量(在下文中也称为“归一化照度”)对LED面光源和目标物501之间的距离的依赖性。在图7A中，菱形标记表示LED13的表面发射直径为0 30 mm的情况的数据，并且方块标记表示LED13的方面发射直径为010 mm的情况的数据。另外，在图7B中，30mm、50mm、75mm、100mm、125mm和150mm分别表不LED面光源和目标物501之间的距离，并且横坐标上的0.0对应于X=Omm的进入光瞳14_1的中心位置。
[0085]图8A、8B、8C和8D示出当LED13的表面发射直径为02 mm时，LED面光源和目标物501之间的距离分别为30mm、50mm、75mm和150mm的情况的分析结果。在图8A至8D以及示出数据的后续图中，除非另外表示LED13的光发射直径，否则假定使用LED13的形状模型和光发射分布模型的数据。在图8A至8D中，纵坐标以mm表不目标物501上Y方向位置，横坐标以mm表不目标物501上X方向位置,并且在水平方向上延伸的黑色平行条对应于上述信号分量。此外，在图8A至8D中，光线集中的峰(由白色部分示出)以任意单位(a.u.)代表与归一化的镜面反射分量(或者归一化的噪声分量)相对应的归一化的照度。
[0086]从图7A至8D可以看出，当从LED面光源到目标物501的距离变短时，从目标物501到成像光学系统14的返回光路上的照度分布变宽，并且反射分量可以被减小。另一方面，当从LED面光源到目标物501的距离变得太短时，在从LED13到目标物501的向外光路上的照度分布的平整度劣化，并且反射分量可能增加并且使[信号分量]/[反射分量]的比劣化。因此，可以确认，反射(或者镜面反射)的影响还取决于在从LED13到目标物501的向外光路上的照度分布的平整度。
[0087]接下来，给出照射光学元件16的上表面(即，照射光学系统17的发射表面)的形状与从照射光学系统17到目标物501的向外光路上的照度分布的平整度之间关系的分析结果说明。图9A、9B、9C和9D中所示的照射光学系统17用于该分析。图9A、9B、9C和9D是示出该照射光学系统17的发射表面16-1的各种形状的截面图。图9A示出凸面形状发射表面16-1A，图9B示出平面发射表面16-1B，图9C示出凹面形状发射表面16-1C，并且图9D示出在向下方向上向外侧倾斜的凹面形状发射表面16-1D。
[0088]图10是不出未设置该照射光学系统17的比较例子Cl和图9A中的发射表面16-1A的凸面形状的半径R分别为2mm和4mm的例子R2 (凸面)和R4 (凸面)的在目标物501上的每个X方向位置(mm)处到该目标物501的向外光路上的照度(a.u.)的图。
[0089]图11是不出未设置该照射光学系统17的比较例子Cl、图9B中的发射表面16-1B是平坦的例子Fl和图9C中的发射表面16-1C的凹面形状的半径R分别为4mm、3mm和2mm的例子R4 (凹面)、R3 (凹面)和R2 (凹面)的在目标物501上的每个X方向位置处到该目标物501的向外光路上的照度(a.u.)的图。
[0090]图12是不出未设置该照射光学系统17的比较例子Cl、图9C中发射表面16-1C的凹面形状的半径R为3_的例子R3 (凹面)和图9D中发射表面16-1D的凹面形状的半径R为3mm并且半径R的中心位置在右侧的X方向上分别偏移(即，偏心)0.5mm和-0.5mm使得该凹面形状具有斜度的例子R3 (Dec0.5)、R3 (Dec_0.5)的在目标物501上的每个X方向位置处到该目标物501的向外光路上的照度(a.u.)的图。
[0091]从图10至12可以确认，对于比较例子Cl和具有凸面形状的例子R2 (凸面)和R4(凸面)，在向外光路上照度分布的平整度很差。另外，可以确认，与比较例子Cl和具有凸面形状的例子R2 (凸面)和R4 (凸面)相比较，对于具有凹面形状的例子R2 (凹面)、R3 (凹面)和R4(凹面)，在向外光路上照度分布的平整度提高。此外，可以确认，与具有凹面形状的例子R3 (凹面)相比较，在具有倾斜的凹面形状的例子R3 (Dec0.5)和R3 (Dec-0.5)中，在向外光路上的照度分布的平整度进一步提高。可以确认，即使与具有在向上方向上向外侧倾斜的凹面形状的例子R3 (-0.5)相比较，在具有在向下方向上向外侧倾斜的凹面形状的例子R3 (Dec0.5)中，在向外光路上的照度分布的平整度也进一步提高。因此，可以确认，在如图9D中所示的具有在向下方向上向外侧倾斜的凹面形状的发射表面16-1D的情况下，在向外光路上照度分布的平整度尤其提高。
[0092]图13A和13B是示出具有作为倾斜表面的发射表面的比较例子的在目标物上的每个X方向位置处到该目标物的向外光路上的照度的图。图13A示出对于未设置照射光学系统17的比较例子Cl、如图13B中所示的照射光学系统17的发射表面16-1E是在向下方向上倾斜的平坦表面的比较例子C2和图9D中的发射表面16-1D的凹面形状的半径R是3mm并且半径R的中心位置在X方向上向右侧偏心0.5mm使得该凹面形状具有斜度的例子R3 (Dec0.5)，在目标物501上的每个X方向位置(mm)处到目标物501的向外光路的照度(a.u.)。从图13A可以确认，在比较例子C2的情况下，在与照射光学系统17的中心部分相对的目标物501的部分处照度劣化了相当大的量。因此，可以确认，通过简单地使照射光学系统17的发射表面16-1E为平坦的倾斜表面，照度分布的平整度没有像例子R3 (Dec0.5)的情况那样提闻。
[0093]图14A和14B是用于说明关于未设置该照射光学系统17的比较例子和图9D中的发射表面16-1D的凹面形状的半径R为3mm并且该凹面形状具有斜度的例子R (Dec0.5)的镜面反射影响的分析结果的图。图14A示出LED13的面光源直径为0 10 mm的情况的比较例子Cl的分析结果，图14B示出LED13的面光源直径为0 10 Him的情况的比较例子R3 (Dec0.5)的分析结果。在图14A和14B中，纵坐标以mm表示目标物501上的Y方向位置，横坐标以mm表示目标物501上的X方向位置，并且在水平方向上延伸的黑色平行条对应于上述信号分量。另外，在图14A和14B中，光集中的峰(由白色部分示出)以任意单位(a.u.)代表对应于镜面反射分量(或者噪声分量)的照度。
[0094]图15是示出对于未设置照射光学系统17的比较例子Cl，关于LED面光源直径(mm)的信号分量和反射分量之间的比(％)的图。从图15可以看到，当尝试通过例如将LED13的发射表面直径(即，LED面光源直径)从φ30 mm减小到φ12 mm来减小成像装置?ο
的尺寸时，在比较例子Cl的情况下，反射分量关于LED面光源面积增加，[信号分量]/[反射分量]的比相对降低。因此，可以确认，减小成像装置10的尺寸是很难的。另一方面，在例子R3 (Dec0.5)的情况下，也可以确认，即使例如当LED面光源直径从φ30 Wim减小到
φ12 mm时，也可以抑制反射分量关于led面光源直径的增加，并且[信号分量]/[反射分量]的比可以提高如图15中的Pr所表示的大约15%。换句话说，在例子R3 (Dec0.5)的情况下，即使在成像装置10的尺寸被减小的情况下，在从照射光学系统17到目标物501的向外光路上的照度分布的平整度也可以提高，并且可以抑制镜面反射的影响。
[0095]接下来，参照图16A至17B，给出从该照射光学系统到目标物的向外光路上的照度分布对具有凹面形状的发射表面16-1D的半径R和斜度的依赖性。
`[0096]图16A和16B是用于说明从该照射光学系统到目标物的向外光路上的照度分布对具有凹面形状的发射表面的半径的依赖性。图16A示出未设置照射光学系统17的比较例子Cl和图16B中的发射表面16-1C的凹面形状的半径R分别为6mm、4mm、3mm和2mm的例子R6 (凹面)、R4 (凹面)、R3 (凹面)和R2 (凹面)的在目标物501上的每个X方向位置(mm)处到目标物501的向外光路上的照度(a.u.)。
[0097]图17A和17B是用于说明从该照射光学系统到目标物的向外光路上的照度分布对具有凹面形状的发射表面的斜度的依赖性。图17A示出未设置照射光学系统17的比较例子Cl、图17B中的发射表面16-1D的凹面形状的半径R为3mm，并且半径R的中心位置在X方向上在右侧上分别偏心0.2mm、0.5mm、0.7mm和1mm，使得该凹面形状具有坡度的例子R3(Dec0.2)、R3 (Dec0.5)、R3 (Dec0.7)和R3 (Decl)的在目标物501上的每个X方向位置(mm)处到目标物501的向外光路上的照度(a.U.)。在例子R3 (Dec0.2)、R3 (Dec0.5)、R3(Dec0.7)和R3 (Decl)中，凹面形状在向下方向上向外侧倾斜，并且在例子R3 (Dec0.2)、R3 (Dec0.5)、R3 (Dec0.7)和R3 (Decl)中，例子R3 (Decl)具有最大的倾斜角度(或者倾角)。
[0098]在本实施例中，照射光学系统17具有环形形状，并且例如其径向的环宽度是2mm，外径为φ12 mm。在此情况下，凹面形状的发射表面16-1c和16-1d的半径R可以优选为
大于Imm (1/2环宽度)，并且优选地小于6mm (大约环宽度的三倍)。从图16A可以看到，该例子中的半径R可以优选为例如3_。当半径R变大时，发射表面16-1C和16-1D的凹面形状变得更接近平坦表面(或者平坦形状)，并且当半径R小于1/2环宽度时，发射表面16-1C和16-1D的凹面变得更接近平坦表面，从而劣化了从照射光学系统17到目标物501的向外光路上照度分布的平整度。
[0099]另外，作为在凹面形状中形成斜度的方法的例子，在上述例子中，半径R的中心位置被偏心。从图17A可以看到，偏心量可以优选地例如为环宽度2mm的大约1/4至1/10，即，大约0.5mm至大约0.2mm。当偏心量很大并且凹面形状的斜度变得太大时，从照射光学系统17到目标物501的向外光路上的照度分布的平整度可能劣化。另一方面，当偏心量太小时，凹面形状可能不再有斜度。
[0100]接下来，参照图18A至19B，给出从该照射光学系统到目标物的向外光路上的照度分布对照射光学兀件中的凹槽的依赖性。
[0101]图18A和18B是用于说明从该照射光学系统到目标物的向外光路上的照度分布对照射光学元件中的凹槽的依赖性的图。图18A示出未设置照射光学系统17的比较例子Cl、图17B中的发射表面16-1D的凹面形状的半径R是3mm并且该半径R的中心位置偏心0.5mm的例子R3 (Dec0.5)和图18B中的发射表面16-1D的凹面形状的半径R是3mm并且该半径R的中心位置偏心0.5mm，但是在照射光学系统15中未设置凹槽15_1的比较例子C3的在目标物501上的每个X方向位置(mm)处到目标物501的向外光路上的照度(a.u.)。从图18A可以确认，当在照射光学系统17中设置凹槽15-1时，从照射光学系统17到目标物501的向外光路上的照度分布的平整度提高。
[0102]图19A示出未设置照射光学系统17的比较例子Cl和图19B中的发射表面16-1D的凹面形状的半径R为3mm,该半径R的中心位置偏心0.5mm并且该凹面形状具有斜度的例子R3 (Dec0.5窄)、R3 (Dec0.5)和R3 (Dec0.5宽)的在目标物501上的每个X方向位置(mm)处到目标物501的向外光路上的照度(a.u.)。在例子R3 (Dec0.5窄)、R3 (Dec0.5)和Re (Dec0.5宽)中，沿着X方向的凹槽15的宽度w分别小于1/2环宽度，等于1/2环宽度和大于1/2环宽度。从图19A可以确认，如例子R3 (Dec0.5)的情况下，当凹槽15_1的宽度w大约为1/2环宽度时，从照射光学系统17到目标物501的向外光路上的照度分布的平整度提高。另外，可以确认，如例子R3 (Dec0.5窄)的情况下，当凹槽15-1的宽度w小于1/2环宽度时，照度分布的平整度按照与未设置凹槽15-1的比较例子C3类似的方式劣化。此外，可以确认，如例子R3 (Dec0.5宽)的情况下，当凹槽15-1的宽度w大于1/2环宽度时，如图19A中所示，照度分布的中心部分的凹陷变得显著。
[0103]接下来，参照图20A至22，给出本发明第二实施例中的成像装置的说明。图20A和20B是示出本发明第二实施例中的成像装置的照射光学系统的例子的截面图。在图20A和22B中，与图17B中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。在本实施例中，可以在照射光学兀件15和16之间以及照射光学兀件16的上表面上，即，照射光学系统117的发射表面上,设置漫射(或散射)表面120。
[0104]图20A示出漫射表面120设置在照射光学元件16的上表面和下表面上的例子。图20B示出漫射层120设置在照射光学元件15的上表面上和照射光学元件16的上表面上的例子。可以通过如“http://www.nihon-etching.c0.jp/shibo/html”中描述的喷砂处理(或者珩磨处理)等产生颗粒，或者通过如日本特开2002-159901号公报中描述的将具有不同折射率的颗粒扩散到照射光学元件中，或者通过如“http://www.colorants-retail.com/jushi/jushi_008/391.html”中描述的在照射光学元件的表面上形成各向异性漫射膜,形成漫射表面120。
[0105]图21A、21B和21C是分别用于说明关于比较例子Cl和例子E1、E2和E3的镜面反射影响的分析结果的图。例子El对应于上面描述的照射光学系统17的发射表面具有半径R为3mm的凹面形状,半径R的中心位置在X方向上偏心0.5mm,并且该凹面形状具有斜度，但是未设置漫射表面120的例子R(Dec0.5)。例子E2对应于例子R(Dec0.5)，并且在照射光学元件15的上表面上设置有漫射表面120。例子E3对应于例子R (Dec0.5)，并且在照射光学兀件15的上表面上和照射光学兀件16的上表面上设置有漫射表面120。在图21A至21C中，纵坐标以mm表示目标物501上的Y方向位置,横坐标以mm表示在目标物501上的X方向上的位置，并且在水平方向上延伸的黑色平行条对应于上述信号分量。在图21A至21C中，光集中的峰(由白色部分示出)以任意单位(a.u.)代表与镜面反射分量(或者噪声分量)相对应的照度。
[0106]图22是示出比较例子Cl和例子El、E2和E3中信号分量和发射分量的比(％)的图。从图22可以看出，比较例子Cl和例子E1、E2和E3的[信号分量]/[反射分量]的比以该顺序变大，并且通过设置漫射层120可以抑制镜面反射的影响。换句话说，在比较例子Cl的情况下，[信号分量]/[反射分量]的比相对减小到大约6%，并且减小成像装置10的尺寸可能很难。另一方面，可以确认，[信号分量]/[反射分量]的比，对于例子E1，提高到大约15%，对于例子E2，提高到大约17%，对于例子E3，提高到大约34%。换句话说，即使在例子El、E2和E3的情况下，减少成像装置10的尺寸时，从照射光学系统17到目标物501的向外光路上的照度分布的平整度仍可以提高，并且可以抑制镜面反射的影响。还可以确认，例子E3尤其可取。
[0107]因此，为了从照射光学系统17的整个发射表面均匀地发射光，通过漫射表面120以不同的角度漫射来自LED13的光可能是有效的。因此，通过在照射光学元件15和16之间以及发射表面上设置漫射表面120，照射光可以从不同的角度照射目标物501，并且可以抑制镜面反射的影响。
[0108]接下来，参照图23A、23B和23C，给出本发明第三实施例中的成像装置的说明。在每个上述实施例中，设置在成像光学系统14的外围的照射光学系统17具有环形形状。然而，照射光学系统17的形状不局限于环形形状，并且可以由多个弓形构件形成。图23A、23B和23C是示出本发明第三实施例中的成像装置的部分的平面图。在图23A至23C中，与图1中的对应部分相同的那些部分由相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。
[0109]图23A示出照射光学系统17具有环形形状的情况。图23B示出照射光学系统17由近似围绕成像光学系统14的两个弓形构件17-1A和17-2A形成的情况。图23C示出照射光学系统17由近似围绕成像光学系统14的比弓形构件17-1A和17-2A短的两个弓形构件17-1B和17-2B形成的情况。弓形构件17-1A、17-2A、17-1B和17-2B中的每一个可以设置在一个或多个LED13 (未示出)上。图23A中所示的照射光学系统17的环形形状和图23B中所示的弓形构件17-1A和17-2A的内部周边形状与成像光学系统14的外围形状相匹配。另一方面，弓形构件17-1B和17-2B的内部周围形状略微不同于成像光学系统14的外围形状。当然，形成照射光学系统17的弓形构件的数目不局限于两个，可以设置三个或更多个弓形构件。可以适当地选择将照射光学系统17分割成的区段的数目和形成照射光学系统17的每个区段的形状。
[0110]在上述每个实施例中，构成照射光学系统17的照射光学元件15和16结合在一起(或者构造为进行连续接触)而不在照射光学元件15和16之间形成间隙。然而，在照射光学元件15和16之间可以形成大约0.1mm的微小间隙(即，空气膜)。另外，如第二实施例的情况，照射光学兀件15和16可以通过漫射表面120结合在一起。
[0111]接下来，参照图24，给出安装有该成像装置的电子设备的例子的说明。图24是示出该电子设备的例子的图。在该例子中，该电子设备可以是便携式电子设备，如膝上型个人计算机。
[0112]图24中所示的电子设备I例如由PC(个人计算机)形成。电子设备I包括容纳诸如CPU (中央处理单元)的处理器的主体2、可以关于主体2打开和关闭的盖子3、设置在主体2上的键盘4和输入单元5、设置在盖子3上的显示单元7、存储单元(或存储器)等等。
[0113]图24的左侧示出图24的右侧所示的电子设备I的透视图中的输入单元5的放大平面图。输入单元5可以包括鼠标垫51、一对条状点击垫52和具有上述第一至第三实施例中任意实施例的配置的成像装置10。点击垫52可以成行地排列，使得成像装置10沿着点击垫52的纵向方向夹在点击垫52之间。成像装置10可以安装在点击垫52之间的相对狭窄的空间内。
[0114]尽管成像装置10可以具有相对小的尺寸和相对低的成本，但是成像装置10能够以上述方式减小镜面反射，以防止信号分量劣化。因此，在电子设备I例如通过认证生物测定特征进行已知的个人认证的情况下，成像装置10可被用于准确拾取生物测定信息，如用户的手、手指等的血管(经脉)图案，从而提高认证准确度。换句话说，成像装置10可以使用具有相对低的成本和相对小的尺寸的配置，减小来自目标物501的表面的镜面反射分量的影响，并且防止例如用于认证的图像分量的劣化。
[0115]接下来，参照图25，给出本发明第四实施例中的成像装置的说明。图25是示出本发明第四实施例中的成像装置的照射光学系统的例子的截面图。在图25中，与图17B中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。在本实施例中，照射光学系统17 (或者照射光学部分或部件)可以由单个照射光学元件172构成。照射光学元件172可以由与形成上述每个实施例中的照射光学元件15和16的材料类似的材料形成。照射光学系统17的其他部分可以按照与上述第一至第三实施例中的任何一个实施例类似的方式形成。
[0116]接下来，参照图26，给出本发明第五实施例中的成像装置的说明。图26是示出本发明第五实施例中的成像装置的照射光学系统的例子的截面图。在图26中，与图25中的相应部分相同的那些部分由相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。在图25中所示的照射光学元件172中，凹槽15-1的顶部是平坦的。另一方面，在本实施例中，照射光学元件172的凹槽15-2的上边缘具有弓形形状。凹槽15-2的宽度大约为照射光学元件172的宽度的1/2，S卩，光导的内径和外径之间的差的1/2。凹槽15-2的深度大于凹槽15-2的上边缘的曲率半径。来自LED13的光的分布可以由作为光控制表面的凹槽15-2的中心部分(即，弓形形状的上边缘)来控制。另一方面，来自LED13的光被在向上方向上引导，同时被作为光导的凹槽15-2的外围部分漫射。因此，与凹槽15-1的上边缘是平坦的图25中所示的照射光学元件172相比，图26中所示的照射光学元件172可以按照更加可取的方式漫射来自LED13的光。在图25和26中，LED13的位置被示出为在凹槽15_1和15_2的外部，然而，从对第一实施例等的描述可以容易地理解，至少一部分LED13可以容纳在凹槽15-1和15-2内。
[0117]图27A、27B和27C是示出具有深度不同的凹槽的照射光学系统的截面图。在图27A至27C中，与图26中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。假定照射光学元件172具有12mm的外径、2mm的宽度和3mm的厚度。图27A示出具有凹槽15-2A的照射光学元件172，凹槽15-2A的下边缘宽度为0.2mm，上边缘宽度为0.8mm，并且深度大于上边缘的曲率半径并且小于等于照射光学元件172的厚度。图27B示出具有凹槽15-2B的照射光学元件172，凹槽15-2B的深度小于等于上边缘的曲率半径并且浅到上边缘的弯曲表面部分和侧边缘的平坦部分之间几乎没有差别的程度。图27C示出具有凹槽15-2C的照射光学元件172，凹槽15-2C的深度超过照射光学元件172的厚度，并且很深，其他尺寸与凹槽15-2A的尺寸相同。
[0118]图28是示出在目标物501上的每个X方向位置处在到该目标物501的向外光路上图27A、27B和27C的照射光学系统的照度的图。图28示出LED面光源和目标物501之间的距离为50mm的情况的照度。在图28中，A、B和C表示分别使用具有图27A、27B和27C中所示的凹槽15-2AU5-2B和15-2C的照射光学元件172的情况的照度。从图28可以看出，与凹槽15-2A的照度分布A相比，因为凹槽15-2B的深度小于等于上边缘的曲率半径并且太浅，所以凹槽15-2B的照度分布B的平整性劣化，并且因为凹槽15-2C的深度超过照射光学元件172的厚度并且太深，所以凹槽15-2C的照度分布C的平整性劣化。因此，可以确认，照射光学元件172的凹槽15-2的深度优选小于等于照射光学元件172的厚度并且大于凹槽15-2的上边缘的曲率半径。
[0119]图29A、29B和29C是示出具有曲率不同的凹槽的照射光学系统的截面图。在图29A至29C中，与图26中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。假定照射光学元件172具有12_的外径，2mm的宽度和3_的厚度。图29A示出具有凹槽15-2A的照射光学元件172，凹槽15-2A的下边缘宽度为0.2mm,上边缘宽度为0.8mm,并且深度大于上边缘的曲率半径R07 (=0.7mm),其中曲率半径R07小于凹槽15-2A的(上边缘)宽度(0.8mm),并且大于等于凹槽15-2A的宽度。图29B示出具有凹槽15-2D的照射光学元件172，凹槽15-2D的上边缘的曲率半径Rl (=Imm)大于等于凹槽15-2D的宽度，并且其他尺寸与凹槽15-2A的尺寸相同。图29C示出具有凹槽15-2E的照射光学元件172，凹槽15-2E的上边缘曲率半径R4 (=0.4mm)小于凹槽15-2E的宽度，并且大于等于凹槽15-2E的宽度的1/2，其他尺寸与凹槽15-2A的尺寸相同。
[0120]图30是示出在目标物501上的每个X方向位置处在到该目标物501的向外光路上图29A、29B和29C的照射光学系统的照度的图。假定在图30和稍后描述的图31中LED面光源和目标物501之间的距离是50mm。在图30中，R07和Rl分别表示使用具有图29A和29B中所示的凹槽15-2A和15-2D的照射光学元件172的情况的照度(a.u.)。另外，R2和R3分别表示作为比较例子的凹槽15-2D的上边缘的曲率半径是R2 (=2mm)和R3 (=3mm)的情况的照度(a.u.)。从图30可以看到，与凹槽15-2A具有曲率半径R07情况的照度分布相比，凹槽15-2D具有曲率半径Rl的情况的照度分布因为曲率半径Rl超过凹槽15-2D的宽度并且太大而劣化。另外，在凹槽15-2D具有比Rl更大的曲率半径R2和R3的比较例子的情况下，照度分布的平整度进一步劣化。
[0121]图31是示出在目标物501上的每个X方向位置处在到该目标物501的向外光路上图29A、29B和29C的照射光学系统的照度的图。在图31中，R07和R04分别表示使用具有图29A和29C中所示的凹槽15-2A和15-2E的照射光学元件172的情况的照度(a.u.)。从图31可以看到，即使与凹槽15-2A具有曲率半径R07的情况的照度分布相比较，也没有观察到凹槽15-2E具有曲率半径R04的情况的照度分布的平整度劣化，因为曲率半径R04小于凹槽15-2E的(上边缘)宽度(0.8mm)并且大于等于凹槽15-2E的(下边缘)宽度的1/2。因此，可以确认，照射光学元件172的凹槽15-2的上边缘的曲率半径优选小于凹槽15-2的上边缘的宽度，并且大于等于凹槽15-2的上边缘的宽度的1/2。
[0122]图32是示出具有由弓形上边缘和曲率半径几乎无限大的侧边缘形成的凹槽的照射光学系统的截面图。图33是用于说明图32的凹槽的形状的图。如图32和33中所示，在照射光学元件172的凹槽15-2中，弓形上边缘172-1的曲率半径小于等于凹槽15_2的上边缘的宽度，并且大于等于凹槽15-2的上边缘的宽度的1/2。另一方面，与上边缘172-1的曲率半径相比较，凹槽15-2的侧边缘172-2的曲率半径很大，并且例如几乎无限大。此外，侧边缘172-2不平行于与照射光学系统172的下表面垂直的方向，并且是倾斜的。来自LED13的光可以被在向上方向上引导，同时被接近平坦表面的并且作为光导的侧边缘172-2在具有不同曲率半径的上边缘172-1和侧边缘172-2之间漫射。另一方面，来自LED13的光可以被作为光控制表面的上边缘172-1控制。因此，与图25中所示的凹槽15-1的上边缘平坦的照射光学元件172相比，图32中所示的凹槽15-2的上边缘172-1具有弓形形状的照射光学元件172可以以更可取的方式漫射来自LED13的光。
[0123]图34A和34B是用于说明对于到目标物的距离很近的情况，关于第四和第五实施例的照射光学系统的向外光路的照度分布的分析结果的图。图34A和34B示出LED面光源和目标物501之间的距离为50mm的情况的照度分布。在图34A和34B中，纵坐标以mm表示目标物501上的Y方向位置,横坐标以mm表示目标物501上的Y方向位置，并且以任意单位(a.u.)表示照度。
[0124]图35是用于说明对于到目标物的距离很近的情况，在第四和第五实施例中，在目标物上的每个X方向位置处到该目标物的向外光路上的照射光学系统的照度的图。在图35中，I4n和I5n分别表示使用具有图25和26中所示的凹槽15_1和15_2的照射光学元件172的情况的照度(a.u.)。从图35可以确认，在照射光学元件172的照度分布I4n的中心部分处出现下降，而照射光学元件172的照度分布I5n近似恒定。因此，可以认为，与具有平坦上边缘的凹槽15-1相比，具有弓形上边缘的凹槽15-2以更可取的方式漫射光。
[0125]图36A和36B是用于说明对于到目标物的距离很远的情况，关于第四和第五实施例的照射光学系统的向外光路的照度分布的分析结果的图。图36A和36B示出LED面光源和目标物501之间的距离为IOOmm的情况的照度分布。在图36A和36B中，纵坐标以mm表示目标物501上的Y方向位置,横坐标以mm表示目标物501上的X方向位置，并且以任意单位(a.u.)表示照度。[0126]图37是用于说明对于到目标物的距离很远的情况，在第四和第五实施例中，在目标物上的每个X方向位置处到该目标物的向外光路上的照射光学系统的照度的图。在图37中，I4f和I5f分别表示使用具有图25和26中所示的凹槽15_1和15_2的照射光学元件172的情况的照度(a.u.)。从图37可以确认，在照射光学元件172的照度分布I4f的中心部分处出现下降，而照射光学元件172的照度分布I5f近似恒定。因此，可以认为，与具有平坦上边缘的凹槽15-1相比，具有弓形上边缘的凹槽15-2以更可取的方式漫射光。
[0127]可以确认，当照射光学元件172的凹槽15-2的上边缘具有弓形形状时，无论LED面光源和目标物501之间的距离近或远，都以更可取的方式漫射光。
[0128]图38A和38B是示出在第五实施例及其第一变形例中的照射光学系统的例子的截面图。图38A示出第一实施例中的照射光学元件172，其中如图33中所示，凹槽15_2的侧边缘172-2不平行于与照射光学元件172的下表面垂直的方向，并且是倾斜的。图38B示出第五实施例的第一变形例，其中凹槽15-2F的侧边缘平行于与照射光学元件172的下表面垂直的方向。
[0129]图39是示出在第五实施例及其第一变形例中，在目标物上的每个X方向上的位置处到该目标物的向外光路上照射光学系统的照度的图。图39示出LED面光源和目标物501之间的距离是50mm的情况的照度分布。在图39中，I5n和I5Fn分别表示使用具有图38A和38B中所示的凹槽15-1和15-2F的照射光学元件172的情况的照度(a.u.)。从图39可以确认，在照射光学元件172的照度分布I5Fn的中心部分出现下降，而照射光学元件172的照度分布I5f近似恒定。因此，可以认为，与具有不倾斜的侧边缘的凹槽15-2F相比，具有在向下方向上向外倾斜(或伸展)的侧边缘的凹槽15-2以更可取的方式漫射光。
[0130]可以确认，当照射光学元件172的凹槽15-2的侧边缘在向下方向上向外倾斜时，以更可取的方式漫射光。
[0131]图40A和40B是示出在第五实施例及其第二变形例中的照射光学系统的例子的截面图。图40A示出第五实施例中的照射光学元件172，其中如图33中所示，凹槽15_2的侧边缘172-2不平行于与照射光学元件172的下表面垂直的方向，并且是倾斜的。图40B示出第五实施例的第二变形例，其中凹槽15-2G的侧边缘的曲率半径比上边缘的曲率半径大，但是比凹槽15-2的侧边缘172-2的几乎无限大的曲率半径小。
[0132]图41是示出在第五实施例及其第二变形例中，在目标物上的每个X方向上的位置处到该目标物的向外光路上照射光学系统的照度的图。图41示出LED面光源和目标物502之间的距离为50mm的情况的照度分布。在图41中，I5n和I5Gn分别表示使用具有图40A和40B中所示的凹槽15-1和15-2G的照射光学元件172的情况的照度(a.u.)。从图41可以确认，在照射光学元件172的照度分布I5Gn的中心部分处出现下降，而照射光学元件172的照度分布I5f近似恒定。因此，可以认为，与其侧边缘的曲率半径小于几乎无限大的曲率半径的凹槽15-2G相比，其侧边缘在向下方向上向外倾斜(或伸展)并且该侧边缘的曲率半径几乎无限大的凹槽15-2以更可取的方式漫射光。
[0133]可以确认，当照射光学元件172的凹槽15-2的侧边缘在向下方向上向外倾斜并且其曲率半径几乎无限大时，以更可取的方式漫射光。
[0134]图42是示出在本发明的第六实施例中成像装置的照射光学系统的例子的截面图。在图42中，与图26中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。在本实施例中，透明的并且折射率低于形成照射光学元件172的折射率的树脂500可以填充凹槽15-2。例如，可以由例如折射率为1.6的聚碳酸酯、折射率为1.5的PMMA (或者丙烯酸树脂)、折射率为1.5的BK7 (或者玻璃)等材料形成照射光学元件172。另一方面，树脂500可以例如是折射率为1.4的硅树脂。通过用树脂500填充凹槽15-2的内部，照射光学系统17的下表面可以变得更平坦，从而提高该成像装置的组装精度和组装效率。
[0135]图43是示出在本发明的第七实施例中成像装置的照射光学系统的例子的平面图。图44A和44B是以放大的比例示出第七实施例中的照射光学系统的一部分的截面图。在图43、44A和44B中，与图1和26中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。
[0136]如图43中所示，多个LED13可以设置在凹槽15_2下侧上，使得每个LED13的光轴(或者光发射中心)以类似的方式位于凹槽15-2的中心附近。在此情况下，LED13可以如图44A中所示设置在照射光学元件172的下表面的下侧上，并且在凹槽15-2的下侧，或者可以如图44B中所示设置为使得LED13的至少一部分容纳在凹槽15_2内。
[0137]图45是示出本发明的第八实施例中成像装置的照射光学系统的例子的平面图。图46A和46B是以放大的比例示出第八实施例中的照射光学系统的一部分的截面图。在图45、46A和46B中，与图1和26中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表不,并且将省略对它们的描述。
[0138]如图45中所示，多个LED13可以设置在凹槽15_2的下侧上，使得每个LED13的光轴(或者发射中心)以类似的方式位于凹槽15-2的中心附近。然而，当沿着周向方向观看时，多个LED13的光轴有意地在径向方向移位。在此情况下，如图46A中所示，其中一个LED13的光轴可以位于凹槽15-2的中心的下侧上，同时如图46B中所示，另一个LED13可以设置在凹槽15-2的中心的外侧上。所述多个LED13的设置不局限于特定的设置，只要多个LED13的光轴设置在沿着关于凹槽15-2的中心的径向方向上的不同位置即可。通过将多个LED13的光轴设置在关于凹槽15-2的中心的不同径向位置处，来自LED13的光可以在增加的各种方向上漫射。
[0139]图47A和47B是以放大的比例示出第九实施例中的照射光学系统的一部分的截面图。在图47和47B中，与图44A和44B中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。图47A示出LED13关于照射光学元件172向外倾斜的例子。图47B示出LED13关于照射光学元件172向外倾斜并且照射光学元件172的下表面根据LED13的倾斜配置而倾斜的例子。在图47A和47B中所示的每个例子中，因为LED13的光轴(或者光发射中心)关于凹槽15-2的中心轴倾斜，所以可以提高向照射光学系统17的外侧的光漫射。当然，LED13可以关于照射光学元件172向内倾斜，在此情况下，可以提高向照射光学系统17的内侧的光漫射。另外，关于照射光学兀件172向外倾斜的LED13和关于照射光学元件172向内倾斜的LED13可以共同存在于多个LED13中。在图47B中所示的例子中，因为照射光学元件172的下表面倾斜，所以与图47A中所示的例子相比，可以抑制由LED13的倾斜配置引起的照射光学系统17的厚度增加。
[0140]图48是示出本发明的第十实施例中成像装置的照射光学系统的例子的平面图。图49A和49B是以放大的比例示出第十实施例中的照射光学系统的一部分的截面图。在图48、49A和49B中，与图1和26中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表不，并且将省略对它们的描述。
[0141]在上述每个实施例和变形例中，规定了照射光学系统的凹槽沿着径向方向的凹槽宽度等。另一方面，本实施例还规定了照射光学系统的凹槽沿着周向方向的凹槽宽度。图49A示出沿着照射光学元件172的径向方向的截面，图49B示出沿着照射光学元件172的周向方向的截面。从图48、49A和49B可以看出，在周向方向和径向方向二者上，照射光学元件172的凹槽15-20可以具有弓形形状，末端具有截顶圆锥形状。因此，来自LED13的光可以在周向方向和径向方向二者上以优选的方式漫射。
[0142]图50是示出本发明第十一实施例中成像装置的照射光学系统例子的截面图。在图50中，与图2C和26中的对应部分相同的那些部分用相同的附图标记来表示，并且将省略对它们的描述。在图50中，照射光学系统17可以由一对照射光学兀件15和16形成,并且凹槽15-2可以形成在下面的照射光学元件15中。另外，在本实施例中也可以获得与可以在第五实施例等中获得的效果类似的效果。
[0143]当然，安装有该成像装置的电子设备不局限于便携式电子设备，并且不局限于计算机。
[0144]另外，可以适当地结合两个以上的上述实施例。例如，即使在照射光学系统(或者照射光学部分或部件)由单个照射光学元件形成的情况下，也可以像上述第二实施例的情况那样，在照射光学元件的上表面上，即，在照射光学系统的发射表面上，提供扩散表面。另外，用折射率低于照射光学元件(或光导)的折射率的透明树脂填充照射光学元件的凹槽的实施例可以与每个实施例相结合。类似地，在周向方 向和径向方向二者上形成凹槽的实施例可以与由单个照射光学元件形成照射光学系统的每个实施例相结合，并且可以与由一对照射光学元件形成照射光学系统的每个实施例相结合。另外，每个实施例和每个变形例中的照射光学系统可被应用于如图1中所示的成像装置和图24中所示的电子设备。
[0145]尽管用例如“第一”、“第二”、…、“第十”或“第十一”编号所述实施例，但是该顺序编号不意味着实施例的优先级。许多其他变化和修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的。
[0146]本文中引用的所有例子和条件语音意图用于教学目的，以帮助读者理解本发明人为技术进步而提出的本发明和概念，并且不应当被理解为是对具体引用的例子和条件的限制，说明书中的这些例子的组织也不涉及本发明的优劣表示。尽管已经详细描述了本发明的实施例，但是应当理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以对其进行各种变化、替换和修改。
【权利要求】
1.一种包括多个光源的成像装置，其特征在于设置有: 照射光学系统，其形成光导并且具有第一表面和与所述第一表面相反的第二表面，其中所述照射光学系统反射并漫射由所述第一表面接收到的来自所述多个光源的光，并且用来自所述第二表面的光照射目标物；以及 成像光学系统，其设置在所述照射光学系统的内侧上，并且接收从所述目标物反射的光，并且将与所述目标物的至少一部分相对应的图像成像在成像元件上， 其中所述第二表面具有凹面形状。
2.根据权利 要求1所述的成像装置，其特征在于，所述第二表面的凹面形状在朝向所述第一表面的方向上且从所述成像光学系统向所述照射光学系统的外围方向倾斜。
3.根据权利要求1或2所述的成像装置，其特征在于，所述照射光学系统的所述第一表面包括凹槽，所述多个光源设置在所述凹槽下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的成像装置，其特征在于，所述照射光学系统包括: 第一照射光学元件，在所述第一照射光学元件的所述第一表面的凹槽下设置有所述多个光源；以及 第二照射光学元件，其设置在所述第一照射光学元件上并且形成所述第二表面。
5.根据权利要求3或4所述的成像装置，其特征在于: 所述凹槽的上边缘的曲率半径小于所述上边缘的宽度，并且大于等于所述上边缘的宽度的1/2 ;并且 所述凹槽的深度小于等于所述照射光学系统的厚度的1/2，并且大于所述凹槽的上边缘的曲率半径。
6.根据权利要求3至5中任一项所述的成像装置，其特征在于设置有: 填充所述凹槽的树脂，其中所述树脂是透明的，并且所述树脂的折射率低于形成所述照射光学元件的材料的折射率。
7.根据权利要求4所述的成像装置，其特征在于设置有: 第一漫射表面，其设置在所述第二表面上；以及 第二漫射表面，其设置在所述第一照射光学元件和所述第二照射光学元件之间。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的成像装置，其特征在于: 所述成像光学系统具有圆柱形形状；并且 所述照射光学系统具有围绕所述成像光学系统的外围的环形形状。
9.一种电子设备，包括容纳处理器的主体，所述电子设备的特征在于所述主体包括根据权利要求1至8中任一项所述的成像装置。
10.一种形成光导的照射光学系统的部件，所述部件反射并漫射由第一表面接收到的来自多个光源的光，并且用来自与所述第一表面相反的第二表面的光照射目标物，其特征在于: 从所述目标物反射的光进入所述照射光学系统的内侧的空间；并且 所述第二表面具有凹面形状。
11.根据权利要求10所述的照射光学系统的部件，其特征在于，所述第二表面的凹面形状在朝向所述第一表面的方向上并且从所述部件的内侧向外侧倾斜。
12.根据权利要求10或11所述的照射光学系统的部件，其特征在于，设置有: 第一照射光学元件，在所述第一照射光学元件的第一表面的凹槽下设置有所述多个光源；以及 第二照射光学元件，其设置在所述第一照射光学元件上并且形成所述第二表面。
13.根据权利要求12所述的照射光学系统的部件，其特征在于设置有: 第一漫射表面，其设置在所述第二表面上；以及 第二漫射表面，其设置在所述第一照射光学元件和所述第二照射光学元件之间。
14.根据权利要求12或13所述的照射光学系统的部件，其特征在于，所述第二照射光学元件具有环形形状。
15.根据权利要求12或13所述的照射光学系统的部件，其特征在于，所述第二照射光学元件包括多个弓形构 件。
【文档编号】G02B27/00GK103454768SQ201310129518
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年4月15日 优先权日:2012年5月29日
【发明者】平井由树雄, 吉川浩宁, 上村拓也, 神头信之 申请人:富士通株式会社