专利名称：图像输入装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种输入被摄物的光学像的图像输入装置。
背景技术：
近年来，电子设备网络化推进，电子设备间的通信自由，可从任何地方访问到各种信息。随之而来，为了防止恶意者非法的访问，安全的重要性提高。安全技术之一是指纹的个人认证方法，有建议将指纹的个人认证应用于便携型电子设备的技术。因此，必需在便携型电子设备中设置读取被验者指纹的指纹读取装置。
为了在便携型电子设备中设置指纹读取装置，期望减小指纹读取装置。
因此，本发明的课题在于提供一种适于小型化的称为指纹读取装置的图像输入装置。
发明公开根据本发明，提供一种图像输入装置1，其特征在于具有圆筒4，作为旋转自由地支撑在基座10上的透明圆筒4，被摄物抵接的外周面从壳体露出；一维图象传感器3，与所述圆筒的轴心平行，配置在圆筒内；光学系统6，配置在所述圆筒内，在所述一维图象传感器中成像接触所述圆筒外周面的被摄物的图像；和支承器(ホルダ)5，配置在所述圆筒内，作为固定在基座上的支承器5，在设置在该支承器上的通孔51c中安装所述光学系统，在该支承器通孔的下部安装所述一维图象传感器。
另外，根据本发明，可提供一种图像输入装置1，具备绕轴心旋转自由地支撑的透明圆筒102；配置在所述圆筒内的一维摄像元件104；和配置在所述圆筒内，将接触所述圆筒外周面的被摄物图像在所述一维摄像元件中成像的光学系统106，其特征在于所述一维摄像元件在硅衬底120上具有将光电变换元件排列成一列的受光部111，将该硅衬底配置成在表面指向所述光学系统的薄膜基板113的背面，所述受光部113受光从光学系统射出的光。
此外，根据本发明，提供一种图像输入装置，具备绕轴心旋转自由地支撑的透明圆筒102；配置在所述圆筒内的一维摄像元件154；和配置在所述圆筒内，在所述一维摄像元件中成像接触所述圆筒外周面的被摄物图像的光学系统，其特征在于所述光学系统具有透镜光学系统106，入射来自接触所述圆筒外周面的被摄物的反射光后射出；反射光学系统157，通过至少反射两次从所述透镜光学系统射出的光，向与所述透镜光学系统的光轴基本平行且与所述透镜光学系统的光轴方向相反的方向射出，所述一维摄像元件受光从所述反射光学系统射出的光。
附图的简要说明
图1是分解表示图像输入装置的分解斜视图。
图2是所述图像输入装置的纵截面图。
图3是所述图像输入装置的横截面图。
图4是所述图像输入装置具备的旋转部件的纵截面图。
图5是上述旋转部件的侧面图。
图6是表示所述图像输入装置具备的光照射器的斜视图。
图7是放大表示所述光照射器的导光体的斜视图。
图8是表示所述图像输入装置电路构成的框图。
图9是表示所述旋转部件制造一工序的图。
图10是表示实施例2的图像输入装置的截面图。
图11是放大表示图10所示一维摄像元件及其外围的截面图。
图12是表示实施例3的图像输入装置的截面图。
图13是表示实施例4的图像输入装置的截面图。
图14是表示实施例5的图像输入装置的截面图。
图15是表示实施例6的图像输入装置的截面图。
图16是表示实施例7的图像输入装置的截面图。
图17是表示实施例8的图像输入装置的截面图。
发明的具体实施形态图1表示输入被摄物光学图像的图像输入装置1的分解斜视图，图2表示图像输入装置1的纵截面图，图3表示图像输入装置1的横截面图。图2是由图3的切断线A-A切断时的截面图，图3是由图2的切断线B-B切断时的截面图。
图像输入装置1适于设置在便携电话、PDA(Personal DigitalAssistant)、笔记本型个人计算机等便携型电子设备中，但也可设置在其它电子设备中。另外，图像输入装置1也可单独存在。图像输入装置1是取得由指尖200的指纹凹凸表现的对比度图像来作为被摄物的指纹读取装置，但也可取得由光滑的被摄物表面模样表现的对比度图像。
图像输入装置1具备壳体(在图1及图2中省略)；取得一维光学图像的线条图象传感器3；压接指尖200(图1及图2中省略)或纸等被摄物的旋转部件4；向指尖200照射光的光照射器5；在线条图象传感器3中成像指尖200的光学图像的作为光学系统的自动聚焦透镜阵列6；作为弹性部件的圆环状的O型密封圈7、8；旋转自由支撑旋转部件4的作为轴承的第一基座9及第二基座10；和通过旋转部件4每旋转规定角度时发生脉冲(同步信号)，发生线条图象传感器3扫描定时用的定时时钟的定时时钟发生器11(在图5等中图示)等。
图像输入装置1通过被验者用指尖200旋转旋转部件4来取得由指尖200的凹凸定义的指纹图像。下面，将旋转部件4的轴方向说明为左右方向，将线条图象传感器(ラインイメジセンサ)3的光轴方向(线条图象传感器3指向的方向)说明为上下方向。
首先，说明线条图象传感器3。
如图1-图3所示，线条图象传感器3具备左右方向为长方向的平板状基板31、和设置在基板31上的感光部32。感光部32构成为具有对应于入射光量的电特性(例如电压水平、电流水平、电荷大小、电阻水平等)的多个光学变换元件在左右方向上变为一列或两列排列。光学变换元件是CCD、CMOS图象传感器等，或是由非晶硅构成的半导体元件。线条图象传感器3配置在旋转部件4的内侧，朝向上方。
下面，说明旋转部件4。图4表示旋转部件4的纵截面图。
如图1-图4所示，旋转部件4是大致圆筒状的部件。旋转部件4由透明丙烯树脂形成，但也可由硼硅酸玻璃、石英玻璃、其它玻璃或聚碳酸脂、其它树脂等透明材料形成。旋转部件4按从右到左的顺序由右圆筒部43、中央圆筒部41、左圆筒部42、齿轮部44构成，这些部分41-44为一体。
中央圆筒部41的截面形状为圆环状。中央圆筒部41是旋转部件4的主体，旋转部件4在中央圆筒部41中直径最大。在中央圆筒部41的外周面形成非常微小的凹凸，变为所谓绉纹(シボ)面。这样，中央圆筒部41的外周面变粗糙，从而光在中央圆筒部41的外周面上扩散。中央圆筒部41的外径(直径)约为7mm。
中央圆筒部41的右圆筒部43与中央圆筒部41同轴，右圆筒部43的直径比中央圆筒部41的直径小。在右圆筒部43的外周面绕右圆筒部43一周形成沟43a。如图2所示，在沟43a中嵌入O型密封圈8。O型密封圈8的内径在无负载的自然状态下比沟43a的直径小。O型密封圈8由氟橡胶等具有弹性的材料形成，O型密封圈8在拉伸的状态下嵌入沟43a中。另外，在O型密封圈8中涂布硅油等润滑剂。
中央圆筒部41的左圆筒部42与右圆筒部43一样，在沟42a中嵌入O型密封圈7。与O型密封圈8一样，也在O型密封圈7中涂布润滑剂。
在左圆筒部42的左端设置齿轮部44。齿轮部44与中央圆筒部41同轴。在齿轮部44中，以规定间距设置多个齿。若齿轮部44的齿数设为n，则间距间为(n/360)度。
在旋转部件4的左侧设置第一基座9，在旋转部件4的右侧设置第二基座10。将第一基座9和第二基座10固定在壳体2上。
在第一基座9中形成以左右方向为轴的圆孔9a。该圆孔9a的直径与左圆筒部42的直径基本相同，或稍大。在圆孔9a中旋转自由地插入嵌入O型密封圈7的左圆筒部42。在圆孔9a的内面与左圆筒部42之间有游隙，但在圆孔9a的内面与O型密封圈7之间没有游隙。O型密封圈7在被夹在圆孔9a的内面与沟42a的外面之间的状态下，相对圆孔9a的内面或沟43a的外面自由滑动。
在第二基座10中形成圆孔10a。圆孔10a和右圆筒部43与圆孔9a和左圆筒部42的关系一样。对圆孔9a的边缘和圆孔10a的边缘进行倒角，将O型密封圈7、8分别容易地插入圆孔9a、10a中。
如图3所示，支撑在第一基座9和第二基座10上的旋转部件4配置成中央圆筒部41的外周面的一部分从壳体2露出。从壳体2露出的部分是中央圆筒部41上的外周面。
在读取指纹时，被验者将指尖200轻按接在中央圆筒部41的外周面上，并向前方或后方移动指尖200，从而使旋转部件4旋转，但因为O型密封圈7、8夹在旋转部件4与基座9、10之间，所以对旋转部件4产生旋转阻抗。因此，若被验者向旋转部件4提供作为指尖200大小的转矩，则旋转部件4不旋转。另外，指尖200的移动不使旋转部件4快速旋转，即，旋转部件4不对指尖200空转。
另一方面，因为在O型密封圈7、8中涂布润滑剂，所以O型密封圈7、8相对基座9、10或旋转部件4润滑。因此，当按接指尖200使旋转部件4旋转时，指尖200不会相对中央圆筒部41滑动。
如上所述，因为设置了涂布润滑剂的O型密封圈7、8，所以提供给旋转部件4的转矩稳定，在10-20[g.cm]的转矩下旋转部件4旋转。通过实验验证，在被验者将指尖200压接在旋转部件4的中央圆筒部41上时，该程度转矩下使旋转部件4旋转所需的负荷不会使指尖200的皮肤变形，另外，在指尖200与旋转部件4中基本上不会发生滑动。
作为所述旋转部件4的制造步骤，制造中央圆筒部41，并将左圆筒部42接合在中央圆筒部41的左端，将右圆筒部43接合在中央圆筒部41的右端，再将齿轮部44接合在左圆筒部42的左端。作为中央圆筒部41的制造步骤，还考虑通过注射成形机来直接形成形成绉纹面的中央圆筒部41，通过成形机的型来使中央圆筒部41的绉纹面的粗细不均匀，绉纹面变稀疏。因此，这里首先形成透明圆筒41a(如图9所示)，之后，在该圆筒中形成绉纹面，从而可制造具有美丽绉纹面的中央圆筒部41。
即，通过压出成形或注射成形透明树脂，形成外周面非常光滑的透明圆筒41a。如图9所示，接着，在对外周面实施绉纹加工的复制辊150的外周面上压接透明圆筒41a的外周面。此时，透明圆筒41a平行于复制辊150。将复制辊150加热到150度左右，若在压接透明圆筒41a的状态下使复制辊150旋转，则透明圆筒41a也旋转。从而，复制辊150的绉纹面复制到透明圆筒41a的外周面上，将透明圆筒41a的外周面加工成绉纹面状。加工成绉纹面状的透明圆筒41a成为中央圆筒部41。
下面，说明定时时钟发生器11。图5是从轴向观察旋转部件4所示的附图。
如图5所示，定时时钟发生器11由齿轮部44、卡合销11a、通过卡合销11a的动作来发生脉冲(同步信号)的同步信号发生电路等构成。在圆孔9a内，卡合销11a卡合在齿轮44的齿与齿之间。卡合销11a自由摇动，同时具有挠性，并位置固定。齿轮部44的齿由于旋转部件4的旋转而越过卡合销11a。这里，通过齿轮部44的齿越过卡合销11a来在同步信号发生电路中发生脉冲。因此，随着旋转部件4的旋转，发生定时时钟信号。
若设齿轮部44的齿数为n，则旋转部件4每旋转一次，则发生由n次脉冲构成的定时时钟信号。例如，若设中央圆筒部41的外径为φ，则在被验者用指尖200使旋转部件4旋转时，每次指尖200仅压入(πφ×n/360)，则发生脉冲。发生脉冲的定时为从线条图象传感器3取得一维光学图像的定时。另外，既可以是如此构成的定时时钟发生器11，也可是例如在旋转部件4每旋转规定角度就发生脉冲的编码器。
下面，说明光照射器5。图6是光照射器5的斜视图。
光照射器5具备配置在旋转部件4内侧的导光体51和发光的发光元件52。
导光体51由硼酸玻璃、石英玻璃、其它玻璃或丙烯树脂(PMMA)、聚碳酸脂、其它树脂等透明材料构成。导光体51的形状形成为可插入到旋转部件4的内侧，旋转部件4可绕导光体51旋转。如后所述，导光体51用作保持线条图象传感器3和自动聚焦透镜阵列6的支承器。
在导光体51的左端和右端分别形成直方体状的突起51a。在第一基座9的圆孔9a的底部形成矩形孔9b，将左端的突起51a嵌入矩形孔9b中。同时，在第二基座10的圆孔10a的底部形成矩形孔(省略图示)，将右端突起51b嵌入矩形孔9b中。从而，导光体51不旋转地固定在基座9、10上。
导光体51的下部为纳入线条图象传感器3的形状。线条图象传感器3在感光部32向上的状态下嵌入固定在导光体51的下部。线条图象传感器3的光轴与旋转部件4的轴心相交。因此，指尖200与中央圆筒部41接触的部分中的外周面的法线与线条图象传感器3的光轴基本重合。
在导光体51中形成左右方向长的通孔51c，线条图象传感器3的感光部32临近通孔51c。
在导光体51的左端面中形成光反射膜51b。
在导光体51的上面形成多个凹槽51d。这些凹槽51d在通孔51c的最前方和最后方分别沿通孔51c左右排成一列。各凹槽51d的开口形状为四方形，底窄。即，各凹槽51d为四角锥的形状。图7是放大表示导光体51上面的附图，如图7所示，这些凹槽51d使在导光体51内传播的光中具有向上的指向性。
发光元件52是LED、有机EL、无机EL等自发光元件，基本上设置在基板上。发光元件52的每个基板都安装在第二基座10的圆孔10a的底部。发光元件52配置在导光体51的右方，向左发光。
从发光元件52发出的光入射到导光体51的右端面，在导光体51内传播。在导光体51内传播的光从多个凹槽51d放射，光在导光体51的上面向上扩大成放射状。从导光体51放射出的光入射到中央圆筒部41中从壳体2露出的部分(即接触指尖200的部分)。因为多个凹槽51d沿平行于旋转部件4轴心的线排列，所以沿凹槽51d的列放射在导光体51内传播的光。
下面，说明自动聚焦透镜阵列6。
自动聚焦透镜阵列6是排列多个自动聚焦透镜61，并在多个自动聚焦透镜61整体是形成一个连续图像的光学系统。
各自动聚焦透镜61是圆柱状的棒状透镜。各自动聚焦透镜61具有从中心轴向周面的抛物线状的折射率分布，中心轴的折射率最高，周面的折射率最低。因此，自动聚焦透镜61具有光学上基本等效于球面透镜的作用。所有自动聚焦透镜61具有光学上等效的性质。将这些自动聚焦透镜61有规律地精密排列在两块板62之间，为了去除闪光，在板间隙由遮光件(例如黑色硅酮(シリコン)树脂)来填充。
将上述构成的自动聚焦透镜阵列6嵌入固定在导光体51的通孔51c中。各自动聚焦透镜61的中心轴向上下延伸，下端面朝向感光部32，上端面朝向中央圆筒部41中从壳体2露出的部分。各自动聚焦透镜61进行等倍正像(正立等倍)成像。即，各自动聚焦透镜61在感光部32中成像表现在中央圆筒部41中从壳体2露出的外周面上的图像，但中央圆筒部41外周面的图像与成像在感光部上的图像等倍，方向也相同，不倒转。因此，自动聚焦透镜阵列6通过多个自动聚焦透镜整体在感光部32中成像表现在中央圆筒部41中从壳体2露出的外周面上的图像。自动聚焦透镜阵列6等倍正像成像，所以不必在旋转部件4内设置倒转镜，所以可将旋转部件4的直径缩小到约7mm。
下面，用图8来说明图像输入装置1的电路系统。
上述定时时钟发生器11(实际上是定时时钟发生器的同步信号发生器)将定时时钟信号输出到驱动器电路12、信号处理电路13、A/D变换电路14及合成缓冲器15，这些电路12~15通过定时时钟信号同步动作。
驱动器电路12根据定时时钟信号，驱动线条图象传感器3。从而，线条图象传感器3的各光电变换元件具有根据入射光量的电特性，线条图象传感器3取得一维光学图像作为电信号，将电信号从线条图象传感器3输出到信号处理电路13。信号处理电路13通过处理从线条图象传感器3输入的电信号，检测电信号的电平。A/D变换电路14将电信号的电平变换为数字信号，作为一维光学图像数据输出到合成缓冲器15。合成缓冲器15依次合成一维光学图像数据，生成二维光学图像数据。将合成缓冲器15合成的二维光学图像输出到计算机，将二维光学图像数据用于计算机的处理(例如个人认证处理)。
说明上述构成的图像输入装置1的使用方法及图像输入装置1的动作。
被验者将指尖200压接在中央圆筒部41上，并向前方或后方移动指尖200时，旋转部件4旋转。在旋转部件4旋转时，指尖2与中央圆筒部41的接触部分移动变化。
此时，从发光元件51发出的光在导光体51内传播，从各凹槽51d向上放射，照射指尖200。
这里，在指尖200与中央圆筒部41接触的部分中，指纹的凸部紧贴在中央圆筒部41的外周面上，指纹的凹部离开中央圆筒部41的外周面。紧贴在中央圆筒部41外周面上的指纹的凸部可使光经中央圆筒部41高强度入射，在指纹凸部反射的光在中央圆筒部41的外周面基本不减少，经自动聚焦透镜阵列6入射到线条图象传感器3。
另一方面，因为指纹的凹部离开中央圆筒部41的外周面，所以照射光在中央圆筒部41的外周面扩散，光基本上不入射到指纹的凹部。其中，虽在指纹凹部反射的反射光也会入射到中央圆筒部41的外周面，但在中央圆筒部41的外周面扩散。因此，指纹凹部的反射光不会入射到线条图象传感器3。尤其是，因为中央圆筒部41的外周面为绉纹面，所以明显表现出指纹凸部与凹部的反射光强度差。
因此，强度对应于指尖200指纹图案的反射光入射到线条图象传感器3，且指尖200的指纹图案通过自动聚焦透镜阵列6成像在线条图象传感器3上。
这样，若被验者将指尖200压接在中央圆筒部41上并使旋转部件4旋转，则被验者的指尖200使线条图象传感器3依次线扫描指尖200。线条图象传感器3每次与定时时钟信号同步来线扫描指尖200时，都通过电信号取得指纹的凹凸图像，作为一维光学图像，由合成缓冲器15来依次合成指纹的一维光学图像数据。另外，若依次合成指纹的一维光学图像数据，则合成缓冲器15生成指纹的二维光学图像数据。
另一方面，指尖200那样表现在没有凹凸的纸等光滑平坦被摄物的表面上的模样(是指包含文字、数字、图等的意思。)也通过本图像输入装置1取得，作为二维光学图像。此时，因为被摄物紧贴在中央圆筒部41上，所以从导光体51入射到被摄物上后反射的反射光的强度在中央圆筒部41的外周面上基本未减少。因此，由线条图象传感器3扫描被摄物，并由线条图象传感器3取得被摄物的表面模样，作为一维光学图像数据。另外，若依次合成被摄物模样的一维光学图像数据，则合成缓冲器15生成模样的二维光学图像数据。
由合成缓冲器15生成的二维光学图像也是等倍图像。这是因为自动聚焦透镜阵列6在感光部32中等倍成像。即，在合成缓冲器15生成二维光学图像的过程中，尽管不在与一维光学图像垂直的方向上进行补偿，也可生成等倍的二维光学图像。
本发明不限于上述实施形态，在不脱离本发明精神的范围内，也可进行各种改良及设计上的变更。
例如，在上述实施例中，将中央圆筒部41的外周面设为绉纹面，从而使光在中央圆筒部41的外周面中扩散，但也可通过其它手段来使光在中央圆筒部41的外周面上扩散。例如，通过在外周面平滑的中央圆筒部41的外周面均匀喷射粉末玻璃泡(ガラスビズ)，也可使中央圆筒部41的外周面变粗糙，或通过用研磨纸或滤纸等研磨外周面平滑的中央圆筒部41的外周面来使中央圆筒部41的外周面变粗糙，也可在外周面平滑的中央圆筒部41的外周面上粘贴光扩散薄片。
另外，在上述实施例中，将自动聚焦透镜阵列6固定在通孔15c中，但也可将中央圆筒部41的外周面作为物体点、同时将感光部32作为成像面的光学透镜或光学透镜群(例如球面透镜、非球面透镜等)固定在通孔15c中。
实施形态2在将图像输入装置装配在便携型电子设备中时，期望图像输入装置更加紧凑，所以必需小型化旋转部件(透明辊)。但是，从自动聚焦透镜到外周面或线条图象传感器感光部必须保持取决于自动聚焦透镜焦点距离的距离。另外，缩短自动聚焦透镜焦点距离也是有限的。因此，根据下面实施例2-8来说明尽管不缩短自动聚焦透镜的焦点距离却可将透镜光学系统和摄像元件容纳在小型化透明辊内的图像输入装置的构造。
图10是实施例2的图像输入装置1的截面图。
图像输入装置1的旋转部件(下面称为旋转辊)102呈透明圆筒状，其材料、构造与实施例1基本相同。
旋转辊102容纳在壳体103内，旋转辊102的外周面102a的一部分露出于形成在壳体103中的图像取入窗103a，并且，从图像取入窗103a向壳体103外稍突出。在将指200压接在图像取入窗103a中旋转辊102的外周面102a上的状态下，若使指200向前方或后方(即旋转辊102的外周面102a抵接指200的部分中的切线方向)移动，则旋转辊102绕其轴心旋转。
在旋转辊102内的中空中，配置摄像抵接在旋转辊102的外周面102a上的指200的一维图像的一维摄像元件104(线条图象传感器)、向图像取入窗103a发光、向指200照射光的光照射器105、和使指200的一维图像成像在一维摄像元件104上的自动聚焦透镜阵列106。另外，在旋转辊102内的中空中配置支承器107，在该支承器107上安装一维摄像元件104、光照射器105及自动聚焦透镜阵列106。
支承器107从旋转辊102的一端或两端向中空外延伸并固定在壳体103等上，即使旋转辊102旋转，支承器107也以不旋转的状态被支撑。在支承器107中形成沿基本垂直于旋转辊102轴心的方向贯通的光路孔107a，图像取入窗103a位于光路孔107a贯通方向的延长线上。通过将自动聚焦透镜阵列106嵌入形成于支承器107中的光路孔107a中，将自动聚焦透镜阵列106固定在支承器107上。
自动聚焦透镜阵列106的结构与实施例1的透镜阵列6一样，省略说明。自动聚焦透镜阵列106的光轴垂直于旋转辊102的轴心。自动聚焦透镜阵列106的入射面106a指向图像取入窗103a，自动聚焦透镜阵列106的光轴交于旋转辊102上的部位在图像取入窗103a内。
光照射器105具备发光元件108、和导光棱镜109。发光元件108是LED、有机EL、无机EL及荧光管等自发光元件，设置在基板110上。基板110及发光元件108在自动聚焦透镜阵列106的后方被埋入支承器107内。
导光棱镜109被嵌入支承器107中，覆盖发光元件108，设置在基板110上。导光棱镜109的入射面109a指向发光元件108，导光棱镜109的射出面109b指向旋转辊102与自动聚焦透镜阵列106的光轴相交的部位。导光棱镜109的射出面109b沿旋转辊102在左右方向上长。导光棱镜109将发光元件108发出的光入射到入射面109a，使入射的光传播到射出面109b，并使传播的光从射出面109b向图像取入窗103a射出。射出光变为平行于旋转辊102轴心的带状，照射指200。
如图11所示，一维摄像元件104具有硅衬底120，在硅衬底120上形成受光的受光部111，同时，形成与受光部111进行电信号输入输出用的焊盘112。受光部111构成成在左右方向(即平行于旋转辊102轴心)上排列输出对应于入射光强度(或入射光光量)的电信号的多个光电变换元件。作为光电变换元件，有CCD图象传感器、CMOS图象传感器、由非晶硅构成的半导体元件等。
通过COF(Chip On Film)方式将一维摄像元件104安装在薄膜基板113上。薄膜基板113闭塞支承器107的光路孔107a，安装在支承器107的下面107b上。薄膜基板113的表面113a面向自动聚焦透镜阵列106的射出面106b，薄膜基板113垂直于自动聚焦透镜阵列106的光轴。在薄膜基板113中形成从薄膜基板113的表面113a贯通到背面113b的通孔113c。在垂直于薄膜基板113的方向上看薄膜基板113时，通孔113c呈旋转辊102轴心方向上长的矩形形状。通孔103c临近光路孔107a，配置薄膜基板113，使自动聚焦透镜阵列106的光轴通过通孔113c。
在薄膜基板113的背面113b中布向，在布线端子上设置支持器及由金等金属或合金构成的突起114。将一维摄像元件104安装在薄膜基板113的背面113b上。具体而言，通过将一维摄像元件104的焊盘112经突起114接合在布线端子上，将一维摄像元件104固定在薄膜基板113的背面113b上。一维摄像元件104的受光部111临近通孔113c，自动聚焦透镜阵列106的光轴通过通孔113c到达受光部111。
这里，自动聚焦透镜阵列106通过多个自动聚焦透镜整体在受光部111中等倍正像成像表现在旋转辊102外周面102a上的图像。
从而，或将光学系统减薄薄膜基板113的厚度，可进一步减小旋转辊102的直径。
实施形态3接着，如图12所示，说明与上述图像输入装置1不同的图像输入装置121。图像输入装置121与实施例2中的图像输入装置1相同的构成要素标以相同符号，省略详细说明。
图12所示图像输入装置121具备薄膜基板123，代替图10所示的薄膜基板113。薄膜基板123与薄膜基板113的不同之处在于与在薄膜基板113中形成通孔113c相反，在薄膜基板123中不形成通孔。代之以，薄膜基板123中对应于通孔113c的部分变为透过光的透明的透明部123c。
即，薄膜基板123中与自动聚焦透镜阵列106的光轴垂直的部分变为透明部123c，其它部分遮光。在薄膜基板123的背面123b中布线，由突起114来接合布线端子和焊盘112，从而将一维摄像元件104安装在薄膜基板123的背面123b上。因为在薄膜基板123中没有形成通孔，所以一维摄像元件104整体支撑在薄膜基板123的背面123b上，因此可将一维摄像元件104容易地安装在薄膜基板123的背面123b上。
实施形态4下面，如图13所示，说明与上述图像输入装置1不同的图像输入装置131。图像输入装置131与实施例2中的图像输入装置1相同的构成要素标以相同符号，省略详细说明。
图13所示图像输入装置131具备薄膜基板133，代替图10所示的薄膜基板113。薄膜基板113与薄膜基板133的不同之处在于与在薄膜基板113中形成通孔113c相反，在薄膜基板133中不形成通孔。代之以，薄膜基板123变为整体透过光的透明基板。
实施形态5下面，如图14所示，说明与上述图像输入装置1不同的图像输入装置141。图像输入装置141与实施例2中的图像输入装置1相同的构成要素标以相同符号，省略详细说明。
图14所示图像输入装置141具备薄膜基板143，代替图10所示的薄膜基板113。薄膜基板143安装在支承器107下面107b的后部侧。另外，薄膜基板143向前延伸到光路孔107a。在薄膜基板143的背面143b中布线，由突起114接合布线端子和焊盘112，从而将一维摄像元件104安装在薄膜基板143背面143b的前缘部上。
一维摄像元件104的受光部111从薄膜基板143的前缘143c向前延伸，自动聚焦透镜阵列106的光轴不通过薄膜基板143而到达受光部111。
实施形态6下面，如图15所示，说明与上述图像输入装置1不同的图像输入装置151。图像输入装置151具备旋转辊102、壳体103、作为透镜光学系统的自动聚焦透镜阵列106、和光照射器105。
旋转辊102、自动聚焦透镜阵列106、和光照射器105与图10所示的图像输入装置1一样，附加相同符号，省略详细说明。光照射器105、自动聚焦透镜阵列106通过未图示的支承器不旋转地固定安装。
图像输入装置151具备直角棱镜157作为反射光学系统，直角棱镜157固定在旋转辊102内。直角棱镜157是三角柱状棱镜，棱角157a是直角。与棱角157a指向一致的入射面157b面对自动聚焦透镜阵列106的射出面106b，同时，平行于射出面106b。
从自动聚焦透镜阵列106的射出面106b入射到入射面157b的光在直角棱镜157内传播后，入射到面157c。入射到面157c的光在面157c中向前全反射，放射到面157d。入射到面157d的光在面157d中向与从自动聚焦透镜阵列106射出的光相反的方向全反射，从入射面157b射出。即，直角棱镜157在面157c中将自动聚焦透镜阵列106的光轴弯曲45度，又在面157d中弯曲45度，从而沿基本平行于自动聚焦透镜阵列106的光轴且与自动聚焦透镜阵列106的光轴相反的方向从入射面157b射出光。
图像输入装置151具备一维摄像元件154。一维摄像元件154也与实施形态2中的一维摄像元件104一样，具有硅衬底10、焊盘及受光部。一维摄像元件154被安装在基板153的背面153b上，但与通过COF方法安装的一维摄像元件104不同，以引线接合方式安装在基板153上。
基板153和一维摄像元件154配置在旋转辊102内，固定在自动聚焦透镜阵列106的前方。基板153的背面153b及一维摄像元件154的受光部与直角棱镜157的入射面157b指向一致。
从自动聚焦透镜阵列106的射出面106b射出的光在面57c及面57d上全反射后，从入射面157a射出，从入射面157a射出的光的光轴交在一维摄像元件154的受光部。因此，一维摄像元件154在受光部受光从直角棱镜157的入射面157b射出的光。
自动聚焦透镜阵列106经面57c及面57d在一维摄像元件154的受光部成像表现在旋转辊102的外周面102b上的图像，一维摄像元件154在受光部摄像成像的图像。
实施形态7下面，如图16所示，说明与上述图像输入装置151不同的图像输入装置161。图像输入装置161具备光照射器105，但光照射器105设置在基板153的表面153a上。即，发光元件108安装在基板153的表面153a上，覆盖发光元件108地设置导光棱镜109。导光棱镜109的射出面109b指向旋转辊102与自动聚焦透镜阵列106的光轴相交的部位，从发光元件108发出的光在导光棱镜109中传播，从射出面109b向指200等被摄物射出。也可在基板153上设置驱动发光元件108用的电路等。
实施形态8下面，如图17所示，说明与上述图像输入装置151不同的图像输入装置171。
与图15所示图像输入装置151将光照射器105配置在旋转辊102内相反，如图17所示，图像输入装置171将光照射器175配置在旋转辊102之外。详细说明，光照射器175具备发光元件178和导光棱镜179，发光元件178和导光棱镜179被安装在壳体103内配置在旋转辊102之外的基板177上。
基板177的表面177a面对自动聚焦透镜阵列106的射出面106b，在基板177的表面177a与自动聚焦透镜阵列106的射出面106b之间，配置旋转辊102和直角棱镜157。
导光棱镜179将发光元件178发出的光入射到入射面179a，使入射的光传播到射出面179b，从射出面179b射出传播的光。从射出面179b射出的光经旋转辊102，沿与自动聚焦透镜阵列106的光轴相反的方向入射到直角棱镜157的面57c，在直角棱镜157内传播，并从入射面157b射出。从入射面157b射出的光入射到自动聚焦透镜阵列106的射出面106b，在自动聚焦透镜阵列106内传播，并从自动聚焦透镜阵列106的入射面106射出。从自动聚焦透镜阵列106的入射面106射出的光在自动聚焦透镜阵列106的光轴与旋转辊102相交的部位收敛后入射到旋转辊102。从而，照射在图像取入窗103a内压接在旋转辊102的外周面102a上的指200。
该图像输入装置171与上述实施形态5的图像输入装置151一样，通过由直角棱镜157弯曲光轴，可在从自动聚焦透镜阵列106的入射面106b到一维摄像元件154的光路中有效利用旋转辊102内的空间。
本发明不限于上述各实施形态，在不脱离本发明精神的范围内，也可进行各种改良及设计上的变更。
例如，在上述实施形态2-5中，取代薄膜基板113、123、133、134，而是非薄膜状的印刷电路基板(例如塑料基板、玻璃基板、陶瓷基板等)。
另外，在上述实施形态2-8中，取代自动聚焦透镜阵列106，也可设置多个棒状透镜排列成阵列状所构成的棒状透镜阵列、球面透镜或其它透镜。
权利要求
1.一种图像输入装置(1)，其特征在于具有圆筒(4)，是旋转自由地支撑在基座(10)上的透明圆筒(4)，被摄物抵接的外周面从壳体露出；一维图象传感器(3)，与所述圆筒的轴心平行，配置在圆筒内；光学系统(6)，配置在所述圆筒内，在所述一维图象传感器中对接触所述圆筒外周面的被摄物的图像成像；和支承器(5)，是配置在所述圆筒内并固定在基座上的支承器(5)，在设置在该支承器上的通孔(51c)中安装所述光学系统，在该支承器通孔的下部安装所述一维图象传感器。
2.根据权利要求1所述的图像输入装置，其特征在于还具备从所述圆筒端向所述圆筒内发光的发光元件(52)，所述支承器(5)由透明部件构成，是向从所述圆筒壳体露出的外周面放射从所述发光元件发出的光的导光体。
3.根据权利要求2所述的图像输入装置，其特征在于所述支承器(5)具有沿安装光学系统的通孔排列的多个凹槽(51d)，该凹槽使在支承器内传播的光向上方指向。
4.根据权利要求1所述的图像输入装置，其特征在于所述光学系统(6)是以等倍正像在所述一维图象传感器中成像所述一维图像的自动聚焦透镜阵列。
5.根据权利要求1所述的图像输入装置，其特征在于具有设置在所述圆筒两端的O型密封圈(7，8)，经夹在与所述基座之间的O型密封圈来旋转自由支撑所述圆筒。
6.根据权利要求1所述的图像输入装置，其特征在于具备齿轮(44)，与所述圆筒同轴，设置在所述圆筒上；卡合部(11a)，卡合在所述齿轮的齿上，同时，若所述齿轮与所述圆筒一起旋转，则越过所述齿轮的齿；和同步信号发生装置(11)，在每次所述卡合部越过所述齿轮的齿时，发生同步信号。
7.根据权利要求6所述的图像输入装置，其特征在于具有生成装置(11、15)，其在每次从所述同步信号发生装置发生同步信号时，从所述一维图象传感器中取得一维图像，通过依次合成这些一维图像，生成所述被摄物的二维图像。
8.一种图像输入装置(1)，具备绕轴心旋转自由地支撑的透明圆筒(102)；配置在所述圆筒内的一维摄像元件(104)；和配置在所述圆筒内，将接触所述圆筒外周面的被摄物图像在所述一维摄像元件中成像的光学系统(106)，其特征在于所述一维摄像元件在硅衬底(120)上具有将光电变换元件排列成一列的受光部(111)，将该硅衬底配置成在表面指向所述光学系统的薄膜基板(113)的背面，所述受光部(111)受光从光学系统射出的光。
9.根据权利要求8所述的图像输入装置，其特征在于所述硅衬底(120)在受光部存在的面中具有进行电信号输入输出用的焊盘(112)，所述薄膜基板(113)在背面设置作为布线端子的垫片(114)，通过接合所述焊盘和垫片，将一维摄像元件固定在薄膜基板上。
10.根据权利要求9所述的图像输入装置，其特征在于所述薄膜基板(113)在对应于光学系统光轴的位置上形成通孔(113c)，所述一维摄像元件的受光部被配置在所述通孔中对应于所述光轴的位置上。
11.根据权利要求9所述的图像输入装置，其特征在于所述薄膜基板(123)在对应于光学系统光轴的位置上形成通孔(123c)，所述一维摄像元件的受光部被配置在所述透明部中对应于所述光轴的位置上。
12.根据权利要求9所述的图像输入装置，其特征在于所述薄膜基板(133)整体透明，所述一维摄像元件的受光部被配置在对应于所述光学系统光轴的位置上。
13.根据权利要求9所述的图像输入装置，其特征在于所述一维摄像元件的受光部，从所述薄膜基板(143)的外缘延伸地安装在所述薄膜基板的背面。
14.根据权利要求8所述的图像输入装置，其特征在于所述光学系统是以等倍正像在所述一维摄像元件中成像所述一维图像的自动聚焦透镜阵列(106)。
15.根据权利要求8所述的图像输入装置，其特征在于在所述圆筒内还具有向接触所述圆筒外周面的被摄物照射光的光照射器(105)。
16.一种图像输入装置，具备绕轴心旋转自由地支撑的透明圆筒(102)；配置在所述圆筒内的一维摄像元件(154)；和配置在所述圆筒内，在所述一维摄像元件中成像接触所述圆筒外周面的被摄物图像的光学系统，其特征在于所述光学系统具有透镜光学系统(106)，入射来自接触所述圆筒外周面的被摄物的反射光后射出；反射光学系统(157)，通过至少反射两次从所述透镜光学系统射出的光，向与所述透镜光学系统的光轴大致平行且与所述透镜光学系统的光轴方向相反的方向射出，所述一维摄像元件受光从所述反射光学系统射出的光。
17.根据权利要求16所述的图像输入装置，其特征在于所述反射光学系统(157)是棱镜，具有入射从所述透镜光学系统射出的光的入射面、使从该入射面入射的光全反射的第一全反射面、和入射在所述第一全反射面中反射的光、并使该光向所述入射面全反射的第二全反射面，在所述第二全反射面中全反射的光经所述入射面入射到所述一维摄像元件。
18.根据权利要求16所述的图像输入装置，其特征在于将所述一维摄像元件(154)安装在配置在所述圆筒内的基板的背面，同时，在所述基板的表面设置向所述被摄物接触所述圆筒外周面的部分照射光的光照射器(105)。
19.根据权利要求16所述的图像输入装置，其特征在于在所述圆筒外面设置向所述被摄物接触所述圆筒外周面的部分照射光的光照射器(175)。
20.根据权利要求16所述的图像输入装置，其特征在于所述透镜光学系统是自动聚焦透镜阵列(106)。
全文摘要
本发明公开的图像输入装置，其具备绕轴心旋转自由支撑的透明旋转辊(4)，在旋转辊(4)内，通过支承器(51)不旋转地固定线条图象传感器3、自动聚焦透镜阵列(6)。支承器(51)用作导光体，将由发光元件(52)发出的光导向压接在旋转部件(4)的外周面上的指尖(200)。另外，自动聚焦透镜阵列(6)在接触指尖(200)与旋转部件(4)的外周面部分的一维光学图像成像在线条图象传感器(3)中，线条图象传感器(3)取得一维光学图像。这种一维光学图像由合成缓冲器15依次合成后，生成指尖(200)的二维光学图像。
文档编号G06K9/00GK1469301SQ03148618
公开日2004年1月21日 申请日期2003年6月20日 优先权日2002年6月20日
发明者小松崎荣, 竹田恒治, 新井达夫, 夫, 治 申请人:卡西欧计算机株式会社