成像裝置和電子設備的製作方法

2023-07-08 16:58:36 3

成像裝置和電子設備的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種成像裝置和電子設備。一種成像裝置可以包括形成光導的照射光學系統和設置在該照射光學系統的內側上的成像光學系統。由第一表面接收到的來自光源的光被反射和漫射，並且來自與該第一表面相反的第二表面的光照射目標物。該照射光學系統接收從該目標物反射的光，並且與該目標物的至少一部分相對應的圖像成像在成像元件上。該照射光學系統的第二表面可以具有凹面形狀。
【專利說明】成像裝置和電子設備
【技術領域】
[0001]本文討論的實施例涉及成像裝置和電子設備。本文討論的實施例還涉及可在該成像裝置中使用的照射光學系統的部件或一部分。
【背景技術】
[0002]以均勻的光照射目標物並且拾取該目標物的預定範圍內的圖像的成像裝置可被用於各種領域。在對該成像裝置拾取的圖像進行圖像處理的圖像處理系統中，從該成像裝置接收到的圖像可以優選是清晰的。
[0003]由於最近生物測定技術的發展，各種類型的認證設備可以通過對例如將手或腳的指紋、眼睛的虹膜、面部、血管等成像所拾取到的圖像的生物測定特徵進行識別來進行個體認證。具體可以從手掌或手背、手指的血管以及掌紋或手掌圖案獲得大量的個人特徵數據，並且這種生物測定信息可適合於提高個人認證的可靠性。另外，血管(或靜脈)的圖案也可適合於個人認證。
[0004]當進行生物測定認證時，優選地，可以拾取目標物(B卩，人體的一部分)的圖像，而不與該目標物進行接觸(所謂的非接觸成像)。為此，成像裝置可以在成像範圍中發射具有均勻照度的光，接收來自該成像範圍的反射光，並且輸出所拾取的圖像的圖像信號。可以通過該成像裝置和該目標物之間的距離以及由該成像裝置拾取的目標物的成像區域來限定該成像範圍。
[0005]在通過用光照射目標物來拾取目標物的圖像的成像裝置中，由於鏡面反射而可能出現所謂的發亮(shining)。當在目標物的表面處的鏡面反射的反射光被諸如CMOS (互補金屬氧化物半導體)成像裝置等成像裝置接收時，鏡面反射分量可能大於用於認證的信號分量，從而準確讀取用於認證的信號分量可能是困難的。例如，當目標物是個體的血管時，用於認證的信號分量可以是靜脈信號分量。因此，優選地，可以通過減小在目標物的表面處鏡面反射的影響來提高個人認證的可靠性。
[0006]作為減小鏡面反射的影響的一個方法，日本特開2007-233282號公報提出了使用偏振片的方法。所提出的方法在LED (發光二極體)的發射表面側提供只透射一個方向的偏振光的偏振片，從而只利用線性偏振光分量照射目標物。來自目標物的表面的鏡面反射分量保持其偏振方向，並且被反射。通過在成像裝置的入射面側提供只透射與原始偏振垂直的方向上的分量的偏振片，可以減小來自目標物的表面的鏡面反射分量的影響。
[0007]然而，當提供該偏振片時，從LED的發射表面到目標物的向外光路和從該目標物到該成像裝置的入射平面的返回光路二者上的透射率為1/2或更低。結果，總的透射率可能為1/4或更低，從而光的利用率顯著劣化。另外，因為偏振片被設置在LED的發射表面側和該成像裝置的入射平面側二者上，所以部件數量增加，並且整個生物測定信息讀取裝置的成本可能增加。
[0008]另一方面，特別是當成像裝置安裝在諸如膝上型計算機等可攜式電子設備上時，要求減小成像裝置的尺寸。然而，當成像裝置的尺寸減小時，照射光學系統的特徵可能更接近點光源的特徵，從而鏡面反射的影響可能增加。
[0009] 申請人:所知的現有技術的專利文獻包括日本特開2007-233282號、2007-235863號、2002-159901號和2001-44515號公報。 申請人:所知的現有技術的非專利文獻包括 http://www.nihon-etching.c0.jp/shibo/html，， 和 「http://www.colorants-retail.com/jushi/jushi_008/391.html」。
[0010]根據該傳統成像裝置，可能難以使用相對緊湊的配置減小來自目標物的表面的鏡面反射的影響。

【發明內容】

[0011]因此，本發明的一個方面的目的是提供一種可以使用相對緊湊的配置減小來自目標物的表面的但向發射的影響的成像裝置和電子設備。
[0012]根據本發明的一個方面，一種成像裝置可以包括:多個光源；照射光學系統，其形成光導並且具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面，其中所述照射光學系統反射並漫射由所述第一表面接收到的來自所述多個光源的光，並且用來自所述第二表面的光照射目標物；以及成像光學系統，其設置在所述照射光學系統的內側上，並且接收從所述目標物反射的光，並且將與所述目標物的至少一部分相對應的圖像成像在成像元件上，其中所述第二表面具有凹面形狀。
[0013]根據本發明的另一方面，一種電子設備可以包括容納處理器的主體，其中所述主體包括上述成像裝置。
[0014]根據本發明的另一方面，一種形成光導的照射光學系統的部件可以反射並漫射由第一表面接收到的來自多個光源的光，並且用來自與所述第一表面相反的第二表面的光照射目標物，其中從所述目標物反射的光進入所述照射光學系統的內側的空間，並且所述第二表面具有凹面形狀。
[0015]本發明的目的和優點將通過所附權利要求中具體指出的要素和組合來實現和獲得。
[0016]應當理解，以上一般描述和以下詳細描述是示例性和說明性的，並且不是對所要求的本發明的限制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1是示出本發明第一實施例中的成像裝置的例子的分解透視圖；
[0018]圖2A、2B和2C是示出該成像裝置的照射光學系統的圖；
[0019]圖3A和3B是用於說明簡單分析模型的圖；
[0020]圖4A、4B和4C是示出使用圖3的分析模型的分析結果的例子的圖；
[0021]圖5A和5B是用於說明當LED本身被用作面光源時，與該面光源的直徑有關的鏡面反射影響的分析結果的圖；
[0022]圖6A、6B、6C、6D和6E是用於說明當LED本身被用作面光源時，與該面光源的直徑有關的鏡面反射影響的分析結果的圖；
[0023]圖7A和7B是分別用於說明信號分量和反射分量的比以及從LED面光源到目標物的向外光路上LED面光源的照度分布對LED面光源和目標物之間的距離的依賴性的圖；[0024]圖8A、8B、8C和8D是分別用於說明信號分量和反射分量的比以及從LED面光源到目標物的向外光路上LED面光源的照度分布對LED面光源和目標物之間的距離的依賴性的圖；
[0025]圖9A、9B、9C和9D是示出該照射光學系統的發射表面的各種形狀的截面圖；
[0026]圖10是示出未設置該照射光學系統的比較例子和發射表面的凸面形狀的半徑R為2mm和4mm的例子的在目標物上的每個X方向位置處到該目標物的向外光路上的照度的圖；
[0027]圖11是示出未設置該照射光學系統的比較例子、發射表面是平坦的例子和發射表面的凹面形狀的半徑R為4mm、3mm和2mm的例子的在目標物上的每個X方向位置處到該目標物的向外光路上的照度的圖；
[0028]圖12是示出未設置該照射光學系統的比較例子、發射表面的凹面形狀的半徑R為3mm的例子和發射表面的凹面形狀的半徑R為3_並且該凹面形狀具有斜度的例子的在目標物上的每個X方向位置處到該目標物的向外光路上的照度的圖；
[0029]圖13A和13B是示出具有作為傾斜表面的發射表面的比較例子的在目標物上的每個X方向位置處到該目標物的向外光路上的照度的圖；
[0030]圖14A和14B是用於說明關於未設置該照射光學系統的比較例子和發射表面的凹面形狀的半徑R為3mm並且該凹面形狀具有斜度的例子的鏡面反射影響的分析結果的圖；
[0031]圖15是示出未設置該照射光學系統的比較例子的信號分量和反射分量之間的比對LED面光源的直徑的依賴性的圖；
[0032]圖16A和16B是用於說明從該照射光學系統到目標物的向外光路上的照度分布對具有凹面形狀的發射表面的半徑的依賴性的圖；
[0033]圖17A和17B是用於說明從該照射光學系統到目標物的向外光路上的照度分布對具有凹面形狀的發射表面的斜度的依賴性的圖；
[0034]圖18A和18B是用於說明從該照射光學系統到目標物的向外光路上的照度分布對照射光學元件中的凹槽的依賴性的圖；
[0035]圖19A和19B是用於說明從該照射光學系統到目標物的向外光路上的照度分布對照射光學元件中的凹槽的依賴性的圖；
[0036]圖20A和20B是示出本發明第二實施例中的成像裝置的照射光學系統的例子的截面圖；
[0037]圖21A、21B和21C是用於說明關於比較例子Cl和例子E1、E2和E3的鏡面反射影響的分析結果的圖；
[0038]圖22是不出比較例子Cl和例子El、E2和E3中信號分量和發射分量的比的圖；
[0039]圖23A、23B和23C是示出本發明第三實施例中的成像裝置的部分的平面圖；
[0040]圖24是示出電子設備的例子的圖；
[0041]圖25是示出本發明第四實施例中的成像裝置的照射光學系統的例子的截面圖；
[0042]圖26是示出本發明第五實施例中的成像裝置的照射光學系統的例子的截面圖；
[0043]圖27A、27B和27C是示出具有深度不同的凹槽的照射光學系統的截面圖；
[0044]圖28是示出在目標物上的每個X方向位置處在到該目標物的向外光路上圖27A、27B和27C的照射光學系統的照度的圖；[0045]圖29A、29B和29C是示出具有曲率不同的凹槽的照射光學系統的截面圖；
[0046]圖30是示出在目標物上的每個X方向位置處在到該目標物的向外光路上圖29A、29B和29C的照射光學系統的照度的圖；
[0047]圖31是示出在目標物上的每個X方向位置處在到該目標物的向外光路上圖29A、29B和29C的照射光學系統的照度的圖；
[0048]圖32是示出具有由弓形上邊緣和曲率半徑幾乎無限大的側邊緣形成的凹槽的照射光學系統的截面圖；
[0049]圖33是用於說明圖32的凹槽的形狀的圖；
[0050]圖34A和34B是用於說明對於到目標物的距離很近的情況，關於第四和第五實施例的照射光學系統的向外光路的照度分布的分析結果的圖；
[0051]圖35是用於說明對於到目標物的距離很近的情況，在第四和第五實施例中，在目標物上的每個X方向位置處到該目標物的向外光路上的照射光學系統的照度的圖；
[0052]圖36A和36B是用於說明對於到目標物的距離很遠的情況，關於第四和第五實施例的照射光學系統的向外光路的照度分布的分析結果的圖；
[0053]圖37是用於說明對於到目標物的距離很遠的情況，在第四和第五實施例中，在目標物上的每個X方向位置處到該目標物的向外光路上的照射光學系統的照度的圖；
[0054]圖38A和38B是示出在第五實施例及其第一變形例中的照射光學系統的例子的截面圖；
[0055]圖39是示出在第五實施例及其第一變形例中，在目標物上的每個X方向上的位置處到該目標物的向外光路上照射光學系統的照度的圖；
[0056]圖40A和40B是示出在第五實施例及其第二變形例中的照射光學系統的例子的截面圖；
[0057]圖41是示出在第五實施例及其第二變形例中，在目標物上的每個X方向上的位置處到該目標物的向外光路上照射光學系統的照度的圖；
[0058]圖42是示出在本發明的第六實施例中成像裝置的照射光學系統的例子的截面圖；
[0059]圖43是示出在本發明的第七實施例中成像裝置的照射光學系統的例子的平面圖；
[0060]圖44A和44B是以放大的比例示出第七實施例中的照射光學系統的一部分的截面圖；
[0061]圖45是示出本發明的第八實施例中成像裝置的照射光學系統的例子的平面圖；
[0062]圖46A和46B是以放大的比例示出第八實施例中的照射光學系統的一部分的截面圖；
[0063]圖47A和47B是以放大的比例不出第九實施例中的照射光學系統的一部分的截面圖；
[0064]圖48是示出本發明的第十實施例中成像裝置的照射光學系統的例子的平面圖；
[0065]圖49A和49B是以放大的比例示出第十實施例中的照射光學系統的一部分的截面圖；
[0066]圖50是示出本發明的第十一實施例中的成像裝置的照射光學系統的例子的截面圖。
【具體實施方式】
[0067]參照附圖描述本發明的優選實施例。
[0068]根據本發明的一個實施例，一種成像裝置和電子設備可以包括形成光導的照射光學系統和設置在該照射光學系統的內側上的成像光學系統。由第一表面接收到的來自多個光源的光被反射和漫射(或者散射)，並且來自與第一表面相反的第二表面的光照射目標物。該照射光學系統接收從該目標物反射的光，並且與該目標物的至少一部分相對應的圖像被成像在成像元件上。該照射光學系統的第二表面可以具有凹面形狀。該照射光學系統的部件或一部分可以對應於該照射光學系統。
[0069]現在給出根據本發明的每個實施例中的成像裝置和電子設備的說明。
[0070]圖1是示出本發明第一實施例的成像裝置的例子的分解透視圖。圖1中所示的成像裝置10可以包括布線板11、設置在該布線板11上的成像系統板12、設置在成像系統板12上的多個LED (發光二極體)13、設置在成像系統板12上的成像光學系統14以及被設置為圍繞成像光學系統14的外圍的照射光學兀件15和16。所述多個LED13可以構成光源的例子。照射光學兀件15和16可以構成照射光學系統17或者照射光學系統17的部件或一部分的例子。
[0071]每個LED13可以發射具有可見光區域中的波長、近紅外光區域中的波長、紫外光區域中的波長等的光。在圖1中所示的例子中，在成像系統板12 (或者成像光學系統14)的外圍設置有八個LED13。然而，LED13的數目不局限於八個，而可以提供適合於均勻照射目標物的數目的LED13。
[0072]成像光學系統14可以具有已知配置，該已知配置包括設置在成像系統板12上的成像元件和成像系統透鏡。成像系統透鏡可以接收從目標物反射的光，並且與目標物的至少一部分相對應的圖像可以成像在該成像元件上。該成像元件可以由CM0S(互補金屬氧化物半導體)傳感器、CCD (電荷耦合裝置)傳感器等形成。由該成像元件拾取到的與目標物相關的輸出圖像信號(或生物測定信息讀取信號)可被提供給例如該電子設備(未示出)內的成像處理單元。該成像處理單元的功能可以由該電子設備內的CPU (中央處理單元)來實現。
[0073]照射光學元件15和16可以由具有透光特徵的材料形成，並且形成光導，該光導放大一個表面，來自LED13的光經由該表面照射目標物。如稍後描述的，在照射光學兀件15的靠近成像系統板12的一側上提供有凹槽，LED13可設置在凹槽中。至少一部分LED13可以被容納在照射光學元件15中的凹槽內。例如，該具有透光特徵的材料可以包括諸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)等的丙烯酸樹脂、包括聚碳酸酯的各種樹脂以及諸如BK的玻璃等。因此，照射光學系統15和16可以形成反射並漫射來自LED13的光並且照射目標物的照射光學系統。例如，當目標物是用戶的手指時，作為讀取目標的生物測定信息可以是指紋信息。另外，當目標物是用戶的手掌時，作為讀取目標的生物測定信息可以是靜脈信息。
[0074]在圖1中所示的例子中，成像光學系統14具有圓柱形形狀，並且照射光學系統15和16具有環形形狀。
[0075]圖2A、2B和2C是示出該成像裝置的照射光學系統的圖。圖2A和2B分別是從側面和頂部看到的透視圖，以示出來自LED13的光的反射和漫射(或者散射)，並且從照射光學元件16發射的光由箭頭表示。另外，圖2C是處於沿著穿過該環形形狀的中心並且垂直於布線板11 (或者成像系統板12)的平面切割的狀態的照射光學元件15和16的截面圖。如圖2C中所示，照射光學元件15的上表面(B卩，成像系統板12相反側)是平坦的，並且照射光學元件15的下表面(即，成像系統板12側)包括環形形狀的凹槽15-1，以容納至少一部分LED13。另一方面,照射光學兀件16的上表面(即，與照射光學兀件15相反的發射表面)具有凹面形狀，並且照射光學元件16的下表面(即，照射光學元件15側)是平坦的。在該例子中，照射光學兀件16的上表面的凹面形狀在朝著照射光學兀件15 (或者板11和12)的方向上(在下文中也稱為「向下方向」)向外傾斜。
[0076]接下來，參照圖3A至4C，關於簡單的分析模型的分析結果，給出目標物的表面處鏡面反射(所謂的發亮)的影響的說明。圖3A和3B是用於說明該簡單分析模型的圖，圖4A、4B和4C是示出使用圖3的分析模型的分析結果的例子的圖。
[0077]圖3A是示出該分析模型的側視圖，圖3B是示出目標物501的例子的平面圖。圖4A至4C是只提取來自圖3A中所示的照射目標物501的照射光學系統17的並且在目標物501的表面反射的光當中(即，在目標物501的表面的鏡面反射分量和漫射分量當中)穿過成像光學系統14的進入光瞳14-1的光的模擬結果。為了方便，圖3A示出在從照射光學系統17的發射表面(或上表面)輕微突出的狀態下的進入光瞳14-1，以使進入光瞳14-1可見，然而，進入光瞳14-1當然可以設置在與照射光學系統14相同的平面上，或者近似地設置在與照射光學系統14相同的平面上。在本例子中，圖3B中所示的多個條狀光吸收部分502設置在遠端表面上(即，圖3A中目標物501的離照射光學系統17較遠的表面)，以在水平方向上(即，X方向)相互平行地延伸，並且光吸收部分502的分量被定義為信號分量。
[0078]圖4A和4B示出在平面圖中一個LED13的光發射表面的面積分別為0 2 mm和0 50 mm的情況的分析結果。圖4C示出從圖4A和4B中所示的情況的分析結果獲得的與目標物501的光吸收部分502相對應的信號分量。在圖4A和4B中，縱坐標以mm表不在圖3B中所示的目標物501上沿著Y方向的位置,橫坐標以mm表示目標物501上沿著X方向的位置，並且在水平方向上延伸的黑色平行條對應於上述信號分量。在圖4A和4B中，右側的色調刻度以任意單位(a.u.)代表照度，其中白色表示0.5 (a.u.)，淺灰色表示大約0.3 (a.u.)、暗灰色表示大約0.25 (a.u.),並且黑色表示O (a.U.)。另外,例如,X=Omm並且Y=Omm的位置對應於進入光瞳14-1的中心位置，並且上述標記也被用在下面的類似圖中。圖4C示出沿著Y方向在X=P mm處的信號分量，其中用一點鏈線表示圖4A中所示的情況並且用兩點鏈線表示圖4B中所示的情況。在圖4C中，縱坐標表示以0 = +54 mm為原點的情況的在-Y方向上的距離(mm),並且橫坐標以任意單位(a.u.)表示信號分量。在該例子中，在中心區域存在光集中的兩個峰(為了方便，在圖4A中由白色部分示出)。這種光集中的峰以任意單位(a.u.)代表對應於鏡面反射分量(或者噪聲分量)的照度。在圖4A和4B的每一個的右側的色調刻度中，鏡面反射分量的照度取從下端的O (黑色)到上端的0.5(白色)的值，並且越靠近白色的分量越接近0.5，並且表示鏡面反射分量越大。通過比較在各種條件下由該峰代表的噪聲分量與信號分量的比，可以分析在各種條件下鏡面反射的影響。從圖4A至圖4C中所示的分析結果可以確認，當面光源變大時，鏡面反射的影響減小。
[0079]與圖4A和4B的右側色調刻度類似的刻度也被用在稍後描述的圖6A至6E、圖8A至8D、圖14A和14B、圖21A至21C、圖34A和34B以及圖36A和36B中。
[0080]接下來，參照圖5A至8D，給出在該照射光學系統和目標物之間的向外光路上的照度分布的說明。
[0081]圖5A和5B和圖6A、6B、6C、6D和6E是用於說明當LED13本身被用作面光源時(SP，當沒有設備照射光學系統時)，與該面光源的直徑有關的鏡面反射(或發亮)影響的分析結果的圖。圖5A不出關於LED13的面光源直徑(mm)的信號分量和反射分量，圖5B不出關於LED13的面光源直徑(mm)的信號分量和反應分量的比(％)(即，[信號分量]/ [反射分量])。在圖5A中，方塊標記表示信號分量的數據，並且菱形標記表示反射分量的數據。從圖5A和5B可以看到，當嘗試通過將LED13的光發射表面的直徑(即，面光源直徑)例如從030mm減小到0l2mm來減小成像裝置?ο的尺寸時，關於led的光發射表面面積(即，面光源面積)，反射分量增加，並且[信號分量]/[反射分量]相對減小。因此，可以確認，減小成像裝置?ο的尺寸是很困難的。
[0082]圖6A、6B、6C、6D和6E示出LED13的面光源直徑分別為010 mm、020 mm、θ30 mm、050 mm和0IOO mm的情況的分析結果。在圖6A、6B、6C、6D和bE中，縱坐標以mm表示目標物501上沿著Y方向的位置,橫坐標以mm表示在目標物501上沿著X方向的位置，並且在水平方向上延伸的黑色平行條對應於上述信號分量。此外，在圖6A、6B、6C、6D和6E中，光集中的峰(由白色部分示出)以任意單位(a.u.)代表對應於鏡面反射分量(或噪聲分量)的照度。從圖6A、6B、6C、6D和6E中可以確認，從抑制反射分量的觀點來看，使LED13的面光源面積變大以接近於表面發射時有效的。
[0083]圖7A和7B以及圖8A、8B、8C和8D是用於說明[信號分量]/[反射分量]的比以及從LED面光源到目標物的向外光路上LED13的面光源(在下文中也稱為「LED面光源」)的照度分布對LED面光源和目標物之間的距離的依賴性的圖。
`[0084]圖7A不出[信號分量]/[反射分量]的比對LED面光源和目標物501之間的距離的依賴性。圖7B示出目標物501上的X方向分量的到目標物501的向外光路上的照度的歸一化分量(在下文中也稱為「歸一化照度」)對LED面光源和目標物501之間的距離的依賴性。在圖7A中，菱形標記表示LED13的表面發射直徑為0 30 mm的情況的數據，並且方塊標記表示LED13的方面發射直徑為010 mm的情況的數據。另外，在圖7B中，30mm、50mm、75mm、100mm、125mm和150mm分別表不LED面光源和目標物501之間的距離，並且橫坐標上的0.0對應於X=Omm的進入光瞳14_1的中心位置。
[0085]圖8A、8B、8C和8D示出當LED13的表面發射直徑為02 mm時，LED面光源和目標物501之間的距離分別為30mm、50mm、75mm和150mm的情況的分析結果。在圖8A至8D以及示出數據的後續圖中，除非另外表示LED13的光發射直徑，否則假定使用LED13的形狀模型和光發射分布模型的數據。在圖8A至8D中，縱坐標以mm表不目標物501上Y方向位置，橫坐標以mm表不目標物501上X方向位置,並且在水平方向上延伸的黑色平行條對應於上述信號分量。此外，在圖8A至8D中，光線集中的峰(由白色部分示出)以任意單位(a.u.)代表與歸一化的鏡面反射分量(或者歸一化的噪聲分量)相對應的歸一化的照度。
[0086]從圖7A至8D可以看出，當從LED面光源到目標物501的距離變短時，從目標物501到成像光學系統14的返回光路上的照度分布變寬，並且反射分量可以被減小。另一方面，當從LED面光源到目標物501的距離變得太短時，在從LED13到目標物501的向外光路上的照度分布的平整度劣化，並且反射分量可能增加並且使[信號分量]/[反射分量]的比劣化。因此，可以確認，反射(或者鏡面反射)的影響還取決於在從LED13到目標物501的向外光路上的照度分布的平整度。
[0087]接下來，給出照射光學元件16的上表面(即，照射光學系統17的發射表面)的形狀與從照射光學系統17到目標物501的向外光路上的照度分布的平整度之間關係的分析結果說明。圖9A、9B、9C和9D中所示的照射光學系統17用於該分析。圖9A、9B、9C和9D是示出該照射光學系統17的發射表面16-1的各種形狀的截面圖。圖9A示出凸面形狀發射表面16-1A，圖9B示出平面發射表面16-1B，圖9C示出凹面形狀發射表面16-1C，並且圖9D示出在向下方向上向外側傾斜的凹面形狀發射表面16-1D。
[0088]圖10是不出未設置該照射光學系統17的比較例子Cl和圖9A中的發射表面16-1A的凸面形狀的半徑R分別為2mm和4mm的例子R2 (凸面)和R4 (凸面)的在目標物501上的每個X方向位置(mm)處到該目標物501的向外光路上的照度(a.u.)的圖。
[0089]圖11是不出未設置該照射光學系統17的比較例子Cl、圖9B中的發射表面16-1B是平坦的例子Fl和圖9C中的發射表面16-1C的凹面形狀的半徑R分別為4mm、3mm和2mm的例子R4 (凹面)、R3 (凹面)和R2 (凹面)的在目標物501上的每個X方向位置處到該目標物501的向外光路上的照度(a.u.)的圖。
[0090]圖12是不出未設置該照射光學系統17的比較例子Cl、圖9C中發射表面16-1C的凹面形狀的半徑R為3_的例子R3 (凹面)和圖9D中發射表面16-1D的凹面形狀的半徑R為3mm並且半徑R的中心位置在右側的X方向上分別偏移(即，偏心)0.5mm和-0.5mm使得該凹面形狀具有斜度的例子R3 (Dec0.5)、R3 (Dec_0.5)的在目標物501上的每個X方向位置處到該目標物501的向外光路上的照度(a.u.)的圖。
[0091]從圖10至12可以確認，對於比較例子Cl和具有凸面形狀的例子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，可以確認，與比較例子Cl和具有凸面形狀的例子R2 (凸面)和R4 (凸面)相比較，對於具有凹面形狀的例子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，可以確認，與具有凹面形狀的例子R3 (凹面)相比較，在具有傾斜的凹面形狀的例子R3 (Dec0.5)和R3 (Dec-0.5)中，在向外光路上的照度分布的平整度進一步提高。可以確認，即使與具有在向上方向上向外側傾斜的凹面形狀的例子R3 (-0.5)相比較，在具有在向下方向上向外側傾斜的凹面形狀的例子R3 (Dec0.5)中，在向外光路上的照度分布的平整度也進一步提高。因此，可以確認，在如圖9D中所示的具有在向下方向上向外側傾斜的凹面形狀的發射表面16-1D的情況下，在向外光路上照度分布的平整度尤其提高。
[0092]圖13A和13B是示出具有作為傾斜表面的發射表面的比較例子的在目標物上的每個X方向位置處到該目標物的向外光路上的照度的圖。圖13A示出對於未設置照射光學系統17的比較例子Cl、如圖13B中所示的照射光學系統17的發射表面16-1E是在向下方向上傾斜的平坦表面的比較例子C2和圖9D中的發射表面16-1D的凹面形狀的半徑R是3mm並且半徑R的中心位置在X方向上向右側偏心0.5mm使得該凹面形狀具有斜度的例子R3 (Dec0.5)，在目標物501上的每個X方向位置(mm)處到目標物501的向外光路的照度(a.u.)。從圖13A可以確認，在比較例子C2的情況下，在與照射光學系統17的中心部分相對的目標物501的部分處照度劣化了相當大的量。因此，可以確認，通過簡單地使照射光學系統17的發射表面16-1E為平坦的傾斜表面，照度分布的平整度沒有像例子R3 (Dec0.5)的情況那樣提聞。
[0093]圖14A和14B是用於說明關於未設置該照射光學系統17的比較例子和圖9D中的發射表面16-1D的凹面形狀的半徑R為3mm並且該凹面形狀具有斜度的例子R (Dec0.5)的鏡面反射影響的分析結果的圖。圖14A示出LED13的面光源直徑為0 10 mm的情況的比較例子Cl的分析結果，圖14B示出LED13的面光源直徑為0 10 Him的情況的比較例子R3 (Dec0.5)的分析結果。在圖14A和14B中，縱坐標以mm表示目標物501上的Y方向位置，橫坐標以mm表示目標物501上的X方向位置，並且在水平方向上延伸的黑色平行條對應於上述信號分量。另外，在圖14A和14B中，光集中的峰(由白色部分示出)以任意單位(a.u.)代表對應於鏡面反射分量(或者噪聲分量)的照度。
[0094]圖15是示出對於未設置照射光學系統17的比較例子Cl，關於LED面光源直徑(mm)的信號分量和反射分量之間的比(％)的圖。從圖15可以看到，當嘗試通過例如將LED13的發射表面直徑(即，LED面光源直徑)從φ30 mm減小到φ12 mm來減小成像裝置?ο
的尺寸時，在比較例子Cl的情況下，反射分量關於LED面光源面積增加，[信號分量]/[反射分量]的比相對降低。因此，可以確認，減小成像裝置10的尺寸是很難的。另一方面，在例子R3 (Dec0.5)的情況下，也可以確認，即使例如當LED面光源直徑從φ30 Wim減小到
φ12 mm時，也可以抑制反射分量關於led面光源直徑的增加，並且[信號分量]/[反射分量]的比可以提高如圖15中的Pr所表示的大約15%。換句話說，在例子R3 (Dec0.5)的情況下，即使在成像裝置10的尺寸被減小的情況下，在從照射光學系統17到目標物501的向外光路上的照度分布的平整度也可以提高，並且可以抑制鏡面反射的影響。
[0095]接下來，參照圖16A至17B，給出從該照射光學系統到目標物的向外光路上的照度分布對具有凹面形狀的發射表面16-1D的半徑R和斜度的依賴性。
`[0096]圖16A和16B是用於說明從該照射光學系統到目標物的向外光路上的照度分布對具有凹面形狀的發射表面的半徑的依賴性。圖16A示出未設置照射光學系統17的比較例子Cl和圖16B中的發射表面16-1C的凹面形狀的半徑R分別為6mm、4mm、3mm和2mm的例子R6 (凹面)、R4 (凹面)、R3 (凹面)和R2 (凹面)的在目標物501上的每個X方向位置(mm)處到目標物501的向外光路上的照度(a.u.)。
[0097]圖17A和17B是用於說明從該照射光學系統到目標物的向外光路上的照度分布對具有凹面形狀的發射表面的斜度的依賴性。圖17A示出未設置照射光學系統17的比較例子Cl、圖17B中的發射表面16-1D的凹面形狀的半徑R為3mm，並且半徑R的中心位置在X方向上在右側上分別偏心0.2mm、0.5mm、0.7mm和1mm，使得該凹面形狀具有坡度的例子R3(Dec0.2)、R3 (Dec0.5)、R3 (Dec0.7)和R3 (Decl)的在目標物501上的每個X方向位置(mm)處到目標物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，凹面形狀在向下方向上向外側傾斜，並且在例子R3 (Dec0.2)、R3 (Dec0.5)、R3 (Dec0.7)和R3 (Decl)中，例子R3 (Decl)具有最大的傾斜角度(或者傾角)。
[0098]在本實施例中，照射光學系統17具有環形形狀，並且例如其徑向的環寬度是2mm，外徑為φ12 mm。在此情況下，凹面形狀的發射表面16-1c和16-1d的半徑R可以優選為
大於Imm (1/2環寬度)，並且優選地小於6mm (大約環寬度的三倍)。從圖16A可以看到，該例子中的半徑R可以優選為例如3_。當半徑R變大時，發射表面16-1C和16-1D的凹面形狀變得更接近平坦表面(或者平坦形狀)，並且當半徑R小於1/2環寬度時，發射表面16-1C和16-1D的凹面變得更接近平坦表面，從而劣化了從照射光學系統17到目標物501的向外光路上照度分布的平整度。
[0099]另外，作為在凹面形狀中形成斜度的方法的例子，在上述例子中，半徑R的中心位置被偏心。從圖17A可以看到，偏心量可以優選地例如為環寬度2mm的大約1/4至1/10，即，大約0.5mm至大約0.2mm。當偏心量很大並且凹面形狀的斜度變得太大時，從照射光學系統17到目標物501的向外光路上的照度分布的平整度可能劣化。另一方面，當偏心量太小時，凹面形狀可能不再有斜度。
[0100]接下來，參照圖18A至19B，給出從該照射光學系統到目標物的向外光路上的照度分布對照射光學兀件中的凹槽的依賴性。
[0101]圖18A和18B是用於說明從該照射光學系統到目標物的向外光路上的照度分布對照射光學元件中的凹槽的依賴性的圖。圖18A示出未設置照射光學系統17的比較例子Cl、圖17B中的發射表面16-1D的凹面形狀的半徑R是3mm並且該半徑R的中心位置偏心0.5mm的例子R3 (Dec0.5)和圖18B中的發射表面16-1D的凹面形狀的半徑R是3mm並且該半徑R的中心位置偏心0.5mm，但是在照射光學系統15中未設置凹槽15_1的比較例子C3的在目標物501上的每個X方向位置(mm)處到目標物501的向外光路上的照度(a.u.)。從圖18A可以確認，當在照射光學系統17中設置凹槽15-1時，從照射光學系統17到目標物501的向外光路上的照度分布的平整度提高。
[0102]圖19A示出未設置照射光學系統17的比較例子Cl和圖19B中的發射表面16-1D的凹面形狀的半徑R為3mm,該半徑R的中心位置偏心0.5mm並且該凹面形狀具有斜度的例子R3 (Dec0.5窄)、R3 (Dec0.5)和R3 (Dec0.5寬)的在目標物501上的每個X方向位置(mm)處到目標物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寬)中，沿著X方向的凹槽15的寬度w分別小於1/2環寬度，等於1/2環寬度和大於1/2環寬度。從圖19A可以確認，如例子R3 (Dec0.5)的情況下，當凹槽15_1的寬度w大約為1/2環寬度時，從照射光學系統17到目標物501的向外光路上的照度分布的平整度提高。另外，可以確認，如例子R3 (Dec0.5窄)的情況下，當凹槽15-1的寬度w小於1/2環寬度時，照度分布的平整度按照與未設置凹槽15-1的比較例子C3類似的方式劣化。此外，可以確認，如例子R3 (Dec0.5寬)的情況下，當凹槽15-1的寬度w大於1/2環寬度時，如圖19A中所示，照度分布的中心部分的凹陷變得顯著。
[0103]接下來，參照圖20A至22，給出本發明第二實施例中的成像裝置的說明。圖20A和20B是示出本發明第二實施例中的成像裝置的照射光學系統的例子的截面圖。在圖20A和22B中，與圖17B中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。在本實施例中，可以在照射光學兀件15和16之間以及照射光學兀件16的上表面上，即，照射光學系統117的發射表面上,設置漫射(或散射)表面120。
[0104]圖20A示出漫射表面120設置在照射光學元件16的上表面和下表面上的例子。圖20B示出漫射層120設置在照射光學元件15的上表面上和照射光學元件16的上表面上的例子。可以通過如「http://www.nihon-etching.c0.jp/shibo/html」中描述的噴砂處理(或者珩磨處理)等產生顆粒，或者通過如日本特開2002-159901號公報中描述的將具有不同折射率的顆粒擴散到照射光學元件中，或者通過如「http://www.colorants-retail.com/jushi/jushi_008/391.html」中描述的在照射光學元件的表面上形成各向異性漫射膜,形成漫射表面120。
[0105]圖21A、21B和21C是分別用於說明關於比較例子Cl和例子E1、E2和E3的鏡面反射影響的分析結果的圖。例子El對應於上面描述的照射光學系統17的發射表面具有半徑R為3mm的凹面形狀,半徑R的中心位置在X方向上偏心0.5mm,並且該凹面形狀具有斜度，但是未設置漫射表面120的例子R(Dec0.5)。例子E2對應於例子R(Dec0.5)，並且在照射光學元件15的上表面上設置有漫射表面120。例子E3對應於例子R (Dec0.5)，並且在照射光學兀件15的上表面上和照射光學兀件16的上表面上設置有漫射表面120。在圖21A至21C中，縱坐標以mm表示目標物501上的Y方向位置,橫坐標以mm表示在目標物501上的X方向上的位置，並且在水平方向上延伸的黑色平行條對應於上述信號分量。在圖21A至21C中，光集中的峰(由白色部分示出)以任意單位(a.u.)代表與鏡面反射分量(或者噪聲分量)相對應的照度。
[0106]圖22是示出比較例子Cl和例子El、E2和E3中信號分量和發射分量的比(％)的圖。從圖22可以看出，比較例子Cl和例子E1、E2和E3的[信號分量]/[反射分量]的比以該順序變大，並且通過設置漫射層120可以抑制鏡面反射的影響。換句話說，在比較例子Cl的情況下，[信號分量]/[反射分量]的比相對減小到大約6%，並且減小成像裝置10的尺寸可能很難。另一方面，可以確認，[信號分量]/[反射分量]的比，對於例子E1，提高到大約15%，對於例子E2，提高到大約17%，對於例子E3，提高到大約34%。換句話說，即使在例子El、E2和E3的情況下，減少成像裝置10的尺寸時，從照射光學系統17到目標物501的向外光路上的照度分布的平整度仍可以提高，並且可以抑制鏡面反射的影響。還可以確認，例子E3尤其可取。
[0107]因此，為了從照射光學系統17的整個發射表面均勻地發射光，通過漫射表面120以不同的角度漫射來自LED13的光可能是有效的。因此，通過在照射光學元件15和16之間以及發射表面上設置漫射表面120，照射光可以從不同的角度照射目標物501，並且可以抑制鏡面反射的影響。
[0108]接下來，參照圖23A、23B和23C，給出本發明第三實施例中的成像裝置的說明。在每個上述實施例中，設置在成像光學系統14的外圍的照射光學系統17具有環形形狀。然而，照射光學系統17的形狀不局限於環形形狀，並且可以由多個弓形構件形成。圖23A、23B和23C是示出本發明第三實施例中的成像裝置的部分的平面圖。在圖23A至23C中，與圖1中的對應部分相同的那些部分由相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。
[0109]圖23A示出照射光學系統17具有環形形狀的情況。圖23B示出照射光學系統17由近似圍繞成像光學系統14的兩個弓形構件17-1A和17-2A形成的情況。圖23C示出照射光學系統17由近似圍繞成像光學系統14的比弓形構件17-1A和17-2A短的兩個弓形構件17-1B和17-2B形成的情況。弓形構件17-1A、17-2A、17-1B和17-2B中的每一個可以設置在一個或多個LED13 (未示出)上。圖23A中所示的照射光學系統17的環形形狀和圖23B中所示的弓形構件17-1A和17-2A的內部周邊形狀與成像光學系統14的外圍形狀相匹配。另一方面，弓形構件17-1B和17-2B的內部周圍形狀略微不同於成像光學系統14的外圍形狀。當然，形成照射光學系統17的弓形構件的數目不局限於兩個，可以設置三個或更多個弓形構件。可以適當地選擇將照射光學系統17分割成的區段的數目和形成照射光學系統17的每個區段的形狀。
[0110]在上述每個實施例中，構成照射光學系統17的照射光學元件15和16結合在一起(或者構造為進行連續接觸)而不在照射光學元件15和16之間形成間隙。然而，在照射光學元件15和16之間可以形成大約0.1mm的微小間隙(即，空氣膜)。另外，如第二實施例的情況，照射光學兀件15和16可以通過漫射表面120結合在一起。
[0111]接下來，參照圖24，給出安裝有該成像裝置的電子設備的例子的說明。圖24是示出該電子設備的例子的圖。在該例子中，該電子設備可以是可攜式電子設備，如膝上型個人計算機。
[0112]圖24中所示的電子設備I例如由PC(個人計算機)形成。電子設備I包括容納諸如CPU (中央處理單元)的處理器的主體2、可以關於主體2打開和關閉的蓋子3、設置在主體2上的鍵盤4和輸入單元5、設置在蓋子3上的顯示單元7、存儲單元(或存儲器)等等。
[0113]圖24的左側示出圖24的右側所示的電子設備I的透視圖中的輸入單元5的放大平面圖。輸入單元5可以包括滑鼠墊51、一對條狀點擊墊52和具有上述第一至第三實施例中任意實施例的配置的成像裝置10。點擊墊52可以成行地排列，使得成像裝置10沿著點擊墊52的縱向方向夾在點擊墊52之間。成像裝置10可以安裝在點擊墊52之間的相對狹窄的空間內。
[0114]儘管成像裝置10可以具有相對小的尺寸和相對低的成本，但是成像裝置10能夠以上述方式減小鏡面反射，以防止信號分量劣化。因此，在電子設備I例如通過認證生物測定特徵進行已知的個人認證的情況下，成像裝置10可被用於準確拾取生物測定信息，如用戶的手、手指等的血管(經脈)圖案，從而提高認證準確度。換句話說，成像裝置10可以使用具有相對低的成本和相對小的尺寸的配置，減小來自目標物501的表面的鏡面反射分量的影響，並且防止例如用於認證的圖像分量的劣化。
[0115]接下來，參照圖25，給出本發明第四實施例中的成像裝置的說明。圖25是示出本發明第四實施例中的成像裝置的照射光學系統的例子的截面圖。在圖25中，與圖17B中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。在本實施例中，照射光學系統17 (或者照射光學部分或部件)可以由單個照射光學元件172構成。照射光學元件172可以由與形成上述每個實施例中的照射光學元件15和16的材料類似的材料形成。照射光學系統17的其他部分可以按照與上述第一至第三實施例中的任何一個實施例類似的方式形成。
[0116]接下來，參照圖26，給出本發明第五實施例中的成像裝置的說明。圖26是示出本發明第五實施例中的成像裝置的照射光學系統的例子的截面圖。在圖26中，與圖25中的相應部分相同的那些部分由相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。在圖25中所示的照射光學元件172中，凹槽15-1的頂部是平坦的。另一方面，在本實施例中，照射光學元件172的凹槽15-2的上邊緣具有弓形形狀。凹槽15-2的寬度大約為照射光學元件172的寬度的1/2，S卩，光導的內徑和外徑之間的差的1/2。凹槽15-2的深度大於凹槽15-2的上邊緣的曲率半徑。來自LED13的光的分布可以由作為光控制表面的凹槽15-2的中心部分(即，弓形形狀的上邊緣)來控制。另一方面，來自LED13的光被在向上方向上引導，同時被作為光導的凹槽15-2的外圍部分漫射。因此，與凹槽15-1的上邊緣是平坦的圖25中所示的照射光學元件172相比，圖26中所示的照射光學元件172可以按照更加可取的方式漫射來自LED13的光。在圖25和26中，LED13的位置被示出為在凹槽15_1和15_2的外部，然而，從對第一實施例等的描述可以容易地理解，至少一部分LED13可以容納在凹槽15-1和15-2內。
[0117]圖27A、27B和27C是示出具有深度不同的凹槽的照射光學系統的截面圖。在圖27A至27C中，與圖26中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。假定照射光學元件172具有12mm的外徑、2mm的寬度和3mm的厚度。圖27A示出具有凹槽15-2A的照射光學元件172，凹槽15-2A的下邊緣寬度為0.2mm，上邊緣寬度為0.8mm，並且深度大於上邊緣的曲率半徑並且小於等於照射光學元件172的厚度。圖27B示出具有凹槽15-2B的照射光學元件172，凹槽15-2B的深度小於等於上邊緣的曲率半徑並且淺到上邊緣的彎曲表面部分和側邊緣的平坦部分之間幾乎沒有差別的程度。圖27C示出具有凹槽15-2C的照射光學元件172，凹槽15-2C的深度超過照射光學元件172的厚度，並且很深，其他尺寸與凹槽15-2A的尺寸相同。
[0118]圖28是示出在目標物501上的每個X方向位置處在到該目標物501的向外光路上圖27A、27B和27C的照射光學系統的照度的圖。圖28示出LED面光源和目標物501之間的距離為50mm的情況的照度。在圖28中，A、B和C表示分別使用具有圖27A、27B和27C中所示的凹槽15-2AU5-2B和15-2C的照射光學元件172的情況的照度。從圖28可以看出，與凹槽15-2A的照度分布A相比，因為凹槽15-2B的深度小於等於上邊緣的曲率半徑並且太淺，所以凹槽15-2B的照度分布B的平整性劣化，並且因為凹槽15-2C的深度超過照射光學元件172的厚度並且太深，所以凹槽15-2C的照度分布C的平整性劣化。因此，可以確認，照射光學元件172的凹槽15-2的深度優選小於等於照射光學元件172的厚度並且大於凹槽15-2的上邊緣的曲率半徑。
[0119]圖29A、29B和29C是示出具有曲率不同的凹槽的照射光學系統的截面圖。在圖29A至29C中，與圖26中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。假定照射光學元件172具有12_的外徑，2mm的寬度和3_的厚度。圖29A示出具有凹槽15-2A的照射光學元件172，凹槽15-2A的下邊緣寬度為0.2mm,上邊緣寬度為0.8mm,並且深度大於上邊緣的曲率半徑R07 (=0.7mm),其中曲率半徑R07小於凹槽15-2A的(上邊緣)寬度(0.8mm),並且大於等於凹槽15-2A的寬度。圖29B示出具有凹槽15-2D的照射光學元件172，凹槽15-2D的上邊緣的曲率半徑Rl (=Imm)大於等於凹槽15-2D的寬度，並且其他尺寸與凹槽15-2A的尺寸相同。圖29C示出具有凹槽15-2E的照射光學元件172，凹槽15-2E的上邊緣曲率半徑R4 (=0.4mm)小於凹槽15-2E的寬度，並且大於等於凹槽15-2E的寬度的1/2，其他尺寸與凹槽15-2A的尺寸相同。
[0120]圖30是示出在目標物501上的每個X方向位置處在到該目標物501的向外光路上圖29A、29B和29C的照射光學系統的照度的圖。假定在圖30和稍後描述的圖31中LED面光源和目標物501之間的距離是50mm。在圖30中，R07和Rl分別表示使用具有圖29A和29B中所示的凹槽15-2A和15-2D的照射光學元件172的情況的照度(a.u.)。另外，R2和R3分別表示作為比較例子的凹槽15-2D的上邊緣的曲率半徑是R2 (=2mm)和R3 (=3mm)的情況的照度(a.u.)。從圖30可以看到，與凹槽15-2A具有曲率半徑R07情況的照度分布相比，凹槽15-2D具有曲率半徑Rl的情況的照度分布因為曲率半徑Rl超過凹槽15-2D的寬度並且太大而劣化。另外，在凹槽15-2D具有比Rl更大的曲率半徑R2和R3的比較例子的情況下，照度分布的平整度進一步劣化。
[0121]圖31是示出在目標物501上的每個X方向位置處在到該目標物501的向外光路上圖29A、29B和29C的照射光學系統的照度的圖。在圖31中，R07和R04分別表示使用具有圖29A和29C中所示的凹槽15-2A和15-2E的照射光學元件172的情況的照度(a.u.)。從圖31可以看到，即使與凹槽15-2A具有曲率半徑R07的情況的照度分布相比較，也沒有觀察到凹槽15-2E具有曲率半徑R04的情況的照度分布的平整度劣化，因為曲率半徑R04小於凹槽15-2E的(上邊緣)寬度(0.8mm)並且大於等於凹槽15-2E的(下邊緣)寬度的1/2。因此，可以確認，照射光學元件172的凹槽15-2的上邊緣的曲率半徑優選小於凹槽15-2的上邊緣的寬度，並且大於等於凹槽15-2的上邊緣的寬度的1/2。
[0122]圖32是示出具有由弓形上邊緣和曲率半徑幾乎無限大的側邊緣形成的凹槽的照射光學系統的截面圖。圖33是用於說明圖32的凹槽的形狀的圖。如圖32和33中所示，在照射光學元件172的凹槽15-2中，弓形上邊緣172-1的曲率半徑小於等於凹槽15_2的上邊緣的寬度，並且大於等於凹槽15-2的上邊緣的寬度的1/2。另一方面，與上邊緣172-1的曲率半徑相比較，凹槽15-2的側邊緣172-2的曲率半徑很大，並且例如幾乎無限大。此外，側邊緣172-2不平行於與照射光學系統172的下表面垂直的方向，並且是傾斜的。來自LED13的光可以被在向上方向上引導，同時被接近平坦表面的並且作為光導的側邊緣172-2在具有不同曲率半徑的上邊緣172-1和側邊緣172-2之間漫射。另一方面，來自LED13的光可以被作為光控制表面的上邊緣172-1控制。因此，與圖25中所示的凹槽15-1的上邊緣平坦的照射光學元件172相比，圖32中所示的凹槽15-2的上邊緣172-1具有弓形形狀的照射光學元件172可以以更可取的方式漫射來自LED13的光。
[0123]圖34A和34B是用於說明對於到目標物的距離很近的情況，關於第四和第五實施例的照射光學系統的向外光路的照度分布的分析結果的圖。圖34A和34B示出LED面光源和目標物501之間的距離為50mm的情況的照度分布。在圖34A和34B中，縱坐標以mm表示目標物501上的Y方向位置,橫坐標以mm表示目標物501上的Y方向位置，並且以任意單位(a.u.)表示照度。
[0124]圖35是用於說明對於到目標物的距離很近的情況，在第四和第五實施例中，在目標物上的每個X方向位置處到該目標物的向外光路上的照射光學系統的照度的圖。在圖35中，I4n和I5n分別表示使用具有圖25和26中所示的凹槽15_1和15_2的照射光學元件172的情況的照度(a.u.)。從圖35可以確認，在照射光學元件172的照度分布I4n的中心部分處出現下降，而照射光學元件172的照度分布I5n近似恆定。因此，可以認為，與具有平坦上邊緣的凹槽15-1相比，具有弓形上邊緣的凹槽15-2以更可取的方式漫射光。
[0125]圖36A和36B是用於說明對於到目標物的距離很遠的情況，關於第四和第五實施例的照射光學系統的向外光路的照度分布的分析結果的圖。圖36A和36B示出LED面光源和目標物501之間的距離為IOOmm的情況的照度分布。在圖36A和36B中，縱坐標以mm表示目標物501上的Y方向位置,橫坐標以mm表示目標物501上的X方向位置，並且以任意單位(a.u.)表示照度。[0126]圖37是用於說明對於到目標物的距離很遠的情況，在第四和第五實施例中，在目標物上的每個X方向位置處到該目標物的向外光路上的照射光學系統的照度的圖。在圖37中，I4f和I5f分別表示使用具有圖25和26中所示的凹槽15_1和15_2的照射光學元件172的情況的照度(a.u.)。從圖37可以確認，在照射光學元件172的照度分布I4f的中心部分處出現下降，而照射光學元件172的照度分布I5f近似恆定。因此，可以認為，與具有平坦上邊緣的凹槽15-1相比，具有弓形上邊緣的凹槽15-2以更可取的方式漫射光。
[0127]可以確認，當照射光學元件172的凹槽15-2的上邊緣具有弓形形狀時，無論LED面光源和目標物501之間的距離近或遠，都以更可取的方式漫射光。
[0128]圖38A和38B是示出在第五實施例及其第一變形例中的照射光學系統的例子的截面圖。圖38A示出第一實施例中的照射光學元件172，其中如圖33中所示，凹槽15_2的側邊緣172-2不平行於與照射光學元件172的下表面垂直的方向，並且是傾斜的。圖38B示出第五實施例的第一變形例，其中凹槽15-2F的側邊緣平行於與照射光學元件172的下表面垂直的方向。
[0129]圖39是示出在第五實施例及其第一變形例中，在目標物上的每個X方向上的位置處到該目標物的向外光路上照射光學系統的照度的圖。圖39示出LED面光源和目標物501之間的距離是50mm的情況的照度分布。在圖39中，I5n和I5Fn分別表示使用具有圖38A和38B中所示的凹槽15-1和15-2F的照射光學元件172的情況的照度(a.u.)。從圖39可以確認，在照射光學元件172的照度分布I5Fn的中心部分出現下降，而照射光學元件172的照度分布I5f近似恆定。因此，可以認為，與具有不傾斜的側邊緣的凹槽15-2F相比，具有在向下方向上向外傾斜(或伸展)的側邊緣的凹槽15-2以更可取的方式漫射光。
[0130]可以確認，當照射光學元件172的凹槽15-2的側邊緣在向下方向上向外傾斜時，以更可取的方式漫射光。
[0131]圖40A和40B是示出在第五實施例及其第二變形例中的照射光學系統的例子的截面圖。圖40A示出第五實施例中的照射光學元件172，其中如圖33中所示，凹槽15_2的側邊緣172-2不平行於與照射光學元件172的下表面垂直的方向，並且是傾斜的。圖40B示出第五實施例的第二變形例，其中凹槽15-2G的側邊緣的曲率半徑比上邊緣的曲率半徑大，但是比凹槽15-2的側邊緣172-2的幾乎無限大的曲率半徑小。
[0132]圖41是示出在第五實施例及其第二變形例中，在目標物上的每個X方向上的位置處到該目標物的向外光路上照射光學系統的照度的圖。圖41示出LED面光源和目標物502之間的距離為50mm的情況的照度分布。在圖41中，I5n和I5Gn分別表示使用具有圖40A和40B中所示的凹槽15-1和15-2G的照射光學元件172的情況的照度(a.u.)。從圖41可以確認，在照射光學元件172的照度分布I5Gn的中心部分處出現下降，而照射光學元件172的照度分布I5f近似恆定。因此，可以認為，與其側邊緣的曲率半徑小於幾乎無限大的曲率半徑的凹槽15-2G相比，其側邊緣在向下方向上向外傾斜(或伸展)並且該側邊緣的曲率半徑幾乎無限大的凹槽15-2以更可取的方式漫射光。
[0133]可以確認，當照射光學元件172的凹槽15-2的側邊緣在向下方向上向外傾斜並且其曲率半徑幾乎無限大時，以更可取的方式漫射光。
[0134]圖42是示出在本發明的第六實施例中成像裝置的照射光學系統的例子的截面圖。在圖42中，與圖26中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。在本實施例中，透明的並且折射率低於形成照射光學元件172的折射率的樹脂500可以填充凹槽15-2。例如，可以由例如折射率為1.6的聚碳酸酯、折射率為1.5的PMMA (或者丙烯酸樹脂)、折射率為1.5的BK7 (或者玻璃)等材料形成照射光學元件172。另一方面，樹脂500可以例如是折射率為1.4的矽樹脂。通過用樹脂500填充凹槽15-2的內部，照射光學系統17的下表面可以變得更平坦，從而提高該成像裝置的組裝精度和組裝效率。
[0135]圖43是示出在本發明的第七實施例中成像裝置的照射光學系統的例子的平面圖。圖44A和44B是以放大的比例示出第七實施例中的照射光學系統的一部分的截面圖。在圖43、44A和44B中，與圖1和26中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。
[0136]如圖43中所示，多個LED13可以設置在凹槽15_2下側上，使得每個LED13的光軸(或者光發射中心)以類似的方式位於凹槽15-2的中心附近。在此情況下，LED13可以如圖44A中所示設置在照射光學元件172的下表面的下側上，並且在凹槽15-2的下側，或者可以如圖44B中所示設置為使得LED13的至少一部分容納在凹槽15_2內。
[0137]圖45是示出本發明的第八實施例中成像裝置的照射光學系統的例子的平面圖。圖46A和46B是以放大的比例示出第八實施例中的照射光學系統的一部分的截面圖。在圖45、46A和46B中，與圖1和26中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表不,並且將省略對它們的描述。
[0138]如圖45中所示，多個LED13可以設置在凹槽15_2的下側上，使得每個LED13的光軸(或者發射中心)以類似的方式位於凹槽15-2的中心附近。然而，當沿著周向方向觀看時，多個LED13的光軸有意地在徑向方向移位。在此情況下，如圖46A中所示，其中一個LED13的光軸可以位於凹槽15-2的中心的下側上，同時如圖46B中所示，另一個LED13可以設置在凹槽15-2的中心的外側上。所述多個LED13的設置不局限於特定的設置，只要多個LED13的光軸設置在沿著關於凹槽15-2的中心的徑向方向上的不同位置即可。通過將多個LED13的光軸設置在關於凹槽15-2的中心的不同徑向位置處，來自LED13的光可以在增加的各種方向上漫射。
[0139]圖47A和47B是以放大的比例示出第九實施例中的照射光學系統的一部分的截面圖。在圖47和47B中，與圖44A和44B中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。圖47A示出LED13關於照射光學元件172向外傾斜的例子。圖47B示出LED13關於照射光學元件172向外傾斜並且照射光學元件172的下表面根據LED13的傾斜配置而傾斜的例子。在圖47A和47B中所示的每個例子中，因為LED13的光軸(或者光發射中心)關於凹槽15-2的中心軸傾斜，所以可以提高向照射光學系統17的外側的光漫射。當然，LED13可以關於照射光學元件172向內傾斜，在此情況下，可以提高向照射光學系統17的內側的光漫射。另外，關於照射光學兀件172向外傾斜的LED13和關於照射光學元件172向內傾斜的LED13可以共同存在於多個LED13中。在圖47B中所示的例子中，因為照射光學元件172的下表面傾斜，所以與圖47A中所示的例子相比，可以抑制由LED13的傾斜配置引起的照射光學系統17的厚度增加。
[0140]圖48是示出本發明的第十實施例中成像裝置的照射光學系統的例子的平面圖。圖49A和49B是以放大的比例示出第十實施例中的照射光學系統的一部分的截面圖。在圖48、49A和49B中，與圖1和26中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表不，並且將省略對它們的描述。
[0141]在上述每個實施例和變形例中，規定了照射光學系統的凹槽沿著徑向方向的凹槽寬度等。另一方面，本實施例還規定了照射光學系統的凹槽沿著周向方向的凹槽寬度。圖49A示出沿著照射光學元件172的徑向方向的截面，圖49B示出沿著照射光學元件172的周向方向的截面。從圖48、49A和49B可以看出，在周向方向和徑向方向二者上，照射光學元件172的凹槽15-20可以具有弓形形狀，末端具有截頂圓錐形狀。因此，來自LED13的光可以在周向方向和徑向方向二者上以優選的方式漫射。
[0142]圖50是示出本發明第十一實施例中成像裝置的照射光學系統例子的截面圖。在圖50中，與圖2C和26中的對應部分相同的那些部分用相同的附圖標記來表示，並且將省略對它們的描述。在圖50中，照射光學系統17可以由一對照射光學兀件15和16形成,並且凹槽15-2可以形成在下面的照射光學元件15中。另外，在本實施例中也可以獲得與可以在第五實施例等中獲得的效果類似的效果。
[0143]當然，安裝有該成像裝置的電子設備不局限於可攜式電子設備，並且不局限於計算機。
[0144]另外，可以適當地結合兩個以上的上述實施例。例如，即使在照射光學系統(或者照射光學部分或部件)由單個照射光學元件形成的情況下，也可以像上述第二實施例的情況那樣，在照射光學元件的上表面上，即，在照射光學系統的發射表面上，提供擴散表面。另外，用折射率低於照射光學元件(或光導)的折射率的透明樹脂填充照射光學元件的凹槽的實施例可以與每個實施例相結合。類似地，在周向方 向和徑向方向二者上形成凹槽的實施例可以與由單個照射光學元件形成照射光學系統的每個實施例相結合，並且可以與由一對照射光學元件形成照射光學系統的每個實施例相結合。另外，每個實施例和每個變形例中的照射光學系統可被應用於如圖1中所示的成像裝置和圖24中所示的電子設備。
[0145]儘管用例如「第一」、「第二」、…、「第十」或「第十一」編號所述實施例，但是該順序編號不意味著實施例的優先級。許多其他變化和修改對本領域的技術人員來說將是顯而易見的。
[0146]本文中引用的所有例子和條件語音意圖用於教學目的，以幫助讀者理解本發明人為技術進步而提出的本發明和概念，並且不應當被理解為是對具體引用的例子和條件的限制，說明書中的這些例子的組織也不涉及本發明的優劣表示。儘管已經詳細描述了本發明的實施例，但是應當理解，在不偏離本發明的精神和範圍的情況下，可以對其進行各種變化、替換和修改。
【權利要求】
1.一種包括多個光源的成像裝置，其特徵在於設置有: 照射光學系統，其形成光導並且具有第一表面和與所述第一表面相反的第二表面，其中所述照射光學系統反射並漫射由所述第一表面接收到的來自所述多個光源的光，並且用來自所述第二表面的光照射目標物；以及 成像光學系統，其設置在所述照射光學系統的內側上，並且接收從所述目標物反射的光，並且將與所述目標物的至少一部分相對應的圖像成像在成像元件上， 其中所述第二表面具有凹面形狀。
2.根據權利 要求1所述的成像裝置，其特徵在於，所述第二表面的凹面形狀在朝向所述第一表面的方向上且從所述成像光學系統向所述照射光學系統的外圍方向傾斜。
3.根據權利要求1或2所述的成像裝置，其特徵在於，所述照射光學系統的所述第一表面包括凹槽，所述多個光源設置在所述凹槽下。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的成像裝置，其特徵在於，所述照射光學系統包括: 第一照射光學元件，在所述第一照射光學元件的所述第一表面的凹槽下設置有所述多個光源；以及 第二照射光學元件，其設置在所述第一照射光學元件上並且形成所述第二表面。
5.根據權利要求3或4所述的成像裝置，其特徵在於: 所述凹槽的上邊緣的曲率半徑小於所述上邊緣的寬度，並且大於等於所述上邊緣的寬度的1/2 ;並且 所述凹槽的深度小於等於所述照射光學系統的厚度的1/2，並且大於所述凹槽的上邊緣的曲率半徑。
6.根據權利要求3至5中任一項所述的成像裝置，其特徵在於設置有: 填充所述凹槽的樹脂，其中所述樹脂是透明的，並且所述樹脂的折射率低於形成所述照射光學元件的材料的折射率。
7.根據權利要求4所述的成像裝置，其特徵在於設置有: 第一漫射表面，其設置在所述第二表面上；以及 第二漫射表面，其設置在所述第一照射光學元件和所述第二照射光學元件之間。
8.根據權利要求1至4中任一項所述的成像裝置，其特徵在於: 所述成像光學系統具有圓柱形形狀；並且 所述照射光學系統具有圍繞所述成像光學系統的外圍的環形形狀。
9.一種電子設備，包括容納處理器的主體，所述電子設備的特徵在於所述主體包括根據權利要求1至8中任一項所述的成像裝置。
10.一種形成光導的照射光學系統的部件，所述部件反射並漫射由第一表面接收到的來自多個光源的光，並且用來自與所述第一表面相反的第二表面的光照射目標物，其特徵在於: 從所述目標物反射的光進入所述照射光學系統的內側的空間；並且 所述第二表面具有凹面形狀。
11.根據權利要求10所述的照射光學系統的部件，其特徵在於，所述第二表面的凹面形狀在朝向所述第一表面的方向上並且從所述部件的內側向外側傾斜。
12.根據權利要求10或11所述的照射光學系統的部件，其特徵在於，設置有: 第一照射光學元件，在所述第一照射光學元件的第一表面的凹槽下設置有所述多個光源；以及 第二照射光學元件，其設置在所述第一照射光學元件上並且形成所述第二表面。
13.根據權利要求12所述的照射光學系統的部件，其特徵在於設置有: 第一漫射表面，其設置在所述第二表面上；以及 第二漫射表面，其設置在所述第一照射光學元件和所述第二照射光學元件之間。
14.根據權利要求12或13所述的照射光學系統的部件，其特徵在於，所述第二照射光學元件具有環形形狀。
15.根據權利要求12或13所述的照射光學系統的部件，其特徵在於，所述第二照射光學元件包括多個弓形構 件。
【文檔編號】G02B27/00GK103454768SQ201310129518
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年4月15日 優先權日:2012年5月29日
【發明者】平井由樹雄, 吉川浩寧, 上村拓也, 神頭信之 申請人:富士通株式會社