專利名稱：攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及攝像裝置，更詳細(xì)地說，涉及適用于檢測(cè)指紋等那樣存在于測(cè)量對(duì)象表面的凹凸圖案的攝像裝置。
背景技術(shù)：
作為攝像裝置，在例如日本專利公開特開平7-174947號(hào)公報(bào)(以下稱為文獻(xiàn)1)中公開了接合將多根光纖形成一整體的光纖光學(xué)板與CCD(電荷耦合器件)圖像傳感器等的固體攝像元件而成的指紋檢測(cè)裝置。
發(fā)明者根據(jù)對(duì)上面所述已有技術(shù)的探討結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了以下課題。即，在上述文獻(xiàn)1中公開的攝像裝置中，光纖光學(xué)板的光出射面相對(duì)光纖的光軸傾斜，該光出射面與固體攝像元件之間直接光耦合。因此，即使使指紋的像通過與光入射斜面接觸的手指向光纖光學(xué)板內(nèi)入射，也會(huì)有很多光在光出射面反射，其結(jié)果是固體攝像元件接收的光量非常少，存在應(yīng)檢測(cè)指紋的像變暗、攝像特性惡化等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而作出的，目的在于提供能夠增加從光纖光學(xué)板出射并且被固體攝像元件接收的光的光量、謀求提高攝像特性的攝像裝置。
本發(fā)明所涉及的攝像裝置，其特征在于，具有(1)集束多根具有纖芯和覆蓋纖芯外圍的包層的光纖而形成、且具有相對(duì)光纖的光軸傾斜的光入射面及光出射面的光纖光學(xué)板；(2)形成于光纖光學(xué)板的光出射面的具有透光性的多個(gè)柱狀結(jié)晶體；以及(3)具有在半導(dǎo)體基板的主面上呈2維狀排列形成的光電轉(zhuǎn)換部、并且與多個(gè)柱狀結(jié)晶體光耦合的固體攝像元件。
該攝像元件中，由于多個(gè)柱狀結(jié)晶體在光纖光學(xué)板的光出射面形成，因此在各光纖內(nèi)傳播的光在光出射面的反射受到抑制，使多數(shù)光入射于多個(gè)柱狀結(jié)晶體。而且，各個(gè)柱狀結(jié)晶體分別像光纖那樣起作用，入射的光在柱狀結(jié)晶體內(nèi)被引導(dǎo)，同時(shí)在出射一側(cè)的端部被散射，多數(shù)光從柱狀結(jié)晶體出射并且被固體攝像裝置接收。這樣，在該攝像裝置中，固體攝像元件接收的光量增多，可以提高攝像特性。
還有，在本發(fā)明的攝像裝置中，多個(gè)柱狀結(jié)晶體合適地應(yīng)由CsI、NaI、LiI、KI、KBr、KCl、以及NaCl中的至少任意一種構(gòu)成。由于這些物質(zhì)能夠構(gòu)成柱狀結(jié)晶體，而且，對(duì)通過光纖光學(xué)板的光具有透光性，因此為理想。
本發(fā)明的攝像裝置也可以具有這樣的特征，即各柱狀結(jié)晶體光入射側(cè)的端部截面積比各光纖光出射側(cè)的端部截面積小。這樣就可以抑制析像度的劣化。
本發(fā)明的攝像裝置也可以具有這樣的特征，即多個(gè)柱狀結(jié)晶體通過在光纖光學(xué)板的光出射面進(jìn)行斜方蒸鍍而結(jié)晶生長(zhǎng)形成。這樣就能容易地在光纖光學(xué)板的光出射面形成相對(duì)該光出射面傾斜的多個(gè)柱狀結(jié)晶體。
本發(fā)明通過以下的詳細(xì)說明及附圖可以更充分地得到理解。但這些只是用于例示，而不應(yīng)該被認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限定。
附圖的簡(jiǎn)單說明

圖1是顯示作為本實(shí)施例攝像裝置的指紋檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是用于對(duì)光纖光學(xué)板的傾斜角進(jìn)行說明的圖。
圖3是顯示利用顯微鏡觀察多個(gè)柱狀結(jié)晶體的情況的圖。
實(shí)施發(fā)明的最佳形態(tài)以下參考附圖就有關(guān)本發(fā)明攝像裝置的最佳實(shí)施形態(tài)進(jìn)行說明。還有，附圖中對(duì)同一要素賦以同一符號(hào)，并省略重復(fù)的說明。
圖1顯示作為本實(shí)施例攝像裝置的指紋檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)。如圖1所示，指紋檢測(cè)裝置10具備光纖光學(xué)板20、固體攝像元件30、以及具有透光性的多個(gè)柱狀結(jié)晶體40。
光纖光學(xué)板20是集束多根光纖21而形成的。該光纖光學(xué)板20具有以相對(duì)光纖21的光軸不平行、且不垂直的規(guī)定傾斜角θ1傾斜的光入射面25及光出射面26，這些光入射斜面25及光出射面26面對(duì)面相互平行。構(gòu)成該光纖光學(xué)板20的光纖21具有纖芯22和覆蓋纖芯22外圍的包層23，且設(shè)定為纖芯22的折射率比包層23的折射率大，光可以沿著纖芯22傳播。還有，各個(gè)光纖21之間設(shè)有光吸收體24，向光纖21入射的光一旦向包層23的外部行進(jìn)，將被光吸收體24吸收、消滅而不會(huì)被導(dǎo)向相鄰光纖21。
這里，最好是將傾斜角θ1設(shè)定為這樣的角度，就是使從空氣中向光纖21的纖芯22入射的光在與包層23的邊界面上不產(chǎn)生全反射的角度。例如，如圖2所示，設(shè)若光從與光入射面25大致平行的方向向光纖21內(nèi)入射時(shí)的光纖21內(nèi)的折射角記為β，該光在纖芯22、包層23的邊界面反復(fù)全反射行進(jìn)時(shí)對(duì)邊界面的臨界入射角記為α，空氣的折射率記為n0，纖芯22的折射率記為n1，包層23的折射率記為n2，則通過將滿足以下所示公式(1)、(2)的α、β代入公式(3)，可以求得應(yīng)設(shè)定的傾斜角θ的角度。
n1sinβ＝n0sin90°(入射角90°的條件)… (1)n1sinα＝n2sin90°(全反射條件) … (2)θ+(90°+β)+(90°-α)＝180° … (3)若n0＝1，n1＝1.56，n2＝1.52，則利用這些公式(1)、(2)、(3)，可計(jì)算出傾斜角θ＝37°。因此，通過將傾斜角θ1設(shè)定為比37°小的角度，則即使有光從空氣中向光纖光學(xué)板20的光纖21入射，也不會(huì)在該光纖21中傳播。也就是說，如果這樣設(shè)定傾斜角θ1，則從空氣中向光纖光學(xué)板20入射的光將不會(huì)從光纖光學(xué)板20出射，只有通過與光入射面25接觸的物體向光纖光學(xué)板20入射的光才從光出射面26出射，就可提高攝像特性。
固體攝像元件30具有在半導(dǎo)體基板的主面上呈2維狀排列形成的光電轉(zhuǎn)換部。作為這樣的固體攝像元件30，可以列舉出CCD圖像傳感器、CMOS圖像傳感器等。本實(shí)施例中，作為固體攝像元件30，對(duì)行間傳送式CCD(日文ィンタ一ラィン転送方式CCD)圖像傳感器(ITCCD)進(jìn)行說明。
作為固體攝像元件30的ITCCD中，光電轉(zhuǎn)換部32在N型半導(dǎo)體基板的主面上呈2維狀排列形成的P型阱(well)31內(nèi)形成。在各光電轉(zhuǎn)換部32之間，形成將該光電轉(zhuǎn)換部32中積蓄的信號(hào)電荷向垂直方向以及水平方向傳送的垂直CCD及水平CCD(未圖示)，在其上部設(shè)置遮光膜33。因此，通過遮光膜33之間、由光電轉(zhuǎn)換部32接收的光經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換后作為信號(hào)電荷被積蓄起來。接著，該信號(hào)電荷被垂直CCD及水平CCD傳送，從未圖示的輸出部向圖像處理系統(tǒng)輸出。
多個(gè)柱狀結(jié)晶體40設(shè)置在光纖光學(xué)板20的光出射面26上。這些多個(gè)柱狀結(jié)晶體40在使用波長(zhǎng)(例如，可視光的波長(zhǎng)范圍)中具有透光性，并且被設(shè)置為其軸(結(jié)晶生長(zhǎng)方向)相對(duì)光纖光學(xué)板20的光出射面26傾斜。更詳細(xì)地說，將各柱狀結(jié)晶體40設(shè)置為在與各光纖21相對(duì)光纖光學(xué)板20的光入射面25傾斜的方向相同的方向上，相對(duì)光出射面26以規(guī)定傾斜角θ2(θ2≤90°)傾斜。
在本實(shí)施例的指紋檢測(cè)裝置10中，最好是將該傾斜角θ2設(shè)定為使在柱狀結(jié)晶體40中傳播、從出射側(cè)的端部出射的光向固體攝像裝置30垂直入射的角度。如果是這樣的話，就可以使更多的光從柱狀結(jié)晶體40出射并且被固體攝像元件30接收，因此可以提高攝像特性。
最好是這些柱狀結(jié)晶體40由CsI、NaI、LiI、KI、KBr、KCl、以及NaCl中的至少任意一種構(gòu)成。由于這些物質(zhì)能夠構(gòu)成柱狀結(jié)晶體，而且對(duì)通過光纖光學(xué)板20的光具有透光性，因而為理想。
這里，最好是各柱狀結(jié)晶體40的粗細(xì)比各光纖21細(xì)，各柱狀結(jié)晶體40光入射側(cè)的端部截面積比各光纖21光出射側(cè)的端部截面積小。這樣，就可抑制測(cè)量對(duì)象物的析像度的劣化。
又，最好是，柱狀結(jié)晶體40的折射率比光纖21的纖芯22的折射率大。這樣就更能抑制光在光纖光學(xué)板20的光出射面26的反射，能夠?qū)⒏嗟墓鈱?dǎo)向柱狀結(jié)晶體40中。而且，由于上述的CsI等物質(zhì)的折射率為1.5～2.0左右，因此最好是適當(dāng)選擇光纖21，使光纖21的纖芯22的折射率小于這些數(shù)值。
這樣的多個(gè)柱狀結(jié)晶體40可通過將上述CsI等物質(zhì)斜方蒸鍍?cè)诠饫w光學(xué)板20的光出射面26上的方法容易地形成。此時(shí)，最好是各柱狀結(jié)晶體40的長(zhǎng)度在50μm～500μm左右。圖3顯示了利用顯微鏡觀察到的將CsI斜方蒸鍍?cè)诠饫w光學(xué)板20的光出射面26上形成的柱狀結(jié)晶體40的情況。如圖所示，CsI的多個(gè)柱狀結(jié)晶體40在光纖光學(xué)板20的光出射面26上密集形成。本實(shí)施例中，各柱狀結(jié)晶體40的長(zhǎng)度為100μm左右，其粗細(xì)(截面積)為50μm2左右。
而且，斜方蒸鍍有多個(gè)柱狀結(jié)晶體40的光纖光學(xué)板20與固體攝像元件30可利用粘合劑粘合固定。
這樣，在多個(gè)柱狀結(jié)晶體40與固體攝像元件30光耦合的狀態(tài)下，光纖光學(xué)板20、多個(gè)柱狀結(jié)晶體40以及固體攝像元件30組合在一起，以此構(gòu)成指紋檢測(cè)裝置10。
以下對(duì)本實(shí)施例的指紋檢測(cè)裝置10的作用以及效果進(jìn)行說明。
本實(shí)施例的指紋檢測(cè)裝置10中，由于多個(gè)柱狀結(jié)晶體40在光纖光學(xué)板20的光出射面26上形成，因而在各光纖21內(nèi)傳播的光在光出射面26上的反射受到抑制，多數(shù)光向多個(gè)柱狀結(jié)晶體40入射。而且，各柱狀結(jié)晶體40分別像光纖那樣起作用，入射的光在柱狀結(jié)晶體內(nèi)被引導(dǎo)，同時(shí)由于所謂的屏蔽(screen)功能致使光在出射側(cè)的端部被散射，多數(shù)光從柱狀結(jié)晶體40出射且被固體攝像元件30接收。這樣，在該指紋檢測(cè)裝置10中，固體攝像元件30所接收的光量變多，可提高攝像特性。
又，本實(shí)施例的指紋檢測(cè)裝置10中，通過將CsI等物質(zhì)斜方蒸鍍?cè)诠饫w光學(xué)板20的光出射面26上作為多個(gè)柱狀結(jié)晶體40，能夠使裝置的構(gòu)成小型化。
還有，在日本專利公開特開平9-288223號(hào)公報(bào)中公開了將第1光纖光學(xué)板與傾斜角比該第1光纖光學(xué)板大的第2光纖光學(xué)板加以粘合，并且將其與CCD圖像傳感器等的固體攝像元件粘合而形成的指紋檢測(cè)裝置。在這種指紋檢測(cè)裝置中，由于從第2光纖光學(xué)板的光出射面出射的光的出射角度變大，因此出射的光量也變大，應(yīng)檢測(cè)指紋的像變得明晰，能謀求提高攝像特性。然而，該指紋檢測(cè)裝置存在這樣的問題，就是將2塊光纖光學(xué)板加以粘合時(shí)必須進(jìn)行高度的將其位置對(duì)齊的操作，制造并非容易，此外還必須使用2塊昂貴的光纖光學(xué)板，因而成本變高。相反，本實(shí)施例的指紋檢測(cè)裝置10具有以下優(yōu)點(diǎn)，即不需要進(jìn)行這樣對(duì)齊位置的操作，容易制造，而且光纖光學(xué)板20只要有1塊就足夠了，因此對(duì)成本也有利，而且通過將柱狀結(jié)晶體40做成薄形可以使裝置本身的結(jié)構(gòu)小型化。
根據(jù)以上對(duì)本發(fā)明的說明，顯而易見可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行種種變形。這樣的變形不可認(rèn)為是脫出了本發(fā)明的思想及范圍，對(duì)于所有本行業(yè)的技術(shù)人員來說不言自明的改良，應(yīng)包含于本發(fā)明要求的權(quán)利要求范圍中。
工業(yè)上的可利用性采用本發(fā)明，提供能夠增加從光纖光學(xué)板出射且被固體攝像元件接收的光的光量、并且能夠謀求提高攝像特性的攝像裝置。
權(quán)利要求
1.一種攝像裝置，其特征在于，具備集束多根具有纖芯和覆蓋該纖芯外圍的包層的光纖而形成，且具有相對(duì)該光纖的光軸傾斜的光入射面及光出射面的光纖光學(xué)板；形成于所述光纖光學(xué)板的所述光出射面的具有透光性的多個(gè)柱狀結(jié)晶體；具有在半導(dǎo)體基板的主面上呈2維狀排列形成的光電轉(zhuǎn)換部、并且與所述多個(gè)柱狀結(jié)晶體光耦合的固體攝像元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的攝像裝置，其特征在于，所述多個(gè)柱狀結(jié)晶體是由CsI、NaI、LiI、KI、KBr、KCl、以及NaCl中的至少任意一種構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的攝像裝置，其特征在于，所述各柱狀結(jié)晶體光入射側(cè)的端部截面積比所述各光纖光出射側(cè)的端部截面積小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任一項(xiàng)所述的攝像裝置，其特征在于，所述多個(gè)柱狀結(jié)晶體通過在所述光纖光學(xué)板的所述光出射面上進(jìn)行斜方蒸鍍而結(jié)晶生長(zhǎng)形成。
全文摘要
本發(fā)明的攝像裝置具備(1)集束多根具有纖芯和覆蓋纖芯外圍的包層的光纖而形成，且具有相對(duì)光纖的光軸傾斜的光入射面及光出射面的光纖光學(xué)板；(2)形成于光纖光學(xué)板的光出射面的具有透光性的多個(gè)柱狀結(jié)晶體；(3)具有在半導(dǎo)體基板的主面上呈2維狀排列形成的光電轉(zhuǎn)換部，并且與多個(gè)柱狀結(jié)晶體光耦合的固體攝像元件。
文檔編號(hào)H04N5/369GK1543677SQ0281622
公開日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月24日
發(fā)明者菅原武雄, 夏目好夫, 夫 申請(qǐng)人:浜松光子學(xué)株式會(huì)社