專利名稱：圖像采集裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將發(fā)光器件發(fā)出的光引導(dǎo)至一對(duì)象、照射該對(duì)象并對(duì)該對(duì)象進(jìn)行圖像采集的圖像采集裝置，更具體地涉及一種即使在緊湊的結(jié)構(gòu)中也易于裝配各部件的圖像采集裝置。
背景技術(shù)：
通過(guò)以均勻光照射對(duì)象而在對(duì)象的預(yù)定范圍內(nèi)采集圖像的圖像采集裝置被廣泛使用。在使用由這種圖像采集裝置采集的圖像的圖像處理系統(tǒng)中，尤其需要清晰的圖像。
例如，隨著近些年生物特征技術(shù)的發(fā)展，已提供了用于個(gè)人識(shí)別的各種裝置，這些裝置采集活體的特征(人體的一部分，藉此可以區(qū)分個(gè)體)，并識(shí)別該活體的特征，這些特征例如為手足的指(趾)紋、眼睛視網(wǎng)膜、面部和血管。
特別的是，手掌、手背和手指的血管和皮膚圖案適于進(jìn)行可靠的個(gè)人認(rèn)證，因?yàn)閺闹锌梢垣@得相當(dāng)大量的個(gè)人特征數(shù)據(jù)。此外，人們相信任何人的血管(靜脈)的圖案從胎兒時(shí)起貫穿一生都不會(huì)改變，并且毫無(wú)例外地在任何人之間都不存在相同的圖案，因此它們特別適合于個(gè)人認(rèn)證。
為了進(jìn)行這種生物特征認(rèn)證等，需要以非接觸的方式來(lái)采集對(duì)象(在生物特征認(rèn)證的情況下是人體的一部分)的圖像。為此，圖像采集裝置發(fā)出在特定圖像采集范圍(距離和面積)中產(chǎn)生均勻光強(qiáng)的光，通過(guò)傳感器來(lái)接收上述圖像采集范圍的反射光，并將所采集的圖像信號(hào)輸出為電信號(hào)。此外，為了適當(dāng)?shù)貓?zhí)行圖像采集，必須提供距離傳感器來(lái)測(cè)量到對(duì)象的距離。
圖24和25示出了常規(guī)圖像采集裝置的說(shuō)明圖。如圖24和25所示，圖像采集裝置100包括中心處的圖像采集(數(shù)字相機(jī))單元120以及其外圍處的多個(gè)發(fā)光器件130-1至130-8和未示出的光學(xué)距離傳感器。圖24中所示的虛線表示從多個(gè)發(fā)光器件130-1至130-8中的各個(gè)發(fā)光器件發(fā)出的具有均勻強(qiáng)度的光的范圍。
同樣，通過(guò)在圖像采集單元120的外圍布置多個(gè)(這里為8個(gè))點(diǎn)光源，可以用均勻強(qiáng)度的光來(lái)照射圖像采集單元120的圖像采集范圍。同時(shí)，如圖25所示，圖像采集單元120包括諸如CMOS傳感器的光電轉(zhuǎn)換單元122和諸如透鏡的光學(xué)系統(tǒng)124。由于光電轉(zhuǎn)換器件(為平面光電探測(cè)器)具有預(yù)定的光對(duì)象之間布置諸如魚眼透鏡的透鏡124，從而將該預(yù)定圖像采集范圍的圖像投射到光電轉(zhuǎn)換器件122的光接收平面上。
因此傳統(tǒng)上，為了利用各個(gè)點(diǎn)光源元件130-1至130-8通過(guò)均分預(yù)定的圖像采集范圍來(lái)照射對(duì)象，彼此間隔開(kāi)地來(lái)布置點(diǎn)光源元件130-1至130-8，如圖24所示。此外，為了向圖像采集范圍中提供預(yù)定均勻強(qiáng)度的光，與光電轉(zhuǎn)換器件122相比，點(diǎn)光源元件130-1至130-8被布置得更靠近對(duì)象，如圖25所示。另外，距離傳感器通過(guò)以點(diǎn)光來(lái)照射對(duì)象并接收其反射光而測(cè)量到對(duì)象的距離。為此，類似的是，將距離傳感器布置得靠近對(duì)象(例如，國(guó)際專利申請(qǐng)?zhí)朩O 2004/088588(圖1和圖6))。
在上述常規(guī)圖像采集裝置中，如先前所述，點(diǎn)光源元件130-1至130-8彼此間隔開(kāi)地布置，并且較之光電轉(zhuǎn)換器件122更靠近對(duì)象，如圖25所示。因此，難以使圖像采集裝置小型化。此外，將圖像采集裝置并入到設(shè)備中時(shí)存在限制。
另外，某些發(fā)光器件產(chǎn)生很高的光強(qiáng)。利用這種發(fā)光器件，可以將該發(fā)光器件布置得靠近圖像采集單元120。然而，產(chǎn)生高光強(qiáng)的發(fā)光器件是昂貴的，并且功耗大，因此其不適用于小尺寸、低成本的圖像采集裝置。此外，由于上述發(fā)光器件尺寸大，所以要花費(fèi)大量的時(shí)間和勞動(dòng)來(lái)裝配圖像采集裝置，并且缺陷產(chǎn)品的發(fā)生率高。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種圖像采集裝置，該圖像采集裝置用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行廣度照明、采集該對(duì)象的圖像并且即使在小型化結(jié)構(gòu)中也易于進(jìn)行裝配。
本發(fā)明的另一目的是提供一種圖像采集裝置，該圖像采集裝置用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行廣度照明、采集該對(duì)象的圖像并且即使在小型化結(jié)構(gòu)中也能夠以小的粘合點(diǎn)來(lái)進(jìn)行裝配。
本發(fā)明的又一目的是提供一種小型化的圖像采集裝置，該圖像采集裝置用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行廣度照明、采集該對(duì)象的圖像并降低缺陷產(chǎn)品的發(fā)生率。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，一種通過(guò)照射對(duì)象并從該對(duì)象接收反射光來(lái)采集該對(duì)象的圖像的圖像采集裝置包括用于接收所述反射光的圖像傳感器；安裝在所述圖像傳感器的外圍位置上的多個(gè)發(fā)光器件；導(dǎo)光組件，用于將所述多個(gè)發(fā)光器件的光引導(dǎo)至圖像采集范圍，并且對(duì)所述圖像采集范圍進(jìn)行照明；容納在所述導(dǎo)光組件內(nèi)的光學(xué)單元，用于將被照明的圖像采集范圍內(nèi)的所述對(duì)象的反射光引導(dǎo)至所述圖像傳感器；濾光器，設(shè)置在所述光學(xué)單元和所述導(dǎo)光組件的對(duì)象側(cè)，并安裝在殼體上；以及遮光罩，用于對(duì)所述光學(xué)單元的圖像采集范圍之外的光進(jìn)行遮斷。所述導(dǎo)光組件還具有由所述遮光罩的下端擠壓的突出部，并且所述濾光器擠壓所述遮光罩的上端。
此外，根據(jù)本發(fā)明，所述圖像采集裝置優(yōu)選地還具有電路板，其上安裝有所述圖像傳感器、多個(gè)發(fā)光器件和測(cè)距發(fā)光器件；設(shè)置在所述電路板上的光圈，其用于將所述測(cè)距發(fā)光器件的光線會(huì)聚為點(diǎn)光，并將該點(diǎn)光照射在所述對(duì)象上；以及為所述光圈的一部分設(shè)置的支撐塊，其用于支撐所述導(dǎo)光組件的下端的一部分。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述多個(gè)發(fā)光器件沿著所述圖像傳感器的外圍的圓周以預(yù)定的間隔安裝在電路板上，并且所述導(dǎo)光組件為對(duì)應(yīng)于該圓周的環(huán)狀。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，具有支撐塊的所述測(cè)距發(fā)光器件由安裝在所述電路板上的不同位置處的多個(gè)發(fā)光器件構(gòu)成。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述遮光罩具有用于容納所述光學(xué)單元的底部；連接到所述底部的外壁，其用于遮斷所述圖像采集范圍之外的光；以及連接到所述外壁的壓力塊，其用于擠壓所述導(dǎo)光組件的突出部。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述圖像采集裝置還具有用于支撐所述電路板的兩端的支架裝配件。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述圖像采集裝置還具有控制電路，該控制電路用于驅(qū)動(dòng)所述測(cè)距發(fā)光器件、根據(jù)所述圖像傳感器的拍攝圖像來(lái)檢測(cè)所述測(cè)距發(fā)光器件的點(diǎn)光位置，并獲得到所述對(duì)象的距離。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述光圈遮擋所述測(cè)距發(fā)光器件的光線，并對(duì)所述光線進(jìn)行會(huì)聚以引導(dǎo)至聚焦透鏡。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述光圈包括用于遮擋所述測(cè)距發(fā)光器件的光線的支架；用于輸出所述點(diǎn)光的聚焦透鏡；以及用于將所述測(cè)距發(fā)光器件的光線會(huì)聚到所述聚焦透鏡的方向的聚光器。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述聚光器由用于形成到所述聚焦透鏡方向的倒梯形光路的材料構(gòu)成。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述圖像采集裝置包括擴(kuò)散偏振片，設(shè)置在所述導(dǎo)光組件與所述多個(gè)發(fā)光器件之間，用于使所述多個(gè)發(fā)光器件的光產(chǎn)生擴(kuò)散和偏振；以及安裝到所述電路板上的安裝臺(tái)，其用于安裝所述擴(kuò)散偏振片。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述安裝臺(tái)與所述光圈集成在一起。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述圖像采集裝置還包括支架裝配件，所述支架裝配件用于支撐所述電路板的兩端并夾住所述擴(kuò)散偏振片的所述安裝臺(tái)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述測(cè)距發(fā)光器件安裝在所述電路板上、所述發(fā)光器件的外側(cè)位置。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述多個(gè)發(fā)光器件由發(fā)出紅外光的發(fā)光器件構(gòu)成，并且還設(shè)置有濾光器，以濾除可見(jiàn)光。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述導(dǎo)光組件包括用于引入所述發(fā)光器件的光的下端部；用于將所述光輸出到所述圖像采集范圍的上端部；以及用于將所述發(fā)光器件的光從所述下端部引導(dǎo)至所述上端部的導(dǎo)光部。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述測(cè)距發(fā)光器件由四個(gè)發(fā)光器件構(gòu)成，并安裝在所述電路板上、所述發(fā)光器件的外測(cè)位置以形成對(duì)角關(guān)系。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述光圈由與所述四個(gè)發(fā)光器件相對(duì)應(yīng)的四個(gè)光圈單元構(gòu)成。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述圖像采集裝置還具有連接到所述電路板并用于連接至外部的控制板；以及為所述支架裝配件設(shè)置的用于支撐所述控制板的槽。
此外，根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的是，所述圖像傳感器對(duì)活體的一部分進(jìn)行成像。
根據(jù)本發(fā)明，可以通過(guò)在圖像傳感器的外圍安裝多個(gè)發(fā)光器件并通過(guò)導(dǎo)光組件將所述多個(gè)發(fā)光器件的光引導(dǎo)至圖像采集范圍來(lái)進(jìn)行照明，從而實(shí)現(xiàn)圖像采集系統(tǒng)靠近照明系統(tǒng)設(shè)置的小型化圖像采集裝置。此外，可以通過(guò)朝向用于遮斷圖像采集范圍之外的光的遮光罩的下端擠壓所述導(dǎo)光元件的突出部，以及朝向?yàn)V光器擠壓遮光罩的上端，利用更小的粘合點(diǎn)來(lái)裝配該小型化圖像采集裝置。因而，可以提高裝配圖像采集裝置的工作能力，從而降低產(chǎn)品的缺陷率和提高生產(chǎn)效率。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖像采集裝置的分解結(jié)構(gòu)圖。
圖2示出了圖1中所示的電路板的部件布置圖。
圖3示出了圖2中所示的發(fā)光器件與光電探測(cè)器之間關(guān)系的說(shuō)明圖。
圖4示出了圖1中所示的圖像采集裝置的俯視圖。
圖5示出了圖4中所示的圖像采集裝置的E-E剖視圖。
圖6示出了圖4中所示的圖像采集裝置的C-C剖視圖。
圖7示出了圖1和6中所示的照明系統(tǒng)的說(shuō)明圖。
圖8示出了圖7中所示的導(dǎo)光組件和發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)圖。
圖9示出了圖8中所示的發(fā)光器件的發(fā)光強(qiáng)度分布與導(dǎo)光組件的下端部之間的關(guān)系圖。
圖10示出了圖8中所示的導(dǎo)光組件的第一操作說(shuō)明圖。
圖11示出了圖8中所示的導(dǎo)光組件的第二操作說(shuō)明圖。
圖12示出了圖8中所示的導(dǎo)光組件的第三操作說(shuō)明圖。
圖13示出了圖1和6中所示的遮光罩的操作說(shuō)明圖。
圖14示出了圖1和6中所示的光圈的結(jié)構(gòu)圖。
圖15示出了圖14中所示的光圈的分解結(jié)構(gòu)圖。
圖16示出了圖14中所示的光圈的俯視平面圖。
圖17示出了圖16中所示的光圈的A-A剖視圖。
圖18示出了圖16中所示的光圈的B-B剖視圖。
圖19示出了圖1和6中所示的光圈和擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)的結(jié)構(gòu)圖。
圖20示出了圖1和6中所示的光圈和擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)的安裝圖。
圖21示出了圖1中所示的圖像采集裝置的控制電路的框圖。
圖22示出了圖21中所示的控制電路的圖像采集處理流程圖。
圖23示出了使用圖21中所示結(jié)構(gòu)進(jìn)行的距離測(cè)量操作的說(shuō)明圖。
圖24示出了常規(guī)圖像采集裝置中的照明結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖。
圖25示出了常規(guī)圖像采集裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照這些圖表，按照?qǐng)D像采集裝置結(jié)構(gòu)、照明機(jī)構(gòu)、距離傳感器、圖像處理結(jié)構(gòu)和其他實(shí)施例的順序來(lái)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖像采集裝置圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的圖像采集裝置的傾斜分解視圖；圖2示出了圖1中所示的電路板的俯視平面圖；圖3示出了圖2中所示的發(fā)光器件與光電探測(cè)器的操作說(shuō)明圖；圖4示出了圖1中所示的圖像采集裝置的俯視平面圖；圖5示出了圖4中所示的圖像采集裝置的E-E剖視圖；而圖6示出了圖4中所示的圖像采集裝置的C-C剖視圖。
如圖1所示，設(shè)置有相機(jī)基板20和控制基板60。如圖2所示，在相機(jī)基板20的中央布置有諸如CMOS圖像傳感器的圖像傳感器30和偏振片32。在相機(jī)基板20的圖像傳感器30的外圍安裝有多個(gè)發(fā)光器件22、24和光電探測(cè)器26。
更詳細(xì)來(lái)講，圖像傳感器30安裝在相機(jī)基板20的中央，偏振片32層疊在圖像傳感器30上。沿著相機(jī)基板20的圖像傳感器30的外圍的圓周安裝有多個(gè)發(fā)光器件22、24和光電探測(cè)器26。也就是說(shuō)，在圖像傳感器30的外圍分別設(shè)置有八(8)個(gè)第一發(fā)光器件(LED)22和八(8)個(gè)第二發(fā)光器件(LED)24。
在每個(gè)上述第一發(fā)光器件22與每個(gè)第二發(fā)光器件24之間都布置有光電探測(cè)器(光電二極管)26。如圖3所示，設(shè)置上述光電探測(cè)器26是為了接收來(lái)自第一發(fā)光器件22的光和來(lái)自第二發(fā)光器件24的光(即，來(lái)自稍后描述的擴(kuò)散片44的反射光)，由此對(duì)第一發(fā)光器件22和第二發(fā)光器件24進(jìn)行APC(自動(dòng)功率控制)。對(duì)上述第一發(fā)光器件22和第二發(fā)光器件24進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，使之以各自的定時(shí)來(lái)發(fā)光。
在上述示例中，為了獨(dú)立地對(duì)第一發(fā)光器件22和第二發(fā)光器件24中的每一個(gè)(其以各自的定時(shí)來(lái)發(fā)光)進(jìn)行自動(dòng)功率控制，在第一發(fā)光器件22與第二發(fā)光器件24之間設(shè)置一個(gè)光電探測(cè)器26，以接收來(lái)自第一發(fā)光器件22和第二發(fā)光器件24的光。因此，可以減少用于進(jìn)行APC控制的光電探測(cè)器的數(shù)量。
如圖2所示，在相機(jī)基板20的四個(gè)角上設(shè)置有用于測(cè)量到對(duì)象的距離的四個(gè)測(cè)距發(fā)光器件52。上述四個(gè)測(cè)距發(fā)光器件52設(shè)置在相機(jī)基板20的對(duì)角線上，并且是對(duì)角線上最遠(yuǎn)的位置處，從而彼此之間的距離都為最遠(yuǎn)。根據(jù)上述四個(gè)測(cè)距發(fā)光器件52測(cè)出的距離，來(lái)檢測(cè)對(duì)象(這里為手掌)的傾斜。
簡(jiǎn)而言之，在單個(gè)相機(jī)基板20上設(shè)置有照明系統(tǒng)22、24、26和用于對(duì)對(duì)象進(jìn)行圖像采集的圖像采集系統(tǒng)30、32以及測(cè)距系統(tǒng)52。
現(xiàn)在再參照?qǐng)D1，在相機(jī)基板20的發(fā)光器件22、24的向上方向上設(shè)置有四個(gè)擴(kuò)散片44和四個(gè)偏振片42。上述擴(kuò)散片44和偏振片42分別粘貼在擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46上，擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46附接在相機(jī)基板20的四個(gè)側(cè)面上。各個(gè)擴(kuò)散片44在一定程度上使從第一發(fā)光器件22和第二發(fā)光器件24發(fā)出的定向光(directive light)的發(fā)射分布產(chǎn)生擴(kuò)散。各個(gè)偏振片42將從第一發(fā)光器件22和第二發(fā)光器件24發(fā)出的自然光轉(zhuǎn)換為線偏振光。
在四個(gè)偏振片42的向上方向上設(shè)置有環(huán)形的導(dǎo)光組件10。導(dǎo)光元件10例如由樹脂形成，并將來(lái)自相機(jī)基板20的第一發(fā)光器件22和第二發(fā)光器件24的光向上引導(dǎo)，從而以均勻的光來(lái)照射對(duì)象。為了與相機(jī)基板20的第一發(fā)光器件22和第二發(fā)光器件24的排布相適配，導(dǎo)光組件10具有環(huán)形結(jié)構(gòu)。如將在圖7及之后描述的，導(dǎo)光組件10將從相機(jī)基板20的第一發(fā)光器件22和第二發(fā)光器件24發(fā)出的光向上引導(dǎo)，從而以均勻的光來(lái)照射對(duì)象。
此外，光學(xué)單元34附接到相機(jī)基板20的設(shè)置在相機(jī)基板20的大約中央處的圖像傳感器30上，并且位于環(huán)形導(dǎo)光組件10內(nèi)部。光學(xué)單元34由諸如會(huì)聚透鏡的透鏡光學(xué)系統(tǒng)構(gòu)成。
在相機(jī)基板20的測(cè)距發(fā)光器件52上安裝有光圈50。如稍后描述的，光圈50切斷了到其他方向的光擴(kuò)散，從而將從測(cè)距發(fā)光器件52發(fā)出的光引導(dǎo)至對(duì)象方向。
與相機(jī)基板20分離地設(shè)置有控制基板60。設(shè)置控制基板60是為了與外部相連，其包括外部連接器62和用于與相機(jī)基板20相連接的相機(jī)連接器64。上述控制基板60設(shè)置在相機(jī)基板20的下部，并利用相機(jī)連接器64與相機(jī)基板20電連接。
如圖1所示，制備有可見(jiàn)光阻斷濾光器76、遮光罩78、一對(duì)支架裝配件70A、70B和外殼74。上述可見(jiàn)光阻斷濾光器76阻斷可見(jiàn)光成分，使之不能從外部進(jìn)入圖像傳感器30。此外，如以下參照?qǐng)D13所描述的，遮光罩78遮斷光，使得預(yù)定圖像采集區(qū)域之外的光不能進(jìn)入光學(xué)單元34，并防止從導(dǎo)光組件10泄漏的光進(jìn)入光學(xué)單元34。
這樣，就將圖像傳感器30、發(fā)光器件22、24、光電探測(cè)器26和測(cè)距發(fā)光器件52安裝在相機(jī)基板20上。也就是說(shuō)，將包括照明系統(tǒng)和圖像采集系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)安裝在單個(gè)基板上。因此，只有一個(gè)安裝板就足夠了，因而降低了成本。
此外，通過(guò)在發(fā)光器件22、24的上部設(shè)置環(huán)形導(dǎo)光組件10，將來(lái)自發(fā)光器件22、24的光引導(dǎo)至可見(jiàn)光阻斷濾光器76。上述導(dǎo)光組件10對(duì)來(lái)自發(fā)光器件22、24的光進(jìn)行分束，然后將光傳送至可見(jiàn)光阻斷濾光器76。因此，可以將發(fā)光器件22、24設(shè)置得靠近圖像傳感器30，并且仍在同一基板20上，這實(shí)現(xiàn)了小型化以及以均勻光來(lái)照明對(duì)象。
此外，因?yàn)閷?dǎo)光組件10為環(huán)形，所以可以將光學(xué)單元34容納在環(huán)10的內(nèi)部，從而可以進(jìn)一步小型化。另外，遮光罩78防止預(yù)定圖像采集范圍之外的光(圖1中的斜線部分)進(jìn)入光學(xué)單元34，還防止從導(dǎo)光組件10泄漏的光進(jìn)入光學(xué)單元34。因此，即使導(dǎo)光組件10和發(fā)光器件22、24被設(shè)置得靠近圖像傳感器30和光學(xué)單元34，仍可以避免圖像采集精度的劣化。
而且，由于測(cè)距發(fā)光器件52設(shè)置在相機(jī)基板20上，所以可以進(jìn)一步使測(cè)距的相機(jī)單元小型化。另外，在圖1中，控制基板60連接到相機(jī)基板20的下部，并且外部線纜連接到控制基板60的外部連接器62。
接著，將圖像傳感器30，發(fā)光器件22、24，光電探測(cè)器26和測(cè)距發(fā)光器件52安裝在相機(jī)基板20上。此外，將上述相機(jī)基板20、擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46、擴(kuò)散片44、偏振片42、光圈50、光學(xué)單元34、導(dǎo)光組件10、遮光罩78和控制基板60附接到支架裝配件70A、70B上，從而裝配出相機(jī)部分。
下面將利用圖4、5和6來(lái)更詳細(xì)地描述這些構(gòu)造。如圖1和例示了圖4中所示的圖像采集裝置的E-E剖視圖的圖5所示，一對(duì)支架裝配件70A、70B包括其下部中的用于插入控制基板60的槽70-3；位于中央的用于支撐相機(jī)基板20的支撐組件70-2；以及位于支撐組件70-2上方的用于插入擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46的突出部70-1。
同時(shí)，如圖1、5和6所示，導(dǎo)光組件10包括下部槽12附近的突出塊16。此外，遮光罩78包括底部78-4、遮光罩外壁78-1、設(shè)置在遮光罩外壁78-1的上部的法蘭78-3和設(shè)置在下部的擠壓塊78-5。
下面將參照?qǐng)D1、5和6來(lái)描述根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的裝配操作。與圖2類似，通過(guò)插入光圈50的腿部50-5將與光圈50集成在一起的擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46(稍后描述)適配到相機(jī)基板20(其上安裝有圖像傳感器30、發(fā)光器件22、24、光電探測(cè)器26和測(cè)距發(fā)光器件52)。利用粘合劑等預(yù)先將擴(kuò)散片44和偏振片42適配到上述擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46上。
接下來(lái)，利用連接器將控制基板60連接到上述相機(jī)基板20上，并從上述裝配體的兩側(cè)使支架裝配件70A、70B相適配。此時(shí)，如圖5所示，將控制基板60插入到所述一對(duì)支架裝配件70A、70B的槽70-2中。另外，將相機(jī)基板20適配到支撐組件70-2上，并且將擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46適配到突出部70-1上從而夾在它們之間。
隨后，如圖6所示，將上述裝配體插入到殼體74中，此后，將光學(xué)單元34設(shè)置到相機(jī)基板20上。另外，按照使導(dǎo)光組件10的下部支撐(ride)在光圈50的支撐塊50-2上的方式來(lái)適配導(dǎo)光組件10。然后，按照使遮光罩78的下部塊78-5壓在導(dǎo)光組件10的突出塊16上的方式來(lái)適配遮光罩78。最后，將可見(jiàn)光阻斷濾光器76粘貼在殼體74的側(cè)面上。
同樣，將用于支撐基板20、60的支撐組件70-2、70-3設(shè)置在構(gòu)成側(cè)板的支架裝配件70A、70B上。另外，手動(dòng)地接合距離傳感器的光圈50、導(dǎo)光組件10和遮光罩78并由可見(jiàn)光阻斷濾光器76的最上部擠壓。利用上述結(jié)構(gòu)，顯著地減少了粘合點(diǎn)，特別是消除了在殼體74內(nèi)的涂覆粘合劑和粘貼的工藝。
結(jié)果，可以裝配出大小例如為3.5平方厘米數(shù)量級(jí)的小尺寸的圖像采集裝置1，而基本上不需要粘合工藝。在使用粘合工藝的情況下，在額外部分上涂敷粘合劑可能造成產(chǎn)品缺陷。另外，考慮到可使用性，粘合工藝不是優(yōu)選的，因?yàn)榧词拐_地進(jìn)行了粘合，也需要大約一小時(shí)來(lái)完成干燥。
而且，當(dāng)使用不同類型的粘合劑作為各種部件時(shí)，可混合性成為問(wèn)題，避過(guò)那且粘合劑類型受到限制。因此，無(wú)需任何粘合工藝的裝配在防止出現(xiàn)缺陷產(chǎn)品方面以及增加可使用性方面是有效的。
照明機(jī)構(gòu)下面將描述包括導(dǎo)光組件的照明機(jī)構(gòu)。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)光組件的操作說(shuō)明圖；圖8示出了圖7中所示的照明機(jī)構(gòu)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖；圖9示出了圖8中所示的導(dǎo)光組件的梯形凹口(notch)的說(shuō)明圖；而圖10至圖12示出了圖8中所示的導(dǎo)光組件的導(dǎo)光和擴(kuò)散操作的說(shuō)明圖。在以下描述中，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，對(duì)導(dǎo)光組件的形狀作了簡(jiǎn)化。
在圖7中，用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示與圖1、5和6中相同的部分。如圖7所示，導(dǎo)光組件10將來(lái)自各個(gè)發(fā)光器件22、24(點(diǎn)光源)的光引導(dǎo)至可見(jiàn)光阻斷濾光器76，從而光被一分為三。
更具體地說(shuō)，基本上從導(dǎo)光組件10輸出指向光學(xué)單元34方向的光A3、指向?qū)Ч饨M件10的縱向方向的光A2和指向與光學(xué)單元34相對(duì)方向的光A1。通過(guò)設(shè)置上述導(dǎo)光組件10，每個(gè)單個(gè)點(diǎn)光源22、24看起來(lái)都似乎是在可見(jiàn)光阻斷濾光器76附近工作的三個(gè)點(diǎn)光源。
如圖8所示，導(dǎo)光組件10包括上斜面14、兩個(gè)側(cè)面10-1、10-2以及下梯形槽12。下梯形槽12被定位成以偏振片42和擴(kuò)散片44為媒介而與發(fā)光器件22、24相對(duì)，并接收來(lái)自發(fā)光器件22、24的光。此外，上斜面14是高度在光學(xué)單元34側(cè)更大的斜面。
如圖9所示，來(lái)自發(fā)光器件22、24的發(fā)光強(qiáng)度分布B為向上方向上的長(zhǎng)(強(qiáng))圓弧形狀。即，指向發(fā)光器件22、24的光輸出方向(器件的垂直方向)的光分量B1的強(qiáng)度大于指向兩側(cè)方向的光分量B2、B3的強(qiáng)度。如圖7所示，與上述強(qiáng)度分布B相對(duì)應(yīng)地形成導(dǎo)光組件10中的梯形槽12，從而基本上可以認(rèn)為光是輸出側(cè)的三個(gè)點(diǎn)光源。
更具體地說(shuō)，為了通過(guò)導(dǎo)光組件10內(nèi)的反射而充當(dāng)三個(gè)點(diǎn)光源，梯形槽12由平坦部分12b和一對(duì)斜面部分12a、12c構(gòu)成，平坦部分12b用于引入光分量B1，斜面部分12a、12c用于引入兩側(cè)上的光分量B2、B3，并具有與光分量B2、B3的方向相對(duì)應(yīng)的傾斜度。梯形槽12的上述形狀用于將來(lái)自各個(gè)點(diǎn)光源22、24的光一分為三。
此外，如稍后所述，上述平坦部分12b和斜面部分12a、12c各自的長(zhǎng)度被設(shè)置為，使得由導(dǎo)光組件10輸出的光所產(chǎn)生的預(yù)定區(qū)域中的光強(qiáng)基本上是均勻的。在此，接收光分量B1的最大強(qiáng)度的平坦部分12b的長(zhǎng)度被設(shè)置得小于斜面部分12a、12c的各自長(zhǎng)度，斜面部分12a、12c接收光強(qiáng)比光分量B1弱的光分量B2、B3的光強(qiáng)。由此，根據(jù)光強(qiáng)分布來(lái)調(diào)節(jié)分束光量。
參照?qǐng)D10至12來(lái)描述上述操作。如圖10所示，各個(gè)發(fā)光器件22、24的發(fā)光強(qiáng)度分布B的左側(cè)的分量B2從導(dǎo)光組件10的左斜面部分12a入射到導(dǎo)光組件10的左側(cè)面10-2上。然后入射光在左側(cè)面10-2上反射，并行進(jìn)到導(dǎo)光組件10的右側(cè)面10-1。隨后，行進(jìn)到右側(cè)面10-1的光在右側(cè)面10-1上反射，并再次行進(jìn)到左側(cè)面10-2。然后光在左側(cè)面10-2上反射，并基本上垂直地入射到上斜面14上，并輸出到圖像采集范圍的最外側(cè)部分。
另外，如圖11所示，各個(gè)發(fā)光器件22、24的發(fā)光強(qiáng)度分布B的中央分量B1從導(dǎo)光組件10的中央平坦部分12b入射到導(dǎo)光組件10上。然后光傾斜地入射到上斜面14上，并輸出到圖像采集范圍的最內(nèi)側(cè)部分。
此外，如圖12所示，發(fā)光器件22、24的發(fā)光強(qiáng)度分布B的右側(cè)的分量B3從導(dǎo)光組件10的右斜面部分12c入射到導(dǎo)光組件10的右側(cè)面10-1上。然后入射光在右側(cè)面10-1上反射，并行進(jìn)到導(dǎo)光組件10的左側(cè)面10-2。隨后，行進(jìn)到左側(cè)面10-2的光在左側(cè)面10-2上反射，并基本上垂直地入射到上斜面14上，并在圖像采集范圍的最內(nèi)側(cè)部分與最外側(cè)部分之間輸出。
通過(guò)合成圖10至12，獲得如圖8所示的光路圖。即，在梯形槽12處，導(dǎo)光組件10將點(diǎn)光源22、24的點(diǎn)發(fā)光一分為三。利用導(dǎo)光組件10內(nèi)的側(cè)面上的反射，各個(gè)分束光按照存在于導(dǎo)光組件10的輸出側(cè)上的三個(gè)點(diǎn)光源的方式輸出。
在這種情況下，考慮圖像采集范圍，在導(dǎo)光組件10的上斜面14處對(duì)輸出方向進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，為了在圖像采集范圍中獲得基本上均勻的光強(qiáng)，考慮到先前在圖9中描述的發(fā)光器件22、24的發(fā)光強(qiáng)度分布B，對(duì)導(dǎo)光組件10的梯形槽12的平坦部分12b和斜面部分12a、12c的長(zhǎng)度(即入射寬度)或?qū)τ谄教共糠?2b和斜面部分12a、12c的入射量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
這里，因?yàn)閳D9中描述的發(fā)光器件22、24的發(fā)光強(qiáng)度分布B在中央處具有較強(qiáng)的光強(qiáng)，而在外圍具有較弱的光強(qiáng)，所以，為了獲得基本上均勻的光強(qiáng)，將導(dǎo)光組件10的梯形槽12的平坦部分12b的長(zhǎng)度設(shè)置得比各個(gè)斜面部分12a、12c的長(zhǎng)度短。因此，構(gòu)造的結(jié)果是，光強(qiáng)大的光分量不僅入射在平坦部分12b上，而且入射在斜面部分12a、12c上。
另外，利用導(dǎo)光組件10的梯形的槽12和上斜面14以及導(dǎo)光組件10中的反射，可以輸出經(jīng)過(guò)擴(kuò)散的反射光和直線光，從而在整個(gè)圖像采集范圍內(nèi)獲得了基本上均勻的光強(qiáng)。
圖13示出了遮光罩78的操作說(shuō)明圖。在圖13中，為了簡(jiǎn)化以下說(shuō)明，對(duì)圖1、5、6中所示的遮光罩的形狀作了簡(jiǎn)化。遮光罩78包括遮光罩外壁78-1、遮光罩外壁78-1的底部78-4、設(shè)置在底部78-4上的暴露孔78-2、設(shè)置在遮光罩外壁78-1的最上部上的法蘭78-3和如圖5、6中所示的下部塊78-5。
如圖13所示，在遮光罩78的底部78-4的暴露孔78-2處設(shè)置光學(xué)單元34的頂部。遮光罩78的上部(包括法蘭78-3)附接到可見(jiàn)光阻斷濾光器76。如圖1至6中所描述的，當(dāng)為了達(dá)到小型化的目的而彼此靠近地設(shè)置圖像采集單元34、30和照明機(jī)構(gòu)22、10時(shí)，來(lái)自照明機(jī)構(gòu)、輸出系統(tǒng)的光入射到圖像采集系統(tǒng)34、30上，影響了所拍攝的圖像。
因此，必須使輸出系統(tǒng)與圖像采集系統(tǒng)光學(xué)地分離，因而設(shè)置了遮光罩78。上述遮光罩78是由不透光的遮蔽組件形成的。通過(guò)設(shè)置底部78-4，將遮光罩外壁78-1定位在導(dǎo)光組件10的方向上?；旧洗怪痹O(shè)置的遮光罩外壁78-1(連接到圖5、6中的下部塊)遮蔽了從導(dǎo)光組件10直接入射的光或者在可見(jiàn)光阻斷濾光器76的下表面上反射的光，從而使光不會(huì)入射到圖像采集單元34、30上。另外，遮光罩外壁78-1限制了來(lái)自對(duì)象的反射光的入射范圍。
此外，設(shè)置在遮光罩外壁78-1的上部上的法蘭78-3向?qū)Ч饨M件10的方向延伸。如圖13所示，法蘭78-3截?cái)嗔藦膶?dǎo)光組件10輸出的光中的在可見(jiàn)光阻斷濾光器76的上表面上反射的反射光L1、L2和L3，使之無(wú)法入射到圖像采集單元34、30。這種反射光L1、L2和L3由于沒(méi)有照射對(duì)象所以造成了圖像采集噪聲。因此，通過(guò)法蘭78-3進(jìn)行截?cái)嗫梢杂行У孬@得清晰的拍攝圖像。
另外，遮光罩78阻斷光，從而防止預(yù)定圖像采集范圍之外的光進(jìn)入光學(xué)單元34，還防止從導(dǎo)光組件10輸出的光中的不對(duì)對(duì)象進(jìn)行照射的光進(jìn)入光學(xué)單元34。
距離傳感器的結(jié)構(gòu)圖14示出了距離傳感器的光圈的結(jié)構(gòu)圖；圖15示出了圖14中所示的光圈的分解結(jié)構(gòu)圖；圖16示出了圖14中所示的光圈的俯視平面圖；圖17示出了圖16中所示的光圈的A-A剖面；而圖18示出了圖16中所示的光圈的B-B剖面。
如圖14、15所示，光圈50包括支架50-1、透鏡50-3和聚光器50-4。支架50-1由圓柱體形成，用于阻斷外部光。在支架50-1的上部設(shè)置有透鏡50-3的支撐組件50-7和擠壓組件50-6。此外，在支架50-1的側(cè)面上設(shè)置有導(dǎo)光組件10的支撐組件50-2，在支架50-2的下部上設(shè)置有針對(duì)基板20的裝備腿部(furnishing leg)50-5。同時(shí)，透鏡50-3包括用于將支架50-1的擠壓組件50-6適配于其中的凹口50-8。
如圖15所示，聚光器50-4從支架50-1的下部適配進(jìn)去，從而定位在支架50-1的透鏡支撐組件50-7處。另外，支架50-1的擠壓組件50-6適配在透鏡50-3的凹口50-8中，透鏡50-3被推入支架50-1的上部。因而，透鏡50-3由透鏡支撐組件50-7支撐，并且由支架50-1的擠壓元件50-6擠壓。
接下來(lái)將參照?qǐng)D16至18來(lái)描述上述光圈50的操作。如圖17、18所示，在圖16的A-A剖面和B-B剖面中，聚光器50-4在透鏡50-3的下部處形成倒梯形的光路。測(cè)距發(fā)光器件52由發(fā)光二極管(LED)構(gòu)成，發(fā)光分布如上述圖中虛線所示。
聚光器50-4截?cái)嘞鄬?duì)存在于發(fā)光分布的外圍的光，而聚光器50-4使位于中央的光強(qiáng)度大的光通過(guò)透鏡50-3。為了將具有這種發(fā)光分布的光集中為點(diǎn)光，采用了通過(guò)擴(kuò)散片等將大功率發(fā)光器件52所發(fā)出的光轉(zhuǎn)換為平行光并入射到會(huì)聚透鏡50-3上的結(jié)構(gòu)。但是，在這種結(jié)構(gòu)中，必須設(shè)置擴(kuò)散片以及大功率發(fā)光器件。
根據(jù)本發(fā)明，使用聚光器50-4，使入射在透鏡50-3上的光形成為具有倒梯形的分布，這是從測(cè)距發(fā)光器件52的發(fā)光分布變形而來(lái)的。更具體地說(shuō)，通過(guò)用于產(chǎn)生下窄上寬的光路的聚光器50-4，對(duì)經(jīng)擴(kuò)散的LED的反射光線進(jìn)行選擇、會(huì)聚并輸出到一個(gè)方向。因此，即使采用了小發(fā)光量的節(jié)能發(fā)光器件，也可以獲得足夠的照射量。
接下來(lái)描述增加可使用性的結(jié)構(gòu)。圖19和20是圖1至5中示出的擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46和光圈50的結(jié)構(gòu)圖。如圖19中所示，光圈50的四個(gè)支架50-1與四個(gè)擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46一體地形成，以連接在一起。例如，光圈50的經(jīng)連接的四個(gè)支架50-1通過(guò)塑料成型與四個(gè)擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46一體地形成。
如圖20中所示，聚光器50-4插入到光圈50的整體成型結(jié)構(gòu)的支架50-1中，并且透鏡50-3適配于此。另外在該情況下，不使用任何粘合工藝。同樣，利用光圈50的腿部50-5，將如圖19所示的連接在一起的四個(gè)光圈50和四個(gè)擴(kuò)散/偏振片安裝臺(tái)46固定到相機(jī)基板20上。
因而，可以簡(jiǎn)化裝配工作，并均勻地保持各個(gè)光圈50之間的精確位置關(guān)系。結(jié)果，可以精確地執(zhí)行圖21中例示的測(cè)距。換言之，可以消除距離計(jì)算中光圈的適配誤差。
圖像處理結(jié)構(gòu)圖21示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的采集圖像處理設(shè)備的框圖。圖22示出了上述圖像處理設(shè)備的采集圖像處理的流程圖。另外，圖23示出了測(cè)距操作的說(shuō)明圖。
如圖21所示，該圖像采集裝置中的驅(qū)動(dòng)/處理系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)第一發(fā)光器件22的第一照明LED驅(qū)動(dòng)器94；用于驅(qū)動(dòng)第二發(fā)光器件24的第二照明LED驅(qū)動(dòng)器96；用于驅(qū)動(dòng)測(cè)距發(fā)光器件52的測(cè)距LED驅(qū)動(dòng)器98；用于將來(lái)自圖形傳感器30的各個(gè)像素的模擬輸出轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器92；以及微控制器90。
如圖4中所述，第一照明LED驅(qū)動(dòng)器94和第二照明LED驅(qū)動(dòng)器96根據(jù)光電探測(cè)器26中接收的光強(qiáng)而在各個(gè)發(fā)光周期中執(zhí)行APC(自動(dòng)功率控制)。微控制器(MCU)90包括MPU(微處理器)、ROM(只讀存儲(chǔ)器)和RAM(隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)，并執(zhí)行包括測(cè)距90A、姿態(tài)識(shí)別90B、快門控制90C和圖像處理90D在內(nèi)的處理。
下面將參照?qǐng)D22來(lái)描述MCU90中的圖像采集處理。
(S10)MCU90經(jīng)由測(cè)距LED驅(qū)動(dòng)器98來(lái)驅(qū)動(dòng)測(cè)距發(fā)光器件(LED)52。由此，圖1和2中描述的四個(gè)測(cè)距發(fā)光器件52發(fā)光。如圖1、2所示，圖像傳感器30在圖像采集范圍中拍攝圖像。此處，由于未驅(qū)動(dòng)照明發(fā)光器件22、24，所以圖像傳感器30僅接收到與從測(cè)距發(fā)光器件52發(fā)出的光相對(duì)應(yīng)的圖像采集范圍內(nèi)的對(duì)象的反射光。圖23中示出了反射光52A、52B、52C和52D在圖像傳感器30的圖像30A中的位置，圖像30A是從與從各個(gè)測(cè)距發(fā)光器件52發(fā)出的光相對(duì)應(yīng)的圖像采集范圍內(nèi)接收到的。上述位置根據(jù)對(duì)象(例如手掌)的傾斜而偏離。
(S12)接著，通過(guò)模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器92，將圖像傳感器30的圖像30A中的各個(gè)模擬光接收量轉(zhuǎn)換為數(shù)字值，然后存儲(chǔ)在MCU90的存儲(chǔ)器中。MCU90在存儲(chǔ)器中搜索圖像數(shù)據(jù)，并檢測(cè)上述反射光52A、52B、52C和52D的位置。
此時(shí)，由于四個(gè)測(cè)距發(fā)光器件52如圖1和圖2所示相對(duì)于圖像的中央(圖像采集范圍)對(duì)角地設(shè)置，所以通過(guò)在直線上搜索(如圖23中的虛線所示)，可以根據(jù)這些直線上的像素亮度檢測(cè)出四個(gè)點(diǎn)的位置。此外，因?yàn)榘l(fā)光器件52以足夠的距離設(shè)置在對(duì)角線上的最遠(yuǎn)位置處，所以可以檢測(cè)圖像中距離中央最遠(yuǎn)的位置。根據(jù)上述四個(gè)位置，MCU90利用三角測(cè)量法來(lái)檢測(cè)對(duì)象的距離和傾斜。即，通過(guò)利用相對(duì)于圖像傳感器30的中央的位置來(lái)計(jì)算這四個(gè)點(diǎn)中每一個(gè)的距離，并且可以根據(jù)這四個(gè)點(diǎn)的距離差來(lái)檢測(cè)(四個(gè)方向上的)傾斜。
(S14)MCU90確定到圖像采集對(duì)象的距離是否合適(對(duì)象是否以預(yù)定焦距位于圖像采集范圍內(nèi))。如果到圖像采集對(duì)象的距離不合適，則MCU90在未示出的顯示單元上顯示指導(dǎo)消息。例如，顯示“將對(duì)象(手掌)放近一點(diǎn)。”或“將對(duì)象(手掌)放遠(yuǎn)一點(diǎn)?！钡闹笇?dǎo)消息。
(S16)如果距離合適，則MCU 90確定圖像采集對(duì)象的傾斜是否合適。例如，當(dāng)對(duì)對(duì)象(手掌等)的平坦部分進(jìn)行圖像采集時(shí)，確定傾斜是否在允許的范圍內(nèi)。如果圖像采集對(duì)象的傾斜不合適，則MCU 90在未示出的顯示單元上顯示指導(dǎo)消息。例如在手掌作為對(duì)象的情況下，顯示“伸開(kāi)您的手。”等指導(dǎo)消息。
(S18)如果傾斜合適，則MCU 90指示照明LED裝置94、96發(fā)光。因而，發(fā)光器件22、24發(fā)光從而照射對(duì)象。隨后，MCU 90驅(qū)動(dòng)圖像傳感器30的未示出的電子快門，并在圖像采集范圍內(nèi)拍攝圖像。MCU 90然后經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器92將圖像存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。然后，從上述圖像中提取特征。例如，在提取前述血管圖像的情況下，從圖像中提取血管圖像。
同樣的是，圖像傳感器30還用作測(cè)距光電探測(cè)器部，以檢測(cè)圖像采集對(duì)象是否在焦距處，或檢測(cè)其傾斜。因此，在測(cè)距機(jī)構(gòu)中，設(shè)置測(cè)距發(fā)光器件52就足夠了，而無(wú)需特別地設(shè)置用于距離測(cè)量的光電探測(cè)器。由于減少了安裝部件，所以這有助于降低成本以及小型化。
另外，因?yàn)樗膫€(gè)測(cè)距發(fā)光器件52相對(duì)于圖像的中央(圖像采集范圍)對(duì)角地設(shè)置，所以通過(guò)搜索(如圖23中虛線所示)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的圖像數(shù)據(jù)，可以檢測(cè)出這四個(gè)點(diǎn)的位置，因而，檢測(cè)處理變得容易。此外，因?yàn)闇y(cè)距發(fā)光器件52以足夠的距離設(shè)置在對(duì)角線上最遠(yuǎn)的位置上，所以即使設(shè)備小型化，也可以檢測(cè)圖像中遠(yuǎn)離中央的位置，并且可以精確地執(zhí)行傾斜的檢測(cè)。
其他實(shí)施例在前述實(shí)施例中，以手掌為例說(shuō)明了圖像采集對(duì)象，以血管圖案認(rèn)證為例說(shuō)明了圖像采集對(duì)象的圖像處理。但是，本發(fā)明也適用于利用人體其他特征(包括手的皮膚圖案、手背的血管圖像、手指的血管圖像和面部特征以及虹膜等)的其他生物特征認(rèn)證。另外，本發(fā)明不限于在生物特征認(rèn)證方面的應(yīng)用。測(cè)距發(fā)光器件的數(shù)量不限于四個(gè)，而是可以選擇任意多個(gè)。
盡管在以上描述中例示了本發(fā)明的實(shí)施例，但在不偏離本發(fā)明精神的情況下可以進(jìn)行任何適當(dāng)?shù)男薷摹１景l(fā)明的范圍不排除所有這樣的修改。所附的權(quán)利要求涵蓋了落入本發(fā)明范圍內(nèi)的本發(fā)明的這些特征和優(yōu)點(diǎn)。
通過(guò)在圖像傳感器的外圍安裝多個(gè)發(fā)光器件并通過(guò)導(dǎo)光組件將這多個(gè)發(fā)光器件的光引導(dǎo)至圖像采集區(qū)域進(jìn)行照明，可以實(shí)現(xiàn)圖像采集系統(tǒng)靠近照明系統(tǒng)設(shè)置的小型化圖像采集設(shè)備。而且，通過(guò)將導(dǎo)光組件的突出部擠壓到用于切斷圖像采集范圍之外的光的遮光罩的下端并朝向?yàn)V光器擠壓遮光罩的上端，可以以更小的粘合點(diǎn)來(lái)裝配小型化圖像采集設(shè)備。因此，可以提高裝配圖像采集設(shè)備的加工能力，從而降低產(chǎn)品的缺陷率并提高生產(chǎn)效率。
本申請(qǐng)基于2006年3月3日提交的在先日本專利申請(qǐng)No.2006-58162并要求其優(yōu)先權(quán)，在此通過(guò)引用并入其全部?jī)?nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種通過(guò)照射對(duì)象并從該對(duì)象接收反射光來(lái)采集該對(duì)象的圖像的圖像采集裝置，該圖像采集裝置包括用于接收所述反射光的圖像傳感器；安裝在所述圖像傳感器的外圍位置上的多個(gè)發(fā)光器件；導(dǎo)光組件，用于將所述多個(gè)發(fā)光器件的光引導(dǎo)至圖像采集范圍，并且對(duì)所述圖像采集范圍進(jìn)行照明；容納在所述導(dǎo)光組件內(nèi)的光學(xué)單元，用于將被照明的圖像采集范圍內(nèi)的對(duì)象的反射光引導(dǎo)至所述圖像傳感器；濾光器，設(shè)置在所述光學(xué)單元和所述導(dǎo)光組件的對(duì)象側(cè)，并安裝在殼體中；以及遮光罩，用于對(duì)所述光學(xué)單元的圖像采集范圍之外的光進(jìn)行遮斷，其中所述導(dǎo)光組件還包括供所述遮光罩的下端擠壓的突出部，并且所述濾光器擠壓所述遮光罩的上端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像采集裝置，該圖像采集裝置還包括電路板，其上安裝有所述圖像傳感器、多個(gè)發(fā)光器件和測(cè)距發(fā)光器件；設(shè)置在所述電路板上的光圈，其用于將所述測(cè)距發(fā)光器件的光線會(huì)聚為點(diǎn)光，并將該點(diǎn)光照射在所述對(duì)象上；以及為所述光圈的一部分設(shè)置的支撐塊，其用于支撐所述導(dǎo)光組件的下端的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像采集裝置，其中，所述多個(gè)發(fā)光器件沿著所述圖像傳感器的外圍的圓周以預(yù)定的間隔安裝在電路板上，并且所述導(dǎo)光組件為對(duì)應(yīng)于該圓周的環(huán)狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像采集裝置，其中，具有所述支撐塊的所述測(cè)距發(fā)光器件由安裝在所述電路板上的不同位置處的多個(gè)發(fā)光器件構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像采集裝置，其中，所述遮光罩包括用于容納所述光學(xué)單元的底部；連接到所述底部的外壁，其用于遮斷所述圖像采集范圍之外的光；以及連接到所述外壁的壓力塊，其用于擠壓所述導(dǎo)光組件的所述突出部。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像采集裝置，其中，所述圖像采集裝置還包括用于支撐所述電路板的兩端的支架裝配件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像采集裝置，其中，所述圖像采集裝置還包括控制電路，該控制電路用于驅(qū)動(dòng)所述測(cè)距發(fā)光器件、根據(jù)所述圖像傳感器的拍攝圖像來(lái)檢測(cè)所述測(cè)距發(fā)光器件的點(diǎn)光位置，并獲得到所述對(duì)象的距離。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像采集裝置，其中，所述光圈包括用于遮擋所述測(cè)距發(fā)光器件的光線，并會(huì)聚所述光線以引導(dǎo)至聚焦鏡頭的組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像采集裝置，其中，所述光圈包括用于遮擋所述測(cè)距發(fā)光器件的光線的支架；用于輸出所述點(diǎn)光的聚焦透鏡；以及用于將所述測(cè)距發(fā)光器件的光線會(huì)聚到所述聚焦透鏡的方向的聚光器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的圖像采集裝置，其中，所述聚光器由用于形成到所述聚焦透鏡方向的倒梯形光路的材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像采集裝置，其中，所述圖像采集裝置還包括擴(kuò)散偏振片，設(shè)置在所述導(dǎo)光組件與所述多個(gè)發(fā)光器件之間，用于使所述多個(gè)發(fā)光器件的光產(chǎn)生擴(kuò)散和偏振；以及安裝到所述電路板上的安裝臺(tái)，其用于安裝所述擴(kuò)散偏振片。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像采集裝置，其中，所述安裝臺(tái)與所述光圈集成在一起。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像采集裝置，其中，所述圖像采集裝置還包括支架裝配件，該支架裝配件用于支撐所述電路板的兩端并夾住所述擴(kuò)散偏振片的所述安裝臺(tái)。
14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像采集裝置，其中，所述測(cè)距發(fā)光器件安裝在所述電路板上、所述發(fā)光器件的外側(cè)位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像采集裝置，其中，所述多個(gè)發(fā)光器件由發(fā)出紅外光的發(fā)光器件構(gòu)成，并且濾光器包括用于濾除可見(jiàn)光的濾光器。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像采集裝置，其中，所述導(dǎo)光組件包括用于引入所述發(fā)光器件的光的下端部；用于將所述光輸出到所述圖像采集范圍的上端部；以及用于將所述發(fā)光器件的光從所述下端部引導(dǎo)至所述上端部的導(dǎo)光部。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像采集裝置，其中，所述測(cè)距發(fā)光器件由四個(gè)發(fā)光器件構(gòu)成，并安裝在所述電路板上、所述發(fā)光器件的外測(cè)位置以形成對(duì)角關(guān)系。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的圖像采集裝置，其中，所述光圈由與所述四個(gè)發(fā)光器件相對(duì)應(yīng)的四個(gè)光圈單元構(gòu)成。
19.根據(jù)權(quán)利要求6所述的圖像采集裝置，其中，所述圖像采集裝置還包括連接到所述電路板并用于連接至外部的控制板；以及為所述支架裝配件設(shè)置的用于支撐所述控制板的槽。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像采集裝置，其中，所述圖像傳感器對(duì)活體的一部分進(jìn)行成像。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像采集裝置，目的是實(shí)現(xiàn)小型化結(jié)構(gòu)和簡(jiǎn)化的裝配，該圖像采集裝置用于照射對(duì)象并利用其發(fā)射光來(lái)采集該對(duì)象的圖像。多個(gè)發(fā)光器件安裝在圖像傳感器的周圍，導(dǎo)光組件將所述發(fā)光器件的光引導(dǎo)至圖像采集范圍以進(jìn)行照射。該圖像采集裝置具有相鄰設(shè)置的圖像采集系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，通過(guò)將導(dǎo)光組件的突出部擠壓到用于遮斷圖像采集范圍之外的光的遮光罩的下端并朝向?yàn)V光器擠壓遮光罩的上端，來(lái)裝配該小型化圖像采集裝置。因此，能夠以更少的粘合點(diǎn)來(lái)進(jìn)行裝配并且提高了裝配該圖像采集裝置的加工能力，從而降低了產(chǎn)品的缺陷率并提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)H04N5/225GK101030015SQ20071007876
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者田中博之, 芳須芳男, 吉田孝, 松尾浩一, 巖口功 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社, 富士通先端科技株式會(huì)社