JP5742348B2 - 撮像装置 - Google Patents
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Description
a<(h・D+h・d−s・d)/s ……(A)
以上の構成では、撮像装置の各要素の寸法が数式(A)の関係を満たすから、第1レンズに対応する開口部を通過する光のうち第1レンズ以外から到来した成分は、第1レンズに対応する受光素子の受光面に到達しない。
tan−1{(p−a/2−d/2)/h}>sin−1(1/n) ……(B)
以上の構成では、撮像装置の各要素の寸法が数式(B)の関係を満たすから、第2レンズに対応する開口部を通過した光は、第1レンズに対応する受光素子の受光面に到達しない。
図1は、本発明の第1実施形態に係る撮像装置100の断面図であり、図2は、撮像装置100の分解断面図である。撮像装置100は、生体認証のために生体200(例えば人間の指)の静脈像を撮像する生体認証装置(静脈センサー)であり、図1および図2に示すように遮光基板30と集光基板40と受光基板50とを具備する。集光基板40は受光基板50と生体200(被写体)との間に介在し、遮光基板30は集光基板40と受光基板50との間に介在する。
図3に示すように、基準面内に直線LAを想定する。直線LAは、レンズ44[1]の周縁上の点QA1からレンズ44[1]の光軸A[1]と交差して受光素子54[1]の受光面56[1]の周縁上の点QA2に至る直線である。点QA1と点QA2とは、基準面内で光軸A[1]を挟んで反対側に位置する。直線LAと遮光基板30の基板32の第2面322との交点C1により基準領域Rが画定される。すなわち、基準領域Rは、第2面322と光軸A[1]との交点C0を中心として交点C1を円周上の点とする直径a0の円形領域である。基準領域Rの直径a0は、交点C0と交点C1との距離(すなわち半径)の2倍に相当する。
a0/(h−x)=d/x ……(a1)
数式(a1)から以下の数式(a2)が導出される。
a0=d(h−x)/x ……(a2)
D/(s−x)=d/x ……(a3)
数式(a3)から以下の数式(a4)が導出される。
x=d・s/(D+d) ……(a4)
a0=(h・D+h・d−s・d)/s ……(a5)
開口部36[1]の直径aが基準領域Rの直径a0を下回る(a<a0)という前述の条件と数式(a5)とから、第1条件を表現する以下の数式(A)が導出される。遮光層34の各開口部36の直径aは、数式(A)を満たすように選定される。
a<(h・D+h・d−s・d)/s ……(A)
図4に示すように、基準面内に直線LBを想定する。直線LBは、レンズ44[1]の光軸A[1]とレンズ44[2]の光軸A[2]との間の領域において、開口部36[2]の周縁上の点QB1と受光素子54[1]の受光面56[1]の周縁上の点QB2とを通過する直線である。直線LBは、レンズ44[2]の光軸A[2]に対して角度θをなす。
sin(α)=sin(αin)/n ……(b1)
αm=sin−1(1/n) ……(b2)
z=p−a/2−d/2 ……(b3)
したがって、直線LBと光軸[2]との角度θは、距離zと前述の距離h(受光面56[2]と遮光層34の表面との距離)とを含む以下の数式(b4)を満たす。
tan(θ)=z/h
=(p−a/2−d/2)/h ……(b4)
数式(b4)から以下の数式(b5)が導出される。
θ=tan−1{(p−a/2−d/2)/h} ……(b5)
tan−1{(p−a/2−d/2)/h}>sin−1(1/n) ……(B)
本発明の第2実施形態を以下に説明する。なお、以下に例示する各構成において作用や機能が第1実施形態と同等である要素については、以上の説明で参照した符号を流用して各々の詳細な説明を適宜に省略する。
図7は、第3実施形態の撮像装置100の断面図である。図7に示すように、第3実施形態の撮像装置100は、基板42と複数のレンズ44との間に介在する遮光層46を集光基板40に追加した構成である。遮光層46には、各レンズ44に対応する円形の開口部461が形成される。生体200から基板42に入射した光のうち開口部461を通過した光が各レンズ44で集光される。
図8は、第4実施形態の撮像装置100の断面図である。図8に示すように、第4実施形態の撮像装置100は、基板52の表面521を覆う遮光層58を受光基板50に追加した構成である。遮光層58には、各受光素子54に対応する円形の開口部581が形成される。基板32および充填層60を透過した光は開口部581を通過して受光素子54に入射する。
Claims (9)
- 第1面と前記第1面の反対側の第2面とを含む光透過性の第1基板と、
前記第1面に沿って平面状に配置されて各々が入射光を集光する複数のレンズと、
前記第2面に形成されて前記各レンズの光軸が通過する開口部を有する遮光層と、
前記第2面に間隔をあけて対向する受光面を前記レンズの光軸が通過するように前記各レンズに対応して平面状に配置された複数の受光素子とを具備し、
前記複数のレンズのうち相互に隣合う第1レンズおよび第2レンズの各々の光軸を通過する基準面内において、前記第1レンズの有効径の周縁から前記第1レンズの光軸を通過して前記第1レンズに対応する前記受光素子の前記受光面の周縁に至る直線と前記第1基板の前記第2面との交点で画定される基準領域の直径を下回るように、前記各レンズの有効径Dと、前記遮光層の前記各開口部の直径aと、前記各受光素子の前記受光面と前記遮光層の表面との距離hと、前記各受光面の直径dと、前記各受光面と前記各レンズの中心との距離sとが、以下の数式(A)の関係を満たす条件のもとで、前記第1レンズに対応する前記開口部の直径が設定され、
a<(h・D+h・d−s・d)/s ……(A)
かつ、前記基準面のうち前記第1レンズの光軸と前記第2レンズの軸との間の領域において、前記第2レンズに対応する前記開口部の周縁と前記第1レンズに対応する前記受光素子の前記受光面の周縁とを通過する直線が前記第2レンズの光軸に対してなす角度が、前記第1面に対する入射光の最大屈折角を上回るように、前記遮光層の前記各開口部の直径aと、前記複数の受光素子のピッチpと、前記各受光素子の前記受光面と前記遮光層の表面との距離hと、前記各受光面の直径dと、前記第1基板の屈折率nとは、以下の数式(B)の関係を満たす
tan −1 {(p−a/2−d/2)/h}>sin −1 (1/n) ……(B)
撮像装置。 - 前記第1基板の前記第1面に間隔をあけて対向する第2基板を具備し、
前記複数のレンズは、前記第2基板のうち前記第1基板との対向面に形成される
請求項1の撮像装置。 - 前記第1基板と前記第2基板とは熱膨張率が相等しい
請求項2の撮像装置。 - 前記複数のレンズは、前記第1基板の前記第1面に形成される
請求項1の撮像装置。 - 第1面と前記第1面の反対側の第2面とを含む光透過性の第1基板と、
前記第1基板の前記第1面に間隔をあけて対向する第2基板と、
前記第2基板のうち前記第1基板との対向面に記第1面に沿って平面状に配置されて各々が入射光を集光する複数のレンズと、
前記第2面に形成されて前記各レンズの光軸が通過する開口部を有する遮光層と、
前記第2面に間隔をあけて対向する受光面を前記レンズの光軸が通過するように前記各レンズに対応して平面状に配置された複数の受光素子とを具備し、
前記複数のレンズのうち相互に隣合う第1レンズおよび第2レンズの各々の光軸を通過する基準面内において、前記第1レンズの有効径の周縁から前記第1レンズの光軸を通過して前記第1レンズに対応する前記受光素子の前記受光面の周縁に至る直線と前記第1基板の前記第2面との交点で画定される基準領域の直径を下回るように、前記各レンズの有効径Dと、前記遮光層の前記各開口部の直径aと、前記各受光素子の前記受光面と前記遮光層の表面との距離hと、前記各受光面の直径dと、前記各受光面と前記各レンズの中心との距離sとが、以下の数式(A)の関係を満たす条件のもとで、前記第1レンズに対応する前記開口部の直径が設定され、
a<(h・D+h・d−s・d)/s ……(A)
かつ、前記基準面のうち前記第1レンズの光軸と前記第2レンズの軸との間の領域において、前記第2レンズに対応する前記開口部の周縁と前記第1レンズに対応する前記受光素子の前記受光面の周縁とを通過する直線が前記第2レンズの光軸に対してなす角度が、前記第1面に対する入射光の最大屈折角を上回り、
前記第1基板と前記第2基板とは熱膨張率が相等しい
撮像装置。 - 前記第1基板の前記第2面に間隔をあけて対向する第3基板を具備し、
前記複数の受光素子は、前記第3基板のうち前記第1基板との対向面に形成される
請求項1から請求項5の何れかの撮像装置。 - 第1面と前記第1面の反対側の第2面とを含む光透過性の第1基板と、
前記第1基板の前記第2面に間隔をあけて対向する第3基板と、
前記第1面に沿って平面状に配置されて各々が入射光を集光する複数のレンズと、
前記第2面に形成されて前記各レンズの光軸が通過する開口部を有する遮光層と、
前記第2面に間隔をあけて対向する受光面を前記レンズの光軸が通過するように、前記第3基板のうち前記第1基板との対向面に、前記各レンズに対応して平面状に配置された複数の受光素子とを具備し、
前記複数のレンズのうち相互に隣合う第1レンズおよび第2レンズの各々の光軸を通過する基準面内において、前記第1レンズの有効径の周縁から前記第1レンズの光軸を通過して前記第1レンズに対応する前記受光素子の前記受光面の周縁に至る直線と前記第1基板の前記第2面との交点で画定される基準領域の直径を下回るように、前記各レンズの有効径Dと、前記遮光層の前記各開口部の直径aと、前記各受光素子の前記受光面と前記遮光層の表面との距離hと、前記各受光面の直径dと、前記各受光面と前記各レンズの中心との距離sとが、以下の数式(A)の関係を満たす条件のもとで、前記第1レンズに対応する前記開口部の直径が設定され、
a<(h・D+h・d−s・d)/s ……(A)
かつ、前記基準面のうち前記第1レンズの光軸と前記第2レンズの軸との間の領域において、前記第2レンズに対応する前記開口部の周縁と前記第1レンズに対応する前記受光素子の前記受光面の周縁とを通過する直線が前記第2レンズの光軸に対してなす角度が、前記第1面に対する入射光の最大屈折角を上回り、
前記第1基板と前記第3基板とは熱膨張率が相等しい
撮像装置。 - 前記複数のレンズと前記複数の受光素子との間に介在する光透過性の充填層
を具備する請求項6または請求項7の撮像装置。 - 第1面と前記第1面の反対側の第2面とを含む光透過性の第1基板と、
前記第1基板の前記第1面に間隔をあけて対向する第2基板と、
前記第2基板のうち前記第1基板との対向面に前記第1面に沿って平面状に配置されて各々が入射光を集光する複数のレンズと、
前記第1基板の前記第2面に間隔をあけて対向する第3基板と、
前記第2面に形成されて前記各レンズの光軸が通過する開口部を有する遮光層と、
前記第2面に間隔をあけて対向する受光面を前記レンズの光軸が通過するように、前記第3基板のうち前記第1基板との対向面に、前記各レンズに対応して平面状に配置された複数の受光素子と、
前記第2基板と前記第3基板との間に介在する光透過性の充填層とを具備し、
前記複数のレンズのうち相互に隣合う第1レンズおよび第2レンズの各々の光軸を通過する基準面内において、前記第1レンズの有効径の周縁から前記第1レンズの光軸を通過して前記第1レンズに対応する前記受光素子の前記受光面の周縁に至る直線と前記第1基板の前記第2面との交点で画定される基準領域の直径を下回るように、前記各レンズの有効径Dと、前記遮光層の前記各開口部の直径aと、前記各受光素子の前記受光面と前記遮光層の表面との距離hと、前記各受光面の直径dと、前記各受光面と前記各レンズの中心との距離sとが、以下の数式(A)の関係を満たす条件のもとで、前記第1レンズに対応する前記開口部の直径が設定され、
a<(h・D+h・d−s・d)/s ……(A)
かつ、前記基準面のうち前記第1レンズの光軸と前記第2レンズの軸との間の領域において、前記第2レンズに対応する前記開口部の周縁と前記第1レンズに対応する前記受光素子の前記受光面の周縁とを通過する直線が前記第2レンズの光軸に対してなす角度が、前記第1面に対する入射光の最大屈折角を上回り、
前記充填層の屈折率と前記第1基板の屈折率とは相等しい
撮像装置。
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