(57)【要約】【課題】指紋等の凹凸で表わされた情報と、文字や図形等の濃淡で表わされた情報のどちらについてもコントラストの良好な画像を得ることができ、かつ薄形化の可能な光学素子および読取装置を提供する。【解決手段】第１のＬＥＤ１３によって照射される凹凸読取面３３と、第２のＬＥＤ１４によって照射される凹凸読取面３３とは異なる位置に設けられた原稿読取部２１と、凹凸読取面３３における散乱光を反射させるとともに、原稿読取部２１へ入射する原稿からの反射光を透過させて、凹凸読取面３３における散乱光と原稿読取部２１へ入射する原稿からの反射光とを同一方向に配光させるハーフミラー２５と、凹凸読取面３３における散乱光および原稿読取部２１へ入射する原稿からの反射光を所定の面上に集光させるＧＲＩＮレンズ２３とを備えた。【選択図】　図１
2004086552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源によって照射される第１の読取面と、
第２の光源によって照射される、前記第１の読取面とは異なる位置に設けられた第２の読取面と、
前記第１の読取面における散乱光を反射させると共に、前記第２の読取面へ入射する被写体からの反射光を透過させて、前記第１の読取面における散乱光と前記第２の読取面へ入射する被写体からの反射光とを同一方向に配光させるハーフミラーと、
前記第１の読取面における散乱光および前記第２の読取面へ入射する被写体からの反射光を所定の面上に集光させる集光手段とを備えたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記第１の読取面が、凹凸によって表わされた情報の読み取りを行う面であり、
前記第１の光源の光線が、前記第１の読取面を前記第１の読取面に対して略垂直方向に照射するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記第２の読取面が、濃淡で表わされた情報の読み取りを行う面であり、
前記第２の光源の光線が前記第２の読取面を照射する際の入射角度が、臨界角未満であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記第１の読取面と前記第２の読取面とが互いに直角をなすように形成されたことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記集光手段がＧＲＩＮレンズであることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項６】
第１の光源と、
第２の光源と、
前記第１の光源によって照射される第１の読取面と、
前記第２の光源によって照射される、前記第１の読取面とは異なる面上に設けられた第２の読取面と、
前記第１の読取面における散乱光を反射させると共に、前記第２の読取面へ入射する被写体からの反射光を透過させて同一方向に配光させるハーフミラーと、前記第１の読取面における散乱光および前記第２の読取面へ入射する被写体からの反射光とを所定の面上に集光させる集光手段と、
前記所定の面上に配設された撮像素子とを備えたことを特徴とする読取装置。
【請求項７】
前記撮像素子の撮像面から前記第１の読取面までの光路長と、前記撮像素子の撮像面から前記被写体の配置されるべき面までの光路長とが等しいことを特徴とする請求項６に記載の読取装置。
【請求項８】
前記撮像素子の撮像面から前記第１の読取面までの光路長および前記撮像素子の撮像面から前記被写体の配置されるべき面までの光路長が、前記集光手段の共役長に等しいことを特徴とする請求項７に記載の読取装置。
【請求項９】
前記第１の読取面で読み取られる情報が指紋情報であり、前記第２の読取面で読み取られるべき被写体の情報がドキュメント情報であることを特徴とする請求項８に記載の読取装置。
【請求項１０】
請求項８または請求項９に記載の読取装置が備えられた情報装置であって、
前記被写体の配置されるべき面が、前記情報装置の筐体と前記被写体とが当接する面と一致することを特徴とする情報装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字や図形等の濃淡で表わされた情報と、指紋等の凹凸で表わされた情報との読み取りを行う光学素子および読取装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話装置や、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）等の携帯情報装置の高機能化に伴って、様々な本人認証装置を備えた携帯情報装置が提案されている。
【０００３】
例えば、携帯情報機器に光学的な読取装置を搭載し、ユーザの指紋パターンの画像を撮像することによって、本人認証を行うことができると共に、文字や図形等のドキュメント情報についても撮像を行うことが可能な技術が提案されている（例：特開２００１−２８３２０７号公報）。
【０００４】
このような従来の技術について、さらに図面を用いて説明する。図１０は、従来の読取装置の動作原理について説明するための概略図である。
【０００５】
図１０において、従来の読取装置においては、ユーザの指やドキュメント等の被写体１０１と接するように、光学素子１０２が設けられている。光学素子１０２を挟んで、被写体１０１と反対側に光源部１０３が設けられている。光源部１０３は、光学素子１０２の被写体１０１と接すべき面１０２ａに対して入射角θａで入射するように配置されている。
【０００６】
また、撮像素子１０４は、光源部１０３から光学素子１０２に入射した光が、光学素子１０２の被写体１０１に接すべき面１０２ａにおける反射光成分を受光できるような位置に配置されている。なお、受光角θｂは、入射角θａと等しい。
【０００７】
従来の読取装置では、入射角θａが、光学素子１０２の被写体１０１に接すべき面１０２ａで、全反射を生じる角度を臨界角として、
２０°＜θａ＜臨界角
の関係で表わされるように設定された構成であった。
【０００８】
このような構成においては、文字や図形等の濃淡で表わされたドキュメント情報については、光学素子１０２の被写体に接すべき面１０２ａにおける散乱光のうち、撮像素子１０４方向の成分を読み取ることにより、画像を撮像する。
【０００９】
また、指紋等の凹凸で表わされた情報については、光学素子１０２の被写体に接すべき面１０２ａにおける反射光成分を読み取ることにより、その画像を撮像する構成であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような光学素子を備えた読取装置においては、指紋パターンを撮像した場合、その画像のコントラストが悪く、良好な画像を取得することが難しかった。
【００１１】
一般に、指紋パターンは指の表面の凹凸によって形成された情報であるといえる。前述の構成のように、指や原稿と当接すべき面に対して、２０°以上臨界角未満の入射角で光線を入射させた場合、撮像すべき指が接していない部分において、本来ならば黒く撮像されるべきところを、外光や迷光等が撮像素子によって撮像されてしまうので黒が浮いてしまい、非常にコントラストの悪い画像が撮像されてしまう、という課題があった。これにより、撮像された指紋画像を解析して、本人認証に必要な識別に関する情報を得ることは大変困難であった。
【００１２】
また、携帯電話装置等の情報装置に搭載する読取装置においては、小型化、特に薄形化が非常に大きな課題であったが、従来の読取装置においては、このような課題に対する技術的提案は何らなされていなかった。
【００１３】
本発明は、このような課題に鑑み、指紋等の凹凸で表わされた情報と、文字や図形等の濃淡で表わされた情報のどちらについてもコントラストの良好な画像を得ることができ、かつ薄形化の可能な光学素子および読取装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の光学素子は、第１の光源によって照射される第１の読取面と、第２の光源によって照射される、前記第１の読取面とは異なる位置に設けられた第２の読取面と、第１の読取面における散乱光を反射させると共に、第２の読取面へ入射する被写体からの反射光を透過させて、第１の読取面における散乱光と第２の読取面へ入射する被写体からの反射光とを同一方向に配光させるハーフミラーと、第１の読取面における散乱光および第２の読取面へ入射する被写体からの反射光を所定の面上に集光させる集光手段とを備えたことを特徴としている。
【００１５】
このような構成により、２つの異なる属性を有する情報を１つの光学素子で撮像することが可能となる。さらに、２つの異なる光路を１つの集光手段で集光させることができるので、小型化、特に厚みの小さい光学素子を実現できる。
【００１６】
また、第１の読取面が、凹凸によって表わされた情報の読み取りを行う面であり、第１の光源の光線が、第１の読取面を第１の読取面に対して略垂直方向に照射するように構成されたことにより、指紋等の凹凸によって表わされた情報について、コントラストの高い、良好な画像を取得することができる。
【００１７】
また、第２の読取面が、濃淡で表わされた情報の読み取りを行う面であり、第２の光源の光線が第２の読取面を照射する際の入射角度が、臨界角未満であることにより、文字や図形等の濃淡で表わされた情報の読み取りを良好に行うことができる。
【００１８】
また、第１の読取面と第２の読取面とが互いに直角をなすように形成されたことにより、光学素子を情報装置等に実装する際に、異なる面で２つの属性を有する画像を撮像することができるので、ユーザにとって使い勝手のよい光学素子を提供することが可能となる。
【００１９】
さらに、集光手段がＧＲＩＮレンズであることにより、組み立て、調節等がより簡易に行える構成を実現できる。
【００２０】
次に、本発明の読取装置は、第１の光源と、第２の光源と、第１の光源によって照射される第１の読取面と、第２の光源によって照射される、第１の読取面とは異なる面上に設けられた第２の読取面と、第１の読取面における散乱光を反射させると共に、第２の読取面へ入射する被写体からの反射光を透過させて同一方向に配光させるハーフミラーと、第１の読取面における散乱光および第２の読取面へ入射する被写体からの反射光とを所定の面上に集光させる集光手段と、所定の面上に配設された撮像素子とを備えたことを特徴としている。
【００２１】
このような構成により、指紋等の凹凸で表わされた情報と、文字や図形等の濃淡で表わされた情報との２つの異なる属性を有する情報を撮像することのできる読取装置を提供することができる。
【００２２】
また、撮像素子の撮像面から第１の読取面までの光路長と、撮像素子の撮像面から被写体の配置されるべき面までの光路長とが等しいことにより、２つの異なる属性を有する情報の撮像をそれぞれ良好に行うことができる。
【００２３】
さらに、撮像素子の撮像面から第１の読取面までの光路長および撮像素子の撮像面から被写体の配置されるべき面までの光路長が、集光手段の共役長に等しいことにより、より焦点の合った、良好な画像を撮像することができる。
【００２４】
また、第１の読取面で読み取られる情報が指紋情報であり、第２の読取面で読み取られるべき被写体の情報がドキュメント情報であることにより、情報装置に搭載するのに適した読取装置を提供することができる。
【００２５】
次に、本発明の情報装置は、本発明の読取装置が備えられた情報装置であって、被写体の配置されるべき面が、情報装置の筐体と被写体とが当接する面と一致することを特徴としている。
【００２６】
このような構成により、指紋の読み取りによる本人認証およびＵＲＬや２次元バーコード等のドキュメント情報の読み取りが可能な情報装置を提供できる。また、ドキュメント情報の読み取りの際は、筐体を被写体に当接させることにより、焦点の合った、良好な画像を撮像できる。
【００２７】
また、本発明の読取装置を搭載するので、薄形化の可能な情報装置を提供することができる。
【００２８】
さらに、読取装置の第２の読取面を、情報装置の筐体の最表面より内側に構成することができるので、第２の読取面の傷つき等を防止し、保護することができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００３０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における読取装置の構成を示す断面図である。また、図２（ａ）は、その外観を示す斜視図であり、図２（ｂ）は平面図である。各図面においては、説明を簡単にするために、ＸＹＺの３軸方向を記載している。
【００３１】
図１において、本実施の形態の読取装置１は、第１のＬＥＤ１３が設けられた第１の基板１１と、撮像素子３２および第２のＬＥＤ１４が設けられ、第１の基板１１と貼り合わせられた第２の基板１２と、後述する光学素子と、さらに、光の漏出を防ぐために、光学素子からの光線の漏出を防ぐカバー部材２８〜３１とを備えた構成である。撮像素子３２としては、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等の公知のセンサを用いることができる。本実施の形態においては、２５６×１６画素のＣＭＯＳセンサを用いた。
【００３２】
読取装置１は、光学素子として、透明性の高いアクリル、ポリカーボネート、ガラス等の公知の光学材料からなる、第１のＬＥＤ１３からの光線をプリズム部１８へ誘導する導光手段１７（以下、第１の導光手段と記す）、プリズム部１８からの光線をハーフミラー２５へ誘導する導光手段１９（以下、第２の導光手段と記す）、第２のＬＥＤ１４からの光線を原稿読取部２１へ誘導する導光手段２２（以下、第３の導光手段と記す）およびハーフミラー２５の形成された導光手段２０（以下、第４の導光手段と記す）を備える。
【００３３】
第１の導光手段１７は、出射側（図１において左側）に全反射面４０が設けられている。本実施の形態の読取装置１においては、その全反射面４０が光線の進行方向（図１におけるＸ軸方向）に対してなす角度αが、４５°になるように形成されている。
【００３４】
なお、第１の導光手段１７の全反射面４０の代わりに、リニアフレネル等の導光板、拡散板、または回折格子等の、光線の方向を図１中Ｘ軸方向からＹ軸方向へと配光させる手段を用いてもよい。
【００３５】
また、光学素子として、さらに、指紋や点字等の凹凸を有する情報を撮像するために被写体、例えば指を当接させるべき凹凸読取面３３を有するプリズム部１８と、文字や図形等の濃淡で表わされた情報を撮像する際に被写体、例えば原稿に対向すべき、透明性の高いプラスティック等の公知の光学材料からなる原稿読取部２１とを備える。さらに、読取装置１は、撮像素子３２に光線を集光させるための集光作用を有する、透明性の高いプラスティック等の公知の光学材料からなる屈折率分布型レンズ（以下、ＧＲＩＮレンズと記す）２３と、光路を折り曲げさせるように、全反射コーティングされた全反射面を有する全反射手段２４とを備える。全反射手段２４は、第１の基板１１上に接着等の公知の方法で形成されている。
【００３６】
プリズム部１８と第２の導光手段１９との間は光学的に密着が保たれるように構成されていることが、透過率の向上の見地から望ましい。また、第２の導光手段１９と第４の導光手段２０との間には、図１中Ｘ軸方向に対して６７．５°の角度（β）になるようにハーフミラー２５が形成されている。
【００３７】
また、第２の導光手段１９とＧＲＩＮレンズ２３との間も光学的に密着が保たれるように接着されていることが望ましい。さらに、原稿読取部２１と、第４の導光手段２０とは透過率を高めるために光学的に密着が保たれるように接着されていることが望ましい。
【００３８】
さらに、第１の導光手段１７とＧＲＩＮレンズ２３とが接する界面、ならびに、第３の導光手段２２と、ＧＲＩＮレンズ２３、第２の導光手段１９および第４の導光手段２０とが接する界面は、光の漏出を防ぐように黒色塗装されていることが望ましい。
【００３９】
さらに、カバー部材２８〜３１は、プラスチックやゴム等の公知の部材で構成されている。カバー部材２８〜３１は、光を吸収する作用を有する材料、または黒色の材料で構成することが望ましい。
【００４０】
なお、第１のＬＥＤ１３および第２のＬＥＤ１４の出射側には、光線を集光させるためのフレネルレンズ等のコンデンサ作用を有する集光部１５、１６が設けられた構成であってもよい。これにより、第１のＬＥＤ１３、第２のＬＥＤ１４からの光線を有効に集光することが可能となる。
【００４１】
なお、本実施の形態の読取装置１の大きさは、図１において、Ｌ＝１０．２ｍｍ、Ｈ１＝３．８５ｍｍ、Ｈ２＝３．００ｍｍ、図２（ｂ）において、Ｗ＝１６ｍｍであり、携帯電話装置等の携帯型の情報装置に搭載する際に十分許容される小型化を実現している。
【００４２】
なお、本実施の形態の読取装置１においては、図２に示したように、凹凸読取面３３のＸ軸方向の幅、原稿読取部２１のＹ軸方向の幅が原稿や指の大きさに対して狭い構成であり、指紋等の凹凸を有する情報および文字や図形等の濃淡を有する情報とも、部分画像を連続的に撮像して、これらを合成することによって、全体の画像を撮像する構成である。
【００４３】
次に、本実施の形態の読取装置１の動作について説明する。なお、以後、説明を簡単にするために、光線については、光軸中心の光線についてのみ説明を行う。
【００４４】
図３は、指紋等の凹凸で表わされた情報の画像を撮像する際の読取装置１の動作を示すための概略図である。なお、図１に示した構成要素と同じ構成要素については、同一の符号を付して、説明を省略する。
【００４５】
まず、読取装置１において指紋等の凹凸で表わされた情報の画像を取得する場合を例として説明する。まず、第１のＬＥＤ１３が点灯する。第１のＬＥＤ１３からの光線は、集光部１５によって集光されて、第１の導光手段１７に入射する。
【００４６】
第１の導光手段１７に入射した光線は第１の導光手段１７の中を図３中Ｘ軸方向に直進して、第１の導光手段１７の図３中における左側に設けられた全反射面４０で全反射されて、プリズム部１８に対して略垂直方向（図３中Ｙ軸方向）に入射する。プリズム部１８に入射した光線は、プリズム部１８の出射面である凹凸読取面３３から出射する。
【００４７】
このような構成により、図３に示したように、例えば、指６３がプリズム部１８の凹凸読取面３３に当接された場合、指６３が凹凸読取面３３と密着した部分、すなわち指紋の隆線を形成する凸の部分においては、光が散乱する。
【００４８】
一方、凹凸読取面３３と離間した指紋の谷線を形成する凹の部分においては、光の散乱が少ない。
【００４９】
指６３が凹凸読取面３３と密着した部分、すなわち指紋の凸の部分で散乱した光線のうち、凹凸読取面３３に鉛直な方向に対して、図３中γ方向の成分は、プリズム部１８から第２の導光手段１９を透過して、ハーフミラー２５において反射される。ハーフミラー２５によって反射された光線はＧＲＩＮレンズ２３によって集光されて、全反射手段２４によって全反射された後、撮像素子３２に入射する。なお、本実施の形態におけるγは４５°である。γはプリズム部１８を構成する部材の臨界角以上であることが望ましい。
【００５０】
このような作用により、指紋の凸面からなる隆線部分は、白く（輝度が高く）撮像され、凹面からなる谷線部分は、黒く（輝度が低く）撮像される。
【００５１】
また、プリズム部１８の図３においてＡで示した図中右下の面を、光を吸収するように、例えば黒色塗装することにより、凹凸読取面３３上に指６３が当接されていない部分には、Ａ面、すなわち黒色が撮像されるので、コントラストに優れた、指紋等の凹凸からなる画像を得ることができる。
【００５２】
さらに、プリズム部１８の図３においてＢおよびＣで示した面を光を、吸収するように、例えば黒色塗装することにより、迷光や外光等の悪影響を低減することができるので、さらに指紋等の凹凸からなる画像のコントラストを向上させることができる。
【００５３】
次に、読取装置１を用いて、文字や図形等の濃淡からなる情報を撮像する場合の動作について、図４を用いて説明する。
【００５４】
図４は本発明の第１の実施の形態における読取装置によって、文字や図形等の濃淡で表わされる情報を撮像する際の動作を説明するための概略図である。
【００５５】
図４において、濃淡からなる情報を撮像する場合には、第２のＬＥＤ１４を点灯させる。第２のＬＥＤ１４から照射された光線は、集光部１６によって集光されて、第３の導光手段２２に入射する。第３の導光手段２２に入射した光線は、第３の導光手段２２の出射側（図４中左側）に設けられた屈折面２７の作用によって、図４中上方向に屈折されて、出射する。第３の導光手段２２から出射した光線は、原稿読取部２１を透過して読取装置１から出射する。なお、屈折面２７の角度は、原稿との距離によって変えることが必要であり、原稿上の読み取りを行うべき位置に光線が照射されるように適宜設計される。
【００５６】
図４に示したように、読み取りが行われるべき原稿３４が読取装置１の原稿読取部２１に対向して配置された場合には、読取装置１から出射した光線は、原稿３４に照射される。
【００５７】
原稿３４上においては、黒く印刷された部分、すなわち濃淡の濃い部分においては、光線が吸収される。一方、白い部分、すなわち濃淡の淡い部分においては、光線が拡散反射する。原稿３４において拡散反射した光線のうち、一部の光線は、再び原稿読取部２１から読取装置１に入射して、第４の導光手段２０および第２の導光手段１９を透過して、ＧＲＩＮレンズ２３によって集光された後、全反射手段２４によって全反射されて撮像素子３２に入射する。
【００５８】
これによって、前述した指紋等の凹凸で表わされた情報に加えて、文字や図形等の濃淡によって表わされた原稿３４上の情報を撮像素子３２によって撮像することが可能となる。
【００５９】
このように、本実施の形態の読取装置１によれば、ハーフミラー２５を用いたことにより、２つの異なる方向からの光線を同一方向に配光させる構成が実現できるので、２つの異なる光源からの反射光を、１つの光学系（ＧＲＩＮレンズ）に入射するように制御して撮像することができる。これにより、２つの反射光をそれぞれの光学系を用いて集光させる構成よりも、読取装置１のＹ軸方向の薄形化が可能である。さらに、２つの光路、すなわち第１の導光手段１７と第３の導光手段２２、さらにはＧＲＩＮレンズ２３の光軸を平行に配置したことにより、より読取装置１のＹ軸方向の薄形化を行うことができた。
【００６０】
なお、本実施の形態の読取装置１においては、２つの異なる面からの反射光を撮像するために、ＧＲＩＮレンズ２３の共役長と、２つの光路の光路長とを揃えている。以下、詳細に説明する。
【００６１】
本実施の形態の読取装置１は、図３および図４において、ＧＲＩＮレンズ２３の共役長ＴＣ＝Ｐ１〜Ｐ４〜Ｐ３の光路長＝Ｐ２〜Ｐ４〜Ｐ３の光路長という関係を満たしている。ここで、Ｐ１は凹凸読取面３３を照射する光線の光軸中心点、Ｐ２は読み取るべき被写体（原稿３４）上に照射される光線の光軸中心点、Ｐ３は撮像素子３２に入射する光線の光軸中心点、Ｐ４はハーフミラー２５に入射する光線の光軸中心点である。
【００６２】
Ｐ３〜Ｐ４（撮像素子からハーフミラーまで）の光路長は、２つの光路において等しいので、Ｐ４〜Ｐ１の光路長＝Ｐ２〜Ｐ４の光路長の関係を満たせばよい。
【００６３】
よって、図３および図４において、各媒質中の実際の光路の長さと、各媒質の屈折率との関係が、
（Ｌ１／Ｎ１）＋（Ｌ２／Ｎ２）＝（Ｌ３／Ｎ３）＋（Ｌ４／Ｎ４）＋（Ｌ５／１．０）　　・・（１）
となるように設計を行えばよい（ただし、プリズム部１８中の光路の長さ：Ｌ１，屈折率：Ｎ１、第２の導光手段１９中の光路の長さ：Ｌ２，屈折率：Ｎ２、第４の導光手段２０中の光路の長さ：Ｌ３，屈折率：Ｎ３、原稿読取部２１中の光路の長さ：Ｌ４，屈折率：Ｎ４、原稿読取部２１と原稿３４との間の光路の長さ：Ｌ５，屈折率：Ｎ５（＝１．０）とする）。
【００６４】
なお、本実施の形態における読取装置１におけるＧＲＩＮレンズ２３の共役長ＴＣは、１０．２ｍｍ（５７０ｎｍの光源に対して）のものを用いた。
【００６５】
本実施の形態においては、プリズム部１８、第２の導光手段１９、第４の導光手段２０および原稿読取部２１の材料として、それぞれ一般的な光学ガラス材料であるＢＫ７（屈折率：Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝Ｎ４＝１．５１７１）を用いたので、本実施の形態においては、見かけの光路の長さは、
Ｌ１＋Ｌ２＝３．３３ｍｍ
Ｌ３＋Ｌ４＝０．７０ｍｍ
Ｌ５＝１．７３ｍｍ
となる。
【００６６】
このように、凹凸で表わされた情報を撮像するための光路と、濃淡で表わされた情報を撮像するための光路との、２つの光路についての光路長が、ＧＲＩＮレンズ２３の共役長と等しくなるように構成されていることにより、本実施の形態の撮像装置１は、原稿読取部２１から離間して配置された原稿３４の濃淡による情報および凹凸読取面３３に当接された指紋等の凹凸による情報について、どちらも焦点の合った、コントラストの良好な、鮮明な画像を撮像することができる。
【００６７】
なお、ＧＲＩＮレンズ２３の共役長と２つの光路長とのずれが、ＧＲＩＮレンズ２３の共役長の被写界深度以内、一例を挙げると、約±０．５ｍｍ程度のずれであれば、実用上問題ない。
【００６８】
なお、本実施の形態の撮像装置１において、第１のＬＥＤ１３と第２のＬＥＤ１４との波長を異ならせておいて、プリズム部１８と第２の導光手段１９との間に第１のＬＥＤ１３と対応する波長のバンドパスフィルタを配置し、さらに、原稿読取部２１と第４の導光手段２０との間、または、第４の導光手段２０とハーフミラー２５との間に、第２のＬＥＤ１４と対応する波長のバンドパスフィルタを配置する構成とすれば、さらに外光や迷光等の影響の少ない、コントラストの良好な濃淡によって表わされた情報の画像および凹凸によって表わされた情報の画像を得ることが可能である。
【００６９】
なお、読み取るべき情報の切り替えは、点灯させる光源、すなわち第１のＬＥＤ１３および第２のＬＥＤ１４を切り替えることによって簡単に行うことができる。
【００７０】
本実施の形態の読取装置１においては、図１〜図４に示したように、凹凸読取面３３と原稿読取部２１の表面とは、互いに直角をなすように構成されている。この構成により、読取装置１を携帯電話装置等の情報装置に搭載する際に、ユーザに使い勝手のよい情報装置を提供することができる。
【００７１】
このような読取装置１を携帯電話装置等の情報装置に搭載した例を、図５に示す。
【００７２】
図５は、読取装置１を搭載した携帯電話装置５０の外観図であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）は読取装置１が搭載された端部を示す要部斜視図である。
【００７３】
携帯電話装置５０は、アンテナ部５１、スピーカ部５２、ＬＣＤ等の表示部５３、キー部５４およびマイク部５５等の公知の携帯電話装置に、読取装置１を内蔵した構成である。
【００７４】
図５（ｂ）に示すように、携帯電話装置５０の外部には、プリズム部１８の凹凸読取面３３を含む一部分と原稿読取部２１とが露出している。原稿読取部２１は、携帯電話装置５０の筐体の内側に位置するよう構成されている。
【００７５】
この構成について、さらに詳細に説明する。図６は、携帯電話装置５０の読取装置１が搭載された部分の要部断面図である。図６において、読取装置１は携帯電話装置５０の筐体４３内に納められており、前述のように、プリズム部１８の凹凸読取面３３を含む一部分と原稿読取部２１とが露出している。さらに、読取装置１のＧＲＩＮレンズ２３の一方の共役点Ｐ２と一致する位置に、筐体４３の外側面が配置されるように構成することにより、原稿３４を筐体４３の外側面に当接させて、原稿３４の画像を撮像することが可能となる。このような構成により、原稿３４の焦点が固定されるので、安定した、焦点の合った、コントラストの高い画像を撮像することができると共に、原稿読取部２１の傷つき等を防止することが可能となる。
【００７６】
また、プリズム部１８は携帯電話装置５０の筐体４３外側面よりわずかに突出するように構成されている。図６においてＨ１＝３．８５ｍｍであるが、このような構造をとることにより、筐体４３内部に納められるべき実質的な読取装置１の厚みをＨ２＝３．００ｍｍと非常に薄くすることができ、近年薄形化の著しい携帯電話装置への搭載を容易に行うことができる。
【００７７】
また、本発明の読取装置を搭載することにより、指紋等の凹凸を読み取る面と、文字や図形等の濃淡で表わされた情報を読み取る面とを別に設けることができるので、ユーザにとって、大変使い勝手のよい情報装置を提供することができる。なお、図６に示したように、携帯電話装置５０の操作を行う面に、指紋等の凹凸で表わされた情報を読み取る面を形成し、携帯電話装置５０の下面に、文字や図形等の濃淡で表わされた情報を読み取る面を設けることにより、非常にユーザにとって使いやすい読取装置１内蔵型の携帯電話装置５０を提供することができる。
【００７８】
さらにまた、このような読取装置を搭載した情報装置により、ユーザの指紋情報にもとづいた本人認証を行うことができると共に、ＵＲＬや２次元バーコード等のドキュメント情報を読み取ることができるので、従来にない多機能で、かつ高いセキュリティ機能を持つ情報装置を提供することができる。
【００７９】
（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態における読取装置の構成を示す断面図である。
【００８０】
なお、本実施の形態における読取装置６１の構成要素において、第１の実施の形態に示したものと同様の作用を有する構成要素については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態の読取装置６１における、文字や図形等の濃淡で表わされた情報の読み取り方式は、第１の実施の形態に示した通りであるので、説明は省略する。
【００８２】
読取装置６１は、指紋等の凹凸で表わされた情報の読み取り方式が第１の実施の形態で説明した読取装置１とは異なる。
【００８３】
第１の実施の形態で説明した読取装置１においては、そのプリズム部１８の凹凸読取面３３に当接された指紋等の凹凸で表わされた情報を読み取る際には、凹凸読取面３３に対して垂直方向に光を照射して、指紋等の凸面と凹凸読取面３３とが接した部分での散乱光を検出する構成であった。
【００８４】
一方、本実施の形態の読取装置６１においては、そのプリズム部１８の凹凸読取面３３に当接された指紋等の凹凸で表わされた情報を読み取る際には、凹凸読取面３３に、入射角度が臨界角以上で入射する全反射すべき光線を照射して、指紋等の凸面と凹凸読取面３３とが当接した部分での散乱光のうち、凹凸読取面３３に対して垂直方向に散乱される成分を検出する構成である。
【００８５】
さらに詳細に説明する。第１のＬＥＤ１３から照射された光線は、集光部１５を介して集光されて、支持部材６９によって支持された第１の導光手段６７に入射する。第１の導光手段６７においては、光線は、図７中Ｘ軸方向に直進し、全反射面９０で全反射された後に、プリズム部１８へ入射する。
【００８６】
なお、本実施の形態の読取装置６１においては、全反射面９０は、図７中Ｘ軸方向に対して２２．５°の角度をなすように形成されているので、凹凸読取面３３には４５°の角度で入射する。
【００８７】
プリズム部１８では、凹凸読取面３３に臨界角（ＢＫ７においては、約４１°）以上の入射角度で入射するので、凹凸読取面３３に当接されるものがない場合には、全ての光線が全反射され、図７において左下のＤで示された面に入射する。Ｄで示された面が光を吸収するように構成する、例えば黒色塗装しておくことにより、光線はＤ面において吸収される。
【００８８】
凹凸読取面３３に凹凸を有するもの、例えば指６３を当接させた場合には、その凸部と凹凸読取面３３とが光学的に密着した部分においては、光線が全反射されずに拡散反射する。拡散反射した光線のうちで、図７におけるマイナスＹ軸方向の成分が、支持部材７０によって支持された、第４の導光手段８１表面に形成されたハーフミラー８５において反射され、ＧＲＩＮレンズ２３で集光されて、全反射手段２４で全反射された後、撮像素子３２に入射することにより、凸部分が白く（輝度が高く）撮像されて、凹部分が黒く（輝度が低く）撮像される。
【００８９】
なお、本実施の形態の読取装置６１においては、ハーフミラー８５は、図７中Ｘ軸方向に対して４５°の角度をなすように形成されている。なお、支持部材７０は、プラスティックやゴム等の公知の材料を用いることができる。
【００９０】
本実施の形態の読取装置６１においても、第１の実施の形態の読取装置１と同じように、ＧＲＩＮレンズ２３の共役長と、凹凸で表わされた情報を撮像する場合の光路長および濃淡で表わされた情報を撮像する場合の光路長とが等しくなるように構成されていることはいうまでもない。
【００９１】
すなわち、図７において、凹凸読取面３３上の点Ｐ１からハーフミラー８５面上の点Ｐ４を介して撮像素子３２上の点Ｐ３に至る光路長と、原稿３４上の点Ｐ２からハーフミラー８５面上の点Ｐ４を介して撮像素子３２上の点Ｐ３に至る光路長と、さらに、ＧＲＩＮレンズ２３の共役長とが等しい関係となっている。
【００９２】
なお、２つの光路長とＧＲＩＮレンズ２３の共役長とのずれが、被写界深度以内、一例を挙げると約±０．５ｍｍ程度であれば、実用上問題ない。
【００９３】
このような読取装置６１を用いる構成においても、文字や図形等の濃淡で表わされた情報および指紋等の凹凸で表わされた情報の２つの異なる属性の情報をコントラストの良好な画像情報として、取得することができる。
【００９４】
なお、読み取るべき情報の切り替えは、点灯させる光源、すなわち第１のＬＥＤ１３および第２のＬＥＤ１４を切り替えることによって簡単に行うことができる。
【００９５】
（第３の実施の形態）
図８は、本発明の第３の実施の形態における読取装置の構成を示す断面図である。図９は、その概略斜視図である。
【００９６】
本実施の形態の読取装置７１は、ＬＥＤの配置される位置、ならびに、第１の導光手段１７および第３の導光手段２２の代わりにライトガイドを用いた構成である点が、第１の実施の形態の読取装置１および第２の実施の形態の読取装置６１と異なる。図９に示したように、第１のＬＥＤ９６および第２のＬＥＤ９７は、読取装置７１の側面に取り付けられており、図中Ｚ軸方向に光線を照射する構成である。
【００９７】
読取装置７１によって、指紋等の凹凸で表わされた情報を撮像する場合には、第１のＬＥＤ９６を照射させる。図８および図９において、Ｚ軸方向に照射された光線は、ライトガイド９３によって、方向をＹ軸方向に変化させられる。
【００９８】
このライトガイド９３としては、ＬＣＤディスプレイ等に用いられる、公知の拡散板や、導光板、さらには回折格子等を用いることができる。
【００９９】
ライトガイド９３によってＹ軸方向にその方向を変化させられた光線は、プリズム部１８に垂直方向（Ｙ軸方向）に入射する。以降は、第１の実施の形態に述べたものと同様に指紋等の凹凸で表わされた情報を撮像することが可能である。プリズム部１８は支持部材９２によって支持されている。支持部材９２はプラスティックやゴム等の公知の材料を用いることができる。
【０１００】
次に、読取装置７１において、文字や図形等の濃淡で表わされた情報を撮像（読み取り）する場合には、第２のＬＥＤ９７を照射させる。図８および図９において、Ｚ軸方向に照射された光線は、ライトガイド９４によって、方向をＸ軸方向に変化させられ、リニアフレネル等の配光手段９５によって図８中下向きに屈折されて、原稿３４に照射される。原稿３４における散乱光は、ＧＲＩＮレンズ２３によって集光されて撮像素子３２によって撮像される。これは、第１の実施の形態の読取装置１および第２の実施の形態の読取装置６１の作用と同様である。
【０１０１】
このライトガイド９４としては、ＬＣＤディスプレイ等に用いられる、公知の拡散板、導光板、回折格子等を用いることができる。
【０１０２】
このように、本実施の形態の読取装置７１によれば、第１の実施の形態の読取装置１および第２の実施の形態の読取装置６１と同様に、文字や図形等の濃淡で表わされた情報と、指紋等の凹凸で表わされた情報との両方を撮像することが可能となる。
【０１０３】
さらに、本実施の形態の読取装置７１は、第１の導光手段および第３の導光手段を用いずに、ＬＥＤを装置の側面に配置してライトガイドを用いた構成により、さらなる情報装置の薄形化を実現することができる。
【０１０４】
本実施の形態の読取装置７１においては、Ｌ＝９．９５ｍｍ、Ｈ１＝３．８５ｍｍ、Ｈ２＝２．７ｍｍ、さらに、図８中Ｈで示した部分の厚みを、Ｈ＝２．００ｍｍとすることができた。このように、図８中Ｈで示した部分を薄く、くびれた構成にすることにより、読取装置７１を携帯電話装置等の情報装置に実装する際の位置決め等も容易に行うことが可能な構成が実現できる。
【０１０５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の読取装置を用いれば、指紋等の凹凸で表わされた情報と、文字や図形等の濃淡で表わされた情報のどちらについてもコントラストの良好な画像を得ることができ、かつ薄形化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における読取装置の構成を示す断面図
【図２】（ａ）本発明の第１の実施の形態における読取装置の構成を示す斜視図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態における読取装置の構成を示す平面図
【図３】本発明の第１の実施の形態における読取装置が、凹凸で表わされた情報を撮像する際の動作を説明するための概略図
【図４】本発明の第１の実施の形態における読取装置が、濃淡で表わされた情報を撮像する際の動作を説明するための概略図
【図５】（ａ）本発明の第１の実施の形態における読取装置が搭載された携帯電話装置の構成を示す正面図
（ｂ）本発明の第１の実施の形態における携帯電話装置の、読取装置が搭載された部分の要部斜視図
【図６】本発明の第１の実施の形態における携帯電話装置の、読取装置が搭載された部分の要部断面図
【図７】本発明の第２の実施の形態における読取装置の構成を示す断面図
【図８】本発明の第３の実施の形態における読取装置の構成を示す断面図
【図９】本発明の第３の実施の形態における読取装置の構成を示す概略斜視図
【図１０】従来の読取装置の構成を説明する概略図
【符号の説明】
１，６１，７１　読取装置
１１　第１の基板
１２　第２の基板
１３，９６　第１のＬＥＤ
１４，９７　第２のＬＥＤ
１５，１６　集光部
１７，６７　第１の導光手段
１８　プリズム部
１９　第２の導光手段
２０，８１　第４の導光手段
２１　原稿読取部
２２　第３の導光手段
２３　ＧＲＩＮレンズ
２４　全反射手段
２５，８５　ハーフミラー
２７　屈折面
２８，２９，３０，３１　カバー部材
３２　撮像素子
３３　凹凸読取面
３４　原稿
４０，９０　全反射面
４３　筐体
５０　携帯電話装置
５１　アンテナ部
５２　スピーカ部
５３　表示部
５４　キー部
５５　マイク部
６３　指
６９，７０，９２　支持部材
９３，９４　ライトガイド
９５　配光手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004086552.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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