CN100520458C - 照射装置以及图像捕获装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种导光构件、照射装置以及使用它们的图像捕获装置。该导光构件使用点光源的光以均匀的光强分布进行照射。在具有相对布置的一对侧面的导光构件的下端上设置有槽，该槽用于接收从每个点光源输出的光，并用于从入射侧朝着输出侧向着至少三个方向扩散上述接收到的光。在所述导光构件中产生利用侧面反射而具有方向的光分量，使得能从筒形的导光构件向多个方向输出光，且能在较宽的范围内均匀照射。通过使用该环形的导光构件，有效地实现了成本降低，并且还实现了照射机构和图像捕获机构的小型化。

Description

照射装置以及图像捕获装置
技术领域
本发明涉及一种用于将从多个发光器件发出的光引导至目标物、并照射目标物的导光构件和照射装置，以及一种使用所述导光构件和照射装置捕获目标物图像的图像捕获装置，更具体地，涉及一种利用从多个用作点光源的发光器件发出的光来均匀地照射目标物的预定范围的导光构件和照射装置，以及一种使用所述导光构件和照射装置的图像捕获装置。
背景技术
通过均匀的光照射目标物从而对所述目标物的预定范围内的图像进行捕获的图像捕获装置得到广泛应用。在利用这种图像捕获装置所捕获的图像的图像处理系统中，特别需要清晰的图像。
例如，近年来随着生物计量技术(biometric technology)的发展，提供了各种用于个人识别的装置，所述装置捕获能够用来区分个人的人体一部分的图像，并识别人体的特征，例如肢体指纹、眼视网膜、面部和血管。
具体地，手掌和手指的血管和皮肤图案适于用来进行可靠的个人认证，这是因为可以从它们获得相对大量的个人特征数据。而且，血管(静脉)的图案据信在任何人的整个一生中从胚胎时期开始都不会改变，而且毫不例外地在任何人之间都不会存在相同的图案，从而适于个人认证。图19至图22表示传统血管图像认证技术的说明图。如图19所示，在注册或认证的时候，使用者将手掌110靠近图像捕获装置100。图像捕获装置100发射近红外线，并照射手掌110。图像捕获装置100通过传感器接收从手掌110反射的近红外线。
如图20所示，在静脉中流动的红血球的血色素失去氧。这样的血色素(脱氧血色素)吸收波长大约为760nm的近红外线。因此，在用近红外线照射手掌时，在静脉所处的部分内反射减少。因此，通过反射的近红外线的强度大小可识别静脉的位置。
如图19所示，首先，使用者利用图19所示的图像捕获装置100将自己手掌的静脉图像数据注册到服务器或卡中。然后，为了进行个人认证，使用者利用图19所示的图像捕获装置100读取自己手掌的静脉图像数据。
通过将注册的静脉图像数据(利用使用者ID提取)与以上被读取的核对静脉图像中的静脉图案进行核对从而进行个人认证。例如，在核对如图21所示的注册图像与核对图像之间的静脉图案的情况下，该人被认证为本人。同时，在核对如图22所示的注册图像与核对图像之间的静脉图案的情况下，该人没有被认证为本人(参见日本特开2004-062826号公报，图2至图9)。
对于这种生物计量认证等，需要以非接触方式对目标物(在生物计量认证的情况下，为人体的一部分)成像。为此目的，图像捕获装置100发出在一定图像捕获范围(距离和面积)内产生均匀光强的光，通过传感器接收上述图像捕获范围的反射光，并以电信号输出捕获的图像信号。
图23和图24表示传统图像捕获装置的说明图。如图23和图24所示，图像捕获装置100包括位于中心的成像单元120、以及在其周围的多个发光器件130-1至130-8。图23所示的虚线表示从所述多个发光器件130-1至130-8中的各个发光器件发出的、具有均匀强度的光的范围。
这样，通过在成像单元120的周围布置多个(这里为八个)点光源，可以用强度均匀的光照射成像单元120的成像范围。同时，成像单元120包括诸如CMOS传感器的光电转换单元122、以及诸如透镜的光学系统124。因为光电转换器(其为平面光电探测器)具有预定的光接收面积，从而需要预定的光学距离以将图像捕获范围的反射光引导到光电转换器122的光接收平面上。为此目的，将诸如鱼眼透镜的透镜124布置在光电转换单元122与目标物之间，从而将预定图像捕获范围的图像投射到光电转换器122的光接收平面上。
因此，传统上，为了用每个点光源元件130-1至130-8通过共用预定的图像捕获范围而对目标物进行照射，如图23所示彼此分开地布置点光源元件130-1至130-8。而且，为了向成像范围提供预定均匀强度的光，将所述点光源元件130-1至130-8布置得比光电转换器122更加靠近目标物，如图24所示(参见国际专利申请公开No.WO 2004/088588，图1和图6)。
而且，也已经提出了一种利用环形导光构件来获得以一定程度发散光的照射的方法。根据上述方法，在所述环形导光构件的入射侧上设置倾斜槽口，来自所述点光源的光在该倾斜槽口处向着环的螺旋方向反射，从而将光引导至环的螺旋方向，并且从环的上表面输出光，从而产生一定范围的环形照射(参见日本特开2000-207916号公报，图4、图6、图7和图10)。
在上述传统的图像捕获装置中，如上所述，点光源元件130-1至130-8彼此分开地布置，并比光电转换器122更加靠近目标物，如图24所示。因此，难于使图像捕获装置小型化。而且，在将图像捕获装置结合到设备中时存在限制。
而且，如图24所示，点光源元件130-1至130-8与光电转换传感器122沿装置的高度方向布置在不同位置处。因此，分开设置了用于安装点光源元件130-1至130-8的印刷电路板132、以及用于安装光电转换传感器122的另一印刷电路板126。
结果，至少需要两块印刷电路板，这不利于降低成本。而且，需要两块印刷电路板还给图像捕获装置的小型化带来困难。
而且，因为传统的环形导光构件的目的在于环形照射，从而只将点光源变化为环形光源。因此，不适于在具有一定面积的图像捕获范围的平面内获得均匀的光强。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种导光构件和照射装置，以及一种使用上述导光构件和照射装置从而使结构小型化的图像捕获装置，所述导光构件和所述照射装置用于即使在使用点光源时也能在图像捕获范围内进行宽范围照射(spread illumination)。
本发明的另一目的在于提供一种导光构件和照射装置，以及一种使用所述导光构件和所述照射装置从而使结构小型化的图像捕获装置，所述导光构件和照射装置用于即使在采用点光源时也能以大致均匀的光强分布对成像范围进行照射。
本发明的还一目的在于提供一种导光构件和照射装置，以及一种使用所述导光构件和所述照射装置从而实现成本降低的图像捕获装置，所述导光构件和照射装置用于即使在采用点光源时也能均匀地对目标物进行照射。
为了实现上述目的，根据本发明，一种导光构件，该导光构件是筒形的并用于从入射侧导入点光源的光并从输出侧输出光，该导光构件包括：下端部，该下端部用于导入所述点光源的光；上端部，该上端部用于输出所述光；以及导光部分，该导光部分具有一对侧面，并用于将所述点光源的光从所述下端部引导至所述上端部。而且，上述下端部包括槽部分，该槽部分用于接收所述点光源的输出光，并用于从所述入射侧朝着所述输出侧向着至少三个方向扩散所述点光源的所述输出光。
而且，根据本发明，一种照射装置包括：筒形的导光构件；以及多个点光源，所述多个点光源沿所述筒形的导光构件间隔开地布置在所述导光构件的下端部。上述导光构件包括：下端部，该下端部用于导入所述点光源的光；上端部，该上端部用于输出所述光；以及导光部分，该导光部分具有一对侧面，并用于将所述点光源的光从所述下端部引导至所述上端部。而且，所述下端部包括槽部分，该槽部分用于接收所述点光源的输出光，并用于从入射侧朝着输出侧向着至少三个方向扩散所述点光源的所述输出光。所述导光构件的所述槽部分包括一多面体，该多面体具有至少两个斜面，所述多面体的其中一个所述斜面向所述侧面方向折射所述点光源的所述输出光。所述导光构件的所述槽部分还包括：平坦部分；以及一对斜面，每个所述斜面具有相对的倾斜方向，并用于向着一个侧面方向和另一侧面方向折射所述点光源的所述输出光。所述导光构件的所述槽部分的所述平坦部分的面积小于所述一对斜面部分的每一个的面积。
此外，根据本发明，一种图像捕获装置通过对目标物进行照射并接收来自所述目标物的反射光而捕获所述目标物的图像，该图像捕获装置包括：电路板，该电路板安装有用于接收所述反射光的图像传感器；多个发光器件，所述多个发光器件安装在所述电路板上，并位于所述图像传感器的周围位置；环形的导光构件，该环形的导光构件用于将从所述多个发光器件发出的光引导至图像捕获范围，并对所述图像捕获范围进行照射；以及光学单元，该光学单元容纳在所述环形的导光构件的环的内部，并用于将位于所述图像捕获范围内的所述被照射目标物上的反射光引导至所述图像传感器。上述导光构件包括：下端部，该下端部用于导入所述点光源的光；上端部，该上端部用于输出所述光；以及导光部分，该导光部分具有一对侧面，并用于将所述点光源的光从所述下端部引导至所述上端部。而且，所述下端部包括槽部分，所述槽部分用于接收所述点光源的输出光，并用于从入射侧朝着输出侧向着至少三个方向扩散所述点光源的所述输出光。
而且，根据本发明，优选地，所述平坦部分和所述斜面部分分别具有与所述点光源的发光强度分布相对应的面积。
而且，根据本发明，优选地，所述槽部分具有梯形形状。
而且，根据本发明，优选地，所述上端部包括一斜面，该斜面朝着所述筒形的导光构件的外侧变低。
而且，根据本发明，优选地，所述图像传感器捕获活体的一部分的图像。
根据本发明，在所述导光构件的所述下端上设置一槽，该槽具有一对相对布置的侧面，用于接收从所述点光源输出的光，并用于从所述入射侧朝着所述输出侧向着至少三个方向扩散从所述点光源输出的光。因此，通过生成由于在所述侧面上反射而具有方向的光分量，可以从所述筒形的导光构件输出向着多个方向的光，因此，可在较宽的范围内进行均匀照射。因为所述环形的导光构件可只通过成形而充分地制备，从而有效地实现了成本降低，而且还实现了所述照射机构和所述成像机构的小型化。
本发明的其它范围和特征将通过以下结合附图对实施例的描述而变得更加显而易见。
附图说明
图1表示根据本发明一个实施例的图像捕获装置的剖视图。
图2表示图1所示的图像捕获装置的分解结构图。
图3表示图2所示的电路板的部件配置图。
图4表示图2所示的发光器件与光电探测器之间的关系的说明图。
图5表示图2所示的分解部件的组装图。
图6表示图1所示的外装部件(external finishing component)的结构图。
图7表示图2所示的组装体的组件的结构图。
图8表示图1所示的图像捕获装置的外视图。
图9表示图1所示的照射系统的说明图。
图10表示图9所示的导光构件和发光器件的结构图。
图11表示图10所示的发光器件的发光强度分布与导光构件的下端部的关系图。
图12表示图10所示的导光构件的第一操作说明图。
图13表示图10所示的导光构件的第二操作说明图。
图14表示图10所示的导光构件的第三操作说明图。
图15表示利用图10所示的导光构件的光强分布图。
图16表示用于图1所示的图像捕获装置的控制电路的框图。
图17表示图16所示的控制电路的成像处理流程图。
图18表示利用图16所示的结构进行测距操作的说明图。
图19表示传统手掌图像捕获装置的说明图。
图20表示传统手掌图像捕获装置的原理说明图。
图21表示传统手掌认证技术的说明图。
图22表示传统手掌认证技术的另一说明图。
图23表示传统图像捕获装置中的照射结构的说明图。
图24表示传统图像捕获装置的结构图。
具体实施方式
以下将参考图表和附图按照图像捕获装置的结构、照射机构、图像处理结构和其它实施例的顺序来描述本发明的优选实施例。然而，应指出的是，本发明的范围不限于以下描述的实施例。
图像捕获装置
图1表示根据本发明一个实施例的图像捕获装置的剖视图；图2表示图1所示的图像捕获装置的分解结构图；图3表示图1、图2所示的电路板的俯视图；图4表示图3所示的发光器件与光电探测器的操作说明图；图5表示组装图2所示的结构时的组装图；图6表示图1所示的外壳的结构图；图7表示在图2所示的组装体容纳在外壳中时的结构图；而图8表示图1所示的图像捕获装置的外视图。
在描述图1所示的结构之前，参照图2至图7来描述图1所示的每个部分的结构。如图2所示，诸如CMOS图像传感器的图像传感器30以及偏光板32布置在摄像基板(camera substrate)20的中心处。在摄像基板20的图像传感器30的周围，安装有多个发光器件22、24和光电探测器26。
参照图3进行更加详细的描述，图像传感器30安装在摄像基板20的中心处，而且偏光板32贴在图像传感器30上。沿摄像基板20的图像传感器30的周围的圆，安装有多个发光器件22、24和光电探测器26。
在每一个上述第一发光器件22和每一个第二发光器件24之间布置有光电探测器(光电二极管)26。如图4所示，上述光电探测器26设置成用于接收来自第一发光器件22的光和来自第二发光器件24的光(来自以下将描述的扩散板(diffusion plate)44的反射光)，从而执行第一发光器件22和第二发光器件24的APC(自动功率控制)。
在上述示例中，为了独立地进行每个第一发光器件22和第二发光器件24(它们在各自的正时发光)的自动功率控制，在第一发光器件22与第二发光器件24之间布置一个光电探测器26，以接收来自第一发光器件22和第二发光器件24的光。因此，可减少用于APC控制的光电探测器的数量。
此外，在摄像基板20的四个角部处，设置有四个用于测量至目标物距离的测距发光器件52。如图3所示，上述四个测距发光器件52布置在摄像基板20的对角线上，并位于对角线上最远的位置处，从而使它们之间的每个距离最远。通过由上述四个测距发光器件52测量的距离，可检测到目标物(这里为手掌)的倾斜度。
简言之，在单个摄像基板20上，设置有照射系统22、24、26和用于捕获目标物图像的成像系统30、32，以及测距系统52。
现在再次参考图2，在摄像基板20的发光器件22、24的向上方向设置有四个扩散板44和四个偏光板42。上述扩散板44以及偏光板42贴到安装在摄像基板20的四个侧边上的偏光/扩散板安装台(holder)46上。每个扩散板44使从第一发光器件22和第二发光器件24发射的定向光(directive light)的发光分布以一定程度扩散。每个偏光板42将从第一发光器件22和第二发光器件24发射的自然光转变为线性偏振光。
在所述四个偏光板42的向上方向设置有环形的导光构件10。导光构件10例如由树脂形成，并沿向上方向引导来自摄像基板20的第一发光器件22和第二发光器件24的光，从而用均匀的光照射目标物。为了配合摄像基板20的发光器件22、24的布置，导光构件10具有环形结构。如将在图9中及其后的图中描述，导光构件10将从第一发光器件22和第二发光器件24发出的光引导至向上方向，从而用均匀的光照射目标物。
此外，光学单元34安装至摄像基板20，并位于设置在摄像基板20的大致中心处的图像传感器30上，且位于环形的导光构件10的内侧。该光学单元34由诸如会聚透镜的透镜光学系统构成。
光圈50安装在摄像基板20的测距发光器件52上。光圈50阻断光向其它方向的扩散，从而将从测距发光器件52发出的光引导至目标物方向。
与摄像基板20分开地设置一控制基板60。控制基板60设置成用于与外部连接，且包括外部连接器62和用于与摄像基板20连接的摄像连接器64。上述控制基板60布置在摄像基板20的下部，并利用摄像连接器64与摄像基板20电连接。此外，为外部连接器64而设置支座盖(holdercover)68。
这样，图像传感器30、发光器件22和24、光电探测器26以及测距发光器件52安装在摄像基板20上。而且，偏光/扩散板安装台46、扩散板44、偏光板42、光圈50、光学单元34以及导光构件10安装在上述摄像基板20上，从而组装成摄像部分。控制基板60连接到上述摄像部分上。图5表示在摄像部分和控制基板60连接之后的单元的状态。
此外，如图6所示，制备了可见光阻挡滤光板76、罩78、支座组件70和外壳74。通过将图5所示的附件单元连接到图6所示的支座组件70上、并将图2所示的支座盖68连接到支座组件70上，从而组装成图7所示的结构。
然后将图7所示的结构容纳在图6所示的外壳74中，并通过将连接有罩78的可见光阻挡滤光板76连接到外壳74的上部上，就构成了图8所示的图像捕获装置。上述可见光阻挡滤光板76阻挡可见光分量，以使其不会从外部进入到图像传感器30中。而且，还如在图1中所描述的，罩78遮挡光，从而在预定图像捕获范围外的光不会进入到光学单元34中，并防止从导光构件10泄漏的光侵入到光学单元34中。
图1表示图8所示的完成体1的剖视图。如上所述，图像传感器30、发光器件22、24、光电探测器26以及测距发光器件52安装在摄像基板20上。即，包括照射系统和成像系统的基本结构安装在单一基板上。因此，仅一个安装板就足够了，从而有助于降低成本。
而且，通过在发光器件22和24的上部设置环形的导光构件10，从而将来自发光器件22和24的光引导至可见光过滤器76。上述导光构件10分离来自发光器件22和24的光，然后使光前进至可见光过滤器76。因此，能将发光器件22和24布置成靠近图像传感器30，而且还位于相同的基板20上，这使得能够小型化，也能用均匀的光照射目标物。更具体地，假设图1所示的倒三角形的斜线部分为摄像机的图像捕获范围，则能用均匀的光照射该图像捕获范围。
此外，因为导光构件10为环形，所以可将光学单元34容纳在环10内，从而使得能进一步小型化。此外，罩78防止在预定图像捕获范围(图1中的斜线部分)之外的光进入光学单元34，而且还防止从导光构件10泄漏的光侵入光学单元34中。因此，即使在导光构件10和发光器件22、24布置成靠近图像传感器30和光学单元34时，也能避免降低成像精度。
而且，因为测距发光器件52设置在摄像基板20上，从而可使测量距离的摄像单元进一步小型化。此外，在图1中，控制基板60连接到摄像基板20的下部，而外部缆线2连接至控制基板60的外部连接器62。
照射机构
接下来将描述包括导光构件的照射机构。图9表示根据本发明一个实施例的导光构件的操作说明图；图10表示图9所示的照射机构的详细结构图；图11表示图10所示的导光构件的梯形凹口的说明图；图12至图14表示图10所示的导光构件的导光和扩散操作的说明图；而图15表示照射产生的亮度分布图。
在图9中，与图1和图2所示相同的部件由相同的附图标记表示。如图9所示，导光构件10将来自作为点光源的每个发光器件22和24的光引导至可见光过滤器76，从而将光一分为三。
更具体地，基本上，从导光构件10向光学单元34的方向输出光A3、向导光构件10的纵向输出光A2、向光学单元34的反方向输出光A1。通过设置上述导光构件10，每一单个点光源22、24能够如同在可见光过滤器76附近存在三个点光源一样地起作用。
如图10所示，导光构件10包括上斜面14、两个侧面10-1和10-2、以及下梯形槽12。下梯形部分12通过作为中间件的偏光板42和扩散板44而与发光器件22、24相对地定位，并接收来自发光器件22、24的光。此外，上斜面14是高度在光学单元34侧更高的斜面。
如图11所示，来自发光器件22、24的发光强度分布B具有沿向上方向的长(强)圆弧形状。即，朝向发光器件22、24的光输出方向(器件的垂直方向)的光分量B1的强度强于朝向两侧方向的光分量B2、B3的强度。如图9所示，导光构件10中的梯形槽12与上述强度分布B相对应地形成，从而光在输出侧上能够基本上被视为三个点光源。
更具体地，为了通过导光构件10内部的反射起到三个点光源的作用，梯形槽12由用于无折射地导入光分量B1的平坦部分12b和用于折射并导入两侧的光分量B2、B3的一对斜面部分12a、12c组成，所述斜面部分具有与光分量B2、B3的方向相对应的梯度。梯形槽12的上述形状用于实际上将来自每一个点光源22、24的光一分为三。
此外，如稍后所述，上述平坦部分12b和斜面部分12a、12c的各自长度这样设定，以使得从导光构件10输出的光所产生的预定范围内的光强成为基本上均匀。这里，接收光分量B1的最大强度的平坦部分12b的长度设定为比斜面部分12a、12c的各自长度都短，其中斜面部分接收比光分量B1的光强弱的光分量B2、B3的光强。由此，根据光强分布来调整分光量。
参考图12至图14来说明上述操作。如图12所示，每一个发光器件22、24的发光强度分布B的左侧上的分量B2在导光构件10的左斜面部分12a处折射，并入射到导光构件10的左侧面10-2。随后该入射光在该左侧面10-2上反射，并前进到导光构件10的右侧面10-1。继而，前进到右侧面10-1的光在右侧面10-1上反射并再次前进到左侧面10-2。然后光在左侧面10-2上反射，并且反射光基本上垂直地入射到上斜面14，且输出到图像捕获范围的最外部分。
此外，如图13所示，发光器件22、24的发光强度分布B的中央分量B1从导光构件10的中央平坦部分12b入射到导光构件10。然后光倾斜地入射到上斜面14，并输出到图像捕获范围的最内部分。
此外，如图14所示，发光器件22、24的发光强度分布B的右侧上的分量B3在导光构件10的右斜面部分12c处折射，并入射到导光构件10的右侧面10-1。然后入射光在右侧面10-1上反射，并前进到导光构件10的左侧面10-2。继而，前进到左侧面10-2的光在该左侧面10-2上反射，并基本上垂直地入射到上斜面14，且输出到图像捕获范围的最内部分与最外部分之间。
通过综合图12至图14，获得了如图10所示的光路图。即，在梯形槽12处，导光构件10将点光源22、24的点光(point emission)一分为三。利用导光构件10内部侧面上的反射，这样输出的每一束分光就如同在导光构件10的输出侧上存在三个点光源一样起作用。
在这种情况下，考虑图1所示的图像捕获范围(以斜线表示)，在导光构件10的上斜面14处调整输出方向。此外，为了在图像捕获范围内获得基本上均匀的光强，考虑到前面在图11中所述的发光器件22、24的发光强度分布B，而调整导光构件10的梯形槽12的平坦部分12b和斜面部分12a、12c的长度，即入射宽度或者入射量。
这里，为了获得基本上均匀的光强，由于图11所示的发光器件22、24的发光强度分布B在中心处的光强较强而在周围的光强较弱，因此梯形槽12的平坦部分12b的长度设定为比斜面部分12a、12c的各自长度都短。从而，构造成使得具有强光强的光部分不仅入射到平坦部分12b，而且还入射到斜面部分12a、12c。
此外，利用导光构件10的梯形槽12和上斜面14，以及导光构件10的反射，能够以扩散的方式输出反射光和直线光，从而在整个图像捕获范围获得基本上均匀的光强。
图15示出了表示有关图1所示的图像捕获装置的图像捕获范围和光强的实验结果的图。在图15中，水平轴线代表位置，而垂直轴线代表光强。更确切地说，位置是图像传感器30的点位置，且这里采用宽度为640点的图像传感器30。通过在图1所示的图像捕获范围(斜线部分)上部的平坦部分上放置作为实验之用的普通白纸从而产生均匀的反射，测量出图像传感器30的每一个点的输出等级值。由于是普通白纸，因此输出等级值对应于光强。
根据实验结果的上述示例，在图像传感器30的中央大约310点的宽度上获得了基本上均匀的光强。例如，在310点宽度处的最大等级是“190”，最小等级为“160”，其范围在中间值“175”的±15％以内，误差为±10％或更小。
参考图1，对于图像传感器30的图像捕获范围V，以V1表示均匀光强的范围。尽管图像捕获范围是V，但通过从上述V1范围内的图像提取成像目标物的特别重要的特征，可实现高度精确的特征提取。
除此以外，以通过等级校正来匹配等级的方式，在V1范围以外获得的图像也可用于重要程度较低的特征提取。
图像处理结构
图16表示根据本发明一个实施例的捕获图像处理装置的框图。图17表示在上述图像处理装置中的捕获图像处理的流程图。而且，图18表示测距操作的说明图。
如图16所示，图像捕获装置中的驱动/处理系统包括第一照射LED驱动器94(用于驱动第一发光器件22)、第二照射LED驱动器96(用于驱动第二发光器件24)、测距LED驱动器98(用于驱动测距发光器件52)、模拟/数字转换器92(用于将来自图像传感器30的每个像素的模拟输出转换为数字值)、以及微控制器90。
如图4所示，第一照射LED驱动器94和第二照射LED驱动器96根据光电探测器26中接收到的光强在每一发光期间执行APC(自动功率控制)。微控制器(MCU)90包括MPU(微处理器)、ROM(只读存储器)以及RAM(随机存取存储器)，并执行包括距离测量90A、姿态辨别90B、快门控制90C以及图像处理90D在内的处理。
以下参照图17来描述MCU 90中的成像处理。
(S10)MCU 90通过测距LED驱动器98驱动测距发光器件(LED)52。借此，图2和图3所示的四个测距发光器件52发光。如图1所示，图像传感器30拍摄图像捕获范围内的图像。这里，由于照射发光器件22、24没有被驱动，因此图像传感器30仅接收来自图像捕获范围内的目标物的反射光，该反射光与测距发光器件52所发出的光相对应。在图18中，示出了图像传感器30的图像30A中的反射光52A、52B、52C和52D的位置，这些反射光是从图像捕获范围内的目标物接收到的、与每一个测距发光器件52所发出的光相对应的光。上述位置根据目标物(例如，手掌)的倾斜度而不同。
(S12)接下来，借助于模拟/数字(A/D)转换器92，将图像传感器30的图像30A中的每一模拟光接收量转换成数字值，然后存储到MCU90的存储器中。MCU 90在存储器中搜索图像数据，并检测上述反射光52A、52B、52C和52D的位置。
此时，由于四个测距发光器件52如图3和图18所示地从图像(成像范围)的中心对角地设置，因此，通过在直线(如图18中的虚线所示)上搜索，可以根据直线上的像素亮度检测出这四个点的位置。此外，因为发光器件52以充分的距离设置在对角线上的最远位置处，所以能在图像中检测出最远离中心的位置。MCU 90根据以上四个位置，利用三角测量方法检测目标物的距离和倾斜度。即，利用从图像传感器30的中心开始的位置，计算四个点中每一个的距离，并可以根据这四个点的距离之差检测倾斜度(沿四个方向)。
(S14)MCU 90判定距成像目标物的距离是否合适(目标物是否以预定的焦距定位在图像捕获范围内)。当距成像目标物的距离不合适时，MCU 90在未示出的显示部分上显示指引消息。例如，显示“将目标物(手掌)放得更近一些”或“将目标物(手掌)放得更远一些”的指引消息。
(S16)当距离合适时，MCU 90判定成像目标物的倾斜度是否合适。例如，当对目标物的平坦部分(手掌等)成像时，判定倾斜度是否在容许范围内。当成像目标物的倾斜度不合适时，MCU 90在未示出的显示部分上显示指引消息。例如，在手掌是目标物的情况下，显示“打开您的手”之类的指引消息。
(S18)当倾斜度合适时，MCU 90指示照射LED驱动器94、96以使得发光。从而，发光器件22发光以照射目标物。继而，MCU 90驱动未示出的电子快门(设置在光学单元中)，并通过图像传感器30拍摄图像捕获范围内的图像。然后MCU 90通过A/D转换器92将图像存储到存储器中。接着，从上述图像中提取到特征。
这样，图像传感器30还用作测距光电探测器部分，以检测成像目标物是否位于焦距处，或检测其倾斜度。从而，在测距机构中，提供测距发光器件52就足够了而不用特别提供用于距离测量的光电探测器。因为减少了安装部件的数量，所以这有助于降低成本，并有助于小型化。
而且，因为四个测距发光器件52相对于图像(成像范围)的中心对角地布置，从而通过搜索存储在存储器中的图像数据可检测到所述四个点的位置，如图18中的虚线所示，因而，检测处理变得容易。而且由于测距发光器件52以足够的距离布置在对角线上最远的位置处，从而即使装置被小型化，也可检测到图像中距中心的最远位置，且可准确地进行对倾斜度的检测。
其它实施例
在上述实施例中，采用下梯形槽12进行了描述。然而，可采用其它的多面体形状。例如，在以上描述中，槽由于梯形截面而具有三个平面，但是可根据所需的性能采用诸如具有四个平面的多面体形状的槽。在重视成本时，具有较少数量的表面的多面体较佳，因此在这里梯形较佳。
而且，在以上描述中，以手掌来例示成像目标物，而且通过静脉图案认证来例示对成像目标物的图像处理。然而，本发明还可应用到利用人体的其它特征而进行的其它生物计量认证，包括手部皮肤图案、手背血管图像、手指血管图像、以及面部特征和虹膜等。而且，本发明不限于生物计量认证的应用，而是可用到其它的应用中。
测距发光器件的数量不限于四个，而是可选择任意多个。
以上对实施例的描述不是为了将本发明限制为所示示例的具体细节。任何合适的修改和等同物都可列入本发明的范围内。落入本发明范围内的本发明所有特征和优点由所附权利要求覆盖。
相关申请的交叉参考
本申请基于2006年3月3日提交的在先日本专利申请No.2006-058087，并要求其优先权，这里通过引用结合其全部内容。

Claims (13)

1、一种照射装置，该照射装置包括：
筒形的导光构件；以及
多个点光源，所述多个点光源沿所述筒形的导光构件间隔开地布置在所述导光构件的下端部，
其中，所述导光构件包括：
所述下端部，该下端部用于导入所述点光源的光；
上端部，该上端部用于输出所述光；以及
导光部分，该导光部分具有一对侧面，并用于将所述点光源的光从所述下端部引导至所述上端部，
而且其中，所述下端部包括槽部分，该槽部分用于接收所述点光源的输出光，并用于从入射侧朝着输出侧向着至少三个方向扩散所述点光源的所述输出光，
所述导光构件的所述槽部分包括一多面体，该多面体具有至少两个斜面，所述多面体的其中一个所述斜面向所述侧面方向折射所述点光源的所述输出光，并且所述导光构件的所述槽部分包括：
平坦部分；以及
一对斜面，每个所述斜面具有相对的倾斜方向，并用于向着一个侧面方向和另一侧面方向折射所述点光源的所述输出光，
并且所述导光构件的所述槽部分的所述平坦部分的面积小于所述一对斜面部分的每一个的面积。
2、根据权利要求1所述的照射装置，其特征在于，
所述导光构件的所述平坦部分和所述一对斜面部分分别具有与所述点光源的发光强度分布相对应的面积。
3、根据权利要求1所述的照射装置，其特征在于，
所述导光构件的所述槽部分具有梯形形状。
4、根据权利要求1所述的照射装置，其特征在于，
所述导光构件的所述上端部包括一斜面，该斜面向着所述筒形的导光构件的外侧变低。
5、一种图像捕获装置，该图像捕获装置通过对目标物进行照射并接收来自该目标物的反射光从而捕获所述目标物的图像，所述图像捕获装置包括：
电路板，该电路板安装有用于接收所述反射光的图像传感器；
多个发光器件，所述多个发光器件安装在所述电路板上，并位于所述图像传感器的周围位置；
环形的导光构件，该环形的导光构件用于将从所述多个发光器件发出的光引导至图像捕获范围，并对所述图像捕获范围进行照射；以及
光学单元，该光学单元容纳在所述环形的导光构件的环的内部，并用于将位于所述图像捕获范围内的被照射目标物上的反射光引导至所述图像传感器，
其中，所述导光构件包括：
下端部，该下端部用于导入所述点光源的光；
上端部，该上端部用于输出所述光；以及
导光部分，该导光部分具有一对侧面，并用于将所述点光源的光从所述下端部引导至所述上端部，
而且其中，所述下端部包括槽部分，该槽部分用于接收所述点光源的输出光，并用于从入射侧朝着输出侧向着至少三个方向扩散所述点光源的所述输出光。
6、根据权利要求5所述的图像捕获装置，其特征在于，所述多个发光器件沿所述图像传感器的周围的圆以预定的间隔安装在所述电路板上，
而且其中，所述导光构件具有与所述圆相对应的环形形状。
7、根据权利要求5所述的图像捕获装置，其特征在于，所述导光构件的所述槽部分包括一多面体，该多面体具有至少两个斜面，所述多面体的其中一个所述斜面向所述侧面方向折射所述点光源的所述输出光。
8、根据权利要求7所述的图像捕获装置，其特征在于，所述导光构件的所述槽部分包括：
平坦部分；以及
一对斜面，每个所述斜面具有相对的倾斜方向，并用于向着一个侧面方向和另一侧面方向折射所述点光源的所述输出光。
9、根据权利要求8所述的图像捕获装置，其特征在于，所述导光构件的所述槽部分的所述平坦部分的面积小于所述一对斜面部分的每一个的面积。
10、根据权利要求8所述的图像捕获装置，其特征在于，所述导光构件的所述平坦部分和所述一对斜面部分分别具有与所述点光源的发光强度分布相对应的面积。
11、根据权利要求7所述的图像捕获装置，其特征在于，所述导光构件的所述槽部分具有梯形形状。
12、根据权利要求5所述的图像捕获装置，其特征在于，所述导光构件的所述上端部包括一斜面，该斜面向着所述筒形的导光构件的外侧变低。
13、根据权利要求5所述的图像捕获装置，其特征在于，所述图像传感器捕获活体的一部分的图像。
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