專利名稱：圖象讀取設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖象讀取設(shè)備，在該圖象讀取設(shè)備中，通過(guò)檢測(cè)讀取對(duì)象與圖象讀取設(shè)備的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量從各部分圖象獲得整個(gè)合成圖象，從而可讀取指紋之類有凹凸的讀取對(duì)象和原稿之類有明暗的平面讀取對(duì)象。
現(xiàn)有技術(shù)現(xiàn)有圖象讀取設(shè)備的例子見分別由圖18和19所示的日本專利申請(qǐng)No.11-353457和No.9-240906。
當(dāng)指尖放在一有玻璃板之類透明輸入面的光學(xué)件上時(shí)，圖18所示讀取指紋的圖象讀取設(shè)備利用由指紋的波峰和波谷之間的接觸狀態(tài)差別造成的反射光差別。即，當(dāng)手指107放到一由玻璃、合成樹脂等制成的、用作一輸入件的棱鏡陣列101的輸入面上時(shí)，皮膚的波峰與該棱鏡陣列的輸入面接觸，而皮膚的波谷與空氣接觸。因此，當(dāng)在棱鏡陣列與空氣的交界面上入射角接近臨界角時(shí)，反射在波谷中變得較強(qiáng)，結(jié)果波谷與波峰之間的反射差別變大，從而指紋的波谷和波峰被讀取成一明暗圖案。
此外，日本專利申請(qǐng)No.10-240906公開了一例圖象讀取設(shè)備，該圖象讀取設(shè)備有一光檢測(cè)裝置，可通過(guò)讀取對(duì)象與該圖象讀取設(shè)備的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量從各部分圖象合成整個(gè)兩維圖象，從而讀取指紋和原稿，按照該專利，照明光垂直照射在輸入面上以檢測(cè)垂直反射光。
在圖18所示使用棱鏡陣列的圖象讀取設(shè)備中，只使用接近臨界角的反射光，因此很難讀取紙張、比方說(shuō)原稿之類不發(fā)生完全光接觸的對(duì)象。此外，盡管非掃描型圖象讀取設(shè)備可較方便地進(jìn)行圖象處理，但它需要CCD之類大面積圖象收集裝置，且其光學(xué)系統(tǒng)復(fù)雜。
另一方面，在圖19所示圖象讀取設(shè)備中，使用一滾輪201和一轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器(未示出)，從指紋的各部分圖象合成整個(gè)圖象。檢測(cè)指紋的相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離以重構(gòu)指紋圖象的這一裝置的優(yōu)點(diǎn)在于圖象處理較為方便，使用由CCD之類構(gòu)成的面積較小的線性圖象傳感器202。另一方面，轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器的使用導(dǎo)致成本提高。此外，在使用垂直入射光和散射光的圖19所示圖象讀取設(shè)備中，指紋的波谷與波峰之間散射光的差別小于反射光的差別，因此在讀取指紋時(shí)光檢測(cè)裝置必須獲得比讀取原稿時(shí)更多的累積時(shí)間。因此，該裝置盡管容易讀取原稿，但讀取指紋的能力很低。
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種使用一光檢測(cè)裝置、能讀取指紋之類有凹凸的讀取對(duì)象的圖象讀取設(shè)備和一種能精確讀取上述讀取對(duì)象以及原稿之類有明暗的平面讀取對(duì)象、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的圖象讀取設(shè)備。
發(fā)明概述為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明權(quán)利要求1，提供一種圖象讀取設(shè)備，該設(shè)備包括一光源；讀取對(duì)象的有一輸入面的輸入件和由多個(gè)光電轉(zhuǎn)換件構(gòu)成、檢測(cè)讀取對(duì)象與該輸入面的交界面上的散射光或反射光的光檢測(cè)裝置，其中，該輸入件由一透明底件構(gòu)成，且由一按照讀取對(duì)象與該圖象讀取設(shè)備之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件形成，該設(shè)備還包括整個(gè)圖象合成裝置，該整個(gè)圖象合成裝置用第一光檢測(cè)裝置檢測(cè)讀取對(duì)象與該圖象讀取設(shè)備之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量，從而檢測(cè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量；并且根據(jù)由第一光檢測(cè)裝置和該運(yùn)動(dòng)量獲得的部分圖象獲得讀取對(duì)象的整個(gè)圖象。
按照本發(fā)明權(quán)利要求2，提供按權(quán)利要求1所述的圖象讀取設(shè)備，其中，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件一端表面上形成一明暗圖案，第一光檢測(cè)裝置檢測(cè)從第一光源發(fā)出后透過(guò)該明暗圖案的光，從而檢測(cè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
按照本發(fā)明權(quán)利要求3，提供按權(quán)利要求1或2所述的圖象讀取設(shè)備，其中，第一光檢測(cè)裝置設(shè)置在可接收從讀取對(duì)象與輸入面交界面發(fā)出的、由Snell定律確定的反射光的位置上。
按照本發(fā)明權(quán)利要求4，提供按權(quán)利要求1或2所述的圖象讀取設(shè)備，其中，第一光檢測(cè)裝置設(shè)置在可接收從讀取對(duì)象與輸入面交界面發(fā)出的、由Snell定律確定的反射光和從第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的輸入面與讀取對(duì)象交界面發(fā)出的散射光的位置上。
按照本發(fā)明權(quán)利要求5，提供按權(quán)利要求1-4所述的圖象讀取設(shè)備，其中，從第一光源發(fā)出、入射在輸入面上的入射光有多個(gè)不同入射角分量。
按照本發(fā)明權(quán)利要求6，提供按權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其中，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第一光檢測(cè)裝置的光路之間有光學(xué)成像系統(tǒng)和反射鏡之一。
按照本發(fā)明權(quán)利要求7，提供按權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其中，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第一光檢測(cè)裝置的光路之間有一光纖束。
按照本發(fā)明權(quán)利要求8，提供按權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和光學(xué)成像系統(tǒng)由無(wú)機(jī)底材的玻璃底材或有機(jī)底材的合成樹脂制成。
按照本發(fā)明權(quán)利要求9，提供按權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其中，第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的輸入面上有一防止臟物粘在該表面上的防臟層。
按照本發(fā)明權(quán)利要求10，提供按權(quán)利要求1-9中任一所述的圖象讀取設(shè)備，其中，提供一除去粘在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件表面上的臟物的清潔器。
按照本發(fā)明權(quán)利要求11，提供按權(quán)利要求1-10中任一所述的圖象讀取設(shè)備，其中，讀取對(duì)象包括指紋之類有凹凸的讀取對(duì)象和原稿之類有明暗的讀取對(duì)象。
按照本發(fā)明權(quán)利要求12，提供按權(quán)利要求1-10中任一所述的圖象讀取設(shè)備，其中，提供按照第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行一維位置輸入的功能。
按照本發(fā)明權(quán)利要求13，提供按權(quán)利要求1-10中任一所述的圖象讀取設(shè)備，進(jìn)一步包括其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不同的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其中，提供按照第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行二維位置輸入的功能。
按照本發(fā)明權(quán)利要求14，提供按權(quán)利要求1-10中任一所述的圖象讀取設(shè)備，進(jìn)一步包括其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不同、其一端表面上形成有一明暗圖案的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件、第二光源、第二光檢測(cè)裝置和通過(guò)檢測(cè)從第二光源發(fā)出后透過(guò)形成在第二轉(zhuǎn)動(dòng)件該表面上的該明暗圖案的光檢測(cè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量的轉(zhuǎn)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其中，提供按照第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行二維位置輸入的功能。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1為一示出本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取設(shè)備的主要部件的剖面圖；圖2為一示出本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取設(shè)備的主要部件的剖面圖；圖3為一示出一轉(zhuǎn)動(dòng)件和一明暗圖案的立體圖；圖4為示出一明暗圖案、入射光和反射光之間的位置關(guān)系的剖面圖；圖5示出明暗圖案與光檢測(cè)裝置的輸出之間的關(guān)系；圖6為一示出從一光源發(fā)出、照射在輸入面上的入射光的入射角的剖面圖；圖7為一示出折射率與入射角/反射特性之間的關(guān)系的剖面圖；圖8為一示出入射光、反射光和散射光之間關(guān)系的剖面圖；圖9為可讀取指紋和原稿的本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取設(shè)備的剖面圖；圖10為可讀取指紋和原稿的本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取設(shè)備的剖面圖；圖11為可讀取指紋和原稿的本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取設(shè)備的剖面圖；圖12為一示出本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取設(shè)備的剖面圖；圖13為一示出本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取設(shè)備的剖面圖；圖14為一示出本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取設(shè)備的剖面圖；圖15為一示出本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取/輸入設(shè)備的立體圖；圖16為其中裝有本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取/輸入設(shè)備的一移動(dòng)電話的示意圖；圖17為其中裝有本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取/輸入設(shè)備的一鼠標(biāo)的示意圖；圖18為一現(xiàn)有圖象讀取設(shè)備的剖面圖；圖19為一現(xiàn)有圖象讀取設(shè)備的剖面圖。
本發(fā)明最佳實(shí)施方式下面結(jié)合


本發(fā)明一實(shí)施例的圖象讀取設(shè)備。
圖1和2為示出本發(fā)明一圖象讀取設(shè)備主要部件的剖面圖。該圖象讀取設(shè)備包括一殼體1；一輸入面2；一包括該輸入面、由透明底材制成的第一轉(zhuǎn)動(dòng)件3；一由冷陰極管、LED、EL等構(gòu)成的第一光源4和包括多個(gè)光電轉(zhuǎn)換件的第一光檢測(cè)裝置5，這些光電轉(zhuǎn)換件由CCD之類線性圖象傳感器構(gòu)成。
第一轉(zhuǎn)動(dòng)件3包括輸入面2，由玻璃或合成樹脂之類透明底材制成。讀取指紋時(shí)使指尖6接觸輸入面2。此時(shí)，當(dāng)光如圖1所示照射到指紋的波谷部時(shí)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)件與手指不直接接觸，因此光反射強(qiáng)。當(dāng)光如圖2所示照射到指紋的波峰部時(shí)，由于轉(zhuǎn)動(dòng)件與手指直接接觸，因此光反射弱。因此，光檢測(cè)檢測(cè)裝置可獲得指紋與輸入面接觸部分的圖象。接著，當(dāng)手指在箭頭方向上移動(dòng)、從而轉(zhuǎn)動(dòng)與手指接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)件時(shí)，可用透過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)件一端部表面上的一明暗圖案的檢測(cè)光在獲得指紋的部分圖象的同時(shí)獲得轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量。此外，通過(guò)用光檢測(cè)裝置反復(fù)獲得指紋的部分圖象和轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量，可合成指紋的整個(gè)圖象。
下面結(jié)合圖3-5詳細(xì)說(shuō)明用光檢測(cè)裝置檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)量的方法。
圖3為示出光源、其一端表面上有一明暗圖案15的轉(zhuǎn)動(dòng)件和光檢測(cè)裝置之間的位置關(guān)系的立體圖。圖4為示出從光源發(fā)出的光是如何透過(guò)該明暗圖案的剖面圖。從光源發(fā)出的光照射在轉(zhuǎn)動(dòng)件上，然后在受輸入面的反射前透過(guò)該明暗圖案再次到達(dá)該明暗圖案。從該明暗圖案、入射光和反射光的位置關(guān)系看，光不透過(guò)該明暗圖案的暗部而是透過(guò)其明部。因此，用光檢測(cè)裝置檢測(cè)透射光(折射光)即可檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
圖5示出該明暗圖案與光檢測(cè)裝置的輸出之間的關(guān)系。與圖5A所示條紋狀明暗圖案比較，圖5B所示三角形明暗圖案的優(yōu)越之處在于它便于檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向；對(duì)于相同的明暗圖案周期，可獲得更高分辨率。這樣，在本發(fā)明圖象讀取設(shè)備中，檢測(cè)部分圖象的同時(shí)檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量，從而即使手指的移動(dòng)不平穩(wěn)也較容易合成整個(gè)圖象。盡管在圖3所示轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)量的檢測(cè)方法中，在轉(zhuǎn)動(dòng)件的一端上形成一明暗圖案，用透過(guò)該明暗圖案的光量的變動(dòng)檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)量，但本發(fā)明中轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)量的檢測(cè)方法不限于該方法。例如，可使用一不與手指接觸、與該轉(zhuǎn)動(dòng)件同步轉(zhuǎn)動(dòng)的獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)件，用光檢測(cè)裝置檢測(cè)該獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
下面結(jié)合圖6-8詳細(xì)說(shuō)明用本發(fā)明圖象讀取設(shè)備讀取指紋和原稿的部分圖象的基本原理。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“反射光”指在轉(zhuǎn)動(dòng)件輸入面的交界面上遵循Snell定律的反射光；術(shù)語(yǔ)“散射光”指透過(guò)輸入件后回到轉(zhuǎn)動(dòng)件輸入面一側(cè)前受手指皮膚或原稿或空氣與皮膚的交界面或原稿與空氣的交界面反射的光。
圖6示出從光源發(fā)出、照射在輸入面上的入射光的入射角。
從光源發(fā)出、照射在輸入面上的入射光的入射范圍8在最大入射角7與最小入射角9之間，其照明度不小于一固定值。
這里，最大入射角小于從轉(zhuǎn)動(dòng)件到輸入面的入射光的反射光的全反射角即臨界角。最小入射角為20°。
即，光源的位置設(shè)定成從光源到輸入面的入射光的入射角不小于20°且小于臨界角。
圖7示出用玻璃或合成樹脂制成的轉(zhuǎn)動(dòng)件的入射角/反射特性。用來(lái)制成轉(zhuǎn)動(dòng)件的玻璃或合成樹脂的折射率在1.5-2范圍內(nèi)。
反射曲線9表示與空氣接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)件的折射率為1.5時(shí)的反射，反射曲線10表示折射率為2時(shí)的反射。反射曲線11表示與皮膚接觸的轉(zhuǎn)動(dòng)件的折射率為2時(shí)的反射。
當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)件與皮膚接觸時(shí)，入射角在達(dá)到40°前反射基本無(wú)變化。盡管圖中未示出，但當(dāng)折射率為1.5時(shí)反射也無(wú)變化。另一方面，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)件與空氣接觸時(shí)，當(dāng)折射率為1.5時(shí)臨界角約為41.8°。隨著折射率增加，臨界角減小。特別是，當(dāng)折射率為2時(shí)，臨界角為30°。
圖8示出讀取指紋和原稿時(shí)的入射光、反射光和散射光。圖8A示出讀取指紋時(shí)的入射光和反射光。這樣，當(dāng)入射光的照明度不小于固定值、入射角不大于臨界角且不小于20°時(shí)，從指紋的波谷和波峰反射的光在輸入面上的對(duì)比度比光垂直入射和反射時(shí)大。
另一方面，圖8B示出在輸入原稿時(shí)的入射光和散射光。由于多次反射，散射光的散布角度大。當(dāng)光源的入射光小于臨界角時(shí)，從輸入面一側(cè)到轉(zhuǎn)動(dòng)件不發(fā)生全反射，從而光檢測(cè)裝置可在任何位置上進(jìn)行檢測(cè)。
通過(guò)設(shè)置多個(gè)光源、使得入射光在不大于20°的范圍內(nèi)其照明度不小于固定值、入射光在不小于20°的范圍內(nèi)其照明度不大于固定值或通過(guò)使用EL之類平面光源進(jìn)行分段操作，可減小反射光，從而可用從原稿之類散射的光進(jìn)行讀取。
即，讀取指紋時(shí)使用反射光；讀取原稿時(shí)使用散射光，從而可讀取指紋和原稿的圖象。由于形成原稿之類有明暗圖案的平面圖象的方法與從各部分圖象合成整個(gè)圖象的方法基本相同，因此上述整個(gè)圖象合成方法不但適用于指紋，也適合于原稿。
下面結(jié)合圖9-11說(shuō)明能讀取指紋和原稿的圖象讀取設(shè)備的一實(shí)施例。
圖9示出一有兩個(gè)光源的圖象讀取設(shè)備。圖10示出一有EL之類可轉(zhuǎn)換發(fā)光區(qū)的平面光源的圖象讀取設(shè)備。圖11示出一有一光檢測(cè)裝置的圖象讀取設(shè)備，該光檢測(cè)裝置的受光面很大。
在圖9和10所示圖象讀取設(shè)備中，在圖9A和10A的情況下，光源設(shè)置在第一輸出方式，在該方式下，入射角不小于20°且不大于臨界角，照明度不小于固定值。因此，主要檢測(cè)反射光。另一方面，在圖9B和10B的情況下，光源設(shè)置在第二輸出方式，在該方式下，入射角不大于20°，照明度不小于固定值。因此，主要檢測(cè)散射光。在操作該設(shè)備時(shí)適當(dāng)轉(zhuǎn)換光源的輸出方式即可在第一輸出方式下讀取指紋，在第二輸出方式下讀取原稿之類的平面圖象。
在圖11所示圖象讀取設(shè)備中，光源設(shè)定成入射光的范圍不大于臨界角且不小于20°、照明度不小于固定值。該設(shè)備有圖11A所示主要用來(lái)接收反射光的第一受光區(qū)和圖11B所示主要用來(lái)接收散射光的第二受光區(qū)。通過(guò)設(shè)定光檢測(cè)裝置5a、使得由第一受光區(qū)讀取指紋、由第二受光區(qū)讀取紙張之類，即可讀取指紋和原稿的圖象。
盡管圖11所示圖象讀取設(shè)備使用單個(gè)光檢測(cè)裝置，但也可用多個(gè)光檢測(cè)裝置，例如使用一反射光的光檢測(cè)裝置和一散射光的光檢測(cè)裝置讀取指紋和原稿。
下面說(shuō)明本發(fā)明其他實(shí)施例。
在圖12所示實(shí)施例中，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件3與光檢測(cè)裝置5之間設(shè)置一由一反射鏡17、一光學(xué)透鏡18和一視野光圈19構(gòu)成的光學(xué)成像系統(tǒng)，以糾正圖象扭曲和減小光檢測(cè)裝置以及整個(gè)設(shè)備的大小。盡管在圖12所示圖象讀取設(shè)備中在轉(zhuǎn)動(dòng)件軸向上使用一等同的光學(xué)系統(tǒng)，但本發(fā)明也可用于在轉(zhuǎn)動(dòng)件軸向上使用一簡(jiǎn)化光學(xué)系統(tǒng)的圖象讀取設(shè)備。
在圖13所示實(shí)施例中，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件3與光檢測(cè)裝置5之間設(shè)置一光纖束20，以消除以大入射角照射在該光纖束上的散射光的影響并增加光路的自由度，從而減小整個(gè)設(shè)備的大小。
在圖14所示實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)件表面涂有防臟層21，殼體1與轉(zhuǎn)動(dòng)件2之間設(shè)置除去廢線之類灰塵或粘在轉(zhuǎn)動(dòng)件輸入面上的油脂之類臟物的清潔器22，以消除妨礙圖象讀取的各種因素，使圖象讀取保持所需精度。
圖15示出本發(fā)明圖象讀取設(shè)備的一種變型，在該變型中，進(jìn)一步包括第二轉(zhuǎn)動(dòng)件3a和第二轉(zhuǎn)動(dòng)量檢測(cè)裝置，從而提供兩維位置輸入功能。
標(biāo)號(hào)3表示隨手指移動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)的第一轉(zhuǎn)動(dòng)件，標(biāo)號(hào)4表示第一光源，標(biāo)號(hào)5表示檢測(cè)由第一轉(zhuǎn)動(dòng)件表面上的明暗圖案反射的光的第一光檢測(cè)裝置。該光檢測(cè)裝置把光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，一信號(hào)處理裝置檢測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)量，以按照手指或第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行一維位置輸出。
同樣，由于增加第二光源4d和第二光檢測(cè)裝置5b，因此可檢測(cè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)件3a的轉(zhuǎn)動(dòng)量，以按照手指6或第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行兩維位置輸出。
盡管圖15所示結(jié)構(gòu)使用第二光源和光檢測(cè)圖案的第二光檢測(cè)裝置來(lái)檢測(cè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量，但也可使用任何其他的轉(zhuǎn)動(dòng)量檢測(cè)裝置。例如可使用機(jī)械檢測(cè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量的轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器。此外，也可使用第一轉(zhuǎn)動(dòng)件、第一光源和第一光檢測(cè)裝置、不使用第二轉(zhuǎn)動(dòng)件、第二光源和第二光檢測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)圖象讀取裝置的一維位置輸入功能。
圖16示出一包括本發(fā)明圖象讀取設(shè)備的移動(dòng)電話。該移動(dòng)電話中裝有圖15所示圖象讀取設(shè)備和指紋識(shí)別軟件包等，從而獲得一緊湊、低成本和具有指紋識(shí)別功能、光標(biāo)輸入功能等的設(shè)備。
圖17示出其上裝有圖16所示圖象讀取設(shè)備的一鼠標(biāo)。本發(fā)明圖象讀取設(shè)備裝在一鼠標(biāo)中，此外與鼠標(biāo)連接的計(jì)算機(jī)(未示出)中裝有指紋識(shí)別軟件包等，從而獲得一緊湊、低成本和具有指紋識(shí)別功能和滾動(dòng)功能的設(shè)備。
如上所述，按照本發(fā)明，提供一種圖象讀取設(shè)備，包括一光源、一有一輸入面的轉(zhuǎn)動(dòng)件和一檢測(cè)來(lái)自輸入面的光的光檢測(cè)裝置，其中，用該光檢測(cè)裝置檢測(cè)從輸入面反射的光而生成部分圖象；用該光檢測(cè)裝置檢測(cè)與讀取對(duì)象接觸而轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量，以計(jì)算讀取對(duì)象與該圖象讀取設(shè)備的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量，從各部分圖象合成整個(gè)兩維圖象。因此，可省略指紋識(shí)別等通常所需的檢測(cè)手指運(yùn)動(dòng)量的轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器和計(jì)算指紋圖案等的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的處理器，減小光檢測(cè)裝置的大小，從而大大降低圖象讀取設(shè)備的總成本。此外，通過(guò)不但檢測(cè)從輸入面反射的光而且還檢測(cè)散射光，可獲得既能讀取指紋之類具有凹凸的讀取對(duì)象又能讀取原稿之類有明暗的平面圖象的簡(jiǎn)單、小型化圖象讀取設(shè)備。
此外，除了圖象讀取功能，由于還把轉(zhuǎn)動(dòng)件用作編碼器提供輸入功能，因此可獲得同時(shí)具有讀取指紋等的圖象讀取功能和輸入功能的移動(dòng)電話或鼠標(biāo)之類緊湊、低成本的輸入設(shè)備。
工業(yè)應(yīng)用如上所述，本發(fā)明圖象讀取設(shè)備可用作指紋檢測(cè)設(shè)備和原稿之類有明暗平面的讀取對(duì)象的讀取設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種圖象讀取設(shè)備，包括光源；讀取對(duì)象的有輸入面的輸入件和由多個(gè)光電轉(zhuǎn)換件構(gòu)成、檢測(cè)讀取對(duì)象與該輸入面交界面上散射或反射的光的光檢測(cè)裝置，其中，該輸入件用透明底件制成，且由按照讀取對(duì)象與該圖象讀取設(shè)備之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件構(gòu)成，該設(shè)備進(jìn)一步包括整個(gè)圖象合成裝置，該整個(gè)圖象合成裝置用第一光檢測(cè)裝置檢測(cè)讀取對(duì)象與該圖象讀取設(shè)備之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量而檢測(cè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量，并且根據(jù)由第一光檢測(cè)裝置和該運(yùn)動(dòng)量獲得的部分圖象獲得讀取對(duì)象的整個(gè)圖象。
2.按權(quán)利要求1所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件一端表面上形成明暗圖案；第一光檢測(cè)裝置檢測(cè)從第一光源發(fā)出后透過(guò)該明暗圖案的光，從而檢測(cè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量。
3.按權(quán)利要求1或2所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，第一光檢測(cè)裝置設(shè)置在可接收從讀取對(duì)象與輸入面交界面發(fā)出的、由Snell定律確定的反射光的位置上。
4.按權(quán)利要求1或2所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，第一光檢測(cè)裝置設(shè)置在可接收從讀取對(duì)象與輸入面交界面發(fā)出的、由Snell定律確定的反射光和從第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的輸入面與讀取對(duì)象交界面發(fā)出的散射光的位置上。
5.按權(quán)利要求1-4所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，從第一光源發(fā)出、入射在輸入面上的入射光有多個(gè)不同入射角分量。
6.按權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，該圖象讀取設(shè)備在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第一光檢測(cè)裝置的光路之間有光學(xué)成像系統(tǒng)和反射鏡之一。
7.按權(quán)利要求1-6中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，該圖象讀取設(shè)備在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件和第一光檢測(cè)裝置的光路之間有一光纖束。
8.按權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，第一轉(zhuǎn)動(dòng)件用為無(wú)機(jī)底材的玻璃底材或?yàn)橛袡C(jī)底材的合成樹脂制成。
9.按權(quán)利要求1-8中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，該圖象讀取設(shè)備在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的輸入面上有一防止臟物粘在該表面上的防臟層。
10.按權(quán)利要求1-9中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，該圖象讀取設(shè)備有除去粘在第一轉(zhuǎn)動(dòng)件該表面上的臟物的清潔器。
11.按權(quán)利要求1-10中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，讀取對(duì)象包括指紋之類有凹凸的讀取對(duì)象和原稿之類有明暗的讀取對(duì)象。
12.按權(quán)利要求1-11中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，其特征在于，該圖象讀取設(shè)備具有按照第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行一維位置輸入的功能。
13.按權(quán)利要求1-11中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，進(jìn)一步包括其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不同的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，具有按照第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行二維位置輸入的功能。
14.按權(quán)利要求1-11中任一權(quán)利要求所述的圖象讀取設(shè)備，進(jìn)一步包括其轉(zhuǎn)動(dòng)軸線與第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線不同、其一端部表面上形成有一明暗圖案的第二轉(zhuǎn)動(dòng)件；第二光源；第二光檢測(cè)裝置和通過(guò)檢測(cè)從第二光源發(fā)出后透過(guò)形成在第二轉(zhuǎn)動(dòng)件該表面上的該明暗圖案的光檢測(cè)第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量的轉(zhuǎn)動(dòng)量檢測(cè)裝置，其特征在于，具有按照第一轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量和第二轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量進(jìn)行二維位置輸入的功能。
全文摘要
一種圖象讀取設(shè)備,包括一殼體(1)、一有一輸入面的輸入件(2)、一用透明底材制成的轉(zhuǎn)動(dòng)件(3)、一光源(4)、一有多個(gè)光電轉(zhuǎn)換件的光檢測(cè)裝置(5)和一信號(hào)處理裝置(8),其中,用從光源射向輸入面后受與輸入面接觸的手指(6)的波谷反射的光獲得各部分圖象,相繼檢測(cè)與手指接觸的同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)件一端部表面上的一明暗圖案,從而用信號(hào)處理裝置(8)從各部分圖象合成指紋的整個(gè)圖象。此外,光源和光檢測(cè)裝置布置成:除了檢測(cè)從輸入面反射的光,還檢測(cè)散射光,從而還可讀取原稿之類有明暗的平面圖象。此外,通過(guò)輸出轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)量,還可按照手指(6)的運(yùn)動(dòng)量進(jìn)行位置輸入。
文檔編號(hào)G06K9/00GK1364279SQ01800456
公開日2002年8月14日 申請(qǐng)日期2001年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月8日
發(fā)明者北島秀樹, 佐藤惠二, 町田聰 申請(qǐng)人:精工電子有限公司