JP4844481B2

JP4844481B2 - 撮像装置及びこれを搭載した装置

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Publication number: JP4844481B2
Application number: JP2007165766A
Authority: JP
Inventors: 康隆昆野; 広則植木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2007-06-25
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: US20080317303A1; US7936983B2; JP2009003821A

Description

本発明は，指静脈、掌静脈、手の甲静脈、指紋などを用いた認証装置用の撮像装置や、携帯電話やＰＤＡ，ＰＣ等の携帯端末、ファクシミリやスキャナ等の画像読取装置用の撮像装置に関する。

以下、指認証装置を代表例として記す。
本人を識別する認証方法として，これまでパスワードが広く用いられてきたが、より確実な認証技術が求められるにつれて，生体認証が注目されている。この認証では生体の一部や動作の特徴（生体情報）を使うため，鍵やパスワードに比べてセキュリティが高く，忘却や紛失などがないという利便性が高い。生体情報として指紋，虹彩，顔，掌形，手の甲／掌／指の静脈，声紋，署名（筆跡），匂いなどを用いた方法が研究されている。特に近年指の静脈を用いた方式が注目されている。
この指静脈を用いた認証装置は、特許文献１に記載されているように、近赤外光を用いて撮影した指の静脈像を用いて認証を行う。この特許文献１では、近赤外光源と撮像部とで指を挟んで置く構造を成し、指を透過した光を撮像部で画像化する。この画像から得られる血管パターン画像を、事前に登録してある血管パターン画像との間で照合し、個人認証を得る。別の配置として、特許文献２や特許文献３に記載の方法では、指に対して光源を撮像部と同じ側に配置し、指の内部で散乱した光を得ることで血管パターン画像を得る。このような構成では、撮像部の上部に開放されて空間ができ、利用者の圧迫感を低減できると共に、認証装置の小型化や薄型化が可能となる。
このような指静脈認証は、現在銀行のＡＴＭ装置や入退出管理装置などで利用されているが、更なる適用として、携帯などのモバイル機器への適用が望まれている。そのためには、光源を含む撮像装置の薄型化と、表示機能を有する撮像装置が求められる。

これを実現する方法として、光源の上に検出素子アレイを配置した構造がある。特許文献４や特許文献５では、ディスプレイの上に検出素子アレイを配置し、被写体とディスプレイで検出素子アレイを挟んだ構造を成す光源一体の撮像装置が記載されている。ディスプレイの光を透過する検出素子アレイを用いることで、撮影の際にディスプレイの光を被写体に照射して画像を得ることができる。また特許文献６では、同様にディスプレイの上に検出素子アレイを配置し、被写体とディスプレイで検出素子アレイを挟んだ構造を成し、更に検出素子アレイの素子とディスプレイの素子を互い違いにし、検出素子アレイの素子間に光が通過できる構造を成す光源一体の撮像装置が記載されている。

また別の構造として、特許文献７では、検出素子基板上に発光ユニット層を設けた光源一体の撮像装置が記載されている。この構造では、発光ユニット層の発光ユニット間に光が透過できる空間があって、検出素子と対向する。発光ユニットから照射した光は、被写体で反射し、発光ユニット間の空間を経て検出素子に至って検出される。発光ユニットは、透明電極と金属電極とで発光素子を挟む構造を成し、透明電極が被写体側に、金属電極は検出素子側に、それぞれ配置される。この金属電極は検出素子の底面と側面を覆うように作られ、発光ユニットからの直接光が検出素子に至らない構造と実現している。

特開２００３−３０６３２号公報特開２００５−３２３８９２号公報特開２００６−２８８８７２号公報特開２００５−２４２８４１号公報特開２００５−２７６０３０号公報特開２００６−８６３３３号公報特開平５−１４６２０号公報

しかし特許文献４、５の構造では、検出素子アレイが照射光を透過する必要があるため、検出素子アレイの検出感度を高くすることができず、被写体からの反射光を十分に検出できないという問題があった。また表示や撮影用の光が減衰されるため、表示の画質が低下したり、利用しない光を照射するために電力を消費してしまうという問題があった。また照射光が検出素子アレイを透過するため、一部が検出されて擬似信号を生じる可能性があった。また表示と撮影を同時には行えないという問題があった。

特許文献６の構造では、検出素子アレイのフィルファクタを大きくできず、被写体からの反射光の十分に検出できないという問題があった。また表示や撮影用の光は検出素子間を通って出力されるため、表示が暗くなる、表示の位置分解能が悪くなるといった表示の画質低下や、利用しない光を照射するために電力を消費してしまうという問題があった。また検出素子間のみを光が透過する構造を実現するために、検出素子アレイが高価になる、製造に高い技術が必要になる、歩留まりが低下するなどの問題を生じる可能性があった。

特許７では、発光素子よりも大きい金属電極が必要となるために発光ユニットが大きくなり、発光ユニットを密に設けることができないという問題があった。また発光素子が、例えば膜厚が数１０ｎｍから数１００ｎｍである有機ＥＬ素子に適用した場合、その端部や角で電極同士が接触してしまい、正常な発光ユニットとして動作しない場合が有り得、歩留まりが低下するという問題があった。更にこれを防ぐためには、高い生産管理技術や製造技術が必要となり、装置が高価となるという問題があった。また有機ＥＬを用いる場合、発光層と電極の間に、電流とホールの輸送層やバッファ層などを設けた多層構造が必要となる場合があるが、特許７の構造ではこのような構造の実現が難しいという問題があった。また実現した場合でも端部で層構造が不十分となり、暗電流などの特性が劣化するという問題があった。

前記の課題を解決するために，本発明において，特許請求の範囲に記載するように構成している。すなわち本発明の撮像装置は，第１の波長を含む撮影用光を撮影対象へ照射する撮影用光源ユニットを具備する光源層と、前記光源層と対向し、前記第１の波長の光を検出する検出素子を具備する検出層と、前記撮影用光源ユニットと前記検出素子の間に設けられた遮光手段と、前記光源層が前記検出層と前記撮影対象に挟まれる構造を有することを特徴とする。また、光源ユニットから照射される光の少なくとも一部について、検出素子への直接的な照射を遮るように遮光手段が配置されていることを特徴とする。このような構造により、光源一体の撮像装置が実現できる。更に遮光手段により、撮影用光源ユニットからの直接光が検出素子に入ることを防ぎ、擬似信号の発生を抑えられる。更に、光を透過させる必要が無いため、検出層の検出感度を高め、フィルファクタを大きくとることが可能となり、高い効率で信号を検出できる。更に発光ユニットの電極を発光素子よりも大きくする必要は無く、発光ユニットを密に設けることができる。更に、例えば有機ＥＬのような薄い膜厚の発光素子を用いて層構造の発光ユニットを実現する場合でも、一般的な積層技術や精算管理技術によって構造が実現できるので、容易に安価に実現できる。更にその際に、端部や角での電極同士の接触や特性の劣化を起こし難く、高い歩留まりが実現できる。

更に前記検出層が、前記検出素子の電気信号の蓄積手段と、前記蓄積信号の出力の切り替え手段とを具備し、前記撮像装置が、前記検出素子信号の蓄積時間の制御と、前記画素の蓄積信号の読み出しを行う読み出し手段と、前記撮影用光源ユニットの前記光照射を制御する撮影光源制御手段とを有し、前記撮影光源制御手段は、前記検出素子の一つである第１検出素子の蓄積時間の間に、該第１検出素子から所定の距離未満の前記撮影光源ユニットは発光せずに、該所定の距離以上離れた前記撮影用光源ユニットの少なくとも１つを発光するように制御することを特長とする。このような構造及び制御により、容易で安価な遮光手段にて、撮影用光源ユニットから直接光が検出素子に入ることを防ぐことができ上記段落と同様の効果を得ることができる。

更に前記第１の波長が、600nm以上1200nm以下の波長であることを特徴とする。これにより本装置を指静脈、掌静脈、手の甲静脈、指紋などを用いた認証装置への適用が可能となる。

更に前記撮影用光源ユニットが有機EL発光層を具備することを特徴とする。このような構造により、薄型の光源層が実現可能となる。

更に前記光源層が、可視光を発する表示用光源ユニットを具備し、前記表示用光源ユニットは、前記検出素子と対向する構造を有することを特徴とする。このような構造により、表示部と光源と撮像部が一体となった薄型の撮像装置が実現できる。更に表示によってガイドなどの情報を提供できるようになり、ユーザにとって使い勝手の良い撮像装置を実現できる。

更に前記表示用光源ユニットが、スペクトルが異なる２つ以上の光源ユニットから構成させていることを特徴とする。このような構成により、カラー表示が可能となる。

更に前記撮影用光源ユニットと前記表示用光源ユニットの少なくとも一方が有機EL発光層を具備することを特徴とする撮像装置。また前記撮影用光源ユニットが色変換層とカラーフィルタの少なくとも一方を含むことを特徴とする。このような構造により、透明で薄型の光源層が実現できる。

更に前記撮像装置は、前記表示用光源ユニットと前記検出素子の間に、前記撮影用光に透明であり、前記可視光の少なくとも一部に不透明な光学フィルタを具備することを特徴とする。このような構造により、撮影用ユニットから照射される撮影用光が広い周波数成分からなる場合でも、撮影に必要ない周波数成分を除去して検出できるため、雑音を低減し、画像のコントラストや認証精度を向上できる。

更に前記光学フィルタが前記可視光の少なくとも一部を反射する反射フィルタを具備することを特徴とする。このような構造により、検出層方向に出力された表示用光を反射して表示用に用いることができ、表示光度を向上し、表示の画質を向上できる。更に、少ない電力で同一光度の表示が実現できるようになり、省電力化が可能となる。

更に前記検出層が、前記検出素子の電気信号の蓄積手段と、前記蓄積信号の出力の切り替え手段とを前記検出素子毎に具備し、前記撮像装置は、前記撮影用光源ユニットと前記表示用光源ユニットの前記光照射を制御する光源制御手段と、前記検出素子信号の蓄積時間の制御と、前記画素の蓄積信号の読み出しを行う読み出し手段を具備し、前記光源制御手段は、前記蓄積時間中に前記撮影用光源ユニットと前記表示用光源ユニットとから光を照射させることを特徴とする。このような構造及び制御により、表示と撮影を同時に行うことが可能となる。更に撮影用回路と表示用回路を同期させて動かす必要は無いため、異なるレートでの制御が可能となり、撮影や照射条件の幅が広がる。更に同期回路を設ける必要が無くなり、回路規模が低減できる。

更に前記表示用光源ユニットの少なくとも一部であって前記撮影用光源ユニットの少なくとも一部を兼ねる共通光源ユニットを有することを特徴とする。これにより撮影用光源ユニットやその制御回路を設ける必要がなく、回路規模が低減できる。また発光ユニットを作製する工程を減らすことができ、作製時間の短縮やコストの低減が可能となる。更に表示用ユニットを密に配置することができ、表示の質を向上できる。

更に前記共通光源ユニットは、撮影と表示のそれぞれで発光スペクトルが異なることを特徴とする。また前記撮像装置が前記共通光源ユニットへの電力を制御する共通光源制御手段を具備し、前記光源制御手段が表示と撮影に、前記共通光源ユニットに異なる電圧を印加することで発光スペクトルを変更することを特徴とする。このような構造により、同一の光源ユニットを用いて、表示用と撮影用のそれぞれで適した波長の光を照射することが可能となる。

更に前記検出素子が、前記可視光の少なくとも一部に感度を有することを特徴とする。これにより検出素子は表示用光を検出できるようになるため、例えば表示用光源ユニットからの直接光を計測し、表示の強度を調整するキャリブレーション用センサとして用いることや、表示用光源ユニットの故障を見つけるためのモニタリング用センサとして用いることができる。また外光を計測することで、外光に合わせて表示の強度を変更するための外光センサとして用いることもできる。

更に認証装置として，光源と、前記光源から照射され、撮影対象表面での反射と内部での散乱の少なくとも一方をした光を検出する検出素子を具備する光源搭載型撮像装置と、前記光源搭載型撮像装置からの信号から、前記撮影対象の生体情報のデジタル画像を作成するデジタル変換手段と、前記撮影対象の生体情報を予め記憶する記憶手段と、前記デジタル変換手段が作製したデジタル画像に対して信号処理を加えて情報を抽出し、抽出情報と前記記憶手段に記憶された生体情報とを比較し、個人認証を行う認証手段を備え、前記光源搭載型撮像装置が上記の撮像装置の少なくとも１つの撮像装置であることを特徴とする。また前記生体情報が指紋、指の静脈、掌の静脈、手の甲の静脈の少なくとも１つの情報であることを特徴とする。このような構造により、本特許の撮像装置を搭載した、さまざまな生体認証装置を実現できる。

更に、携帯端末として、可視光を発する表示用光源ユニットと、第１の波長を含む撮影用光を撮影対象へ照射する撮影用光源ユニットを具備する光源層と、前記光源ユニットから照射された前記第１の波長の光を検出する検出素子を具備する検出層と、前記光源層と前記検出層との間に設けられた遮光手段とを有し、前記光源層が前記検出層と前記撮像対象に挟まれる構造を有することを特徴とする光源搭載型撮像装置と、前記光源搭載型撮像装置からの信号から、前記撮影対象の生体情報のデジタル画像を作成するデジタル変換手段と、
前記撮影対象の生体情報を予め記憶する記憶手段と、前記デジタル変換手段が作製したデジタル画像に対して信号処理を加えて情報を抽出し、抽出情報と前記記憶手段に記憶された生体情報とを比較し、個人認証を行う認証手段を備えたことを特徴とする。
また、前記光源ユニットから照射される光の少なくとも一部について、前記検出素子への直接的な照射を遮るように前記遮光手段が配置されていることを特徴とする。

本発明によれば，撮影用の光源とセンサが一体である薄型の撮像装置、ディスプレイ機能を有する薄型の表示付き撮像装置、更にこれらの撮像装置を搭載した認証装置や画像読み取り装置を実現できる。

本実施例は，本発明の適用対象の１つである撮影用光源付きの撮像装置であり、検出素子層の上に発光ユニット層が配置された構造を成す。以下，図１から図５を用いて，本発明の実施例１の形態について説明する。図１は本実施例の一例である撮像装置の概観図である。図２は撮像装置101の回路構成を説明するための回路図である。図３は，図１の位置107における撮像装置の断面図である。図４は図３において光源ユニットからの直接光が入らない条件を説明するための説明図である。図５〜７は、撮像装置101の作製方法を説明するための説明図である。

図１を用いて，本実施例の概略を説明する。本撮像装置101は，撮影用の光を照射する光源系（点線）と、光を検出して画像を取得する光センサ系（実線）から成る。光学系は、発光ユニット111、発光ユニット用スイッチ117、発光ユニット用電流制御回路102、発光ユニット用シフトレジスタ118から成り、光センサ系は、検出素子113、検出素子用スイッチ114、検出素子用シフトレジスタ105、読み出し回路104から成る。発光ユニット111、検出素子113、発光ユニット用スイッチ117、検出素子用スイッチ114とで画素110を構成し、基板103上に２次元的に配置されている。ここで，本構成は実施例の１例であり，本特許を限定するものではない。更にこの画素110の数は，説明を簡単にするためであり，本発明を限定するものではない。

図２の回路図を用いて，本実施例の撮影方法を説明する。撮影では、被写体に向けて光を照射し、次に被写体からの光を検出して発生した信号を読み出す。ただし本撮影方法は実施例の１例であり，本特許を限定するものではない。

最初に光源系を用いて、光を１行だけ照射する。ここでは例えば１行目を照射する。このためにまず、発光ユニット用シフトレジスタ118から、発光ユニット用制御線119に電圧を供給してスイッチ117をオンにする。このとき発光ユニット用制御線119は同一行の発光ユニット用スイッチ117のゲート電極に繋がっており、同一行の複数のスイッチ117をオンにする。次に発光ユニット用電流制御回路102が、各列に設けられた発光ユニット用電力線120に電流を供給する。この発光ユニット用電力線120は発光ユニット用スイッチ117のドレイン電極と接続され、更にそのスイッチ117のソース電極は発光ユニット111に接続されているため、発光ユニット用シフトレジスタ118が選択した列の発光ユニット111に電流が供給される。このようにして１行目の発光ユニット111が点灯する。次にスイッチ117をオフにして、発光を止める。

この光によって、１行目の検出素子113では、光電変換によって電荷が生じる。次にこの電荷信号を、光センサ系を用いて１行ずつ読み出す。光センサ系は、検出素子113が検出素子用スイッチ114のドレイン電極に接続され、スイッチ114のゲート電極が検出素子用制御線112を介して検出素子用シフトレジスタ105に、ソース電極が信号線116を介して読み出し回路104に接続されている。更に同一行のスイッチ114は、共通の検出素子用制御線112に接続されているため、１行目の制御線112に電圧を供給することで、検出素子113で生じた電荷を各列同時に、読み出し回路104に導くことができる。次にこの読み出し回路104では，まず積分器109にて電荷を蓄積し，電圧信号に変換する。次にＩＣチップ108にて列ごとにサンプルホールドして，アナログデジタル変換（ＡＤ変換）を行い、その結果を出力用電極パッド115から順次出力する。ここで図３の電極パッド115の数は，説明を簡単にするためであり，本発明を限定するものではない。

次に行を変えて撮影を行う。このとき、本検出素子101は、発光ユニット用電力線120は同一列の発光ユニット用スイッチ117に、信号線116は同一列の検出素子用スイッチ117に、それぞれ接続されているため、シフトレジスタ105及び118で選択する行を切り替えることで、発光を行う行と信号読み出しを行う行を変更できる。このようにして２行目、３行目、…、と順次撮影を行い、全ての画素110で撮影を行い、撮影対象の画像を得ることができる。

次に図３を用いて、撮像装置101の構造を説明する。ただし本構造は実施例の１例であり，本特許を限定するものではない。

本撮像装置101は、光源ユニット層132と検出素子層133とが透明なパッケージ用接着剤131によって接合し、この接合体が基板124にパッケージ用接着剤134によって接合した構造を成す。光源ユニット層132は、透明なガラス基板124の下面に、光源ユニット111が画素110毎に形成されている。光源ユニット111は、２つの透明電極123-1、123-2に、発光素子128が挟まれた構造を成す。本実施例では、発光素子128が有機ＥＬ材料からなる場合であるが、実施例の１例であり，本特許を限定するものではない。例えば無機EL材料から成る場合があり得る。更にプラズマ発光素子や、電界放射型表示素子、発光ダイオード、液晶とバックライトから成る液晶表示素子などにより実現する場合も有り得る。更に液晶ディスプレイ用バックライトのように光を導いて発光する方法や、光ファイバで光を導く方法にて発光素子128を実現する場合も有り得る。
検出素子層133は、透明なガラス基板125の下面に、検出素子113が画素110ごとに形成されている。検出素子113は透明電極135とアルミ電極121とでアモルファスシリコン層122を挟んだ構造を成す。このガラス基板125の上面には、発光素子128から照射される光を遮蔽する遮蔽層126が設けられている。

この様な構造により、撮影対象129の方向に照射された光の一部は、光130-1のように撮影対象129の表面で反射され、または光130-2にように撮影対象129の内部を散乱して、撮像装置101に戻り、一部は検出素子113に至って検出される。一方、光130-3のように、検出素子113側に出力された光は、遮蔽層126にて遮蔽されるため検出素子113には至らない。光130-4のように遮蔽層126にて遮蔽されずに、検出素子層133の方に出力された光の場合も、検出素子113が、遮蔽層126によって光源ユニット111から影になる位置に配置されるため、検出素子113に入射しない。従って検出素子113が、光源ユニット111からの直接光は検出せずに、撮影対象129からの光を検出できる構造が実現でき、撮影対象129の画像化が可能となる。

図４を用いて、遮蔽層126によって光源ユニット111からは影になる位置に、検出素子113を配置できる条件を説明する。ここで点Ａは光源ユニット111の端部であり、上面の透明層123-1と光源素子128との接点である。直線140は点Ａを通る検出素子層133の垂線である。直線141は遮蔽層126の端部を通る検出素子層133の垂線である。直線142は遮蔽層126の上面端部と点Ａを通る直線である。点Ｂは、遮蔽層126の上面と垂線140との交点である。点Ｏは、ガラス基板125の下面と垂線140との交点である。点Ｘは、ガラス基板125の下面と垂線141との交点である。点Ｙは、ガラス基板125の下面と直線142との交点である。更に、遮蔽層126の端部から点Ｂまでの長さをＭ、線分ＡＯの長さをＬ１、線分ＡＢの長さをＬ２と記す。

この構造において、検出素子113は点Ｏから点Ｙの間に配置すれば、光源ユニット111からの直接光は入射しない。点Ｘより右（図４中）に配置すれば、被写体から検出素子層133に垂直に入射した光を検出でき、斜めに入射する散乱線を減らすことでコントラストなどの画質を向上できる。従って検出素子113は点Ｘと点Ｙとの間に配置することが望ましい。更にこの構造において、線分ＯＸの長さはＭであり、線分ＯＹの長さは

である。従って検出素子113は、点ＯからＭ以上

以下離れた範囲に設けることが望ましい。具体的には、例えば、Ｌ１が４０μｍ、Ｌ２が５μｍ、Ｍが１０μｍとなる場合、検出素子113は、点Ｏから１０μｍ以上８０μｍ以下離れた範囲またはその中に設ける必要がある。

この検討より、Ｍが大きくＬ１が小さい構造が望ましいことが分かる。透明電極123-2よりも遮光体126が大きい構造ではＭが大きくなり、透明電極123-2に遮光体126を近づけた構造ではＬ１が小さくなり、望ましい構造となる。

次に撮像装置101の作製方法を説明する。まず図５にて光源ユニット層132の作製方法を説明する。工程１では、ガラス基板124上に、光源ユニット111への配線及びスイッチを作製する。図中では発光ユニット用電力線120のみを記すが、他にも発光ユニット用制御線119、発光ユニット用スイッチ117も作製しておく。ここで配線には、例えばアルミニウムを用い、真空蒸着法にて形成する。発光ユニット用スイッチ117としては、例えばポリシリコンを用いてＴＦＴスイッチを作製する。

工程２では工程１後の基板に、透明電極123-1を作製する。透明電極123-1としては、ＩＴＯ、酸化インジウム、酸化スズなどの酸化物半導体薄膜、金、銀、プラチナ、アルミニウムのような金属薄膜、スピネル形化合物、導電性窒化物薄膜、導電性ホウ化物薄膜、導電性高分子などを用いる。その製造方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、分子線エピタキシー法などの物理的蓄積法、熱ＣＶＤ法やプラズマＣＶＤ法などの化学的蓄積法、ゾルーゲル法、めっき法、塗布法といった蓄積法や、酸化法、拡散法、イオン注入法などの基板侵入法など、どのような方法を用いても構わない。

工程３では工程２後の基板に、有機ＥＬ128層を作製する。この有機ＥＬ128の材質としては、大別して低分子発光材料と高分子発光材料がある。低分子発光材料としては、例えばポリメチン系色素、多環芳香環化合物、ヘテロ芳香環化合物、ポリフェリン化合物、その他金属錯体や金属化合物などがある。高分子発光材料としては、ｐ−フェニレンビニレン系、ポリオイオフェン系、ポリフルオレン系、２置換ポリアセチレン系などのシリコン系などＥＬ用導電性高分子がある。またＩｒ，Ｅｕ．Ｐｔなどの金属錯体やそれを含む高分子を発光層として用いることで燐光を利用する有機ＥＬ用発光材料や、高分子と低分子の材料を分散した有機ＥＬ用発光材料なども有り得る。

その作製方法としては、低分子発光材料では、例えば真空蒸着法、高分子発光材料では、例えば真空蒸着法、キャスティング法、スピンコーティング法、インクジェット法、スクリーン印刷法、熱転写法などがあり、どのような方法を用いても構わない。

工程４では工程３後の基板に、工程２と同様にして透明電極123-2を作製する。このようにして光源ユニット層132を作製する。

次に図６を用いて検出素子層133の作製方法を説明する。工程５では、ガラス基板125上に、検出素子113への配線及びスイッチを作製する。図中では信号線116のみを記すが、他にも検出素子用制御線112、検出素子用スイッチ114、出力用電極パッド115も作製しておく。ここで配線やパッドには、例えばアルミニウムを用い、真空蒸着法にて形成する。検出素子用スイッチ114としては、例えばポリシリコンを用いてＴＦＴスイッチを作製する。

工程６では工程５後の基板に、透明電極135を作製する。ここで、その材質や作成方法は、工程２に記すものと同様でよい。工程７では工程６後の基板に、水素を含むアモルファスシリコン122を積層する。その方法としては、例えばプラズマＣＶＤ法、反応性スパッタ法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法などを用いる。

工程８では工程７後の基板に、アルミ電極121を形成する。その方法は、例えば真空蒸着法にて形成する。工程９では工程８後の基板を、パッケージ用接着剤134を用いて基板124に接着する。このようにして検出素子層133を作製する。

工程１０では工程９後の検出素子層133に、遮光層126を設ける。遮光層126は,検出素子113を作製したガラス基板の面の反対側に作製する。図６では工程９にて作製した検出素子層133を上下反転し、その上面に遮光層126を設けている。この遮光層126は、例えば金属膜や不透明なインク材料を、蒸着や塗布、印刷することなどで作製する。

次に図７に示すように、作製した光源ユニット層132と、遮光層126を設けた検出素子層133とを、パッケージ用接着剤131にて接着する。この後、発光ユニット用電流制御回路102、発光ユニット用シフトレジスタ118、検出素子用シフトレジスタ105を設置して配線する。このような工程により、検出装置101が実現できる。
以上の作製工程中に記した材質や作製方法は一例であって、本特許を限定するものではない。また図５〜７に示した作製方法もその一例であり、本特許を限定するものではない。

本撮像装置101では、発光ユニット111を二次元的に配置できるため、精度良い光量制御が実現可能となる。例えば、一度発光ユニット111からの光を用いて撮影対象129の像を得、これを解析した後に再度発光ユニット111からの光を用いて撮影を行う。このとき画像中のある領域において、平均出力が閾値以下とならないように発光ユニット111を制御する。これにより、画像中で部分的にＳＮＲが低い領域の発生を抑えることができる。更に別の方法として、先に取得した画像の明部に対応する発光ユニット111への供給電力を減らし、暗部では増やすように制御し、一様な画像が取得できる供給電力量を求める。この発光ユニット111毎の電力量から、撮影対象129を画像化しても良い。

本実施例では１行ごとに光の照射と信号読み出しを行ったが、本発明はこれに限るものではなく，全行の光照射を終えた後に信号読み出しを行う場合も有り得る。この場合、読み出される信号は、全行の発光ユニット111が発光した間に生じた電荷信号となる。また本実施例では１行ごとに光の照射を行ったが、一度に複数行や全行を選択して光を照射しても構わない。更に、光照射を行う発光ユニット111と読み出しを行う検出素子113が同一画素でなくても良い。このように光照射を行う発光ユニット111と読み出しを行う検出素子113を離すと、撮影対処129で反射して検出素子113に到達する光は急激に減り、撮影対処129の内部を散乱してきた光が主に検出されるようになる。従ってこのような撮影方法は、静脈認証撮影などに適する。

本実施例の光源系では、各発光ユニット111にスイッチ117を有するアクティブ型の回路方式の場合を示したが、パッシブ型であっても良いことは言うまでもない。また各発光ユニット111に発光ユニット用電力線120が一対一で設けられた回路構成であって、複数の発光ユニット111が同時に表示される場合も有り得る。
本実施例の光源系読み出し系では、順次に行毎に信号を読み出したが、検出素子113と読み出し回路が一対一に接続し、その一部または全部を同時に読み出す構成や方式であっても構わない。

本実施例の光源ユニット層132では、発光素子128が、撮影に必要な波長の光を発光する有機ＥＬ材料からなる場合を記したが、実施例の１例であり，本特許を限定するものではない。更に光源ユニット111が色変換層を具備し、発光素子128が青色光を発し、色変換層で波長を変えて、被写体に照射する色変換方式の構造でもあっても構わない。また光源ユニット111がカラーフィルタを具備し、発光素子128が白色光を発し、カラーフィルタによって必要な波長の光のみを透過させて被写体に照射するカラーフィルタ方式の構造であっても構わない。また有機ＥＬ以外のさまざまな材料からなる場合が有り得る。

本実施例の光源ユニット層132では、光源ユニット111は発光素子128が両電極によって挟まれる構造であったが、実施例の１例であり，本特許を限定するものではなく、電極と発光素子128との間に、電流輸送層やホール輸送層のどちらか一方を有する構造や、両方を有する構造であっても構わない。

本実施例の光源系では、検出素子層133の検出素子113の検出層がアモルファスシリコンからなる場合を記したが、結晶シリコン、ポリシリコン、カドミテルル、カドミジンクテルル、ヨウ化鉛など、さまざまな光電変換材であっても良いことは言うまでもない。

本実施例の撮像装置101では、光源ユニット111と検出素子113とが一対一に対応していたが、実施例の１例であり，本特許を限定するものではなく、検出素子113よりも光源ユニット111が粗に設けられる場合や、密に設けられる場合も有り得る。更に、位置によって光源ユニット111の密度が異なる場合など、様々な場合が有り得る。

本実施例では、検出素子基板133の一部であるガラス基板133を、遮蔽層130と検出素子層133との間に設ける透明体として用いたが、検出素子層133の一部を透明体として用いる場合や、検出素子層133や光源ユニット層132の一部ではない透明体を遮蔽層130と検出素子層133との間に設ける場合も有り得る。

本実施例に示す撮像素子101は、好ましくは、撮影対象129と発光ユニット132との間、発光ユニット132と検出素子層133との間の少なくとも一方にコリメータを具備する。これにより撮影対象129から検出素子層133に、斜めに光が入射する散乱線を防ぐことができ、擬似の低下、画像のコントラストの向上、認証精度の向上が実現できる。

本実施例に示す撮像素子101は、好ましくは遮光層126が、検出素子113との間の不感領域と対向する。また好ましくは、検出素子用制御線112、信号線116、検出素子用スイッチ114を遮光層126の下部で影になる部分に配置する。これにより、読み出し回路を配置する空間のために、検出素子113のフィルファクタが低下することを防ぐことができる。また検出素子用スイッチ114を遮光層126の影に成る部分に設けることにより、検出素子用スイッチ114に光が入ることで生じる擬似信号を抑えることができる。

本実施例に示す撮像装置101は、好ましくは、発光ユニット用スイッチ117が光の入射を防ぐ遮光手段を具備する。これにより、光が入射することで生じる発光ユニット用スイッチ117の誤動作を防ぐ。更に遮光手段が、その遮光層126の上部に配置することが望ましい。光層126の上部は不感領域であるため、発光ユニット用スイッチ117の遮光手段によって新たに不感領域が生じることを防ぐことができる。

本実施例の撮像装置は，検出素子113に光源ユニット111からの直接光が入射するのを防ぐ手段としてコリメータ層を用いる点で実施例１と異なる。図８は，本実施例の一例の撮像装置の構造を説明するための断面図で有り、断面位置は図１の位置107である。図９は図８において光源ユニットからの直接光が入らない条件を説明するための説明図である。

本実施例の撮像装置101は、ガラス基板124上に光源ユニット111を作製した光源ユニット層132と、ガラス基板125上に検出措置113を作製し検出素子層133との間に、コリメータ層136を設け、透明なパッケージ用接着剤131、134で接着した構造を成す。コリメータ層136は遮光板143が透明な空間を介して並んだ構造を成し、遮光板143は光源ユニット111と検出素子113との間に入る構造を成す。このような構造により、光130-3のように、光源ユニット111から直接、検出素子113に向かう光は遮光板143で遮光され、光130-1のように撮影対象129で反射した光や、光130-2のように撮影対象129内で散乱した光の一部は検出素子113に達する。これにより直接光の入射を防ぎ、撮影対象129の像を得ることができる。

更に本実施例に示す撮像装置101では、コリメータ層136にて、撮影対象から検出素子層133に斜めに入射する散乱線を除去することができ、画質を向上できる。

図９を用いて、直接光が入射しないために必要な検出素子113の配置条件を説明する。ここで点Ａは光源ユニット111の端部であり、上面の透明層123-1と光源素子128との接点である。直線140は点Ａを通る検出素子層133の垂線であり、検出素子層133との交点が点Ｏである。直線141は点Ａと、直線140に隣接する遮光板143の端部（開口側）とを通る直線であり、検出素子層133との交点が点Ｂである。直線140に最も近い遮光板143と検出素子層133との交点（開口側）を点Ｃとする。更に、線分ＡＯの長さをＬ、光源ユニット111に最も近い遮光板143と直線140との距離をｗ、遮光板143の幅をｄ、高さをｈと記す。

この構造において、検出素子113は点Ｂから点Ｃの間に配置すれば、光源ユニット111からの直接光は入射しない。線分ＯＣの長さは（ｗ＋ｄ）であり、線分ＯＢの長さは

であり、検出素子113は、点Ｏから（ｗ＋ｄ）以上

以下離れた範囲に設けることが望ましい。具体的には、例えば、Ｌが９０μｍ、ｗが５μｍ、ｈが６０μｍ、ｄが２０μｍの場合、検出素子113は、点Ｏから２５μｍ以上７５μｍ以下離れた範囲またはその中に設ける必要がある。

この検討より、ｈがＬに近い値であることが望ましいことが分かる。コリメータ層136を発光ユニット層132に近づけた構造ではｈがＬに近い値となり、望ましい構造となる。

本実施例に示す撮像装置101は、好ましくは、遮光板143の間隔が、画素110の幅の半分以下であることが望ましい。これにより左右の光源ユニット111からの直接光を両方とも遮光できる構造が実現できる。

本実施例では、図１の位置107の方向にのみコリメータ構造を持ったコリメータ層136を示したが、本特許を限定するものではなく、その垂直方向や、その両方に同様の構造を持ったコリメータ層の場合も有り得る。

本実施例では、検出素子層133や光源ユニット層132とは別にコリメータ層136を設けたが、コリメータ層136が検出素子層133や光源ユニット層132の一部であっても構わない。例えば検出素子層133が、コリメータ構造を有するファイバオプティカルプレートやラインコントロールフィルムの上に検出素子113を搭載する構造であっても構わない。

本実施例の撮像装置は，信号読み出し方法が実施例２と異なる。図１０は本実施例の一例である撮像装置の概観図である。図１１は撮像装置の断面図である。図１２は光照射と信号読み出しのタイミングを説明するためのタイミングチャートである。

本実施例の撮像装置101は、図１０に示すように、光源ユニット111と検出素子113を具備する画素110が２次元的に配置されている。この画素を、ｘ列ｙ行に位置するものを画素110-ｘ-ｙと記すことにする。また、光源ユニット111と検出素子113も同様に記す。

本実施例の撮像装置101は、実施例２の構造と同様にコリメータ132を用いているが、図１１に示すように、遮光板143は各画素に１つのみで、実施例２の場合より素に設置されている。このため同一画素には直接光が入射し、それ以外には入射しない構成を成す。図１１では画素110-3-2の発光ユニット111-3-2が発光した場合が示され、同一画素の検出素子113-3-2には直接光が入射し、検出素子113-3-3には入射しない。

図１２を用いて、光照射と読み出しのタイミングについて説明する。図１２中の光照射の制御タイミングでは、ハイの際に、発光ユニット用シフトレジスタ118によって発光する発光ユニット111が選択され、発光ユニット用電流制御回路102によって電力が供給されて発光が行われる。信号読み出しの制御タイミングでは、ハイの際に、検出素子用シフトレジスタ105によって信号読み出しを行う検出素子113が決定され、読み出し回路104に信号が読み出される。このような読み出しを行った場合、時間151中の信号以外に、時間151の前に生じた電荷も、検出素子113の寄生容量や外付け容量に蓄積されているため読み出される。従って時間151に出力される信号は、時間154中に発生した電荷となる。従ってその間に生じた暗電流による電荷も出力されるが、本実施例では暗電流が光によって生じる電荷に対して無視できるとする。もし無視できない場合は、読み出しを行う直前に、リセット処理を行えばよい。リセット処理は、信号読み出しを行って検出素子113に蓄積した電荷を排除しまうことで実現できる。ただしこの信号は、画像化する際には使用しない。以降において、このような読み出しをリセット処理と記す。

まず１行目の発光ユニット111-ｘ-1が光を発し、これと同時に２行目の検出素子113-ｘ-2において電荷信号を蓄積し、これを読み出す。図１２では、例えば時間150と151は同時であり、時刻150中に照射された光が検出され、時間151で読み出しされる。このとき検出素子113-ｘ-2には、発光ユニット111からの直接光は入射せず、図１１の光130-1のように撮影対象129表面で反射した光や、光130-2のように撮影対象129の内部を散乱した光の一部を検出できる。

次に光照射と信号読み出しを止めて、発光ユニット111-ｘ-2を発光させ、検出素子113-ｘ-3にて信号を読み出す。更にこの切り替えをＮ回順次行うと、Ｎ行の信号読み出しを行え、撮影対象129の像を得ることができる。

本実施例では実施例２に比べて、開口の広いコリメータを用いることができ、コリメータが容易に実現できる。また発光ユニット111と検出素子113とが離れることで、撮影対象129表面で反射した光よりも撮影対象129の内部を散乱した光を検出しやすい。従って例えば静脈認証のような撮影対象129の内部を散乱した光を用いて画像化する装置に適する。

本実施例では、行方向に発光を行う発光ユニット111と、信号読み出しを行う検出素子113をずらしたが、本特許を限定するものではなく、列方向にずらした場合や、両方にずらして行う場合なども有り得る。また本実施例では１行だけずれた場合を記したが、このずれは幾つであっても構わない。特に発光を行う発光ユニット111と、信号読み出しを行う検出素子113を大きくずらした場合、発光ユニット111から検出素子113への立体角がほぼゼロと成り、コリメータ層136を設けなくとも直接光が入射しなくなる。このとき、発光を行う発光ユニット111と、信号読み出しを行う検出素子113が離す制御方法自体が遮光手段と成る。

本実施例では、遮光手段としてコリメータ層136を用いたが、本特許を限定するものではなく、例えば実施例１で記した遮蔽層を用いた構造であっても構わない。

更にコリメータ層136の代わりに、透過率に異方性を有する透明層を用いてもよい。その一例として、ファイバオプティカルプレート、ラインコントロールフィルム、液晶、異方性の結晶構造を有する有機物などが有り得る。

またコリメータ層136の代わりに、一定の吸収率を有する透明層、例えばＮＤフィルタであっても構わない。このとき被写体から透明層に垂直に入射する光も吸収するが、斜めに入射する直接光や散乱線の方が、透明層を通過する光路が長く、吸収が大きくなる。効率的に斜めに入射する光を吸収するためには、比較的厚みのある、例えば数１００μｍ以上の厚さの透明層が望ましい。

またコリメータ層136の代わりに、斜めに入射する光を反射する反射層を用いても構わない。この構造として、例えば屈折率の異なる第１と第２の層から成り、光の入射側の方が、屈折率が小さい第１の層を配置する。この場合、光は屈折率の大きな第２の層に入る際に、表面の垂線から一定の角度以上の入射角を持った光は反射される。

本実施例では、全ての画素110に、発光ユニット111を設けたが、本特許を限定するものではない。1行ずつに設ける場合や、数行毎に設ける場合も有り得る。また、列方向にも同様な配置が有り得ることは言うまでもない。また発光ユニット111が点在する場合や、位置によって集中して配置される場合、例えば画素110アレイの周辺付近の画素110にのみ設ける場合など、さまざまな場合が有り得る。

本実施例の撮像装置は，実施例３と信号読み出し方法が異なる。図１３を用いて制御方法を説明する。図１３中の光照射の制御タイミングが実施例３と同様だが、読み出し制御タイミングは異なる。この制御では、画像を得るための信号読み出しと、リセット処理を行っている。例えば１行目の読み出し制御では、同一画素110が光照射を行う時刻150と同じ時間152の信号読み出しはリセット処理である。一方、時刻151の読み出しで得た信号は時刻153の間に蓄積された信号であり、画像化に用いる。すなわり１行目の信号は、直接光が入射する自分自身の光源ユニット111が照射している間は除いたもので、２行目からＮ行目が照射した光による信号の積分値になる。他の行も同様に制御し、自分の行以外で照射した光による信号の積分値を得る。このような制御により、実施例３と比較して直接光の入射を抑え、読み出し時間を変えずに、光を照射する時間を増やすことができる。

本実施例では、発光及び信号読み出しを行方向に行ったが、列方向や行列の両方向で行っても良いことは言うまでもない。また例えば、初めに奇数列のみ行方向に実施例４の撮影を行い、次に偶数列を行って画像を作成するなど、さまざまな方法が考えられる。

本実施例では、同一画素が光照射している間のみ画像用信号取得を行わなかったが、本特許を限定するものではなく、自分自身を含む複数の発光ユニット111が発光する間に信号読み出しを行わなくても良い。またリセット処理を、信号読み出しを行わない光照射の間全てで行っていたが、本特許を限定するものではなく、信号読み出しを行う前の最後の照射が終わってから、信号読み出しを行う間に行うだけでも良い。

本実施例の撮像装置は，表示用発光ユニットを具備する点で実施例１と異なる。図１４の断層像を用いて本実施例の撮像装置101の一例を説明する。

図１４は、図１の位置107における断層像である。本実施例の撮像装置101は、発光ユニット層132に、赤色の波長の光を発光する表示用赤色発光ユニット154、緑色の波長の光を発光する表示用赤色発光ユニット155、青色の波長の光を発光する表示用赤色発光ユニット156を画素110毎に具備する。これらの表示用発光ユニットは、光源ユニット111から照射される光に透明で、例えば透明電極に、有機ＥＬが挟まれた構造を成す。ここで赤色を発する有機ＥＬとして、低分子発光材料ではRubrene、DCM、BPPCなどがあり、高分子発光材料ではPATなどがある。緑色を発する有機ＥＬとして、低分子発光材料ではBebq2、Alq3、Tb(arac)3などがあり、高分子発光材料ではPDPA、PPVなどがある。青色を発する有機ＥＬとして、低分子発光材料ではDPVBi、PESB、EM2、Spiro-TAD、Zn(BOX)2などがあり、高分子発光材料ではPDAF、PAPAなどがある。更に高分子発光材料では、さまざまな構造の有機ＥＬ発光材料が有り、更に燐光材料を用いた有機ＥＬ素子も有り得る。ただしここで示す材料は一例であり、本特許を限定するものではない。

表示用発光ユニット154、155、156は、それぞれが発光ユニット用スイッチを有し、これを切り替えることでそれぞれの色を発光する。更に光源ユニット111と同様に、発光ユニット用電流制御回路102と発光ユニット用シフトレジスタ118に接続されている。ただし本構成は、本実施例の一例であり、別途表示用発光ユニット用に、発光ユニット用電流制御回路と発光ユニット用シフトレジスタを設けていても構わない。このような構成により、画素110及び色を順次切り替えて行くことで表示を行うことができる。

本実施例のように、検出素子113をアモルファスシリコンなどで作製した場合、一般に表示用発光ユニット154、155、156から照射される光に対して感度を有する。そのため撮影の際には、表示を止めてから行う必要がある。連続で表示している場合は、表示と表示の間に表示用発光ユニット154、155、156からの発光を止めた時間を設け、その間に撮影を行う必要がある。

更に、検出素子113が表示用発光ユニット154、155、156に感度を有する場合、検出素子113を本来の撮影用以外の様々な用途に用いることができる。その一例として、外光の強さに応じて表示の強度を調整するための外光センサとして、また指などを近づけたことを表示光の反射によって読み取るタッチパネル用センサとして、また表示用発光ユニット154、155、156の発光量を計測し、その変化に応じて発光ユニット用電流制御回路から供給する電力量を変化させる電力調整用センサとして、また表示用発光ユニット154、155、156の発光量を計測し、表示用発光ユニット154、155、156の故障を検出するモニタリング用センサとしてなどが有り得る。更に製造の際、光源ユニット層132と検出素子133との接着の位置精度を計測するためのセンサとしても利用できる。

以上のように、本実施例の構成の撮像装置101により、表示機能付きの光源付き撮像装置が実現できる。

本実施例の遮光層は、好ましくは、表示用発光ユニット154、155、156からの光の少なくとも一部を反射する。このような構造により、出力される表示の光量を増やし、表示の画質を改選する。

本実施例の表示用発光ユニットは３つの色から構成されたが、これは本特許を限定するものではなく、単数または複数のどのような色から成り立っていても構わない。また表示用発光ユニットは、各色で単層を成し、並列に配置した構成の場合を記したが、これは本特許を限定するものではなく、表示用発光ユニット154、155、156が積層された構造であっても構わない。また本実施例の表示用発光ユニットが色変換層を具備し、発光素子128が青色光を発し、色変換層で波長を変えて、被写体に照射する色変換方式の構造でもあっても構わない。また本実施例の表示用発光ユニットがカラーフィルタを具備し、発光素子128が白色光を発し、カラーフィルタによって必要な波長の光のみを透過させて被写体に照射するカラーフィルタ方式の構造であっても構わない。

本実施例の光源ユニット層132では、光源ユニット111は発光素子128が電極によって挟まれる構造であったが、実施例の１例であり，本特許を限定するものではなく、電極と発光素子128との間に、電流輸送層やホール輸送層のどちらか一方を有する構造や、両方を有する構造であっても構わない。

本実施例の光源ユニット層132では、表示用発光ユニットが、有機ＥＬ材料からなる場合を記したが、実施例の１例であり，その他の材料からなる場合も有り得る。

本実施例の回路構成として、各表示用発光ユニットが発光ユニット用スイッチを有するアクティブ型の回路構成を述べたが、これは本特許を限定するものではなく、パッシブ型やその他の構成でも構わない。

本実施例の表示用発光ユニットは、光源ユニット111に対応して設けられたが、本特許を限定するものではなく、光源ユニット111の方が密に設けられる場合や、表示用発光ユニットの方が密に設けられる場合なども有り得る。また撮像装置101の位置によって、これらが混在する箇所や、光源ユニット111がない箇所、表示用発光ユニットがない箇所などがあっても構わない。

本実施例の撮像装置は，図１５の断層像に示すように、発光ユニット層132に発光ユニット111が無く、表示用赤色発光ユニット154が発光ユニット層132を兼ねる点で実施例５と異なる。すなわち撮影は、表示用赤色発光ユニット154からの光を用いて行う。このような構造により、表示用発光ユニットを大きく設けることができるため、表示の光度を向上させ、表示の画質を向上できる。

本実施例では、表示用赤色発光ユニット154が光源ユニット111を兼ねたが、表示用緑色発光素子155や表示用青色発光素子156が兼ねても良いことは言うまでもない。更に１つの表示用発光ユニットを用いる場合だけでなく、複数の表示用発光ユニットを光源ユニット111の代わりに用いてもよいことは言うまでもない。

本実施例では、光源ユニット111を兼ねる表示用発光ユニットが、撮影と表示で同一のスペクトルの光を照射する場合と、異なる光を照射する場合が有り得る。スペクトルが異なる光を照射する方法として、例えば有機ＥＬ素子に印加する電圧の極性を変える。このような特性を有する有機ＥＬ素子として、例えばＰＰＶ系発光液晶ポリマーなどがある。また例えば有機ＥＬ素子に印加する電圧の大きさを変えることでスペクトルを変える方法も有り得る。このような特性を有するものとして、Me−LPPP/MEH−PPV系発光組成物などがある。

本実施例の撮像装置は，図１６の断層像に示すように、光学フィルタ157を具備する点で実施例５と異なる。この光学フィルタ157は、光源ユニット111からの光で、特に撮影を行う際に必要となる波長の光のみが透過するように選択する。このような構造では、画像化に要する光のみを検出素子113に導くことができる。その他の波長の光は遮断できるので、コントラスト分解能を向上できる。

本実施例の構成の撮像装置101の読み出し方法及びタイミングの一例を、図１７を用いて説明する。この方法では、まず同じ行の表示用発光ユニット154、155、156を順次発光し、その後に同じ行の光源ユニット111の発光を行う。この光源ユニット111が光照射している間に、同一行の検出素子113にリセット処理を行う。図１２では、時間152にてリセット処理を行っており、このリセット処理は、同じ行の光源ユニット111の発光時間150の間に行っている。また図１２では時間150の後も時間152が続いている。これは特に、光源ユニット111に残光がある場合を想定し、その残光の間もリセット処理を行うためである。

１行目の検出素子113はリセット処理を終えた後、次に信号を読み出す時間151まで、発生電荷を蓄積する。この間に１行目と同様に、表示用発光ユニット154、155、156と光源ユニット111は順次光照射を行を変えて行う。この間に光源ユニット111から照射した光の一部は、撮影対象129に反射や散乱されて１行目の検出素子113に到達するが、表示用発光ユニット154、155、156から照射した光は、光学フィルタ157にて遮断され、検出素子113には到達しない。そのため１行目の検出素子113では時間151において、２行目からＮ行目の光源ユニット111が照射した光によって生じた信号が取得できる。同様に他の行の検出素子113も信号が取得でき、全検出素子113の信号から撮影対象129の像を得ることができる。

以上のような撮像装置101の構成及び読み出し方法にて、表示と撮影を同時に行なって、撮影対象129の像を得ることができる。
また本実施例の構成は、好ましくは光学フィルタ157が、バンドパスフィルタであって、単色に近い光で撮影を行う。この場合、不要な波長の光によって生じる信号を抑えることができるため、コントラスト分解能を向上できる。

本実施例の撮像装置101では、好ましくは光学フィルタ157が表示用発光ユニット154、155、156の波長の光を反射する。この場合、表示の光度を向上することができる。このような光学フィルタとしては、例えば撮影では近赤外の光を用いる場合であれば、コールドミラーを用いればよい。このコールドミラーは、例えば誘電体多層膜を用いて実現できる。同様に好ましくは遮光層126が表示用発光ユニット154、155、156の波長の光を反射する。

本実施例は指静脈認証装置であり，実施例１から実施例４で示した撮像装置を搭載する。図１８は指静脈認証装置の一例の概観を説明するための説明図である。図１９は図１８の位置164での断面図である。図２０は個人認証を行うための処理の流れを説明するための説明図である。

指静脈認証装置160は，撮影した指の静脈像を用いて，個人の特定を行う装置である。撮影は，図１８に示すように，装置パッケージ161上に設けられた指静脈認証装置の撮影窓165に、指129をかざして行う。この撮影窓165は指で覆える程度の大きさであり、撮影の際には指によって撮像装置101に外光が入射するのを防ぐ。

図１９の断面図を用いて，装置構成と撮影方法を説明する。指129を指静脈認証装置160の撮影窓165に置くと，撮影開始用スイッチ163に触れ、撮像装置101内の光源ユニット111から指に光を照射し始める。この光は，指の内部に入りやすい、例えば波長600nmから1200nmの近赤外光が望ましい。このような波長の光を、例えば有機ELで実現する場合、例えばイオン性発光染料ドープPV系発光材、還元ホルフィリンドープAlq3発光材、ピラン系化合物ドープAlq3発光材、燐光発光性ランタニド系近赤外発光錯体、ジスチリル系赤色発光材などがある。ただしこれたは一例であり、本特許を限定するものではない。

指163内部に照射した光は，指内部で吸収，散乱されて，一部が表面から出力される。このとき，静脈内の血液中の脱酸素化ヘモグロビンの吸収が，他の組織，血液などと異なるため，この光を撮像装置101で撮像することで，その像を得ることができる。ここでコリメータ162は，直接光の入射と，検出器にほぼ垂直な角度以外に入射する散乱線を除去する。またこのコリメータは、指129に至るまでに撮影用光が拡散することも防ぐ。図１９に示す光路130は、このような光の軌跡の一例である。

次に、このようにして得た画像に対して画像処理を行い，指静脈認証を用いる。この処理の一例を，図２０を用いて説明する。まず撮影した指静脈像180に切り出し処理181を行い，輪郭を抽出して指部分だけを切り出す。次にこの画像に対してフィルタ処理182を行い，指静脈に必要な空間周波数成分の画像を作成する。このフィルタ処理182は，例えばハイパスフィルタ処理である。次に位置合わせ処置183にて，指の角度の違いを補正する。次にこの画像に対して情報抽出処理184を行い，個人認証で用いる指静脈像185のみを得る。この処理は，例えば撮影して得た画像における指静脈の太さや濃度から，個人認証で用いる指静脈だけを抽出する修理である。

このようにして得た画像を用いて個人認証を行う場合，事前に登録した指静脈像186と同一であるかの検証処理187を行う。この事前に登録して指静脈像186も，前述と同様の画像処理を行ったものである。また装置によっては，事前に複数の指静脈像186が登録されている場合もあり得る。この検証処理187は，例えば相互相関から一致するかしないかを決定する。この決定によって同一のものがあった場合，登録人特定189を完了し，無い場合は，登録人なしと判定188する。この結果は，例えばこの指静脈認証装置をＰＣに用いた場合，例えば登録人を特定して場合にのみ，ＰＣを有効にするための信号をＰＣに送る。また例えばＡＴＭにこの指静脈認証装置を用いた場合には，登録人を特定した場合にのみ，例えば現金の引き出しが可能となるのに必要な信号をＡＴＭに送信する。

本実施例で示した指静脈認証装置に、実施例５から実施例７で示した撮像装置を搭載し、表示機能を具備した指静脈認証装置も有り得ることは言うまでもない。更に本実施例で示した指静脈認証装置の概観、構造、処理方法は一例であり、本発明を限定するものではない。また本実施例の指静脈認証装置では，指静脈を用いた認証装置の場合を記したが，これは本発明を限定するものではなく，掌や手の甲の静脈を用いた認証装置の場合もあり得る。更に本実施例の装置は、指静脈認証装置ではなく、指紋を認証に用いる指紋認証装置の場合も有り得る。またこれらの複数の認証が行える場合も有り得る。

本実施例は指静脈認証機能付き携帯電話であり，実施例５から実施例７で示した撮像装置を搭載する。図２１は一例の携帯電話の概観を説明するための説明図である。図２２は本実施例の携帯電話の断面図である。

図２１に一例を示す本実施例の携帯電話160は，撮影した指の静脈像を用いて，個人の特定を行う機能を有する。撮影は、サブディスプレイの表示に従って指を上に置き、撮影開始用スイッチ163を押すと開始される。このとき、指静脈を撮影するための光源波長や、発光素子の材質などは、例えば実施例８と同様のものを用いる。また得られた画像に対する処理としては、例えば実施例８に記した方法を行う。

図２２は、図２１の位置164での断面図である。本実施例の携帯電話166は、上面にサブディスプレイ、下面にメインティスプレイ、その間に処理回路169を有する上部と、プッシュボタン171、処理回路169、バッテリ170を有する下部からなる。上部のメインティスプレイにはメインティスプレイ用撮像装置が搭載され、サブティスプレイは実施例５から実施例７で示した撮影装置101が搭載される。この撮影装置101は表示と指静脈撮影の両方を実現できるため、本携帯電話166は、コンパクト性や概観を損なわずに、指静脈認証機能を実現できる。また表示機能があり、撮影のためのガイドを表示できるため、使用者の使い勝手の良さを実現できる。

本実施例ではサブティスプレイに撮影装置101を搭載した場合を記したが、メインティスプレイに用いても良いことは言うまでもない。

本実施例で示した指静脈認証機能付き携帯電話の概観、構造、処理方法は一例であり、本発明を限定するものではない。また本実施例の携帯電話では，指静脈を用いた認証装置の場合を記したが，これは本発明を限定するものではなく，掌や手の甲の静脈を用いた認証装置の場合もあり得る。更に指静脈認証機能ではなく、指紋を認証に用いる指紋認証機能の場合も有り得る。またこれらの複数の認証が行える場合も有り得る。

本発明は上記した指静脈認証装置やその機能のついた携帯電話に限らず，実施例１から７の検出装置を、スキャナやファックスなどの画像読み取り装置に搭載した場合も有り得る。更に可視光や近赤外光を光源としても用いて撮影対象の撮影を行い、撮影対象からの光を撮影する様々な撮像装置が考えられる。

更に本発明は，上記した実施形態に限定されるものではなく，実施の段階では，その要旨を逸脱しない範囲でさまざまに変形して実施することが可能である。更に，上記実施形態にはさまざまな段階が含まれており，開示される複数の構成要素における適宜な組み合わせにより，さまざまな発明が抽出され得る。例えば，実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素が，削除されても良い。

本実施例１の一例である撮像装置の概観図。本実施例１の撮像装置の回路構成を説明するための回路図。本実施例１の撮像装置の断面図。直接光が入らない条件を説明するための説明図。実施例１の撮像装置の作製工程の一例を説明するための説明図１。実施例１の撮像装置の作製工程の一例を説明するための説明図２。実施例１の撮像装置の作製工程の一例を説明するための説明図３。実施例２の一例である撮像装置の断面図。直接光が入らない条件を説明するための説明図。実施例３の一例である撮像装置の概観図。実施例３の撮像装置の断面図。実施例３の撮像装置の光照射と信号読み出しのタイミングを説明するための説明図。実施例４の撮像装置の光照射と信号読み出しのタイミングを説明するための説明図。実施例５の撮像装置の断面図。実施例６の撮像装置の断面図。実施例７の撮像装置の断面図。実施例７の撮像装置の光照射と信号読み出しの方法とタイミングを説明するための説明図。実施例８の一例である指静脈認証装置の概観図。実施例８の指静脈認証装置の断面図。実施例８の指静脈認証装置の処理の流れを説明するための説明図。実施例９の一例である携帯電話の概観図。実施例９の携帯電話の断面図。

符号の説明

１０１…撮像装置１０２…発光ユニット用電流制御回路１０３…基板１０４…読み出し回路１０５…検出素子用シフトレジスタ１０７…断面図位置１０８…ＩＣチップ１０９…積分器１１０…画素１１１…発光ユニット１１２…検出素子用制御線１１３…検出素子１１４…検出素子用スイッチ１１５…出力用電極パッド１１６…信号線１１７…発光ユニット用スイッチ１１８…発光ユニット用シフトレジスタ１１９…発光ユニット用制御線１２０…発光ユニット用電力線１２１…アルミ電極１２２…アモルファスシリコン１２３、１３５…透明電極１２４…ガラス基板１２５…ガラス基板（透明層）１２６…遮光層１２８…有機ＥＬ１２９…撮影対象１３０…光１３１，１３４…パッケージ用接着剤１３２…光源ユニット層１３３…検出素子層１３６…コリメータ層１４０、１４１…垂線１４２…接線１４３…遮光板１５０、１５１、１５２、１５３…時間１５４…表示用赤色発光ユニット１５５…表示用緑色発光ユニット１５６…表示用青色発光ユニット１５７…光学フィルタ１６０…指静脈認証装置１６１…装置パッケージ１６２…コリメータ１６３…撮影開始用スイッチ１６４…断面位置１６５…撮影窓１６６…携帯電話１６７…メインディスプレ用撮像装置１６８…保護ガラス１６９…処理回路１７０…バッテリ１７１…プッシュボタン。

Claims

第１の波長を含む撮影用光を撮影対象へ照射する撮影用光源ユニットを具備する光源層と、
前記光源ユニットから照射された前記第１の波長の光を検出する検出素子を具備する検出層と、
前記光源層と前記検出層との間に設けられた遮光手段とを有し、前記光源層が前記検出層と前記撮像対象に挟まれる構造であり、
前記遮光手段の前記撮影用光源ユニットと対面する面は、前記撮影用光源ユニットの前記遮光手段と対面する面よりも大きいことを特徴とする撮像装置。
請求項１に記載の撮像装置において、前記光源ユニットから照射される光の少なくとも一部について、前記検出素子への直接的な照射を遮るように前記遮光手段が配置されていることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、前記遮光手段と前記検出層との間に、前記第１の波長に対して透明な透明体からなる層を有することを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、前記検出素子が、前記遮光手段の端部から延ばした前記検出層の垂線と前記検出層との交点位置から、前記撮影用光源ユニットから前記遮光手段の端部に延ばした直線と前記検出層との交点位置の間に設けられていることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、前記遮光手段が前記光源層と前記検出層に略平行に設けられ、第１の方向における前記光源素子の端部であり、前記光源素子の前記撮影対象に対向する面に位置する端部Ａ、該端部Ａを通る前記検出層の垂線が前記検出層と交わる点O、該端部Ａと該点Oとの距離がＬ１、該垂線と前記遮光体が交わる前記光源層側の交点Bから前記端部Ａまでの距離がＬ２であり、前記遮光体が、少なくとも前記交点Bから前記第１の方向に距離Ｍだけ広がる構造を成し、
前記検出素子が、前記交点Ｏから前記第１の方向に距離

以下だけ離れた位置に設けられ、かつ該検出素子の少なくとも一部が、前記交点Ｏから前記第１の方向にＭ以上離れた位置に設けられていることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、
前記検出層が、前記検出素子の電気信号の蓄積手段と、前記蓄積信号の出力の切り替え手段とを具備し、
前記撮像装置が、前記検出素子信号の蓄積時間の制御と、前記画素の蓄積信号の読み出しを行う読み出し手段と、前記撮影用光源ユニットの前記光照射を制御する撮影光源制御手段とを有し、
前記撮影光源制御手段は、前記検出素子の一つである第１検出素子の蓄積時間の間に、該第１検出素子から所定の距離未満の前記撮影光源ユニットは発光せずに、該所定の距離以上離れた前記撮影用光源ユニットの少なくとも１つを発光するように制御することを特長とする撮像装置。
請求項６記載の撮像装置において、前記所定の距離が、前記第１検出素子から２番目に近い前記撮影用光源ユニットまでの距離であることを特長とする撮像装置。
請求項６記載の撮像装置において、
前記撮影光源制御手段は、光照射を行う前記撮影用光源ユニットを順次切り替え、更に前記撮影用光源ユニットの一つである第１撮影用光源ユニットから複数回撮影用光を照射させ、
前記読み出し手段は、前記信号蓄積と該信号読み出しを行う前記検出素子を順次切り替え、前記第１撮影用光源ユニットから前記所定の距離未満の距離にある前記検出素子の蓄積時間が、該第１撮影用光源ユニットが消灯後から次に点灯するまでの間の一部または全部であり、該第１撮影用光源ユニット以外の少なくとも１つの前記第１撮影用光源ユニットが光照射を行った時間を含むように制御することを特長とする撮像装置。
請求項６記載の撮像装置において、前記光源層と前記検出層との間に、透過率に異方性を有する透過層を具備することを特徴とする撮像装置。
請求項６記載の撮像装置において、前記透過層は、第１と第２の媒体の層構造を成し、前記第２の媒体が前記第１の媒体と前記検出層とに挟まれた構造を成し、前記第２の媒体の屈折率が前記第１の媒体の屈折率よりも小さいことを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、前記検出層は前記第１の波長の光に感度のない不感領域を有し、前記不感領域と前記撮影用光源ユニットとが対向する構造を成すことを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、前記第１の波長が、600nm以上1200nm以下の波長であることを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、前記撮影用光源ユニットが有機EL発光層を具備することを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置において、前記光源層が、可視光を発する表示用光源ユニットを具備し、前記表示用光源ユニットは、前記検出素子と対向する構造を有することを特徴とする撮像装置。
請求項１４記載の撮像装置において、前記表示用光源ユニットが、スペクトルが異なる２つ以上の光源ユニットから構成させていることを特徴とする表示付き撮像装置。
請求項１４記載の撮像装置において、前記撮影用光源ユニットと前記表示用光源ユニットの少なくとも一方が有機EL発光層を具備することを特徴とする撮像装置。
請求項１６記載の撮像装置において、前記撮影用光源ユニットが色変換層とカラーフィルタの少なくとも一方を含むことを特徴とする撮像装置。
請求項１４記載の撮像装置において、前記撮像装置は、前記表示用光源ユニットと前記検出素子の間に、前記撮影用光に透明であり、前記可視光の少なくとも一部に不透明な光学フィルタを具備することを特徴とする表示付き撮像装置。
請求項１８記載の撮像装置において、前記光学フィルタが前記可視光の少なくとも一部を反射する反射フィルタを具備することを特徴とする表示付き撮像装置。
請求項１８記載の撮像装置において、
前記検出層が、前記検出素子の電気信号の蓄積手段と、前記蓄積信号の出力の切り替え手段とを前記検出素子毎に具備し、
前記撮像装置は、前記撮影用光源ユニットと前記表示用光源ユニットの前記光照射を制御する光源制御手段と、
前記検出素子信号の蓄積時間の制御と、前記画素の蓄積信号の読み出しを行う読み出し手段を具備し、
前記光源制御手段は、前記蓄積時間中に前記撮影用光源ユニットと前記表示用光源ユニットとから光を照射させることを特徴とする撮像装置。
請求項１４記載の撮像装置において、前記表示用光源ユニットの少なくとも一部であって前記撮影用光源ユニットの少なくとも一部を兼ねる共通光源ユニットを有することを特徴とする表示付き撮像装置。
請求項２１記載の撮像装置において、前記共通光源ユニットは、撮影と表示のそれぞれで発光スペクトルが異なることを特徴とすることを特徴とする表示付き撮像装置。
請求項２２記載の撮像装置において、
前記撮像装置が前記共通光源ユニットへの電力を制御する共通光源制御手段を具備し、
前記光源制御手段が表示と撮影に、前記共通光源ユニットに異なる電圧を印加することで発光スペクトルを変更することを特徴とする表示付き撮像装置。
請求項１４記載の撮像装置において、前記検出素子が、前記可視光の少なくとも一部に感度を有することを特徴とする撮像装置。
請求項１記載の撮像装置を搭載可能な認証装置において、
前記撮像装置からの信号から、前記撮影対象の生体情報のデジタル画像を作成するデジタル変換手段と、
前記撮影対象の生体情報を予め記憶する記憶手段と、
前記デジタル変換手段が作製したデジタル画像に対して信号処理を加えて情報を抽出し、抽出情報と前記記憶手段に記憶された生体情報とを比較し、個人認証を行う認証手段を備えたことを特徴とする認証装置。
請求項２５に記載の認証装置において、前記光源ユニットから照射される光の少なくとも一部について、前記検出素子への直接的な照射を遮るように前記遮光手段が配置されていることを特徴とする認証装置。
請求項２５に記載の認証装置において、前記生体情報が指紋、指の静脈、掌の静脈、手の甲の静脈の少なくとも１つの情報であることを特徴とする認証装置。
請求項１に記載の撮像装置を搭載可能な携帯端末において、
前記撮像装置からの信号から、前記撮影対象の生体情報のデジタル画像を作
成するデジタル変換手段と、
前記撮影対象の生体情報を予め記憶する記憶手段と、
前記デジタル変換手段が作製したデジタル画像に対して信号処理を加えて情報を抽出し、抽出情報と前記記憶手段に記憶された生体情報とを比較し、個人認証を行う認証手段を備えたことを特徴とする携帯端末。
請求項２８に記載の携帯端末において、前記光源ユニットから照射される光の少なくとも一部について、前記検出素子への直接的な照射を遮るように前記遮光手段が配置されていることを特徴とする携帯端末。