JPH1153523A

JPH1153523A - 読取装置

Info

Publication number: JPH1153523A
Application number: JP9222018A
Authority: JP
Inventors: Minoru Fujiwara; 実藤原
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】指紋等の読み取りのための光のロスを少なく
し、また各部品相互の位置合わせ精度を緩和する。【解決手段】面光源１１の上面から光がランダムに出
射されると、凹凸検出光学素子１３の凸条部１５の表面
に密接された指３１の指紋の凹部３１ａに対応する部分
で全反射が生じ、指３１の指紋の凸部３１ｂに対応する
部分で光が吸収される。そして、全反射されてその近傍
のセンサ部２０Ａの半導体層２４に入射される光の量が
予め設定された光量（しきい値）以上である場合には、
当該センサ部による光検出状態を明状態とし、それ未満
である場合には、当該センサ部による光検出状態を暗状
態とする。これにより、指３１の指紋の凹凸に応じた光
学的に明暗の強調された画像が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、指紋等の微細な
凹部及び凸部を有する被読取体の凹部または凸部の形状
または位置を読み取るための読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、指紋等の微細な凹凸の形状または
位置を読み取るための読取装置として、図１０に示すよ
うに、面光源１上に２次元フォトセンサ２が設けられ、
２次元フォトセンサ２上に複数の光ファイバ３ａを集合
してなる光ファイバ集合板３が設けられ、光ファイバ集
合板３上に光反射板４が設けられた構造のものがある。
このうち２次元フォトセンサ２は、透明基板２ａ上に開
口部２ｂを有する遮光板２ｃが設けられ、遮光板２ｃ上
にセンサ部２ｄが設けられた構造となっている。光反射
板４は、透明な材料によってシート状に形成され、その
上面側に、表面にアルミニウム等からなる反射層４ａが
蒸着された複数のＶ字溝４ｂが並列して設けられ、相隣
接するＶ字溝４ｂ間が平坦な上面４ｃを有する断面ほぼ
台形状の突起部４ｄとされた構造となっている。

【０００３】この読取装置では、部品のすべてがほぼ板
状であるので、薄型化することができる。そして、図１
０において矢印で示すように、面光源１の上面から該上
面に対して垂直に出射された平行光が２次元フォトセン
サ２の開口部２ｂ及び光ファイバ集合板３の光ファイバ
３ａを透過し、この透過光が光反射板４のＶ字溝４ｂの
反射層４ａで反射され、この反射光が光反射板４上に密
接された例えば指（図示せず）を斜め下方から照射し、
光反射板４の突起部４ｄの上面４ｃで反射された光が光
反射板４のＶ字溝４ｂの反射層４ａで反射され、この反
射光が光ファイバ集合板３の先の透過部（光ファイバ３
ａ）と隣接する別の光ファイバ３ａに入射され、この入
射光が２次元フォトセンサ２のセンサ部２ｄに入射され
る。この場合、光反射板４の突起部４ｄの上面４ｃに密
接された指の指紋の凹部（降線）に対応する部分で反射
が生じ、指の指紋の凸部（隆線）に対応する部分で光が
吸収され、これにより指の指紋の凹凸に応じて光学的に
明暗の強調された画像が得られ、指の指紋が読み取られ
ることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような読取装置では、面光源１の上面から該上面に
垂直な平行光を出射させ、この平行光を２次元フォトセ
ンサ２の開口部２ｂを介して光ファイバ集合板３の光フ
ァイバ３ａに入射させたとしても、光反射板４の突起部
４ｄの上面４ｃで反射された光を光反射板４のＶ字溝４
ｂの反射層４ａで反射させて光ファイバ集合板３の光フ
ァイバ３ａに再度入射させているので、光取り込み角の
小さい光ファイバ３ａに対する再度の入射角が大きくな
り、このため光のロスが大きくなり、十分なコントラス
トを得にくいという問題があった。また、光反射板４の
突起部４ｄの上面４ｃで反射された光を光ファイバ集合
板３の所定の一の光ファイバ３ａを透過させて２次元フ
ォトセンサ２の所定の一のセンサ部２ｄに所期の通り入
射させるには、光反射板４の突起部４ｄと光ファイバ集
合板３の光ファイバ３ａと２次元フォトセンサ２のセン
サ部２ｄとをそれぞれ１対１の関係で正確に位置合わせ
する必要があり、高価になるという問題があった。この
発明の課題は、指紋等の読み取りのための光のロスを少
なくすることができ、また各部品相互の位置合わせ精度
を緩和することができるようにすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
凹部及び凸部を有する被読取体の前記凹部または凸部の
形状または位置を読み取る読取装置であって、面光源
と、この面光源上に設けられ、透光ベース層、この透光
ベース層上に形成された複数のセンサ部、及び少なくと
も前記センサ部間の前記透光ベース層を覆う透光絶縁膜
を有するフォトセンサと、このフォトセンサ上に設けら
れ、少なくとも上面に、前記センサ部のピッチよりも小
さいピッチで配列された複数の***部を有する凹凸検出
光学素子とを具備し、前記面光源から出射され、前記凹
凸検出光学素子の各***部に斜め下方から入射される光
を、前記各***部で主として多重反射させて前記各セン
サ部に入射させるようにしたものである。請求項１３記
載の発明は、凹部及び凸部を有する被読取体の前記凹部
または凸部の形状または位置を読み取る読取装置であっ
て、面光源と、この面光源上に設けられ、透光ベース
層、この透光ベース層上に形成された複数のセンサ部、
及び少なくとも前記センサ部間の前記透光ベース層を覆
う透光絶縁膜を有するフォトセンサと、このフォトセン
サ上に設けられ、上面側に高反射層を有する凹凸検出光
学素子とを具備したものである。

【０００６】この発明によれば、フォトセンサ上に、少
なくとも上面に所定の条件の複数の***部を有する凹凸
検出光学素子または上面側に高反射層を有する凹凸検出
光学素子を設け、従来のような光ファイバ集合板を用い
ていないので、指紋等の読み取りのための光のロスを少
なくすることができ、また各部品相互の位置合わせ精度
を緩和することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態にお
ける読取装置の要部の断面図を示したものである。な
お、この読取装置は、微細な凹凸部を有する被読取体の
凹部または凸部の形状または位置を読み取ることができ
るものであるが、以下の実施形態では指紋を読み取るた
めの指紋読取装置として説明する。この指紋読取装置
は、面光源１１上に２次元フォトセンサ１２が設けら
れ、２次元フォトセンサ１２上に凹凸検出光学素子１３
が設けられた構造となっている。このうち面光源１１
は、エレクトロルミネセンスパネルや液晶表示装置で用
いられているエッジライト方式のバックライト等からな
っている。エッジライト方式のバックライトの場合に
は、図示していないが、典型的には、導光板の下面に反
射板を設け、導光板の横に発光ダイオード等からなる点
光源を１個設け、この点光源を反射シートで被った構造
とする。凹凸検出光学素子１３は、アクリル樹脂やガラ
ス等からなる透明層１４の上面側に複数の断面半円形状
の凸条部（***部）１５が並列して設けられたものから
なっている。

【０００８】２次元フォトセンサ１２は、複数のセンサ
部２０Ａ、２０Ｂがマトリックス状に配列されたものか
らなり、アクリル樹脂やガラス等からなる透明基板（透
光ベース層）２１を備えている。透明基板２１の上面に
は、各センサ部２０Ａ、２０Ｂごとに、クロムやアルミ
ニウム等の遮光性電極からなるボトムゲート電極２２が
設けられ、その上面全体には窒化シリコンからなるボト
ムゲート絶縁膜（透光絶縁膜）２３が設けられている。
ボトムゲート絶縁膜２３の上面においてボトムゲート電
極２２に対応する部分にはアモルファスシリコンからな
る半導体層２４が設けられている。半導体層２４の上面
両側にはｎ⁺シリコン層２５、２５が設けられている。
ｎ⁺シリコン層２５、２５の上面及びその近傍のボトム
ゲート絶縁膜２３の上面にはクロムやアルミニウム等の
遮光性電極からなるソース電極２６及びドレイン電極２
７が設けられ、その上面全体には窒化シリコンからなる
トップゲート絶縁膜（透光絶縁膜）２８が設けられてい
る。トップゲート絶縁膜２８の上面において半導体層２
４に対応する部分にはＩＴＯ等の透明電極からなるトッ
プゲート電極２９が設けられ、その上面全体には窒化シ
リコンからなるオーバーコート膜（透光絶縁膜）３０が
設けられている。そして、この２次元フォトセンサ１２
では、その下面側から光がランダムに入射されると、こ
の光は、遮光性電極からなるボトムゲート電極２２、ソ
ース電極２６及びドレイン電極２７の部分以外からなる
透過部を透過するとともに、ボトムゲート電極２２によ
って遮光されて半導体層２４に直接入射しないようにな
っている。

【０００９】この指紋読取装置では、図２において矢印
で示すように、面光源１１の上面からランダムに出射さ
れた光が２次元フォトセンサ１２の透過部を透過し、こ
の透過光が凹凸検出光学素子１３の下面に入射され、こ
の入射光が凹凸検出光学素子１３の凸条部１５上に密接
された指３１を下方からランダムに照射し、凸条部１５
の表面で反射された光がその近傍の透明電極からなるト
ップゲート電極２９を透過してその下の半導体層２４の
ソース電極２６及びドレイン電極２７間の入射面より入
射される。この場合、凹凸検出光学素子１３の下面に入
射された入射光は凸条部１５の表面で１〜数回反射（主
として多重反射）され、そして凸条部１５の表面に密接
された指３１の指紋の凹部（降線）３１ａに対応する部
分で全反射が生じ、指３１の指紋の凸部（隆線）３１ｂ
に対応する部分で光が吸収される。

【００１０】すなわち、面光源１１の上面から光がラン
ダムに出射されているので、主として、図２において例
えば符合Ｗ₁、Ｗ₂及びＷ₃の矢印で示すように、指３１
の指紋の凹部３１ａに対応する部分における凸条部１５
の表面で数回反射されて、その近傍のセンサ部２０Ａの
半導体層２４に入射される。また、図２において例えば
符合Ｗ₄の矢印で示すように、指３１の指紋の凹部３１
ａに対応する部分における凸条部１５の表面で１回反射
されて、その近傍のセンサ部２０Ａの半導体層２４に入
射される光もあるが、このような入射光は少ない。いず
れにしても、指３１の指紋の凹部３１ａに対応する部分
の近傍におけるセンサ部２０Ａの半導体層２４には多く
の光が入射される。一方、図２において例えば符合
Ｂ₁、Ｂ₂及びＢ₃の矢印で示すように、指３１の指紋の
凸部３１ｂに対応する凸条部１５の根元側に入射される
光は、凸条部１５の表面で何回か全反射された上、指紋
の凸部３１ｂが接触している部分に達し、その界面で吸
収される。また、図２において例えば符合Ｂ₄の矢印で
示すように、指３１の指紋の凸部３１ｂに対応する凸条
部１５の指が接触している部分に直接入射される光はそ
の界面で吸収される。この結果、指３１の指紋の凸部３
１ｂに対応する部分の近傍におけるセンサ部２０Ｂの半
導体層２４には光はほとんど入射されない。そして、後
でも説明するが、半導体層２４に入射される光量が予め
設定された光量（しきい値）以上である場合には、当該
センサ部２０Ａ、２０Ｂによる光検出状態を明状態と
し、それ未満である場合には、当該センサ部２０Ａ、２
０Ｂによる光検出状態を暗状態とする。これにより、指
３１の指紋の凹凸に応じた光学的に明暗の強調された画
像が得られ、指３１の指紋が読み取られることになる。

【００１１】このように、この指紋読取装置では、２次
元フォトセンサ１２上に、上面に複数の凸条部１５を有
する凹凸検出光学素子１３を設け、面光源１１の上面か
ら光をランダムに出射させても、指３１の指紋の凹凸に
応じた光学的に明暗の強調された画像を得ることができ
る。この場合、従来のような光ファイバ集合板を用いて
いないので、指紋読み取りのための光のロスを少なくす
ることができ、また各部品相互の位置合わせ精度を緩和
することができる。

【００１２】指紋読み取りのための光のロスの減少につ
いて説明すると、面光源１１の上面からランダムに出射
された光のうち、ボトムゲート電極２２によって遮光さ
れる光のみが指紋読み取りに寄与せず、それ以外の光は
寄与するので、この寄与する光にロスがほとんど生じな
いようにすることができる。また、面光源１１の上面か
ら光をランダムに出射させているので、光利用率を良く
することができる。すなわち、２次元フォトセンサ１２
の透明基板２１にある程度の厚みがあるので、ボトムゲ
ート電極２２下の面光源１１の上面からランダムに出射
された光をも指紋読み取り用として利用することができ
る。これに対して、例えば図１０に示すように、遮光板
２ｃ下の面光源１の上面から該上面に垂直に出射された
平行光は指紋読み取り用として全く利用することはでき
ない。

【００１３】次に、各部品相互の位置合わせ精度の緩和
について説明する。指３１の指紋の凹部３１ａの幅は１
００μｍ程度であり、凸部３１ｂの幅は２００μｍ程度
である。そこで、一例として、２次元フォトセンサ１２
の半導体層２４の部分のセンサ部２０Ａ、２０Ｂの幅を
１０〜３０μｍ程度とし、ピッチを３０〜１００μｍ程
度望ましくは５０〜８０μｍ程度とすると、指３１の指
紋の凹凸のうち幅の小さい方（１００μｍ程度）の凹部
３１ａに対して、センサ部２０Ａ、２０Ｂを１〜３個程
度好ましくは少なくとも１個以上であって２個程度配置
することができる。また、凹凸検出光学素子１３の凸条
部１５のピッチを２次元フォトセンサ１２のセンサ部２
０Ａ、２０Ｂのピッチの１／２以下、例えば１／２〜１
／５程度望ましくは１／２〜１／３程度とする。このよ
うにすると、２次元フォトセンサ１２と凹凸検出光学素
子１３との位置合わせをほとんど不要とすることができ
る。なお、凹凸検出光学素子１３の厚さは３０〜２００
μｍ程度とすることができる。

【００１４】ここで、２次元フォトセンサ１２の動作に
ついて説明する。２次元フォトセンサ１２の１つのセン
サ部２０Ａ、２０Ｂでは、ボトムゲート電極（ＢＧ）２
２、半導体層２４、ソース電極（Ｓ）２６及びドレイン
電極（Ｄ）２７等によってボトムゲート型トランジスタ
が構成され、トップゲート電極（ＴＧ）２９、半導体層
２４、ソース電極（Ｓ）２６及びドレイン電極（Ｄ）２
７等によってトップゲート型トランジスタが構成されて
いる。すなわち、センサ部２０Ａ、２０Ｂは、半導体層
２４の下側及び上側にそれぞれボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）２２及びトップゲート電極（ＴＧ）２９が配置され
た光電変換トランジスタによって構成され、その等価回
路は図３のように示すことができる。

【００１５】さて、まず、ソース電極（Ｓ）−ドレイン
電極（Ｄ）間に正電圧（例えば＋５Ｖ）が印加された状
態において、ボトムゲート電極（ＢＧ）に正電圧（例え
ば＋１０Ｖ）が印加されると、半導体層２４にチャネル
が形成され、ドレイン電流Ｉ_DSが流れる。この状態で、
トップゲート電極（ＴＧ）にボトムゲート電極（ＢＧ）
の電界によるチャネルを消滅させるレベルの負電圧（例
えば−２０Ｖ）が印加されると、トップゲート電極（Ｔ
Ｇ）からの電界がボトムゲート電極（ＢＧ）の電界によ
るチャネル形成に対してそれを妨げる方向に働き、チャ
ネルがピンチオフされる。このとき、トップゲート電極
（ＴＧ）側から半導体層２４に光が照射されると、半導
体層２４のトップゲート電極（ＴＧ）側に電子−正孔対
が誘起される。この電子−正孔対は半導体層２４のチャ
ネル領域に蓄積され、トップゲート電極（ＴＧ）の電界
を打ち消す。このため、半導体層２４にチャネルが形成
され、ドレイン電流Ｉ_DSが流れる。このドレイン電流Ｉ
_DSは半導体層２４への入射光量に応じて変化する。

【００１６】このように、この２次元フォトセンサ１２
では、トップゲート電極（ＴＧ）からの電界がボトムゲ
ート電極（ＢＧ）の電界によるチャネル形成に対してそ
れを妨げる方向に働き、チャネルをピンチオフするもの
であるので、光無入射時に流れるドレイン電流Ｉ_DSを極
めて小さくすることができ、例えば１０^-14Ａ程度にす
ることができる。このため、光入射時と光無入射時とで
流れるドレイン電流Ｉ_DSの差を十分大きくすることがで
きる。この結果、上述したように、半導体層２４に入射
される光量が予め設定された光量（しきい値）以上であ
る場合には、大きなドレイン電流Ｉ_DSが流れ、当該セン
サ部２０Ａ、２０Ｂによる光検出状態を明状態とし、そ
れ未満である場合には、小さなドレイン電流Ｉ_DSが流
れ、当該センサ部２０Ａ、２０Ｂによる光検出状態を暗
状態とすることができる。これにより、指３１の指紋の
凹凸に応じた光学的に明暗の強調された画像が得られ、
指３１の指紋が読み取られることになる。

【００１７】ところで、この２次元フォトセンサ１２で
は、１つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂにセンサ機能と選択
トランジスタ機能とを兼用させることができる。次に、
これらの機能について簡単に説明する（詳細は特開平６
−１３２５６０号公報参照）。ボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）に正電圧（＋１０Ｖ）が印加された状態において、
トップゲート電極（ＴＧ）を例えば０Ｖにすると、半導
体層２４とトップゲート絶縁膜１９との間のトラップ準
位から正孔を吐き出させてリフレッシュ、つまりリセッ
トすることができる。すなわち、連続して使用される
と、半導体層２４とトップゲート絶縁膜１９との間のト
ラップ準位が光照射により発生する正孔とドレイン電極
（Ｄ）から注入される正孔とによって埋められていき、
光無入射状態でのチャネル抵抗が小さくなり、光無入射
時にドレイン電流Ｉ_DSが増加する。そこで、トップゲー
ト電極（ＴＧ）を０Ｖとし、この正孔を吐き出させてリ
セットする。

【００１８】また、ボトムゲート電極（ＢＧ）に正電圧
が印加されていない場合には、ボトムトランジスタにチ
ャネルが形成されず、光入射が行われても、ドレイン電
流Ｉ_DSが流れず、非選択状態とすることができる。すな
わち、ボトムゲート電極（ＢＧ）に印加する電圧を制御
することにより、選択状態と非選択状態とを制御するこ
とができる。また、非選択状態において、トップゲート
電極（ＴＧ）に０Ｖを印加すると、上記同様に、半導体
層２４とトップゲート絶縁膜１９との間のトラップ準位
から正孔を吐き出させてリセットすることができる。

【００１９】以上の結果、例えば図４に示すように、ト
ップゲート電圧Ｖ_TGを０Ｖと−２０Ｖとに制御すること
により、センス状態とリセット状態とを制御することが
できる。また、ボトムゲート電圧Ｖ_BGを０Ｖと＋１０Ｖ
とに制御することにより、選択状態と非選択状態とを制
御することができる。すなわち、トップゲート電圧Ｖ_TG
及びボトムゲート電圧Ｖ_BGを制御することにより、２次
元フォトセンサ１２の１つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂに
フォトセンサとしての機能と選択トランジスタとしての
機能とを兼ね備えさせることができる。

【００２０】ところで、２次元フォトセンサ１２のボト
ムゲート絶縁膜２３、トップゲート絶縁膜２８及びオー
バーコート膜３０をＣＶＤ法で成膜すると、図５に示す
ように、これらの膜２３、２８、３０の各上面が非平坦
状となる。すなわち、各センサ部２０Ａ、２０Ｂの部分
が該センサ部２０Ａ、２０Ｂ間の部分よりも厚くなり、
オーバーコート膜３０の表面が非平坦状となる。このよ
うな構造の２次元フォトセンサ１２であっても、上記と
同様の効果を得ることができる。また、図１及び図２で
は、凹凸検出光学素子１３の凸条部１５を、２次元フォ
トセンサ１２のセンサ部２０Ａ、２０Ｂのピッチの整数
の逆数倍（実施形態では１／３）で配列している。これ
に対して、図５では、凹凸検出光学素子１３の凸条部１
５を、２次元フォトセンサ１２のセンサ部２０Ａ、２０
Ｂのピッチの整数でない数の逆数倍（実施形態では１／
３．５）で配列している。このような構造の凹凸検出光
学素子１３であっても、上記と同様の効果を得ることが
できる。さらに、２次元フォトセンサ１２の構造が図１
及び図５のいずれに示す場合であっても、オーバーコー
ト膜３０の上面に例えばアクリル樹脂を塗布して上面が
平坦な透明層を形成し、この透明層の上面を加工して凸
条部を形成するようにしてもよい。すなわち、２次元フ
ォトセンサ１２上に凹凸検出光学素子１３を一体に形成
するようにしてもよい。加えて、面光源１１の上面に例
えばアクリル樹脂を塗布して、２次元フォトセンサ１２
の透明基板（透光ベース層）１４を形成することによ
り、面光源１１上に２次元フォトセンサ１２を一体に形
成するようにしてもよい。

【００２１】なお、上記実施形態では、凹凸検出光学素
子１３の凸条部１５の形状を断面半円形状とした場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではない。例
えば、図６（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ示すように、円の
一部からなる断面弓形形状、方物面の一部からなる断面
形状、楕円の一部からなる断面形状、断面直角二等辺三
角形状等としてもよい。また、図７（Ａ）〜（Ｃ）にそ
れぞれ示すように、図６（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示す
凸条部１５の頂部を透明層１４の下面に平行な平坦面１
５ａとしてもよく、また図示していないが、図１に示す
凸条部１５の頂部を透明層１４の下面に平行な平坦面と
してもよい。また、図７（Ｄ）に示すように、図６
（Ｄ）に示す凸条部１５の頂部を円の一部からなる断面
弓形形状面１５ｂとしてもよい。

【００２２】また、上記実施形態では、凹凸検出光学素
子１３を透明層１４の上面側に複数の凸条部１５を並列
して設けた構造とした場合について説明したが、これに
限定されるものではない。例えば、図８（Ａ）に示すよ
うに、透明層４１の上面側に複数の半球形状の凸部（隆
起部）４２を千鳥状（２次元状）に設けたものによって
凹凸検出光学素子４３を構成するようにしてもよい。ま
た、図示していないが、半球形状に限らず、球の一部か
らなるドーム形状、方物面を所定の軸を中心に回転して
得られたものの一部からなる立体形状、楕円を所定の軸
を中心に回転して得られたものの一部からなる立体形
状、四角錐形状等としてもよい。また、これらの形状に
おいて、頂部を例えば図７（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ示
すようにしてもよい。また、図８（Ｂ）に示すように、
コア５１をクラッド５２で被覆してなる光ファイバ５３
を複数並列して板状としたものによって凹凸検出光学素
子５４を構成するようにしてもよい。

【００２３】さらに、上記実施形態では、凹凸検出光学
素子１３の上面側を凹凸形状とした場合について説明し
たが、これに限定されるものではない。例えば、図９に
示すように、アクリル樹脂やガラス等からなる透明板６
１の上面に屈折率の異なる複数の層からなる高反射層６
２が設けられたものによって凹凸検出光学素子６３を構
成するようにしてもよい。このうち高反射層６２は、一
例として、酸化アルミニウム層、酸化亜鉛層またはフッ
化マグネシウム層等の屈折率の異なる２種類の透明薄膜
層６２ａ、６２ｂを透明板６１の上面に蒸着や塗布等に
よって交互に設けた構造となっている。高反射層６２の
各透明薄膜層６２ａ、６２ｂ、６２ａの厚さは数十〜数
百Å程度とされ、一般に知られているように、各透明薄
膜層６２ａ、６２ｂ、６２ａの境界面での反射光が透明
板６１にて共振することにより反射光を増加するもので
ある。そして、図２において説明した場合と同様に、高
反射層６２の上面に密接された指の指紋の凹部に対応す
る部分で反射された光が、透明板６１の下面に密着して
配置された２次元フォトセンサ１２のセンサ部２０Ａ、
２０Ｂに照射され、指の指紋の凸部に対応する部分に入
射された光が吸収され、これにより指の指紋の凹凸に応
じて光学的に明暗の強調された画像が得られ、指の指紋
が読み取られることになる。なお、透明板６１の下面に
低反射層を設けるようにしてもよい。

【００２４】なお、上記実施形態では、この発明を２次
元フォトセンサを備えた読取装置に適用した場合につい
て説明したが、これに限らず、１次元フォトセンサを備
えた読取装置にも適用することができる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、フォトセンサ上に、少なくとも上面に所定の条件の
複数の***部を有する凹凸検出光学素子または上面側に
高反射層を有する凹凸検出光学素子を設け、従来のよう
な光ファイバ集合板を用いていないので、指紋等の読み
取りのための光のロスを少なくすることができ、また各
部品相互の位置合わせ精度を緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態における読取装置の要部
の断面図。

【図２】図１に示す読取装置において指の指紋の読み取
りを説明するために示す断面図。

【図３】図１に示すセンサ部の等価回路図。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ図３に示すセンサ部
の各電極に印加する電圧とその状態の変化を説明するた
めに示す図。

【図５】この発明の他の実施形態における読取装置の要
部の断面図。

【図６】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ凹凸検出光学素子の
各変形例を説明するために示す図。

【図７】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ凹凸検出光学素子の
他の各変形例を説明するために示す図。

【図８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ凹凸検出光学素子の
さらに他の各変形例を説明するために示す図。

【図９】凹凸検出光学素子のさらに他の変形例を説明す
るために示す図。

【図１０】従来の読取装置の一例の断面図。

【符号の説明】１１面光源１２２次元フォトセンサ１３凹凸検出光学素子１５凸条部２０Ａ、２０Ｂセンサ部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹部及び凸部を有する被読取体の前記凹
部または凸部の形状または位置を読み取る読取装置であ
って、面光源と、この面光源上に設けられ、透光ベース
層、この透光ベース層上に形成された複数のセンサ部、
及び少なくとも前記センサ部間の前記透光ベース層を覆
う透光絶縁膜を有するフォトセンサと、このフォトセン
サ上に設けられ、少なくとも上面に、前記センサ部のピ
ッチよりも小さいピッチで配列された複数の***部を有
する凹凸検出光学素子とを具備し、前記面光源から出射
され、前記凹凸検出光学素子の各***部に斜め下方から
入射される光を、前記各***部で主として多重反射させ
て前記各センサ部に入射させることを特徴とする読取装
置。
【請求項２】請求項１記載の発明において、前記フォ
トセンサは、センサ部が２次元状に配列された２次元フ
ォトセンサからなることを特徴とする読取装置。
【請求項３】請求項１または２記載の発明において、
前記フォトセンサの各センサ部は、前記面光源側に遮光
性を有する材料からなる第１ゲート電極が配置され、前
記凹凸検出光学素子側に透光性を有する材料からなる第
２ゲート電極が配置された光電変換トランジスタによっ
て構成されていることを特徴とする読取装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の発明に
おいて、前記フォトセンサは、各センサ部の部分が該セ
ンサ部間の部分よりも厚くて、表面が非平坦状となって
いることを特徴とする読取装置。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の発明に
おいて、前記凹凸検出光学素子は前記フォトセンサ上に
一体に形成されていることを特徴とする読取装置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の発明に
おいて、前記凹凸検出光学素子の各***部は、断面が曲
面状の棒状であって並列されていることを特徴とする読
取装置。
【請求項７】請求項１〜５のいずれかに記載の発明に
おいて、前記凹凸検出光学素子の各***部は、表面が曲
面状であって２次元状に配列されていることを特徴とす
る読取装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の発明に
おいて、前記フォトセンサのセンサ部は前記凹凸検出光
学素子の***部のピッチの整数倍で配列されていること
を特徴とする読取装置。
【請求項９】請求項１〜７のいずれかに記載の発明に
おいて、前記フォトセンサのセンサ部は前記凹凸検出光
学素子の***部のピッチの非整数倍で配列されているこ
とを特徴とする読取装置。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかに記載の発明
において、前記凹凸検出光学素子の***部は透光性材料
のみで形成されていることを特徴とする読取装置。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかに記載の発
明において、前記凹凸検出光学素子の厚さは３０〜２０
０μｍ程度であることを特徴とする読取装置。
【請求項１２】請求項１〜４のいずれかに記載の発明
において、前記凹凸検出光学素子は複数の光ファイバを
並列して板状としたものからなることを特徴とする読取
装置。
【請求項１３】凹部及び凸部を有する被読取体の前記
凹部または凸部の形状または位置を読み取る読取装置で
あって、面光源と、この面光源上に設けられ、透光ベー
ス層、この透光ベース層上に形成された複数のセンサ
部、及び少なくとも前記センサ部間の前記透光ベース層
を覆う透光絶縁膜を有するフォトセンサと、このフォト
センサ上に設けられ、上面側に高反射層を有する凹凸検
出光学素子とを具備することを特徴とする読取装置。
【請求項１４】請求項１３記載の発明において、前記
フォトセンサは、センサ部が２次元状に配列された２次
元フォトセンサからなることを特徴とする読取装置。
【請求項１５】請求項１３または１４記載の発明にお
いて、前記フォトセンサの各センサ部は、前記面光源側
に遮光性を有する材料からなる第１ゲート電極が配置さ
れ、前記凹凸検出光学素子側に透光性を有する材料から
なる第２ゲート電極が配置された光電変換トランジスタ
によって構成されていることを特徴とする読取装置。
【請求項１６】請求項１３〜１５のいずれかに記載の
発明において、前記フォトセンサは、各センサ部が該セ
ンサ部間よりも厚くて、表面が非平坦状となっているこ
とを特徴とする読取装置。
【請求項１７】請求項１３〜１６のいずれかに記載の
発明において、前記高反射層は屈折率の異なる複数の層
からなることを特徴とする読取装置。