CN100576574C - 固体摄像元件、光检测器和使用它的认证装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种固体摄像元件、光检测器和使用它的认证装置。提高固体摄像元件和用它的光检测器的检测灵敏度。提供搭载提高了检测灵敏度的光检测器的认证装置。在固体摄像元件中，夹着光电变换单元在两侧设置反射层，并且在配置在光入射侧的第1反射层(121)上设置光入口(128)，并且在与其对应的位置上设置聚光单元(122)。又在光电变换单元和第2反射层(120)之间，设置透明层(136)。优选的是作为第2反射层(120)的形状，采用入射到2个反射层之间的光不流出到外部的构造。

Description

固体摄像元件、光检测器和使用它的认证装置
技术领域
本发明涉及由多晶硅膜或非晶体硅膜那样的薄膜光电吸收材料形成的光电变换元件、图像传感器、太阳能电池、X射线平板传感器(X-ray flat panel sensor)等的固体摄像元件或检测器，和搭载它们的例如液晶显示器、生物体认证装置、太阳光发电系统、X射线摄像系统、数字照相机那样的装置。
背景技术
至今在可见光检测器中，主要用晶体硅，但是近年来，广泛地利用使用非晶体硅或多晶硅的薄膜传感器。
非晶体硅膜在除了光检测器外，也可用于太阳能电池或X射线平板传感器等。它们能够只在玻璃或塑料等的比较便宜的基板的需要部分上作为半导体层形成，也容易进行大面积化，其制造步骤也比较容易。因此与单晶硅或多晶硅比较，具有能够低价格化那样的优点。但是与晶体硅比较，存在着检测效率或到电信号的变换效率低那样的问题，又晶体硅在波长800nm附近的近红外光区域中表示出峰值灵敏度，直到1100nm附近为止具有灵敏度，相反非晶体硅因为其峰值灵敏度在600nm附近，所以特别是对近红外光区域中的光的灵敏度低。因此，当用作该波长的光检测器时就成为问题。
当通过非晶体硅的厚膜化来解决该问题时，除了为了均匀地增加膜厚需要高技术水平外，还存在着制造时的成品率低下，叠层时间的长时间化，难以实现微细化等的问题，可成为高价格化的主要原因。
另一方面，多晶硅正广泛地用于使用象素TFT的液晶显示装置中。并且近年来，正在开发装入液晶显示器中的光检测器等。通过这样地使用多晶硅，存在着将光检测器混合安装到液晶等的其它装置中，能够使它的周围电路共同化或能够将放大器那样的电路内置于传感器内等的优点。但是多晶硅膜存在着在450nm到500nm的蓝色光的波长附近具有峰值灵敏度，从红色光到近红外光几乎没有灵敏度那样的问题。其原因特别是因为膜厚薄。通常，多晶硅膜是通过将准分子激光(excimer laser)发射到非晶体硅膜使其熔融固化得到的，其厚度受到准分子激光浸透到非晶体硅膜中的厚度的限定，例如如专利文献3中记载的那样，其极限约为50nm。
作为提高对厚膜化存在极限的这些材料的检测灵敏度的有效方法，是用设置在入光面的相反面上的反射层再次使没有被半导体层吸收的光返回到半导体层中被吸收的方法，在专利文献1中，提出了高效率反射层的制造方法。又在专利文献2中，提出了为了在反射层中实现对光反射有效的100nm以上的凹凸，在光电变换膜和反射层之间设置透明性基板的构造。
进一步在专利文献3中，提出了将多晶硅制的光电变换膜制作成凹凸形，通过使光斜入射而在光电变换膜内引起多重散射，提高可见光的灵敏度的方法。
[专利文献1]特开2001-100389号公报
[专利文献2]特开平5-218469号公报
[专利文献3]特开2004-247686号公报
但是在上述专利文献1，2的构造中，存在着不能说充分提高了检测灵敏度的情形。又在专利文献3中记载的方法中，只有仅仅一部分光在光电变换膜内发生多重散射，存在着不能说检测灵敏度的提高是充分的情形。
这样，在至今的方法中对高灵敏度化存在着极限。
发明内容
本发明通过在固体摄像元件中，采用夹着光电变换单元在两侧设置反射层，并且使光高效率地入射到光电变换单元的构造，进一步使入射到2个反射层之间的光不流出到外部的构造，由此解决上述课题。
即，本发明的固体摄像元件的构造为，备有由入射的光产生电信号的光电变换单元、对入射光实质上透明的透明层、和反射入射光的第1反射层和第2反射层，第1反射层和第2反射层经过上述透明层夹着上述光电变换单元，由上述第1反射层和第2反射层使入射光分别反射1次以上，多次导入到上述光电变换单元。
本发明的固体摄像元件，例如，备有由入射的光产生电子的光电变换层；配置在上述光电变换层的光入射侧，实质上透明的第1电极；在上述光电变换层的与上述光入射侧相反的一侧上与上述第1电极相对置地配置，检测在上述光电变换层中产生的电子的实质上透明的第2电极；与上述第1电极相接而配置在上述光入射侧，在与上述第1电极相接的面上具有反射面的第1反射层；配置在上述第2电极的与上述光入射侧相反的一侧上，在与上述第2电极对置的面上具有反射面的第2反射层；和配置在上述第1电极和第1反射层之间，和/或上述第2电极和第2反射层之间的透明层。
在具有多个这种固体摄像元件的光检测器中，光能够在第1反射层和第2反射层之间往复多次。这时可以将光导入到光电变换层3次以上，与至今的导入2次以下的情形比较，能够提高检测效率、检测器或元件的灵敏度。
本发明的固体摄像元件作为高效率地将光入射到光电变换单元的构造，例如，第1反射层备有透过入射光的入光口。又，在第1反射层的光入射侧，备有用于将入射光会聚在入光口中的聚光单元。
因为根据这种构造，能够从入光口将光导入到元件内，将在元件内反射的光中入射到第1反射层的光重新导入到光电变换单元中，所以能够减少不能够检测出的光，能够实现检测效率的提高。
进一步在这种备有上述入光口的固体摄像元件中，上述第1反射层也可以兼用作上述光电变换单元的电极的一方。因此，能够抑制在通过光电变换单元的电极时的光的吸收，能够实现光检测效率的提高。
又，本发明的固体摄像元件中，例如，能够使第1反射层和第2反射层中的至少一方由导电性材料构成，与预定的电位连接。因此，能够防止外因性噪声入射到固体摄像元件并产生噪声。
又，本发明的固体摄像元件通过设置透明层，能够在与其邻接的反射层中，实现对使光反射或散射有效的凹凸或构造。具体地说，第2反射层，在它的反射面的至少一部分中形成凹凸或倾斜面。在第2反射层上形成的凹凸，例如，剖面形状为多个三角形状。或者，剖面形状为二等边三角形状的凸部或凹部，它的顶点位于通过上述入光口中心的垂直线上。
根据第2反射层的上述构造，能够实现由第2反射层反射的光避开入光口只在第1反射层的反射面反射等的设计，可以抑制来自入光口的光的逃逸。而且也可存在在第1反射层上设置同样的构造的情形或设置在第1反射层和第2反射层两者上的情形等，能够实现同样的效果。进一步在具有多个具备这些构造的固体摄像元件的光检测器中，可以实现抑制对邻接的固体摄像元件的串扰的设计。
又，本发明的固体摄像元件，例如上述入光口的中心与上述固体摄像元件的中心不同。因此，能够提高光电变换单元内的光检测区域或到固体摄像元件外部的光逃逸等的设计的自由度。
进一步在这种备有上述入光口的固体摄像元件中，上述第1反射层在剖面中被上述入光口分离成第1区域和比该第1区域窄的第2区域，上述第2反射层以主要在上述第1区域中反射该入射光的方式形成有凹凸或倾斜面。因此在固体摄像元件内，能够增加入射光在第1反射层和第2反射层反射的次数，能够提高光的检测效率。
本发明的光检测器是排列多个上述本发明的固体摄像元件的光检测器。例如，本发明的光检测器备有：基板；在上述基板上形成的，由多个固体摄像元件构成的元件阵列；和驱动上述多个固体摄像元件的驱动电路；上述多个固体摄像元件构成为从上述基板侧顺序地配置第2电极、光电变换层和第1电极，在多个上述固体摄像元件中电连接上述第1电极或第2电极；在上述基板和上述元件阵列的第2电极之间在与上述元件阵列相对置的面上形成具有反射面的第2反射层；在上述元件阵列的第1电极上，具有透过入射光的光入口，在与上述元件阵列相对置的面上配置具有反射面的第1反射层；在上述元件阵列的第1电极和上述第1反射层之间，和/或上述元件阵列的第2电极和上述第2反射层之间形成有使光透过的透明层。
或者，备有：基板；在上述基板上形成的，由多个固体摄像元件构成的元件阵列；和驱动上述多个固体摄像元件的驱动电路；上述多个固体摄像元件具有从上述基板侧顺序地配置第2电极、光电变换层和第1电极、在上述多个固体摄像元件中电连接上述第1电极或第2电极的构造；上述基板由使光透过的材料构成，在与形成上述元件阵列的面相反侧的面上，形成在与上述元件阵列相对置的面上具有反射面的第2反射层；在上述元件阵列的第1电极上，配置着在与上述元件阵列对置的面上具有反射面的第1反射层；上述第1反射层或第2反射层备有透过入射光的光入口。
本发明的光检测器，因为具有各固体摄像元件在第1反射层和第2反射层之间配置了透明层和光电变换层的构造，所以能够使入射到元件内的光在第1反射层和第2反射层之间长时间停留，得到高的检测效率。
特别是通过具有各固体摄像元件的透明层在与邻接的固体摄像元件的透明层之间备有使光反射的第3反射层和/或遮蔽光的遮蔽层的构造，可以使朝向邻接元件的光回到元件内，能够减少对邻接元件的串扰和提高检测效率。
又，通过采用将各固体摄像元件备有的用于切换接通·断开的切换单元设置在第1反射层的没有形成光入口的阴影部分中的构造，切换单元备有将光反射的第4反射层和/或遮蔽光的遮光层的构造，不产生由光入射到切换单元而生成的疑似信号(error signal)或噪声，能够提高电信号的精度。进一步在本光检测器中，通过设置切换单元，能够对1个读出电路切换读出元件而进行读出，能够减小电路规模。
本发明的认证装置备有：输出从可见到近红外光区域的波长的光的光源；检测从上述光源照射到检查对象，进行了反射、透过、在内部的散射的至少1个的光的光检测器；读出来自上述光检测器的信号作成上述检查对象的生物体信息的数字图像的读出电路；预先存储上述检查对象的生物体信息的存储单元；和对上述读出电路作成的数字图像进行信号处理并提取信息，比较提取信息和存储在上述存储单元中的生物体信息，进行个人认证的认证单元。用本发明的光检测器作为光检测器。
本发明的认证装置是，例如，根据手指、手掌、手背中的至少1个的静脉像进行个人认证的静脉认证装置。又例如，是根据指纹进行个人认证的指纹认证装置。
如果根据本发明，则例如在用多晶硅或非晶体硅制作光电变换膜的固体摄像元件中，能够提高检测灵敏度。又在备有多个该固体摄像元件的光检测器中，能够提高对可见光或近红外光的检测效率，并且能够抑制高灵敏度化时产生的象素之间的串扰。进一步能够提供搭载了这些固体摄像元件或光检测器的高精度的个人认证装置和装置。
附图说明
图1是表示应用本发明的光检测器的一个例子的图。
图2是表示图1的光检测器的电路结构的图。
图3是表示第1实施方式的光检测器的图，是在图1的切断线A上的剖面图。
图4是用于说明第1实施方式中的透明膜136的效果的说明图。
图5是用于说明第1实施方式的光检测器的制作步骤的一个例子的说明图。
图6是能够适用于第1实施方式的光检测器，用于说明与图3不同的1个构造的说明图。
图7是用于说明第2实施方式的反射层121的凹凸形状的设计的光检测器的剖面图。
图8是第3实施方式的光检测器的剖面图。
图9是第4实施方式的光检测器的剖面图。
图10是第5实施方式的光检测器的剖面图。
图11是第6实施方式的光检测器的剖面图。
图12是第7实施方式的光检测器的剖面图。
图13是第8实施方式的光检测器的剖面图。
图14是第9实施方式的光检测器的剖面图。
图15是第10实施方式的光检测器的剖面图。
图16是表示第11实施方式的光检测器的图，是在图1的切断线B上的剖面图。
图17是第12实施方式的光检测器的剖面图。
图18是表示本发明的认证装置的一个实施方式的外观的图。
图19是图18的指静脉认证装置的在切断线C上的剖面图。
图20是表示图18的指静脉认证装置的个人认证处理的流程的图。
图21是表示本发明的认证装置的其它实施方式的外观的图。
图22是图21的指静脉认证装置的在切断线C上的剖面图。
图23表示用于实施例的光电变换元件的构造的图。
(符号说明)
101......光检测器，102......受光部，103......基板，104......读出电路，105......移位寄存器，106......控制电极焊盘，108......IC芯片，109......积分器，110......固体摄像元件(光电变换元件)，113......光电变换部，114......开关，115......输出用电极焊盘，120......第2反射层，121......第1反射层，122......微透镜，123......共同电极(第1电极)，124......象素电极(第2电极)，125......光电变换层，126......元件宽度，127......第1反射层的反射面，128......入光口，131......元件间遮蔽层，132......入射光，133......绝缘膜，135......光电变换元件，136......透明层，137、138......粘合剂，140......绝缘层，180......开关遮蔽层，160......指静脉认证装置，161......装置封装，162......外壁，165......二极管，166......准直仪(collimator)，168......遮光板，169......摄影窗，170......窗，172......玻璃
具体实施方式
下面说明本发明的实施方式。首先，参照图1和图2说明作为应用本发明的光检测器的一个例子，使用薄膜硅的光检测器。图1是光检测器的示意图，图2是用于说明光检测器的电路结构的电路图。
如图1所示，光检测器101由受光部102、基板103、读出电路104、移位寄存器105、控制电极焊盘106、输出用电极焊盘115构成。受光部102由多个固体摄像元件110构成，各固体摄像元件110由光电变换部113和开关114构成(图中以1个固体摄像元件作为代表表示113，114)。图示的光检测器的构成是应用本发明的光检测器的一个例子，本发明不限定于此。又在图中，为了使说明简单起见，表示了数量比较少的固体摄像元件110、电极焊盘106、115，但是固体摄像元件110、电极焊盘106、115的数量也可以是各种各样的。
用图2的电路图说明用该光检测器的读出检测信号的方法。使光照射受光部102，由光电变换部113变换成电荷，积蓄在它的寄生电容中。通过接通开关114读出该电荷，但是从移位寄存器105供给用于上述动作的控制信号。该移位寄存器105，当将接通信号输入到控制用电极焊盘106中时，对每个由控制线112连接的列，接通开关114。从而能够同时读出同一行的元件110的电荷。因此读出的电荷通过信号线116到达读出电路104，受到信号处理。在该读出电路104中，首先用积分器109积蓄电荷，变换成电压信号。其次用IC芯片108对每一列进行取样保持(sample and hold)，实施模拟数字变换(AD变换)。这时一面顺序切换列一面进行AD变换，从输出用电极焊盘115顺序输出数字信号。其次，移位寄存器105，切换进行读出的行，进行同样的处理得到数字信号。通过全部实施进行这种读出的行的切换，能够读出受光部102的全部固体摄像元件110的信号。
此外，这里，说明了光电变换部113的电容只是它的寄生电容的情形，但是本发明不限于此，也可以是另外设置电容的情形。又，说明了开关是对每个元件110的，通过切换它们读出信号的情形，但是本发明不限于此，也可以是如CCD(Charge Coupled Device)那样地传送电荷的情形或不设置开关而对每个象素与读出电路连接的情形等，种种读出样式和电路结构。
本发明涉及构成如以上说明了的光检测器的固体摄像元件(光电变换元件)110的构造。以下，说明本发明的固体摄像元件110的各实施方式。
<第1实施方式>
在图3中表示了本发明的固体摄像元件110的第1实施方式的构造。图3表示在切断线A切断图1所示的固体摄像元件的剖面图，图中，上侧是接受入射光132的一侧，宽度126是1个固体摄像元件110的宽度。该固体摄像元件110具有在基板103上形成反射层(第2反射层)120、透明层136、光电变换元件135、反射层(第1反射层)121和微透镜122，第2反射层120和第1反射层121夹着邻接的透明层136和光电变换元件135，并且在第1反射层121上配置微透镜122的构造。
又，在图3所示的例子中用粘合剂137将反射层120粘合在基板103上，用粘合剂138将微透镜122粘合在反射层121的反射面127上。
第2反射层120和第1反射层121具有将入射到固体摄像元件110的光封闭在两者之间的功能，在相互对置的面上形成将光反射的反射部。反射部是镜面等具有光反射性的面，具体地说，能够通过利用蒸镀等形成铝、银等金属的薄膜来形成反射部。或者反射层120，121也可以是加入了白色颜料的树脂层。此外，反射部的反射性越高越好，备有例如能够反射入射的光的40％以上的反射性就可以。
在考虑光电变换元件135和透明层136的光透过率的情形中，当令第1反射层121的反射率为R1，第2反射层120的反射率为R2，光透过光电变换元件和透明层的透过率为T时，T×T×R1×R2在0.1以上是优选的。通过满足这样的范围，能够有效地提高检测灵敏度。特别是，当能够忽视光从入光口的逃逸时，检测灵敏度能够提高1成以上。
又，在第1反射层121中，形成入射光132透过的入光口128。入光口128实质上是透明的就可以，既可以是孔(空气)，也可以由实质上透明的材料构成。实质上透明指的是具有例如50％以上的透过率。入光口128的形状可以取各种形状。例如既可以是沿与图1的切断线A正交的方向延伸的沟状，也可以是圆形或多边形。可以用象素的宽度126或后述的透明层136的厚度等的关系适当地决定入光口128的宽度(直径)。作为一个例子，当象素的宽度126为100μm时，入光口128的宽度例如为20μm。
微透镜122是使与固体摄像元件110的大小相符的凸透镜形状与固体摄像元件110的排列相符地排列的，使入射到固体摄像元件110的光会聚，导入到入光口128。
光电变换元件135，具有由共同电极123和象素电极124夹着光电变换膜125的构造，以使共同电极123成为受光侧的方式进行配置。共同电极123和象素电极124由对入射光132实质上透明的材料，例如ITO(铟锡氧化物)、氧化铟(In2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化锌(ZnO)膜形成，具有例如50％以上的透过率。构成共同电极123和象素电极124的材料既可以相同也可以不同，而且透过率也既可以相同也可以不同。
光电变换膜125由多晶硅膜或非晶体硅膜构成。其膜厚在多晶硅膜时，例如为50nm。在非晶体硅膜时，例如为500nm。
从入光口128进入固体摄像元件110内的光，通过透明的共同电极123到达光电变换膜125，一部分被吸收，经过光电变换，积蓄与被各象素电极124吸收的光量对应的电荷。
透明层136是使光透过的层，例如由玻璃或丙烯等的塑料等的使光透过的材料形成。又，也可以代替玻璃或塑料，只设置空间。即透明层136也可以是空气或真空的层。透明层136具有50％以上的透过率是优选的。
通过设置透明层136，能够减小从第2反射层120观察入光口128的立体角，因此，可以在由第2反射层120反射的入射光中，减少从入光口128逃逸的光的比例，增加光在包含光电变换元件135的第2反射层120和第1反射层121之间往复的量(次数)。
可以用象素的宽度126或上述的入光口128的大小等的关系适当地决定透明层136的厚度。作为一个例子，当象素的宽度126为100μm时，入光口128的宽度为20μm时，透明层136的厚度为100μm。
在上述结构中，对固体摄像元件110接受的光132由微透镜122会聚，从第1反射层121的入光口128入射到光电变换元件135，通过透明的共同电极123到达光电变换膜125并且一部分被吸收。没有被光电变换膜125吸收的光，透过象素电极124和透明层136到达第2反射层120。光被第2反射层120的镜面反射，再次经过透明层136，到达光电变换膜125，这里一部分被吸收。进一步，透过了光电变换膜125的光的一部分到达第1反射层的反射面127，再次被反射而到达光电变换膜125，一部分被吸收。此后重复这种往复，一部分从入光口逃逸到外部，一部分被光电变换膜125以外的物体吸收，但是多数的光能够被光电变换膜125吸收。
当入射到固体摄像元件110的光在第2反射层120和第1反射层121之间重复来回时，由于存在透明层136，如上所述，能够减小从第2反射层120的反射点观察入光口128的立体角，能够增加光往复的量(次数)。用图4详细说明该透明层136的效果。
如图4所示，为了使从入光口128入射，由反射层120反射的光132，不从入光口128逃逸而到达反射部127，需要使反射层120中的反射角比图4所示的角度β大。即，可以将以比角度β大的角度从入光口128入射的光封闭在固体摄像元件110内，角度β越小，封闭在固体摄像元件110内的光的比例越大。角度β是从反射点观察入光口的立体角，当令入光口128的宽度为W，第1反射层121的反射面127和第2反射层120的距离为D时，由β＝tan-1(W/2D)表示。从而，W越小，D越大β的值越小，但是当入光口128的宽度相对元件宽度126窄时，入射到元件内的光量减少。另一方面，光电变换元件135是薄膜，难以进行厚膜化。因此在本实施方式中，通过插入透明层136，加长第1反射层121的反射面127和第2反射层120的距离D，使观察角减小。
具体地说，例如当令入光口宽度W为20μm，光电变换元件135的厚度D1为50nm，透明层136的厚度D2为100μm时，在具有透明层136的情形中β成为5.7度。与此相对，在没有透明层136的情形中β成为89.7度。从而在具有透明层136的情形中以0～90度的入射角入射的光几乎不会从入光口128逃逸而到达反射层121的反射面127，产生再次由光电变换元件135检测出来的机会，与此相对，在没有透明层136的情形中，入射的光的大多数从入光口128逃逸到外部，不能够检测出这些光。这样通过设置透明层136，可以将更多的光封闭在固体摄像元件110内并检测出来。
这样一来将光多次导入光电变换膜125并吸收，在光电变换膜125中产生电子和空穴的对。因为该电荷量依赖于入射光量，所以对每个元件101从共同电极123和象素电极124读出该电荷量，能够使入射光量的分布图像化。
下面用图5说明光检测器101的制作方法的一个例子。但是，本实施方式的光检测器101的制作方法不限定于此。
首先如图5的步骤1所示，作为透明层136用玻璃板或塑料板，在其上设置象素电极124。该象素电极124对入射光是透明的，例如是ITO、氧化锡、氧化锌等。当用ITO时，例如用电子束蒸镀法、DC磁控管(magnetron)溅射法等的方法进行制作。当用氧化锡时，例如用电子线蒸镀法、RF磁控管溅射法、DC磁控管溅射法、喷涂法、CVD法等的方法进行制作。当用氧化锌时，例如用溶胶-凝胶(sol-gel)法、喷涂热解(spray pyrolysis)法、无电场镀敷法、RF磁控管溅射法、DC磁控管溅射法、CVD法、MOCVD法、反应蒸镀法、脉冲激光蒸镀法等的方法进行制作。
其次作为步骤2，在其上制作光电变换膜125。该光电变换膜125，当多晶硅时例如用激光退火法、热晶化(固相生长)法、CVD法等的方法进行制作。当非晶体硅时，例如用辉光放电法、反应性溅射法、离子镀(ion-plating)法、离子聚束法等的方法进行制作。
此后，在步骤3，用与象素电极124同样的方法制作共同电极123。这里，虽然在图5中的步骤中没有记载，但是在进行步骤1到步骤4前，进行用于制作开关114的步骤。
其次在步骤4中，形成第1反射层121。反射层121通过例如用蒸镀法使例如铝、银等的金属成膜进行制作。这时，通过用掩模等覆盖成为入光口128的部分，成膜后除去掩模，形成入光口128。其次在步骤5，在透明层136的图中下面，制作第2反射层120。能够与第1反射层121同样地制作第2反射层120。其次在步骤6，用粘合剂137将在步骤5中得到的叠层体粘合在基板103上，在步骤7中以使入光口128与中心一致的方式，用粘合剂138粘合微透镜122。这样一来，能够制作光检测器101。
如果根据本实施方式，则通过形成用第1和第2反射层121，120夹着光电变换元件135的构造，在配置在光入射侧的第1反射层121中设置入光口128，并且在配置在相反侧的第2反射层120和光电变换元件135之间设置预定厚度的透明层136，能够有效地将从入光口128入射的光封闭在第1和第2反射层121，120之间，增加由光电变换元件135进行了光电变换的光量，提高检测灵敏度。
又，通过在入光口128的光入射侧配置微透镜131等的会聚单元，能够将更多的光会聚到入光口128中。此外，在图示的实施方式中，作为会聚单元用微透镜131，但是本发明不限于此，也可以用其它的光学透镜或格栅、光纤进行会聚。又，本发明也包含不设置会聚单元的构造。
以上，说明了本实施方式的光检测器，但是上述说明中的材料或构造是本实施方式的光检测器的一个例子，可以进行种种变更。例如，在图中，表示在基板103和光电变换元件135之间设置了第2反射层120和透明层136的结构，但是也可以形成省略了图3中的基板103和粘合剂137，透明层136兼用作支持光检测器的基板103的构造。这时，用透过光的材料构成基板103。在它的一侧设置光电变换元件135，在另一侧设置第2反射层120。
又，在上述说明中，当反射层120、121是金属时，也可以使它的至少一方与例如读出电路、控制电路或电源等的接地或它的电极电位等电连接。通过这样的构造，能够减少通过从外部流入的外因性噪声流入到光检测器101中，由光电变换元件135或布线等检测出它们来，在光检测器101的输出信号中生成的疑似信号或噪声。
又在上述说明中，另外设置第1反射层121和共同电极123，但是这是本实施方式的光检测器的一个例子，也可以使第1反射层121和共同电极123成为一体。这时，共同电极123利用将光反射的原材料，例如前面作为第1反射层121记述的铝或银等的金属进行制作。进一步共同电极123具有入光口128，从那里使光入射到光电变换元件135内。这时因为光能够不经过电极直接到达光电变换层125，所以没有第1反射层121中的衰减。另一方面，即便用例如ITO等的透明电极制作共同电极123，透过率也不会达到100％。因此，通过使第1反射层121和共同电极123成为一体，能够提高检测效率。
又在上述说明中，光电变换元件135形成共同电极123和象素电极124相对的构造，但是这是本实施方式的光检测器的一个例子，也存在如图6所示，共同电极123和象素电极124在同一面上的情形。图6所示的光电变换元件135由设置在每个元件101中的光电变换层125和使它们之间电绝缘的绝缘层133构成，分别使共同电极123和象素电极124与光电变换层125的左右两端电连接。在这种构造的光电变换元件中，形成由光电变换层125检测从上下方向来的光，使由此生成的电子或空穴沿左右方向移动并读出的构造。这里光电变换层125例如由非晶体硅制成，绝缘层133例如是氧化硅。
即便在这种光电变换元件135中，通过采用第1反射层121和第2反射层120经过透明层136夹入光电变换层125的构造，也能够实现与上述同样的效果。
又在上述说明中，用由积分器109生成与在光电变换元件135之间发生的电荷量相同的电荷量的构造读出该电荷量，但是这是本实施方式的光检测器的一个例子，可以具有各种不同的构造。例如也可以具备对每个象素生成与电荷量相应的电压信号的电压变换单元，读出由它生成的电压信号。又例如也可以具备放大电荷量的电荷放大单元，读出由它放大了量的电荷量。
又在上述说明中，共同电极123具有与第1反射层121邻接的构造，但是这是本实施方式的光检测器的一个例子，也可以具有象素电极124与第1反射层121邻接的构造，这是不言而喻的。
进一步在本实施方式中，说明了反射层121是平坦的镜面的情形，但是为了防止由反射层121反射的入射光从入光口128逃逸，可以使反射层121的形状不是平坦的，而是具有斜面的，或附加了凹凸的，或设置凹部、凸部等的种种变更。下面，作为第2～第6实施方式，说明使反射层121的形状不同的实施方式。
<第2实施方式>
参照图7说明本发明的第2实施方式的光检测器。在图7中，用相同的标号表示与第1实施方式相同的要素(在以下的图中也同样)。
本实施方式的光检测器中，第2反射层120的形状与第1实施方式的第2反射层120不同。其它的结构与第1实施方式相同。即，本实施方式的第2反射层120，如图7所示，在反射面中具有多个凹凸。因此当反射入射光132时持有大的水平分量，换句话说能够持有大的反射角进行反射。因此因为可以使从入光口128入射的光向第1反射层121反射，所以能够增大由光电变换膜125再检测出的光的量。
说明用于使从入光口128入射的光高效率地向第1反射层121反射的反射面的凹凸。这里为了使说明简单起见，设光在各层的界面上没有折射。
光132在沿入光口128的端部入射的光132在第2反射层120的凹凸面上，以图中α所示的反射角以上的反射角进行反射时，除了散射光被光电变换膜125等吸收外，几乎都能够到达第1反射层121。当令从入光口128和光电变换元件135的境界到凹凸的顶点的最短长度148为D，入光口128的宽度为W时，这时的反射角α由D·tanα＝W表示。从而可知为了使由第2反射层120反射的光(没有被吸收的光)的大部分都到达第1反射层121上，使反射角满足D·tanα≥W就行了。
可知为了赋予这样的反射角，在凹凸的剖面形状为三角形的情形中，当设它的底角为θ时，满足D·tan2θ≥W即可。当具体地求它时，当入光口128的宽度W为20μm，透明层136的厚度D2为100μm，光电变换元件135的厚度D1为50nm，凹凸的高低差在200nm以下时，α在11.3度以上，θ在5.7度以上。从而通过制作这种凹凸，能够更高效率地将光封闭在元件110内并检测出来。
关于第2反射层120的凹凸面，例如可以在制作反射层120前在透明层136的面上制作凹凸，此后蒸镀金属制作反射层120。透明层136的凹凸可以用溅射、微光刻(microlithography)等的众所周知的方法形成。
此外在图中，表示了使第2反射层120的整个面成为凹凸面的情形，但是也可以形成将凹凸面部分地只设置在例如元件110的中心附近或与入光口128平行地相对的范围中，将其它部分设置成镜面的构造。当整个面为凹凸面时，使入射到固体摄像元件110的中心附近的光反射到反射层121的反射面127上，但是也可以具有使入射到固体摄像元件110的中心以外的部分的光返回到入光口128的情形或反射到相邻的固体摄像元件110的情形。通过将凹凸面只设置在预定范围中，也可以减少这种不合适的散射。
又，凹凸既可以是规则的，也可以是不规则的。
如果根据本实施方式的光检测器，则能够得到与第1实施方式同样的效果。又通过在第2反射层120上设置凹凸面，能够使没有被光电变换膜125等吸收的入射光在两反射层之间高效率地往复。进一步在本实施方式的光检测器中，通过设置透明层136，除了与第1实施方式同样的效果外，也具有能够实现达到大反射角的凹凸的效果。即当没有透明层136时，不可能得到高低差比光电变换元件135的厚度大的凹凸，但是通过设置透明层136能够实现各种不同大小的凹凸。又在本发明中因为设置着透明层136，所以能够不在象素电极124上设置凹凸，而在反射层120上实现凹凸。因此，能够防止由在象素电极124上设置凹凸而生成的暗电流的增加，在光电变换膜125内发生电场的非均匀性，在光电变换膜125表面中生成的由能级产生的电荷陷阱，发生特性的非均匀性或每个元件110的偏差，发生残像或元件110之间的串扰等。
此外，在本实施方式中，也不限定于图示的构造，可以进行种种变更。
<第3实施方式>
下面参照图8说明本发明的第3实施方式的光检测器。
本实施方式的光检测器中，第2反射层120的形状与第1和第2实施方式不同。其它的结构与第1实施方式相同。即，本实施方式的第2反射层120，如图8所示，反射面是倾斜的，由该反射面使入射的光反射到入光口128的单侧的第1反射层121上。
说明用于使从入光口128入射的光高效率地向第1反射层121反射的反射面的倾斜。这里为了使说明简单起见，设光在各层的界面上没有折射。
在这里，也以除了被光电变换膜125等吸收的外，使入射到入光口128的端部的光的大部分都能够到达第1反射层121的方式，设计反射面的倾斜。即在图8中，为了使入射到入光口128的左端部的光到达位于入光口128的右侧的反射层121，当令光132通过入光口128的端部后到达反射面的最短长度为D，入光口128的宽度为W时，使倾斜的角度ω满足D·tanω≥W。
当具体地求它时，入光口128的宽度W为20μm，透明层136的厚度D2为100μm，光电变换元件135的厚度D1为50nm，ω在5.7度以上。当例如令角度ω为6度，用元件宽度126为100μm的固体摄像元件110实现该构造时，在第2反射层120中，薄的地方和厚的地方的高低差需要约10.5μm大小。例如当光电变换元件135的厚度D2为50nm时，如果没有透明层136则采取这种构造是困难的，但是在本实施方式的光检测器中，因为设置着透明层136，所以能够实现持有可以有效地进行反射的大的ω的反射面。
此外，在图示的实施方式中，表示了只在图1的位置B的线方向具有倾斜的情形。但是也可以具有二维的构造。例如，也可以具有从元件110的角向对角的角倾斜的构造。
<第4实施方式>
下面参照图9说明本发明的第4实施方式的光检测器。
本实施方式的光检测器中，第2反射层120的构造与第1和第2实施方式不同。其它的结构与第1实施方式相同。即本实施方式的第2反射层120如图9所示，具有为了从元件中心150左右对称地将光反射，剖面形状为二等边三角形状，其顶点位于元件中心150的凹凸形状的反射面。由该反射层120，分别将从元件110的中心入射到左侧的光反射到左侧的反射层121，将入射到右侧的光反射到右侧的反射层121。
为了使由这种反射层120反射的光不从入光口128逃逸，而高效率地到达反射层121，优选的是入射到大致元件110的中心的光到达反射层127。这时，当令二等边三角形的底角为γ，光132通过入光口128的中心后到二等边三角形的顶点的最短长度为D，入光口128的宽度为W时，γ满足D·tanγ≥(W/2)就行了。因此可知在本实施方式中，第2反射层120的形状为底角比第2实施方式或第3实施方式的第2反射层小的三角形，能够高效率地反射到反射层121。
在本实施方式中，也因为设置着透明层136，所以能够实现持有可以有效地进行反射的大的底角γ的反射面。即当以具有与元件宽度126相同的底边长度的二等边三角形形状的凸形状作成反射层120的反射面时，到其顶点的高度，例如当元件宽度126为100μm，底角为3度时，需要约2.6μm的高度。这种构造在例如光电变换元件135的厚度D1为50nm时，如果没有透明层136则难以实现，但是能够用本实施方式实现。
此外作为本实施方式的变更例，也可以不使反射面为凸形状，而为凹形状。又凹或凸的形状不限于二等边三角形，也可以是除此以外的三角形。这时优选是两底角与上述情形同样，为左右分别反射到反射层121的角度。进一步凹凸形状不限定于三角形，也可以采取各种不同的形状。进一步在图中，表示了图1的位置A的剖面方向的凹凸形状，但是该构造既可以是一维的也可以是二维的。在前者的情形中，在反射层的面上形成线状的凸形状或凹形状。又在后者的情形中，形成圆锥状或角锥状那样的凸或凹形状。
<第5实施方式>
本实施方式的光检测器的特征是反射层120持有功能不同的2种凸部。即如图10所示，在反射层120的与入光口128对应的范围152中，与第4实施方式同样，形成二等边三角形状的凸部，在与其它元件110邻接的两端部153中，形成倾斜面。当邻接的元件的反射层连续时，两端部153的倾斜面成为二等边三角形状的凸部。位于元件中央的二等边三角形状的凸部以使到达反射层120的光远离元件中心150的方式进行反射，但是位于元件110的端部的倾斜面使光回到光所入射的元件侧。
在本实施方式的光检测器中，根据上述构造，能够一面抑制从入光口128的光的逃逸，一面减少对相邻元件110的串扰。此外图10所示的构造是组合凸部和倾斜面的构造的一个例子，但是不限定于此，也可以具有使来自反射层121的光回到该光所入射的元件110的方向的种种变更例。例如，也可以是将设置在范围152中的凸部代替为凹部。又，两端部153的倾斜面不仅可以设置在元件110的二边上，也可以设置在四边上。
<第6实施方式>
本实施方式的光检测器的特征是凸部具有会聚反射的光的曲面状的镜面。在图11中表示该构造的一个例子。在图11中，在范围152中具有曲面状的镜面，具有从入光口128入射的光越接近元件中心150散射角越大的曲面，会聚反射的光，使其到达反射层121。根据这种构造，能够减少由光的扩展生成的，光从入光口128的逃逸或对相邻元件110的串扰。
进一步如图11所示，在位于元件110的端部的范围153中也具有曲面状的镜面，以会聚由反射层121反射后的光的方式进行反射。根据这种构造，能够进一步减少对相邻元件110的串扰。
在本发明中，在范围152和范围153双方中设置曲面状的镜面，但是本发明不限定于此，也可以设置在其中的一方。进一步，作为曲面也包含二维的构造，能够采用各种不同的形状。
以上，作为本发明的光检测器的实施方式，说明了使第2反射层的反射面形状不同的种种实施方式，但是也可以变更构成元件的各要素的位置或数量。下面，作为第7～第9实施方式，说明各要素的位置或数量与第1实施方式的光检测器不同的实施方式。
<第7实施方式>
本实施方式的光检测器的特征是使入光口128的位置从元件的中心偏离地进行设置。
用图12说明本实施方式的光检测器101的构造。在该光检测器101中，元件110的中心150成为光电变换元件135的中心，但是入光口128的中心151的位置与该元件110的中心150不同。与入光口128的从元件中心的偏离对应，以将光会聚在入光口128中、其中心与入光口128的中心151一致的方式配置微透镜122。
在这种构造中，当光进入元件110内，由反射层120反射时，优选的是反射层120具有反射到接近元件110的中心150处的反射层的反射面127，在图中的元件110中是反射到反射面127-2的构造。根据这种构造，能够实现光在反射层120和反射层121之间往复而能够在光电变换元件135中往复的广大空间，能够减少对相邻元件110的串扰，提高检测效率。
因此，在第2反射层120中，只在与入光口128相对的范围中，形成倾斜面。该倾斜面连续到与从入光口128的中心171的距离近的一侧的邻接元素的境界为止，优选的是成为反射面127-2的阴影的部分是没有倾斜的镜面。因此，由反射层121的反射面127反射后到达反射层120的光以大的反射角反射，能够抑制进入相邻的元件110。这时因为光以一定的反射角在反射层121和反射层120之间往复，所以发射次数大致与从入光口128和反射面127-2的境界到相邻的元件的距离成正比，但是因为没有检测而往复的光量相对反射次数按指数减少，所以可以提高检测效率和减少对相邻元件110的串扰。
<第8实施方式>
本实施方式的光检测器中，透明层136的位置与第1～第7实施方式不同。即，在本实施方式中，如图13所示，将透明层136设置在第1反射层121和光电变换元件135之间。在本实施方式中，与第2～第7实施方式中的第2反射层同样，也可在第1反射层121中设置倾斜面或凹凸，实现使光远离入光口128的构造、在接近元件110的端部的区域中使光回到元件110的中心的构造或会聚光的构造等。因此，能够减少光从入光口128的逃逸或对其它元件110的串扰。
<第9实施方式>
本实施方式的光检测器中，在第1实施方式中的第1反射层121和光电变换元件135之间，设置第2透明层。
即，本实施方式的光检测器如图14所示，在反射层120和光电变换元件135之间设置着第1透明层134，在反射层121和光电变换元件135之间设置着第2透明层136。在本实施方式中，因为形成第1和第2反射层121、120分别经过透明层夹着光电变换元件135的构造，所以不受由光电变换元件135的厚度引起的限制，能够在反射层120和反射层121双方中实现各种不同的形状·构造。因此，能够提高检测效率，减少光从入光口128的逃逸或对其它固体摄像元件110的串扰。
下面说明在本发明的光检测器中备有用于减轻与邻接的固体摄像元件的光串扰的构造的实施方式。
<第10实施方式>
图15表示本实施方式的光检测器的一个例子。
本实施方式的光检测器，在光电变换元件135的光入射侧备有第1反射层121，在相反侧备有透明层136和第2反射层120的结构与第1实施方式相同，但是如图所示，在透明层136的与邻接的元件的境界上备有元件间遮蔽层131。
优选的是元件间遮蔽层131进行例如使光的透过为约20％以下的遮蔽。因此，能够减少对相邻元件110的光串扰。又，元件间遮蔽层131也可以具有将光反射的构造。这时，通过使反射率在例如40％以上来将来到元件110端部的光反射到元件中心150侧，能够提高检测效率。进一步元件间遮蔽层131也可以兼有遮蔽和反射两者的作用。
作为这种元件间遮蔽层131的材料，可以举出遮蔽光的材质，例如是铝、银等的金属、在粘合剂中含有白色颜料等的白色涂料、作为折射率与光电变换膜125不同的物质，产生根据该折射率的差异的反射的物质。元件间遮蔽层131的制作方法例如，通过在各元件的透明层136的侧面上涂敷，蒸镀上述材料的膜等形成的方法，或在构成透明层的玻璃板或塑料板上形成沟，在沟中注入遮蔽光的材料，例如白色涂料等的方法。
此外设置在元件110之间的沟自身也可以作为元件间遮蔽层131起作用。即当作为元件间遮蔽层131设置空气或真空的空间(沟)时，用该沟的侧面反射光，遮蔽光。进一步也可以在该沟的侧面，例如使表面粗糙而成为毛玻璃状等，设置散射光的构造等。
此外在图示的实施方式中，贯通透明层136而设置着元件间遮蔽层131，但是本发明不限定于此，也可以具有不贯通地进行设置的情形。进一步也可以设置在光电变换元件135的一部分上。
又在本实施方式中，将元件间遮蔽层131设置在全部元件110之间，但是也可以每隔几个来设置。进一步在图中，表示在图1的切断线A的方向上设置元件间遮蔽层131的情形，但是也可以具有在与它垂直的方向(图1的切断线B的方向)上设置元件间遮蔽层131的情形、二维地设置在它们双方的情形。
<第11实施方式>
下面作为第11实施方式，说明实现不使光进入元件110的开关141中的构造的光检测器的实施方式。图16表示本实施方式的光检测器。图16是在图1的位置B上的剖面图。
如图16所示，将开关141设置在由反射层121的反射面127形成阴影的部分上，进一步在周围具有开关遮蔽层180。该开关遮蔽层180由遮蔽光的材质，例如铝、银等的金属或在粘合剂中含有白色颜料的白色涂料等制作而成。当开关遮蔽层180由金属制作时，在开关141、光电变换膜125、象素电极124、共同电极123之间设置绝缘层182等的不电接触的构造。该绝缘层182，例如由金属氧化物、硅氧化物、氮化硅等构成。
优选的是开关遮蔽层180例如使光的透过约在20％以下地遮蔽光。因此，能够抑制由开关141检测光而生成的疑似信号或噪声。又，开关遮蔽层152也可以是将光反射的构造。这时，使反射率例如在40％以上是优选的。因此使来到元件110端部的光反射到元件中心150一侧，能够提高检测效率。进一步开关遮蔽层180也可以兼有遮蔽和反射两者的作用。
此外在图中，表示了将第1实施方式的光检测器作为基本，设置了开关遮蔽层180的构成，但是也可以将本实施方式应用于第2～第10实施方式的光检测器中。
<第12实施方式>
本实施方式，在反射层121不具有特定的入光口这点和不具有与这种入光口组合的会聚单元这点与上述各实施方式不同。即，本实施方式的光检测器，在图17中，反射层121是半透镜(one-way mirror)，可以透过入射光132使光进入光电变换元件135，以使光再次进入光电变换元件135的方式反射从反射层120反射过来的光。该半透镜例如是在玻璃的单面上使铬或SUS等以成为半透明的程度形成薄膜而构成的。因此能够将入射光的一部分封闭在元件110内进行检测，可以提高检测效率。
此外即便在不设置作为半透镜的反射层121的情形中，由于折射率不同，也在光电变换膜125与共同电极123的境界或共同电极123与存在于其外侧的空气或真空的境界上发生反射。但是该量不是对提高检测效率有效的量。在本结构中，为了实现有效的检测效率，反射层121具有至少10％以上的反射率，优选具有30％以上的反射率。
进一步在其构造上，半透镜的透过率比玻璃等低。但是为了检测有效光量的光，优选具有例如20％以上的透过率，进一步优选的是透过率和反射率之积例如在0.05以上。
在本实施方式中，因为不需要在第1反射层中设置入光口，在第2反射层中设置凹凸或倾斜等的加工，所以具有容易制造光检测器那样的优点。
以上，说明了本发明的固体摄像元件和搭载它的光检测器的各个实施方式，但是本发明不限定于上述实施方式，可以进行种种变更。例如，也可以将各实施方式中说明了的各要素适当地组合起来。又，也可以从实施方式所示的全部构成要素删除几个构成要素。
下面说明本发明的认证装置。本发明的认证装置搭载了本发明的光检测器。
下面，参照图18～图20说明将本发明的认证装置应用于指静脉认证装置的一个实施方式。图18是装置的外观图，图19是图18的切断面C中的剖面图。该指静脉认证装置160是用拍摄的手指的静脉像，确定个人的装置。如图18所示，具有在装置封装161上，形成由外壁162包围的摄影窗169的外观。
外壁162兼作放置手指163的台子，防止外光入射到设置在摄影窗内的光检测器101。在摄影窗169内，设置由二极管构成的光照射部165和光检测器101，在光照射部165和光检测器101之间，设置着遮蔽光的遮光板168。光检测器101是本发明的光检测器，例如可以用上述第1～第12实施方式的光检测器中的任一个。二极管优选使用产生容易进入手指内部的近红外光的二极管。又，将光照射部165大致设置在手指163可以接触的位置上。进一步在光检测器101上，设置着准直仪166。准直仪166能够防止来自光照射部165的光直接入射到光检测器101中，并且除去在与检测器大致垂直的角度以外入射的散射光线。
虽然在图中没有表示出来，但是该装置封装161，与指静脉认证装置的用途相应地，例如，与个人计算机(PC)或ATM连接。又在PC或ATM中设置着预先登录、存储检查对象的生物体信息的存储器、对光检测器的读出电路得到的数字图像施加信号处理并提取信息，并且比较提取信息和登录在存储器中的个人的生物体信息，进行个人认证的计算机。
参照图20说明在这种结构中，用于进行个人认证的处理流程。
首先，如图19所示，当将手指163放置在指静脉认证装置160上时，二极管165将光照射到手指内部。照射到手指163内部的光，在手指内部被吸收、发生散射，一部分从表面输出。这时，因为静脉内的血液中的脱氧化血红蛋白(deoxyhemoglobin)的吸收与其它组织、血液等不同，所以通过用光检测器101拍摄该光，能够得到它的像(步骤200)。
其次，将这样得到的图像发送到连接着的PC或ATM内的计算机中，在那里进行图像处理，用于指静脉认证。在图像处理中，首先对拍摄的指静脉像进行切出处理201，提取轮廓，只切出手指部分。其次对该图像进行滤波处理202，作成对指静脉需要的空间频率分量的图像。该滤波处理202例如是高通滤波处理。其次在位置对准处理203中，校正手指角度的不同。接着对该图像进行信息提取处理204，只得到个人认证中使用的指静脉像205。该处理是例如从摄影得到的图像中的指静脉的粗细或浓度，只提取个人认证中使用的指静脉的修理。
在个人认证中，进行是否与事先登录的指静脉像206相同的验证处理207。该事先登录的指静脉像206也进行了与上述同样的图像处理。又，根据装置，也可以具有事先登录多个指静脉像206的情形。该验证处理207，例如用众所周知的图案识别技术等，从图像的相互相关性决定一致或不一致。当根据该决定存在相同点时，完成登录人确定步骤209，当不存在相同点时，判定不是登录人，步骤208。结果，例如，当将该指静脉认证装置用于PC中时，例如只在确定登录人时，将用于使PC有效的信号发送到PC中。又例如当将该指静脉认证装置用于ATM中时，只在确定登录人时，例如将可以提取现金所需的信号发送到ATM。
如果根据本实施方式的指静脉认证装置，则通过采用本发明的光检测器作为光检测器，可以拍摄到高精度的指静脉像，结果，能够进行高精度的认证。
此外，上述的指静脉认证装置的外观、构成、处理方法、摄影方法等是其中一个例子，不限定本发明。例如，在图示的装置中，光从图中下方，即从光检测器101侧照射，但是也可以具有从手指侧面，即从与光检测器101垂直的方向入射的方式或从图中上方，即以用光检测器101和二极管165夹着手指的方式照射光的结构。进一步在本实施方式中，记述了用指静脉的认证装置的情形，但是本发明也能够应用于用手掌、手背的静脉的认证装置，这是不言而喻的。
在图21和图22中，展示指纹认证装置的其它实施方式作为本发明的认证装置的其它实施方式。即便在该实施方式中，作为光检测器用本发明的光检测器，例如第1～第12实施方式的光检测器中的任一个，这与图18所示的指静脉认证装置相同。
在该指纹认证装置170中，在摄影窗169的上面设置玻璃172，用手指163遮在玻璃172上进行认证。在该摄影窗169中，设置着将光照射在手指表面上的二极管165、防止光直接入射的遮光板168、和除去直接入射的光和以大致垂直的角度以外入射到检测器的散射光线的准直仪166。该光源的光例如使用可见光或近红外光。
即便在该指纹认证装置170中，指纹认证的方法能够用与例如图20所示的指静脉的认证方法相同的方法来实现，因此，可以拍摄手指表面的指纹，用它进行个人的确定。但是本结构是指纹认证装置的一个例子，可以考虑其它的各种不同的装置结构、形状、方式、处理方法、认证方法。
以上，作为本发明的认证装置的实施方式，说明了指静脉认证装置和指纹认证装置，但是本发明也可以应用于其它的认证装置。例如也能够应用于用虹彩的认证装置或其它的利用光或红外线得到像的各种不同的认证装置，进一步，例如用指静脉和指纹进行个人认证的装置等，用多个方法进行个人认证的装置中。
又，本发明的光检测器，不限于认证装置，可以应用于使用可见光或近红外线进行摄像的、用在宇宙、天体、环境、医疗领域中的观测或摄影用的光检测器的装置等，不管商用、研究用、还是教育用，可用于各种不同的装置中。
[实施例]
下面，说明用于确认由本发明的光检测器进行的检测效率的提高的实施例。
首先作成实际上图23所示的构造1和构造2的光检测器，取得基础数据。这里作为基板136用厚度500μm的玻璃基板，作为光电变换元件135用厚度50nm的多晶硅传感器，作为反射层120用具有镜面反射层的铝箔。又在光源中用500nm波长的光。这时的玻璃基板的透过率在99％以上，能够忽视基板136中的光吸收。
首先测量构造1的光检测器的检测效率和透过率，结果，分别为0.052，0.68。其次测量构造2的光检测器的检测效率，结果，为0.081，与构造1比较达到1.56倍。这里可知当令反射层120的反射率为χ时，根据反射层120，入射入射光量的0.68χ倍的光，到达光电变换元件135，因此因为检测效率增加0.56倍，所以得到0.68χ＝0.56，反射率χ为0.82。
其次用这些结果，如下算出设置了反射层121的构造3的光检测器的检测效率。这里为了容易进行研讨，设能够忽视元件110之间的光的流入流出和光从入光口128的逃逸。能够忽视元件110之间的光的流入流出的情况是指，元件110相对在其中的光的扩展充分大的情形或具有充分防止在元件110之间发生串扰用的构造的情形。能够忽视光从入光口128的逃逸的情况是指，入光口128相对元件110的大小充分小的情形或具有反射层120将大部分光反射到反射层121的反射面127的构造的情形。
首先当假定反射层121的反射率与反射层120相同，令入射到元件110的光量为1时，反射层121反射的光量为0.682×0.822＝0.31。从而，当使该光再一次在光电变换元件135中往复时，光检测器的检测效率增加0.081×0.31＝0.025的大小。进一步，当继续由反射层120和反射层121进行的反射，光在光电变换元件135中往复直到被检测出为止时，检测效率成为0.081×(1+0.31+0.312+......)＝0.117。从而通过设置反射层121使检测效率从0.081到达0.117，能够提高44％的大小。这样确认了本光检测器101的构造对检测器的高灵敏度化是有效的。
但是，至少在最初光到达反射层121并反射之前，失去大部分光的情形中，本发明的效果小。因此，当令反射层120的反射率为R1，反射层121的反射率为R2，光透过光电变换元件135和透明层136的透过率为T时，优选是T×T×R1×R2在0.1以上。
如果根据本发明，则能够提供改善了变换效率的光电变换元件和改善了光检测效率的光检测器。能够将这些光电变换元件和光检测器用作装入认证装置等中的光检测器或摄像元件，因此能够提供高精度的认证装置。

Claims (20)

1.一种固体摄像元件，其特征在于，备有：
由入射的光产生电子的光电变换层；
配置在上述光电变换层的光入射侧，实质上透明的第1电极；
在上述光电变换层的与上述光入射侧相反的一侧上与上述第1电极相对置地配置，检测在上述光电变换层中产生的电子的实质上透明的第2电极；
与上述第1电极相接而配置在上述光入射侧，在与上述第1电极相接的面上具有反射面的第1反射层；
配置在上述第2电极的与上述光入射侧相反的一侧上，在与上述第2电极相对置的面上具有反射面的第2反射层；和
配置在上述第1电极和第1反射层之间，和/或上述第2电极和第2反射层之间的透明层。
2.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于：
上述第1反射层备有使入射光透过的入光口。
3.根据权利要求2所述的固体摄像元件，其特征在于：
在上述第1反射层的上述光入射侧，备有将入射光会聚在上述入光口的聚光单元。
4.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于：
上述第1反射层和第2反射层中的至少一方由导电性材料构成，与预定电位连接。
5.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于：
上述光电变换层，由非晶体硅或多晶硅构成。
6.根据权利要求1所述的固体摄像元件，其特征在于：
上述第1反射层和/或第2反射层在它们的反射面的至少一部分上形成有凹凸或倾斜面。
7.根据权利要求6所述的固体摄像元件，其特征在于：
在上述第1反射层和/或第2反射层上形成的每个凹凸的剖面形状为三角形状。
8.根据权利要求2所述的固体摄像元件，其特征在于：
上述入光口的中心与上述固体摄像元件的中心不同。
9.根据权利要求8所述的固体摄像元件，其特征在于：
上述第1反射层在它的剖面上，由上述入光口分离成第1区域和比该第1区域窄的第2区域；
上述第2反射层，以主要在上述第1区域中反射入射光的方式形成有凹凸或倾斜面。
10.根据权利要求2所述的固体摄像元件，其特征在于：
上述第1反射层兼用作上述光电变换单元的第1电极或者第2电极。
11.一种固体摄像元件，其特征在于，具有：
由入射的光产生电信号的光电变换单元；
对入射光实质上透明的透明层；和
反射入射光的第1反射层和第2反射层，
构成为，上述第1反射层和第2反射层隔着上述透明层夹着上述光电变换单元，在上述第1反射层和第2反射层上分别反射入射光1次以上，多次导入到上述光电变换单元。
12.根据权利要求11所述的固体摄像元件，其特征在于：
上述光电变换单元构成为备有：
由入射的光产生电荷的光电变换层；
配置在上述光电变换层的光入射侧，实质上透明的第1电极；和
在上述光电变换层的与上述光入射侧相反的一侧上与上述第1电极相对置地配置，实质上透明的第2电极，
其中，上述第1电极和第2电极读出上述电荷的量或由该电荷产生的电信号；
上述第1反射层在与上述第1电极相对置的面上具有反射面，且该第1反射层配置在上述第1电极的上述光入射侧；
上述第2反射层在与上述第2电极相对置的面上具有反射面，且该第2反射层配置在上述第2电极的与上述光入射侧相反的一侧上；
将上述透明层配置在上述第1电极和第1反射层之间，和/或上述第2电极和第2反射层之间。
13.一种光检测器，具备：
基板；
在上述基板上形成的、由多个固体摄像元件构成的元件阵列；和
驱动上述多个固体摄像元件的驱动电路，
上述多个固体摄像元件构成为从上述基板侧开始顺序地配置第2电极、光电变换层和第1电极，电连接上述第1电极或第2电极，上述光检测器的特征在于：
在上述基板和上述元件阵列的第2电极之间，在与上述元件阵列相对置的面上形成具有反射面的第2反射层；
在上述元件阵列的第1电极上，具有使入射光透过的光入口，在与上述元件阵列相对置的面上配置着具有反射面的第1反射层；
在上述元件阵列的第1电极和上述第1反射层之间，和/或在上述元件阵列的第2电极和上述第2反射层之间形成有使光透过的透明层。
14.一种光检测器，具备：
基板；
在上述基板上形成的、由多个固体摄像元件构成的元件阵列；和
驱动上述多个固体摄像元件的驱动电路，
上述多个固体摄像元件构成为从上述基板侧开始顺序地配置第2电极、光电变换层和第1电极，电连接上述第1电极或第2电极，上述光检测器的特征在于：
上述基板由使光透过的材料构成，在与形成上述元件阵列的面相反侧的面上形成在与上述元件阵列相对置的面上具有反射面的第2反射层；
在上述元件阵列的第1电极上，配置着在与上述元件阵列相对置的面上具有反射面的第1反射层；
上述第1反射层或上述第2反射层备有使入射光透过的光入口。
15.根据权利要求13所述的光检测器，其特征在于：
各固体摄像元件的透明层在与邻接的固体摄像元件的透明层之间备有反射光的第3反射层和/或遮蔽光的遮蔽层。
16.根据权利要求13所述的光检测器，其特征在于：
各固体摄像元件备有切换来自该固体摄像元件的电信号的读出的接通、断开的切换单元，将该切换单元设置在上述第1反射层的没有形成光入口的阴影部分。
17.根据权利要求16所述的光检测器，其特征在于：
上述切换单元备有反射光的第4反射层和/或遮蔽光的遮光层。
18.一种认证装置，其特征在于，备有：
输出从可见光到近红外光区域的波长的光的光源；
检测从上述光源照射到检查对象，并进行了反射、透过、在内部的散射中的至少1个的光的光检测器；
读出来自上述光检测器的信号，作成上述检查对象的生物体信息的数字图像的读出电路；
预先存储上述检查对象的生物体信息的存储单元；和
对上述读出电路作成的数字图像进行信号处理并提取信息，比较提取信息和存储在上述存储单元中的生物体信息，进行个人认证的认证单元，
其中，上述光检测器是根据权利要求13所述的光检测器。
19.根据权利要求18所述的认证装置，其特征在于：
上述生物体信息是手指、手掌、手背中的至少1个的静脉像。
20.根据权利要求18所述的认证装置，其特征在于：
上述生物体信息是指纹。
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