JP2004325288A - 凹凸パターン検出装置、その製造方法、凹凸パターン検出方法および携帯機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズ成分の少ない指紋画像が得られ、高い認証率の指紋認証を行うことができるように改良された凹凸パターン検出装置を提供することを主要な目的とする。
【解決手段】光学プレート６は、凹凸パタ−ンを有する被検体８を当接させる側の一方の面および、この一方の面に対向し、かつ光源１０が実装される他方の面を有する。光学プレート６の厚み部分に、ファイバが束ねられてなるファイバアレイ２１が傾斜して設けられている。ファイバアレイ２１の入射面になる一方端を表面層３１が被覆している。ファイバアレイ２１の出射面になる他方端は、光学プレート６の他方の面に露出している。光学プレート６の他方の面に露出したファイバアレイの出射面には、撮像素子１１が実装されている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、一般に凹凸パターン検出装置に関するものであり、より特定的には、指紋やゴム印等の軟らかい物体の表面に形成されている微小な凹凸パターンを検出する凹凸パターン検出装置に関する。この発明は、また、そのような凹凸パターン検出装置の製造方法に関する。この発明は、さらに、そのような凹凸パターン検出装置が実装された携帯機器に関する。この発明は、さらに、高い認証率の指紋認証を行うことができるように改良された凹凸パターンの検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
指紋等の微小な凹凸パターンを検出する代表的なものとして、光学式の検出装置がある。従来、図１６に示すような、光ファイバを使用した凹凸パターン検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１６において、１はファイバアレイ、１ａはファイバアレイの入射面、１ｂはファイバアレイの出射面である。入射面１ａは、ファイバアレイ１の各ファイバの中心軸に対して所定の角度で傾斜している。光源２から投光された光３は、ファイバアレイ１を透過して入射面１ａに到達する。光３の入射角は、光ファイバのコアと空気との界面における臨界角より大きい。従って、反射光は、入射面１ａの被検体４の凹凸パターンの凹部が対向する部分で全反射となり、被検体４の凸部と接触している部分で媒質相互の屈折率によって非全反射となる。被検体４の凹部が対向している部分での反射光は、被検体４の凸部が接触している部分の反射光よりも強くなるので、反射光は凹凸パターンに応じたコントラストの高いパターンを形成する。出射面１ｂでの光パターンは撮像素子５の撮像面に入力される。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０４５６２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の凹凸パターン検出装置は、上記のように構成されている。
【０００６】
しかしながら、図１６に示すような装置では、ファイバアレイ１を横切って光３を放射していた。ファイバアレイ１を横切って光を放射すると、ファイバ内のコアとクラッドの界面で光が散乱し、全反射光が乱れ、画像のＳ／Ｎ比が劣化する。
【０００７】
また、ファイバアレイ１に吸収体を設けている場合には、光の散乱問題だけでなく、次の問題も生じる。すなわち、被検体である指を置く位置によって、光がファイバを横切る長さが異なり、ひいては、吸収体を通過する距離が異なるようになる。そのため、表面に届く光強度が異なるようになり、全反射光の強度が異なるようになる。その結果、出力の撮像素子５の検出素子間で補正が必要になり、煩雑になるという問題点があった。
【０００８】
さらに、光ファイバが入射面１ａで露出しているため、ファイバが傷つき、表面での散乱が増加し、画像が劣化するという問題があった。また、入射面１ａは、研磨することによっても平坦にならず、入射面１ａで乱反射し、画像が劣化するという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたもので、品質のよい画像を与えることができるように改良された凹凸パターン検出装置を提供することを目的とする。
【００１０】
この発明の他の目的は、ノイズ成分の少ない指紋画像が得られ、ひいては高い認証率の指紋認証を行うことができるように改良された凹凸パターン検出装置を提供することにある。
【００１１】
この発明のさらに他の目的は、入射面の表面を平坦にし、高画質の画像を与えることができるように改良された凹凸パターン検出装置を提供することにある。
【００１２】
この発明の他の目的は、ファイバの表面を傷つけないように改良された凹凸パターン検出装置を提供することにある。
【００１３】
この発明は、そのような凹凸パターン検出装置の製造方法を提供することにある。
【００１４】
この発明の他の目的は、ノイズ成分の少ない指紋画像が得られ、ひいては高い認証率の指紋認証を行うことができるように改良された凹凸パターンの検出方法を提供することにある。
【００１５】
この発明のさらに他の目的は、高い認証率の指紋認証を行うことができるように改良された凹凸パターン検出装置を備える携帯機器を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明の第１の局面に従う凹凸パターン検出装置は、凹凸パタ−ンを有する被検体を当接し測定するための被検体測定部を含む一方の面と、一方の面に対向し、かつ光源が実装される側の他方の面とを有する光学プレートと、光学プレートの厚み部分に傾斜して設けられた、ファイバが束ねられてなるファイバアレイとを備え、ファイバアレイの入射面になる一方端は、光学プレートの一方の面に露出しないように、光学プレートの厚み部分に埋め込まれており、ファイバアレイの出射面になる他方端は、光学プレートの他方の面に露出しており、光学プレートの他方の面に露出したファイバアレイの出射面には、撮像素子が実装されている。
【００１７】
この発明によれば、ファイバアレイの入射面になる一方端が光学プレートの厚み部分に埋め込まれているので、ファイバアレイの一方端は傷つかない。また、被検体を当接させる面を平坦にすることができ、この面での乱反射が防止でき、ノイズ成分の少ない指紋画像が得られる。
【００１８】
この発明の好ましい実施の形態によれば、光学プレートの他方の面には光源が実装されており、光源が設けられる位置は、光源からの放射光が光学プレートの一方の面の被検体測定部において全反射するように選ばれており、ファイバアレイが設けられる位置は、被検体測定部において全反射した放射光が、前記ファイバアレイの入射面に入射するように選ばれており、ファイバアレイの傾斜角度は、放射光の全反射角度と略一致させている。このように構成すると、後述する全反射型の凹凸パターン検出装置となる。
【００１９】
またこの発明の他の実施の形態によれば、光学プレートの他方の面には光源が実装されており、光源が設けられる位置は、光源からの放射光が光学プレートの一方の面の被検体測定部において全反射しないように選ばれており、ファイバアレイの傾斜角度は、光学プレートの一方の面を被検体側へ透過した放射光であって、被検体に当たって散乱され空気層を介して一方の面から光学プレート内に再入射した放射光が、ファイバアレイを伝搬しないように選ばれている。このように構成すると、後述する散乱型の凹凸パターン検出装置となる。
【００２０】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、ファイバアレイは、光源から被検体に向けて放射された放射光がファイバアレイを横切らないように、光学プレートの一方の面から離間して形成されている。このように構成すると、入射光がファイバアレイを横切ることなく、被検体測定部に到達するので、ファイバのコアとクラッドの界面による散乱やファイバの吸収体による光吸収がないため、ノイズ成分の少ない指紋画像が得られ、ひいては高い認証率の指紋認証を行うことができる装置となる。
【００２１】
この発明の好ましい実施の形態によれば、上記ファイバアレイの入射面は、上記光学プレートの上記一方の面と略平行である。
【００２２】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、上記ファイバアレイの入射面は、このファイバアレイのファイバの方向に対して垂直であり、ファイバアレイの一方端は光学プレートの一方の面に近接して形成されている。このように構成すると、ファイバが被検体測定部のすぐ近くにあるので、光の散乱等が少なくなる。
【００２３】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、光学プレートの厚み部分に、ファイバアレイとは逆の傾斜角度で、その入射面から導入された上記光源からの放射光を、その出射面から被検体に向けて投光するための放射光導入用ファイバアレイが埋め込まれている。このように構成することにより、放射光の放射方向の制約を少なくすることができる。
【００２４】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、放射光導入用ファイバアレイの出射面は、光学プレートの一方の面と略平行にされている。
【００２５】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、放射光導入用ファイバアレイの出射面は、放射光導入用ファイバアレイのファイバの方向に対して垂直であり、放射光導入用ファイバアレイの一方端は光学プレートの一方の面に近接して形成されている。このように構成すると、放射光導入用ファイバが被検体測定部の近くにあるので、光の散乱等が少なくなる。
【００２６】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、少なくとも放射光導入用ファイバアレイの出射面から光学プレートの一方の面までの光路を形成する部分を構成する材料の屈折率は、上記放射光導入用ファイバアレイを構成するファイバのコアの屈折率と同じにされている。このように構成することによって、余分な屈折率等を考慮する必要がなくなる。
【００２７】
この発明の他の実施の形態によれば、少なくとも上記放射光導入用ファイバアレイの上記出射面から上記光学プレートの一方の面までの光路を形成する部分を構成する材料の屈折率は、上記放射光導入用ファイバアレイを構成するファイバのコアの屈折率より小さくされている。このように構成することにより、光を、法線から遠ざかるように曲げることができ、その結果、光源と撮像素子を近づけることができ、ひいては装置の小型化を図ることができる。
【００２８】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、少なくとも光学プレートの一方の面からファイバアレイの入射面までの光路を形成する部分を構成する材料の屈折率は、ファイバの屈折率と同じにされている。このように構成することによって、余分な屈折等を考慮する必要がなくなる。
【００２９】
この発明の他の実施の形態によれば、少なくとも上記光学プレートの一方の面から上記ファイバアレイの入射面までの光路を形成する部分を構成する材料の屈折率は、ファイバアレイを構成するファイバのコアの屈折率より小さくされている。このように構成することにより、界面で法線に近づくように光を曲げることができる。その結果、光源と撮像素子を近づけることができ、ひいては装置の小型化を図ることができる。
【００３０】
この発明の他の実施の形態によれば、上記光学プレートを構成する材料の屈折率は、上記ファイバアレイを構成するファイバのコアの屈折率と同じにされている。このように構成することによって、余分な屈折等を考慮する必要がなくなる。
【００３１】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、上記放射光が通過する光路を除いて、上記光学プレートの少なくとも一部が光を吸収する材料（吸収体）で構成されている。吸収体は、外部から入ってくる光を吸収するので、光路を進行する光のみが出射面まで伝搬される。その結果、高画質の画像を安定して得ることができる。
【００３２】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、上記放射光が通過する光路を除いて、上記光学プレートの全てが光を吸収する材料で構成されている。このように構成することによって、さらに高画質の画像を安定して得ることができる。
【００３３】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、光学プレートの一方の面上であって、被検体測定部以外には遮光膜が設けられており、光学プレートの他方の面上であって、光源および撮像素子が実装されている部分以外にも遮光膜が設けられている。このように、遮光膜を設けることにより、外部光を完全に遮断することができる。
【００３４】
この発明の第２の局面に従う凹凸パターン検出装置の製造方法においては、凹凸パタ−ンを有する被検体を配置させる側の一方の面と、一方の面に対向し、かつ光源が実装される側の他方の面とを有する光学プレートであって、その厚み部分に、入射面と出射面とを有するファイバアレイが傾斜して埋め込まれ、かつファイバアレイの入射面が光学プレートの一方の面に露出し、ファイバアレイの出射面が光学プレートの他方の面に露出している光学プレートを準備する工程と、ファイバアレイの入射面を覆うように、光学プレートの一方の面に、光学的に透明な材料で構成された表面層を形成する工程と、光学プレートの他方の面に、ファイバアレイの出射面に接続されるように撮像素子を実装する工程と、光学プレートの他方の面に、光源を実装する工程とを備える。
【００３５】
この発明によれば、ファイバアレイの入射面を覆うように光学プレートの一方の面に光学的透明な材料で形成された表面層を形成するので、ファイバアレイの入射面は光学プレート内に埋め込まれる。
【００３６】
この発明のさらに他の局面に従う凹凸パターン検出装置の製造方法においては、凹凸パタ−ンを有する被検体を配置させる側の一方の面と、一方の面に対向し、かつ光源が実装される側の他方の面とを有する光学プレートであって、その厚み部分に、放射光導入用ファイバアレイおよび検出用ファイバアレイが互いに逆の角度で傾斜して埋め込まれ、かつそれぞれのファイバアレイの一方端が光学プレートの一方の面に露出し、それぞれのファイバアレイの他方端が光学プレートの他方の面に露出している光学プレートを準備する工程と、それぞれのファイバアレイの一方端を覆うように光学プレートの一方の面に光学的に透明な材料で構成された表面層を形成する工程と、光学プレートの他方の面に、放射光導入用ファイバアレイの他方端に接続されるように光源を実装する工程と、光学プレートの他方の面に、検出用ファイバアレイの他方端に接続されるように撮像素子を実装する工程とを備える。この発明によれば、それぞれのファイバアレイの一方端を覆うように光学プレートの一方の面に光学的に透明な材料で形成された表面層を形成するので、放射光導入用ファイバアレイの一方端及び検出用ファイバアレイの一方端は、それぞれ光学プレート内に埋め込まれる。
【００３７】
この発明の第３の局面に従う凹凸パターンの検出方法においては、ファイバアレイが傾斜して埋め込まれた光学プレートの一方の面に含まれる被検体測定部に、凹凸パターンを有する被検体を当接させ、一方の面に対向する光学プレートの他方の面から被検体測定部に向けて、被検体測定部で全反射しない角度で放射光を放射し、光学プレートの被検体測定部の凹凸パターンの凸部が接触する部分で散乱された光の一部を、光学プレートの一方の面とファイバアレイの入射面との間に存在する表面層を通過させ、表面層中を通過してきた光をファイバアレイの入射面からファイバアレイ内に導き、ファイバアレイの出射面に設けられた撮像素子により画像に変換する。
【００３８】
この発明によれば、ファイバアレイの入射面を表面層が覆っているので、被検体を当接させても、ファイバアレイの入射面を傷つけず、全反射型で測定することができる。
【００３９】
この発明の第４の局面に従う凹凸パターンの検出方法においては、ファイバアレイが傾斜して埋め込まれた光学プレートの一方の面に含まれる被検体測定部に、凹凸パターンを有する被検体を当接させ、一方の面に対向する光学プレートの他方の面から被検体測定部に向けて、被検体測定部で全反射しない角度で放射光を放射し、光学プレートの被検体測定部の凹凸パターンの凸部が接触する部分で散乱された光の一部を、光学プレートの一方の面とファイバアレイの入射面との間に存在する表面層を通過させ、表面層中を通過してきた光をファイバアレイの入射面からファイバアレイ内に導き、ファイバアレイの出射面に設けられた撮像素子により画像に変換する。この発明によれば、ファイバアレイの入射面を表面層が覆っているので、被検体を当接させても、ファイバアレイの入射面を傷つけず、散乱型で測定することができる。
【００４０】
この発明の好ましい実施の形態によれば、表面層の厚みが、光源から被検体に向けて放射された放射光がファイバアレイを横切らないように設定されている。この発明によれば、放射光がファイバアレイを横切らないので、ノイズ成分の少ない指紋画像が得られ、その結果高い認証率の指紋認証を行うことができる。
【００４１】
この発明のさらに好ましい実施の形態によれば、表面層とファイバアレイの入射面との界面で、光を直進させる。この発明によれば、余分な屈折を考慮することなく検出装置を設計できる。
【００４２】
この発明のさらに他の実施の形態によれば、表面層からファイバアレイに入射する光が、その界面において界面の法線方向に近づくように屈折される。この発明によれば、光源と撮像素子との距離を近づけることができ、検出装置の小型化を図ることができる。
【００４３】
この発明の第５の局面に従う発明は、凹凸パターン検出装置が装着された携帯機器にかかる。上記凹凸パターン検出装置は、凹凸パタ−ンを有する被検体を当接し測定するための被検体測定部を含む一方の面と、一方の面に対向し、かつ光源が実装される側の他方の面とを有する光学プレートと、光学プレートの厚み部分に傾斜して設けられた、ファイバが束ねられてなるファイバアレイとを備え、ファイバアレイの入射面になる一方端は、光学プレートの一方の面に露出しないように、光学プレートの厚み部分に埋め込まれており、ファイバアレイの出射面になる他方端は、光学プレートの他方の面に露出しており、光学プレートの他方の面に露出したファイバアレイの出射面には、撮像素子が実装されている。
【００４４】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図を用いて説明する。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる凹凸パターン検出装置の斜視図である。
【００４６】
図１を参照して、光学プレート６は、被検体である指８を当接させる側の一方の面、及び、光源１０と撮像素子１１が実装される側の他方の面を有する。光学プレート６の厚み部分に、ファイバが束ねられてなるファイバアレイ２１が傾斜して設けられている。ファイバアレイ２１の一方端を被覆するように表面層３１が設けられている。
【００４７】
図２（Ａ）は、図１の指の長さ方向に沿う断面図である。図２（Ａ）を参照して、ファイバアレイ２１の入射面になる一方端２１ａは、表面層３１に被覆されている。光学プレート６と表面層３１を一体として扱うと、ファイバアレイ２１の一方端２１ａは、光学プレートの厚み部分に埋め込まれているという表現になる。表面層３１の厚みは、入射光１７が、ファイバアレイ２１を横切らないように選ばれる。なお、図示しないが、ファイバアレイ２１中の各ファイバのクラッドの周囲には吸収体が存在する。
【００４８】
ファイバアレイ２１の出射面になる他方端２１ｂは、光学プレート６の他方の面に露出している。ファイバアレイ２１の出射面２１ｂには、撮像素子１１が実装されている。撮像素子１１はシリコンチップからなる光センサであり、ファイバアレイ２１の出射面２１ｂにバンプ法により実装される。表面層３１は、例えば平ガラスの上に、同種のガラス基板を紫外線硬化樹脂等の光学接着剤を用いて張り合わせることにより形成される。この場合に用いられるガラス基板としては、高度に平坦化され、表面粗さが極めて小さいものが好ましい。これにより、表面での散乱や乱反射が極めて少なくなり、画像のノイズを低減でき、認証率が向上するという効果を奏する。指の凸部以外で散乱すると、凸部と誤認されるので、ガラス基板としては平坦かつ表面粗さが小さいのがよいのである。
【００４９】
撮像素子１１とファイバアレイ２１の他方端２１ｂとの間は、ファイバのコアの屈折率に近い屈折率を有する樹脂で埋められている。光源１０は、光学プレート６の指を当接し指の指紋の凹凸を測定するための被検体測定部における光１７の入射角が、表面層３１と空気との界面における臨界角より大きくなるような位置に設けられている。これは、後述する全反射型の凹凸パターン検出装置である。
【００５０】
ファイバアレイ２１の入射面２１ａが表面層３１に覆われているので、ファイバは傷つかない。また、被検体測定部を平坦にすることができるため、光１７は乱反射せず、高画質の画像が得られる。ひいては、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。
【００５１】
また、放射光１７がファイバアレイ２１を横切らないので、ファイバアレイ２１に吸収体がある場合でも、被検体測定部にほぼ強度の等しい光が到達し、撮像素子１１の各素子で検出される全反射光の強度に分布が出ず、複雑な補正が不要となる。またファイバアレイ２１のコアとクラッドの界面で散乱されることなく、被検体測定部に放射光が到達する。
【００５２】
なお、図２（Ａ）に示す装置では、表面層３１の厚みが、入射光７が、ファイバアレイ２１を横切らないように選ばれている場合を例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、図２（Ｂ）を参照して、表面層３１の厚みを薄くしてもよい。表面層を設けると解像度が低下するので、ファイバ径と必要な解像度を考慮して表面層の厚みを決めればよい。
【００５３】
このような凹凸パターン検出装置は携帯機器に実装すると、高い認証率の指紋認証を行うことができる携帯機器となる。
【００５４】
図３は、本実施の形態にかかる変形例で、いわゆる散乱型凹凸パターン検出装置を意図したものであり、図３（Ａ）を参照して、光源１０を設ける位置は、光源１０から投光された放射光１７の放射方向が、被検体測定部における正反射光が直接光ファイバに入射して伝搬しないように選ばれている。図では、光源１０は、被検体測定部の真下に設けられている。表面層３１の厚みは、放射光１７が、ファイバアレイ２１を横切らないように選ばれる。本発明は、このような散乱型凹凸パターン検出装置にも適用できる。
【００５５】
この変形例においても、放射光１７がファイバアレイ２１を横切らないので、ファイバアレイ２１に吸収体がある場合でも、被検体測定部にほぼ強度の等しい光が到達し、撮像素子１１の各素子で検出される全反射光の強度に分布が出ず、複雑な補正が不要となる。またファイバアレイ２１のコアとクラッドの界面で散乱されることなく、被検体測定部に放射光が到達する。
【００５６】
なお、図３（Ａ）に示す装置では、表面層３１の厚みが、入射光７が、ファイバアレイ２１を横切らないように選ばれている場合を例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、図３（Ｂ）を参照して、表面層３１の厚みを薄くしてもよい。
【００５７】
図４は、全反射型凹凸パターン検出装置の概念を説明する図である。３１は上述の表面層である。全反射型では、臨界角以上の角度で被検体測定部に入射する光１７は、指紋パターンの凹部１８で全反射となり、指紋パターンの凸部１９と接触している面で、媒質相互の屈折率によって非全反射となる。これにより、凹部１８の反射光は凸部１９が接触している部分の反射光より強くなるので、凹凸パターンに応じたコントラストの高い光パターンが形成される。
【００５８】
図５は、散乱型凹凸パターン検出装置を説明するための概念図である。３１は上述の表面層である。指紋パターンの凹部１８（ここには空気が存在する）に面する面２０に到達した光１７は、空気中に入り、凹部１８で散乱し、この散乱光１７ｃは再び面２０に入射する。また、指紋パターンの凸部１９が接触している面２０に到達した光１７は、凸部１９から空気を通過せずに、直接面２０で散乱する。指紋パターンの凸部１９が接触した入射面と、指紋パターンの凹部１８が面する入射面とで、ある方向に散乱する散乱光の光量が異なる。このため、凹凸に応じたコントラストの高い光パターンが得られる。
【００５９】
本発明は、この全反射型または散乱型のいずれにも適用され得る。
【００６０】
次に、光源１０を設ける位置とファイバアレイ２１の傾斜角度についてさらに詳細に説明する。ここでは、説明を簡単にするために、光学プレートの表層部３１の屈折率と光ファイバのコアの屈折率は、等しいものとする。
【００６１】
まず、全反射型で用いる場合を説明する。
【００６２】
再度、図２と図４を参照して、光源１０から光１７を投光する。光学プレート６の表面層３１の被検体測定部における光の入射角θを、光学プレートの表層部３１の被検体測定部と空気との界面における臨界角より大きくする。この場合、反射光１７ａは、指８の凹部１８に面する面２０で全反射となり、指８の凸部１９と接触している面２０では、媒質相互の屈折率によって非全反射となる。これにより、指８の凹部１８が面している部分の反射光は、指８の凸部１９が接触している部分の反射光より強くなるので、反射光１７ａは、指８の凹凸パターンに応じたコントラストの強い光パターンを形成する。
【００６３】
ここで、ファイバアレイ２１の傾斜角度を全反射角度θと略一致させることにより、全反射光である反射光１７ａが、ファイバアレイ２１中の光ファイバを伝搬するようになる。このとき、面２０に指８の凹凸パターンの凸部１９が接触している部分では非全反射するため、全反射光がファイバアレイ内の光ファイバを伝搬しない。このため、凹部と凸部でファイバアレイ内を伝搬する光強度に大きな差が生じる。その結果、指８の凹凸パターンに対応した光パターンが撮像素子１１に結像する。
【００６４】
撮像素子１１は、フォトダイオードが矩型の領域に配列されたものである。２５６×１６素子が約５０μｍピッチで配置され、解像度は５００ｄｐｉである。外部からの制御信号等の指示に基づき、各素子の出力を順次読み出す事が出来る。撮像素子の各素子の出力は、Ａ／Ｄコンバータにより８ビットのデジタル値に変換される。
【００６５】
被験者は図１に示すように、被検体測定部に指を置き、指の長さ方向に指をスライドさせる。撮像素子からの出力は一定時間間隔で繰り返し読み出されており、指をスライドさせた時に読み出された出力値は、ＣＰＵなどの演算装置で２次元画像に再構成される。こうして再構成された画像は、指紋画像の場合、メモリ等に以前に記憶された画像と比較され、本人認証に用いられる。
【００６６】
なお、撮像素子にはＡ／Ｄ変換機能を設けてもよい。また、携帯機器に本発明にかかる凹凸パターン検出装置に用いる場合には、凹凸パターン検出装置の被検体測定部は携帯機器の表面に露出し、内部のＣＰＵにデータが転送される。
【００６７】
次に散乱型で用いる場合について説明する。
【００６８】
再度、図３と図５を参照して、光源１０から投光された放射光１７は面２０（光学プレートの表層部３１の表面）に到達する。この場合、光源１０から投光された放射光１７の放射方向は、面２０における放射光の正反射光が直接光ファイバに入射して伝搬しない範囲で任意に設定される。
【００６９】
面２０において、指の凹凸パターンの凹部１８に面する面２０で正反射光および空気中への透過光が生じ、指の凹凸パターンの凸部１９と接触している面２０で散乱光１７ｂが生じる。
【００７０】
ここでは、指の凹凸パターンの凹部１８が面している面２０からの正反射光は光ファイバを伝搬しないように設定されているので、指の凹凸パターンの凸部１９における散乱光１７ｂのみがファイバアレイ２１で伝搬される。従って、指８の凹凸パターンの凸部に対応した光パターンを得ることができる。
【００７１】
一方、指の凹凸パターンの凹部１８が面する面２０を透過し、空気中に入った光１７であって、凹部１８の内壁面に当たって散乱した光１７ｃは、一旦空気中を通過して面２０に再び入る。このとき、光１７ｃはスネルの法則により、空気と面２０の間で法線１００に近づくように屈折し、ファイバアレイ２１に向かう光１７ｄとなる。光１７ｄの入射角度は面２０の全反射臨界角より小さくなる。より高いコントラストの光パターンを得るには、この光１７ｄが光ファイバ内を伝搬できないようにすることが重要である。
【００７２】
すなわち、ファイバアレイ２１の傾斜角度を、光１７ｄがファイバアレイ２１を伝搬しないように、かつ、散乱光１７ｂがファイバアレイ２１を伝搬できるように選ぶ。すなわち、全反射臨界角より大きい角度でファイバアレイ２１を傾斜して設ける。指の凹凸パターンの凸部１９が接触している面２０における散乱光１７ｂのみを光ファイバを通して、撮像素子１１に伝搬させることができる。
【００７３】
（実施の形態２）
本実施の形態は、本発明にかかるファイバアレイが埋め込まれた凹凸パターン検出装置を製造する方法にかかる。
【００７４】
図６（ａ）を参照して、ファイバが束ねられてなるファイバアレイ２１とガラス２２を準備する。図６（ｂ）を参照して、ファイバアレイ２１をガラス２２で挟んで接合する。このとき、ファイバの光軸がガラス２２の表面と平行になるようにする。接合方法としては、熱融着、接着、直接接合などがある。
【００７５】
図６（ｃ）を参照して、ファイバアレイ２１とガラス２２の接合体を、接合面に対して角度を付けて、平板状に切り出す。切断間隔は１．１ｍｍとした。
【００７６】
図６（ｃ）と図６（ｄ）を参照して、切り出した平板は、端部を落として矩型に揃えた。この平板の主たる面を光学研磨することにより、ファイバ入り光学プレート６が形成された。研磨後の厚さは１．０ｍｍであり、平面形状は２０ｍｍ×１０ｍｍの長方形であった。
【００７７】
図６（ｅ）を参照して、光学プレート６の一方の面７上に、光学的に透明な材料で形成された表面層３１を形成する。この表面層３１は、例えば、光学プレート６を構成するガラスと同種のガラスを、紫外線硬化樹脂を用いて貼り合わせることにより形成される。
【００７８】
図６（ｆ）を参照して、光学プレート６の他方の面に、クロム、金を蒸着させることにより金属膜２４を形成する。
【００７９】
図６（ｆ）と図６（ｇ）を参照して、金属膜２４をパターンニングし、電極２５を形成する。
【００８０】
図６（ｈ）を参照して、光学プレート６の他方の面に、発光ダイオード（ＬＥＤ）２６と導光板２７とからなる線状光源を形成する。発光ダイオード（ＬＥＤ）２６は、電極２５に接続される。また、電極２５に接続されるように撮像素子１１を形成する。これにより、凹凸パターン検出装置が完成する。
【００８１】
図７は、図６（ｈ）におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図であり、導光板２７の機能を説明するための図である。ＬＥＤ２６から出た放射光１７は、導光板２７に設けられた凹凸パターンで反射し、平行な光となる。図６（ｈ）を再び参照して、この平行光は、被検体接触面である表面層３１に向かう。
【００８２】
なお、上記実施の形態では、光源として、１つの発光ダイオード（ＬＥＤ）２６と導光板２７とからなる線状光源を例示したが、この発明はこれに限られるものでなく、導光板２７を用いる代わりに、撮像素子１１に対向させて、複数の発光ダイオード２６を配置させてもよい。
【００８３】
（実施の形態３）
図８は、実施の形態３にかかる凹凸パターン検出装置の断面図である。図８に示す装置は以下の点を除いて、図１に示す装置と同一であるので、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。
【００８４】
表面層３１の厚みは、入射光１７がファイバアレイ２１を横切ることなく、被検体測定部に到達するように、選ばれている。表面層３１の屈折率とファイバアレイ２１を構成するファイバのコアの屈折率とは同じにされている。表面層３１の上であって、指８を当接し凹凸を測定するための被検体測定部以外の部分に遮光膜２９が設けられている。光学プレート６の他方の面であって光源１０および撮像素子１１が実装されている部分以外にも遮光膜２９が設けられている。
【００８５】
本実施の形態にかかる凹凸パターン検出装置によれば、入射光１７がファイバアレイ２１を横切ることなく、被検体測定部に到達するように、表面層３１の厚みが選ばれているので、従来の装置にはある問題点がない、すなわち、ファイバのコアとクラッドの界面における散乱や、ファイバの吸収体による光吸収がない。また、光源から被検体測定部に到達する光の光量がほぼ均一になるため、撮像素子１１の検出素子間で補正などの必要がない。本実施の形態にかかる凹凸パターン検出装置を用いると、高い認証率の指紋認証を行うことができる。
【００８６】
遮光膜２９を設けることにより、外部光がセンサ内に入射しない。また、表面層３１とファイバアレイ２１を構成するファイバのコアの屈折率とを同じにすることによって、余分な屈折等を考慮する必要がない。すなわち、光１７は、表面層３１とファイバアレイ２１との界面で直進する。
【００８７】
（実施の形態４）
図９は、実施の形態４にかかる凹凸パターン検出装置の断面図である。
【００８８】
図９を参照して、光学プレート６の厚み部分に、出射用のファイバアレイ２１に加えて、光源１０からの放射光を、その一方端から指８に向けて投光するための放射光導入用ファイバアレイ２８が埋め込まれている。本実施の形態によれば、投光用の光の伝搬に光ファイバが使用されるので、放射光の放射方向の制約を少なくすることができ、また散乱成分が少なく反射角度の揃った全反射光を放射できる。
【００８９】
また、本実施の形態においても、光源１０から放射された放射光がファイバアレイ２１を横切らないので、ファイバアレイ２１に吸収体がある場合でも、被検体測定部にほぼ強度の等しい光が到達し、撮像素子１１の各素子で検出される全反射光の強度に分布が出ず、複雑な補正が不要となる。またファイバアレイ２１のコアとクラッドの界面で散乱されることなく、被検体測定部に放射光が到達する。
【００９０】
その他の構成は、図８に示す装置と同一であるので、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。
【００９１】
（実施の形態５）
図１０は、実施の形態５にかかる凹凸パターン検出装置の断面図である。本実施の形態にかかる凹凸パターン検出装置は、以下の点を除いて、図８に示す装置と同一であるので、同一または相当する部分には、同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。
【００９２】
本実施の形態では、放射光導入用ファイバアレイ２８の出射面が、放射光導入用ファイバアレイ２８のファイバの方向に対して垂直にされており、放射光導入用ファイバアレイ２８の一方端は、表面層３１の表面に近接して形成されている。また、検出用のファイバアレイ２１の入射面も、このファイバアレイ２１のファイバの方向に対して垂直にされており、このファイバアレイの一方端は、表面層３１の表面に近接して形成されている。
【００９３】
このように構成することにより、それぞれのファイバアレイ２１、２８が被検体測定部の極近傍に位置するため、光の散乱による影響を受けにくくなり、ノイズの少ない画像が得られる。
【００９４】
本実施の形態においても、光源から放射された放射光がファイバアレイ２１を横切らないので、ファイバアレイ２１に吸収体がある場合でも、被検体測定部にほぼ強度の等しい光が到達し、撮像素子１１の各素子で検出される全反射光の強度に分布が出ず、複雑な補正が不要となる。またファイバアレイ２１のコアとクラッドの界面で散乱されることなく、被検体測定部に放射光が到達する。
【００９５】
図１１は、本実施の形態にかかる凹凸パターン検出装置の製造方法を示す図である。図１１（ａ）を参照して、検出用のファイバアレイ２１の平板と放射光導入用ファイバアレイ２８の平板と、断面三角形形状のガラス柱状体６ｐを準備する。図１１（ｂ）を参照して、これらを、接着または熱融着により張り合わせる。図１１（ｃ）を参照して、これら張り合わせたものを、樹脂の中へ埋め込む。図１１（ｄ）を参照して、樹脂の表面を研磨する。その後、遮光膜を形成し、光源および撮像素子を実装すると、図１０に示す装置が得られる。なお、この製造方法は、一具体例であって、これに限られるものではない。
【００９６】
（実施の形態６）
図１２は、実施の形態６にかかる凹凸パターン検出装置の断面図である。本実施の形態のかかる凹凸パターン検出装置は、以下の点を除いて、図８に示す凹凸パターン検出装置と同一であるので、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。
【００９７】
本実施の形態にかかる凹凸パターン検出装置においては、表面層３１を形成する材料の屈折率を、光学プレート６を形成する材料の屈折率よりも小さくし、かつファイバアレイ２１のコアの屈折率よりも小さくしている。このように構成することにより、光源１０から放射された放射光を、表面層３１と光学プレート６との界面で、図のように、法線から遠ざかるように屈折させることができ、かつ表面層３１とファイバアレイ２１との界面で法線に近づくように屈折させることができる。ひいては、光源と撮像素子の間隔を広くすることができ、光源から出る光が、直接撮像素子に入ることにより起こる、撮像特性の劣化を防止することができる。また、遮光膜２９を形成することによって、外部からの光が遮断される。
【００９８】
また、本実施の形態においても、光源１０から放射された放射光がファイバアレイ２１を横切らないので、ファイバアレイ２１に吸収体がある場合でも、被検体測定部にほぼ強度の等しい光が到達し、撮像素子１１の各素子で検出される全反射光の強度に分布が出ず、複雑な補正が不要となる。またファイバアレイ２１のコアとクラッドの界面で散乱されることなく、被検体測定部に放射光が到達する。
【００９９】
（実施の形態７）
図１３は、実施の形態７にかかる凹凸パターン検出装置の断面図である。本実施の形態のかかる凹凸パターン検出装置は、以下の点を除いて、図８に示す凹凸パターン検出装置と同一であるので、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。
【０１００】
本実施の形態にかかる凹凸パターン検出装置においては、放射光１７が通過する光路を除いて、表面層３１の全てが光を吸収する材料（以下、吸収体という）で構成されている。吸収体は、指８側から入ってくる外部光を吸収するので、外部光がファイバアレイ２１を通って、撮像素子１１に導かれることがない。その結果、高画質の画像を安定して得ることができる。
【０１０１】
また、本実施の形態においても、光源１０から放射された放射光がファイバアレイ２１を横切らないので、ファイバアレイ２１に吸収体がある場合でも、被検体測定部にほぼ強度の等しい光が到達し、撮像素子１１の各素子で検出される全反射光の強度に分布が出ず、複雑な補正が不要となる。またファイバアレイ２１のコアとクラッドの界面で散乱されることなく、被検体測定部に放射光が到達する。
【０１０２】
図１４は、図１３に示す装置の製造方法を示す図である。
【０１０３】
図１４（ａ）を参照して、吸収体の入った平板３１ａを準備する。図１４（ｂ）を参照して、平板３１ａの表面に、機械加工、エッチング等を施すことにより溝を形成する。図１４（ｃ）を参照して、平板３１ａの表面に形成された溝の中に光透過性を有する樹脂５０を埋め込む。平板３１ａの溝が形成された面と反対側の面を、樹脂５０の表面が露出するまで削る。これによって、表面層３１が形成される。図１４（ｄ）を参照して、このようにして得られた表面層３１を、図６（ａ）から図６（ｄ）を経由して得たファイバ入り光学プレート６の上に張り付ける。その後、遮光膜２９を形成し、光源１０と撮像素子１１を実装することによって、本実施の形態にかかる凹凸パターン検出装置が得られる。
【０１０４】
（実施の形態８）
図１５は、実施の形態８にかかる凹凸パターン検出装置の断面図である。本実施の形態のかかる凹凸パターン検出装置は、以下の点を除いて、図１３に示す凹凸パターン検出装置と同一であるので、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明を繰り返さない。
【０１０５】
本実施の形態にかかる凹凸パターン検出装置においては、放射光１７が通過する光路を除いて、光学プレート６および表面層３１の全てが光を吸収する材料で構成されている。吸収体は、外部から入ってくる光を吸収するので、光路を進行する光のみが出射面まで伝搬される。その結果、高画質の画像を安定して得ることができる。
【０１０６】
また、本実施の形態においても、光源１０から放射された放射光がファイバアレイ２１を横切らないので、ファイバアレイ２１に吸収体がある場合でも、被検体測定部にほぼ強度の等しい光が到達し、撮像素子１１の各素子で検出される全反射光の強度に分布が出ず、複雑な補正が不要となる。またファイバアレイ２１のコアとクラッドの界面で散乱されることなく、被検体測定部に放射光が到達する。
【０１０７】
なお、本実施の形態では、遮光膜２９を設けているが、この遮光膜２９は、必ずしも必要なものではない。
【０１０８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【０１０９】
【発明の効果】
以上説明した通り、この発明の第１の局面に従う凹凸パターン検出装置によれば、ファイバアレイの入射面になる一方端が光学プレートの厚み部分に埋め込まれているので、ファイバアレイの一方端は傷つかない。また、被検体を当接させる面を平坦にすることができ、この面での乱反射が防止でき、ノイズ成分の少ない指紋画像が得られる。
【０１１０】
この発明の好ましい実施の形態によれば、ファイバアレイは、光源から被検体に向けて放射された放射光がファイバアレイを横切らないように、光学プレートの一方の面から離間して形成されている。放射光がファイバアレイを横切らないので、ファイバアレイに吸収体がある場合でも、被検体測定部にほぼ強度の等しい光が到達し、撮像素子の各素子で検出される全反射光の強度に分布が出ず、複雑な補正が不要となる。またファイバアレイのコアとクラッドの界面で散乱されることなく、被検体測定部に放射光が到達する。
【０１１１】
この発明の第２の局面に従う凹凸パターン検出装置の製造方法によれば、ファイバアレイの一方端が傷つかず、被検体を当接させる面を平坦にすることができ、さらにこの面での乱反射が防止でき、ひいては、ノイズ成分の少ない指紋画像が得られる凹凸パターン検出装置が得られる。
【０１１２】
この発明の第３の局面に従う凹凸パターンの検出方法においては、ファイバアレイの入射面を表面層が覆っているので、被検体を当接させても、ファイバアレイの入射面を傷つけず、全反射型で測定することができる。
【０１１３】
この発明の第４の局面に凹凸パターンの検出方法においては、被検体を当接させても、ファイバアレイの入射面を傷つけず、散乱型で測定することができる。
【０１１４】
この発明の第５の局面に従う携帯機器によれば、高い認証率の指紋認証を行うことができる携帯機器となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる凹凸パターン検出装置の斜視図
【図２】（Ａ）実施の形態１にかかる凹凸パターン検出装置の断面図
（Ｂ）実施の形態１にかかる別の凹凸パターン検出装置の断面図
【図３】（Ａ）実施の形態１にかかるさらに別の凹凸パターン検出装置断面図
（Ｂ）実施の形態１にかかるさらに別の凹凸パターン検出装置の断面図
【図４】全反射型凹凸パターン検出装置の概念を説明するための図
【図５】散乱型凹凸パターン検出装置の概念を説明するための図
【図６】実施の形態２にかかるファイバア入り凹凸パターン検出装置の製造方法の順序の各工程における斜視図
【図７】図６（ｈ）におけるＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図
【図８】実施の形態３にかかる凹凸パターン検出装置の断面図
【図９】実施の形態４にかかる凹凸パターン検出装置の断面図
【図１０】実施の形態５にかかる凹凸パターン検出装置の断面図
【図１１】実施の形態５にかかる凹凸パターン検出装置の製造方法の要部工程を示す図
【図１２】実施の形態６にかかる凹凸パターン検出装置の断面図
【図１３】実施の形態７にかかる凹凸パターン検出装置の断面図
【図１４】実施の形態７にかかる凹凸パターン検出装置の製造方法の要部工程を示す図
【図１５】実施の形態８にかかる凹凸パターン検出装置の断面図
【図１６】従来の凹凸パターン検出装置の概念図
【符号の説明】
６ 光学プレート
８ 指
１０ 光源
１１ 撮像素子
１７ 光
２１ａ 入射面
２１ｂ 出射面
３１ 表面層

Claims (25)

1. 凹凸パタ−ンを有する被検体を当接し測定するための被検体測定部を含む一方の面と、前記一方の面に対向し、かつ光源が実装される側の他方の面とを有する光学プレートと、
   前記光学プレートの厚み部分に傾斜して設けられた、ファイバが束ねられてなるファイバアレイとを備え、
   前記ファイバアレイの入射面になる一方端は、前記光学プレートの前記一方の面に露出しないように、前記光学プレートの厚み部分に埋め込まれており、
   前記ファイバアレイの出射面になる他方端は、前記光学プレートの前記他方の面に露出しており、
   前記光学プレートの他方の面に露出した前記ファイバアレイの前記出射面には、撮像素子が実装されている凹凸パターン検出装置。
2. 前記光学プレートの前記他方の面には光源が実装されており、
   前記光源が設けられる位置は、前記光源からの放射光が、前記光学プレートの前記一方の面の前記被検体測定部において全反射するように選ばれており、
   前記ファイバアレイが設けられる位置は、前記被検体測定部において全反射した前記放射光が、前記ファイバアレイの入射面に入射するように選ばれており、
   前記ファイバアレイの傾斜角度は、前記放射光の全反射角度と略一致させている請求項１に記載の凹凸パターン検出装置。
3. 前記光学プレートの前記他方の面には光源が実装されており、
   前記光源が設けられる位置は、前記光源からの放射光が、前記光学プレートの前記一方の面の前記被検体測定部において全反射しないように選ばれており、
   前記ファイバアレイの傾斜角度は、前記光学プレートの前記一方の面を前記被検体側へ透過した放射光であって、前記被検体に当たって散乱され空気層を介して前記一方の面から前記光学プレート内に再入射した放射光が、前記ファイバアレイを伝搬しないように選ばれている請求項１に記載の凹凸パターン検出装置。
4. 前記ファイバアレイは、前記光源から前記被検体に向けて放射された放射光が前記ファイバアレイを横切らないように、前記光学プレートの前記一方の面から離間して形成されている請求項１から３のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
5. 前記ファイバアレイの前記入射面は、前記光学プレートの前記一方の面と略平行である請求項１から４のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
6. 前記ファイバアレイの前記入射面は、前記ファイバアレイのファイバの方向に対して垂直であり、前記ファイバアレイの前記一方端は前記光学プレートの前記一方の面に近接して形成されている請求項１から４のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
7. 前記光学プレートの厚み部分に、前記ファイバアレイとは逆の傾斜角度で埋め込まれ、その入射面から導入された前記光源からの放射光を、その出射面から前記被検体測定部に向けて投光するための放射光導入用ファイバアレイをさらに備える請求項１から６のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
8. 前記放射光導入用ファイバアレイの前記出射面は、前記光学プレートの前記一方の面と略平行である請求項７に記載の凹凸パターン検出装置。
9. 前記放射光導入用ファイバアレイの前記出射面は、この放射光導入用ファイバアレイのファイバの方向に対して垂直であり、前記放射光導入用ファイバアレイの前記出射面のある一方端は前記光学プレートの前記一方の面に近接して形成されている請求項７に記載の凹凸パターン検出装置。
10. 少なくとも前記放射光導入用ファイバアレイの前記出射面から前記光学プレートの前記一方の面までの光路を形成する部分を構成する材料の屈折率は、前記放射光導入用ファイバアレイを構成するファイバのコアの屈折率と同じにされている請求項７から９のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
11. 少なくとも前記放射光導入用ファイバアレイの前記出射面から前記光学プレートの前記一方の面までの光路を形成する部分を構成する材料の屈折率は、前記放射光導入用ファイバアレイを構成するファイバのコアの屈折率より小さくされている請求項７から９のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
12. 少なくとも前記光学プレートの一方の面から前記ファイバアレイの前記入射面までの光路を形成する部分を構成する材料の屈折率は、前記ファイバアレイを構成するファイバのコアの屈折率と同じにされている請求項１から１１のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
13. 少なくとも前記光学プレートの一方の面から前記ファイバアレイの前記入射面までの光路を形成する部分を構成する材料の屈折率は、前記ファイバアレイを構成するファイバのコアの屈折率より小さくされている請求項１から１１のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
14. 前記光学プレートを構成する材料の屈折率は、前記ファイバアレイを構成するファイバのコアの屈折率と同じにされている請求項１から１２のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
15. 前記放射光が通過する光路を除いて、前記光学プレートの少なくとも一部が光を吸収する材料で構成されている請求項１から１４のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
16. 前記放射光が通過する光路を除いて、前記光学プレートの全てが光を吸収する材料で構成されている請求項１から１４のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
17. 前記光学プレートの前記一方の面上であって、前記被検体測定部以外には遮光膜が設けられており、
    前記光学プレートの前記他方の面上であって、前記光源および前記撮像素子が実装されている部分以外にも遮光膜が設けられている請求項１から１６のいずれかに記載の凹凸パターン検出装置。
18. 凹凸パタ−ンを有する被検体を配置させる側の一方の面と、前記一方の面に対向し、かつ光源が実装される側の他方の面とを有する光学プレートであって、その厚み部分に、入射面と出射面とを有するファイバアレイが傾斜して埋め込まれ、かつ前記ファイバアレイの前記入射面が前記光学プレートの前記一方の面に露出し、前記ファイバアレイの前記出射面が前記光学プレートの前記他方の面に露出している光学プレートを準備する工程と、
    前記ファイバアレイの前記入射面を覆うように、前記光学プレートの前記一方の面に、光学的に透明な材料で構成された表面層を形成する工程と、
    前記光学プレートの前記他方の面に、前記ファイバアレイの前記出射面に接続されるように撮像素子を実装する工程と、
    前記光学プレートの前記他方の面に、光源を実装する工程とを備えた凹凸パターン検出装置の製造方法。
19. 凹凸パタ−ンを有する被検体を配置させる側の一方の面と、前記一方の面に対向し、かつ光源が実装される側の他方の面とを有する光学プレートであって、その厚み部分に、放射光導入用ファイバアレイおよび検出用ファイバアレイが互いに逆の角度で傾斜して埋め込まれ、かつそれぞれのファイバアレイの一方端が前記光学プレートの前記一方の面に露出し、それぞれのファイバアレイの他方端が前記光学プレートの前記他方の面に露出している光学プレートを準備する工程と、
    それぞれのファイバアレイの前記一方端を覆うように前記光学プレートの前記一方の面に光学的に透明な材料で構成された表面層を形成する工程と、
    前記光学プレートの前記他方の面に、前記放射光導入用ファイバアレイの前記他方端に接続されるように光源を実装する工程と、
    前記光学プレートの前記他方の面に、前記検出用ファイバアレイの前記他方端に接続されるように撮像素子を実装する工程と、
    を備えた凹凸パターン検出装置の製造方法。
20. ファイバアレイが傾斜して埋め込まれた光学プレートの一方の面に含まれる被検体測定部に、凹凸パターンを有する被検体を当接させ、
    前記一方の面に対向する前記光学プレートの他方の面から前記被検体測定部に向けて、前記被検体測定部で全反射する角度で放射光を放射し、
    前記光学プレートの前記被検体測定部で全反射した全反射光を、前記光学プレートの一方の面と前記ファイバアレイの入射面との間に存在する表面層を通過させ、
    前記表面層中を通過してきた前記全反射光を前記ファイバアレイの前記入射面から前記ファイバアレイ内に導き、前記ファイバアレイの出射面に設けられた撮像素子により画像に変換する凹凸パターンの検出方法。
21. ファイバアレイが傾斜して埋め込まれた光学プレートの一方の面に含まれる被検体測定部に、凹凸パターンを有する被検体を当接させ、
    前記一方の面に対向する前記光学プレートの他方の面から前記被検体測定部に向けて、前記被検体測定部で全反射しない角度で放射光を放射し、
    前記光学プレートの前記被検体測定部の前記凹凸パターンの凸部が接触する部分で散乱された光の一部を、前記光学プレートの一方の面と前記ファイバアレイの入射面との間に存在する表面層を通過させ、
    前記表面層中を通過してきた光を前記ファイバアレイの前記入射面から前記ファイバアレイ内に導き、前記ファイバアレイの出射面に設けられた撮像素子により画像に変換する凹凸パターンの検出方法。
22. 前記表面層の厚みが、前記光源から前記被検体に向けて放射された放射光が前記ファイバアレイを横切らないように設定されている請求項２０または２１に記載の凹凸パターンの検出方法。
23. 前記表面層と前記ファイバアレイの入射面との界面で、光を直進させることを特徴とする請求項２０から２２のいずれか１項に記載の凹凸パターンの検出方法。
24. 前記表面層から前記ファイバアレイに入射する光が、その界面において前記界面の法線方向に近づくように屈折されることを特徴とする、請求項２０から２２のいずれかに記載の凹凸パターンの検出方法。
25. 凹凸パターン検出装置が装着された携帯機器であって、
    前記凹凸パターン検出装置は、
    凹凸パタ−ンを有する被検体を当接し測定するための被検体測定部を含む一方の面と、前記一方の面に対向し、かつ光源が実装される側の他方の面とを有する光学プレートと、
    前記光学プレートの厚み部分に傾斜して設けられた、ファイバが束ねられてなるファイバアレイとを備え、
    前記ファイバアレイの入射面になる一方端は、前記光学プレートの前記一方の面に露出しないように、前記光学プレートの厚み部分に埋め込まれており、
    前記ファイバアレイの出射面になる他方端は、前記光学プレートの前記他方の面に露出しており、
    前記光学プレートの他方の面に露出した前記ファイバアレイの前記出射面には、撮像素子が実装されている携帯機器。

Images