JP2006178788A - Image sensor and valuable card - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄型でありながら高解像度で接触体の光学検出ができる、イメージセンサおよび有価カードに関する。 The present invention relates to an image sensor and a valuable card that are thin and capable of optically detecting a contact body with high resolution.
従来、イメージセンサは、一般的には光学式のものが用いられている。たとえば、指紋センサとして使用される光学式イメージセンサは、ピエゾ素子への押圧を利用した感圧式センサや、検出対象との間の静電容量を検出する静電式センサに比べて耐水性に優れ、劣化しにくく、故障率も低い。 Conventionally, an image sensor is generally used as an image sensor. For example, an optical image sensor used as a fingerprint sensor is superior in water resistance compared to a pressure-sensitive sensor that uses pressure on a piezo element or an electrostatic sensor that detects the capacitance between the sensor and a detection target. It is difficult to deteriorate and has a low failure rate.
図9に、光ファイバーを用いた従来の光学式指紋センサ(特許文献1)の概要を示す。図9において、光学式指紋センサ(指紋センサモジュール)9は、光源91と、光源91から出た光を入射するガラス93と、ガラス93面上に置かれた指の反射光を先端から入射する光ファイバー94の群と、光ファイバー94を通った光が入射する位置に置かれたイメージセンサ95とからなる。光源91は、支持板921に固定され、イメージセンサ95は支持板922に固定され、光ファイバー94はイメージセンサ95に取り付けられている。
ところで、図9の光学式指紋センサ9では、傾斜した支持板921,922に光源91,イメージセンサ95を実装しなくてはならないため、製造が容易ではない。また、ガラス93面上に置かれた指の反射点(P)と、光ファイバー94の先端P′までの距離を小さくしないと実用的な解像度を得ることはできないが、図9の構成では限界があり、この実用的な解像度を得ることができない。
Incidentally, the optical fingerprint sensor 9 shown in FIG. 9 is not easy to manufacture because the
一般に光学式指紋センサには、指紋からの反射光を画像として認識する方式と、指紋押圧部分が全反射することを利用した方式とがあり、検出精度は後者の方式の方が各段に優れている。図9の光学式指紋センサ9は、前者の方式(ガラス93を透過した光の指における反射光を通常の画像として認識する)を採用しているため、画像認識精度が低い。
In general, there are two types of optical fingerprint sensors: one that recognizes reflected light from a fingerprint as an image, and the other that utilizes the fact that the fingerprint-pressed part is totally reflected. ing. The optical fingerprint sensor 9 of FIG. 9 employs the former method (recognizing the reflected light from the finger of the light transmitted through the
本発明は、薄型でありながら高解像度で指紋等の接触体の光学検出ができるイメージセンサおよびこのイメージセンサを搭載した有価カードを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image sensor capable of optically detecting a contact body such as a fingerprint with a high resolution while being thin, and a valuable card equipped with the image sensor.
本発明のイメージセンサは、光軸が厚み方向を向くように密に配置された複数の光ファイバーからなるファイバープレートと、光注入部を備え、前記ファイバープレートの一方の面に配置された全反射導光膜と、前記ファイバープレートの他方の面に配置された固体撮像デバイスまたは前記ファイバープレートの他方の面に形成された感光素子アレイと、前記光注入部に光を供給する光源と、を備え、前記光源から前記光注入部を介して注入された光を前記全反射導光膜内で全反射伝播させ、前記各光ファイバーは、前記全反射導光膜の当該光ファイバーと反対側の面に接触した撮像対象の当該接触した領域の乱反射光を入射して前記固体撮像デバイスまたは前記感光素子アレイに出力し、前記固体撮像デバイスまたは前記感光素子アレイは前記入射光を検出することを特徴とする。 The image sensor of the present invention comprises a fiber plate composed of a plurality of optical fibers arranged densely so that the optical axis is directed in the thickness direction, and a light injection section, and a total reflection guide disposed on one surface of the fiber plate. An optical film, a solid-state imaging device disposed on the other surface of the fiber plate or a photosensitive element array formed on the other surface of the fiber plate, and a light source that supplies light to the light injection unit, The light injected from the light source through the light injection part is totally reflected and propagated in the total reflection light guide film, and each optical fiber is in contact with the surface of the total reflection light guide film opposite to the optical fiber. The irregularly reflected light of the contacted area of the imaging target is incident and output to the solid-state imaging device or the photosensitive element array, and the solid-state imaging device or the photosensitive element array is And detecting the incident light.
本発明のイメージセンサでは、上述したように、固体撮像デバイスにより光検出することもできるし、前記ファイバープレートの他方の面(下面)に直接、半導体プロセスにより形成された感光素子アレイにより光検出することができる。固体撮像デバイスは、ファイバープレートと別体に製造されたCCD等である。また、感光素子アレイはファイバープレートの下面に半導体プロセスにより形成された半導体素子群である。 In the image sensor of the present invention, as described above, light detection can be performed by a solid-state imaging device, or light detection is performed directly on the other surface (lower surface) of the fiber plate by a photosensitive element array formed by a semiconductor process. be able to. The solid-state imaging device is a CCD or the like manufactured separately from the fiber plate. The photosensitive element array is a semiconductor element group formed on the lower surface of the fiber plate by a semiconductor process.
本発明のイメージセンサでは、前記各光ファイバーの側面に遮光部を形成することができる。この場合、各光ファイバー間の空隙が遮光材により充填されていてもよい。 In the image sensor of the present invention, a light shielding portion can be formed on the side surface of each optical fiber. In this case, the gap between the optical fibers may be filled with a light shielding material.
本発明のイメージセンサでは、前記全反射導光膜の厚みを5〜500μm(場合によっては、最大1mm程度)の範囲で設定することができる。また、前記光ファイバーは、径を5〜200μmの範囲で設定することができる。 In the image sensor of the present invention, the thickness of the total reflection light guide film can be set in a range of 5 to 500 μm (in some cases, a maximum of about 1 mm). The diameter of the optical fiber can be set in the range of 5 to 200 μm.
本発明の有価カードは、上記のイメージセンサが搭載されてなるものであり、たとえば指紋照合が成功したときにカード機能が有効となる(たとえば、送受信が可能となる、パスワードやIDの発信が可能となる、あるいはカード内メモリへの書き込みが可能となる等)の機能を備えることができる。 The valuable card of the present invention is equipped with the above-described image sensor, and the card function becomes effective when, for example, fingerprint verification is successful (for example, transmission and reception of passwords and IDs are possible. Or can be written into the memory in the card).
本発明は、全反射方式により指紋等を検出するようにしたので、薄型でありながら高解像度で接触体の光学検出ができ、しかも各光源等の実装が容易である。 In the present invention, fingerprints and the like are detected by a total reflection method, so that the contact body can be optically detected with high resolution while being thin, and each light source and the like can be easily mounted.
図1は本発明のイメージセンサの一実施形態を示す説明図である。図1において、イメージセンサ1はファイバープレート11と、全反射導光膜12と、固体撮像デバイス13と、光源14とを備えている。
FIG. 1 is an explanatory view showing an embodiment of the image sensor of the present invention. In FIG. 1, the
ファイバープレート11は、平板矩形状をなし、光軸が厚み方向を向くように密に(通常は、稠密に)配置された複数の光ファイバー111からなる。光ファイバー111の径r(図2(A)参照)に限定はなく、本実施形態では50μmであるが、適宜、20〜200μmとすることができる。光ファイバー111として、石英系、ガラス系、プラスチック系等、種々のものが使用できる。
The
ファイバープレート11の厚み(光ファイバー111の長さ)に限定はなく、本実施形態では2mmとしてあるが、適宜100μm〜5mmの範囲内に設定することができる。
各光ファイバー111は、接着材Cにより一体のプレート状に形成される。光ファイバー111は、クラッドがコアを覆う2層構造とすることができ、各光ファイバー111を通過する光を、外部(たとえば他の光ファイバー111)に漏れ難く構成することができる。
There is no limitation on the thickness of the fiber plate 11 (the length of the optical fiber 111). In the present embodiment, the thickness is 2 mm, but the thickness can be appropriately set within a range of 100 μm to 5 mm.
Each
各光ファイバー111の側面には図2(A)に示すように遮光部112を形成することができる。また、図2(B)に示すように、接着材Cに着色顔料を含有させて、当該接着材Cを遮光部112として機能させることができる。また、各光ファイバー111として、単層構造のものを使用することができ、この場合にも、各光ファイバー111の側面に遮光部112を形成することができる。
A
全反射導光膜12は、光注入部121を備えた透明合成樹脂(たとえば、屈折率1.3〜1.7)からなるもので、ファイバープレート11の一方の面に配置される。本実施形態では、光注入部121を、全反射導光膜12の一ヵ所に備えたが、複数ヵ所に備えることもできる。
The total reflection
光注入部121は、平面視が図3(A)にも示すように、光注入部aを頂点としこの対辺が全反射導光膜12の辺に連続する概略三角形状をなしている。また、側面視が図3(B)に示すように、光注入部aを側辺としこの対角が全反射導光膜12に連続する概略三角形状をなしている。
As shown in FIG. 3A, the
固体撮像デバイス13は、ファイバープレート11の全反射導光膜12と反対側の面に配置されている。本実施形態では固体撮像デバイス13としてCCDを用いているがCMOS等の他の撮像素子を使用することもできる。
The solid-
また、固体撮像デバイス13とファイバープレート11とは、図4(A)に示すように、接着材Yにより接合してもよいし、図4(B)に示すように、固体撮像デバイス13保護のための柔軟材16を介して接合してもよい。
Further, the solid-
光源14は、本実施形態ではLEDであり、光注入部aに光を供給することができる。
図5は、光源14から出射された光の振る舞いを示す説明図である。以下に、イメージセンサ1の作用を説明する。
The
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the behavior of the light emitted from the
光源14(図5では図示せず)からの光Bは、光注入部を121を介して全反射導光膜12に注入される。全反射導光膜12内部を全反射伝播する光Bは、表面に指が接触している部分(指紋の凸部の押接部位P)では乱反射する。この乱反射光SCは押接部真下の光ファイバー111に入射する。全反射導光膜12の厚みLが薄ければ、乱反射光SCの多くは乱反射部P直下の光ファイバー111に入射する。本実施形態では、上述したように全反射導光膜12の厚みLは、検出対象(たとえば指紋)の分解能を低下させない程度に小さくする必要がある。指紋検出の本実施形態では、上述したように全反射導光膜12の厚みLは50μm以下としてある。なお、光ファイバー111の径rは10μmとしてある。
The light B from the light source 14 (not shown in FIG. 5) is injected into the total reflection
乱反射光SCは、光ファイバー111を介して固体撮像デバイス13に送られる。固体撮像デバイス13はこの光を検出して、図示しない検出回路に送出する。
図6は、上述したイメージセンサ1を応用した指紋センサ付き有価カード100の側面部分説明図である。指紋センサ付き有価カード100は、上述したイメージセンサ1と、回路部2と、これらが実装された基板部3と、カバー部4と、押圧センサ5とを含んで構成さえれている。
The irregularly reflected light SC is sent to the solid-
FIG. 6 is an explanatory side view of a
図7(A)の有価カード100の構造を示し、図7(B)に表面図を示す。図7(A)に示すように、有価カード100には、イメージセンサ1および回路部2のほか、アンテナ61,電池62,スイッチ63,インタフェース64,図示しない指紋センサ5が搭載されている。
FIG. 7A shows the structure of the
図8に示すように、回路部2は、CPU21、EEPROM22、RAM23、DSP24、通信回路25を備えており、この回路部2には、押圧センサ5、アンテナ61、電池62、スイッチ63およびインタフェース64が接続されている。
As shown in FIG. 8, the
CPU21は、回路部2全体を制御する。EEPROM22には、システムプログラム、各種設定値、登録指紋データ等が記憶されている。RAM23には、CPU21の作業エリアが確保される。DSP24は、固体撮像デバイス13により取得したデータを処理して(具体的には、コントラスト処理、分離ドット接続処理等をして)、検出イメージを生成する。有価カード100はDSP24を備えないようにもでき、この場合には、CPU21がEEPROM22に格納された検出イメージ生成プログラムにより画像生成処理を行う。
The
スイッチ53は、操作されると電池62からの電力がイメージセンサ1、回路部2に供給され、一定時間経過後にオフするように制御される。押圧センサ5が、指の押圧を検出したときは、光源14が駆動され、指紋の検出が行われる。
When the switch 53 is operated, power from the
本実施形態では、指紋照合処理はDSP24が行うようにできるし、CPU21がEEPROM22内の指紋照合プログラムにより指紋照合処理を行うようにできる。有価カード100がDSP24を備えない場合は、CPU21がEEPROM22内の指紋照合プログラムにより指紋照合処理を行うことが言うまでもない。
In this embodiment, the fingerprint collation process can be performed by the
通信回路25はアンテナ61を介して、たとえばEEPROM22に格納された情報を外部機器に出力することができるし、通信回路25は、外部機器から受信した情報をEEPROM22に書き込むことができる。
The
イメージセンサ1が、携帯型電話機の一部として構成される場合には、CPU、ROM、RAM、電池等として携帯型電話機に付属のものを使用することができる。
When the
本発明実施形態では、250〜500dpi、あるいは500dpiより高い解像度の指紋検出が可能となる。 In the embodiment of the present invention, fingerprint detection with a resolution higher than 250 to 500 dpi or 500 dpi is possible.
なお、ファイバープレート11の下面に、光ファイバーの密度とは独立して感光素子を形成することもできるし、ファイバープレート11の下面に、光ファイバー1本あたり1つの感光素子を形成することもできる。
In addition, a photosensitive element can be formed on the lower surface of the
1 イメージセンサ
2 回路部
3 基板部
4 カバー部
5 押圧センサ
11 ファイバープレート
12 全反射導光膜
13 固体撮像デバイス
14 光源
21 CPU
22 EEPROM
23 RAM
24 DSP
25 通信回路
61 アンテナ
62 電池
63 スイッチ
64 インタフェース
100 有価カード
111 光ファイバー
112 遮光部
121 光注入部
DESCRIPTION OF
22 EEPROM
23 RAM
24 DSP
25
Claims (5)
光注入部を備え、前記ファイバープレートの一方の面に配置された全反射導光膜と、
前記ファイバープレートの他方の面に配置された固体撮像デバイスまたは前記ファイバープレートの他方の面に形成された感光素子アレイと、
前記光注入部に光を供給する光源とを備え、
前記全反射導光膜は、前記光源から前記光注入部を介して注入された光を全反射伝播させ、
前記各光ファイバーは、前記全反射導光膜の当該光ファイバーと反対側の面に接触した撮像対象の当該接触した領域の乱反射光を入射して前記固体撮像デバイスまたは前記感光素子アレイに出力し、
前記固体撮像デバイスまたは前記感光素子アレイは前記入射光を検出する、
ことを特徴とするイメージセンサ。 A fiber plate composed of a plurality of optical fibers arranged closely so that the optical axis faces the thickness direction;
A light injection part, and a total reflection light guide film disposed on one surface of the fiber plate;
A solid-state imaging device disposed on the other surface of the fiber plate or a photosensitive element array formed on the other surface of the fiber plate;
A light source for supplying light to the light injection part,
The total reflection light-guiding film causes the light injected from the light source through the light injection unit to totally reflect and propagate,
Each of the optical fibers is incident on the solid-state imaging device or the photosensitive element array by entering irregularly reflected light of the contacted area of the imaging target in contact with the surface opposite to the optical fiber of the total reflection light guide film,
The solid-state imaging device or the photosensitive element array detects the incident light;
An image sensor characterized by that.
A valuable card on which the image sensor according to claim 1 is mounted.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004372314A JP2006178788A (en) | 2004-12-22 | 2004-12-22 | Image sensor and valuable card |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004372314A JP2006178788A (en) | 2004-12-22 | 2004-12-22 | Image sensor and valuable card |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006178788A true JP2006178788A (en) | 2006-07-06 |
Family
ID=36732846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004372314A Pending JP2006178788A (en) | 2004-12-22 | 2004-12-22 | Image sensor and valuable card |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2006178788A (en) |
-
2004
- 2004-12-22 JP JP2004372314A patent/JP2006178788A/en active Pending
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