JP4501161B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像読取装置に関し、特に、個人認証システムに適用して良好な画像読取装置に関する。

近年、社会情勢の変化により、個人を特定する個人認証（又は、個人識別）に関する技術が、入国管理や防犯、各種ネットワークへのアクセス、情報管理等の種々の分野において急速に取り入れられるようになってきている。個人を識別、認証する方法としては、旧来の指紋照合等によるものの他、近年においては、眼球の虹彩や、手や指の静脈、人相等の生体固有の情報を対象とした技術が研究され、その一部はすでに実用化されている。

例えば、金融機関の現金自動預け払い機（ＡＴＭ）等においては、旧来の磁気カードと暗証番号のみによる預金者個人の識別、認証方法では、盗難カードや偽造カードによる預金の不正な払い出し等の犯罪が多発している昨今の社会情勢に対応して、磁気カードよりも情報量の多いＩＣカードへの移行とともに、手のひらの静脈を読み取る手法等により、より高度な個人認証が行われている。

このような静脈認証技術は、概略、近赤外領域の光を指や手のひらに照射し、その透過光をＣＣＤ等の撮像部により撮影して静脈パターンの画像を取得し、予め登録された特定の個人のパターン画像と比較照合するものである。ここで、上述した静脈パターンが撮影される原理は、静脈を流れる赤血球のヘモグロビンが近赤外領域の光を吸収する性質を利用するものであって、人体（指や手のひら）を透過した近赤外領域の光を検出することにより、静脈の部分では光が吸収されて暗く撮影され、その他の部分では明るく撮影される。このような手のひらや指の静脈パターンの画像を読み取り個人を識別する技術については、例えば、特許文献１等に詳しく記載されている。

特開２００５−７１１１８号公報 （第５頁、図１）

上述したような各種の認証技術における識別能力は、近年のＩＴ技術の進歩とともにめざましい発展を遂げているが、いずれの手法においても完璧な認証処理が行われるわけではなく、また、新たな認証技術も時間の経過とともに陳腐化して、いずれは上述した磁気カードの事例のように個人識別能力が低下して犯罪の対象となる可能性がないとはいえない。

そのため、より高度なセキュリティ性能を有するとともに、より完璧（１００％）に近い認識率を有する個人認証システムが求められている。このような観点に立って、例えば、異なる複数の認証技術を組み合わせた複合的な個人認証システムを考えた場合、個人の認識率やセキュリティ性能をより向上させて、なりすまし等の犯罪の発生を効果的に防止することができる。具体的には、例えば指紋認証処理と静脈認証処理の２つの認証技術を併用することにより、個人の識別能力を格段に向上させることができる。

しかしながら、このように複数の認証技術を適用した場合、指紋認証システムと静脈認証システムは、本来別個の原理に基づく装置であるため、個別の装置を搭載するための設置スペースが必要となる上、各認証処理（指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作）を個別に行わなければならず、その手順や制御動作が複雑になるとともに、個人認証処理に要する時間が長くなる等の問題を有していた。

また、複数の認証装置を機器に搭載する場合、上述したＡＴＭ等のように設置スペースがそれほど問題にならない機器もあるが、近年、急速に進んでいる電子商取引や電子マネー等をモバイル環境で利用するための携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータ（ノートパソコン）等の携帯型の電子機器においては、個人認証システムを搭載するための設置スペースを極力小さくしなければならないという問題を有していた。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、携帯電話機やノートパソコン等の携帯型の電子機器にも良好に搭載することができ、かつ、高い認識率やセキュリティ性能を実現することができる個人認証システムに適用可能な画像読取装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、個人を特定する固有情報を読み取る画像読取装置において、複数の読取画素が二次元配列された光透過型のセンサアレイと、前記センサアレイの一面側に設定された検知面上に載置された人体の特定部位に対して、第１の波長を有する光を前記センサアレイを透過させて照射する第１の光源と、前記検知面上に載置された人体の特定部位に対して、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する光を照射する第２の光源と、前記第１の光源を点灯動作させて前記センサアレイにより前記人体の特定部位から指紋パターンを取得する制御を行うとともに、前記第１の光源とは異なるタイミングで前記第２の光源を点灯動作させて前記センサアレイにより前記人体の特定部位から静脈パターンを取得する制御を行う読取制御部と、を備え、前記第１の光源と前記第２の光源とがともに前記検知面に対して前記センサアレイ側に配置されていることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記第２の光源は、前記検知面上に載置された人体の特定部位に対して、前記第２の波長を有する光を前記センサアレイを透過させることなく照射する位置に配置されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の画像読取装置において、前記第１の光源は、前記センサアレイの他面側に配置され、平面光からなる前記第１の波長を有する光を放射する平面光源であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の画像読取装置において、前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記センサアレイの他面側に配置され、平面光からなる前記第１の波長を有する光又は前記第２の波長を有する光を選択的に放射する平面光源であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置において、前記センサアレイの他面側に配置され、前記検知面側から前記センサアレイを介して視認されるように任意の画像情報を表示する表示パネルを備えることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の画像読取装置において、前記表示パネルは、透過型の表示パネルであり、前記センサアレイと前記平面光源との間に配置されていること特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の画像読取装置において、前記第１の光源から放射される前記第１の波長を有する光は可視光であり、前記第２の光源から放射される前記第２の波長を有する光は赤外光であることを特徴とする。

請求項８記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の画像読取装置において、前記光透過型のセンサアレイは、透明な絶縁性基板上に、前記読取画素としてダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサを複数個、二次元配列した構成を有していることを特徴とする。

本発明によれば、個人認証システムを携帯電話機やノートパソコン等の携帯型の電子機器にも良好に搭載することができ、かつ、高い認識率やセキュリティ性能を実現することができる。

これにより、検知面に載置された特定部位（指）に対して照射される光の波長を切り換えることができ、単一のセンサアレイで当該特定部位から異なる固有情報（例えば、指紋パターン及び静脈パターン）を読み取ることができる。したがって、検知面上に人体の特定部位を載置し、光源を切り換えて画像読取動作を実行する簡易な手順及び制御動作で、複数の異なる固有情報を迅速かつ良好に読み取ることができ、より認識率やセキュリティ性能を向上させた個人認証システムを構築することができる。

また、固有情報を読み取るセンサアレイとして基板上にダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサを二次元配列した構成や、光源として平面光源を適用することができるので、画像読取装置を小型薄型化して設置スペースを大幅に縮小することができるので、携帯型の電子機器等にも良好に搭載することができる。

以下に、本発明に係る画像読取装置について、実施の形態を示して詳しく説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。図２は、本実施形態に係る画像読取装置に適用可能なフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）の素子構造を示す概略断面図であり、図３は、ダブルゲート型フォトセンサを配列してなるセンサアレイの画像読取動作の一例を示すタイミングチャートである。

図１に示すように、第１の実施形態に係る画像読取装置１００Ａは、概略、センサアレイ１０、フレーム部材２０、白色発光ダイオード（白色ＬＥＤ；第１の光源）３１、赤外光発光ダイオード（赤外光ＬＥＤ；第２の光源）３２からなるセンサデバイスと、図示を省略した画像読取動作制御部（読取制御部）と、を備えて構成されている。以下、各構成について、具体的に説明する。

（センサアレイ１０）
センサアレイ１０は、例えばガラス基板等の透明な絶縁性基板上に複数のフォトセンサが二次元配列された光透過型のセンサアレイであって、当該絶縁性基板の一面側（図２の上面側）に個人を特定する固有情報を読み取るための人体の特定部位（例えば指）が載置される検知面が設定されている。

センサアレイ１０は、具体的には、透明な絶縁性基板上に、いわゆるダブルゲート型のフォトセンサを複数個配列したものを良好に適用することができる。ここで、ダブルゲート型のフォトセンサは、図２に示すように、概略、励起光（ここでは、白色光又は赤外光）の入射により電子−正孔対が生成されるアモルファスシリコン等の半導体層（チャネル領域）１１と、該半導体層１１の両端に、各々ｎ^＋シリコンからなる不純物層（オーミックコンタクト層）１７、１８を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明なドレイン電極１２（ドレイン端子Ｄ）及びソース電極１３（ソース端子Ｓ）と、半導体層１１の上方（図面上方）にブロック絶縁膜（ストッパ膜）１４及び上部ゲート絶縁膜１５を介して形成され、酸化スズ膜やＩＴＯ膜（インジウム−スズ酸化膜）等の透明電極層からなり、可視光に対して透過性を示すトップゲート電極ＴＧｘ（トップゲート端子ＴＧ）と、半導体層１１の下方（図面下方）に下部ゲート絶縁膜１６を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明な（遮光性を有する）ボトムゲート電極ＢＧｘ（ボトムゲート端子ＢＧ）と、を有してなるダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサ（以下、「ダブルゲート型フォトセンサ」と記す）である。

そして、このようなダブルゲート型フォトセンサＰＳは、半導体製造技術を適用して、ガラス基板等の透明な絶縁性基板ＳＵＢ上に薄膜形成されている。また、当該ダブルゲート型フォトセンサを含む絶縁性基板ＳＵＢの一面側（視野側；図面上面側）全体には保護絶縁膜（パッシベーション膜）１９が被覆形成されて、該保護絶縁膜１９の上面に、上述した検知面ＤＴＣを設定することにより、人体の特定部位が載置、接触することによるダブルゲート型フォトセンサへの電気的、物理的、化学的なダメージを抑制するように構成されている。

なお、図２に示したダブルゲート型フォトセンサＰＳにおいて、トップゲート絶縁膜１５、ブロック絶縁膜１４、ボトムゲート絶縁膜１６を構成する絶縁膜、及び、トップゲート電極ＴＧｘ上に設けられる保護絶縁膜１９は、いずれも半導体層１１を励起する光に対して高い光透過率を有する材質、例えば、窒化シリコンや酸化シリコン等により構成されている。これにより、絶縁性基板ＳＵＢの他面側（図面下面側）に設けられる光源（白色ＬＥＤ３１）から放射される光を図面上方に透過させることができるとともに、保護絶縁膜１９の上面に設けられた検知面ＤＴＣに載置された人体の特定部位で反射した光、あるいは、当該特定部位を透過した光をダブルゲート型フォトセンサＰＳ（詳しくは、半導体層１１）に入射させることができる。

このようなダブルゲート型フォトセンサＰＳを複数配列してなるセンサアレイ１０の駆動制御方法は、例えば、図３に示すように、所定の処理動作期間（１処理サイクル）に、リセット期間Ｔrst、電荷蓄積期間Ｔａ、プリチャージ期間Ｔprch及び読み出し期間Ｔreadを設定することにより実現され、まず、リセット期間Ｔrstにおいて、ダブルゲート型フォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧ（トップゲート電極ＴＧｘ）にリセットパルスφＴｉ（例えば、トップゲート電圧（＝リセットパルス電圧）Ｖtg＝＋１５Ｖのハイレベル）を印加して、半導体層１１に蓄積されているキャリヤ（ここでは、正孔）を放出するリセット動作（初期化動作）を実行する。

次いで、電荷蓄積期間Ｔａにおいて、トップゲート端子ＴＧにローレベルのバイアス電圧φＴｉ（例えば、トップゲート電圧Ｖtg＝−１５Ｖ）を印加することにより、上記リセット動作を終了し、電荷蓄積動作（キャリヤ蓄積動作）をスタートする。ここで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、絶縁性基板ＳＵＢの下方に配置された光源（白色ＬＥＤ３１又は赤外光ＬＥＤ３２）から放射され、センサアレイ１０の各層を透過して、検知面ＤＴＣに載置された特定部位の表面付近で反射した光、あるいは、後述するフレーム部材２０の光透過部２２を介して検知面ＤＴＣ上の特定部位に照射され、内部で散乱して検知面ＤＴＣ方向に透過した光が、透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｘを通過して半導体層１１に入射する。

これにより、電荷蓄積期間Ｔａ中に半導体層１１に入射した光量に応じて、半導体層１１（キャリヤ発生領域）で電子−正孔対が生成され、半導体層１１とブロック絶縁膜１４との界面近傍（チャネル領域周辺）にキャリヤ（正孔）が蓄積される。
また、上記電荷蓄積期間Ｔａに並行して設定されるプリチャージ期間Ｔprchにおいて、ドレイン端子Ｄにプリチャージパルス（例えば、プリチャージ電圧Ｖpg＝＋５Ｖ）を印加して、ドレイン電極１２に電荷を保持させるプリチャージ動作を実行する。

次いで、上記プリチャージ期間Ｔprchが経過した後の読み出し期間Ｔreadにおいて、ボトムゲート端子ＢＧに読み出しパルスφＢｉ（例えば、ボトムゲート電圧（＝読み出しパルス電圧）Ｖbg＝＋１０Ｖのハイレベル）を印加することにより、電荷蓄積期間Ｔａに上記チャネル領域に蓄積されたキャリヤに応じたドレイン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd；電圧信号）を読み出す読み出し動作が実行される。

ここで、読み出しパルスφＢｉの印加期間（読み出し期間Ｔread）におけるドレイン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd）の変化傾向は、電荷蓄積期間Ｔａに蓄積されたキャリヤが多い場合（明状態）には、電圧が急峻に低下する傾向を示し、一方、蓄積されたキャリヤが少ない場合（暗状態）には緩やかに低下する傾向を示すので、例えば、読み出し期間Ｔreadの開始から所定の時間経過後のデータ電圧Ｖrdを検出することにより、ダブルゲート型フォトセンサＰＳに入射した光の量を検出することができる。

そして、このような一連の光量検出動作を１処理サイクルとして、センサアレイ１０に二次元配列された複数のダブルゲート型フォトセンサＰＳについて、例えば各行ごとに同等の動作を繰り返し実行することにより、人体の特定部位の画像パターン（例えば指紋画像や静脈画像）を明暗情報として読み取ることができる。なお、このような画像読取動作は、図示を省略した画像読取動作制御部により実行制御される。

（フレーム部材２０）
フレーム部材２０は、上述したセンサアレイ１０が収納又は組み込み固定されることにより、当該センサアレイ１０の検知面ＤＴＣが露出する開口部２１と、後述する光源（赤外光ＬＥＤ３２）から放射される光を透過する光透過部２２が設けられている。ここで、光透過部２２は、例えば開口部２１を挟んで対向する位置に一対（各１個）設けられている。また、光透過部２２は、フレーム部材２０の一面側（図１（ｂ）上面側）から他面側（図１（ｂ）下面側）に貫通する貫通孔であってもよいし、当該貫通孔に透明な部材を埋め込んだものであってもよい。

（白色ＬＥＤ３１、赤外光ＬＥＤ３２）
白色ＬＥＤ３１及び赤外光ＬＥＤ３２は、センサアレイ１０及びフレーム部材２０の他面側（図１（ｂ）下面側）に配置され、各々、上記開口部２１のセンサアレイ１０又は光透過部２２を介して、検知面ＤＴＣに載置された特定部位に対して、白色光（第１の波長を有する光、可視光）又は赤外光（第２の波長を有する光）が照射されるように、放射光の波長が設定されている。これらの光源（白色ＬＥＤ３１、赤外光ＬＥＤ３２）は、図示を省略した画像読取制御部により、特定部位から読み取る固有情報（例えば指紋パターンや静脈パターン）に応じて、いずれか一方側（白色ＬＥＤ３１又は赤外光ＬＥＤ３２）が上述したダブルゲート型フォトセンサＰＳ（センサアレイ１０）の駆動制御動作（電荷蓄積期間Ｔａ）に対応して選択的に点灯制御される。

（画像読取制御部）
画像読取制御部（図示を省略）は、少なくともセンサアレイ１０による特定部位の画像パターンの読取動作、及び、当該読取動作に対応する白色ＬＥＤ３１又は赤外光ＬＥＤ３２の点灯動作を制御する。

なお、本発明に係る画像読取装置を個人認証システムに適用する場合にあっては、本実施形態の構成に加え、上記画像読取制御部により取得された特定部位の画像パターン（例えば指紋画像や静脈画像）を、予め登録された特定の個人の画像パターン（登録情報）と比較（照合）して、上記特定部位を有する人物が登録された人物と同一人物であるか否かを判定（認証）する認証処理部（登録情報を格納する記憶部を含む）を備えている。

次いで、上述したような構成を有する画像読取装置における画像読取動作について説明する。ここでは、人体の特定部位の画像パターンとして、検知面ＤＴＣ上に載置された指の指紋画像及び静脈画像を読み取る場合について説明する。
図４は、本実施形態に係る画像読取装置の画像読取動作（指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作）を示す概念図である。なお、図示の都合上、画像読取装置の断面を表すハッチングの一部を省略して示した。

上述したような画像読取装置における制御動作は、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、まず、センサアレイ１０の検知面側及びフレーム部材２０の一面側（図面上面側）に、人体の特定部位として指ＦＧを密着させて載置する。本実施形態においては、この状態でセンサアレイ１０及びフレーム部材２０の他面側（図面下面側）に配置された白色ＬＥＤ３１又は赤外光ＬＥＤ３２のいずれかを選択的に点灯動作させて、上述したセンサアレイ１０（ダブルゲート型フォトセンサＰＳ）の駆動制御動作を実行することにより、指の指紋画像又は静脈画像のいずれかを読み取ることができる。

すなわち、指紋画像の読取動作においては、上述したリセット動作、電荷蓄積動作、プリチャージ動作及び読み出し動作からなるセンサアレイ１０（ダブルゲート型フォトセンサＰＳ）の一連の駆動制御動作のうち、電荷蓄積動作（電荷蓄積期間Ｔａ）において、図４（ａ）に示すように、画像読取制御部により白色ＬＥＤ３１を点灯動作させて白色光を放射させ、センサアレイ１０の各層を介して（透過させて）検知面ＤＴＣ上に載置された指ＦＧに照射する。

ここで、指ＦＧに照射された白色光は、指紋の凹凸パターンのうち、検知面ＤＴＣに密着する凸部領域においては、指ＦＧの表面（検知面ＤＴＣとの境界面）や指ＦＧの表層部分で大半が反射されて、その反射光が再びセンサアレイ１０に入射され、当該凸部領域に対応する位置に配置されたダブルゲート型フォトセンサＰＳ（半導体層１１）に入射する。一方、指紋の凹凸パターンのうち、検知面ＤＴＣとの間に間隙（空気層）が形成される凹部領域においては、上記白色光が検知面から間隙を介して指ＦＧの表層に入射されるため、当該光が表層部分で拡散されて、当該凹部領域に対応する位置に配置されたダブルゲート型フォトセンサＰＳ（半導体層１１）にほとんど入射することはない。
これにより、センサアレイ１０に二次元配列された各ダブルゲート型フォトセンサＰＳから出力されるデータ電圧Ｖrdに基づいて、指紋の凹凸パターンに対応した明暗情報（指紋画像）を取得することができる。

また、静脈画像の読取動作においては、上述したリセット動作、電荷蓄積動作、プリチャージ動作及び読み出し動作からなるセンサアレイ１０（ダブルゲート型フォトセンサＰＳ）の一連の駆動制御動作のうち、電荷蓄積動作（電荷蓄積期間Ｔａ）において、図４（ｂ）に示すように、画像読取制御部により赤外光ＬＥＤ３２を点灯動作させて赤外光を放射させ、フレーム部材２０に形成された光透過部２２を介して（透過させて）検知面ＤＴＣ上に載置された指ＦＧに照射する。

ここで、指ＦＧに照射された赤外光は、指ＦＧの内部（上記指紋画像の読取動作における表層よりも深部）に入射して散乱し、検知面ＤＴＣ側に放射される光のうち、指ＦＧ内部の静脈血管ＢＬＶが存在する領域では、当該血管ＢＬＶに赤外光の大半が吸収されて、当該血管ＢＬＶに対応する位置に配置されたダブルゲート型フォトセンサＰＳ（半導体層１１）にほとんど入射することはない。一方、静脈血管ＢＬＶが存在しない領域では、赤外光は検知面ＤＴＣを介してセンサアレイ１０に入射され、ダブルゲート型フォトセンサＰＳ（半導体層１１）に入射する。
これにより、センサアレイ１０に二次元配列された各ダブルゲート型フォトセンサＰＳから出力されるデータ電圧Ｖrdに基づいて、静脈の配索形状に対応した明暗情報（静脈画像）を取得することができる。

このように、本実施形態に係る画像読取装置１００Ａにおいては、上述した指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作を、唯一のセンサアレイ１０を用い、当該指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作に対応した異なる波長の光を放射する個別の光源（白色ＬＥＤ３１及び赤外光ＬＥＤ３２）を選択的に切り換えて点灯動作させて実行することにより、検知面ＤＴＣに載置された単一の指（特定部位）ＦＧから指紋画像と静脈画像とを良好に読み取ることができる。

そして、単一の指から読み取られた指紋画像及び静脈画像と、予め登録された特定の個人の指紋画像及び静脈画像（登録情報）と比較（照合）して、上記特定部位を有する人物が登録された人物と同一人物であるか否かを判定（認証）する指紋認証処理及び静脈認証処理の双方を実行することにより、指紋認証のみ、あるいは、静脈認証認のみによる場合に比較して、より認識率やセキュリティ性能を向上させた個人認証システムを構築することができる。

また、本実施形態に係る画像読取装置においては、単一のセンサアレイ、フレーム部材及び画像読取制御部を備え、光源のみを指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作に対応した異なる構成（白色ＬＥＤ及び赤外光ＬＥＤ）とすることができ、また、ダブルゲート型フォトセンサからなる光透過型のセンサアレイを適用することにより、センサアレイの下面側に光源を配置することができるので、小型の装置構成で設置スペースをそれほど必要とすることなく、携帯型の電子機器等にも良好に搭載することができる。

なお、本実施形態においては、白色ＬＥＤ３１及び赤外光ＬＥＤ３２のいずれの光源も、フレーム部材２０の下面側であって、光透過部２２に対応する位置に配置した構成を示したが、例えば図１（ｃ）に示すように、少なくとも赤外光ＬＥＤ３２を光透過部２２内に配置、もしくは、埋め込むように構成したものであってもよい。これによれば、赤外光ＬＥＤ３２から放射された赤外光が、センサアレイ１０の検知面ＤＴＣ上からフレーム部材２０上に延在して載置された指ＦＧに対してのみ照射されることになり、周囲に放射されることがないので、指ＦＧの内部に入射される光量を増加させてより鮮明な静脈画像を取得することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
図５は、本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態を示す概略構成図であり、図６は、本実施形態に係る画像読取装置に適用される平面光源の一構成例を示す概略図である。また、図７は、本実施形態に係る画像読取装置の画像読取動作（指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作）を示す概念図である。ここで、上述した第１の実施形態と同等の構成及び動作については、その説明を簡略化する。また、図７においては、図示の都合上、画像読取装置の断面を表すハッチングの一部を省略して示した。

上述した第１の実施形態においては、指紋画像の読取動作に用いる光源（白色光源）として白色ＬＥＤを適用した構成を示したが、第２の実施形態においては、白色の平面光をセンサアレイ１０の下面側から略全域に放射する構成を有している。具体的には、図５に示すように、センサアレイ１０の下面側の略全域に、白色の平面光を放射する平面光源（平面バックライト）３３が密着して、もしくは、光学フィルム等を介して対向するように配置された構成を有している。また、赤外光ＬＥＤ３２は、上述した第１の実施形態と同様に、フレーム部材２０の下面側であって、光透過部２２に対応する位置に配置されている。

ここで、平面光源３３は、例えば図６に示すように、透明なアクリル平板等からなる導光板３３Ｐの一側方端面（図では右測方端面）に対向するように白色ＬＥＤ３３Ｌ（第１の実施形態に示した白色ＬＥＤ３１に相当する）を配置した構成を適用することができる。なお、平面光源３３としては、図６に示した構成に替えて、例えば有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子等の発光素子を二次元配列したＥＬ発光パネルを適用するものであってもよい。

このような画像読取装置１００Ｂにおける指紋画像の読取動作は、センサアレイ１０（ダブルゲート型フォトセンサＰＳ）の電荷蓄積動作（電荷蓄積期間Ｔａ）において、図７（ａ）に示すように、平面光源３３から放射された白色の平面光が、センサアレイ１０の各層を介して検知面ＤＴＣ上に載置された指ＦＧに照射されることにより実行される。このような平面光源３３を適用した場合、指ＦＧに対して比較的均一な白色光を照射して照射ムラを抑制することができるので、鮮明な指紋画像を取得することができる。

なお、静脈画像の読取動作においては、上述した第１の実施形態と同様に、図７（ａ）に示すように、フレーム部材２０の下面側に配置、もしくは、光透過部２２内に埋め込まれた赤外光ＬＥＤ３２から放射された赤外光が、光透過部２２を介して検知面ＤＴＣ上に載置された指ＦＧに入射される。

＜第３の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取装置の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
図８は、本発明に係る画像読取装置の第３の実施形態を示す概略構成図であり、図９は、本実施形態に係る画像読取装置の画像読取動作（指紋画像読取動作及び画像表示動作）を示す概念図である。ここで、上述した第１又は第２の実施形態と同等の構成及び動作については、その説明を簡略化する。また、図９においては、図示の都合上、画像読取装置の断面を表すハッチングの一部を省略して示した。

図８に示すように、本実施形態に係る画像読取装置１００Ｃは、上述した第２の実施形態に示したセンサアレイ１０と平面光源（平面バックライト）３３との間に、周知の透過型の液晶表示パネル４０を介在させた構成を有している。また、図示を省略したが、液晶表示パネル４０に所望の画像情報を表示する動作を制御する画像表示制御部を備えている。

このような画像読取装置１００Ｃにおける指紋画像の読取動作は、図９（ａ）に示すように、平面光源３３から放射された白色の平面光が、液晶表示パネル４０及びセンサアレイ１０を介して検知面ＤＴＣ上に載置された指ＦＧに照射されることにより実行される。なお、静脈画像の読取動作においては、上述した第１又は第２の実施形態と同様に実行される。

また、図９（ｂ）に示すように、検知面ＤＴＣに指ＦＧを載置していない状態において、液晶表示パネル４０に所望の画像情報を表示し、平面光源３３から白色の平面光を放射することにより、画像読取装置１００Ｃの使用者に対して、任意の情報（例えば指ＦＧを検知面ＤＴＣに載置するための案内情報や個人認証処理の結果、画像読取装置の動作状態等に関する情報）を表示して視覚を通じて認識させることができる。

なお、本実施形態においては、白色光源として平面光源３３を、さらに、画像表示手段として液晶表示パネル４０を備え、これらをセンサアレイ１０の下面側に積層して配置した構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ素子等の発光素子を二次元配列したＥＬ表示パネルを適用するものであってもよい。これによれば、指紋画像読取動作時においては、ＥＬ表示パネルを白色発光させて白色光源として使用し、一方、画像表示動作時においては、ＥＬ表示パネルに所望の画像情報を表示させて画像表示手段として使用することができるので、画像読取装置の構成をより薄型かつ簡略化することができる。

＜第４の実施形態＞
次に、本発明に係る画像読取装置の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
図１０は、本発明に係る画像読取装置の第４の実施形態を示す概略構成図であり、図１１は、本実施形態に係る画像読取装置に適用される平面光源の一構成例を示す概略図である。また、図１２は、本実施形態に係る画像読取装置の画像読取動作（指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作）を示す概念図である。ここで、上述した第１乃至第３の実施形態と同等の構成及び動作については、その説明を簡略化する。また、図１２においては、図示の都合上、画像読取装置の断面を表すハッチングの一部を省略して示した。

図１０に示すように、本実施形態に係る画像読取装置１００Ｄは、センサアレイ１０と、フレーム部材２０と、平面光源３４と、を備え、フレーム部材２０が上述した第１乃至第３の実施形態に示した光透過部を有しておらず、また、平面光源３４が白色又は赤外域の平面光をセンサアレイ１０を介して選択的に放射するように構成されている。

ここで、平面光源３４は、例えば図１１に示すように、導光板３４Ｐの一側方端面（図では右測方端面）に対向するように白色ＬＥＤ３４Ｗ（第１の実施形態に示した白色ＬＥＤ３１に相当する）と赤外光ＬＥＤ３４Ｒ（第１の実施形態に示した赤外光ＬＥＤ３２に相当する）を並列に配置した構成を適用することができる。なお、平面光源３４としては、図１１に示した構成に替えて、例えば有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子等の発光素子を二次元配列したカラーＥＬ発光パネルを適用するものであってもよい。平面光源３４から放射される光の色は、例えば画像読取制御部により選択的に切り換えて点灯制御される。

このような画像読取装置１００Ｄにおける指紋画像の読取動作は、図１２（ａ）に示すように、白色ＬＥＤ３４Ｗを発光させることにより平面光源３４から放射された白色の平面光が、センサアレイ１０を介して検知面ＤＴＣ上に載置された指ＦＧに照射されることにより実行される。
また、静脈画像の読取動作は、図１２（ｂ）に示すように、赤外光ＬＥＤ３４Ｒを発光させることにより平面光源３４から放射された赤外域の平面光が、センサアレイ１０を介して検知面ＤＴＣ上に載置された指ＦＧに照射されることにより実行される。

このような平面光源３４を適用した場合、指ＦＧに照射される白色光又は赤外光はいずれもセンサアレイ１０を介して照射されるので、上述した第１乃至第３の実施形態に示したようにフレーム部材２０に光透過部２２を設ける必要がなく、また、平面光源３４から指ＦＧに対して比較的均一な白色光又は赤外光を照射して照射ムラを抑制することができるので、鮮明な指紋画像や静脈画像を取得することができる。

なお、本実施形態においては、単一の平面光源３４から白色光又は赤外光を選択的に放射するように切り換え制御する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第３の実施形態と同様に、センサアレイ１０と平面光源３４との間に、画像表示手段として透過型の液晶表示パネル４０を介在させた構成を備え、画像表示動作時には、平面光源３４から白色光を放射するように点灯制御するものであってもよいし、また、平面光源３４としてカラーＥＬ表示パネルを適用するものであってもよい。これによれば、指紋画像読取動作においては、カラーＥＬ表示パネルを白色発光させて白色光源として使用し、また、静脈画像読取動作においては、カラーＥＬ表示パネルを赤色発光させて赤外光源として使用し、一方、画像表示動作時においては、カラーＥＬ表示パネルに所望の画像情報を表示させて画像表示手段として使用することができるので、画像読取装置の構成をより小型薄型化かつ簡略化することができる。

本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像読取装置に適用可能なフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）の素子構造を示す概略断面図である。 ダブルゲート型フォトセンサを配列してなるセンサアレイの画像読取動作の一例を示すタイミングチャートである。 本実施形態に係る画像読取装置の画像読取動作（指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作）を示す概念図である。 本発明に係る画像読取装置の第２の実施形態を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像読取装置に適用される平面光源の一構成例を示す概略図である。 本実施形態に係る画像読取装置の画像読取動作（指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作）を示す概念図である。 本発明に係る画像読取装置の第３の実施形態を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像読取装置の画像読取動作（指紋画像読取動作及び画像表示動作）を示す概念図である。 本発明に係る画像読取装置の第４の実施形態を示す概略構成図である。 本実施形態に係る画像読取装置に適用される平面光源の一構成例を示す概略図である。 本実施形態に係る画像読取装置の画像読取動作（指紋画像読取動作及び静脈画像読取動作）を示す概念図である。

符号の説明

１００Ａ〜１００Ｄ 画像読取装置
１０ センサアレイ
２０ フレーム部材
２１ 開口部
２２ 光透過部
３１、３３Ｌ、３４Ｗ 白色ＬＥＤ
３２、３４Ｒ 赤外光ＬＥＤ
３３、３４ 平面光源
４０ 液晶表示パネル

Claims (8)

1. 個人を特定する固有情報を読み取る画像読取装置において、
   複数の読取画素が二次元配列された光透過型のセンサアレイと、
   前記センサアレイの一面側に設定された検知面上に載置された人体の特定部位に対して、第１の波長を有する光を前記センサアレイを透過させて照射する第１の光源と、
   前記検知面上に載置された人体の特定部位に対して、前記第１の波長とは異なる第２の波長を有する光を照射する第２の光源と、
   前記第１の光源を点灯動作させて前記センサアレイにより前記人体の特定部位から指紋パターンを取得する制御を行うとともに、前記第１の光源とは異なるタイミングで前記第２の光源を点灯動作させて前記センサアレイにより前記人体の特定部位から静脈パターンを取得する制御を行う読取制御部と、
   を備え、
   前記第１の光源と前記第２の光源とがともに前記検知面に対して前記センサアレイ側に配置されていることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記第２の光源は、前記検知面上に載置された人体の特定部位に対して、前記第２の波長を有する光を前記センサアレイを透過させることなく照射する位置に配置されていることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記第１の光源は、前記センサアレイの他面側に配置され、平面光からなる前記第１の波長を有する光を放射する平面光源であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像読取装置。
4. 前記第１の光源及び前記第２の光源は、前記センサアレイの他面側に配置され、平面光からなる前記第１の波長を有する光又は前記第２の波長を有する光を選択的に放射する平面光源であることを特徴とする請求項１又は２記載の画像読取装置。
5. 前記センサアレイの他面側に配置され、前記検知面側から前記センサアレイを介して視認されるように任意の画像情報を表示する表示パネルを備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像読取装置。
6. 前記表示パネルは、透過型の表示パネルであり、前記センサアレイと前記平面光源との間に配置されていること特徴とする請求項５記載の画像読取装置。
7. 前記第１の光源から放射される前記第１の波長を有する光は可視光であり、
   前記第２の光源から放射される前記第２の波長を有する光は赤外光であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像読取装置。
8. 前記光透過型のセンサアレイは、透明な絶縁性基板上に、前記読取画素としてダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサを複数個、二次元配列した構成を有していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像読取装置。
   

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