JP7378745B2 - 検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、検出装置に関する。
特許文献１には、フォトダイオード等の光電変換素子が半導体基板上に複数配列された光学式センサが記載されている。光学式センサは、照射される光量に応じて光電変換素子から出力される信号が変化することで、生体情報を検出できる。特許文献１の光学式センサは、細かいピッチで指の表面の凹凸を検出することができ、指紋センサとして用いられる。特許文献２には、赤外線を感知する複数のセンサを備えた表示装置が記載されている。特許文献２の表示装置は、赤外光の反射光に基づいて、指の位置や、指紋パターンや静脈パターンを検出することができる。
米国特許出願公開第２０１８／００１２０６９号明細書 特開２００９－３２００５号公報
光学式センサは、指や掌等の被検出体の指紋の形状に限られず、被検出体の種々の生体情報を検出することが要求されている。特許文献１及び特許文献２では、同一のセンサで複数の異なる生体情報を検出することが困難となる場合がある。
本発明は、同一のセンサで種々の生体情報を検出することが可能な検出装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様の検出装置は、センサ基材と、前記センサ基材の検出領域に設けられ、それぞれに照射された光に応じた信号を出力する複数の光電変換素子と、複数の前記光電変換素子のそれぞれに設けられた複数のスイッチング素子と、複数の前記スイッチング素子のそれぞれに接続され、第１方向に延在する複数のゲート線と、第１発光極大波長を有する第１光を出射する第１光源と、第２発光極大波長を有する第２光を出射する第２光源と、を有する。
図１は、第１実施形態に係る検出装置を示す平面図である。 図２は、第１実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、検出装置を示す回路図である。 図４は、複数の部分検出領域を示す回路図である。 図５は、センサ部の概略断面構成を示す断面図である。 図６は、フォトダイオードに入射する光の波長と変換効率との関係を模式的に示すグラフである。 図７は、検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図８は、図７における読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。 図９は、第１実施形態に係る検出装置における、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す平面図である。 図１０は、第１実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。 図１１は、検出装置のセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。 図１２は、第１実施形態の第１変形例に係るセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。 図１３は、第１実施形態の第２変形例に係るセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。 図１４は、第２実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す平面図である。 図１５は、第２実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。 図１６は、第２実施形態に係る検出装置のセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。 図１７は、第３実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。 図１８は、第４実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す平面図である。 図１９は、第５実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。 図２０は、第５実施形態の第３変形例に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。 図２１は、第６実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す平面図である。 図２２は、第６実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。 図２３は、第７実施形態に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図２４は、第８実施形態に係る検出装置の複数の部分検出領域を示す回路図である。 図２５は、第８実施形態に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。 図２６は、第１光及び第２光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。 図２７は、第１光及び第２光の発光スペクトルの他の例を示すグラフである。 図２８は、第２フィルタの透過特性の一例を示すグラフである。
発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る検出装置を示す平面図である。図１に示すように、検出装置１は、センサ基材２１と、センサ部１０と、ゲート線駆動回路１５と、信号線選択回路１６と、検出回路４８と、制御回路１２２と、電源回路１２３と、第１光源基材５１と、第２光源基材５２と、第１光源６１と、第２光源６２と、を有する。
センサ基材２１には、フレキシブルプリント基板７１を介して制御基板１２１が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板７１には、検出回路４８が設けられている。制御基板１２１には、制御回路１２２及び電源回路１２３が設けられている。制御回路１２２は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）である。制御回路１２２は、センサ部１０、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に制御信号を供給して、センサ部１０の検出動作を制御する。また、制御回路１２２は、第１光源６１及び第２光源６２に制御信号を供給して、第１光源６１及び第２光源６２の点灯又は非点灯を制御する。電源回路１２３は、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳ（図４参照）等の電圧信号をセンサ部１０、ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６に供給する。また、電源回路１２３は、電源電圧を第１光源６１及び第２光源６２に供給する。
センサ基材２１は、検出領域ＡＡと、周辺領域ＧＡとを有する。検出領域ＡＡは、センサ部１０が有する複数のフォトダイオードＰＤ（図４参照）が設けられた領域である。周辺領域ＧＡは、検出領域ＡＡの外周と、センサ基材２１の端部との間の領域であり、フォトダイオードＰＤと重ならない領域である。
ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡに設けられる。具体的には、ゲート線駆動回路１５は、周辺領域ＧＡのうち第２方向Ｄｙに沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路１６は、周辺領域ＧＡのうち第１方向Ｄｘに沿って延在する領域に設けられ、センサ部１０と検出回路４８との間に設けられる。
なお、第１方向Ｄｘは、センサ基材２１と平行な面内の一方向である。第２方向Ｄｙは、センサ基材２１と平行な面内の一方向であり、第１方向Ｄｘと直交する方向である。なお、第２方向Ｄｙは、第１方向Ｄｘと直交しないで交差してもよい。また、第３方向Ｄｚは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙと直交する方向であり、センサ基材２１の法線方向である。
複数の第１光源６１は、第１光源基材５１に設けられ、第２方向Ｄｙに沿って配列される。複数の第２光源６２は、第２光源基材５２に設けられ、第２方向Ｄｙに沿って配列される。第１光源基材５１及び第２光源基材５２は、それぞれ、制御基板１２１に設けられた端子部１２４、１２５を介して、制御回路１２２及び電源回路１２３と電気的に接続される。
複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２は、例えば、無機ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ：Organic Light Emitting Diode）等が用いられる。複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２は、それぞれ異なる波長の第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２（図９参照）を出射する。すなわち、第１光Ｌ６１は、第１発光極大波長ＭＷ１を有し、第２光Ｌ６２は、第１発光極大波長ＭＷ１とは異なる第２発光極大波長を有する。発光極大波長とは、第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２のそれぞれの波長と発光強度との関係を示す発光スペクトルにおいて、最大の発光強度を示す波長である。
図２６は、第１光及び第２光の発光スペクトルの一例を示すグラフである。図２６に示すグラフ１は、横軸が波長であり、縦軸が発光強度である。図２６に示すように、一例として、第１光Ｌ６１は、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、例えば５６０ｎｍ程度の第１発光極大波長ＭＷ１を有し、第２光Ｌ６２は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、例えば６６０ｎｍ程度の第２発光極大波長ＭＷ２を有する。つまり、第２光Ｌ６２の第２発光極大波長ＭＷ２は、第１光Ｌ６１の第１発光極大波長ＭＷ１よりも長い。この場合、第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２は、可視光である。第１光Ｌ６１は青色又は緑色の光であり、第２光Ｌ６２は赤色の光である。
第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１は、指Ｆｇ等の被検出体の表面で反射されセンサ部１０に入射する。これにより、センサ部１０は、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を検出することで指紋を検出することができる。第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２は、指Ｆｇ等の内部で反射し又は指Ｆｇ等を透過してセンサ部１０に入射する。これにより、センサ部１０は、指Ｆｇ等の内部の生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報は、例えば、指Ｆｇや掌の脈拍等である。
第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２の波長は、上述した例に限定されず適宜変更できる。図２７は、第１光及び第２光の発光スペクトルの他の例を示すグラフである。図２７のグラフ２に示すように、例えば、第１光Ｌ６１は、５２０ｎｍ以上６００ｎｍ以下、例えば５６０ｎｍ程度の第１発光極大波長ＭＷ１を有し、第２光Ｌ６２は、７８０ｎｍ以上９００ｎｍ以下、例えば８５０ｎｍ程度の第２発光極大波長ＭＷ２を有していてもよい。この場合、第１光Ｌ６１は、青色又は緑色の可視光であり、第２光Ｌ６２は、赤外光である。センサ部１０は、第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１に基づいて、指紋を検出することができる。第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２は、指Ｆｇ等の被検出体の内部で反射し又は指Ｆｇ等を透過してセンサ部１０に入射する。これにより、センサ部１０は、指Ｆｇ等の内部の生体に関する情報として血管像（静脈パターン）を検出できる。
又は、第１光Ｌ６１は、６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下、例えば６６０ｎｍ程度の第１発光極大波長ＭＷ１を有し、第２光Ｌ６２は、７８０ｎｍ以上９００ｎｍ以下、例えば８５０ｎｍ程度の第２発光極大波長ＭＷ２を有していてもよい。この場合、第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１及び第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２に基づいて、センサ部１０は、生体に関する情報として、脈拍や血管像に加えて、血中酸素濃度を検出することができる。このように、検出装置１は、第１光源６１及び複数の第２光源６２を有しているので、第１光Ｌ６１に基づいた検出と、第２光Ｌ６２に基づいた検出とを行うことで、種々の生体に関する情報を検出することができる。
なお、図１に示す第１光源６１及び第２光源６２の配置は、あくまで一例であり適宜変更することができる。例えば、第１光源基材５１及び第２光源基材５２のそれぞれに、複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２が配置されていてもよい。この場合、複数の第１光源６１を含むグループと、複数の第２光源６２を含むグループとが、第２方向Ｄｙに並んで配置されていてもよいし、第１光源６１と第２光源６２とが交互に第２方向Ｄｙに配置されていてもよい。また、第１光源６１及び第２光源６２が設けられる光源基材は１つ又は３つ以上であってもよい。
図２は、第１実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。図２に示すように、検出装置１は、さらに検出制御部１１と検出部４０と、有する。検出制御部１１の機能の一部又は全部は、制御回路１２２に含まれる。また、検出部４０のうち、検出回路４８以外の機能の一部又は全部は、制御回路１２２に含まれる。
センサ部１０は、光電変換素子であるフォトダイオードＰＤを有する光センサである。センサ部１０が有するフォトダイオードＰＤは、照射される光に応じた電気信号を、検出信号Ｖｄｅｔとして信号線選択回路１６に出力する。また、センサ部１０は、ゲート線駆動回路１５から供給されるゲート駆動信号Ｖｇｃｌにしたがって検出を行う。
検出制御部１１は、ゲート線駆動回路１５、信号線選択回路１６及び検出部４０にそれぞれ制御信号を供給し、これらの動作を制御する回路である。検出制御部１１は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ１等の各種制御信号をゲート線駆動回路１５に供給する。また、検出制御部１１は、選択信号ＡＳＷ等の各種制御信号を信号線選択回路１６に供給する。また、検出制御部１１は、各種制御信号を第１光源６１及び第２光源６２に供給して、それぞれの点灯及び非点灯を制御する。
ゲート線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて複数のゲート線ＧＣＬ（図３参照）を駆動する回路である。ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを順次又は同時に選択し、選択されたゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬに接続された複数のフォトダイオードＰＤを選択する。
信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬ（図３参照）を順次又は同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路１６は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路１６は、検出制御部１１から供給される選択信号ＡＳＷに基づいて、選択された信号線ＳＧＬと検出回路４８とを接続する。これにより、信号線選択回路１６は、フォトダイオードＰＤの検出信号Ｖｄｅｔを検出部４０に出力する。
検出部４０は、検出回路４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、記憶部４６と、検出タイミング制御部４７と、画像処理部４９と、を備える。検出タイミング制御部４７は、検出制御部１１から供給される制御信号に基づいて、検出回路４８と、信号処理部４４と、座標抽出部４５と、画像処理部４９と、が同期して動作するように制御する。
検出回路４８は、例えばアナログフロントエンド回路（ＡＦＥ、Analog Front End）である。検出回路４８は、少なくとも検出信号増幅部４２及びＡ／Ｄ変換部４３の機能を有する信号処理回路である。検出信号増幅部４２は、検出信号Ｖｄｅｔを増幅する。Ａ／Ｄ変換部４３は、検出信号増幅部４２から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する。
信号処理部４４は、検出回路４８の出力信号に基づいて、センサ部１０に入力された所定の物理量を検出する論理回路である。信号処理部４４は、指Ｆｇが検出面に接触又は近接した場合に、検出回路４８からの信号に基づいて指Ｆｇや掌の表面の凹凸を検出できる。また、信号処理部４４は、検出回路４８からの信号に基づいて生体に関する情報を検出できる。生体に関する情報は、例えば、指Ｆｇや掌の血管像、脈波、脈拍、血中酸素濃度等である。
また、信号処理部４４は、複数のフォトダイオードＰＤにより同時に検出された検出信号Ｖｄｅｔ（生体に関する情報）を取得し、これらを平均化する処理を実行してもよい。この場合、検出部４０は、ノイズや、指Ｆｇ等の被検出体とセンサ部１０との相対的な位置ずれに起因する測定誤差を抑制して、安定した検出が可能となる。
記憶部４６は、信号処理部４４で演算された信号を一時的に保存する。記憶部４６は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）、レジスタ回路等であってもよい。
座標抽出部４５は、信号処理部４４において指の接触又は近接が検出されたときに、指等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。また、座標抽出部４５は、指Ｆｇや掌の血管の検出座標を求める論理回路である。画像処理部４９は、センサ部１０の各フォトダイオードＰＤから出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指Ｆｇ等の表面の凹凸の形状を示す二次元情報及び指Ｆｇや掌の血管の形状を示す二次元情報を生成する。なお、座標抽出部４５は、検出座標を算出せずにセンサ出力Ｖｏとして検出信号Ｖｄｅｔを出力してもよい。また、座標抽出部４５及び画像処理部４９は、検出部４０に含まれていない場合であってもよい。
次に、検出装置１の回路構成例について説明する。図３は、検出装置を示す回路図である。図４は、複数の部分検出領域を示す回路図である。なお、図４では、検出回路４８の回路構成も併せて示している。
図３に示すように、センサ部１０は、マトリクス状に配列された複数の部分検出領域ＰＡＡを有する。複数の部分検出領域ＰＡＡには、それぞれフォトダイオードＰＤが設けられている。
ゲート線ＧＣＬは、第１方向Ｄｘに延在し、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡと接続される。また、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）は、第２方向Ｄｙに配列され、それぞれゲート線駆動回路１５に接続される。なお、以下の説明において、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）を区別して説明する必要がない場合には、単にゲート線ＧＣＬと表す。また、図３では説明を分かりやすくするために、８本のゲート線ＧＣＬを示しているが、あくまで一例であり、ゲート線ＧＣＬは、Ｍ本（Ｍは８以上、例えばＭ＝２５６）配列されていてもよい。
信号線ＳＧＬは、第２方向Ｄｙに延在し、第２方向Ｄｙに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡのフォトダイオードＰＤに接続される。また、複数の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（１２）は、第１方向Ｄｘに配列されて、それぞれ信号線選択回路１６及びリセット回路１７に接続される。なお、以下の説明において、複数の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（１２）を区別して説明する必要がない場合には、単に信号線ＳＧＬと表す。
また、説明を分かりやすくするために、１２本の信号線ＳＧＬを示しているが、あくまで一例であり、信号線ＳＧＬは、Ｎ本（Ｎは１２以上、例えばＮ＝２５２）配列されていてもよい。また、図３では、信号線選択回路１６とリセット回路１７との間にセンサ部１０が設けられている。これに限定されず、信号線選択回路１６とリセット回路１７とは、信号線ＳＧＬの同じ方向の端部にそれぞれ接続されていてもよい。また、１つのセンサの実質的な面積は例えば実質５０×５０ｕｍ２とされ、検出領域ＡＡの解像度は例えば実質５０８ｐｐｉとされ、検出領域ＡＡに配置されるセンサ数は例えば２５２セル×２５６セルとされ、検出領域ＡＡの面積は例えば１２．６×１２．８ｍｍ２とされる。
ゲート線駆動回路１５は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ、リセット信号ＲＳＴ１等の各種制御信号を、制御回路１２２（図２参照）から受け取る。ゲート線駆動回路１５は、各種制御信号に基づいて、複数のゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）を時分割的に順次選択する。ゲート線駆動回路１５は、選択されたゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、ゲート線ＧＣＬに接続された複数の第１スイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給され、第１方向Ｄｘに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡが、検出対象として選択される。
なお、ゲート線駆動回路１５は、指紋の検出及び異なる複数の生体に関する情報（脈波、脈拍、血管像、血中酸素濃度等）のそれぞれの検出モードごとに、異なる駆動を実行してもよい。例えば、ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを束ねて駆動してもよい。
具体的には、ゲート線駆動回路１５は、制御信号に基づいて、ゲート線ＧＣＬ（１）、ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（８）のうち、所定数のゲート線ＧＣＬを同時に選択する。例えば、ゲート線駆動回路１５は、６本のゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（６）を同時に選択し、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。ゲート線駆動回路１５は、選択された６本のゲート線ＧＣＬを介して、複数の第１スイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。これにより、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙに配列された複数の部分検出領域ＰＡＡを含む検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２が、それぞれ検出対象として選択される。ゲート線駆動回路１５は、所定数のゲート線ＧＣＬを束ねて駆動し、所定数のゲート線ＧＣＬごとに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。
信号線選択回路１６は、複数の選択信号線Ｌｓｅｌと、複数の出力信号線Ｌｏｕｔと、第３スイッチング素子ＴｒＳと、を有する。複数の第３スイッチング素子ＴｒＳは、それぞれ複数の信号線ＳＧＬに対応して設けられている。６本の信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（６）は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ１に接続される。６本の信号線ＳＧＬ（７）、ＳＧＬ（８）、…、ＳＧＬ（１２）は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ２に接続される。出力信号線Ｌｏｕｔ１、Ｌｏｕｔ２は、それぞれ検出回路４８に接続される。
ここで、信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（６）を第１信号線ブロックとし、信号線ＳＧＬ（７）、ＳＧＬ（８）、…、ＳＧＬ（１２）を第２信号線ブロックとする。複数の選択信号線Ｌｓｅｌは、１つの信号線ブロックに含まれる第３スイッチング素子ＴｒＳのゲートにそれぞれ接続される。また、１本の選択信号線Ｌｓｅｌは、複数の信号線ブロックの第３スイッチング素子ＴｒＳのゲートに接続される。
具体的には、選択信号線Ｌｓｅｌ１、Ｌｓｅｌ２、…、Ｌｓｅｌ６は、それぞれ信号線ＳＧＬ（１）、ＳＧＬ（２）、…、ＳＧＬ（６）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと接続される。また、選択信号線Ｌｓｅｌ１は、信号線ＳＧＬ（１）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＧＬ（７）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。選択信号線Ｌｓｅｌ２は、信号線ＳＧＬ（２）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＧＬ（８）に対応する第３スイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。
制御回路１２２（図１参照）は、選択信号ＡＳＷを順次選択信号線Ｌｓｅｌに供給する。これにより、信号線選択回路１６は、第３スイッチング素子ＴｒＳの動作により、１つの信号線ブロックにおいて信号線ＳＧＬを時分割的に順次選択する。また、信号線選択回路１６は、複数の信号線ブロックでそれぞれ１本ずつ信号線ＳＧＬを選択する。このような構成により、検出装置１は、検出回路４８を含むＩＣ（Integrated Circuit）の数、又はＩＣの端子数を少なくすることができる。
なお、信号線選択回路１６は、複数の信号線ＳＧＬを束ねて検出回路４８に接続してもよい。具体的には、制御回路１２２（図１参照）は、選択信号ＡＳＷを同時に選択信号線Ｌｓｅｌに供給する。これにより、信号線選択回路１６は、第３スイッチング素子ＴｒＳの動作により、１つの信号線ブロックにおいて複数の信号線ＳＧＬ（例えば６本の信号線ＳＧＬ）を選択し、複数の信号線ＳＧＬと検出回路４８とを接続する。これにより、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２で検出された信号が検出回路４８に出力される。この場合、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２に含まれる複数の部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）からの信号が統合されて検出回路４８に出力される。
ゲート線駆動回路１５及び信号線選択回路１６の動作により、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２ごとに検出を行うことで、１回の検出で得られる検出信号Ｖｄｅｔの強度が向上するのでセンサ感度を向上させることができる。また、検出に要する時間を短縮することができる。このため、検出装置１は、検出を短時間で繰り返し実行することができるので、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、又、脈波等の生体に関する情報の時間的な変化を精度よく検出することができる。
図３に示すように、リセット回路１７は、基準信号線Ｌｖｒ、リセット信号線Ｌｒｓｔ及び第４スイッチング素子ＴｒＲを有する。第４スイッチング素子ＴｒＲは、複数の信号線ＳＧＬに対応して設けられている。基準信号線Ｌｖｒは、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲのソース又はドレインの一方に接続される。リセット信号線Ｌｒｓｔは、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲのゲートに接続される。
制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２をリセット信号線Ｌｒｓｔに供給する。これにより、複数の第４スイッチング素子ＴｒＲがオンになり、複数の信号線ＳＧＬは基準信号線Ｌｖｒと電気的に接続される。電源回路１２３は、基準信号ＣＯＭを基準信号線Ｌｖｒに供給する。これにより、複数の部分検出領域ＰＡＡに含まれる容量素子Ｃａ（図４参照）に基準信号ＣＯＭが供給される。
図４に示すように、部分検出領域ＰＡＡは、フォトダイオードＰＤと、容量素子Ｃａと、第１スイッチング素子Ｔｒとを含む。図４では、複数のゲート線ＧＣＬのうち、第２方向Ｄｙに並ぶ２つのゲート線ＧＣＬ（ｍ）、ＧＣＬ（ｍ＋１）を示す。また、複数の信号線ＳＧＬのうち、第１方向Ｄｘに並ぶ２つの信号線ＳＧＬ（ｎ）、ＳＧＬ（ｎ＋１）を示す。部分検出領域ＰＡＡは、ゲート線ＧＣＬと信号線ＳＧＬとで囲まれた領域である。第１スイッチング素子Ｔｒは、フォトダイオードＰＤに対応して設けられる。第１スイッチング素子Ｔｒは、薄膜トランジスタにより構成されるものであり、この例では、ｎチャネルのＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）型のＴＦＴ（Thin Film Transistor）で構成されている。
第１方向Ｄｘに並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡに属する第１スイッチング素子Ｔｒのゲートは、ゲート線ＧＣＬに接続される。第２方向Ｄｙに並ぶ複数の部分検出領域ＰＡＡに属する第１スイッチング素子Ｔｒのソースは、信号線ＳＧＬに接続される。第１スイッチング素子Ｔｒのドレインは、フォトダイオードＰＤのカソード及び容量素子Ｃａに接続される。
フォトダイオードＰＤのアノードには、電源回路１２３からセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳが供給される。また、信号線ＳＧＬ及び容量素子Ｃａには、電源回路１２３から、信号線ＳＧＬ及び容量素子Ｃａの初期電位となる基準信号ＣＯＭが供給される。
部分検出領域ＰＡＡに光が照射されると、フォトダイオードＰＤには光量に応じた電流が流れ、これにより容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。第１スイッチング素子Ｔｒがオンになると、容量素子Ｃａに蓄積された電荷に応じて、信号線ＳＧＬに電流が流れる。信号線ＳＧＬは、信号線選択回路１６の第３スイッチング素子ＴｒＳを介して検出回路４８に接続される。これにより、検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに、又は検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２ごとにフォトダイオードＰＤに照射される光の光量に応じた信号を検出できる。
検出回路４８は、読み出し期間Ｐｄｅｔ（図７参照）にスイッチＳＳＷがオンになり、信号線ＳＧＬと接続される。検出回路４８の検出信号増幅部４２は、信号線ＳＧＬから供給された電流の変動を電圧の変動に変換して増幅する。検出信号増幅部４２の非反転入力部（＋）には、固定された電位を有する基準電圧Ｖｒｅｆが入力され、反転入力端子（－）には、信号線ＳＧＬが接続される。本実施形態では、基準電圧Ｖｒｅｆとして基準信号ＣＯＭと同じ信号が入力される。また、検出信号増幅部４２は、容量素子Ｃｂ及びリセットスイッチＲＳＷを有する。リセット期間Ｐｒｓｔ（図７参照）において、リセットスイッチＲＳＷがオンになり、容量素子Ｃｂの電荷がリセットされる。
次に、フォトダイオードＰＤの構成について説明する。図５は、センサ部の概略断面構成を示す断面図である。
図５に示すように、センサ部１０は、センサ基材２１と、ＴＦＴ層２２と、絶縁層２３と、フォトダイオードＰＤと、保護膜２４と、を備える。センサ基材２１は、絶縁性の基材であり、例えば、ガラスや樹脂材料が用いられる。センサ基材２１は、平板状に限定されず、曲面を有していてもよい。この場合、センサ基材２１は、フィルム状の樹脂であってもよい。センサ基材２１は、第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１の反対側の第２面Ｓ２とを有する。第１面Ｓ１に、ＴＦＴ層２２、絶縁層２３、フォトダイオードＰＤ、保護膜２４の順に積層される。
ＴＦＴ層２２は、上述したゲート線駆動回路１５や信号線選択回路１６等の回路が設けられる。また、ＴＦＴ層２２には、第１スイッチング素子Ｔｒ等のＴＦＴ（Thin Film Transistor）や、ゲート線ＧＣＬ、信号線ＳＧＬ等の各種配線が設けられる。センサ基材２１及びＴＦＴ層２２は、所定の検出領域ごとにセンサを駆動する駆動回路基板であり、バックプレーンとも呼ばれる。
絶縁層２３は、無機絶縁層である。絶縁層２３として、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）等の酸化物や、窒化シリコン（ＳｉＮ）等の窒化物が用いられる。
フォトダイオードＰＤは、絶縁層２３の上に設けられる。フォトダイオードＰＤは、光電変換層３１と、カソード電極３５と、アノード電極３４と、を有する。センサ基材２１の第１面Ｓ１に垂直な方向において、カソード電極３５、光電変換層３１、アノード電極３４の順に積層される。なお、フォトダイオードＰＤの積層順は、アノード電極３４、光電変換層３１、カソード電極３５の順であってもよい。
光電変換層３１は、照射される光に応じて特性（例えば、電圧電流特性や抵抗値）が変化する。光電変換層３１の材料として、有機材料が用いられる。具体的には、光電変換層３１として、例えば、低分子有機材料であるＣ６０（フラーレン）、ＰＣＢＭ（フェニルＣ６１酪酸メチルエステル：Phenyl C61-butyric acid methyl ester）、ＣｕＰｃ（銅フタロシアニン：Copper phthalocyanine）、Ｆ１６ＣｕＰｃ（フッ素化銅フタロシアニン）、ｒｕｂｒｅｎｅ（ルブレン：5,6,11,12-tetraphenyltetracene）、ＰＤＩ（Perylene（ペリレン）の誘導体）等を用いることができる。
光電変換層３１は、これらの低分子有機材料を用いて蒸着型（Dry Process）で形成することができる。この場合、光電変換層３１は、例えば、ＣｕＰｃとＦ１６ＣｕＰｃとの積層膜、又はｒｕｂｒｅｎｅとＣ６０との積層膜であってもよい。光電変換層３１は、塗布型（Wet Process）で形成することもできる。この場合、光電変換層３１は、上述した低分子有機材料と高分子有機材料とを組み合わせた材料が用いられる。高分子有機材料として、例えばＰ３ＨＴ（poly（3-hexylthiophene））、Ｆ８ＢＴ（F8-alt-benzothiadiazole）等を用いることができる。光電変換層３１は、Ｐ３ＨＴとＰＣＢＭとが混合した状態の膜、又はＦ８ＢＴとＰＤＩとが混合した状態の膜とすることができる。
カソード電極３５と、アノード電極３４とは、光電変換層３１を挟んで対向する。アノード電極３４は、例えば、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）等の透光性を有する導電性材料が用いられる。カソード電極３５は、例えば、銀（Ａｇ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属材料が用いられる。又は、カソード電極３５は、これらの金属材料の少なくとも１以上を含む合金材料であってもよい。
カソード電極３５の膜厚を制御することで、カソード電極３５を透光性を有する半透過型電極として形成できる。例えば、カソード電極３５は、膜厚１０ｎｍのＡｇ薄膜で形成することで、６０％程度の透光性を有する。この場合、フォトダイオードＰＤは、センサ基材２１の両面側から照射される光、例えば第１面Ｓ１側から照射される第１光Ｌ６１及び第２面Ｓ２側から照射される第２光Ｌ６２の両方を検出できる。
保護膜２４は、アノード電極３４を覆って設けられる。保護膜２４は、パッシベーション膜であり、フォトダイオードＰＤを保護するために設けられている。
図６は、フォトダイオードに入射する光の波長と変換効率との関係を模式的に示すグラフである。図６に示すグラフの横軸は、フォトダイオードＰＤに入射する光の波長であり、縦軸は、フォトダイオードＰＤの外部量子効率である。外部量子効率は、例えば、フォトダイオードＰＤに入射する光の光量子数と、フォトダイオードＰＤから外部の検出回路４８に流れる電流との比で表される。
図６に示すように、フォトダイオードＰＤは、３００ｎｍから１０００ｎｍ程度の波長帯で良好な効率を有する。すなわち、フォトダイオードＰＤは、第１光源６１から出射される第１光Ｌ６１及び第２光源６２から出射される第２光Ｌ６２の両方の波長に対して感度を有している。このため、１つのフォトダイオードＰＤで、異なる波長を有する複数の光を検出することができる。
次に、検出装置１の動作例について説明する。図７は、検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。図８は、図７における読み出し期間の動作例を表すタイミング波形図である。
図７に示すように、検出装置１は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔを有する。電源回路１２３は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔに亘って、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳをフォトダイオードＰＤのアノードに供給する。センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳはフォトダイオードＰＤのアノード－カソード間に逆バイアスを印加する信号である。例えば、フォトダイオードＰＤのカソードには実質０．７５Ｖの基準信号ＣＯＭがされているが、アノードに実質－１．２５Ｖのセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳを印加することにより、アノード－カソード間は実質２．０Ｖで逆バイアスされる。また、８５０ｎｍの波長を検出するとき、２Ｖの逆バイアスを印加することで、フォトダイオードＰＤは０．５Ａ／Ｗ以上０．７Ａ／Ｗ以下、好ましくは０．５７Ａ／Ｗ程度の高感度を得ることができる。また、フォトダイオードの特性は、２Ｖの逆バイアスを印加時に暗電流密度（dark current density）が１．０×１０－７Ａ／ｃｍ２であり、出力が実質２．９ｍＷ／ｃｍ２の８５０ｎｍの波長の光を検出するときに光電流密度（photocurrent density）が１．２×１０－３Ａ／ｃｍ２となるものを使用する。また、８５０ｎｍの波長の光を照射時、逆バイアス２Ｖ印加時に、外部量子効率（ＥＱＥ）は約１．０になる。制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２を”Ｈ”とした後にゲート線駆動回路１５にスタート信号ＳＴＶ及びクロック信号ＣＫを供給し、リセット期間Ｐｒｓｔが開始する。リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、制御回路１２２は、基準信号ＣＯＭをリセット回路１７に供給し、リセット信号ＲＳＴ２によってリセット電圧を供給するための第４スイッチングトランジスタＴｒＲをオンさせる。これにより各信号線ＳＧＬにはリセット電圧として基準信号ＣＯＭが供給される。基準信号ＣＯＭは、例えば０．７５Ｖとされる。
リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、ゲート線駆動回路１５は、スタート信号ＳＴＶ、クロック信号ＣＫ及びリセット信号ＲＳＴ１に基づいて、順次ゲート線ＧＣＬを選択する。ゲート線駆動回路１５は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌをゲート線ＧＣＬに順次供給する。ゲート駆動信号Ｖｇｃｌは、高レベル電圧である電源電圧ＶＤＤと低レベル電圧である電源電圧ＶＳＳとを有するパルス状の波形を有する。図７では、Ｍ本（例えばＭ＝２５６）のゲート線ＧＣＬが設けられており、各ゲート線ＧＣＬに、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ）が順次供給される。
これにより、リセット期間Ｐｒｓｔでは、全ての部分検出領域ＰＡＡの容量素子Ｃａは、順次信号線ＳＧＬと電気的に接続されて、基準信号ＣＯＭが供給される。この結果、容量素子Ｃａの容量に蓄積された電荷がリセットされる。
ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（Ｍ）がゲート線ＧＣＬに供給された後に、露光期間Ｐｅｘが開始する。なお、各ゲート線ＧＣＬに対応する部分検出領域ＰＡＡでの、実際の露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）は、開始のタイミング及び終了のタイミングが異なっている。露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）は、それぞれ、リセット期間Ｐｒｓｔでゲート駆動信号Ｖｇｃｌが高レベル電圧の電源電圧ＶＤＤから低レベル電圧の電源電圧ＶＳＳに変化したタイミングで開始される。また、露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）は、それぞれ、読み出し期間Ｐｄｅｔでゲート駆動信号Ｖｇｃｌが電源電圧ＶＳＳから電源電圧ＶＤＤに変化したタイミングで終了する。露光期間Ｐｅｘ（１）、…、Ｐｅｘ（Ｍ）の露光時間の長さは等しい。
露光期間Ｐｅｘでは、各部分検出領域ＰＡＡで、フォトダイオードＰＤに照射された光に応じて電流が流れる。この結果、各容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。
読み出し期間Ｐｄｅｔが開始する前のタイミングで、制御回路１２２は、リセット信号ＲＳＴ２を低レベル電圧にする。これにより、リセット回路１７の動作が停止する。読み出し期間Ｐｄｅｔでは、リセット期間Ｐｒｓｔと同様に、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ）を順次供給する。
具体的には、図８に示すように、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔ（１）において、ゲート線ＧＣＬ（１）に、高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）を供給する。制御回路１２２は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）が高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）の期間に、選択信号ＡＳＷ１、…、ＡＳＷ６を、信号線選択回路１６に順次供給する。これにより、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）により選択された部分検出領域ＰＡＡの信号線ＳＧＬが順次、又は同時に検出回路４８に接続される。この結果、検出信号Ｖｄｅｔが部分検出領域ＰＡＡごとに検出回路４８に供給される。尚、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（１）が高レベルになってから、最初の選択信号ＡＳＷ１の供給が開始されるまでの時間は、一例として約２０ｕｓ（実質２０ｕｓ）とされ、各々の選択信号ＡＳＷ１、…、ＡＳＷ６が供給される時間は、一例として約６０ｕｓ（実質６０ｕｓ）とされる。このような高速応答性は、移動度が実質４０ｃｍ２／Ｖｓの低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることで実現可能となる。
同様に、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔ（２）、…、ｔ（Ｍ－１）、ｔ（Ｍ）において、ゲート線ＧＣＬ（２）、…、ＧＣＬ（Ｍ－１）、ＧＣＬ（Ｍ）に、それぞれ高レベル電圧のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（２）、…、Ｖｇｃｌ（Ｍ－１）、Ｖｇｃｌ（Ｍ）を供給する。すなわち、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔ（１）、ｔ（２）、…、ｔ（Ｍ－１）、ｔ（Ｍ）ごとに、ゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。各ゲート駆動信号Ｖｇｃｌが高レベル電圧となる期間ごとに、信号線選択回路１６は選択信号ＡＳＷに基づいて、順次信号線ＳＧＬを選択する。信号線選択回路１６は、信号線ＳＧＬごとに順次、１つの検出回路４８に接続する。これにより、読み出し期間Ｐｄｅｔで、検出装置１は、全ての部分検出領域ＰＡＡの検出信号Ｖｄｅｔを検出回路４８に出力することができる。
なお、図８では、ゲート線駆動回路１５が期間ｔごとに１本のゲート線ＧＣＬを選択する例を示したが、これに限定されない。ゲート線駆動回路１５は、２以上の所定数のゲート線ＧＣＬを同時に選択し、所定数のゲート線ＧＣＬごとに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給してもよい。また、信号線選択回路１６も、２以上の所定数の信号線ＳＧＬを同時に１つの検出回路４８に接続してもよい。更には、ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬを間引いて走査してもよい。また、ダイナミックレンジは一例として、露光時間Ｐｅｘが約４．３ｍｓのときに約１０３となる。また、フレームレートを約４．４ｆｐｓ（実質４．４ｆｐｓ）とすることで高解像度を実現することができる。
次に、センサ部１０、第１光源６１及び第２光源６２の配置の具体例及び動作例について説明する。図９は、第１実施形態に係る検出装置における、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す平面図である。図１０は、第１実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。図１１は、検出装置のセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。
図９に示すように、センサ部１０は、第１方向Ｄｘに隣り合う第１検出領域Ｒ１と、第２検出領域Ｒ２とを有する。また、検出装置１は、第１フィルタ６３及び第２フィルタ６４を有する。第１フィルタ６３は、第１検出領域Ｒ１と重なって配置され、センサ部１０の第２方向Ｄｙの両端部、及び第１方向Ｄｘの一方の端部を覆う。第１フィルタ６３は、少なくとも第１発光極大波長ＭＷ１を含む第１透過帯域を有する。つまり、第１フィルタ６３は、第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１を透過させ、第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２を非透過とする透過帯域を有する。
第２フィルタ６４は、第２検出領域Ｒ２と重なって配置され、センサ部１０の第２方向Ｄｙの両端部、及び第１方向Ｄｘの他方の端部を覆う。図２８は、第２フィルタの透過特性の一例を示すグラフである。図２８に示すグラフ３は、横軸が波長であり、縦軸が光の透過率である。図２８に示すように、第２フィルタ６４は、少なくとも第２発光極大波長ＭＷ２を含む第２透過帯域を有する。つまり、第２フィルタ６４は、第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２を透過させ、第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１を非透過とする透過帯域を有する。第１フィルタ６３及び第２フィルタ６４は、それぞれ、バンドパスフィルタである。なお第２フィルタ６４の透過特性は、第２光Ｌ６２の発光スペクトル及び第２発光極大波長ＭＷ２に応じて、中心波長及び半値幅を適宜変更してもよい。図２８に示すように、例えば、第２フィルタ６４ａは、第２透過帯域の中心波長が６５０ｎｍ程度であり、第２フィルタ６４ｂは、第２透過帯域の中心波長が６７０ｎｍ程度である。また、図２８では図示を省略しているが、第１フィルタ６３の透過特性も、図２８と同様の波形で、中心波長が第１発光極大波長ＭＷ１付近となる。
第１フィルタ６３及び第２フィルタ６４は、それぞれ走査方向ＳＣＡＮにおいて、センサ部１０の一端から他端まで重なっており、走査方向ＳＣＡＮと交差する方向（第１方向Ｄｘ）で隣接している。なお、走査方向ＳＣＡＮは、ゲート線駆動回路１５がゲート線ＧＣＬを走査する方向である。つまり、１本のゲート線ＧＣＬは、第１検出領域Ｒ１及び第２検出領域Ｒ２に跨がって設けられ、第１検出領域Ｒ１及び第２検出領域Ｒ２に設けられた複数の部分検出領域ＰＡＡと接続される。また、１本の信号線ＳＧＬは、第１検出領域Ｒ１又は第２検出領域Ｒ２のいずれか一方に設けられ、第１検出領域Ｒ１の複数のフォトダイオードＰＤ又は第２検出領域Ｒ２の複数のフォトダイオードＰＤと接続される。
第１光源基材５１と第２光源基材５２とは、平面視で、センサ部１０を挟んで第２方向Ｄｙに対向する。第１光源基材５１の、第２光源基材５２と対向する面に複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２が設けられている。また、第２光源基材５２の、第１光源基材５１と対向する面に複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２が設けられている。なお、第１光源基材５１及び第２光源基材５２のそれぞれに、１つの第１光源６１及び複数の第２光源６２が設けられていてもよい。
第１光源６１及び第２光源６２は、検出領域ＡＡ（第１検出領域Ｒ１及び第２検出領域Ｒ２）の外周に沿って第１方向Ｄｘに並ぶ。第１光源６１は、第１検出領域Ｒ１に対応する位置に設けられ、第２方向Ｄｙと平行方向に第１光Ｌ６１を出射する。また、複数の第１光源６１は、第１検出領域Ｒ１を挟んで第２方向Ｄｙに対向する。
第２光源６２は、第２検出領域Ｒ２に対応する位置に設けられ、第２方向Ｄｙと平行方向に第２光Ｌ６２を出射する。複数の第２光源６２は、第２検出領域Ｒ２を挟んで第２方向Ｄｙに対向する。
言い換えると、第１検出領域Ｒ１は、第１フィルタ６３が設けられた領域であり、第１光源６１からの第１光Ｌ６１を検出可能な領域である。第２検出領域Ｒ２は、第２フィルタ６４が設けられた領域であり、第２光源６２からの第２光Ｌ６２を検出可能な領域である。
図１０は、検出装置１を第１方向Ｄｘから見たときの側面図である。図１０に示すように、指Ｆｇ等の被検出体は、第１フィルタ６３及び第２フィルタ６４の少なくとも一方（図１０では第２フィルタ６４は図示されない）を介してセンサ部１０の上に接触又は近接する。第１光源６１及び第２光源６２（図１０では第２光源６２は図示されない）は、センサ部１０及び第１フィルタ６３よりも上方に配置され、第２方向Ｄｙで指Ｆｇ等の被検出体を挟んで配置される。
第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１は、第２方向Ｄｙと平行方向に進行し、指Ｆｇに入射する。第１光Ｌ６１は、指Ｆｇの表面又は内部で反射される。指Ｆｇで反射された反射光Ｌｄの一部は、第３方向Ｄｚに進行して、第１フィルタ６３を通ってセンサ部１０の第１検出領域Ｒ１に入射する。第１光Ｌ６１及び反射光Ｌｄは、第２フィルタ６４を透過しないので、第２検出領域Ｒ２には入射しない。
なお、図１０では図示されないが、第２光源から出射された第２光Ｌ６２も同様に、指Ｆｇの表面又は内部で反射される。反射光Ｌｄの一部は、第３方向Ｄｚに進行して、第２フィルタ６４を通ってセンサ部１０の第２検出領域Ｒ２に入射する。第２光Ｌ６２及び反射光Ｌｄは、第１フィルタ６３を透過しないので、第１検出領域Ｒ１には入射しない。これにより、第１光Ｌ６１に基づいた検出信号Ｖｄｅｔ（以下、第１検出信号と表す場合がある）と、第２光Ｌ６２に基づいた検出信号Ｖｄｅｔ（以下、第２検出信号と表す場合がある）とが重畳することを抑制できる。
図１１に示すように、期間ｔ（１）から期間ｔ（４）のそれぞれにおいて、検出装置１は、上述したリセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔを実行する。リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔにおいて、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（Ｍ）まで順次走査する。
期間ｔ（１）では、第２光源６２が点灯し、第１光源６１は非点灯となる。これにより、検出装置１は、第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２に基づいて、第２検出領域Ｒ２で検出を行う。つまり、第２検出領域Ｒ２に属するフォトダイオードＰＤから信号線ＳＧＬを介して検出回路４８に電流が流れる。また、期間ｔ（２）では、第１光源６１が点灯し、第２光源６２は非点灯である。これにより、検出装置１は、第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１に基づいて、第１検出領域Ｒ１で検出を行う。つまり、第１検出領域Ｒ１に属するフォトダイオードＰＤから信号線ＳＧＬを介して検出回路４８に電流が流れる。同様に、期間ｔ（３）で第２光源６２が点灯し第１光源６１が非点灯となり、期間ｔ（４）で第１光源６１が点灯し第２光源６２が非点灯となる。
このように、第１光源６１及び第２光源６２は、期間ｔごとに時分割的に点灯する。これにより、第１光Ｌ６１に基づいてフォトダイオードＰＤで検出された第１検出信号と、第２光Ｌ６２に基づいてフォトダイオードＰＤで検出された第２検出信号とが、時分割で検出回路４８に出力される。したがって、第１検出信号と第２検出信号とが重畳して検出回路４８に出力されることを抑制することができる。このため、検出装置１は、種々の生体に関する情報を良好に検出することができる。
なお、第１光源６１及び第２光源６２の駆動方法は適宜変更することができる。例えば、図１１では、第１光源６１及び第２光源６２は、期間ｔごとに交互に点灯しているが、これに限定されない。第１光源６１が複数回の期間ｔで連続して点灯した後、第２光源６２が複数回の期間ｔで連続して点灯してもよい。
（第１実施形態の第１変形例）
図１２は、第１実施形態の第１変形例に係るセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。第１変形例では、第１光源６１及び第２光源６２は、同時に点灯する。この場合であっても、第１光源６１からの第１光Ｌ６１は、第２フィルタ６４を透過しないので、第２検出領域Ｒ２には入射しない。同様に、第２光源６２からの第２光Ｌ６２は、第１フィルタ６３を透過しないので、第１検出領域Ｒ１には入射しない。したがって、第１光Ｌ６１に基づいて第１検出領域Ｒ１から出力される第１検出信号と、第２光Ｌ６２に基づいて第２検出領域Ｒ２から出力される第２検出信号とが重畳することが抑制される。
また、第１光源６１及び第２光源６２は、露光期間Ｐｅｘで点灯し、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔでは非点灯である。これにより、検出装置１は、検出に要する消費電力を低減することができる。
なお、図１２に示す例に限定されず、第１光源６１及び第２光源６２は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔの全期間に亘って連続して点灯してもよい。また、露光期間Ｐｅｘに第１光源６１及び第２光源６２のいずれか一方が点灯し、期間ｔごとに交互に点灯してもよい。
（第１実施形態の第２変形例）
図１３は、第１実施形態の第２変形例に係るセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。図１３に示すように、第２変形例において、ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬのうち、一部のゲート線ＧＣＬにゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。例えば、ゲート線駆動回路１５は、リセット期間Ｐｒｓｔ及び読み出し期間Ｐｄｅｔで、４本のゲート線ＧＣＬ（ｍ）からゲート線ＧＣＬ（ｍ＋３）に順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。ゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（ｍ－１）及びゲート線ＧＣＬ（ｍ＋４）からゲート線ＧＣＬ（Ｍ）は、駆動対象として選択されず、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給されない。
これにより、ゲート線ＧＣＬ（ｍ）からゲート線ＧＣＬ（ｍ＋３）に接続された複数の部分検出領域ＰＡＡから、それぞれ第１検出信号及び第２検出信号が出力される。非選択のゲート線ＧＣＬに接続された部分検出領域ＰＡＡからは検出信号が出力されない。
本実施形態では、一部のゲート線ＧＣＬのみ走査されるため、検出に要する時間を短縮することができる。このため、迅速に検出を行うことで、例えば脈拍等の、被検出体の時間的な変化を良好に検出することができる。また、指Ｆｇと重なる領域を選択して検出することができ、指Ｆｇと重なる領域の検出を繰り返し実行することができる。このため、検出装置１は、検出におけるＳ／Ｎ比を高めることができる。
なお、駆動対象のゲート線ＧＣＬの選択は、どのように行ってもよい。例えば、ゲート線駆動回路１５が、ゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（Ｍ）を走査して検出領域ＡＡの全体の検出を行い、検出部４０が指Ｆｇの有無及び位置を特定する。制御回路１２２は、指Ｆｇの位置に基づいて、駆動対象のゲート線ＧＣＬを選択してもよい。又は、静電容量式のタッチパネルを備え、タッチパネルにより指Ｆｇの位置を特定してもよい。
また、図１３では、露光期間Ｐｅｘのみ第１光源６１及び第２光源６２のいずれか一方が点灯し、第１光源６１及び第２光源６２が期間ｔごと交互に点灯する。ただしこれに限定されず、第１光源６１及び第２光源６２が同時に点灯してもよいし、第１光源６１及び第２光源６２は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔの全期間に亘って連続して点灯してもよい。
（第２実施形態）
図１４は、第２実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す平面図である。図１５は、第２実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。図１６は、第２実施形態に係る検出装置のセンサ部の駆動と、光源の点灯動作との関係を説明するための説明図である。なお、以下の説明において、上述した実施形態で説明した構成要素については、同じ符号を付して、説明を省略する。
図１４に示すように、センサ部１０の第１検出領域Ｒ１と、第２検出領域Ｒ２とは、第２方向Ｄｙに隣り合って配置される。また、第１フィルタ６３は、第１検出領域Ｒ１と重なって配置され、センサ部１０の第１方向Ｄｘの両端部、及び第２方向Ｄｙの一方の端部を覆う。第２フィルタ６４は、第２検出領域Ｒ２と重なって配置され、センサ部１０の第１方向Ｄｘの両端部、及び第２方向Ｄｙの他方の端部を覆う。
第１フィルタ６３及び第２フィルタ６４は、それぞれ第１方向Ｄｘにおいて、センサ部１０の一端から他端まで重なっており、第２方向Ｄｙで隣接している。つまり、１本のゲート線ＧＣＬは、第１検出領域Ｒ１又は第２検出領域Ｒ２のいずれか一方に設けられ、第１検出領域Ｒ１の複数の部分検出領域ＰＡＡ又は第２検出領域Ｒ２の複数の部分検出領域ＰＡＡのいずれかと接続される。また、１本の信号線ＳＧＬは、第１検出領域Ｒ１及び第２検出領域Ｒ２に跨がって設けられ、第１検出領域Ｒ１の複数のフォトダイオードＰＤ及び第２検出領域Ｒ２の複数のフォトダイオードＰＤと接続される。
第１光源基材５１と第２光源基材５２とは、平面視で、センサ部１０を挟んで第１方向Ｄｘに対向する。第１光源基材５１の、第２光源基材５２と対向する面に複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２が設けられている。また、第２光源基材５２の、第１光源基材５１と対向する面に複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２が設けられている。
第１光源６１及び第２光源６２は、検出領域ＡＡ（第１検出領域Ｒ１及び第２検出領域Ｒ２）の外周に沿って第２方向Ｄｙに並ぶ。第１光源６１は、第１検出領域Ｒ１に対応する位置に設けられ、第１方向Ｄｘと平行方向に第１光Ｌ６１を出射する。また、複数の第１光源６１は、第１検出領域Ｒ１を挟んで第１方向Ｄｘに対向する。
第２光源６２は、第２検出領域Ｒ２に対応する位置に設けられ、第１方向Ｄｘと平行方向に第２光Ｌ６２を出射する。複数の第２光源６２は、第２検出領域Ｒ２を挟んで第１方向Ｄｘに対向する。
図１５は、検出装置１を第１方向Ｄｘから見たときの側面図である。図１５に示すように、指Ｆｇ等の被検出体は、第１フィルタ６３及び第２フィルタ６４の少なくとも一方を介してセンサ部１０の上に配置される。第１光源６１及び第２光源６２は、センサ部１０、第１フィルタ６３及び第２フィルタ６４よりも上方に配置され、第１方向Ｄｘで指Ｆｇ等の被検出体を挟んで配置される。
第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１及び第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２は、それぞれ第１方向Ｄｘと平行方向に進行し、指Ｆｇに入射する。第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２は、指Ｆｇの表面又は内部で反射及び散乱されて、反射光Ｌｄの一部は、第３方向Ｄｚに進行する。反射光Ｌｄは、それぞれ、第１フィルタ６３又は第２フィルタ６４を通ってセンサ部１０に入射する。
上述したように、１本の信号線ＳＧＬは、第１検出領域Ｒ１及び第２検出領域Ｒ２に跨がって設けられているため、本実施形態では、第１検出領域Ｒ１と第２検出領域Ｒ２とを時分割的に実行する。具体的には、図１６に示すように、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔ（１）において、ゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（ｍ）まで順次走査する。ゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（ｍ）は、図１４に示す第２検出領域Ｒ２に属するゲート線ＧＣＬである。ゲート線駆動回路１５は、図１４に示す第２走査方向ＳＣＡＮ２にしたがってゲート線ＧＣＬを走査する。
一方、期間ｔ（１）において、第１検出領域Ｒ１に属するゲート線ＧＣＬ（ゲート線ＧＣＬ（ｍ＋１）からゲート線ＧＣＬ（Ｍ））には、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給されない。このため、第１検出領域Ｒ１の各フォトダイオードＰＤは、信号線ＳＧＬと非接続状態となる。
これにより、検出装置１は、期間ｔ（１）において、第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２に基づいて、第２検出領域Ｒ２で検出を行う。つまり、第２検出領域Ｒ２に属する複数のフォトダイオードＰＤから信号線ＳＧＬを介して検出回路４８に電流が流れる。なお、期間ｔ（１）において第１光源６１及び第２光源６２の両方が点灯しているが、第１光源６１からの第１光Ｌ６１は、第２フィルタ６４を透過しないので、第２検出領域Ｒ２には入射しない。したがって、検出装置１は、第２光Ｌ６２に基づいた検出を良好に行うことができる。
次に、期間ｔ（２）において、ゲート線駆動回路１５は、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）からゲート線ＧＣＬ（ｍ＋１）まで順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給するする。ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）からゲート線ＧＣＬ（ｍ＋１）は、図１４に示す第１検出領域Ｒ１に属するゲート線ＧＣＬである。ゲート線駆動回路１５は、図１４に示す第１走査方向ＳＣＡＮ１にしたがってゲート線ＧＣＬを走査する。第１走査方向ＳＣＡＮ１は、第２走査方向ＳＣＡＮ２とは反対方向である。
一方、期間ｔ（２）において、第２検出領域Ｒ２に属するゲート線ＧＣＬ（ゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（ｍ））には、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給されない。このため、第２検出領域Ｒ２の各フォトダイオードＰＤは、信号線ＳＧＬと非接続状態となる。
これにより、検出装置１は、期間ｔ（２）において、第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１に基づいて、第１検出領域Ｒ１で検出を行う。つまり、第１検出領域Ｒ１に属する複数のフォトダイオードＰＤから信号線ＳＧＬを介して検出回路４８に電流が流れる。
期間ｔ（３）、ｔ（４）において、それぞれ、期間ｔ（１）、ｔ（２）と同様の動作を繰り返し実行する。このように、ゲート線駆動回路１５は、複数のゲート線ＧＣＬのうち、第１検出領域Ｒ１に設けられたゲート線ＧＣＬ（ゲート線ＧＣＬ（ｍ＋１）からゲート線ＧＣＬ（Ｍ））に、第１走査方向ＳＣＡＮ１に順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。また、ゲート線駆動回路１５は、第１検出領域Ｒ１の検出期間とは異なる期間に、第２検出領域Ｒ２に設けられたゲート線ＧＣＬ（ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）からゲート線ＧＣＬ（ｍ＋１））に、第１走査方向ＳＣＡＮ１と反対方向の第２走査方向ＳＣＡＮ２に順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。
これにより、１本の信号線ＳＧＬが、第１検出領域Ｒ１及び第２検出領域Ｒ２に跨がって設けられた場合であっても、第１光Ｌ６１に基づく第１検出領域Ｒ１からの第１検出信号と、第２光Ｌ６２に基づく第２検出領域Ｒ２からの第２検出信号とが重畳することを抑制できる。
なお、図１６では、第１光源６１及び第２光源６２は、リセット期間Ｐｒｓｔ、露光期間Ｐｅｘ及び読み出し期間Ｐｄｅｔに亘って連続して点灯しているが、これに限定されない。第２実施形態においても、上述した第１実施形態、第１変形例及び第２変形例に示した第１光源６１及び第２光源６２の動作を適用できる。
すなわち、期間ｔ（１）に第２光源６２が点灯し、第１光源６１が非点灯状態となり、期間ｔ（２）に第１光源６１が点灯し、第２光源６２が非点灯状態であってもよい。このように、第１光源６１と第２光源６２とが交互に点灯してもよい。又は、第１光源６１及び第２光源６２は、露光期間Ｐｅｘにのみ点灯してもよい。又は、ゲート線駆動回路１５は、指Ｆｇの位置に基づいて、第１検出領域Ｒ１に属するゲート線ＧＣＬ又は第２検出領域Ｒ２に属するゲート線ＧＣＬの一部を駆動してもよい。
（第３実施形態）
図１７は、第３実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。図１７に示すように、第１フィルタ６３は、センサ基材２１の第１面Ｓ１側に設けられる。フォトダイオードＰＤは、第１フィルタ６３と第１面Ｓ１との間に設けられる。第２フィルタ６４は、センサ基材２１の第２面Ｓ２側に設けられる。つまり、第３方向Ｄｚにおいて、第１フィルタ６３と第２フィルタ６４との間に、センサ部１０が設けられる。
第１光源基材５１と第２光源基材５２とは、第３方向Ｄｚにおいて、センサ部１０を挟んで対向する。第１光源基材５１は、センサ基材２１の第１面Ｓ１と対向する。第１光源基材５１の、第１面Ｓ１と対向する面に複数の第１光源６１が設けられている。つまり、第１光源６１は、第１面Ｓ１と垂直な方向で第１面Ｓ１と対向して設けられる。第１フィルタ６３は、第１面Ｓ１と垂直な方向で、複数のフォトダイオードＰＤと第１光源６１との間に設けられる。
第２光源基材５２は、センサ基材２１の第２面Ｓ２と対向する。第２光源基材５２の、第２面Ｓ２と対向する面に複数の第２光源６２が設けられている。つまり、第２光源６２は、第２面Ｓ２と垂直な方向で第２面Ｓ２と対向して設けられる。第２フィルタ６４は、第２面Ｓ２と垂直な方向で、第２面Ｓ２と第２光源６２との間に設けられる。
第３実施形態では、センサ部１０は２本の指Ｆｇ１、Ｆｇ２により挟まれた状態で、生体に関する情報を検出することができる。第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１は、指Ｆｇ１及び第１フィルタ６３を透過してセンサ部１０に入射する。また、第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２は、指Ｆｇ２、第２フィルタ６４及びセンサ基材２１を透過してセンサ部１０に入射する。
このような構成により、第３実施形態では、複数の指Ｆｇについて種々の生体に関する情報を検出することができる。なお、第３実施形態の検出装置１の駆動方法は、図１１と同様であるため、詳細な説明は省略する。
（第４実施形態）
図１８は、第４実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す平面図である。図１８に示すように、第４実施形態において、第１光源６１及び第２光源６２は、センサ基材２１の第１面Ｓ１に設けられている。
具体的には、第１光源６１及び第２光源６２は、部分検出領域ＰＡＡごとに設けられ、信号線ＳＧＬと、ゲート線ＧＣＬとで囲まれた領域でフォトダイオードＰＤに隣り合って配置される。
第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１及び第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２は、それぞれ第３方向Ｄｚと平行方向に向かって進行し、指Ｆｇの表面又は内部で反射されてフォトダイオードＰＤに入射する。
第４実施形態においても、第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２により、それぞれ異なる生体に関する情報を検出することができる。また、第４実施形態では、第１光源基材５１及び第２光源基材５２を設ける必要がないため、検出装置１の小型化が可能である。なお、第４実施形態の検出装置１の駆動方法は、図１１と同様であるため、詳細な説明は省略する。また、図１８に示す第１光源６１及び第２光源６２の配置は、あくまで一例であり適宜変更できる。例えば、１つの部分検出領域ＰＡＡに第１光源６１及び第２光源６２のいずれか一方が設けられていてもよい。この場合、第１光源６１が設けられた部分検出領域ＰＡＡと、第２光源６２が設けられた部分検出領域ＰＡＡとが、交互に配列されていてもよい。
（第５実施形態）
図１９は、第５実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。図１９では、指Ｆｇとセンサ部１０との相対的な位置関係が異なる場合の動作例を示している。図１９に示すように、センサ基材２１は、第１曲面Ｓａ１と、第１曲面Ｓａ１と反対側の第２曲面Ｓａ２とを有する。第１曲面Ｓａ１は、第２曲面Ｓａ２から第１曲面Ｓａ１に向かう方向に凸状に湾曲している。第２曲面Ｓａ２は、指Ｆｇの表面に沿って凹状に湾曲している。第１曲面Ｓａ１には、複数のフォトダイオードＰＤが設けられる。センサ基材２１は、透光性を有するフィルム状の樹脂材料であってもよく、湾曲したガラス基板であってもよい。
複数の第１光源６１－１、６１－２、６１－３は、第１曲面Ｓａ１に沿って設けられ、異なる方向に第１光Ｌ６１を出射する。複数の第２光源６２－１、６２－２、６２－３は、第２曲面Ｓａ２と対向して設けられ、異なる方向に第２光Ｌ６２を出射する。第１光源６１－１と、第２光源６２－３とは、指Ｆｇを挟んで配置され、反対の向きに第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２を出射する。同様に、第１光源６１－２と、第２光源６２－２とは、指Ｆｇを挟んで配置され、反対の向きに第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２を出射する。第１光源６１－３と、第２光源６２－１とは、指Ｆｇを挟んで配置され、反対の向きに第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２を出射する。
なお、以下の説明において第１光源６１－１、６１－２、６１－３を区別して説明する必要がない場合には、第１光源６１と表す。また、第２光源６２－１、６２－２、６２－３を区別して説明する必要がない場合には、第２光源６２と表す。
なお、図１９では、第１光源基材５１及び第２光源基材５２を省略して示しているが、それぞれ、指Ｆｇの表面に沿った湾曲形状を有している。或いは、１つの光源基材を、指Ｆｇを囲むように環状に形成し、光源基材の内周面に第１光源６１及び第２光源６２が設けられていてもよい。
第５実施形態では、第１光源６１－１、６１－２、６１－３を点灯させて、指Ｆｇの指紋を検出する。制御回路１２２は、指紋の情報に基づいて、指Ｆｇの位置及び向きを検出する。
図１９左図に示すように、指Ｆｇの腹がセンサ部１０の底部と正対している場合には、制御回路１２２は、第１光源６１－１、６１－２、６１－３及び第２光源６２－１、６２－２、６２－３のうち、第１光源６１－２と第２光源６２－２を点灯させる。第１光源６１－２から出射された第１光Ｌ６１は、指Ｆｇの表面又は内部で反射されて、フォトダイオードＰＤに入射する。また、第２光源６２－２出射された第２光Ｌ６２は、指Ｆｇを透過してフォトダイオードＰＤに入射する。
図１９右図は、指Ｆｇとセンサ部１０との相対的な位置関係が異なる場合、例えば、指Ｆｇが回転して、指Ｆｇの腹がセンサ部１０の底部とずれた位置に面して配置されている場合を示す。この場合、制御回路１２２は、第１光源６１－１、６１－２、６１－３及び第２光源６２－１、６２－２、６２－３のうち、第１光源６１－３と第２光源６２－１を点灯させる。
このように、第５実施形態では、指Ｆｇとセンサ部１０との相対的な位置関係がずれた場合であっても、指Ｆｇの指紋の位置情報に基づいて、複数の第１光源６１及び複数の第２光源６２のうち、指Ｆｇの位置（回転角度）に応じた第１光源６１及び第２光源６２を選択する。これにより、指Ｆｇに良好に第１光Ｌ１及び第２光Ｌ６２を照射することができ、生体に関する情報を検出することができる。
また、第１光源６１－１、６１－２、６１－３及び第２光源６２－１、６２－２、６２－３は、異なる位置及び角度で配置されている。このため、検出装置１は、第１光源６１－１、６１－２、６１－３及び第２光源６２－１、６２－２、６２－３を順次点灯させて、異なる角度から観察された生体に関する情報、例えば血管像を検出することができる。そして、これらの複数の血管像を画像処理することで、立体的な血管像が得られる。これにより、検出装置１を生体認証等に用いた場合に、個人認証の精度を向上させることができる。
（第５実施形態の第３変形例）
図２０は、第５実施形態の第３変形例に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。図２０に示すように、第３変形例では、第５実施形態と比べて、第２光源６２－１、６２－２がセンサ基材２１に設けられている点が異なる。
具体的には、第２光源６２－１、６２－２は、センサ基材２１の第１曲面Ｓａ１の外縁に設けられている。言い換えると、第２光源６２－１、６２－２は、それぞれ、フォトダイオードＰＤとセンサ基材２１の端部との間に設けられ、第２光源６２－１と、第２光源６２－２との間にフォトダイオードＰＤが設けられる。第２光源６２－１、６２－２は、第１光源６１－１、６１－２、６１－３とは、異なる位置及び角度で設けられており、第１光Ｌ６１とは異なる角度で第２光Ｌ６２を出射できる。
第３変形例でも、指Ｆｇとセンサ部１０との相対的な位置関係がずれた場合であっても、適切な角度の第１光Ｌ６１又は第２光Ｌ６２を指Ｆｇに照射することができる。また、第２光源基材５２を省略することができるため、検出装置１の構成を簡易にできる。
（第６実施形態）
図２１は、第６実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す平面図である。図２２は、第６実施形態に係る検出装置の、センサ部と、第１光源及び第２光源との関係を模式的に示す側面図である。
図２１に示すように、第１光源６１及び第２光源６２は、センサ基材２１の周辺領域ＧＡに設けられる。具体的には、センサ基材２１は、第１方向Ｄｘに対向する第１辺２１ｓ１と、第２辺２１ｓ２とを有する。第１光源６１は、周辺領域ＧＡのうち、第１辺２１ｓ１とセンサ部１０の外周との間の領域に設けられる。第２光源６２は、周辺領域ＧＡのうち、第２辺２１ｓ２とセンサ部１０の外周との間の領域に設けられる。第１光源６１と第２光源６２との間に検出領域ＡＡが配置される。
なお、図２１では、第１光源６１及び第２光源６２を模式的に長方形状に記載している。ただし、第１光源６１及び第２光源６２は、上述したように複数の無機ＬＥＤが配列されていてもよいし、複数の有機ＥＬが配列されていてもよい。
図２２に示すように、センサ基材２１は、第５実施形態と同様に第１曲面Ｓａ１と、第２曲面Ｓａ２とを有する。第１光源６１及び第２光源６２は、第１曲面Ｓａ１に設けられる。第１光源６１と第２光源６２との間にフォトダイオードＰＤが設けられる。第２曲面Ｓａ２は、指Ｆｇの腹の表面に沿った湾曲形状を有する。
第１光源６１から出射された第１光Ｌ６１及び第２光源６２から出射された第２光Ｌ６２は、それぞれセンサ基材２１を透過して指Ｆｇに入射する。第１光Ｌ６１及び第２光Ｌ６２は、指Ｆｇの表面又は内部で反射されて、センサ基材２１を透過してフォトダイオードＰＤに入射する。
第６実施形態では、第１光源基材５１及び第２光源基材５２を設ける必要がないため、検出装置１の小型化が可能である。また、第１光源６１及び第２光源６２が周辺領域ＧＡに設けられているので、第４実施形態に比べて、部分検出領域ＰＡＡの回路構成を簡易にすることができる。
（第７実施形態）
図２３は、第７実施形態に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。第７実施形態において、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔａ（１）において、複数のゲート線ＧＣＬを含むゲート線ブロックＢＫＧ（１）に、高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）のゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。ゲート線ブロックＢＫＧ（１）は、例えば、図３に示す６本のゲート線ＧＣＬ（１）からゲート線ＧＣＬ（６）を含む。制御回路１２２は、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌが高レベル電圧（電源電圧ＶＤＤ）の期間に、選択信号ＡＳＷ１、…、ＡＳＷ６を、同時に信号線選択回路１６に供給する。これにより、信号線選択回路１６は、６本の信号線ＳＧＬを同時に検出回路４８に接続する。この結果、図３に示す検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２の検出信号Ｖｄｅｔがそれぞれ検出回路４８に供給される。
同様に、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔａ（２）、…、ｔａ（ｓ－１）、ｔａ（ｓ）において、ゲート線ブロックＢＫＧ（２）、…、ＢＫＧ（ｓ－１）、ＢＫＧ（ｓ）に、それぞれ高レベル電圧のゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（２）、…、Ｖｇｃｌ（ｓ－１）、Ｖｇｃｌ（ｓ）を供給する。つまり、ゲート線駆動回路１５は、期間ｔａごとに、複数のゲート線ＧＣＬに同時にゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する。
これにより、読み出し期間Ｐｄｅｔで、検出装置１は、検出領域グループＰＡＧごとに検出信号Ｖｄｅｔを検出回路４８に出力することができる。検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに検出する場合に比べて、検出におけるＳ／Ｎ比を高めることができる。したがって、検出装置１は、血管像等の生体に関する情報を良好に検出することができる。また、第７実施形態では、検出領域ＡＡの全領域の検出に要する時間を短縮して、迅速に検出することができるので、脈波等の血管像の時間的な変化を良好に検出することができる。
図２３では、ゲート線駆動回路１５が６本のゲート線ＧＣＬを束ねて駆動する例を示したが、これに限定されない。ゲート線駆動回路１５は５本以下のゲート線ＧＣＬを束ねて駆動してもよいし、７本以上のゲート線ＧＣＬを束ねて駆動してもよい。また、信号線選択回路１６は、５本以下の複数の信号線ＳＧＬを同時に検出回路４８に接続してもよいし、７本以上の複数の信号線ＳＧＬを同時に検出回路４８に接続してもよい。
また、検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに検出する期間と、検出領域グループＰＡＧごとに検出する期間とを時分割的に実行してもよい。例えば、指紋検出等の高い解像度（小さい検出ピッチ）で検出を行う場合に、検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに検出する。また、脈波等の高い解像度で検出を行う必要がない場合に、検出装置１は、検出領域グループＰＡＧごとに検出する。この場合、検出装置１は、部分検出領域ＰＡＡごとに検出する期間と、検出領域グループＰＡＧごとに検出する期間とで、第１光源６１の点灯と、第２光源６２と点灯とを時分割的に切り換えて検出を行ってもよい。これにより、複数の生体に関する情報の違いに応じて、高精度な検出と、時間的な変化の検出とを両立できる。
図３に示す検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２は、それぞれ６×６、計３６個の部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）を含む。ただし、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２に含まれる部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）の数は、３５個以下でもよく、３７個以上でもよい。また、第７実施形態において、ゲート線駆動回路１５が選択するゲート線ＧＣＬの数と、信号線選択回路１６が選択する信号線ＳＧＬの数とが異なっていてもよい。すなわち、検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２のそれぞれにおいて、第１方向Ｄｘに並ぶ部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）の数と、第２方向Ｄｙに並ぶ部分検出領域ＰＡＡ（フォトダイオードＰＤ）の数とは異なっていてもよい。
また、図３では第１方向Ｄｘに隣り合う２つの検出領域グループＰＡＧ１、ＰＡＧ２を示しているが、検出領域グループＰＡＧは、第１方向Ｄｘに３つ以上配列され、また、第２方向Ｄｙにも複数配列される。すなわち、複数の検出領域グループＰＡＧは、第１方向Ｄｘ及び第２方向Ｄｙにマトリクス状に配置される。
（第８実施形態）
図２４は、第８実施形態に係る検出装置の複数の部分検出領域を示す回路図である。図２５は、第８実施形態に係る検出装置の動作例を表すタイミング波形図である。図２４に示すように、第８実施形態では、部分検出領域ＰＡＡが容量素子Ｃａを有していない。すなわち、第１スイッチング素子Ｔｒのソースは、信号線ＳＧＬに接続され、第１スイッチング素子Ｔｒのドレインは、フォトダイオードＰＤのカソードに接続される。
第１スイッチング素子Ｔｒがオンの期間に、部分検出領域ＰＡＡに光が照射されると、フォトダイオードＰＤには光量に応じた電流が流れ、フォトダイオードＰＤから信号線ＳＧＬを介して検出回路４８に電流が流れる。すなわち、第８実施形態では、容量素子Ｃａに電荷を蓄積する時間を省略することができる。
図２５に示すように、リセット期間Ｐｒｓｔにおいて、ゲート線ＧＣＬ（Ｍ）にゲート駆動信号Ｖｇｃｌ（Ｍ）が供給された後、露光期間Ｐｅｘを省略して、読み出し期間Ｐｄｅｔが開始する。読み出し期間Ｐｄｅｔにおいて、ゲート駆動信号Ｖｇｃｌが各ゲート線ＧＣＬに順次供給されると、第１スイッチング素子Ｔｒがオンになり、フォトダイオードＰＤが信号線ＳＧＬに接続される。第１スイッチング素子Ｔｒがオンの期間にフォトダイオードＰＤから検出回路４８に電流が流れる。言い換えると、読み出し期間Ｐｄｅｔにおいて、高レベル電圧信号のゲート駆動信号Ｖｇｃｌが供給されている期間が、露光期間Ｐｅｘである。
第８実施形態では、検出領域ＡＡの全領域の検出を迅速に行うことができるので、例えば、脈波等の血管像の時間的な変化を良好に検出することができる。
なお、第１実施形態から第８実施形態において、ゲート線駆動回路１５が、複数のゲート線ＧＣＬに順次ゲート駆動信号Ｖｇｃｌを供給する時分割選択駆動を行う場合を示したがこれに限定されない。センサ部１０は、符号分割選択駆動（以下、ＣＤＭ（Code Division Multiplexing）駆動と表す）により、検出を行ってもよい。ＣＤＭ駆動及び駆動回路は、例えば特願２０１８－００５１７８号公報に記載されているので、特願２０１８－００５１７８号公報の記載を本実施形態に含め、記載を省略する。
以上、本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこのような実施の形態に限定されるものではない。実施の形態で開示された内容はあくまで一例にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で行われた適宜の変更についても、当然に本発明の技術的範囲に属する。
１ 検出装置
１０ センサ部
１５ ゲート線駆動回路
１６ 信号線選択回路
１７ リセット回路
２１ センサ基材
２２ ＴＦＴ層
２３ 絶縁層
２４ 保護膜
３１ 光電変換層
３４ アノード電極
３５ カソード電極
４８ 検出回路
５１ 第１光源基材
５２ 第２光源基材
６１ 第１光源
６２ 第２光源
６３ 第１フィルタ
６４ 第２フィルタ
ＡＡ 検出領域
ＧＡ 周辺領域
ＧＣＬ ゲート線
ＰＡＡ 部分検出領域
ＰＤ フォトダイオード
Ｒ１ 第１検出領域
Ｒ２ 第２検出領域
Ｓ１ 第１面
Ｓ２ 第２面
ＳＧＬ 信号線
ＡＳＷ 選択信号
Ｖｇｃｌ ゲート駆動信号
Ｔｒ 第１スイッチング素子

Claims (10)

  1. センサ基材と、
    前記センサ基材の検出領域に行列状に設けられ、それぞれに照射された光に応じた検出信号を出力する複数の光電変換素子と、
    複数の前記光電変換素子のそれぞれに設けられた複数のスイッチング素子と、
    行方向に延在し、列方向に配列された複数のゲート線と、
    列方向に延在し、行方向に配列された複数の信号線と、
    前記複数の信号線のうち少なくとも１つの信号線を選択する選択回路と、
    前記選択回路に接続された検出回路と、
    第１発光極大波長を有する第１光を出射する第１光源と、
    第２発光極大波長を有する第２光を出射する第２光源と、を有し、
    前記複数のゲート線の各々は、前記複数のスイッチング素子のうち行方向に配列された複数のスイッチング素子に各々接続され、
    前記複数の信号線の各々は、前記複数のスイッチング素子のうち列方向に配列された複数のスイッチング素子に各々接続され、
    前記複数の光電変換素子に行ごとに順次所定のリセット電圧を供給する複数のリセット期間と、
    前記複数の光電変換素子から行ごとに前記検出信号を前記検出回路で読み出す複数の読出し期間と、を有し、
    １つのフレーム期間は１つのリセット期間と前記１つのリセット期間に続く１つの読み出し期間を有し、
    前記リセット期間は、前記複数の光電変換素子の行ごとに異なるタイミングで順次行われ、
    前記読出し期間は、前記複数の光電変換素子の行ごとに異なるタイミングで順次行われ、
    前記光電変換素子の光電流による電荷が充電される露光期間は、前記複数の光電変換素子の行ごとに異なるタイミングで行われ、行ごとの前記リセット期間の終了から前記読み出し期間の終了までの期間であり、
    前記第１光源および前記第２光源は各々前記１つのフレーム期間において、前記リセット期間の開始から前記読み出し期間の終了まで連続して点灯する
    検出装置。
  2. センサ基材と、
    前記センサ基材の検出領域に行列状に設けられ、それぞれに照射された光に応じた検出信号を出力する複数の光電変換素子と、
    複数の前記光電変換素子のそれぞれに設けられた複数のスイッチング素子と、
    行方向に延在し、列方向に配列された複数のゲート線と、
    列方向に延在し、行方向に配列された複数の信号線と、
    前記複数の信号線のうち少なくとも１つの信号線を選択する選択回路と、
    前記選択回路に接続された検出回路と、
    第１発光極大波長を有する第１光を出射する第１光源と、
    第２発光極大波長を有する第２光を出射する第２光源と、を有し、
    前記複数のゲート線の各々は、前記複数のスイッチング素子のうち行方向に配列された複数のスイッチング素子に各々接続され、
    前記複数の信号線の各々は、前記複数のスイッチング素子のうち列方向に配列された複数のスイッチング素子に各々接続され、
    前記複数の光電変換素子に行ごとに順次所定のリセット電圧を供給する複数のリセット期間と、
    前記複数の光電変換素子から行ごとに前記検出信号を前記検出回路で読み出す複数の読出し期間と、を有し、
    １つのフレーム期間は１つのリセット期間と前記１つのリセット期間に続く１つの読み出し期間を有し、
    前記リセット期間は、前記複数の光電変換素子の行ごとに異なるタイミングで順次行われ、
    前記読出し期間は、前記複数の光電変換素子の全ての行の前記リセット期間が終了した後、所定期間の経過後に、前記複数の光電変換素子の行ごとに異なるタイミングで順次行われ、
    前記第１光源および前記第２光源は各々前記１つのフレーム期間において、前記リセット期間の終了から前記読み出し期間の開始までの前記所定期間のみ点灯する
    検出装置。
  3. 複数のフレーム期間を有し、各々のフレーム期間ごとに前記第１光源と前記第２光源を交互に点灯する
    請求項１に記載の検出装置。
  4. 複数のフレーム期間を有し、各々のフレーム期間ごとに前記第１光源と前記第２光源を交互に点灯する
    請求項２に記載の検出装置。
  5. センサ基材と、
    前記センサ基材の検出領域に行列状に設けられ、それぞれに照射された光に応じた検出信号を出力する複数の光電変換素子と、
    複数の前記光電変換素子のそれぞれに設けられた複数のスイッチング素子と、
    行方向に延在し、列方向に配列された複数のゲート線と、
    列方向に延在し、行方向に配列された複数の信号線と、
    前記複数の信号線のうち少なくとも１つの信号線を選択する選択回路と、
    前記選択回路に接続された検出回路と、
    第１発光極大波長を有する第１光を出射する第１光源と、
    第２発光極大波長を有する第２光を出射する第２光源と、を有し、
    前記複数のゲート線の各々は、前記複数のスイッチング素子のうち行方向に配列された複数のスイッチング素子に各々接続され、
    前記複数の信号線の各々は、前記複数のスイッチング素子のうち列方向に配列された複数のスイッチング素子に各々接続され、
    前記複数の光電変換素子に行ごとに順次所定のリセット電圧を供給する複数のリセット期間と、
    前記複数の光電変換素子から行ごとに前記検出信号を前記検出回路で読み出す複数の読出し期間と、を有し、
    １つのフレーム期間は１つのリセット期間と前記１つのリセット期間に続く１つの読み出し期間を有し、
    前記検出領域は行方向に分割された第１領域と第２領域を有し、
    前記第１領域に前記第１光を透過する第１カラーフィルタを有し、
    前記第２領域に前記第２光を透過する第２カラーフィルタを有し、
    前記第１光源と前記第２光源は同時に照射される
    検出装置。
  6. 前記第１光源と前記第２光源は、前記リセット期間の終了から前記読み出し期間の開始までの期間のみ点灯する
    請求項５に記載の検出装置。
  7. 前記第１光源および前記第２光源は各々前記１つのフレーム期間において、前記リセット期間の開始から前記読み出し期間の終了まで連続して点灯する
    請求項５に記載の検出装置。
  8. センサ基材と、
    前記センサ基材の検出領域に行列状に設けられ、それぞれに照射された光に応じた検出信号を出力する複数の光電変換素子と、
    複数の前記光電変換素子のそれぞれに設けられた複数のスイッチング素子と、
    行方向に延在し、列方向に配列された複数のゲート線と、
    列方向に延在し、行方向に配列された複数の信号線と、
    前記複数の信号線のうち少なくとも１つの信号線を選択する選択回路と、
    前記選択回路に接続された検出回路と、
    第１発光極大波長を有する第１光を出射する第１光源と、
    第２発光極大波長を有する第２光を出射する第２光源と、を有し、
    前記複数のゲート線の各々は、前記複数のスイッチング素子のうち行方向に配列された複数のスイッチング素子に各々接続され、
    前記複数の信号線の各々は、前記複数のスイッチング素子のうち列方向に配列された複数のスイッチング素子に各々接続され、
    前記複数の光電変換素子に行ごとに順次所定のリセット電圧を供給する複数のリセット期間と、
    前記複数の光電変換素子から行ごとに前記検出信号を前記検出回路で読み出す複数の読出し期間と、を有し、
    １つのフレーム期間は１つのリセット期間と前記１つのリセット期間に続く１つの読み出し期間を有し、
    前記第１光源および前記第２光源は各々前記１つのフレーム期間において、前記リセット期間の開始から前記読み出し期間の終了まで連続して点灯し、
    複数の前記フレーム期間のうち、第１フレーム期間では行ごとに第１走査方向に順次前記リセット電圧の供給および前記検出信号の検出を行い、前記第１フレーム期間に続く第２フレーム期間では、前記第１走査方向とは逆の第２走査方向に順次前記リセット電圧の供給および前記検出信号の検出を行う
    検出装置。
  9. 前記センサ基材は、複数の前記光電変換素子が設けられた第１曲面と、前記第１曲面と
    反対側の第２曲面と、を有し、
    複数の前記第１光源及び複数の前記第２光源を有し、
    複数の前記第１光源は、前記第１曲面側において複数の前記光電変換素子と対向し、前記第１曲面に沿って設けられ、
    複数の前記第２光源は、前記第１曲面側において複数の前記光電変換素子の側面に設けられ、前記第１光とは異なる方向に前記第２光を出射する
    請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の検出装置。
  10. 複数の前記第１光源及び複数の前記第２光源を有し、
    複数の前記第１光源および複数の前記第２光源の各々は、前記複数の光電変換素子の各々と隣接して設けられる
    請求項１乃至請求項８のいずれか１項に記載の検出装置。
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