JPH1153524A

JPH1153524A - 読取装置

Info

Publication number: JPH1153524A
Application number: JP9222019A
Authority: JP
Inventors: Makoto Sasaki; 誠佐々木; Hiromitsu Ishii; 裕満石井; Tetsuo Muto; 哲夫武藤; Minoru Fujiwara; 実藤原
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 1999-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】薄型の指紋読取装置において、指が強い静電
気を帯びていても、この強い静電気により２次元フォト
センサのセンサ部が誤動作したり破損したりしないよう
にする。【解決手段】面光源１１上には２次元フォトセンサ１
２が設けられ、２次元フォトセンサ１２上にはＩＴＯ等
からなる透明導電層１３が設けられ、透明導電層１３上
には凹凸検出光学素子１４が設けらている。透明導電層
１３は、静電気を逃がすためのものであって、接地され
ている。したがって、凹凸検出光学素子４上に密接され
た指３１が強い静電気を帯びていても、この強い静電気
を透明導電層１３を介して逃がすことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、指紋等の微細な
凹部及び凸部を有する被読取体の凹部または凸部の形状
または位置を読み取るための読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、指紋等の微細な凹凸の形状または
位置を読み取るための読取装置として、図１１に示すよ
うに、面光源１上に２次元フォトセンサ２が設けられ、
２次元フォトセンサ２上に複数の光ファイバ３ａを集合
してなる光ファイバ集合板３が設けられ、光ファイバ集
合板３上に光反射板４が設けられた構造のものがある。
このうち２次元フォトセンサ２は、透明基板２ａ上に開
口部２ｂを有する遮光板２ｃが設けられ、遮光板２ｃ上
にセンサ部２ｄが設けられた構造となっている。光反射
板４は、透明な材料によってシート状に形成され、その
上面側に、表面にアルミニウム等からなる反射層４ａが
蒸着された複数のＶ字溝４ｂが並列して設けられ、相隣
接するＶ字溝４ｂ間が平坦な上面４ｃを有する断面ほぼ
台形状の突起部４ｄとされた構造となっている。

【０００３】この読取装置では、部品のすべてがほぼ板
状であるので、薄型化することができる。そして、図１
１において矢印で示すように、面光源１の上面から該上
面に対して垂直に出射された平行光が２次元フォトセン
サ２の開口部２ｂ及び光ファイバ集合板３の光ファイバ
３ａを透過し、この透過光が光反射板４のＶ字溝４ｂの
反射層４ａで反射され、この反射光が光反射板４上に密
接された例えば指（図示せず）を斜め下方から照射し、
光反射板４の突起部４ｄの上面４ｃで反射された光が光
反射板４のＶ字溝４ｂの反射層４ａで反射され、この反
射光が光ファイバ集合板３の先の透過部（光ファイバ３
ａ）と隣接する別の光ファイバ３ａに入射され、この入
射光が２次元フォトセンサ２のセンサ部２ｄに入射され
る。この場合、光反射板４の突起部４ｄの上面４ｃに密
接された指の指紋の凹部（降線）に対応する部分で反射
が生じ、指の指紋の凸部（隆線）に対応する部分で光が
吸収され、これにより指の指紋の凹凸に応じて光学的に
明暗の強調された画像が得られ、指の指紋が読み取られ
ることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように凹凸を読み
取る読取装置は、光反射板４及び光ファイバ集合板３を
介して、各センサ部２ｄに数ｍｍの間隔を隔てて指が対
向される薄型構造の採用が検討され初めているが、この
ように薄型化が進むと静電気による障害が発生する。つ
まり、光反射板４の上面と２次元フォトセンサ２のセン
サ部２ｄとの間の間隔が小さくなるに伴い、光反射板４
の上面に密接された指が強い静電気を帯びている場合、
この強い静電気により２次元フォトセンサ２のセンサ部
２ｄが誤動作したり極端な場合には破損したりするとい
う問題が生じ易くなる。この問題は、より薄型化を図る
ため、各センサ部２ｄと指との間隔が小さくなるほど、
また、センサ部２ｄを静電気に弱い光電変換薄膜トラン
ジスタで構成しようとする場合等では、極めて重要な問
題となる。この発明の課題は、読取装置の薄型化を図っ
た場合に指等が強い静電気を帯びていても、この強い静
電気によりフォトセンサのセンサ部が誤動作したり破損
したりしないようにすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、凹部及び凸
部を有する被読取体の前記凹部または凸部の形状または
位置を読み取る読取装置であって、面光源と、この面光
源上に設けられた複数のセンサ部を有するフォトセンサ
と、このフォトセンサ上に設けられた凹凸検出光学素子
と、前記フォトセンサの上面より上側に設けられた静電
気逃げ用の透明導電層とを具備したものである。

【０００６】この発明によれば、凹凸検出光学素子上に
密接された指等が強い静電気を帯びていても、この強い
静電気を透明導電層を介して逃がすことができ、したが
ってこの強い静電気によりフォトセンサのセンサ部が誤
動作したり破損したりしないようにすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一実施形態にお
ける読取装置の要部の断面図を示したものである。な
お、この読取装置は、微細な凹凸部を有する被読取体の
凹部または凸部の形状または位置を読み取ることができ
るものであるが、以下の実施形態では指紋を読み取るた
めの指紋読取装置として説明する。この指紋読取装置
は、面光源１１上に２次元フォトセンサ１２が設けら
れ、２次元フォトセンサ１２上にＩＴＯ等からなる透明
導電層１３が設けられ、透明導電層１３上に凹凸検出光
学素子１４が設けられた構造となっている。このうち面
光源１１は、エレクトロルミネセンスパネルや液晶表示
装置で用いられているエッジライト方式のバックライト
等からなっている。エッジライト方式のバックライトの
場合には、図示していないが、典型的には、導光板の下
面に反射板を設け、導光板の横に発光ダイオード等から
なる点光源を１個設け、この点光源を反射シートで被っ
た構造とする。透明導電層１３は、静電気を逃がすため
のものであって、接地されている。透明導電層１３は、
蒸着等により、２次元フォトセンサ１２の後述するオー
バーコート膜３０の上面または凹凸検出光学素子１４の
後述する透明層１５の下面に一体に形成されている。凹
凸検出光学素子１４は、アクリル樹脂やガラス等からな
る透明層１５の上面側に多数の断面半円形状の凸条部
（隆起部）１６が並列して設けられたものからなってい
る。この凹凸検出光学素子１４は、厚さが後述する通り
２００μｍ程度以下の薄いシート状のものである。２次
元フォトセンサ１２の構造については後で説明するが、
いわゆる、ドライデポジションにより形成する光電変換
トランジスタを内蔵するものであって、その厚さは数μ
ｍ以下に過ぎないものである。

【０００８】このように、この指紋読取装置では、２次
元フォトセンサ１２上に透明導電層１３を設け、この透
明導電層１３を接地しているので、２次元フォトセンサ
１２上に厚さが２００μｍ程度以下の凹凸検出光学素子
１４を密着した薄型構造であっても、凹凸検出光学素子
１４上に密接された指（図示せず）から放出される強い
静電気を透明導電層１３を介して逃がすことができ、し
たがってこの強い静電気により２次元フォトセンサ１２
のセンサ部が誤動作したり破損したりしないようにする
ことができる。

【０００９】ここで、２次元フォトセンサ１２について
説明する。２次元フォトセンサ１２は、複数のセンサ部
２０Ａ、２０Ｂがマトリックス状に配列されたものから
なり、アクリル樹脂やガラス等からなる透明基板２１を
備えている。透明基板２１の上面には、各センサ部２０
Ａ、２０Ｂごとに、クロムやアルミニウム等の遮光性電
極からなるボトムゲート電極２２が設けられ、その上面
全体には窒化シリコンからなるボトムゲート絶縁膜２３
が設けられている。ボトムゲート絶縁膜２３の上面にお
いてボトムゲート電極２２に対応する部分にはアモルフ
ァスシリコンからなる半導体層２４が設けられている。
半導体層２４の上面両側にはｎ⁺シリコン層２５、２５
が設けられている。ｎ⁺シリコン層２５、２５の上面及
びその近傍のボトムゲート絶縁膜２３の上面にはクロム
やアルミニウム等の遮光性電極からなるソース電極２６
及びドレイン電極２７が設けられ、その上面全体には窒
化シリコンからなるトップゲート絶縁膜２８が設けられ
ている。トップゲート絶縁膜２８の上面において半導体
層２４に対応する部分にはＩＴＯ等の透明電極からなる
トップゲート電極２９が設けられ、その上面全体には窒
化シリコンからなるオーバーコート膜３０が設けられて
いる。そして、この２次元フォトセンサ１２では、その
下面側から光がランダムに入射されると、この光は、遮
光性電極からなるボトムゲート電極２２、ソース電極２
６及びドレイン電極２７の部分以外からなる透過部を透
過するとともに、ボトムゲート電極２２によって遮光さ
れて半導体層２４に直接入射しないようになっている。

【００１０】次に、図１に示す指紋読取装置の動作につ
いて説明する。図２において矢印で示すように、面光源
１１の上面からランダムに出射された光が２次元フォト
センサ１２の透過部及び透明導電層１３を透過し、この
透過光が凹凸検出光学素子１４の下面に入射され、この
入射光が凹凸検出光学素子１４の凸条部１６上に密接さ
れた指３１を下方からランダムに照射し、凸条部１６の
表面で反射された光が透明導電層１３及びその近傍の透
明電極からなるトップゲート電極２９を透過してその下
の半導体層２４のソース電極２６及びドレイン電極２７
間の入射面より入射される。この場合、凹凸検出光学素
子１４の下面に入射された入射光は凸条部１６の表面で
１〜数回反射（主として多重反射）され、そして凸条部
１６の表面に密接された指３１の指紋の凹部（降線）３
１ａに対応する部分で全反射が生じ、指３１の指紋の凸
部（隆線）３１ｂに対応する部分で光が吸収される。

【００１１】すなわち、面光源１１の上面から光がラン
ダムに出射されているので、主として、図２において例
えば符合Ｗ₁、Ｗ₂及びＷ₃の矢印で示すように、指３１
の指紋の凹部３１ａに対応する部分における凸条部１６
の表面で数回反射されて、その近傍のセンサ部２０Ａの
半導体層２４に入射される。また、図２において例えば
符合Ｗ₄の矢印で示すように、指３１の指紋の凹部３１
ａに対応する部分における凸条部１６の表面で１回反射
されて、その近傍のセンサ部２０Ａの半導体層２４に入
射される光もあるが、このような入射光は少ない。いず
れにしても、指３１の指紋の凹部３１ａに対応する部分
の近傍におけるセンサ部２０Ａの半導体層２４には多く
の光が入射される。一方、図２において例えば符合
Ｂ₁、Ｂ₂及びＢ₃の矢印で示すように、指３１の指紋の
凸部３１ｂに対応する凸条部１６の根元側に入射される
光は、凸条部１６の表面で何回か全反射された上、指紋
の凸部３１ｂが接触している部分に達し、その界面で吸
収される。また、図２において例えば符合Ｂ₄の矢印で
示すように、指３１の指紋の凸部３１ｂに対応する凸条
部１６の指が接触している部分に直接入射される光はそ
の界面で吸収される。この結果、指３１の指紋の凸部３
１ｂに対応する部分の近傍におけるセンサ部２０Ｂの半
導体層２４には光はほとんど入射されない。そして、後
でも説明するが、半導体層２４に入射される光量が予め
設定された光量（しきい値）以上である場合には、当該
センサ部２０Ａ、２０Ｂによる光検出状態を明状態と
し、それ未満である場合には、当該センサ部２０Ａ、２
０Ｂによる光検出状態を暗状態とする。これにより、指
３１の指紋の凹凸に応じた光学的に明暗の強調された画
像が得られ、指３１の指紋が読み取られることになる。

【００１２】このように、この指紋読取装置では、２次
元フォトセンサ１２上に、上面に複数の凸条部１６を有
する凹凸検出光学素子１４を設け、面光源１１の上面か
ら光をランダムに出射させても、指３１の指紋の凹凸に
応じた光学的に明暗の強調された画像を得ることができ
る。この場合、面光源１１の上面からランダムに出射さ
れた光のうち、ボトムゲート電極２２によって遮光され
る光のみが指紋読み取りに寄与せず、それ以外の光は寄
与するので、この寄与する光にロスがほとんど生じない
ようにすることができる。また、面光源１１の上面から
光をランダムに出射させているので、光利用率を良くす
ることができる。すなわち、２次元フォトセンサ１２の
透明基板２１にある程度の厚みがあるので、ボトムゲー
ト電極２２下の面光源１１の上面からランダムに出射さ
れた光をも指紋読み取り用として利用することができ
る。これに対して、例えば図１１に示すように、遮光板
２ｃ下の面光源１の上面から該上面に垂直に出射された
平行光は指紋読み取り用として全く利用することはでき
ない。

【００１３】ここで、図２に示す指紋読取装置の寸法の
一例について説明する。指３１の指紋の凹部３１ａの幅
は１００μｍ程度であり、凸部３１ｂの幅は２００μｍ
程度である。そこで、２次元フォトセンサ１２の半導体
層２４の部分のセンサ部２０Ａ、２０Ｂの幅を１０〜３
０μｍ程度とし、ピッチを３０〜１００μｍ程度望まし
くは５０〜８０μｍ程度とすると、指３１の指紋の凹凸
のうち幅の小さい方（１００μｍ程度）の凹部３１ａに
対して、センサ部２０Ａ、２０Ｂを１〜３個程度好まし
くは少なくとも１個以上であって２個程度配置すること
ができる。また、凹凸検出光学素子１４の凸条部１６の
ピッチを２次元フォトセンサ１２のセンサ部２０Ａ、２
０Ｂのピッチの１／２以下、例えば１／２〜１／５程度
望ましくは１／２〜１／３程度とする。このようにする
と、２次元フォトセンサ１２と凹凸検出光学素子１４と
の位置合わせをほとんど不要とすることができる。な
お、凹凸検出光学素子１４の厚さは３０〜２００μｍ程
度とすることができる。

【００１４】次に、２次元フォトセンサ１２の動作につ
いて説明する。この２次元フォトセンサ１２の１つのセ
ンサ部２０Ａ、２０Ｂでは、ボトムゲート電極（ＢＧ）
２２、半導体層２４、ソース電極（Ｓ）２６及びドレイ
ン電極（Ｄ）２７等によってボトムゲート型トランジス
タが構成され、トップゲート電極（ＴＧ）２９、半導体
層２４、ソース電極（Ｓ）２６及びドレイン電極（Ｄ）
２７等によってトップゲート型トランジスタが構成され
ている。すなわち、センサ部２０Ａ、２０Ｂは、半導体
層２４の下側及び上側にそれぞれボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）２２及びトップゲート電極（ＴＧ）２９が配置され
た光電変換トランジスタによって構成され、その等価回
路は図３のように示すことができる。

【００１５】さて、まず、ソース電極（Ｓ）−ドレイン
電極（Ｄ）間に正電圧（例えば＋５Ｖ）が印加された状
態において、ボトムゲート電極（ＢＧ）に正電圧（例え
ば＋１０Ｖ）が印加されると、半導体層２４にチャネル
が形成され、ドレイン電流Ｉ_DSが流れる。この状態で、
トップゲート電極（ＴＧ）にボトムゲート電極（ＢＧ）
の電界によるチャネルを消滅させるレベルの負電圧（例
えば−２０Ｖ）が印加されると、トップゲート電極（Ｔ
Ｇ）からの電界がボトムゲート電極（ＢＧ）の電界によ
るチャネル形成に対してそれを妨げる方向に働き、チャ
ネルがピンチオフされる。このとき、トップゲート電極
（ＴＧ）側から半導体層２４に光が照射されると、半導
体層２４のトップゲート電極（ＴＧ）側に電子−正孔対
が誘起される。この電子−正孔対は半導体層２４のチャ
ネル領域に蓄積され、トップゲート電極（ＴＧ）の電界
を打ち消す。このため、半導体層２４にチャネルが形成
され、ドレイン電流Ｉ_DSが流れる。このドレイン電流Ｉ
_DSは半導体層２４への入射光量に応じて変化する。

【００１６】このように、この２次元フォトセンサ１２
では、トップゲート電極（ＴＧ）からの電界がボトムゲ
ート電極（ＢＧ）の電界によるチャネル形成に対してそ
れを妨げる方向に働き、チャネルをピンチオフするもの
であるので、光無入射時に流れるドレイン電流Ｉ_DSを極
めて小さくすることができ、例えば１０^-14Ａ程度にす
ることができる。このため、光入射時と光無入射時とで
流れるドレイン電流Ｉ_DSの差を十分大きくすることがで
きる。この結果、上述したように、半導体層２４に入射
される光量が予め設定された光量（しきい値）以上であ
る場合には、大きなドレイン電流Ｉ_DSが流れ、当該セン
サ部２０Ａ、２０Ｂによる光検出状態を明状態とし、そ
れ未満である場合には、小さなドレイン電流Ｉ_DSが流
れ、当該センサ部２０Ａ、２０Ｂによる光検出状態を暗
状態とすることができる。これにより、指３１の指紋の
凹凸に応じた光学的に明暗の強調された画像が得られ、
指３１の指紋が読み取られることになる。

【００１７】ところで、この２次元フォトセンサ１２で
は、１つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂにセンサ機能と選択
トランジスタ機能とを兼用させることができる。次に、
これらの機能について簡単に説明する（詳細は特開平６
−１３２５６０号公報参照）。ボトムゲート電極（Ｂ
Ｇ）に正電圧（＋１０Ｖ）が印加された状態において、
トップゲート電極（ＴＧ）を例えば０Ｖにすると、半導
体層２４とトップゲート絶縁膜１９との間のトラップ準
位から正孔を吐き出させてリフレッシュ、つまりリセッ
トすることができる。すなわち、連続して使用される
と、半導体層２４とトップゲート絶縁膜１９との間のト
ラップ準位が光照射により発生する正孔とドレイン電極
（Ｄ）から注入される正孔とによって埋められていき、
光無入射状態でのチャネル抵抗が小さくなり、光無入射
時にドレイン電流Ｉ_DSが増加する。そこで、トップゲー
ト電極（ＴＧ）を０Ｖとし、この正孔を吐き出させてリ
セットする。

【００１８】また、ボトムゲート電極（ＢＧ）に正電圧
が印加されていない場合には、ボトムトランジスタにチ
ャネルが形成されず、光入射が行われても、ドレイン電
流Ｉ_DSが流れず、非選択状態とすることができる。すな
わち、ボトムゲート電極（ＢＧ）に印加する電圧を制御
することにより、選択状態と非選択状態とを制御するこ
とができる。また、非選択状態において、トップゲート
電極（ＴＧ）に０Ｖを印加すると、上記同様に、半導体
層２４とトップゲート絶縁膜１９との間のトラップ準位
から正孔を吐き出させてリセットすることができる。

【００１９】以上の結果、例えば図４に示すように、ト
ップゲート電圧Ｖ_TGを０Ｖと−２０Ｖとに制御すること
により、センス状態とリセット状態とを制御することが
できる。また、ボトムゲート電圧Ｖ_BGを０Ｖと＋１０Ｖ
とに制御することにより、選択状態と非選択状態とを制
御することができる。すなわち、トップゲート電圧Ｖ_TG
及びボトムゲート電圧Ｖ_BGを制御することにより、２次
元フォトセンサ１２の１つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂに
フォトセンサとしての機能と選択トランジスタとしての
機能とを兼ね備えさせることができる。

【００２０】図１に戻って、凹凸検出光学素子１４は、
２次元フォトセンサ１２上に一体化して形成することも
できる。この場合、２次元フォトセンサ１２のトップゲ
ート電極２９及びオーバーコート膜３０を形成した後、
透明導電層１３をスパッタ等により形成し、この後、こ
れを金型内に収納して、透明導電層１３の上面に凹凸検
出光学素子１４を一体成形することによって形成する。
凹凸検出光学素子１４の凸条部１６の上面が平坦性を要
望される場合には、トップゲート絶縁膜２８及びオーバ
ーコート膜３０の一方または双方をスピンコートで形成
するようにしてもよい。

【００２１】凹凸検出光学素子１４を２次元フォトセン
サ１２と分離して形成する場合には、通常、２次元フォ
トセンサ１２のボトムゲート絶縁膜２３、トップゲート
絶縁膜２８及びオーバーコート膜３０をスパッタやＣＶ
Ｄ等で形成するが、このようなドライデポジションで成
膜すると、図５に示すように、これらの膜２３、２８、
３０の各上面が非平坦状となる。すなわち、各センサ部
２０Ａ、２０Ｂの部分が該センサ部２０Ａ、２０Ｂ間の
部分よりも厚くなり、オーバーコート膜３０の表面が非
平坦状となる。この場合、オーバーコート膜３０の非平
坦状の上面に透明導電層１３を蒸着等により直接形成し
てもよく、また図示していないが、オーバーコート膜３
０の非平坦状の上面に透明な表面平坦化層（図示せず）
を形成し、その上面に透明導電層１３を形成してもよ
い。なお、透明導電層１３をシート状に形成し、このシ
ート状の透明導電層１３を、オーバーコート膜３０の上
面に形成された透明な表面平坦化層の上面または凹凸検
出光学素子１４の透明層１５の下面に透明な接着剤を介
して接着するようにしてもよい。ところで、図１及び図
２では、凹凸検出光学素子１４の凸条部１６を、２次元
フォトセンサ１２のセンサ部２０Ａ、２０Ｂのピッチの
整数の逆数倍（実施形態では１／３）で配列している
が、図５では、２次元フォトセンサ１２のセンサ部２０
Ａ、２０Ｂのピッチの整数でない数の逆数倍（実施形態
では１／３．５）で配列している。

【００２２】なお、上記実施形態では、透明導電層１３
を２次元フォトセンサ１２の上面または凹凸検出光学素
子１４の下面に設けた場合について説明したが、これに
限定されるものではない。例えば、図６に示すように、
凹凸検出光学素子１４の凸条部１６の上面に該上面に沿
うように透明導電層１３を蒸着等によって形成するよう
にしてもよい。また、２次元フォトセンサ１２の上面、
凹凸検出光学素子１４の下面及び上面のうちいずれか２
つの面または全面に透明導電層１３を設けるようにして
もよい。

【００２３】また、上記実施形態では、凹凸検出光学素
子１４の凸条部１６の形状を断面半円形状とした場合に
ついて説明したが、これに限定されるものではない。例
えば、図７（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ示すように、円の
一部からなる断面弓形形状、方物面の一部からなる断面
形状、楕円の一部からなる断面形状、断面直角二等辺三
角形状等としてもよい。また、図８（Ａ）〜（Ｃ）にそ
れぞれ示すように、図７（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示す
凸条部１６の頂部を透明層１５の下面に平行な平坦面１
６ａとしてもよく、また図示していないが、図１に示す
凸条部１６の頂部を透明層１５の下面に平行な平坦面と
してもよい。また、図８（Ｄ）に示すように、図７
（Ｄ）に示す凸条部１６の頂部を円の一部からなる断面
弓形形状面１６ｂとしてもよい。

【００２４】また、上記実施形態では、凹凸検出光学素
子１４を透明層１５の上面側に多数の凸条部１６を並列
して設けた構造とした場合について説明したが、これに
限定されるものではない。例えば、図９（Ａ）に示すよ
うに、透明層４１の上面側に多数の半球形状の凸部（隆
起部）４２を千鳥状に設けたものによって凹凸検出光学
素子４３を構成するようにしてもよい。また、図示して
いないが、半球形状に限らず、球の一部からなるドーム
形状、方物面を所定の軸を中心に回転して得られたもの
の一部からなる立体形状、楕円を所定の軸を中心に回転
して得られたものの一部からなる立体形状、四角錐形状
等としてもよい。また、これらの形状において、頂部を
例えば図８（Ａ）〜（Ｄ）にそれぞれ示すようにしても
よい。また、図９（Ｂ）に示すように、コア５１をクラ
ッド５２で被覆してなる光ファイバ５３を多数並列して
板状としたものによって凹凸検出光学素子５４を構成す
るようにしてもよい。

【００２５】さらに、上記実施形態では、凹凸検出光学
素子１４の上面側を凹凸形状とした場合について説明し
たが、これに限定されるものではない。例えば、図１０
に示すように、アクリル樹脂やガラス等からなる透明板
６１の上面に屈折率の異なる複数の層からなる高反射層
６２が設けられたものによって凹凸検出光学素子６３を
構成するようにしてもよい。このうち高反射層６２は、
一例として、酸化アルミニウム層、酸化亜鉛層またはフ
ッ化マグネシウム層等の屈折率の異なる２種類の透明薄
膜層６２ａ、６２ｂを透明板６１の上面に蒸着や塗布等
によって交互に設けた構造となっている。高反射層６２
の各透明薄膜層６２ａ、６２ｂ、６２ａの厚さは数十〜
数百Å程度とされ、一般に知られているように、各透明
薄膜層６２ａ、６２ｂ、６２ａの境界面での反射光が透
明板６１にて共振することにより反射光を増加するもの
である。そして、図２において説明した場合と同様に、
高反射層６２の上面に密接された指の指紋の凹部に対応
する部分で反射された光が、透明板６１の下面に密着し
て配置された２次元フォトセンサ１２のセンサ部２０
Ａ、２０Ｂに照射され、指の指紋の凸部に対応する部分
に入射された光が吸収され、これにより指の指紋の凹凸
に応じて光学的に明暗の強調された画像が得られ、指の
指紋が読み取られることになる。なお、透明板６１の下
面に低反射層を設けるようにしてもよい。

【００２６】加えて、上記説明では、この発明を、例え
ば図１に示すように、２次元フォトセンサ１２上に透明
導電層１３を介して凹凸検出光学素子１４を設けた構造
の読取装置に適用した場合について説明したが、これに
限定されるものではない。例えば、図１１に示すよう
に、２次元フォトセンサ２と光屈折板４との間に光ファ
イバ集合板３を介在させた構造の読取装置にも適用する
ことができる。この場合、図示していないが、静電気逃
げ用の透明導電層を光ファイバ集合板３の下面または上
面に設けるようにしてもよい。また、上記実施形態で
は、この発明を２次元フォトセンサを備えた読取装置に
適用した場合について説明したが、これに限らず、１次
元フォトセンサを備えた読取装置にも適用することがで
きる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、凹凸検出光学素子上に密接された指等が強い静電気
を帯びていても、この強い静電気を透明導電層を介して
逃がすことができ、したがってこの強い静電気によりフ
ォトセンサのセンサ部が誤動作したり破損したりしない
ようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態における読取装置の要部
の断面図。

【図２】図１に示す読取装置において指の指紋の読み取
りを説明するために示す断面図。

【図３】図１に示すセンサ部の等価回路図。

【図４】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ図３に示すセンサ部
の各電極に印加する電圧とその状態の変化を説明するた
めに示す図。

【図５】この発明の他の実施形態における読取装置の要
部の断面図。

【図６】この発明のさらに他の実施形態における読取装
置の要部の断面図。

【図７】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ凹凸検出光学素子の
各変形例を説明するために示す図。

【図８】（Ａ）〜（Ｄ）はそれぞれ凹凸検出光学素子の
他の各変形例を説明するために示す図。

【図９】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ凹凸検出光学素子の
さらに他の各変形例を説明するために示す図。

【図１０】凹凸検出光学素子のさらに他の変形例を説明
するために示す図。

【図１１】従来の読取装置の一例の断面図。

【符号の説明】

１１面光源１２２次元フォトセンサ１３透明導電層１４凹凸検出光学素子

フロントページの続き (72)発明者藤原実東京都八王子市石川町2951番地の５カシオ計算機株式会社八王子研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】凹部及び凸部を有する被読取体の前記凹
部または凸部の形状または位置を読み取る読取装置であ
って、面光源と、この面光源上に設けられた複数のセン
サ部を有するフォトセンサと、このフォトセンサ上に設
けられた凹凸検出光学素子と、前記フォトセンサの上面
より上側に設けられた静電気逃げ用の透明導電層とを具
備することを特徴とする読取装置。
【請求項２】請求項１記載の発明において、前記フォ
トセンサは、センサ部が２次元状に配列された２次元フ
ォトセンサからなることを特徴とする読取装置。
【請求項３】請求項１または２記載の発明において、
前記透明導電層は前記フォトセンサの上面に一体に形成
されていることを特徴とする読取装置。
【請求項４】請求項１または２記載の発明において、
前記透明導電層は前記凹凸検出光学素子の下面または上
面に一体に形成されていることを特徴とする読取装置。
【請求項５】請求項１または２記載の発明において、
前記透明導電層は前記フォトセンサの上面、前記凹凸検
出光学素子の下面及び上面のうちいずれか２つの面また
は全面に一体に形成されていることを特徴とする読取装
置。
【請求項６】請求項１〜５のいずれかに記載の発明に
おいて、前記凹凸検出光学素子は前記フォトセンサ上に
一体に形成されていることを特徴とする読取装置。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の発明に
おいて、前記フォトセンサの各センサ部は、前記面光源
側に遮光性を有する材料からなる第１ゲート電極が配置
され、前記凹凸検出光学素子側に透光性を有する材料か
らなる第２ゲート電極が配置された光電変換トランジス
タによって構成されていることを特徴とする読取装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の発明に
おいて、前記凹凸検出光学素子は、少なくとも上面に、
前記フォトセンサのセンサ部のピッチよりも小さいピッ
チで配列された複数の隆起部を有するものからなり、前
記面光源から出射され、前記各隆起部に斜め下方から入
射される光を、前記各隆起部で主として多重反射させて
前記フォトセンサの各センサ部に入射させることを特徴
とする読取装置。
【請求項９】請求項１〜７のいずれかに記載の発明に
おいて、前記凹凸検出光学素子は上面側に高反射層を有
するものからなることを特徴とする読取装置。