JP2000207535A - 画像読取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来技術と異なる手段によって画像の読取精
度が良好な小型の画像読取装置を提供することである。 【解決手段】 パネル１１は、２次元配列する複数の受
光素子２３が一対の透光性基板２１，２２に挟まれて構
成される。透光性基板２２の端部には、斜面２２ａが形
成され、斜面２２ａに対向させて光源１２が配置され
る。透光性基板２１，２２の表面での反射によって伝達
された光をパネル１１の表面に接触する物体に照射さ
せ、物体からの戻り光を受光素子２３で受光することに
よって物体の画像を読取る。これによって、パネル１１
を透過する光の方向を限定することができ、画像の読取
精度を向上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、指紋などの読取り
が可能な画像読取装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ネットワーク社会の発展によって、携帯
機器と無線ネットワークとの融合が進展し、小型化が要
求される携帯機器においても個人認証などのセキュリテ
ィ機能の必要性が増してきている。個人認証としては、
携帯機器が他人に悪用され難く、鍵やＩＣカードのよう
に紛失の可能性の無い、指紋などの生体情報による認証
が注目されている。指紋の読取方式としては、プリズム
などの光学系を用いたものが主流になっている。

【０００３】図９は、プリズムを用いた指紋読取装置を
示す図である。図９（ａ）では、プリズム１の上面１
ａ、側面１ｂ，１ｃのうち、上面１ａに指を置き、側面
１ｂから光を照射させ、上面１ａで反射して側面１ｃか
ら出射する光をＣＣＤ（電荷結合素子）カメラ２で撮像
する。図９（ｂ）では、ＣＣＤカメラ２を光源側に配置
して、上面１ａで散乱して側面１ｂから出射する光を撮
像する。

【０００４】また特開平９−１８６３１２号は、受光素
子を埋め込んだ液晶表示装置を開示している。この装置
は、受光素子への光を集光するための集光レンズを備え
ており、表示面から離れた人の顔などを撮像する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図９に示した指紋入力
装置では、プリズムを使用するので、その厚さを抑える
ことが不可能であり、小型化が困難であり、特開平９−
１８６３１２号でも、集光レンズを備えているので、小
型化が困難である。

【０００６】本発明の目的は、従来技術と異なる手段に
よって画像の読取精度が良好な小型の画像読取装置を提
供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、２次元配列す
る複数の受光素子が一対の透光性基板に挟まれて成り、
一方の透光性基板の端部に斜面が形成されたパネルと、
透光性基板の斜面に対向配置された光源とを備え、パネ
ル内部を伝達させた光を、パネルの表面に接触する物体
に照射させ、物体からの戻り光を受光素子で受光するこ
とによって物体の画像を読取ることを特徴とする画像読
取装置である。

【０００８】本発明に従えば、光源からの光を透光性基
板の斜面から入射させ、かつパネルの表面での反射によ
って光を伝達することで、パネル内部を伝達する光の方
向を限定することができる。

【０００９】すなわち、光源からの光は光源に対向する
斜面から入射するので、斜面での入射角が比較的小さい
方向の光は透光性基板内に入射し、入射角が比較的大き
い方向の光は斜面で反射して透光性基板内に入射しな
い。これによって、パネル内の光の進行方向を限定する
ことができる。また、パネルの表面に到達する光のう
ち、入射角が臨界角以上の光は全反射する。一方、入射
角が臨界角未満の光は、その一部が反射して再びパネル
内を進み、残余の光がパネルの外へ出てゆく。パネルの
表面での反射を繰り返すことによって、臨界角未満の入
射角の方向に進む光が淘汰されてゆく。これによって、
パネル内の光の進行方向をさらに限定することができ
る。

【００１０】このように、限定された特定の方向に進む
光を使用してパネルの表面に接触する物体の画像を読取
るので、画像の読取精度を向上することができる。ま
た、透光性基板の端部に斜面を形成し、その斜面に対向
させて光源を配置させるだけで、光の進行方向を限定で
きるので、集光または分光のための別の光学系が不要で
あり、装置を小型化することができる。

【００１１】また本発明は、２次元配列する複数の受光
素子およびその受光素子とともに受光画素を構成して光
透過率が可変の液晶層が一対の透光性基板に挟まれて成
り、一方の透光性基板に斜面が形成されたパネルと、パ
ネルに光を入射させるための光源とを備え、パネル内部
を伝達させた光を、パネルの表面に接触する物体に照射
させ、物体からの戻り光を受光素子で受光することによ
って物体の画像を読取ることを特徴とする画像読取装置
である。

【００１２】本発明に従えば、上記と同様にパネル内の
光の進行方向を限定できるので、画像の読取精度を向上
することができる。また、パネルに液晶層を設けること
によって、光の透過率を受光画素毎に変化させることが
できるので、さらにパネル内の光の進行方向を限定する
ことができ、画像の読取精度を向上することができる。
さらに、受光画素毎に液晶層の透過率を制御することに
よって、パネルを表示のために使用することも可能であ
る。

【００１３】また本発明は、前記透光性基板の斜面から
受光素子まで延びる光路上に位置する液晶層に光を透過
させる制御を行う液晶制御手段をさらに備えることを特
徴とする。

【００１４】本発明に従えば、上記のように限定された
方向の光は、限定された光路を通過して受光素子に達す
る。受光素子への光路上に位置する液晶層に対して、光
を透過させる制御を行うので、別の経路を通過する光を
受光することがなく、ノイズの発生を防止でき、画像の
読取精度をさらに向上することができる。

【００１５】また本発明は、前記透光性基板の斜面か
ら、光を透過させた液晶層を通過して延びる光路上に位
置する受光素子の受光データを、全受光素子の受光デー
タから抽出するデータ抽出手段をさらに備えることを特
徴とする。

【００１６】本発明に従えば、液晶層を透過した光は限
定された光路を進んで受光素子に達する。本発明では、
まず、限定された光路上に位置する特定の受光素子を含
む全部の受光素子から、受光データを得る。その受光デ
ータから、光を透過させた液晶層に対応する特定の受光
素子の受光データを抽出するので、別の経路を通過した
光による受光データを使用することがなく、ノイズの発
生を防止でき、画像の読取精度をさらに向上することが
できる。

【００１７】また本発明の前記パネルには、透光性基板
の表面から入射して受光素子に到達する光を遮断するた
めのマスクが形成されていることを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、パネルの表面から入射し
て受光素子に到達する光を遮断するためのマスクが、パ
ネルに形成されている。たとえば、受光素子の真上にマ
スクを形成することによって、パネルの表面から入射し
た光を遮断でき、外光によるノイズの発生を防止でき、
画像の読取精度をさらに向上することができる。

【００１９】また本発明の前記受光素子のうち、全部の
受光素子を駆動する全駆動モード、または一部のエリア
の受光素子のみを駆動する部分駆動モードによって、受
光素子の駆動を制御する受光制御手段をさらに備えるこ
とを特徴とする。

【００２０】本発明に従えば、全駆動モードによって全
部の受光素子を駆動でき、部分駆動モードによって一部
のエリアの受光素子のみを駆動できる。たとえば、指紋
の読取を行う場合のように、パネルの全エリアにおいて
受光駆動を行う必要がない場合がある。このような場合
には、部分駆動モードで受光素子を駆動することによっ
て、画像の読取に無関係な受光素子を駆動することな
く、消費電力を低減することができる。

【００２１】また本発明は、前記部分駆動モードで駆動
される受光素子を含む受光画素のエリアを表示するため
の液晶層の光透過率制御を行う液晶制御手段をさらに備
えることを特徴とする。

【００２２】本発明に従えば、部分駆動モードで駆動さ
れる受光素子のエリアを表示することによって、操作者
の指など、読取対象となる物体を置くべきエリアが明確
に表示されるので、操作が簡単であり、しかも画像の読
取りを確実に実行できる。

【００２３】また本発明の前記パネルには、異なる複数
の波長帯域のうちのいずれかの波長帯域の光を受光画素
毎に透過させるフィルタが設けられ、液晶層の光透過率
制御を行う液晶制御手段と、受光素子の駆動を制御する
受光制御手段とをさらに備え、各波長帯域に対応する受
光画素の液晶層および受光素子を順次駆動させることに
よって、波長帯域毎の画像を読取ることを特徴とする。

【００２４】本発明に従えば、たとえば赤色、緑色およ
び青色の３色の可視光線のうちのいずれかを透過させる
フィルタを設け、まず、最初に赤色を透過させるフィル
タが設けられた受光画素について、液晶層を駆動させる
液晶制御と受光素子を駆動させる受光制御とを行うこと
によって、赤色の画像を読取る。次に、同様にして緑色
の画像を読取り、さらに青色の画像を読取る。

【００２５】このように、各波長帯域に対応する受光画
素の液晶層および受光素子を順次駆動することによっ
て、無関係な液晶層および受光素子を駆動させず、比較
的少ない電力で各波長帯域の画像を読取ることができ
る。また、各波長帯域の読取画像は、解像度が異なるこ
とが有り、それらの全ての画像を使用してデータ照合を
行うことによって、データ照合の信頼性を向上すること
が可能である。特に、指紋認証などに効果的である。

【００２６】また本発明は、前記光源を駆動したときの
受光レベルから、光源を駆動しないときの受光レベルを
除算する演算手段をさらに備えることを特徴とする。

【００２７】本発明によれば、光源を駆動したときの受
光レベルと、光源を駆動しないときの受光レベルとを出
力して、前者から後者を除算する。前者は、ノイズを含
んだ受光レベルであり、後者は、光源とは無関係な外光
によるノイズを示す受光レベルであるので、上記のよう
な演算によって、ノイズを除去することができ、画像の
読取精度をさらに向上することができる。

【００２８】また本発明の前記光源は、所定の波長帯域
の光を放射し、前記受光素子は、光源からの光と同じ波
長帯域の光を受光することを特徴とする。

【００２９】本発明に従えば、光源からの光の波長帯域
において受光感度の良好な受光素子を使用するなど、受
光素子の受光感度を光源からの光の波長帯域に対応させ
ることによって、光源からの光以外の光が受光されにく
くなり、画像の読取精度をさらに向上することができ
る。

【００３０】また本発明は、前記パネルの表面には接触
センサまたは温度センサが設けられることを特徴とす
る。

【００３１】本発明に従えば、パネルの表面に接触セン
サまたは温度センサを設けることによって、操作者がパ
ネルを操作してパネルから各種の入力が可能となり、操
作性を向上することができる。接触センサを使用した場
合、入力ペンまたは操作者の指などをパネル表面に押圧
することによって、入力が可能である。温度センサを使
用した場合、操作者の指などをパネル表面に近づけるこ
とによって、入力が可能であり、必ずしも指をパネルに
接触させる必要がない。また、これらの入力操作を各種
制御に関連付けることができ、たとえば操作者の指によ
る入力によって光源を駆動するなどの制御が可能であ
る。

【００３２】また本発明は、前記受光素子による受光の
停止が検出されたときに、光源を駆動するための光源制
御手段をさらに備えることを特徴とする。

【００３３】本発明に従えば、受光素子が外光の遮断を
検出したときに光源を駆動するので、光源の駆動開始や
画像読取の開始を指示する必要がなく、光源を自動的に
駆動して画像を読取ることができ、操作性を向上するこ
とができる。

【００３４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の一実施形態であ
る画像読取装置１０の機械的構成を示す斜視図であり、
図２は、図１の画像読取装置１０のパネル１１を示す断
面図である。画像読取装置１０は、パネル１１および光
源１２を備える。パネル１１は、アクティブマトリクス
型の液晶パネルであり、一対の透光性基板２１，２２、
受光素子２３および液晶層２４などを備える。

【００３５】液晶層２４は、透光性基板２１，２２に挟
まれる。透光性基板２１の液晶層２４側の表面には、透
光性の共通電極２０が設けられ、液晶層２４と反対側の
表面には偏光板３１が設けられている。透光性基板２２
の液晶層２４側の表面には、複数の受光素子２３、スイ
ッチング素子２５、透光性の画素電極２６および配線２
７〜２９が設けられ、液晶層２４と反対側の表面には、
偏光板３２が設けられている。

【００３６】各部の厚さは、たとえば、偏光板３１，３
２が０．３ｍｍ、液晶層２４が５μｍ、透光性基板２
１，２２が０．７ｍｍである。

【００３７】透光性基板２２の表面に平行で互いに直交
する２方向をＸ方向およびＹ方向とし、透光性基板２２
の表面に垂直な方向をＺ方向とする。配線２７はＹ方向
に延び、互いに間隔をおいてＸ方向に配列する。配線２
８もＹ方向に延び、配線２７に隣合って配列する。配線
２９はＸ方向に延び、互いに間隔をおいてＹ方向に配列
する。上記の配線２７〜２９は、これらによって囲まれ
た複数の矩形領域を形成する。各矩形領域には、受光素
子２３、スイッチング素子２５および画素電極２６が１
個ずつ配置される。

【００３８】受光素子２３は、たとえばフォトダイオー
ドであり、配線２７に接続される。スイッチング素子２
５は、たとえばＴＦＴ（薄膜トランジスタ）であり、配
線２８，２９および画素電極２６に接続される。配線２
８は、スイッチング素子２５のゲートラインであり、配
線２９はスイッチング素子２５のソースラインである。
各配線２９に順次的に所定の電圧が与えられている期間
において、配線２８に所定の制御電圧が順次的に選択し
て印加されるような走査が行われる。これによって、所
望の画素電極２６と共通電極２０との間に介在する液晶
層２４が活性化されて画素毎の透過率制御が行われる。
配線２９に与えられる電圧は、液晶層２４を活性化する
しきい値以上の電圧に選ばれる。

【００３９】図２に示すように、受光素子２３は、透光
性基板２２上に形成されたマスク３４のさらに上に形成
されており、マスク３４は、受光素子２３の背面側から
の受光を防止している。なお背面側とは、Ｚ方向の偏光
板３２側であり、逆に、Ｚ方向の偏光板３１側を前面側
とする。また、透光性基板２１上に形成された共通電極
２０のさらに上には、マスク３３が形成されている。マ
スク３３の面積は、受光素子２３の面積と同程度であ
り、透光性基板２１，２２を互いに対向させたときに、
受光素子２３に間隔をおいて対向する位置に配置され
る。マスク３３を設けることによって、前面側からの光
のうち、受光素子２３の受光面に対してほぼ垂直に進行
してくる光を遮り、受光面に対して斜めに進行してくる
光を受光させることができる。

【００４０】透光性基板２２の液晶層２４と反対側のＹ
方向端部には、Ｘ方向に平行な斜面２２ａが形成されて
いる。偏光板３２は、斜面２２ａを覆い、斜面２２ａに
平行な斜面３２ａを有している。光源１２は、Ｘ方向に
平行に棒状に延びる形状を成し、斜面２２ａに対向配置
される。光源１２は、たとえば冷陰極管である。斜面２
２ａがパネル１１の表面となす角度を角度θとする。角
度θは、９０度以下のものとし、たとえば４２度であ
る。

【００４１】光源１２が放射する光の波長帯域は、外光
と区別可能な紫外線または赤外線などであり、受光素子
２３の受光感度は、光源１２の光の波長帯域において良
好なものとする。これによって、ノイズを低減して、画
像の読取精度をさらに向上することができる。なお、光
源１２に可視光以外のものを使用した場合、表示のため
には、別の光源、たとえば可視光を含む光を放射するバ
ックライトなどが必要である。

【００４２】また、パネル１１には、カラーフィルタが
設けられてもよい。カラーフィルタは、たとえば赤色、
緑色および青色の３色の可視光線のうちのいずれかを１
画素毎に透過させるものである。カラーフィルタを設け
る場合、光源１２は、白色光を放射するものとし、受光
素子２３は、可視光線の波長帯域において受光感度が良
好なものが選ばれる。

【００４３】さらに、偏光板３１の前面側の表面には、
接触センサまたは温度センサが設けられてもよい。接触
センサは、たとえば透光性の２枚の板状の電極をスペー
サで隔てて配置することによって構成される。操作者が
接触センサに指を接触させたとき、その指を検出するこ
とができる。温度センサは、たとえばサーミスタであ
り、必ずしも操作者が指などを接触させなくても操作者
の指の温度を検知することで、その指を検出することが
できる。

【００４４】図３は、画像読取装置１０による光の伝達
を示す図である。光源１２からの光は、まず斜面３２ａ
に到達する。斜面３２ａに到達する光のうち、臨界角α
以上の入射角で斜面３２ａに到達した光は全反射し、臨
界角α未満の入射角で斜面３２ａに到達した光の一部は
偏光板３２を介して透光性基板２２内に入射する。これ
によって、パネル１１内を進行する光の方向を限定する
ことができる。すなわち、限定された光の方向と透光性
基板２２の表面とがなす角度Ａは、不等式π／２−α−
θ＜Ａ＜π／２＋α−θを満たすものである。

【００４５】透光性基板２２内に入射する光のうち、斜
面３２ａに垂直な方向に進む光の透過率が最大であるの
で、その光強度も最大である。強度が最大の光の進行方
向は、ＹＺ平面に平行な方向であり、透光性基板２２の
表面と角度β（＝π／２−θ）をなす。角度θ＝４２度
ならば、角度β＝４８度である。

【００４６】透光性基板２２に入射した光は、液晶層２
４、透光性基板２１および偏光板３１を順に透過して、
偏光板３１の外部との界面３１ａに到達する。界面３１
ａは、パネル１１の表面である。界面３１ａに到達する
光のうち、臨界角γ以上の入射角で界面３１ａに到達し
た光は全反射し、臨界角γ未満の入射角で界面３１ａに
到達した光の一部は偏光板３１から外部へ出てゆく。こ
れによって、さらにパネル１１内を進行する光の方向を
限定することができる。すなわち、限定された光の方向
と透光性基板２１の表面とがなす角度Ｂは、不等式Ｂ≦
π／２−γを満たすものである。

【００４７】なお、臨界角γをγ＜θ−αとすることに
よって、斜面２２ａから入射した光を全て全反射させる
ことができる。また、臨界角γをγ≦π／２−βとする
ことによって、光源１２からの強度最大の光を全反射さ
せることができる。

【００４８】界面３１ａで反射した光は、偏光板３２の
外部との界面３２ｂに到達し、以後、界面３１ａおよび
界面３２ｂにおいて反射を繰返す。界面３２ｂもパネル
１１の表面である。これによって、パネル１１内を伝達
する光のうち、臨界角γ以上の光は淘汰されてゆく。

【００４９】パネル１１内を伝達された光は、パネル１
１の表面に接触する物体、たとえば図３に示すように、
界面３１ａに接触する操作者の指Ｆに到達する。受光素
子２３が物体からの戻り光を受光することによって、物
体の画像を読取ることができる。

【００５０】図４および図５は、画像読取装置１０によ
る指紋読取動作を示す図である。指Ｆの山部Ｆｍと谷部
Ｆｖとが指紋を構成しており、パネル１１上では、山部
Ｆｍは偏光板３１に接触し、谷部Ｆｖは偏光板３１に接
触しない。パネル１１上の指Ｆに到達した光のうち、谷
部Ｆｖでは、物体がパネル１１上に存在しないときと同
様に、光が反射する。山部Ｆｍでは、物体が接触してい
る影響によって、光が乱反射する。このように、指紋の
谷部Ｆｖと山部Ｆｍとで光の振る舞いが異なるので、指
からの光を受光素子２３で受光することによって、指紋
を読取ることができる。谷部Ｆｖのピッチ幅Ｔ１は、４
００μｍ程であり、接触する山部Ｆｍの幅Ｔ２は、２０
０μｍ程である。

【００５１】指紋の読取精度は、パネル１１内を進行す
る光強度および光の指向性などによって決定される。図
３において説明したように、光の進行方向は限定されて
いるので、パネル１１内を進行する光の指向性は比較的
高い。したがって、画像読取装置１０による画像の読取
精度は良好である。さらに図２で説明したマスク３３，
３４によって、外光を遮断することができ、受光素子２
３への光の指向性をさらに向上することができ、画像の
読取精度を向上できる。

【００５２】透光性基板３２の斜面３２ａから受光素子
２３までの光路上に位置する液晶層２４に光を透過させ
る制御を行う。図４および図５では、液晶層２４を透過
させる制御を行う画素については、液晶ＯＮとし、液晶
層２４を透過させない制御を行う画素については、液晶
ＯＦＦとしている。

【００５３】パネル１１の厚さは、透光性基板２１，２
２および偏光板３１，３２によるものであり、約２ｍｍ
程度である。パネル１１の表面から厚さ１ｍｍ程度の位
置に液晶層２４が配置されている。パネル１１の表面と
４８度の角度をなして進行する光は、液晶層２４を通過
した後、次に液晶層２４に到達するまでに、２×１ｍｍ
×ｔａｎ４２＝１．８ｍｍだけＹ方向に進む。１画素の
Ｙ方向の長さは、たとえば、４００ｄｐｉの液晶表示パ
ネルでは、６３．５μｍである。したがって、液晶層２
４を透過させた画素からＹ方向に約２８画素だけ離れた
画素を透過させることで、特に強度が大きい方向の光だ
けを受光素子２３に受光させることができる。

【００５４】このように、受光素子２３に対して、限定
された方向の光は、限定された光路を通過して受光素子
２３に達する。受光素子２３への光路上に位置する液晶
層２４を透過させるので、別の経路を通過する光を受光
することがなく、ノイズの発生を防止でき、画像の読取
精度をさらに向上することができる。

【００５５】図６は、画像読取装置１０の電気的構成を
示すブロック図である。画像読取装置１０は、液晶制御
部４１、入力部４２、受光制御部４３、処理部４４、不
揮発性記憶部４５、標準Ｉ／Ｏ（Input/Output）部４６
および揮発性記憶部４７を備える。液晶制御部４１は、
パネル１１の各スイッチング素子２５を制御して、画素
電極２６毎に液晶層２４の光の透過率を制御する。入力
部４２は、キーボードまたはマウスなど、操作者の操作
によって各種データを入力するための入力装置である。
受光制御部４３は、受光素子２３によって蓄えられた電
荷を読み出すための制御を行う。

【００５６】不揮発性記憶部４５は、利用者の指紋デー
タを予め記憶している。揮発性記憶部４７は、複数のワ
ークエリアを有しており、アプリケーションプログラム
エリア５３に指紋認証用などのアプリケーションプログ
ラムがロードされる。指紋データエリア５２のうち、利
用者データエリア５２ａには、不揮発性記憶部４５に記
憶された利用者のデータが格納され、受光データエリア
５２ｂには、受光制御部４３からの指紋データが格納さ
れる。指紋認証エリア５１のうち、指紋データ特徴抽出
エリア５１ａには受光データから抽出された特徴データ
が格納され、特徴データ照合エリア５２ｂには照合する
ための２つのデータが格納される。

【００５７】処理部４４は、ＣＰＵ（中央処理装置）な
どで構成され、アプリケーションプログラムの実行、受
光データからの特徴データの抽出、特徴データの照合な
ど各種の処理を行う。

【００５８】特に処理部４４は、特定の受光素子２３の
受光データを、全受光素子２３の受光データから抽出す
る処理を行っている。特定の受光素子２３は、斜面２２
ａから入射し、光を透過させた液晶層２４を通って延び
る光路の延長線上に位置する受光素子２３である。たと
えば、光を透過させた液晶層２４を含む画素からＹ方向
に２８画素だけ離れて位置する画素の受光素子２３であ
る。液晶層２４を透過した光は限定された光路を進んで
受光素子２３に達するが、まず、限定された光路上に位
置する特定の受光素子２３を含む全部の受光素子２３か
ら、受光データを得る。その受光データから、特定の受
光素子２３の受光データを抽出する。これによって、別
の経路を通過した光による受光データを使用することが
なく、ノイズの発生を防止でき、画像の読取精度をさら
に向上することができる。

【００５９】また受光データ抽出に関しては、１フレー
ムを表示期間と検出期間として分割して、検出期間内に
上記の液晶駆動を行うことで受光データを蓄積し、液晶
のセグメントドライバによって受光データを抽出しても
よい。なお検出期間の最初に受光素子のデータをすべて
放電させておく。表示サイクルと同様に液晶のコモンド
ライバによって１ライン（行）ずつ選択し、セグメント
ドライバによって各サイクルでアナログ値をサンプルホ
ールドし、コンパレータによって有効な受光かどうかを
判定する（２値での取込）。複数のコンパレータを利用
して多値で取込むことも可能である。コンパレータによ
って得られた値を制御部で読出し、各ラインでの各列の
データとしてＣＰＵに送る。データの読出し時にはバッ
クライトを消すことによって不要な受光を解消してい
る。

【００６０】受光制御部４３は、全部の受光素子２３を
駆動する全駆動モード、および予め定められる一部のエ
リアの受光素子２３のみを駆動する部分駆動モードのい
ずれかの駆動モードで受光素子２３を駆動する。全駆動
モードでは、パネル１１と同程度の大きさの原稿など比
較的大きなものを読取ることができ、部分駆動モードで
は、指紋など比較的小さなものを読取ることができる。
部分駆動モードでは、画像の読取に無関係な受光素子２
３を駆動することなく、消費電力を低減することができ
る。

【００６１】また受光制御部４３は、光源１２が駆動さ
れたとき、および光源１２が駆動されないときに受光制
御を行う。処理部４４は、光源１２が駆動されたときの
受光レベルから、光源１２を駆動しないときの受光レベ
ルを除算する。これによって、光源１２とは無関係な外
光によるノイズを除去することができ、画像の読取精度
をさらに向上することができる。

【００６２】液晶制御部４１は、受光制御部４３が部分
駆動モードで動作するときに、駆動される受光素子２３
のエリアを表示する制御を行う。このエリアの表示は、
操作者がエリアを認識可能な表示でよく、たとえば、図
７に示すように、パネル１１の全表示エリア５４のう
ち、右下隅に位置する部分表示エリア５５の輪郭線５６
上に位置する画素の液晶層２４を透過させる制御を行
う。このように、指を置くべき部分表示エリア５５を表
示するので、操作が簡単であり、しかも画像の読取を確
実に実行できる。

【００６３】また、図６の画像読取装置１０は、受光素
子２３が外光の遮断を検出したときに、光源１２を駆動
する光源制御手段をさらに備えてもよい。操作者が指を
パネル１１に置くと、前面側からの外光が遮られて受光
素子２３に受光されなくなる。すなわち、受光素子２３
は外光の遮断を検出する。光源制御手段は、受光素子２
３によって外光の遮断が検出されたときに、光源１２を
駆動する。これによって、光源１２の駆動開始や画像読
取の開始を指示する必要がなく、光源１２を自動的に駆
動して画像を読取ることができ、操作性を向上すること
ができる。

【００６４】以下、パネル１１にカラーフィルタを設け
る場合の制御について説明する。カラーフィルタは、Ｒ
（赤色）、Ｇ（緑色）およびＢ（青色）の３色の可視光
線のうちのいずれかを１画素毎に透過させるものとす
る。まず最初に、赤色を透過させるフィルタが設けられ
た画素について、液晶制御部４１によって、液晶層２４
を透過させる制御を行う。このとき、受光制御部４３に
よって、同じ赤色の画素に含まれる受光素子２３を駆動
させる制御を行い、赤色の画像を読取る。次に、緑色の
画素についても、同様にして緑色の画像を読取り、さら
に青色の画像も読取る。

【００６５】このように、ＲＧＢの各色に対応する画素
の液晶層２４および受光素子２３を順次駆動することに
よって、無関係な液晶層２４および受光素子２３を駆動
させず、比較的少ない電力で各色の画像を読取ることが
できる。また、各色の読取画像を使用して指紋データの
照合を行い、指紋データ照合の信頼性を向上することが
可能である。カラーフィルタの透過光は、ＲＧＢに限ら
ない。

【００６６】図８は、本発明の別の実施形態である画像
読取装置を示す図である。本実施形態の画像読取装置
は、図１〜図７の実施形態の偏光板３２に、特許第２５
６８３１０号に記載されるような複数の溝が形成され、
光源１２の代わりに面状のバックライト６１を配置した
ものである。本実施形態では、偏光板３２が集光機能を
有するので、画像の読取精度を向上することができる。
しかも、別個の集光レンズを設ける必要がないので、装
置の小型化が可能である。

【００６７】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、光源から
の光を透光性基板の斜面から入射させ、かつパネルの表
面での反射によって光を伝達することで、パネル内部の
光の方向を限定することができ、限定された特定の方向
に進む光を使用してパネルの表面に接触する物体の画像
を読取るので、画像の読取精度を向上でき、装置を小型
化することができる。

【００６８】また本発明によれば、上記パネルに液晶層
を設けることによって、光の透過率を受光画素毎に制御
することができ、さらにパネル内の光の進行方向を限定
することができ、画像の読取精度を向上することができ
る。さらに、受光画素毎に液晶層の光透過率を制御する
ことによって、パネルを表示のために使用することも可
能である。

【００６９】また本発明によれば、受光素子まで延びる
光路上の液晶層を透過させることによって、ノイズの発
生を防止でき、画像の読取精度をさらに向上することが
できる。

【００７０】また本発明によれば、全部の受光素子の受
光データから、特定の受光素子の受光データを抽出する
ことによって、ノイズの発生を防止でき、画像の読取精
度をさらに向上することができる。

【００７１】また本発明によれば、パネルの表面から入
射して受光素子に到達する光を遮断するマスクを設ける
ことによって、外光によるノイズの発生を防止でき、画
像の読取精度をさらに向上することができる。

【００７２】また本発明によれば、全駆動モードまたは
部分駆動モードによって、消費電力を低減することがで
きる。

【００７３】また本発明によれば、部分駆動モードで駆
動される受光素子のエリアを表示することによって、操
作性を向上でき、画像の読取りを確実に実行できる。

【００７４】また本発明によれば、上記パネルにフィル
タを設け、波長帯域毎の画像を読取ることによって、デ
ータ照合の信頼性を向上することができる。

【００７５】また本発明によれば、光源を駆動したとき
の受光レベルから、光源を駆動しないときの受光レベル
を除算することによって、ノイズを除去することがで
き、画像の読取精度をさらに向上することができる。

【００７６】また本発明によれば、受光素子の受光感度
を光源からの光の波長帯域に対応させることによって、
画像の読取精度をさらに向上することができる。

【００７７】また本発明によれば、上記パネルの表面に
接触センサまたは温度センサを設けることによって、操
作者がパネルを操作してパネルから各種の入力が可能と
なり、操作性を向上することができる。

【００７８】また本発明によれば、受光素子が外光の遮
断を検出したときに光源を駆動することによって、操作
性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である画像読取装置１０の
機械的な構成を示す斜視図である。

【図２】図１の画像読取装置１０のパネル１１を示す断
面図である。

【図３】画像読取装置１０による光の伝達を示す図であ
る。

【図４】画像読取装置１０による指紋読取動作を示す図
である。

【図５】画像読取装置１０による指紋読取動作を示す図
である。

【図６】画像読取装置１０の電気的構成を示すブロック
図である。

【図７】全表示エリア５４および部分表示エリア５５を
示す図である。

【図８】本発明の別の実施形態である画像読取装置を示
す図である。

【図９】プリズムを使用した従来の指紋読取装置を示す
図である。

【符号の説明】

１０ 画像読取装置 １１ パネル １２ 光源 ２１，２２ 透光性基板 ２２ａ，３２ａ 斜面 ２３ 受光素子 ２４ 液晶層 ２５ スイッチング素子 ２６ 画素電極 ２７，２８，２９ 配線 ３１，３２ 偏光板 ３３，３４ マスク ４１ 液晶制御部 ４２ 入力部 ４３ 受光制御部 ４４ 処理部 ４５ 不揮発性記憶部 ４６ 標準Ｉ／Ｏ部 ４７ 揮発性記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 誠治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 原田 晃一 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA61 HA08 HA12 HA14 HA18 HA28 MA20 5B047 AA25

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２次元配列する複数の受光素子が一対の
   透光性基板に挟まれて成り、一方の透光性基板の端部に
   斜面が形成されたパネルと、 透光性基板の斜面に対向配置された光源とを備え、 パネル内部を伝達させた光を、パネルの表面に接触する
   物体に照射させ、物体からの戻り光を受光素子で受光す
   ることによって物体の画像を読取ることを特徴とする画
   像読取装置。
2. 【請求項２】 ２次元配列する複数の受光素子およびそ
   の受光素子とともに受光画素を構成して光透過率が可変
   の液晶層が一対の透光性基板に挟まれて成り、一方の透
   光性基板に斜面が形成されたパネルと、 パネルに光を入射させるための光源とを備え、 パネル内部を伝達させた光を、パネルの表面に接触する
   物体に照射させ、物体からの戻り光を受光素子で受光す
   ることによって物体の画像を読取ることを特徴とする画
   像読取装置。
3. 【請求項３】 前記透光性基板の斜面から受光素子まで
   延びる光路上に位置する液晶層に光を透過させる制御を
   行う液晶制御手段をさらに備えることを特徴とする請求
   項２記載の画像読取装置。
4. 【請求項４】 前記透光性基板の斜面から、光を透過さ
   せた液晶層を通過して延びる光路上に位置する受光素子
   の受光データを、全受光素子の受光データから抽出する
   データ抽出手段をさらに備えることを特徴とする請求項
   ２記載の画像読取装置。
5. 【請求項５】 前記パネルには、透光性基板の表面から
   入射して受光素子に到達する光を遮断するためのマスク
   が形成されていることを特徴とする請求項１または２記
   載の画像読取装置。
6. 【請求項６】 前記受光素子のうち、全部の受光素子を
   駆動する全駆動モード、または一部のエリアの受光素子
   のみを駆動する部分駆動モードによって、受光素子の駆
   動を制御する受光制御手段をさらに備えることを特徴と
   する請求項２記載の画像読取装置。
7. 【請求項７】 前記部分駆動モードで駆動される受光素
   子を含む受光画素のエリアを表示するための液晶層の光
   透過率制御を行う液晶制御手段をさらに備えることを特
   徴とする請求項６記載の画像読取装置。
8. 【請求項８】 前記パネルには、異なる複数の波長帯域
   のうちのいずれかの波長帯域の光を受光画素毎に透過さ
   せるフィルタが設けられ、 液晶層の光透過率制御を行う液晶制御手段と、受光素子
   の駆動を制御する受光制御手段とをさらに備え、 各波長帯域に対応する受光画素の液晶層および受光素子
   を順次駆動させることによって、波長帯域毎の画像を読
   取ることを特徴とする請求項２記載の画像読取装置。
9. 【請求項９】 前記光源を駆動したときの受光レベルか
   ら、光源を駆動しないときの受光レベルを除算する演算
   手段をさらに備えることを特徴とする請求項１または２
   記載の画像読取装置。
10. 【請求項１０】 前記光源は、所定の波長帯域の光を放
    射し、 前記受光素子は、光源からの光と同じ波長帯域の光を受
    光することを特徴とする請求項１または２記載の画像読
    取装置。
11. 【請求項１１】 前記パネルの表面には接触センサまた
    は温度センサが設けられることを特徴とする請求項１ま
    たは２記載の画像読取装置。
12. 【請求項１２】 前記受光素子による受光の停止が検出
    されたときに、光源を駆動するための光源制御手段をさ
    らに備えることを特徴とする請求項１または２記載の画
    像読取装置。