JPH09184931A

JPH09184931A - ファイバ光学プレート

Info

Publication number: JPH09184931A
Application number: JP8000875A
Authority: JP
Inventors: Takeo Sugawara; 武雄菅原; Tsutomu Nagai; 勤永井; Toshihiko Hino; 利彦日野; Kazuaki Okumura; 和明奥村
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-01-08
Filing date: 1996-01-08
Publication date: 1997-07-15

Abstract

(57)【要約】【課題】不要な背景光や照明光の影響により、検出像
のＳ／Ｎ特性が不十分であった。【解決手段】ファイバを束ねたスラントＦＯＰ１０
に、ファイバの外周に光吸収体を設けたテーパードＦＯ
Ｐ２０を接合して構成する。検出面１１のスラント角β
₀ を、空気中から入射した光がコアとクラッドとの境界
面において全反射を生じない角度に設定している。さら
に、テーパードＦＯＰ２０に最小角度で入射する背景光
の入射角度をθ_min 、スラントＦＯＰ１０のクラッドの
屈折率をｎ₁とすると、テーパードＦＯＰ２０の実効開
口数N.A.eff を、 MAX-N.A.eff ＝ｎ₁ ・ｓｉｎθ_min
で得られる最大実効開口数 MAX-N.A.effよりも小さな
値に設定している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光ファイバ
を束ねて一体化した光学プレートを、一連に接続して構
成するファイバ光学プレートに関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなファイバ光学プレート（以
下、「ＦＯＰ」と記す）は、指紋検出器の検出部などに
用いられており、その構成の一例を図７に示す。このタ
イプでは、光源８２、８４、８６、８８からの照明光
を、スラントされたテーパードＦＯＰ７０の肩の部位か
ら検出面７４に向けて入射している。検出面７４に指を
接触させると、接触／非接触の違いにより指紋が検出さ
れ、そのイメージ像がテーパードＦＯＰ７０で伝送・縮
小され、端面８０より出射され、ＣＣＤ７８で検出され
る（U.S.P 4932776)。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方式で検
出されるイメージ像は、Ｓ／Ｎの悪いものであった。そ
の理由としては、４方向から入射している照明光のう
ち、指紋検出に寄与している光は一部であり、残りの光
は検出面７４やテーパードＦＯＰ７０の側面７５から外
部へ抜けてしまうか、或は端面８０よりノイズとして出
射される。そのため、検出面７４で得られたイメージ像
は、このノイズの影響を受けてＳ／Ｎの悪い像となって
いた。

【０００４】ここで、Ｓ／Ｎが悪くなる原因を図８を基
に詳細に説明する。なお、図中、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、図
示の方向に入射する光線を示している。また、コア７１
の屈折率は１．６２、クラッド７２の屈折率は１．４８
であり、スラント角は３０°〜４０°である。

【０００５】光源８２、８４、８６、８８からの照明光
は、ＦＯＰ７０内を検出面７４に向って伝播されるが、
この際、ＦＯＰ７０内部で屈折・反射を繰り返して進む
ため、検出面７４には全ての方向より入射すると考えら
れるため、いわば拡散光に近い光として検出面７４に入
射する。

【０００６】また、検出面７４に入射した照明光のう
ち、検出面７４のスラント角をαとすると、検出面７４
に角度θ₁ 〜θ₂ の範囲で入射した照明光のみが検出面
７４で反射した後、光ファイバ内で全反射を繰り返して
伝播し、端面８０から信号光として出力される（線ａ−
ａ’、ｂ−ｂ’）。

【０００７】（角）ａＯＭ＝θ₁ より小さな角度で検出
面７４に入射した照明光は、検出面７４から外部へ出射
される。（角）ｂＯＭ＝θ₂ より大きな角度で入射した
光（例えば光線ｃ）は、検出面７４で反射された後、コ
ア７１−クラッド７２内を屈折を繰り返しながら伝播さ
れ、端面８０からノイズとして出射するか、或はＦＯＰ
７０の側面７５から外部へ出射する。また、（角）ＭＯ
Ｎ内に入射した光は、検出面７４より外部へ出射され、
臨界角より大きい角度で入射した場合には側面７５から
外部へ出射される。

【０００８】参考のため、スラント角α＝４０°のと
き、図８におけるθ₁ 、θ₂ 、θ₃ の値を求めると以下
のようになる。１．６２・ｓｉｎθ₃ ＝１．４８・ｓｉｎ９０° → θ₃ ＝６６．０゜１．６２・ｓｉｎθ₁ ＝１・ｓｉｎ９０° → θ₁ ＝３８．１° θ₂ ＝９０°−｛α−（９０°−θ₃ ｝ → θ₂ ＝７４．０° 一方、指紋の検出の際には、この検出面７４に指先を押
圧する。指の表面には山・谷の凹凸模様となる指紋があ
り、この指紋の凹部に対応する検出面７４では、指先を
押圧させる前の状態と何等変化はなく、この部位に角度
θ₁ 〜θ₂ の範囲で入射した照明光の反射光は、光ファ
イバ内を全反射して端面８０側へ伝送される。一方、指
紋の凸部は検出面７４と密着した状態となり、指紋の凸
部に対応する検出面７４に到達した照明光は、この部位
で吸収或は散乱され、光ファイバ内には戻らない。この
ため、検出面７４に照射された照明光のうち、指紋の凸
部での反射光は検出されず、これが明暗パターンとして
の指紋の像となって端面８０で検出される。

【０００９】端面８０からは、このようにして指紋の像
が検出されるが、前述したように、指紋の検出には、照
明光のごく一部しか寄与しておらず、また、この端面８
０には、検出面７４で反射された照明光の一部が、コア
７１−クラッド７２内を屈折を繰り返して伝播され、端
面８０にノイズとして到達する。その結果、ＣＣＤなど
の撮像素子により指紋の像として検出される信号は、Ｓ
／Ｎの悪いものとなっていた。

【００１０】さらに、図９を基に、検出面７４から入射
する背景光についても検討する。図中、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ
は図示した方向に入射する光線を示し、線ｅ−ｅ’、ｆ
ーｆ’などは、各光線の進行経路を示す。

【００１１】まず、検出面７４に沿った光線ｅは、光フ
ァイバ内を全反射しながら端面８０方向に進行する（線
ｅ−ｅ’）。また、光線ｆは光ファイバ内へ入射し、全
反射を起こす最小の入射角度（臨界角θｃ）でコア７１
から入射し、クラッド７２との境界面で全反射しながら
伝播する。光線ｇは、光線ｆに比べてＦＯＰ７０内への
入射角度が小さく、光ファイバ内では全反射せず、コア
７１／クラッド７２間を屈折を繰り返しながら端面８０
側へ進行する。光線ｈは、光線ｇと同じであるが、側面
７５側へ向かって進行する。

【００１２】このようにノイズとして入射する背景光を
分類すると、（角）ｅＯｆ内から入射する光と、（角）
ｆＯｈ内から入射する光の２種類に大別できる。（角）
ｅＯｆから入射する背景光は、光ファイバ内を全反射し
ながら端面８０側へ進行し、（角）ｆＯｈ内から入射す
る背景光は、ＦＯＰ内のコア７１／クラッド７２間を屈
折を繰り返しながら端面８０及び側面７５方向へ進行す
る。

【００１３】これら２種類の背景光のうち、端面８０へ
到達する光は全てノイズとして出力されるため、この結
果、検出される信号のＳ／Ｎを悪化させることになる。

【００１４】本発明は、このような課題を解決すべくな
されたものであり、その目的は、照明光に起因するノイ
ズ及び背景光に起因するノイズの双方のノイズを除去す
ることにより、Ｓ／Ｎを一層向上させることができるフ
ァイバ光学プレートを提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１にかか
るファイバ光学プレートは、コアとクラッドからなる光
ファイバを束ねて一体化した光学プレート同士を接合し
て構成するファイバ光学プレートであって、第１光学プ
レートと第２光学プレートとを接合して構成する。

【００１６】第１光学プレートは、光ファイバの光軸に
対して傾斜する主入力端面を有しており、光ファイバの
光軸に対するこの主入力端面の傾斜角度を、空気中から
当該ファイバ内に入射した光がコアとクラッドとの境界
面において全反射を生じない角度に設定する。第１光学
プレートの主入力端面の傾斜角度をこのような角度に設
定することで、空気中を伝播し主入力端面から入射する
光は、コア−クラッドの境界面で全反射はせず、ファイ
バ内を伝送されることはない。

【００１７】第２光学プレートは、第１光学プレートに
接合された入力端面を有すると共に、束ねられた個々の
光ファイバの外周を覆う光吸収体を有する。そして、第
１光学プレートの主入力端面から入射する背景光のうち
で、第２光学プレートの入力端面に対し最小角度で入射
する背景光の入射角度をθ_min 、第１光学プレートにお
けるクラッドの屈折率をｎ₁ とすると、この第２光学プ
レートの実効開口数N.A.eff を、 MAX-N.A.eff ＝ｎ₁
・ｓｉｎθ_min として得られる最大実効開口数 MAX-
N.A.effよりも小さな値に設定して構成する。

【００１８】第１光学プレートの主入力端面から入射す
る背景光のうち、第２光学プレート内に最小の入射角度
θ_min で入射する背景光は、第１光学プレートの主入力
端面のコアから入射しその出力端面のクラッドから第２
光学プレート内に入射する光となる（実施態様を参
照）。

【００１９】最小入射角度θ_min で第２クラッドの入力
端面に入射した背景光が、そのコア−クラッドの境界面
で全反射を生じ得る最大の実効開口数は、ｎ₁ ・ｓｉｎ
θ_mi _n となり、この値が MAX-N.A.effである。従って、
第２光学プレートの実効開口数N.A.eff を MAX-N.A.eff
よりも小さい値に設定することで、第２光学プレートに
入射した全ての背景光は、全反射を生じることなく、屈
折を繰り返して進行し、その屈折光は光吸収体に吸収さ
る。このため、第２光学プレートに入射した全ての背景
光は、伝播する過程で減衰し消滅することとなる。

【００２０】また、請求項２にかかるファイバ光学プレ
ートでは、さらに、第２光学プレートの入力側の径を
Ｌ、出力側の径をＳ（ただし、Ｌ≧Ｓ）、及び、この第
２光学プレートにおけるコア、クラッドの屈折率をｎ
₂ 、ｎ₃ とすると、Ｓ／Ｌの値を、 MAX-Ｓ／Ｌ＝ MAX
-N.A.eff／（ｎ₂ ² −ｎ₃ ² ）^0.5 として得られる M
AX- Ｓ／Ｌの値よりも小さな値に設定して構成する。

【００２１】第２光学プレートの最大実効開口数は、コ
ア材とクラッド材の屈折率に基づく値「（ｎ₂ ² −ｎ₃
² ）^0.5 」と、第２光学プレートの縮小率「Ｓ／Ｌ」と
の積として求まる。この関係式を変形すれば上式が得ら
れる。換言すれば、MAX-N.A.eff に対応する第２光学プ
レートの最大の縮小率MAX-Ｓ／Ｌが求まる。この値を基
に、第２光学プレートは、請求項１で規定した MAX-N.
A.effとなる最大の縮小率よりも小さな値のＳ／Ｌにす
ることで、背景光を除去することができる。

【００２２】なお、前述した光吸収体は、この部位に入
射した光を効果的に除去する目的で形成され、例えば、
Ｎｉ₂ Ｏ₃ 、Ｃｏ₂ Ｏ₃ 、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、ＣｕＯ、Ｆｅ₂
Ｏ₃などの酸化物着色剤を多く含んだガラスよりなって
いる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
添付図面を参照して説明する。

【００２４】図１、２にファイバ光学プレート（以下、
「ＦＯＰ」と記す）１０１の外観を示す。このＦＯＰ１
０１は、スラントＦＯＰ１０及びテーパードＦＯＰ２０
の２つの光学プレートを接合しており、テーパードＦＯ
Ｐ２０の出力端面２２には、ＣＣＤ６０を固定すると共
に、スラントＦＯＰ１０の検出面１１下方には、照明用
の光源６１を配し、この光源６１によって検出面１１を
下方より照明する。このように配置することで、全体と
して指紋検出器を構成している。

【００２５】なお、各ＦＯＰ内の光ファイバの方向は、
便宜上、各ＦＯＰ側面に実線で示している。また、説明
の便宜上、以下に説明する各ＦＯＰは、全て同一の光フ
ァイバを束ねて形成したものとし、各ＦＯＰのコア部の
屈折率をｎ₀ 、クラッド部の屈折率をｎ₁ とする。

【００２６】スラントＦＯＰ１０は、コア１とクラッド
２よりなる光ファイバを多数束ねて一体化しており、指
先を押し付ける部位となる検出面１１は、光ファイバの
光軸に対して角度（スラント角）β₀ でカッティングさ
れており、出力端面１２はこの光ファイバの光軸に対し
て垂直にカッティングされている。なお、この検出面１
１の傾斜角度β₀ については、後に詳述する。

【００２７】テーパードＦＯＰ２０も、コア１とクラッ
ド２よりなる光ファイバを多数束ねて一体化している
が、さらに個々のクラッド２の外周を覆うように光吸収
体３を形成している（図６参照）。この光吸収体は、例
えば、Ｎｉ₂ Ｏ₃ 、Ｃｏ₂ Ｏ₃、Ｃｒ₂ Ｏ₃ 、ＣｕＯ、
Ｆｅ₂ Ｏ₃ などの酸化物着色剤を多く含んだガラスより
なっており、この部位に入射した光を吸収し除去する機
能を有している。

【００２８】このようなファイバ光学プレート１０１を
備えて構成する指紋検出器の機能を概略的に説明する。
この指紋検出器は、検出面１１に対し、指紋を検出すべ
き指先を押し付け、この状態で光源６１によって検出面
１１に照明光を照射する。すると、指紋の凹凸によって
検出面１１に密着部と非密着部ができ、これが指紋を表
す明暗パターンとなり、この像が各ＦＯＰ内を伝播して
伝送される。そして、テーパードＦＯＰ２０内を伝送さ
れる過程で、この指紋パターンの像が縮小され、ＣＣＤ
６０に入射する。このように、この指紋パターンの像が
ＣＣＤ６０を介して電気信号として検出される。

【００２９】この実施形態で例示したファイバ光学プレ
ート１０１では、検出面１１から入射する不要な背景光
等を伝播過程で完全に除去すべく、スラントＦＯＰ１０
における検出面１１のスラント角β₀ を所定の角度に設
定すると共に、テーパードＦＯＰ２０の入射側における
実効開口数N.A.eff を所定の値に設定している。

【００３０】以下、これらの値について詳述する。

【００３１】まず、スラントＦＯＰ１０の検出面１１か
ら入射する背景光には、スラントＦＯＰ１０を構成する
各光ファイバ内を伝送される光（以下、背景光（Ｉ）と
いう）と、コア−クラッド−コア・・或はクラッド−コ
ア−クラッド・・のように屈折を繰り返しながら進行す
る光（以下、背景光（ＩＩ）という）との、２種類があ
る。これら２種類の背景光が、テーパードＦＯＰ２０の
受光角内でテーパードＦＯＰ２０に入射した場合には、
この光が出力端面２２から出射される。この結果、検出
されるべき指紋パターン像に対するノイズとなって、Ｓ
／Ｎを悪化させていた。

【００３２】そこで、上記の背景光（Ｉ）を除去すべ
く、スラントＦＯＰ１０のスラント角β₀ を次式より規
定している（図３）。

【００３３】ｎ₀ ・ｓｉｎδ＝ｎ₁ ・ｓｉｎ９０° （全反射の条件） …（１）ｎ₀ ・ｓｉｎγ＝ｎ・ｓｉｎ９０° （受光角０°の条件） …（２） α＋（９０°＋γ）＋（９０°−δ）＝１８０° …（３） β＝δ−γ …（４）ここで、ｎは空気の屈折率を示す。δは臨界角であり、
コア−クラッドの境界面に対し、この角度よりも小さい
入射角度で光が入射した場合には、この境界面で全反射
は生じない。スラント角βは、（４）式で求まり、この
値は臨界角δよりも小である。したがって、空気中から
検出面１１を介してスラントＦＯＰ１０内に入射した
光、すなわち背景光は、ＦＯＰ内を屈折を繰り返して進
行する。このように、図示したスラント角β₀ は、上記
（４）式で求めた角度β以下の角度に設定しており、こ
れにより、背景光（Ｉ）を除去している。

【００３４】また、上記した背景光（ＩＩ）のノイズを
除去すべく、テーパードＦＯＰ２０の入射側の実効開口
数 N.A.effを以下のように規定している。この種の背景
光は、図３における光線ｊのように、ファイバ内を屈折
を繰り返しながら進行していく。そこで、この背景光を
除去するため、テーパードＦＯＰ２０の受光角を、テー
パードＦＯＰ２０内に入射する背景光の最小入射角度よ
りも小さくなるように設定している。

【００３５】図４に示すように、スラントＦＯＰ１０の
コア１の屈折率ｎ₀ は１．５６０、クラッド２の屈折率
ｎ₁ は１．５２０である。また、スラント角βは、前出
した（１）〜（４）式より、β＝３７．１３°と求まる
が、実際の加工精度を考慮して、β₀ ＝３６°と若干小
さな値に設定する。検出面１１より入射する背景光のう
ちで、テーパードＦＯＰ２０に入射する入射角度が小さ
いのは、図４にｋ、ｌとして示す斜面に沿った光線であ
る。光線ｋがクラッド２に、光線ｌがコア１に入射した
場合の軌跡を、それぞれ線ｋ−ｋ’、線ｌ−ｌ’として
示す。最小の出射角度でスラントＦＯＰ１０から出射さ
れる背景光は、線ｌ−ｌ’にあり、これは検出面１１の
コア１より入射し、出力端面１２のクラッド２から出射
する場合である。図示したように、このときの角度は
５．５８°であり、この角度がテーパードＦＯＰ２０の
入力端面に入射する最小の入射角度θ_min となる。従っ
て、テーパードＦＯＰ２０内に最小入射角度θ_min で入
射する背景光を、テーパードＦＯＰ２０内で除去できれ
ば、テーパードＦＯＰ２０内に入射する全ての背景光を
除去することができる。

【００３６】そこで、テーパードＦＯＰ２０の入力端面
に角度５．５８°で入射する背景光が、境界面において
全反射を生じ得る最大の実効開口数 MAX-N.A.effは、以
下に示す（５）で求まるため、テーパードＦＯＰ２０の
入力側の実効開口数N.A.effを、この値よりも小さな値
に設定すればよい。

【００３７】 MAX-N.A.eff ＝１．５２０・ｓｉｎ５．５８°≒０．１４８ …（５）なお、上式中、１．５２０は、スラントＦＯＰ１０にお
けるクラッドの屈折率である。

【００３８】この値は、スラントＦＯＰ１０のスラント
角β₀ が小さな値となるに従って大きくなる。例えば、
β₀ ＝３０°とすると、 MAX-N.A.eff ＝１．５２０・ｓｉｎ２０．６８≒０．５
３７となる。

【００３９】ここで、テーパードＦＯＰ２０の実効開口
数 N.A.effは、次のように求めることができる。テーパ
ードＦＯＰ２０における入力端の外径Ｌと出力端の外径
Ｓとの比（ファイバサイズの比）をＬ：Ｓ（ただし、Ｌ
≧Ｓ）とすると、テーパードＦＯＰ２０の入力端側の実
効開口数 N.A.effは、次式で表される。

【００４０】 N.A.eff ＝Ｓ／Ｌ・（ｎ₀ ² −ｎ₁ ² ）^0.5 ここで、ｎ₀ 、ｎ₁ は、それぞれコア１、クラッド２の
屈折率である。この式からも判るように、入力端の実効
開口数は、Ｓ／Ｌの値によって変化する。この場合、コ
ア１の屈折率ｎ₀ ＝１．５６０、クラッド２の屈折率ｎ
₁ ＝１．５２０であり、実効開口数N.A.eff の値を、上
記（５）式で求めた０．１４８となるためには、テーパ
ードＦＯＰ２０の外径比Ｓ／Ｌは次式のようになる。

【００４１】０．１４８＝Ｓ／Ｌ・（1.560 ² −1.520 ² ）^0.5 ∴ Ｓ／Ｌ≒０．４２２従って、上記した背景光（ＩＩ）を除去するには、テー
パードＦＯＰ２０の外径比Ｓ／Ｌの値を、０．４２２以
下の値に設定すればよい。

【００４２】何れにしても、スラントＦＯＰ１０に対し
てカップリングするテーパードＦＯＰ２０の実効開口数
は、０．１４８以下であり、これはコア材とクラッド材
の屈折率より求められる開口数とテーパードＦＯＰ２０
の縮小率との積として求めらる。このような値に設定す
ることで、テーパードＦＯＰ２０内に入射した背景光の
光線は、コア１とクラッド２との境界面において全反射
を生じることなく、クラッド２側へ屈折して入射する。
クラッド２へ入射した光線は、クラッド２／コア１を屈
折を繰り返して進行し、その間に光吸収体３に吸収され
るため、伝播過程で次第に減衰し消滅する。

【００４３】以上説明した機能により、前述した背景光
（Ｉ）及び（ＩＩ）を除去することができる。

【００４４】ここで、他の実施形態を図５に示す。この
ファイバ光学プレート１０２は、光吸収体を備えていな
いスラントＦＯＰ３０とテーパードＦＯＰ５０との間
に、光吸収体を備えた平板ＦＯＰ４０を接合して構成し
ている。このように構成することで、ＦＯＰ１０１と同
様の機能を有するＦＯＰを構成できる。この場合、スラ
ントＦＯＰ３０が前述したスラントＦＯＰ１０に対応し
ており、そのスラント角も前述したβ₀ に規定してい
る。また、平板ＦＯＰ４０の入力側の実効開口数 N.A.e
ffを、０．１４８以下の値に設定しており、この平板Ｆ
ＯＰ４０において背景光が除去される。このため、前述
したファイバ光学プレート１０１と違い、テーパードＦ
ＯＰ５０の実効開口数を自由に選択することができる。

【００４５】以上説明した２つの実施形態にかかるファ
イバ光学プレート１０１、１０２において、光源６１か
ら照射された照明光によるノイズの除去は、スラントＦ
ＯＰ１０、３０に対してカップリングされるテーパード
ＦＯＰ２０或は平板ＦＯＰ４０の実効開口数が、スラン
トＦＯＰ１０、３０の出力側の実効開口数と同じ値か、
或はそれ以下の値であり、しかも光吸収体３を備えたタ
イプのＦＯＰであれば可能である。この機能を以下に詳
述する。

【００４６】スラントＦＯＰ１０、３０の出力側の実効
開口数 N.A.eff₁ と、背景光（ＩＩ）を除去し得るテー
パードＦＯＰ２０（平板ＦＯＰ４０）の実効開口数 N.
A.eff₂ を比較する（図６参照）。

【００４７】 N.A.eff ₁ ＝（ｎ₀ ² −ｎ₁ ² ）^0.5 （ｎ₀ ＞ｎ₁ ）＝ｎ₀ ・ｓｉｎ（９０°−θ_c ）（θｃ：臨界角）＝ｎ₀ ・ｃｏｓθｃ …（６） N.A.eff ₂ ＝ｎ₁ ・ｓｉｎ（９０°−θ₁ ）＝ｎ₁ ・ｃｏｓθ₁ …（７）次に、N.A.eff ₁ 及び N.A.eff₂ は、ともに正の値であ
り、２乗して両値の差をとると、以下のようになる。

【００４８】（N.A.eff ₁）²−（N.A.eff₂）² ＝ｎ₀ ²・cos² θｃ−ｎ₁ ²・cos ² θ₁ ＝ｎ₀ ²・cos² θｃ−ｎ₁ ²・（１−sin²θ₁）＝ｎ₀ ²・cos² θｃ−ｎ₁ ²＋ｎ₁ ²・sin²θ₁ ＝ｎ₀ ²・cos² θｃ−ｎ₁ ² ＋ｎ₀ ²・sin²（θｃ−Δθ）（θｃ−Δθ：背景光の入射角）＝ｎ₀ ²｛cos²θｃ＋sin²（θｃ−Δθ）｝−ｎ₁ ² ここで、Δθ→０に近づけると、上式は ≒ｎ₀ ² −ｎ₁ ² となる。従って、N.A.eff ₂ の値に比べて、N.A.eff ₁
の値が大であることが判る。この結果より、背景光（Ｉ
Ｉ）を除去し得る実効開口数は、スラントＦＯＰ１０、
３０の出力側の実効開口数よりも小さな値であることが
判り、これより、光源６１からの照明光によるノイズも
同時に除去できることが判る。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、各請求項にかかる
ファイバ光学プレートによれば、第１光学プレートのス
ラント角を前述した角度に設定すると共に、第２光学プ
レートとして、束ねられた個々の光ファイバを光吸収体
で覆ったタイプの光学プレートを採用し、さらに、第２
光学プレートの実効開口数N.A.eff の値を前述した値に
設定する構成を採用した。これにより、ノイズとして検
出される不要な背景光や照明光を除去することが可能と
なり、これらファイバ光学プレートで検出される像のＳ
／Ｎ特性を大幅に向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態にかかるファイバ光学プレートを示
す斜視図である。

【図２】図１のファイバ光学プレートの側面図である。

【図３】スラントＦＯＰの検出面付近を拡大して示す断
面図である。

【図４】スラントＦＯＰの検出面付近を拡大して示す断
面図である。

【図５】他の実施形態にかかるファイバ光学プレートを
示す斜視図である。

【図６】スラントＦＯＰとテーパード（平板）ＦＯＰの
接合部を拡大して示す断面図である。

【図７】（ａ）、（ｂ）は、従来のファイバ光学プレー
トを備えた指紋検出器を示す側面図である。

【図８】図７のファイバ光学プレートにおける検出面付
近を拡大して示す断面図である。

【図９】図７のファイバ光学プレートにおける検出面付
近を拡大して示す断面図である。

【符号の説明】

１０…スラントＦＯＰ（第１光学プレート）、２０…テ
ーパードＦＯＰ（第２光学プレート）、３０…スラント
ＦＯＰ、４０…平板ＦＯＰ、５０…テーパードＦＯＰ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥村和明静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コアとクラッドからなる光ファイバを束ね
て一体化した光学プレート同士を接合して構成するファ
イバ光学プレートであって、前記光ファイバの光軸に対して傾斜する主入力端面を有
しており、前記光ファイバの光軸に対するこの主入力端
面の傾斜角度を、空気中から当該ファイバ内に入射した
光がコアとクラッドとの境界面において全反射を生じな
い角度に設定した第１光学プレートと、前記第１光学プレートに接合された入力端面を有すると
共に、束ねられた個々の前記光ファイバの外周を覆う光
吸収体を有する第２光学プレートとを備え、前記第１光学プレートの主入力端面から入射する背景光
のうちで、前記第２光学プレートの入力端面に対し最小
角度で入射する背景光の入射角度をθ_min 、前記第１光
学プレートにおけるクラッドの屈折率をｎ₁ とすると、
この第２光学プレートの実効開口数N.A.eff を、 MAX-N.A.eff ＝ｎ₁ ・ｓｉｎθ_min として得られる最大実効開口数 MAX-N.A.effよりも小さ
な値に設定したことを特徴とするファイバ光学プレー
ト。
【請求項２】前記第２光学プレートの入力側の径をＬ、
出力側の径をＳ（ただし、Ｌ≧Ｓ）、及び、この第２光
学プレートにおけるコア、クラッドの屈折率をｎ₂ 、ｎ
₃ とすると、Ｓ／Ｌの値を、 MAX-Ｓ／Ｌ＝MAX- N.A.eff／（ｎ₂ ² −ｎ₃ ² ）^0.5 として得られる MAX- Ｓ／Ｌの値よりも小さな値に設定
したことを特徴とする請求項１記載のファイバ光学プレ
ート。