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撮像装置 - カシオ計算機株式会社
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発明の名称 撮像装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−119008(P2001−119008A)
公開日 平成13年4月27日(2001.4.27)
出願番号 特願平11−297395
出願日 平成11年10月19日(1999.10.19)
代理人
発明者 山田 裕康
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】撮像対象物中に光を入射する発光手段と、前記撮像対象物中を伝搬して該撮像対象物から出射した光を受光し、受光した光量に応じた電気信号を発生させる光電変換手段と、前記光電変換手段の下方に設けられ、前記光電変換手段が発生させた電気信号を検出することによって撮像対象物を撮像する制御手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項2】前記光電変換手段及び前記制御手段は、1チップ状に積層されている、ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
【請求項3】前記光電変換手段は、ソース電極と、ドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極を挟んで対向するように設けられた2つのゲート電極と、を備え、該ソース電極及びドレイン電極の一方が定電圧に設定され、マトリックス状に配置された複数のダブルゲートトランジスタを備え、前記制御手段は、複数の前記ダブルゲートトランジスタの一方のゲート電極に、行毎に所定の電圧を印加する第1ドライバ回路と、複数の前記ダブルゲートトランジスタの他方のゲート電極に、行毎に所定の電圧を印加する第2ドライバ回路と、前記ダブルゲートトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方に所定の電圧を印加する第3ドライバ回路と、前記第1ドライバ回路、前記第2ドライバ回路、及び、前記第3ドライバ回路を制御することによって撮像対象物を撮像する制御回路と、を備える、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の撮像装置。
【請求項4】前記光電変換手段が形成されている面積と、前記制御手段が形成されている面積とは、実質的に同一である、ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか1項に記載の撮像装置。
【請求項5】前記発光手段は、撮像対象物が前記光電変換手段上に接触した際、該撮像対象物の側面に接触するように、該光電変換手段上に設けられている、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。
【請求項6】前記発光手段は、前記光電変換手段と共に撮像対象物を挟むように、該光電変換手段に対向する位置に設けられている、ことを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の撮像装置。
【請求項7】前記発光手段と前記光電変換手段との間に設けられ、該発光手段から放出された光が該光電変換手段に直接入射することを防止し、前記撮像対象物から出射した光を該光電変換手段に入射させる遮蔽手段をさらに備える、ことを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載の撮像装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、撮像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】フォトセンサシステム(撮像装置)には、複数のフォトセンサ(受光素子)がマトリックス状に配置され、フォトセンサとしてフォトダイオードが用いられている。
【0003】上記したようなフォトセンサは、光を照射されることによって電荷を発生させる。また、その電荷量は照射された光の量によって変化するため、フォトセンサが発生させた電荷量を測定することによって光量を知ることができる。上記フォトセンサシステムの動作時には、フォトセンサシステムに隣接して設けられた水平走査回路及び垂直走査回路によって、フォトセンサシステムに走査電圧が印加される。これにより、各フォトセンサの電荷量を検出し、照射光の光量を検出し、撮像を行っている。
【0004】上記以外にも、CCDやCMOSをフォトセンサとして用いた撮像装置がある。CCDやCMOSも、照射された光の光量に応じて電荷を発生させる。このため、このような撮像装置の動作時にも、隣接して設けられた水平走査回路及び垂直走査回路等から電圧が印加される。これによって、各フォトセンサの電荷量を検出し、照射光の光量を検出している。
【0005】また、撮像対象物が有する表面の凹凸を検知するために、静電容量方式を用いた撮像装置がある。このような撮像装置は、例えば2枚の金属膜で柔軟な緩衝剤を挟んだコンデンサを備えている。撮像時には、このコンデンサに撮像対象物の凸部が接触することによって2枚の金属膜の間隔が変化し、コンデンサの容量が変化する。そして、この容量変化を検出することによって撮像対象物を撮像している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記CCD、又は、CMOS等を用いた撮像装置は、フォトセンサとフォトセンサを駆動するための回路とが、互いに隣接して設けられているため、撮像装置を1チップ状に形成しようとした場合は、チップの面積が大きくなってしまう。即ち、撮像装置が大型化するという問題がある。また、静電容量方式を用いた撮像装置は、撮像対象物の凸部によって変化した容量を検出して撮像するため、例えば指紋のように柔らかく、且つ微細なパターンを有する撮像対象物の像を鮮明に得ることができない場合があるという問題がある。
【0007】従って、本発明は、小型で微細なパターンを有する撮像対象物の像を鮮明に得ることが可能な撮像装置を提供することを目的とする。また、本発明は、1チップ状に形成された小型な撮像装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明にかかる撮像装置は、撮像対象物中に光を入射する発光手段と、前記撮像対象物中を伝搬して該撮像対象物から出射した光を受光し、受光した光量に応じた電気信号を発生させる光電変換手段と、前記光電変換手段の下方に設けられ、前記光電変換手段が発生させた電気信号を検出することによって撮像対象物を撮像する制御手段と、を備えることを特徴とする。この発明によれば、撮像対象物中を伝搬し、撮像対象物から出射した光(出射光)を使用して撮像している。撮像対象物が、例えば微細な凹凸パターン又は白黒パターンを有していても、その凹凸又は白黒によって出射光の量が変わる。このため、撮像対象物が微細なパターンを有していても、撮像対象物の像を鮮明に得ることができる。そして制御手段を光電変換手段の下方に設けたので装置を小型にできる。
【0009】前記光電変換手段及び前記制御手段は、1チップ状に積層されていてもよい。前記光電変換手段は、ソース電極と、ドレイン電極と、ソース電極及びドレイン電極を挟んで対向するように設けられた2つのゲート電極と、を備え、該ソース電極及びドレイン電極の一方が定電圧に設定され、マトリックス状に配置された複数のダブルゲートトランジスタを備え、前記制御手段は、複数の前記ダブルゲートトランジスタの一方のゲート電極に、行毎に所定の電圧を印加する第1ドライバ回路と、複数の前記ダブルゲートトランジスタの他方のゲート電極に、行毎に所定の電圧を印加する第2ドライバ回路と、前記ダブルゲートトランジスタのソース電極及びドレイン電極の一方に所定の電圧を印加する第3ドライバ回路と、前記第1ドライバ回路、前記第2ドライバ回路、及び、前記第3ドライバ回路を制御することによって撮像対象物を撮像する制御回路と、を備えてもよい。
【0010】前記光電変換手段が形成されている面積と、前記制御手段が形成されている面積とは、実質的に同一であってもよい。前記発光手段は、撮像対象物が前記光電変換手段上に接触した際、該撮像対象物の側面に接触するように、該光電変換手段上に設けられていてもよい。前記発光手段は、前記光電変換手段と共に撮像対象物を挟むように、該光電変換手段に対向する位置に設けられていてもよい。前記発光手段と前記光電変換手段との間に設けられ、該発光手段から放出された光が該光電変換手段に直接入射することを防止し、前記撮像対象物から出射した光を該光電変換手段に入射させる遮蔽手段をさらに備えていてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態にかかる撮像装置について図面を参照して説明する。本発明の実施の形態にかかる撮像装置は、例えば図1に示すように、指紋認証装置として使用される。なお、図1は、上記撮像装置が撮像対象物である指紋を撮像している状態を示している。図1に示すように、撮像装置は、光源100と、画像認証部200と、支持台300と、から構成されている。
【0012】光源100は、撮像対象物(指)が図1に示すように撮像装置の表面に接触した時、撮像対象物の側面に接触するように配置されている。光源100から出射した光は、図1中の矢印で示したように指中(具体的には、指の表皮中)を伝搬する。そして、その光の一部は、撮像対象物から画像認証部200に入射する。
【0013】指を支持する支持台300は、上面の周囲に指の外周に沿った形状の光源100を載置し、さらに光源100の内周にあたる上面には、僅かに離間した複数の電極を有し、指が電極間を跨るように接触することにより電極間に発生する電気的変位、例えば電圧を読み取って検知するセンサ300Aを備え、センサが検知すると検知信号を画像認証部200に出力する。また支持台300のセンサ300Aの内周には開口部300Bが設けられており、また支持台300の下面には、開口部300Bと重なるように画像認証部200が設けられ、指をセンサ300Aに接触するように載置すると、指の先端の指紋にあたるところが開口部300Bで囲まれた空間を介して画像認証部200に接触するように設定されている。また、支持台300は光源100から出射した光が画像認証部200に直接入射することを防止するように光源100からの光に対し遮光性を示し、撮像対象物中を伝搬した光のみが開口部300Bで囲まれた空間を介して画像認証部200に入射するような構造になっている。なお、支持台300の材質は、光源100からの光を遮断できるものであれば、例えばゴム等の絶縁物でもよい。
【0014】画像認証部200は、指がセンサ300Aに接触すると出力される検知信号の入力に応じて、光源100が発光を開始するように所定の信号を光源100に出力するとともに、光源100からの光に応じてパターニングされる指の画像を認証する。指等の撮像対象物はその表面に凹凸を有しているため、撮像対象物の表面には、画像認証部200に接触している部分と接触していない部分とが存在する。撮像対象物が画像認証部200に接している部分では、撮像対象物から出射した光が画像認証部200に直接入射し、この光を受光素子が検知する。一方、撮像対象物が画像認証部200に接触していない部分では、撮像対象物と画像認証部200との間に撮像対象物より屈折率の低い空気が存在しているために撮像対象物から光があまり出射しないため、その下方にある受光素子は光を十分検知しない。このように撮像対象物から画像認証部200に入射する光の量に差が生じ、画像認証部200は、この光量の差を検出することによって撮像対象物を撮像する。なお、画像認証部200の詳しい構造及び動作については後述する。
【0015】次に、上記画像認証部200の構成について説明する。図2(a)及び図2(b)は、画像認証部200の構成を示す平面図である。なお、画像認証部200は2層から構成されており、図2(a)は第1層200Aの構成を示しており、図2(b)は第2層200Bの構成を示している。図2(a)に示すように、第1層200Aは、ダブルゲートトランジスタがマトリックス状に配置された2次元ダブルゲートセンサ(ダブルゲート構造TFT(Thin Film Transistor)フォトセンサ)が設けられている。
【0016】具体的には、2次元ダブルゲートセンサは、図2(a)に示すように、絶縁性基板211と、トップゲート電極線212と、ボトムゲート電極線213と、データ線214と、マトリクス状に配置された複数のダブルゲートトランジスタ215と、から構成されている。絶縁性基板211は、例えば第2層200B上にCVD(化学気相堆積)法等によって形成された酸化シリコン膜等である。即ち、絶縁性基板211は、トップゲート電極線212、ボトムゲート電極線213、データ線214、及び、ダブルゲートトランジスタ215と、第2層200Bとの間に形成され、層間絶縁膜としての役割を果たす。また、絶縁性基板211は、複数のコンタクトプラグ(図示せず)を有し、トップゲート電極線212、ボトムゲート電極線213、及び、データ線214と第2層200Bとを電気的に接続する。
【0017】ダブルゲートトランジスタ215は、トップゲート電極線212及びボトムゲート電極線213と、データ線214との交点に相当する位置の、トップゲート電極線212とボトムゲート電極線213との間に形成され、例えば図3に示すように構成されている。図3に示すように、ダブルゲートトランジスタ215は、絶縁性基板211上に形成されたボトムゲート電極(BG)231と、ボトムゲート電極231を覆うように形成されたボトムゲート絶縁膜232と、ボトムゲート絶縁膜232上に設けられた半導体層233と、半導体層233の上面中央に設けられたブロッキング層240と、半導体層233の両端にそれぞれ設けられたnシリコン層236と、nシリコン層236上にそれぞれ設けられたソース電極(S)234及びドレイン電極(D)235と、ソース電極(S)234及びドレイン電極(D)235を覆うように設けられたトップゲート絶縁膜237と、トップゲート絶縁膜237上に設けられたトップゲート電極(TG)238と、その上に設けられたオーバーコート膜239と、から構成されている。
【0018】トップゲート電極線212は、トップゲート絶縁膜237上に所定間隔で行方向に複数形成され、各々が行方向に揃った複数のダブルゲートトランジスタ215のトップゲート電極238に接続されている。ボトムゲート電極線213は、絶縁性基板211上に所定間隔で行方向に複数形成され、各々が行方向に揃った複数のダブルゲートトランジスタ215のボトムゲート電極231に接続されている。データ線214は、トップゲート電極線212及びボトムゲート電極線213にほぼ直交するように、即ち列方向に所定間隔で複数形成され、各々が列方向に揃った複数のダブルゲートトランジスタ215のドレイン電極235に接続されている。
【0019】ボトムゲート電極231は、約100nmの厚さのクロムやアルミニウム等の可視光に対し遮光性の導電物からなり、ボトムゲート電極線213に接続されている。ボトムゲート絶縁膜232は、窒化シリコン(SiN)等から形成され、ボトムゲート電極231を覆うように絶縁性基板211上に形成されている。また、ボトムゲート絶縁膜232の厚さは約250nmである。半導体層233は、約50nmの厚さを有し、ボトムゲート絶縁膜232上の、ボトムゲート電極231と対向する位置に形成されている。なお、半導体層233は、i型アモルファス・シリコン(i−a−Si)から形成されている。
【0020】ソース電極234及びドレイン電極235は、約50nmの厚さを有し、半導体層233を挟み、さらに半導体層233上に所定の間隔を隔てて相対向するように形成されている。なお、ソース電極234及びドレイン電極235は、それぞれリン等のドーパントが拡散されたアモルファスシリコンから形成されたn+シリコン層236を介して半導体層233上に接続されている。また、ソース電極234は接地されており、ドレイン電極235はデータ線214に接続されている。なお、nシリコン層236の厚さは約25nmであり、ソース電極234とドレイン電極235との間隔は約7μmである。
【0021】トップゲート絶縁膜237及びブロッキング層240は、透明な窒化シリコン等から形成され、半導体層233、ソース電極234、及び、ドレイン電極235上に形成されている。なお、トップゲート絶縁膜237並びにブロッキング層240の厚さはそれぞれ約150nm、100nmである。
【0022】トップゲート電極238は、透明な導電性材料(例えばITO(Indium Tin Oxide))から形成され、トップゲート絶縁膜237上の、ボトムゲート電極231に相対向する位置に形成されている。また、トップゲート電極238は、約50nmの厚さを有し、トップゲート電極線212に接続されている。トップゲート電極238は、後述するように電子−正孔対の発生を誘起するために半導体層233のチャンネル領域のみでなく、図3に示すように、n+ シリコン層236上部も覆う大きさに形成することが望ましい。
【0023】オーバーコート膜239は、透明な窒化シリコン等から形成され、トップゲート電極238を覆うようにトップゲート絶縁膜237上に形成されている。これによって、ダブルゲートトランジスタ215が保護される。なお、オーバーコート膜239の厚さは約200nmである。図4(a)〜(d)は、ダブルゲートトランジスタ10の駆動原理を示す模式図である。
【0024】チャネル長方向の半導体層233の両端部は、それぞれソース電極234、ドレイン電極235を介してトップゲート電極238と重なっている。このため、この両端部にかかる電界は、トップゲート電極238の電圧ではなく、ソース電極234及びドレイン電極235に印加される電圧に強く影響される。図4(a)に示すように、トップゲート電極238に印加されている電圧が+10(V)で、ボトムゲート電極231及びソース電極234に印加されている電圧が0(V)であると、半導体層233内に連続したnチャネルが形成されず、ドレイン電極235に+10(V)の電圧が供給されても、ソース電極234との間に電流が流れない。また、この状態では、後述するフォトセンス状態において半導体層233の上部に蓄積された正孔が、同じ極性のトップゲート電極238の電圧により反発することにより、突出される。以下、この状態をリフレッシュ状態という。
【0025】図4(b)に示すように、半導体層233に光が入射すると、その光量に応じて半導体層233内に正孔−電子対が生じる。このとき、トップゲート電極238に印加されている電圧が−15(V)で、ボトムゲート電極231に印加されている電圧が0(V)であると、発生した正孔−電子対のうちの正孔が半導体層233内のブロッキング層(図の上部)に蓄積される。以下、この状態をキャリア蓄積状態という。このとき、ソース、ドレイン間電圧は0(V)または+10(V)に設定される。なお、半導体層233内に蓄積された正孔は、リフレッシュ状態となるまで半導体層233から吐出されることはない。
【0026】図4(c)に示すように、フォトセンス状態において入射光量が不十分なため十分な量の正孔が半導体層233内に蓄積されず、トップゲート電極238に印加されている電圧が−15(V)で、ボトムゲート電極231に印加されている電圧が+10(V)であると、半導体層233内に空乏層が広がり、nチャネルがピンチオフされ、半導体層233が高抵抗となる。このため、ドレイン電極235に+10(V)の電圧が供給されても、ソース電極234との間に電流が流れず、データ線214の電圧があまり減衰しない。この減衰しない電圧Vout又電流をデータ線214からデータドライバ回路223へ読み出す。以下、この状態を第1の読み出し状態という。
【0027】図4(d)に示すように、フォトセンス状態において入射光量が十分なため十分な量の正孔が半導体層233内に蓄積され、トップゲート電極238に印加されている電圧が−15(V)で、ボトムゲート電極231に印加されている電圧が+10(V)であると、蓄積されている正孔が負電圧を印加されているトップゲート電極238に引き寄せられて保持され、トップゲート電極238の負電圧が半導体層233に及ぼす影響を緩和させる。このため、半導体層233のボトムゲート電極231側にnチャネルが形成され、半導体層233が低抵抗となる。このため、データ線214からドレイン電極に+10(V)の電圧が供給されると、ソース電極234との間に電流が流れ、データ線214の電圧がフォトセンス状態での正孔量つまり入射した光の量に応じて減衰する。この減衰した電圧Vout又は電流をデータ線214からデータドライバ回路223へ読み出す。以下、この状態を第2の読み出し状態という。そして、リフレッシュ後から読み出し後までをフォトセンス状態という。
【0028】一方、第2層200Bは、図2(b)に示すように、トップゲートドライバ回路221と、ボトムゲートドライバ回路222と、データドライバ回路223と、コントローラ224と、から構成されている。トップゲートドライバ回路221は、第1層200Aの絶縁性基板211が有するコンタクトプラグを介してトップゲート電極線212に接続され、各トップゲート電極線212に所定の電圧を印加する。
【0029】ボトムゲートドライバ回路222は、第1層200Aの絶縁性基板211が有するコンタクトプラグを介してボトムゲート電極線213に接続され、各ボトムゲート電極線213に所定の電圧を印加する。データドライバ回路223は、第1層200Aの絶縁性基板211が有するコンタクトプラグを介してデータ線214に接続され、各データ線214に所定の電圧を印加する。また、データドライバ回路223は、各データ線214を流れる電流又は電圧の大きさを所定のタイミングで測定し、コントローラ224に出力する。
【0030】コントローラ224は、電流又は電圧の大きさを比較するために予め設定されたしきい値と比較しデータドライバ回路223から得た撮像対象物の画像データを2値化する。またコントローラ224は、メモリ等を備え、予め提供されたプログラムやデータを記憶し、記憶しているプログラムやデータ等に従って、第2層200Bを構成する上記各部の動作を制御し、撮像対象物の撮像や撮像により得た2値化された画像データと予め記憶された撮像対象物の画像データとを比較して認証を行う。以上に示したように、撮像装置は、2次元ダブルゲートセンサ(第1層200A)と2次元ダブルゲートセンサを駆動する回路(第2層200B)とが積層されることによって、1チップ状に形成されている。即ち、上記撮像装置は、1チップ指紋認証LSIとして構成されている。
【0031】次に、以上のように構成された撮像装置の動作について説明する。始めに、例えば指紋の照合を行うために、指を図1に示したように、撮像装置の表面に接触させる。このとき指の凸部はオーバーコート膜239に接触し、凹部は接触していない。この際、指の接触によって変位する電流または電圧からなる検知信号をセンサ300Aによって生成して第2層200Bのコントローラ224に出力し、コントローラ224は内部のインバータ等の発光駆動回路(図示せず)に発光開始信号を出力し、発光駆動回路が所定の光源100を発光する。同期して、画像認証部200は、以下に示す撮像処理を開始する。図5に示すように光源100からの光100Lは指の表皮を伝搬し、指の凸部からオーバーコート膜239を介し直下のダブルゲートトランジスタ215の半導体層233に入射する。一方、指の凹部では、オーバーコート膜239との間に存在する屈折率の低い空気と指との界面で反射してしまうため、光100Lはあまり空気中に出射されない。このため、指の凹部の直下のダブルゲートトランジスタ215の半導体層233にはあまり光が入射されない。なお、以下の説明では省略するが、画像認証部200の動作はコントローラ224によって制御されている。
【0032】図6は、画像認証部200が行う撮像処理を示す波形チャートである。フォトセンスは1行毎に行われ、各行のフォトセンスの直前に第1、2、……、n行のトップゲート電極線212(1)、212(2)、……、212(n)に+10(V)の電圧を印加してリフレッシュすることになる。始めに、トップゲートドライバ回路221が、第1行のトップゲート電極線212(1)に所定の電圧(例えば+10(V))を印加し、ボトムゲートドライバ回路222が、第1行のボトムゲート電極線213(1)に0(V)の電圧を印加する。これによって、第1行のトップゲート電極線212(1)に接続されたダブルゲートトランジスタ215の半導体層233やブロッキング層240に蓄積された正孔を除去しリフレッシュ状態にする。このとき、他の行のトップゲート電極線212(2)〜212(n)には−15(V)が印加されている。
【0033】第1行のダブルゲートトランジスタ215のリフレッシュ後、ボトムゲート電極線213(1)を0(V)の電圧のままにして第1行のトップゲート電極線212(1)に−15(V)の電圧を印加し、ソース、ドレイン間電圧を0(V)とし第1行のダブルゲートトランジスタ215をキャリア蓄積状態にする。この間に第2行のトップゲート電極線212(2)に+10(V)の電圧を印加し、リフレッシュ状態にする。そして、第1行のダブルゲートトランジスタ215をキャリア蓄積期間の後半に、データドライバ回路223は、第1行のダブルゲートトランジスタ215のために全てのデータ線214に所定の電圧(例えば+10(V))を印加(プリチャージ)する。第1行のダブルゲートトランジスタ215をプリチャージ後またはプリチャージ中には、第1行のボトムゲート電極線213(1)に所定の電圧(例えば+10(V))を印加する。
【0034】フォトセンス状態の最後の期間またはフォトセンス状態の直後に、データ線214から、第1行のダブルゲートトランジスタ215に入射された光の量に応じて変化した電圧Vout又は電流をデータドライバ回路223に出力する。第1行のダブルゲートトランジスタ215は電圧Vout又は電流を読みだした後、次のリフレッシュが終了するまで非フォトセンス状態が続く。また第1行のダブルゲートトランジスタ215の読みだし後は第2行以降のダブルゲートトランジスタ215が順次読み出し状態になり、最終行の第n行のダブルゲートトランジスタ215が読み出し状態が終了したところで1画面分のフォトセンスを終了する。
【0035】データドライバ回路223は、順次各データ線214に流れる電流又は電圧Voutをコントローラ224に出力し、コントローラ224は、電流又は電圧Voutを検出し、検出した電流又は電圧Voutの大きさを予め設定されたしきい値と比較することによって、撮像対象物の2値化画像データを生成する。なお、流れる電流又は電圧Voutの大きさは、指からダブルゲートトランジスタ215に入射する光の量に応じて変化する。また、上記したように、ダブルゲートトランジスタ215に入射する光の量は、撮像対象物の形状、即ち指紋の凹凸によって異なる。従って、上記しきい値は、指紋の凹凸を判別できるような値に設定される。これによって、コントローラ224は、検出した電流又は電圧Voutの大きさがしきい値以上であるか否かによって指紋の凹凸を2値化データとして判別し、画像データを生成することができる。コントローラ224は、以上の撮像処理で得られた画像データが予め提供されたデータと一致するか否かを判別することによって、指紋の認証を行う。
【0036】以上に示したように、撮像装置は、2次元ダブルゲートセンサ(第1層200A)と2次元ダブルゲートセンサを駆動する回路(第2層200B)とが積層されることによって、1チップ指紋認証LSIとして構成されている。このため、撮像時に、撮像対象物の画像データは撮像装置内でのみ処理される。従って、外部からメモリへの不正アクセスや、画像データのコピー、及び、画像データの改ざん等が困難である。即ち、上記撮像装置は、高い信頼性、及び、高い安全性を有する。
【0037】また、2次元ダブルゲートセンサの構成は単純であるので、上記した第1層200Aと第2層200Bとの積層構造を容易に形成することができる。即ち、撮像装置の製造コストを低く抑えることができる。なお、上記したように撮像対象物の側面から光を撮像対象物に入射させる場合、撮像対象物の光源100に近い部分と、光源100から遠い中央部分とでは、光の出射量が異なる場合がある。このような場合は、データドライバ回路223が検出した電流又は電圧Voutの大きさを比較するためのしきい値を、データ線214毎または指先端の中心を重心とした複数の同心円の重ならない部分毎に変えて設定してもよい。また、絶縁性基板211が有するコンタクトプラグを絶縁性基板211の端部に形成することによって、第1層200Aのほぼ全面を2次元ダブルゲートセンサとして使用することができる。
【0038】また、上記撮像装置は、指紋認識だけでなく、文字や画像の認識装置として用いることができる。但し、この場合も光源100からの光が撮像対象物に直接入射し、画像認証部200に直接入射しないようにしなければならない。例えば、紙に書かれた文字等を認識する場合、図7に示すように、光源100と画像認証部200とで紙を挟むように光源100が配置され、これによって撮像対象物(紙)を光が透過する。このようにすれば、文字等が書かれている部分と書かれていない部分とで、光の透過量が変化する。即ち、画像認証部200に入射する光量が変化する。従って、上記実施の形態と同様にして紙に書かれた文字等を画像データとして認識することができる。
【0039】また、上記光源100は、撮像対象物が接触したことを検知した後、撮像対象物を挟むように構成されてもよい。さらに、光源100の撮像対象物に接触する部分が、撮像対象物と同じような形状を有し、撮像対象物中に光が入射しやすいようにしてもよい。
【0040】また、上記実施の形態では、光電変換手段としてダブルゲートトランジスタを用いた例を示したが、ダブルゲートトランジスタ以外の素子を光電変換手段として用いてもよい。例えば、PC(光導電)層、フォトトランジスタ、フォトダイオード、CCD等を用いてもよい。この場合も、これらの素子が、受光した光量に応じて発生させた電荷、電流、電圧、又は、抵抗等の大きさを検出することによって、撮像対象物を撮像することができる。
【0041】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明によって、撮像対象物が微細なパターンを有していても、撮像対象物の像を鮮明に得ることができる。また、光電変換手段と制御手段とが1チップ状に積層することができ、小型な撮像装置を提供することができる。




 

 


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