JP2022106458A - 生体認証装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 生体認証装置において出力される信号のＳ／Ｎ比を向上させ得る生体認証装置を提供すること。
【解決手段】 一実施形態に係る生体認証装置は、センサと、照明装置と、を備える。センサは、第１基材と、第１基材にマトリクス状に配列され、受光した光の光量に応じた信号を出力する複数の光電変換素子と、第１制御部と、を含む。照明装置は、第２基材と、第２基材にマトリクス状に配列され、複数の光電変換素子により受光される光を照射する複数の発光素子と、第２制御部と、を含む。第１制御部は、第２制御部により発光素子の各グループの所定の位置の発光素子がそれぞれ点灯されると、光電変換素子の各グループの所定の位置であって、点灯された発光素子に対応する位置の光電変換素子から信号をそれぞれ取得するように光電変換素子の動作を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は、生体認証装置に関する。

近年、個人認証等に用いられる生体認証装置として、光学式の生体認証装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１には、光源に含まれる単位光源が時分割により周期的に点灯し、点灯している単位光源の近傍に位置する撮像セル群による撮像動作を停止する一方で、点灯している単位光源から見て遠方に位置する撮像セル群による撮像動作を行う、生体認証装置が記載されている。これによれば、撮像動作時にノイズ成分となり得る反射光の受光を減らすことが可能である。

しかしながら、生体認証装置における撮像動作の結果として出力される信号のＳ／Ｎ比を向上させるための方法には改善の余地がある。

特開２００９－３１９０３号公報

本開示は、生体認証装置において出力される信号のＳ／Ｎ比を向上させ得る生体認証装置を提供することを目的の１つとする。

一実施形態に係る生体認証装置は、センサと、照明装置と、を備える。前記センサは、第１基材と、前記第１基材にマトリクス状に配列され、受光した光の光量に応じた信号を出力する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の動作を制御する第１制御部と、を含む。前記照明装置は、第２基材と、前記第２基材にマトリクス状に配列され、前記複数の光電変換素子により受光される光を照射する複数の発光素子と、前記複数の発光素子の動作を制御する第２制御部と、を含む。前記複数の光電変換素子と前記複数の発光素子とは、互いに対応する複数のグループに各々分けられる。前記第１制御部は、前記第２制御部により前記発光素子の各グループの所定の位置の発光素子がそれぞれ点灯されると、前記光電変換素子の各グループの所定の位置であって、前記点灯された発光素子に対応する位置の光電変換素子から信号をそれぞれ取得するように前記複数の光電変換素子の動作を制御する。

図１は、第１実施形態に係る生体認証装置の概略構成例を示す断面図である。 図２は、同実施形態に係る生体認証装置の別の概略構成例を示す断面図である。 図３は、同実施形態に係る生体認証装置が有するセンサの構成例を示す平面図である。 図４は、同実施形態に係る生体認証装置が有するセンサの構成例を示すブロック図である。 図５は、同実施形態に係る生体認証装置が有するセンサの回路構成例を示す回路図である。 図６は、同実施形態に係る生体認証装置を構成するセンサが有する第１画素の回路構成例を示す回路図である。 図７は、同実施形態に係る生体認証装置が有する照明装置の構成例を示す平面図である。 図８は、同実施形態に係る生体認証装置を構成する照明装置が有する第２画素の回路構成例を示す平面図である。 図９は、一般的な検出処理により生成される検出対象の画像を示す模式図である。 図１０は、同実施形態に係る生体認証装置において実行される第１検出処理について説明するための模式図である。 図１１は、同実施形態に係る生体認証装置において実行される第１検出処理により生成される検出対象の画像を示す模式図である。 図１２は、同実施形態に係る生体認証装置の別の構成例を示す回路図である。 図１３は、第２実施形態に係る生体認証装置において実行される第２検出処理の手順例を示すフローチャートである。 図１４は、同実施形態に係る生体認証装置において実行される第２検出処理を説明するための模式図である。 図１５は、生体認証装置の別の形状例を示す模式図である。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。
なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の趣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、実施の態様に比べ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一または類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を省略することがある。

（第１実施形態）
図１は、実施形態に係る生体認証装置１の概略構成を示す断面図である。図１に示すように、生体認証装置１は、センサ２と照明装置３とを備え、センサ２の表面と垂直な方向において、照明装置３、センサ２の順に積層されている。

照明装置３から照射された光Ｌ１は、センサ２を透過する。センサ２は、例えば、光反射型の光学式センサであり、指Ｆｇにより反射した光Ｌ２を検出することで、当該指Ｆｇの生体情報を検出することができる。生体情報は、例えば、指紋や静脈等の血管像（静脈パターン）や脈拍、脈波、血液の状態（血中酸素濃度等）等である。照明装置３からの光Ｌ１の色は、検出対象に応じて異ならせてもよい。例えば、指紋検出の場合には、照明装置３は可視光（例えば青色または緑色）の光Ｌ１を照射し、静脈検出の場合には、照明装置３は赤外光の光Ｌ１を照射することができる。

なお、図１では、センサ２の表面と垂直な方向において、照明装置３、センサ２の順に積層された構成の生体認証装置１を示したが、生体認証装置１は、図２に示すように、センサ２の表面と垂直な方向において、センサ２、照明装置３の順に積層されてもよい。この構成の場合、照明装置３から照射された光Ｌ１は指Ｆｇにより反射し、反射した光Ｌ２は照明装置３を透過する。センサ２は、指Ｆｇにより反射し、照明装置３を透過した光Ｌ２を検出することで、当該指Ｆｇの生体情報を検出することができる。
また、図１および図２では、検出対象（認証対象）が指Ｆｇである場合を示したが、検出対象はこれに限らず、例えば掌等であっても構わない。

図３は、生体認証装置１が有するセンサ２の構成例を示す平面図である。図３に示すように、センサ２は、センサ基材２０と、センサ部２１と、ゲート線駆動回路ＧＤ１と、信号線選択回路ＳＤ１と、検出回路４８と、制御回路１０２と、電源回路１０３と、備える。

センサ基材２０には、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１を介して制御基板１０１が電気的に接続される。フレキシブルプリント基板ＦＰＣ１には、検出回路４８が設けられている。制御基板１０１には、制御回路１０２および電源回路１０３が設けられている。制御回路１０２は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）である。制御回路１０２は、センサ部２１、ゲート線駆動回路ＧＤ１および信号線選択回路ＳＤ１に制御信号を供給して、センサ部２１の検出動作を制御する。電源回路１０３は、センサ電源信号ＶＤＤＳＮＳ（図６参照）等の電圧信号をセンサ部２１、ゲート線駆動回路ＧＤ１および信号線選択回路ＳＤ１に供給する。

センサ基材２０は、検出領域ＡＡ１と、周辺領域ＳＡ１とを有する。検出領域ＡＡ１は、センサ部２１を構成する複数の第１画素ＰＸ１が設けられた領域である。第１画素ＰＸ１は、センサ画素または撮像画素と称されてもよい。複数の第１画素ＰＸ１は第１方向Ｘおよび第２方向Ｙにマトリクス状に設けられる。複数の第１画素ＰＸ１のそれぞれには、フォトダイオードＰＤ（図６参照）が設けられる。周辺領域ＳＡ１は、検出領域ＡＡ１の外側の領域であり、第１画素ＰＸ１と重ならない領域である。

ゲート線駆動回路ＧＤ１および信号線選択回路ＳＤ１は、周辺領域ＳＡ１に設けられる。具体的には、ゲート線駆動回路ＧＤ１は、周辺領域ＳＡ１のうち第２方向Ｙに沿って延在する領域に設けられる。信号線選択回路ＳＤ１は、周辺領域ＳＡ１のうち第１方向Ｘに沿って延在する領域に設けられ、センサ部２１と検出回路４８との間に設けられる。

なお、第１方向Ｘは、センサ基材２０と平行な面内の一方向である。第２方向Ｙは、センサ基材２０と平行な面内の一方向であり、第１方向Ｘと直交する方向である。なお、第２方向Ｙは、第１方向Ｘと直交しないで交差してもよい。また、第３方向Ｚは、第１方向Ｘおよび第２方向Ｙと直交する方向であり、センサ基材２０の法線方向である。

図４は、生体認証装置１が有するセンサ２の構成例を示すブロック図である。図４に示すように、センサ２は、検出制御部１１と、検出部４０とをさらに備える。検出制御部１１の機能の一部または全部は、制御回路１０２に含まれる。また、検出部４０のうち、検出回路４８以外の機能の一部または全部は、制御回路１０２に含まれる。

センサ部２１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２１が有するフォトダイオードＰＤは、照射される光の光量に応じた電気信号を信号線選択回路ＳＤ１へ出力する。信号線選択回路ＳＤ１は、検出制御部１１からの選択信号ＡＳＷにしたがい順次信号線ＳＬＡ（図５参照）を選択する。これによって、上記した電気信号は、信号線選択回路ＳＤ１を介して、検出信号Ｖｄｅｔとして検出部４０へ出力される。また、センサ部２１は、ゲート線駆動回路ＧＤ１から供給されるゲート駆動信号Ｖｇｌａ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ＧＤ１、信号線選択回路ＳＤ１および検出部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ＧＤ１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ＳＤ１に供給する。

ゲート線駆動回路ＧＤ１は、各種制御信号に基づいて複数のゲート線ＧＬＡ（図５参照）を駆動する回路である。ゲート線駆動回路ＧＤ１は、複数のゲート線ＧＬＡを順次または同時に選択し、選択されたゲート線ＧＬＡにゲート駆動信号Ｖｇｌａを供給する。これにより、ゲート線駆動回路ＧＤ１は、ゲート線ＧＬＡ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ＳＤ１は、複数の信号線ＳＬＡ（図５参照）を順次または同時に選択するスイッチ回路である。信号線選択回路ＳＤ１は、例えばマルチプレクサである。信号線選択回路ＳＤ１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ＳＬＡと検出回路４８とを接続する。これにより、信号線選択回路ＳＤ１は、フォトダイオードＰＤからの検出信号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、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、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、例えば、検出信号増幅部４２および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。なお、以下の説明中では、検出信号増幅部４２により増幅され、Ａ／Ｄ変換部４３によりアナログ信号からデジタル信号に変換されて出力される信号のことを、検出信号Ｖｄｅｔと称して説明することもある。

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２１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が検出領域ＡＡ１に接触または近接した場合に、検出回路４８からの出力信号に基づいて指Ｆｇの表面の凹凸（すなわち指紋）を検出できる。

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Ｆｇの接触または近接が検出されたときに、指Ｆｇ等の表面の凹凸の検出座標を求める論理回路である。座標抽出部４５は、センサ部２１のフォトダイオードＰＤから出力される検出信号Ｖｄｅｔを組み合わせて、指Ｆｇの表面の凹凸（すなわち指紋）の形状や、指Ｆｇの血管パターンの形状を示す、二次元情報（例えば画像等）を生成する。この二次元情報が、ユーザの生体情報である。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。この場合、検出信号Ｖｄｅｔが、ユーザの生体情報と称されてもよい。あるいは、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に基づいて算出可能な生体に関する情報（例えば脈波データ等）を出力してもよい。この場合、検出信号Ｖｄｅｔに基づいて算出可能な生体に関する情報が、ユーザの生体情報と称されてもよい。

次に、生体認証装置１が有するセンサ２の回路構成例について説明する。図５は、センサ２を示す回路図である。図６は、センサ２が有する複数の第１画素ＰＸ１を示す回路図である。なお、図６では、検出回路４８の回路構成も併せて示している。

図５に示すように、センサ部２１は、マトリクス状に配列された複数の第１画素ＰＸ１を有する。複数の第１画素ＰＸ１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ＧＬＡは、第１方向Ｘに延在し、第１方向Ｘに配列された複数の第１画素ＰＸ１と接続される。また、複数のゲート線ＧＬＡ１、ＧＬＡ２、…、ＧＬＡ８は、第２方向Ｙに配列され、それぞれゲート線駆動回路ＧＤ１に接続される。なお、以下の説明において、複数のゲート線ＧＬＡ１～ＧＬＡ８を区別して説明する必要がない場合には、単にゲート線ＧＬＡと表す。また、図５では説明を分かり易くするために、８本のゲート線ＧＬＡを示しているが、あくまで一例であり、ゲート線ＧＬＡ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ＳＬＡは、第２方向Ｙに延在し、第２方向Ｙに配列された複数の第１画素ＰＸ１のフォトダイオードＰＤに接続される。また、複数の信号線ＳＬＡ１、ＳＬＡ２、…、ＳＬＡ１２は、第１方向Ｘに配列され、それぞれ信号線選択回路ＳＤ１およびリセット回路ＲＣに接続される。なお、以下の説明において、複数の信号線ＳＬＡ１～ＳＬＡ１２を区別して説明する必要がない場合には、単に信号線ＳＬＡと表す。また、図５では説明を分かり易くするために、１２本の信号線ＳＬＡを示しているが、あくまで一例であり、信号線ＳＬＡは、Ｎ本（Ｎは１２以上、例えばＮ＝２５２）配列されていてもよい。

なお、図５では、信号線選択回路ＳＤ１とリセット回路ＲＣとの間にセンサ部２１が設けられているが、これに限定されず、信号線選択回路ＳＤ１とリセット回路ＲＣとは、信号線ＳＬＡの同じ方向の端部にそれぞれ接続されていてもよい。

ゲート線駆動回路ＧＤ１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１０２から受け取る。ゲート線駆動回路ＧＤ１は、各種制御信号に基づいて、複数のゲート線ＧＬＡ１～ＧＬＡ８を時分割的に順次選択する。ゲート線駆動回路ＧＤ１は、選択されたゲート線ＧＬＡにゲート駆動信号Ｖｇｌａを供給する。これにより、ゲート線ＧＬＡに接続された複数のスイッチング素子Ｔｒにゲート駆動信号Ｖｇｌａが供給され、第１方向Ｘに配列された複数の第１画素ＰＸ１が、検出信号Ｖｄｅｔを取得する対象として選択される。

なお、ゲート線駆動回路ＧＤ１は、指紋の検出および異なる複数の生体情報（例えば、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毎に、異なる駆動を行ってもよい。

信号線選択回路ＳＤ１は、複数の選択信号線Ｌｓｅｌと、複数の出力信号線Ｌｏｕｔと、スイッチング素子ＴｒＳと、を有する。複数のスイッチング素子ＴｒＳは、それぞれ複数の信号線ＳＬＡに対応して設けられている。６本の信号線ＳＬＡ１～ＳＬＡ６は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ１に接続される。６本の信号線ＳＬＡ７～ＳＬＡ１２は、共通の出力信号線Ｌｏｕｔ２に接続される。出力信号線Ｌｏｕｔ１およびＬｏｕｔ２は、それぞれ検出回路４８に接続される。

ここで、信号線ＳＬＡ１～ＳＬＡ６を第１信号線ブロックとし、信号線ＳＬＡ７～ＳＬＡ１２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～Ｌｓｅｌ６は、それぞれ信号線ＳＬＡ１～ＳＬＡ６に対応するスイッチング素子ＴｒＳと接続される。また、選択信号線Ｌｓｅｌ１は、信号線ＳＬＡ１に対応するスイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＬＡ７に対応するスイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。選択信号線Ｌｓｅｌ２は、信号線ＳＬＡ２に対応するスイッチング素子ＴｒＳと、信号線ＳＬＡ８に対応するスイッチング素子ＴｒＳと、に接続される。

制御回路１０２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ＳＤ１は、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ＳＬＡを時分割的に順次選択する。また、信号線選択回路ＳＤ１は、複数の信号線ブロックでそれぞれ１本ずつ信号線ＳＬＡを選択する。このような構成により、センサ２は、検出回路４８を含むＩＣ（Integrated Circuit）の数、または、ＩＣの端子数を少なくすることができる。

なお、ここでは、６本の信号線ＳＬＡが１つの出力信号線Ｌｏｕｔに接続され、１つの信号線ブロックとされた場合を例示したが、何本の信号線ＳＬＡが１つの出力信号線Ｌｏｕｔに接続されて１つの信号線ブロックとされるかは、任意に設定することが可能である。例えば、４本の信号線ＳＬＡが１つの出力信号線Ｌｏｕｔに接続され、１つの信号線ブロックとされても構わない。

図５に示すように、リセット回路ＲＣは、基準信号線Ｌｖｒ、リセット信号線Ｌｒｓｔおよびスイッチング素子ＴｒＲを有する。スイッチング素子ＴｒＲは、複数の信号線ＳＬＡに対応して設けられている。基準信号線Ｌｖｒは、複数のスイッチング素子ＴｒＲのソースまたはドレインの一方に接続される。リセット信号線Ｌｒｓｔは、複数のスイッチング素子ＴｒＲのゲートに接続される。

制御回路１０２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、複数のスイッチング素子ＴｒＲがオンになり、複数の信号線ＳＬＡは基準信号線Ｌｖｒと電気的に接続される。電源回路１０３は、基準信号ＣＯＭを基準信号線Ｌｖｒに供給する。これにより、複数の第１画素ＰＸ１に含まれる容量素子Ｃａ（図６参照）に基準信号ＣＯＭが供給される。

図６に示すように、第１画素ＰＸ１は、フォトダイオードＰＤと、容量素子Ｃａと、スイッチング素子Ｔｒとを含む。図６では、複数のゲート線ＧＬＡのうち、第２方向Ｙに並ぶ２つのゲート線ＧＬＡ（ｍ）およびＧＬＡ（ｍ＋１）を示す。また、複数の信号線ＳＬＡのうち、第１方向Ｘに並ぶ２つの信号線ＳＬＡ（ｎ）およびＳＬＡ（ｎ＋１）を示す。第１画素ＰＸ１は、ゲート線ＧＬＡと信号線ＳＬＡとで囲まれた領域に配置される。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。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Ｘに並ぶ複数の第１画素ＰＸ１に属するスイッチング素子Ｔｒのゲートは、ゲート線ＧＬＡに接続される。第２方向Ｙに並ぶ複数の第１画素ＰＸ１に属するスイッチング素子Ｔｒのソースは、信号線ＳＬＡに接続される。スイッチング素子Ｔｒのドレインは、フォトダイオードＰＤのカソードおよび容量素子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１０３からセンサ電源信号ＶＤＤＳＮＳが供給される。また、信号線ＳＬＡおよび容量素子Ｃａには、電源回路１０３から、信号線ＳＬＡおよび容量素子Ｃａの初期電位となる基準信号ＣＯＭが供給される。

第１画素ＰＸ１に対して光が照射されると、当該第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤには光量に応じた電流が流れる。これにより容量素子Ｃａに電荷が蓄積される。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ＳＬＡに電流が流れる。信号線ＳＬＡは、信号線選択回路ＳＤ１のスイッチング素子ＴｒＳを介して検出回路４８に接続される。これにより、センサ２は、第１画素ＰＸ１毎に、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することができる。

検出回路４８は、読み出し期間にスイッチＳＳＷがオンになり、信号線ＳＬＡと接続される。検出回路４８の検出信号増幅部４２は、信号線ＳＬＡ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位（Ｖｒｅｆ）が入力され、反転入力端子（－）には、信号線ＳＬＡが接続される。ここでは、基準電位（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およびリセットスイッチＲＳＷを有する。読み出し期間の後のリセット期間において、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。

続いて、生体認証装置１が有する照明装置３について説明する。図７は、生体認証装置１が有する照明装置３の構成例を示す平面図である。照明装置３は、光源基材３０と、発光部３１と、光源ゲート線駆動回路ＧＤ２と、光源信号線選択回路ＳＤ２と、制御回路１１２と、電源回路１１３と、を備える。

光源基材３０には、フレキシブルプリント基板ＦＰＣ２を介して制御基板１１１が電気的に接続される。制御基板１１１には、制御回路１１２および電源回路１１３が設けられている。制御回路１１２は例えばＦＰＧＡである。制御回路１１２は、発光部３１、光源ゲート線駆動回路ＧＤ２および光源信号線選択回路ＳＤ２に制御信号を供給して、発光部３１に含まれる複数の発光素子ＬＥＤの点灯動作を制御する。電源回路１０３は、光源電源信号等の電圧信号を発光部３１、光源ゲート線駆動回路ＧＤ２および光源信号線選択回路ＳＤ２に供給する。

光源基材３０は、発光領域ＡＡ２と、周辺領域ＳＡ２とを有する。図１および図２に示した構成の生体認証装置１の場合、光源基材３０の発光領域ＡＡ２は、センサ基材２０の検出領域ＡＡ１と平面視において重なる。また、光源基材３０の周辺領域ＳＡ２は、センサ基材２０の周辺領域ＳＡ２と平面視において重なる。発光領域ＡＡ２は、発光部３１を構成する複数の第２画素ＰＸ２が設けられた領域である。複数の第２画素ＰＸ２は第１方向Ｘおよび第２方向Ｙにマトリクス状に設けられる。複数の第２画素ＰＸ２のそれぞれには、発光素子ＬＥＤ（図８参照）が設けられる。発光素子ＬＥＤは、例えばマイクロＬＥＤやミニＬＥＤであり、検出対象である指Ｆｇに向けて光を照射する。周辺領域ＳＡ２は、発光領域ＡＡ２の外側の領域であり、第２画素ＰＸ２と重ならない領域である。

光源ゲート線駆動回路ＧＤ２および光源信号線選択回路ＳＤ２は、周辺領域ＳＡ２に設けられる。具体的には、光源ゲート線駆動回路ＧＤ２は、周辺領域ＳＡ２のうち第２方向Ｙに沿って延在する領域に設けられる。光源信号線選択回路ＳＤ２は、周辺領域ＳＡ２のうち第１方向Ｘに沿って延在する領域に設けられる。

光源ゲート線駆動回路ＧＤ２は、各種制御信号に基づいて複数の光源ゲート線ＧＬＢ（図８参照）を駆動する回路である。光源ゲート線駆動回路ＧＤ２は、複数の光源ゲート線ＧＬＢを順次または同時に選択し、選択された光源ゲート線ＧＬＢにゲート駆動信号を供給する。これにより、光源ゲート線駆動回路ＧＤ２は、光源ゲート線ＧＬＢに接続された複数の発光素子ＬＥＤを選択する。

光源信号線選択回路ＳＤ２は、複数の光源信号線ＳＬＢ（図８参照）を順次または同時に選択するスイッチ回路である。光源信号線選択回路ＳＤ２は、例えばマルチプレクサである。光源信号線選択回路ＳＤ２は、複数の光源信号線ＳＬＢを順次または同時に選択し、選択された光源信号線ＳＬＢに選択信号を供給する。これにより、光源信号線選択回路ＳＤ２は、光源ゲート線駆動回路ＧＤ２により選択された複数の発光素子ＬＥＤのうちの１つまたは複数の発光素子ＬＥＤを選択する。

図８に示すように、第２画素ＰＸ２は、光源ゲート線ＧＬＢと光源信号線ＳＬＢとで囲まれた領域に配置される。複数の第２画素ＰＸ２はそれぞれ、第１方向Ｘに沿って延在し、第２方向Ｙに間隔を置いて並ぶ光源ゲート線ＧＬＢと、第２方向Ｙに沿って延在し、第１方向Ｘに間隔を置いて並ぶ光源信号線ＳＬＢとに接続されている。複数の第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤは、光源ゲート線駆動回路ＧＤ２および光源信号線選択回路ＳＤ２から供給される制御信号により選択的に点灯される。

ここで、一般的な生体認証装置において実行される生体情報を検出する処理（以下、単に検出処理と表記する）について説明する。一般的な検出処理においては、まず、照明装置に設けられた複数の発光素子が一斉に点灯され、複数の発光素子により、検出対象の指や掌に向けて光が照射される。複数の発光素子から照射された光は、検出対象の指や掌において拡散反射される。その後、センサに設けられた複数のフォトダイオードが、検出対象の指や掌により拡散反射された光を受光し、受光した光の光量に応じた検出信号を出力する。これにより、生体認証装置は、複数のフォトダイオードからの検出信号に基づいた生体情報を検出することができる。

しかしながら、上記した一般的な検出処理においては、照明装置に設けられた複数の発光素子が一斉に点灯してしまうため、センサに設けられた複数のフォトダイオードのそれぞれには、検出対象の指や掌の様々な位置で拡散反射された複数の光が混じり合って入光してしまうことになる。これによれば、複数のフォトダイオードからの検出信号のＳ／Ｎ比が低下してしまうといった問題が生じてしまう。また、検出信号のＳ／Ｎ比が低下してしまうと、生体情報（例えば脈波データ）の時間的変化を精度良く検出することができないといった問題も生じてしまう。さらに、検出信号のＳ／Ｎ比が低下してしまうと、例えば、検出信号に基づいた画像が生成されたとしても、図９に示すように、コントラストの低いぼやけた画像Ｉ１が生成されてしまう。

そこで、本実施形態に係る生体認証装置１においては、照明装置３の制御回路１１２は、照明装置３に設けられた複数の第２画素ＰＸ２を複数のグループに分け、各グループの所定の位置の第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤのみが点灯されるように、光源ゲート駆動回路ＧＤ２と光源信号線選択回路ＳＤ２との動作を制御する機能を有している。

また、センサ２の制御回路１０２は、センサ２に設けられた複数の第１画素ＰＸ１を複数のグループに分け、各グループの所定の位置の第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤのみから検出信号Ｖｄｅｔが取得されるように、ゲート線駆動回路ＧＤ１と信号線選択回路ＳＤ１との動作を制御する機能を有している。

なお、照明装置３の制御回路１１２と、センサ２の制御回路１０２とは互いに同期して動作する。また、ここでは、照明装置３に設けられた複数の第２画素ＰＸ２の画素数と、センサ２に設けられた複数の第１画素ＰＸ１の画素数とが同数である場合を想定し、照明装置３の制御回路１１２による第２画素ＰＸ２のグループ分けと、センサ２の制御回路１０２による第１画素ＰＸ１のグループ分けとが対応して行われる（第２画素ＰＸ２の１グループの面積と、第１画素ＰＸ１の１グループの面積とが同じであり、第２画素ＰＸ２の１グループに対して第１画素ＰＸ１の１グループが存在するようにグループ分けされた）場合を想定する。

図１０は、照明装置３の制御回路１１２の上記した機能と、センサ２の制御回路１０２の上記した機能とを説明するための模式図である。図１０では、照明装置３に設けられた複数の第２画素ＰＸ２と、センサ２に設けられた複数の第１画素ＰＸ１とが共に、４×４の１６画素毎にグループ分けされた場合を示している。なお、以下では、図１０を用いて説明する一連の処理を、第１検出処理と称する。

図１０（ａ）の上段に示すように、照明装置３の制御回路１１２は、各グループの１行１列目に位置する第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤ（以下、１番目の発光素子ＬＥＤと表記する）を一斉に点灯させるように、光源ゲート駆動回路ＧＤ２と光源信号線選択回路ＳＤ２との動作を制御する。このとき、各グループの他の第２画素ＰＸ２（つまり、１行２列目～４行４列目に位置する１５個の第２画素ＰＸ２）に含まれる発光素子ＬＥＤは点灯されずに、消灯状態が維持される。これによれば、図１０（ａ）の上段に示すように、各グループの１番目の発光素子ＬＥＤのみが点灯された状態となる。

照明装置３の各グループの１番目の発光素子ＬＥＤが点灯されたタイミングと同期して、センサ２の制御回路１０２は、各グループの１行１列目に位置する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤ（以下、１番目のフォトダイオードＰＤと表記する）から一斉に検出信号Ｖｄｅｔを取得するように、ゲート線駆動回路ＧＤ１と信号線選択回路ＳＤ１との動作を制御する。このとき、各グループの他の第１画素ＰＸ１（つまり、１行２列目～４行４列目に位置する１５個の第１画素ＰＸ１）に含まれるフォトダイオードＰＤからは検出信号Ｖｄｅｔは取得されない。これによれば、図１０（ａ）の下段に示すように、各グループの１番目のフォトダイオードＰＤのみから検出信号Ｖｄｅｔが取得される。取得された検出信号Ｖｄｅｔは、記憶部４６に保存される。

次に、図１０（ｂ）の上段に示すように、照明装置３の制御回路１１２は、各グループの１番目の発光素子ＬＥＤを消灯し、各グループの１行２列目に位置する第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤ（以下、２番目の発光素子ＬＥＤと表記する）を一斉に点灯させるように、光源ゲート駆動回路ＧＤ２と光源信号線選択回路ＳＤ２との動作を制御する。このとき、各グループの他の第２画素ＰＸ２（つまり、１行１列目、１行３列目～４行４列目に位置する１５個の第２画素ＰＸ２）に含まれる発光素子ＬＥＤは点灯されずに、消灯状態が維持される。これによれば、図１０（ｂ）の上段に示すように、各グループの２番目の発光素子ＬＥＤのみが点灯された状態となる。

照明装置３の各グループの２番目の発光素子ＬＥＤが点灯されたタイミングと同期して、センサ２の制御回路１０２は、各グループの１行２列目に位置する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤ（以下、２番目のフォトダイオードＰＤと表記する）から一斉に検出信号Ｖｄｅｔが取得されるように、ゲート線駆動回路ＧＤ１と信号線選択回路ＳＤ１との動作を制御する。このとき、各グループの他の第１画素ＰＸ１（つまり、１行１列目、１行３列目～４行４列目に位置する１５個の第１画素ＰＸ１）に含まれるフォトダイオードＰＤからは検出信号Ｖｄｅｔは取得されない。これによれば、図１０（ｂ）の下段に示すように、各グループの２番目のフォトダイオードＰＤのみから検出信号Ｖｄｅｔが取得される。取得された検出信号Ｖｄｅｔは、記憶部４６に保存される。

以降、照明装置３の制御回路１１２は、１行３列目および１行４列目に位置する第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤについても同様な制御を実行し、センサ２の制御回路１０２は、１行３列目および１行４列目に位置する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤについても同様な制御を実行する。

照明装置３の制御回路１１２およびセンサ２の制御回路１０２は、各グループの１行１列目～１行４列目（１行各列）における上記した制御を実行した後に、次の行の各列についても同様の制御を実行する。つまり、照明装置３の制御回路１１２は、２行１列目～２行４列目に位置する第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤについても同様な制御を実行し、センサ２の制御回路１０２は、２行１列目～２行４列目に位置する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤについても同様な制御を実行する。

また、照明装置３の制御回路１１２およびセンサ２の制御回路１０２は、各グループの２行１列目～２行４列目（２行各列）における上記した制御を実行した後に、さらに次の行の各列についても同様の制御を実行する。つまり、照明装置３の制御回路１１２は、３行１列目～３行４列目に位置する第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤについても同様な制御を実行し、センサ２の制御回路１０２は、３行１列目～３行４列目に位置する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤについても同様な制御を実行する。

さらに、照明装置３の制御回路１１２およびセンサ２の制御回路１０２は、各グループの３行１列目～３行４列目（３行各列）における上記した制御を実行した後に、さらに次の行の各列についても同様の制御を実行する。つまり、照明装置３の制御回路１１２は、４行１列目～４行４列目に位置する第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤについても同様な制御を実行し、センサ２の制御回路１０２は、４行１列目～４行４列目に位置する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤについても同様な制御を実行する。以下、図１０（ｃ）を参照して、各グループの４行４列目について実行される制御について詳しく説明する。

図１０（ｃ）の上段に示すように、照明装置３の制御回路１１２は、各グループの１５番目の発光素子ＬＥＤを消灯し、各グループの４行４列目に位置する第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤ（以下、１６番目の発光素子ＬＥＤと表記する）を一斉に点灯させるように、光源ゲート駆動回路ＧＤ２と光源信号線選択回路ＳＤ２との動作を制御する。このとき、各グループの他の第２画素ＰＸ２（つまり、１行１列目～４行３列目に位置する１５個の第２画素ＰＸ２）に含まれる発光素子ＬＥＤは点灯されずに、消灯状態が維持される。これによれば、図１０（ｃ）の上段に示すように、各グループの１６番目の発光素子ＬＥＤのみが点灯された状態となる。

照明装置３の各グループの１６番目の発光素子ＬＥＤが点灯されたタイミングと同期して、センサ２の制御回路１０２は、各グループの４行４列目に位置する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤ（以下、１６番目のフォトダイオードＰＤと表記する）から一斉に検出信号Ｖｄｅｔが取得されるように、ゲート線駆動回路ＧＤ１と信号線選択回路ＳＤ１との動作を制御する。このとき、各グループの他の第１画素ＰＸ１（つまり、１行１列目～４行３列目に位置する１５個の第１画素ＰＸ１）に含まれるフォトダイオードＰＤからは検出信号Ｖｄｅｔは取得されない。これによれば、図１０（ｃ）の下段に示すように、各グループの１６番目のフォトダイオードＰＤのみから検出信号Ｖｄｅｔが取得される。取得された検出信号Ｖｄｅｔは、記憶部４６に保存される。

以上のような一連の制御が実行され、各グループの１番目～１６番目のフォトダイオードＰＤから取得された検出信号Ｖｄｅｔが記憶部４６に保存されると、センサ２の制御回路１０２の一機能である座標抽出部４５は、記憶部４６に保存された各グループの１番目～１６番目のフォトダイオードＰＤの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、検出対象である指Ｆｇの血管パターンの形状を示す画像Ｉ２（図１１参照）を生成する。

以上説明した本実施形態に係る生体認証装置１において実行される第１検出処理においては、照明装置３に設けられる複数の第２画素ＰＸ２と、センサ２に設けられる複数の第１画素ＰＸ１とが共に、互いに対応する複数のグループに分けられる。その上で、照明装置３において、各グループにつき１つの発光素子ＬＥＤが点灯されるように制御される。つまり、各グループに含まれる複数の発光素子ＬＥＤのうち１つ以外の発光素子ＬＥＤは消灯されるように制御される。これによれば、点灯された発光素子ＬＥＤに同期して動作するフォトダイオードＰＤに、各グループに含まれる他の発光素子ＬＥＤからの光が迷光として入光してしまうことを抑制することが可能である。

また、本実施形態に係る生体認証装置１において実行される第１検出処理においては、各グループにつき１つの発光素子ＬＥＤが点灯されるように制御され、１つのグループにおいて点灯する発光素子ＬＥＤと、当該１つのグループに隣接するグループにおいて点灯する発光素子ＬＥＤとの間が十分に離れるようにグループ分けされている（例えば、図１０では４画素離れるようにグループ分けされている）。このため、各グループのｎ番目のフォトダイオードＰＤには、主に、平面視において重なる各グループのｎ番目の発光素子ＬＥＤからの光を入光させることが可能である。つまり、本実施形態に係る第１検出処理によれば、各グループのｎ番目のフォトダイオードＰＤに、平面視において重ならない別のグループのｎ番目の発光素子ＬＥＤからの光が迷光として入光してしまうことを抑制することが可能である。

以上のようにして、複数のフォトダイオードＰＤに迷光が入光してしまうことを抑制することで、複数のフォトダイオードＰＤからの検出信号ＶｄｅｔのＳ／Ｎ比の低下を抑制することが可能である。これによれば、本実施形態に係る生体認証装置１は、例えば図１１に示すような血管パターンの形状を示す画像Ｉ２を生成することが可能であり、上記した一般的な生体認証装置に比べて、コントラストの高い画像を生成することが可能である。

なお、本実施形態においては、照明装置３に設けられた複数の第２画素ＰＸ２と、センサ２に設けられた複数の第１画素ＰＸ１とが、４×４の１６画素毎にグループ分けされた場合を想定しているが、第２画素ＰＸ２と第１画素ＰＸ１とが何画素毎のグループに分けられるかはこれに限定されず、１つのグループにおいて点灯する発光素子ＬＥＤと、当該１つのグループに隣接するグループにおいて点灯する発光素子ＬＥＤとの間が、当該１つのグループにおいて点灯する発光素子ＬＥＤからの光が、当該隣接するグループにおいて点灯する発光素子ＬＥＤと平面視で重なるフォトダイオードＰＤに対して、迷光として入光しない距離だけ離れていれば、任意の画素数でグループ分けされて構わない。

また、本実施形態においては、照明装置３に設けられる複数の第２画素ＰＸ２の画素数と、センサ２に設けられる複数の第１画素ＰＸ１の画素数とが同数である場合について説明したが、これに限定されず、照明装置３に設けられる第２画素ＰＸ２の画素数と、センサ２に設けられる第１画素ＰＸ１の画素数とは異なっていても構わない。

例えば、センサ２の第１画素ＰＸ１が２３５μｍピッチで配置されるのに対し、照明装置３の第２画素ＰＸ２は１００μｍピッチで配置されてもよい。つまり、照明装置３の第２画素ＰＸ２の画素数は、センサ２の第１画素ＰＸ１の画素数より多くても構わない。但し、この場合であっても、第１画素ＰＸ１の１グループと、第２画素ＰＸ２の１グループとの面積は同じであることが望ましい（つまり、１グループに含まれる画素数は異なるものの、１グループの面積は同じであることが望ましい）。

この場合、照明装置３の制御回路１１２は、センサ２に設けられた複数の第１画素ＰＸ１のうちの１つに対応する複数の第２画素ＰＸ２（つまり、１つの第１画素ＰＸ１と平面視において重なる複数の第２画素ＰＸ２）に含まれる発光素子ＬＥＤを点灯させるように、光源ゲート線駆動回路ＧＤ２と光源信号線選択回路ＳＤ２との動作を制御する。

センサ２の制御回路１０２は、照明装置３に設けられた複数の第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤが点灯されたタイミングと同期して、点灯された発光素子ＬＥＤを含む複数の第２画素ＰＸ２に対応する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤから検出信号Ｖｄｅｔを取得するように、ゲート線駆動回路ＧＤ１と信号線選択回路ＳＤ１との動作を制御する。

このような構成においても、各グループにつき１つの領域に含まれる発光素子ＬＥＤだけが点灯されるように制御され、それ以外の領域の発光素子ＬＥＤは消灯されるように制御されるため、点灯された発光素子ＬＥＤに同期して動作するフォトダイオードＰＤに、各グループの他の領域に含まれる発光素子ＬＥＤからの光が迷光として入光してしまうことを抑制することが可能である。

また、１つのグループにおいて発光素子ＬＥＤが点灯する領域と、当該１つのグループに隣接するグループにおいて発光素子ＬＥＤが点灯する領域との間が十分に離れるようにグループ分けされる点に変わりはないため、１つのグループにおいて発光素子ＬＥＤが点灯された領域に対応するフォトダイオードＰＤに、当該１つのグループに隣接するグループにおいて点灯された発光素子ＬＥＤからの光が迷光として入光してしまうことを抑制することも可能である。

つまり、センサ２に設けられる第１画素ＰＸ１の画素数と、照明装置３に設けられる第２画素ＰＸ２の画素数とが異なる場合においても、上記した一連の第１検出処理により、複数のフォトダイオードＰＤに迷光が入光してしまうことを抑制することが可能であり、複数のフォトダイオードＰＤからの検出信号ＶｄｅｔのＳ／Ｎ比の低下を抑制することが可能であり、ひいては、上記した検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、コントラストの高い画像を生成することも可能である。

また、本実施形態において、各グループにおける第１画素ＰＸ１および第２画素ＰＸ２の制御は１行１列目から１行４列目、２行１列目から２行４列目、３行１列目から３行４列目、４行１列目から４行４列目と順に実行されるとしたが、各グループにおける第１画素ＰＸ１および第２画素ＰＸ２の制御する順番はこれに限られない。

以上説明した本実施形態においては、センサ２と照明装置３とが積層された構成（センサ２と照明装置３とが別基板上に設けられた構成）の生体認証装置１について説明したが、これに限定されず、センサ２と照明装置３とが同一基板上に設けられた構成の生体認証装置１であっても構わない。

図１２は、センサ２のフォトダイオードＰＤと、照明装置３の発光素子ＬＥＤとが同一基板上に設けられた構成の生体認証装置１の回路構成例を示す回路図である。この場合、図１２に示すように、フォトダイオードＰＤを選択するためのゲート線ＧＬＡは、第１方向Ｘに沿って延在し、第２方向Ｙに間隔を置いて並んでいる。また、フォトダイオードＰＤを選択するための信号線ＳＬＡは、第２方向Ｙに沿って延在し、第１方向Ｘに間隔を置いて並んでいる。発光素子ＬＥＤを選択するための光源ゲート線ＧＬＢは、フォトダイオードＰＤを選択するためのゲート線ＧＬＡと平行な方向に延在する。また、発光素子ＬＥＤを選択するための光源信号線ＳＬＢは、フォトダイオードＰＤを選択するための信号線ＳＬＡと平行な方向に延在する。この場合、ゲート線ＧＬＡ、光源ゲート線ＧＬＢ、信号線ＳＬＡ、光源信号線ＳＬＢによって囲まれる領域が１画素に相当する。

このような構成においても、生体認証装置１は、マトリクス状に配列された複数の画素がグループ分けされ、各グループにつき１つの発光素子ＬＥＤが点灯されるように動作し、かつ、点灯された発光素子ＬＥＤと同じ画素に含まれる１つのフォトダイオードＰＤから検出信号Ｖｄｅｔが取得されるように動作する。つまり、センサ２と照明装置３とが同一基板上に設けられる場合においても、上記した一連の第１検出処理により、複数のフォトダイオードＰＤに迷光が入光してしまうことを抑制することが可能であり、複数のフォトダイオードＰＤからの検出信号ＶｄｅｔのＳ／Ｎ比の低下を抑制することが可能であり、ひいては、上記した検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、コントラストの高い画像を生成することも可能である。

以上説明した第１実施形態によれば、生体認証装置１は、照明装置３に設けられる複数の第２画素ＰＸ２にそれぞれ含まれる発光素子ＬＥＤを一斉に点灯させ、かつ、センサ２に設けられる複数の第１画素ＰＸ１にそれぞれ含まれるフォトダイオードＰＤから検出信号Ｖｄｅｔを一斉に取得するのではなく、上記した一連の第１検出処理により、第１画素ＰＸ１および第２画素ＰＸ２をグループ分けし、その上で、各グループの所定の位置の第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤだけを点灯させ、かつ、点灯された発光素子ＬＥＤを含む第２画素ＰＸ２に対応する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤだけから検出信号Ｖｄｅｔを取得するとしている。

これによれば、複数のフォトダイオードＰＤに迷光が入光してしまうことを抑制することが可能であり、複数のフォトダイオードＰＤからの検出信号ＶｄｅｔのＳ／Ｎ比の低下を抑制することが可能であり、ひいては、上記した検出信号Ｖｄｅｔに基づいて、コントラストの高い画像を生成することも可能である。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。上記した第１実施形態においては、主に、フォトダイオードＰＤからの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて生成される画像のコントラストを向上させることが可能な第１検出処理について説明したが、本実施形態においては、フォトダイオードＰＤからの検出信号Ｖｄｅｔに基づいて算出される生体情報（例えば脈波データ）の時間的変化を精度良く検出することが可能な検出処理（以下、第２検出処理と表記する）について説明する。

なお、生体認証装置１の構成は、上記した第１実施形態と同様であるため、ここではその詳しい説明を省略し、以下では、主に、上記した第２検出処理について説明する。

図１３は、本実施形態に係る生体認証装置１において実行される第２検出処理の手順例を示すフローチャートである。
まず、生体認証装置１において、指Ｆｇ等の検出対象の接触または近接が検出されると、当該生体認証装置１を構成するセンサ２および照明装置３は、第１実施形態に示した第１検出処理により、当該検出対象の画像を生成する（ステップＳ１）。ここでは、ステップＳ１の処理により、例えば、図１４（ｂ）に示す階調画像Ｉ２が生成された場合を想定する。

次に、センサ２の制御回路１０２は、ステップＳ１の処理により生成された画像を二値化した画像を生成する（ステップＳ２）。これによれば、制御回路１０２は、例えば、図１４（ｃ）に示す二値化画像Ｉ３を得ることができる。

続いて、センサ２の制御回路１０２は、ステップＳ２の処理により生成された二値化画像の黒色部分の中心線を抽出し、当該抽出された中心線だけが描かれた画像を生成する（ステップＳ３）。これによれば、制御回路１０２は、例えば、図１４（ｄ）に示す線画像Ｉ４を得ることができる。

センサ２の制御回路１０２により図１４（ｄ）に示す線画像が生成されると、照明装置３の制御回路１１２は、当該線画像に描かれた中心線と重なる位置に配置された第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤを点灯させるように、光源ゲート線駆動回路ＧＤ２と光源信号線選択回路ＳＤ２との動作を制御する（ステップＳ４）。

なお、ここでは、センサ２の制御回路１０２と、照明装置３の制御回路１１２とは同期して動作し、信号の授受により、互いの情報を共有することができる場合を想定する。これによれば、ステップＳ４の処理に示すように、照明装置３の制御回路１１２は、センサ２の制御回路１０２により生成された線画像Ｉ４を参照して、発光素子ＬＥＤを点灯させる第２画素ＰＸ２を選択することができる。

センサ２の制御回路１０２は、点灯された発光素子ＬＥＤを含む第２画素ＰＸ２に対応する第１画素ＰＸ１（より詳しくは、点灯された発光素子ＬＥＤを含む第２画素ＰＸ２と平面視において重なる第１画素ＰＸ１）に含まれるフォトダイオードＰＤから検出信号Ｖｄｅｔを取得するように、ゲート線駆動回路ＧＤ１と信号線選択回路ＳＤ１との動作を制御する（ステップＳ５）。

しかる後、センサ２の制御回路１０２は、取得された検出信号Ｖｄｅｔに基づいて生体情報（脈波データ）を算出し（ステップＳ６）、ここでの一連の第２検出処理を終了させる。このような一連の第２検出処理が繰り返し実行されることにより、検出信号Ｖｄｅｔに基づいて算出される生体情報の時間的変化を精度良く検出することが可能である。

以上説明した第２実施形態によれば、生体認証装置１は、上記した第２検出処理により、コントラストの高い画像である階調画像Ｉ２に基づいて二値化画像Ｉ３を生成し、当該二値化画像Ｉ３に基づいて線画像Ｉ４を生成し、その上で、当該線画像Ｉ４に描かれた中心線と重なる位置に配置された第２画素ＰＸ２に含まれる発光素子ＬＥＤだけを点灯させ、かつ、点灯された発光素子ＬＥＤを含む第２画素ＰＸ２に対応する第１画素ＰＸ１に含まれるフォトダイオードＰＤだけから検出信号Ｖｄｅｔを取得するとしている。

これによれば、算出したい生体情報の対象（例えば静脈）が通っている位置にだけ発光素子ＬＥＤの光を照射することができるので、例えば、照明装置３に設けられた発光素子ＬＥＤが全面点灯される場合に比べて、フォトダイオードＰＤから得られる検出信号ＶｄｅｔのＳ／Ｎ比を向上させることが可能である。これにより、検出信号Ｖｄｅｔに基づいて算出される生体情報の時間的変化も精度良く検出することが可能である。

以上説明した第１および第２実施形態においては、図１および図２に示したように、生体認証装置１が平板状である場合を想定したが、生体認証装置１の形状はこれに限定されず、例えば図１５（ａ）に示すようにリング状であっても構わない。この場合、図１５（ａ）に示すように、リング状の生体認証装置１のリング内に指Ｆｇが置かれることにより、図１５（ｂ）に示すように、発光素子ＬＥＤから指Ｆｇに向けて照射された光を、対向配置されたフォトダイオードＰＤにおいて検出することが可能である。このような構成においても、上記した第１および第２検出処理が実行されることにより、上記した第１および第２実施形態に示した効果と同様な効果を得ることが可能である。また、生体認証装置１がリング状であり、かつ、当該リング１周にわたって発光素子ＬＥＤおよびフォトダイオードＰＤが配置されることにより、指Ｆｇの両面（指Ｆｇの表面（指紋側の面）と裏面（爪側の面））の検出座標を算出することが可能となり、ひいては、三次元情報（三次元画像）を生成することも可能である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、生体認証装置１において出力される検出信号ＶｄｅｔのＳ／Ｎ比を向上させ得る生体認証装置１を提供することが可能である。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…生体認証装置、２…センサ、３…照明装置、Ｌ１，Ｌ２…光、Ｆｇ…指。

Claims (10)

1. 第１基材と、前記第１基材にマトリクス状に配列され、受光した光の光量に応じた信号を出力する複数の光電変換素子と、前記複数の光電変換素子の動作を制御する第１制御部と、を含むセンサと、
   第２基材と、前記第２基材にマトリクス状に配列され、前記複数の光電変換素子により受光される光を照射する複数の発光素子と、前記複数の発光素子の動作を制御する第２制御部と、を含む照明装置と、
   を備え、
   前記複数の光電変換素子と前記複数の発光素子とは、互いに対応する複数のグループに各々分けられ、
   前記第１制御部は、
   前記第２制御部により前記発光素子の各グループの所定の位置の発光素子がそれぞれ点灯されると、前記光電変換素子の各グループの所定の位置であって、前記点灯された発光素子に対応する位置の光電変換素子から信号をそれぞれ取得するように前記複数の光電変換素子の動作を制御する、
   生体認証装置。
2. 前記点灯された発光素子と、前記点灯された発光素子に対応する位置の前記光電変換素子とは、平面視において重なる、
   請求項１に記載の生体認証装置。
3. 前記第２制御部は、
   前記発光素子の各グループに含まれる複数の発光素子が、前記所定の位置の発光素子として順に点灯されるように前記複数の発光素子の動作を制御する、
   請求項１または請求項２に記載の生体認証装置。
4. 前記発光素子の各グループに含まれる複数の発光素子の数と、前記光電変換素子の各グループに含まれる複数の光電変換素子の数とは同じであり、１つの光電変換素子に対して１つの発光素子が平面視において重なるように配置される、
   請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の生体認証装置。
5. 前記発光素子の各グループに含まれる複数の発光素子の数と、前記光電変換素子の各グループに含まれる複数の光電変換素子の数とは異なり、１つの光電変換素子に対して複数の発光素子が平面視において重なるように配置される、
   請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の生体認証装置。
6. 前記センサは、
   第１方向に沿って延在し、前記第１方向と交差する第２方向に間隔を置いて並ぶ複数の第１ゲート線と、前記第２方向に沿って延在し、前記第１方向に間隔を置いて並ぶ複数の第１信号線と、前記複数の第１ゲート線に接続される第１ゲート線駆動回路と、前記複数の第１信号線に接続される第１信号線選択回路と、をさらに含み、
   前記照明装置は、
   前記第１方向に沿って延在し、前記第２方向に間隔を置いて並ぶ複数の第２ゲート線と、前記第２方向に沿って延在し、前記第１方向に間隔を置いて並ぶ複数の第２信号線と、前記複数の第２ゲート線に接続される第２ゲート線駆動回路と、前記複数の第２信号線に接続される第２信号線選択回路と、をさらに含み、
   前記複数の光電変換素子は、前記第１ゲート線と前記第１信号線とによって囲まれる領域にそれぞれ設けられ、
   前記複数の発光素子は、前記第２ゲート線と前記第２信号線とによって囲まれる領域にそれぞれ設けられ、
   前記第１制御部は、前記第１ゲート線駆動回路と前記第１信号線選択回路との動作を制御することにより、前記複数の光電変換素子の動作を制御し、
   前記第２制御部は、前記第２ゲート線駆動回路と前記第２信号線選択回路との動作を制御することにより、前記複数の発光素子の動作を制御する、
   請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の生体認証装置。
7. 前記第１制御部は、前記複数の光電変換素子から取得される信号に基づいて認証対象を示す第１画像を生成する、
   請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の生体認証装置。
8. 前記第１制御部は、
   前記生成された第１画像に基づいて、前記第１画像が二値化された第２画像を生成し、前記生成された第２画像に基づいて、前記第２画像の黒色部分の中心線のみが描かれた第３画像を生成し、
   前記第２制御部は、
   前記第１制御部により生成された前記第３画像に描かれた中心線と重なる位置に配置された発光素子を点灯させるように前記複数の発光素子の動作を制御する、
   請求項７に記載の生体認証装置。
9. 前記光電変換素子は、フォトダイオードであり、
   前記発光素子は、マイクロＬＥＤである、
   請求項１～請求項８のいずれか１項に記載の生体認証装置。
10. 基材と、
    受光した光の光量に応じた信号を出力する光電変換素子と、前記光電変換素子により受光される光を照射する発光素子と、を含み、前記基材にマトリクス状に配列された複数の画素と、
    前記複数の画素にそれぞれ含まれる前記光電変換素子と前記発光素子との動作を制御する制御部と、
    を備え、
    前記複数の画素は、複数のグループに分けられ、
    前記制御部は、
    前記各グループの所定の位置の画素に含まれる発光素子をそれぞれ点灯させるように前記発光素子の動作を制御し、かつ、前記所定の位置の画素に含まれる光電変換素子から信号をそれぞれ取得するように前記光電変換素子の動作を制御する、
    生体認証装置。

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