JP4632129B2 - 画像読取装置 - Google Patents

Description

本発明は、検知面に接触させた被写体を回転移動（ローリング）させながら被写体画像を読み取る画像読取装置に関する。

近年、社会情勢の変化により、個人を特定する個人識別又は個人認証に関する技術が、入国管理や防犯、ネットワークへのアクセス、情報管理等の種々の分野において急速に取り入れられるようになってきている。旧来、個人を識別、認証する方法としては、周知の指紋押捺によるものの他、近年においては、眼球の虹彩や、手や指の静脈、人相等の生体固有の情報を対象とした技術が研究され、その一部はすでに実用化されている。また、個人を識別する際の認証精度についても、当該個人識別技術が適用される分野やシステム等に応じて、極めて高度な認証精度が求められるものから簡易的なものまで幅広い技術が研究されている。

例えば、諸外国（例えば、アメリカ合衆国等）における入国管理手続においては、個人識別の手法として、指紋の押捺が義務付けられているが、この際、指の側面までも含む広い範囲の指紋を採取する方式が採用されている場合がある。ここで、指は曲面を有しているため、指の側面を含む広い範囲にインクを付着させ、紙面に載置、密着させた指を回転移動（ローリング）させることにより指紋を紙面に写し取る必要がある。さらに、指紋照合処理を行う際には、紙面に採取した指紋を照合装置等に取り込んで電子化（デジタル化）する処理が必要になり、指紋の採取から照合に至る一連の作業が非常に煩雑になるという問題を有していた。

図２６は、従来技術における指紋読取装置の一例を示す概略構成図である。
上述したような指紋採取、照合作業を軽減する技術としては、例えば、図２６に示すように、三角プリズム（光学プリズム）８１０の一面に設定された検知面８１１に載置された指ＦＧに、光源８２０から光を照射して映し出された指紋の画像を、ＣＣＤ（個体撮像素子）８３０等の２次元センサを用いて撮像して電気信号に変換し、これを量子化することによりデジタル信号からなる画像データを取得する。

そして、このような一連の指紋読取動作を指ＦＧの回転状態（回転移動ＲＬＧにおける各回転状態）ごとに連続的に実行しつつ、合成処理部（又は、回転合成部）８４０において、取得した画像データを合成することにより、指ＦＧの側面までも含む広い範囲の指紋画像（回転指紋画像）を生成することができる。

これによれば、平らな検知面８１１上で指ＦＧを回転移動させる動作のみで順次指紋画像を読み込み、回転指紋画像をデジタル信号として迅速かつ簡易に取得することができるので、指紋の採取から照合に至る一連の作業を簡易に実行することができる。このような構成を有する指紋読取装置については、例えば、特許文献１や特許文献２等に詳しく記載されている。

特開２０００−２６８１６２号公報 （第３頁、図１、図２） 特開２０００−０６７２０８号公報 （第３頁〜第４頁、図１〜図３）

しかしながら、上述したような従来技術においては、１枚の回転指紋画像を生成するために、検知面８１１上を回転移動する指（被写体）ＦＧの各回転状態ごとに、ＣＣＤ８３０により指紋画像を読み取る動作を複数回繰り返し実行するとともに、各回転状態における載置位置ごとの指紋画像を抽出して合成する処理を実行する必要があるため、指紋読取装置における指紋読取動作及び画像合成処理に係る処理負担が極めて大きくなるうえ、指紋読取動作及び画像合成処理に関連する回路規模の増大や製品コストの上昇を招くという問題を有していた。

また、上述した指紋読取動作においては、指の回転移動に合わせて指紋画像を読み取る位置（読取領域）を移動させる必要があるが、この場合、指の載置位置が正確に把握できていない（不明である）ため、読取領域の設定及び読取動作のタイミング制御が複雑で撮像ミスが生じ易く、良好な画質を有する回転指紋画像を取得することができないという問題も有していた。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、曲面を有する被写体（例えば、指）を撮像する際に、当該被写体を所定の読取動作タイミングに対応させて適切に回転させて、良好な画質を有する被写体画像（回転指紋画像）を取得することができるとともに、当該画像読取動作等に係る処理負担を軽減することができる画像読取装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、複数の表示画素が２次元配列された表示画素アレイを具備する画像表示部と、前記表示画素アレイの視野側に配置され、複数の読取画素が２次元配列された透過型の読取画素アレイを具備し、該読取画素アレイ上に設けられた検知面を回転移動する指の指紋パターンを読み取る画像読取部と、前記指紋パターンを読み取る際に、前記画像表示部の前記表示画素アレイに、指の回転移動を誘導する誘導光としての誘導画像を、該誘導画像の表示位置が指紋パターンの読み取り位置に対応させて変化するように、表示させる表示制御部と、を備え、前記読取画素は、前記画像表示部から放射され、前記読取画素アレイを介して、前記検知面を回転移動する前記指に照射された前記誘導光の反射光を受光して、前記指の指紋パターンを明暗情報として読み取るフォトセンサであることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記表示画素アレイは、液晶画素を２次元配列した透過型の液晶表示パネルであることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の画像読取装置において、前記表示画素アレイは、発光素子を含む前記表示画素を２次元配列した自己発光型の表示パネルであり、該表示パネルから放射される光が、前記読取画素アレイを介して、前記視野側に透過するように構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、曲面を有する被写体（例えば、指）を撮像する際に、当該被写体を所定の読取動作タイミングに対応させて適切に回転させて、良好な画質を有する被写体画像（回転指紋画像）を取得することができるとともに、当該画像読取動作等に係る処理負担を軽減することができる。

以下に、本発明に係る画像読取装置及びその画像読取方法について、実施の形態を示して詳しく説明する。
［第１の実施形態］
＜全体構成＞
まず、本発明に係る画像読取装置の全体構成について簡単に説明する。

図１は、本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。ここで、図１（ａ）は、本実施形態に係る画像読取装置の概略斜視図であり、図１（ｂ）は、画像読取装置の概略断面図である。なお、本実施形態においては、画像表示部として透過型の表示画素アレイを備え、該画像表示部の背面側に、面光源型のバックライトを配置した構成を示す。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る画像読取装置ＤＶＣは、大別して、液晶表示装置等の透過型の画像表示部２００と、該画像表示部２００の視野側（図面上方）に配置された、透過型の画像読取部１００と、画像表示部２００の背面側（視野側の反対側；図面下方）に配置されたバックライト（面光源）３００と、を備え、少なくとも、画像読取部１００の読取画素アレイ１４０により規定される被写体の画像読取エリアが、画像表示部２００の表示画素アレイ２５０により規定される画像表示エリアに平面的に重なるように設定された構成を有している。

ここで、図１（ａ）、（ｂ）においては、図示の都合上、画像表示部２００と画像読取部１００との間、画像表示部２００とバックライト３００との間が、相互に離間するように示したが、これらの構成は、相互に密着した積層構造を有するものであってもよいし、各構成間に、拡散フィルムや偏光板等の光学部材を介在させて密着した積層構造を有するものであってもよい。

また、本実施形態に適用されるバックライト３００は、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、画像表示部２００の背面側に、対向して配置されたアクリル板等からなる導光板３１０と、該導光板３１０の一側方端面側に設けられた、冷陰極線管や発光ダイオード（ＬＥＤ）等からなる光源３２０と、を備えた構成を適用することができるが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）や発光ダイオード等の自発光素子を２次元配列した平面型の光源を適用するものであってもよい。

画像表示部２００は、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、上述したバックライト３００において光が放射される導光板３１０の一面側（視野側）に配置されたガラス基板等の透明な絶縁性基板２１０と、該絶縁性基板２１０の一面側（視野側）に対向するように配置された透明な対向基板２２０と、絶縁性基板２１０及び対向基板２２０間に設けられた電極層や配線層、該電極層間に液晶が封入された液晶封入層２４０等からなり、画像表示エリアの全域にわたり、２次元配列された複数の液晶画素（表示画素）と、各液晶画素ごとに設けられた画素トランジスタ（詳しくは後述する）と、を備えた構成を有している。
ここで、上記画像表示エリアに２次元配列された複数の液晶画素は、表示画素アレイ２５０を構成する。また、対向基板２２０が配置されていない領域の絶縁性基板２１０上には、表示画素アレイ２５０における画像情報の表示動作を制御するための表示駆動用のドライバ（後述するゲートドライバ、ソースドライバ）２３０等が設けられている。

画像読取部１００は、例えば、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した画像表示部２００の視野側に配置されたガラス基板等の透明な絶縁性基板１１０と、該絶縁性基板１１０上であって、上記画像読取エリアに２次元配列された複数のフォトセンサ（読取画素）からなる読取画素アレイ１４０と、読取画素アレイ１４０における画像情報の読取動作を制御するための走査ドライバ（走査制御手段）１２０及び読出ドライバ（読出制御手段）１３０と、を備えた構成を有している。

そして、本実施形態においては、バックライト３００から放射された光が、画像表示部２００の表示画素アレイ２５０を構成する絶縁性基板２１０及び対向基板２２０を透過し、画像読取部１００の読取画素アレイ１４０を構成する絶縁性基板１１０を介して視野側に放射されることにより、画像表示エリアに表示された所望の画像情報を使用者に視認させることができる（画像表示機能）とともに、画像読取部１００の画像読取エリアに載置された被写体に照射されて反射した光を読取画素アレイ１４０を構成する各フォトセンサにより検出することにより被写体の画像パターンを読み取ることができる（画像読取機能）。

以下、各構成について、具体的に説明する。
＜画像表示部＞
図２は、本実施形態に係る画像読取装置に適用される画像表示部の一例を示す要部構成図である。ここでは、画像表示部として、周知のアクティブマトリクス型の駆動方式に対応した画素構造及びドライバ構造を備える液晶表示装置を適用した場合について説明する。

図２に示すように、本実施形態に係る画像表示部（液晶表示装置）２００は、大別して、多数の液晶画素（表示画素）Ｐｘを２次元配列した透過型の液晶画素アレイ（表示画素アレイ、液晶表示パネル）２５０Ｐと、該液晶画素アレイ２５０Ｐの各行の液晶画素Ｐｘ群を行方向に接続して伸延する走査ラインＳＬと、各液晶画素Ｐｘを列方向に接続して伸延するデータラインＤＬと、各走査ラインＳＬに接続されたゲートドライバ（走査ドライバ）２３１と、各データラインＤＬに接続されたソースドライバ（データドライバ）２３２と、を有して構成されている。ここで、ゲートドライバ２３１及びソースドライバ２３２は、図１に示した表示駆動用のドライバ２３０を構成する。

なお、図２において、垂直制御信号は、ゲートドライバ２３１において、各行の液晶画素Ｐｘ群を選択状態に設定するための走査信号を順次生成して出力するための制御信号であり、水平制御信号は、ソースドライバ２３２において、ゲートドライバ２３１により選択状態に設定された各液晶画素Ｐｘに対して表示データに基づく階調表示を行うための表示信号電圧を生成して印加するための制御信号である。これらの制御信号はいずれも、例えば、図示を省略したＬＣＤコントローラ（タイミング制御手段）等により生成されて供給される。

液晶画素アレイ２５０Ｐは、概略、図２に示すように、相互に直交して配設された複数の走査ラインＳＬ及び複数のデータラインＤＬの各交点近傍に、液晶画素Ｐｘが接続されて、マトリクス状に配列された構成を有している。ここで、各液晶画素Ｐｘは、周知のように、走査ラインＳＬにゲート端子が接続され、データラインＤＬにソース端子が接続された画素トランジスタＴＦＴと、該画素トランジスタＴＦＴのドレイン端子に一端側（画素電極）が接続され、コモン信号電圧Ｖcomが他端側（共通電極）に印加される液晶容量Ｃlcと、該液晶容量Ｃlcに並列に、画素トランジスタＴＦＴのドレイン端子に一端側（容量電極）が接続され、共通ラインＣＬを介して共通電圧Ｖcs（例えば、コモン信号電圧Ｖcom）が他端側（対向電極）に印加される蓄積容量Ｃｓと、を備えた構成を有している。
なお、図２に示した各液晶画素Ｐｘ間には遮光性材料からなるブラックマトリクス（図示を省略）が設けられた構成を有するものであってもよい。

ゲートドライバ２３１は、例えば、図２に示すように、概略、図示を省略したＬＣＤコントローラ等から供給される垂直制御信号（スタート信号、基準クロック信号、出力イネーブル信号等）に基づいて、各行の走査ラインＳＬに対応するシフト信号を順次出力するシフトレジスタ回路部２３１ｓと、該シフトレジスタ回路部２３１ｓから順次出力されるシフト信号を、所定の信号レベルに増幅して走査信号として、各走査ラインＳＬに出力する出力バッファ部２３１ｂと、を有して構成されている。

また、ソースドライバ２３２は、例えば、図２に示すように、概略、図示を省略したＬＣＤコントローラ等から出力される水平制御信号（スタート信号、基準クロック信号、出力イネーブル信号等）に基づいて、各データラインＤＬに対応するシフト信号を順次出力するシフトレジスタ回路部２３２ｓと、該シフトレジスタ回路部２３２ｓから順次出力されるシフト信号に基づくタイミングで、アナログ信号からなる表示データ（アナログＲＧＢ）を１行単位で取り込んで保持するサンプルホールド回路部２３２ｈと、該サンプルホールド回路部２３２ｈにより保持された表示データに対応する信号電圧を、所定の信号レベルに増幅して表示信号電圧として、各データラインＤＬに出力する出力バッファ部２３２ｂと、を有して構成されている。

なお、図示を省略したＬＣＤコントローラ（表示制御部）は、少なくとも、画像表示部２００に供給される水平同期信号、垂直同期信号、システムクロック等の各種タイミング信号に基づいて、上記水平制御信号及び垂直制御信号を生成して、ゲートドライバ２３１及びソースドライバ２３２に供給する。

このような構成を有する画像表示部２００における駆動制御方法は、まず、水平制御信号に基づいて、ソースドライバ２３２により液晶画素アレイ２５０Ｐの１行分の表示データが順次取り込み保持される。一方、垂直制御信号に基づいて、ゲートドライバ２３１により液晶画素アレイ２５０Ｐに配設された各走査ラインＳＬに走査信号を順次印加して各行の液晶画素Ｐｘを選択状態に設定する。そして、上記保持した表示データに対応する行の液晶画素Ｐｘの選択タイミングに同期して、ソースドライバ２３２により、上記保持した表示データに対応する表示信号電圧を、各データラインＤＬを介して各表示画素Ｐｘに一斉に印加することにより、当該選択状態に設定された各液晶画素Ｐｘに充填された液晶分子が、上記表示データに応じた配向状態に制御される。

このような一連の動作を、液晶画素アレイ２５０Ｐの各行に対して繰り返し実行することにより、上記表示データに基づく階調表示が行われ、このとき、バックライト３００を点灯動作させて、放射光を液晶画素アレイ２５０Ｐの背面側から視野側に透過させることにより、表示された所望の画像情報が使用者により視認される。

＜画像読取部＞
図３は、本実施形態に係る画像読取装置に適用される画像読取部の一例を示す要部構成図である。なお、本実施形態及び以下に示す各実施形態においては、画像読取部を構成する読取画素として、後述するダブルゲート型フォトセンサを適用した場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、要するに、透過型の読取画素アレイにより構成され、上述した画像表示部において表示された画像情報が、読取画素アレイを介して、視野側から良好な輝度階調で視認することができるものであれば、他の素子構造や回路構成を有するものであってもよいことはいうまでもない。

図３に示すように、本実施形態に係る画像読取部１００は、大別して、多数のフォトセンサ（読取画素；後述するダブルゲート型フォトセンサ）ＰＳを、例えば、ｎ行×ｍ列（ｎ、ｍは任意の正の整数）のマトリクス状に配列した透過型のフォトセンサアレイ（読取画素アレイ）１４０Ｐと、各フォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧを行方向に接続して伸延するトップゲートラインＬｔと、各フォトセンサＰＳのボトムゲート端子ＢＧを行方向に接続して伸延するボトムゲートラインＬｂと、各フォトセンサＰＳのドレイン端子Ｄを列方向に接続して伸延するドレインライン（データライン）Ｌｄと、ソース端子Ｓを所定の低電位電圧（例えば、接地電位）Ｖssに共通に接続するソースライン（コモンライン）Ｌｓと、各トップゲートラインＬｔに接続されたトップゲートドライバ１２０Ｔと、各ボトムゲートラインＬｂに接続されたボトムゲートドライバ１２０Ｂと、各ドレインラインＬｄに接続されたドレインドライバ１３０Ｄと、を有して構成されている。ここで、トップゲートドライバ１２０Ｔ及びボトムゲートドライバ１２０Ｂは、図１に示した走査ドライバ１２０に対応し、ドレインドライバ１３０Ｄは、読出ドライバ１３０に対応する。

なお、図３に示したトップゲート制御信号は、トップゲートドライバ１２０Ｔにおいて後述するリセット電圧（リセットパルス）及びキャリヤ蓄積電圧のいずれかとして、選択的に出力される信号φＴ１、φＴ２、…φＴｉ、…φＴｎ（ｉは１≦ｉ≦ｎとなる任意の正の整数）を生成するための制御信号であり、ボトムゲート制御信号は、ボトムゲートドライバ１２０Ｂにおいて後述する読み出し電圧及び非読み出し電圧のいずれかとして、選択的に出力される信号φＢ１、φＢ２、…φＢｉ、…φＢｎを生成するための制御信号であり、ドレイン制御信号は、ドレインドライバ１３０Ｄにおいて後述するプリチャージ電圧Ｖpgを各フォトセンサＰＳに印加するとともに、各フォトセンサＰＳに蓄積されたキャリヤに対応するデータ電圧Ｖrdの読み出しを制御するための制御信号である。これらの制御信号はいずれも、例えば、図示を省略したシステムコントローラ（タイミング制御手段）等により生成されて供給される。

（フォトセンサＰＳ）
図４は、本実施形態に係る画像読取部に適用可能なフォトセンサの素子構造を示す概略断面図である。ここで、図４（ａ）は、本実施形態に係るフォトセンサの一構成例を示す概略断面図であり、図４（ｂ）は、本実施形態に係るフォトセンサの等価回路図である。

上述した画像読取部１００（フォトセンサアレイ１４０Ｐ）に適用可能なフォトセンサＰＳは、図４（ａ）に示すように、概略、励起光（ここでは、可視光）の入射により電子−正孔対が生成されるアモルファスシリコン等の半導体層（チャネル領域）１１と、該半導体層１１の両端に、各々ｎ^＋シリコンからなる不純物層（オーミックコンタクト層）１７、１８を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明なドレイン電極１２（ドレイン端子Ｄ）及びソース電極１３（ソース端子Ｓ）と、半導体層１１の上方（図面上方）にブロック絶縁膜（ストッパ膜）１４及び上部ゲート絶縁膜１５を介して形成され、酸化スズ膜やＩＴＯ膜（インジウム−スズ酸化膜）等の透明電極層からなり、可視光に対して透過性を示すトップゲート電極ＴＧｘ（第１のゲート電極；トップゲート端子ＴＧ）と、半導体層１１の下方（図面下方）に下部ゲート絶縁膜１６を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミニウム、アルミニウム合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明な（遮光性を有する）ボトムゲート電極ＢＧｘ（第２のゲート電極；ボトムゲート端子ＢＧ）と、を有して構成されている。

すなわち、本実施形態に係るフォトセンサアレイ１４０Ｐに適用されるフォトセンサＰＳは、いわゆる、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）であって、半導体製造技術を適用して、図４（ａ）に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁性基板１１０上に薄膜形成されている。また、該フォトセンサＰＳを含む絶縁性基板１１０の一面側（視野側；図面上方）全体には保護絶縁膜（パッシベーション膜）１９が被覆形成されて、該保護絶縁膜１９の上面を検知面ＤＴＣとして、被写体を載置することにより、フォトセンサＰＳへの電気的、物理的、化学的なダメージを抑制するように構成されている。

なお、図４（ａ）に示したフォトセンサＰＳにおいて、トップゲート絶縁膜１５、ブロック絶縁膜１４、ボトムゲート絶縁膜１６を構成する絶縁膜、及び、トップゲート電極ＴＧｘ上に設けられる保護絶縁膜１９は、いずれも半導体層１１を励起する可視光に対して高い透過率を有する材質、例えば、窒化シリコンや酸化シリコン等により構成されていることにより、絶縁性基板１１０側（図面下方）に設けられた光源（図示を省略；上述した画像表示部２００の背面側に設けられたバックライト３００に相当する）からの放射光を図面上方に透過させるとともに、保護絶縁膜１９の上面に設けられた検知面ＤＴＣに載置された被写体に反射してフォトセンサＰＳ（詳しくは、半導体層１１）に入射する光のみを検知する構造を有している。

また、図４（ａ）に示したような素子構造を有するフォトセンサＰＳは、一般に、図４（ｂ）に示すような等価回路により表される。ここで、ＴＧはトップゲート電極ＴＧｘに電気的に接続されたトップゲート端子、ＢＧはボトムゲート電極ＢＧｘに電気的に接続されたボトムゲート端子、Ｄはドレイン電極１２に電気的に接続されたドレイン端子、Ｓはソース電極１３に電気的に接続されたソース端子である。

（トップゲートドライバ１２０Ｔ／ボトムゲートドライバ１２０Ｂ）
図５は、本実施形態に係る画像読取部に適用可能なトップゲートドライバ又はボトムゲートドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。ここで、トップゲートドライバ１２０Ｔ及びボトムゲートドライバ１２０Ｂは、略同等の構成を有しているので、以下の説明においては、主に、トップゲートドライバを例にして構成を説明する。

トップゲートドライバ１２０Ｔ（又は、ボトムゲートドライバ１２０Ｂ）は、例えば、図５に示すように、概略、図示を省略したシステムコントローラ等からトップゲート制御信号（又は、ボトムゲート制御信号）として供給されるスタート信号、基準クロック信号、出力イネーブル信号等に基づいて、スタート信号を基準クロック信号に基づくタイミングで順次次段へシフトしつつ、出力イネーブル信号等に基づくタイミングで、各行のトップゲートラインＬｔ（又は、ボトムゲートラインＬｂ）に対応するシフト信号ＳＧ１、ＳＧ２、・・・ＳＧｎとして出力するシフトレジスタ回路部１２１と、該シフトレジスタ回路部１２１から順次出力されるシフト信号ＳＧ１、ＳＧ２、・・・ＳＧｎを、所定の信号レベルに増幅してリセットパルスφＴｉ（又は、読み出しパルスφＢｉ）として、各トップゲートラインＬｔ（又は、ボトムゲートラインＬｂ）に出力する出力バッファ部１２２と、を有して構成されている。

（ドレインドライバ１３０Ｄ）
図６は、本実施形態に係る画像読取部に適用可能なドレインドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。
ドレインドライバ１３０Ｄは、例えば、図６に示すように、概略、図示を省略したシステムコントローラ等からドレイン制御信号として供給されるスタート信号、基準クロック信号、出力イネーブル信号等に基づいて、スタート信号を基準クロック信号に基づくタイミングで順次次段へシフトしつつ、出力イネーブル信号等に基づくタイミングで各ドレインラインＬｄに対応するシフト信号ＳＤ１、ＳＤ２、・・・ＳＤｍとして出力するシフトレジスタ回路部１３１と、ドレイン制御信号として供給されるプリチャージ信号φpgに基づくタイミング（後述するプリチャージ期間）で、各ドレインラインＬｄに所定のプリチャージパルス（プリチャージ電圧Ｖpg）を一斉に印加するプリチャージ回路部１３５と、ドレイン制御信号として供給されるサンプリング信号に基づくタイミング（後述する読み出し期間）で、各ドレインラインＬｄを介して各フォトセンサＰＳに蓄積されたキャリヤに対応する各データ電圧Ｖrd（ドレインライン電圧ＶＤ）を並列的に読み出して保持するサンプリング回路部１３４と、該サンプリング回路部１３４により読み出された（保持された）各データ電圧Ｖrdを所定の信号レベルに増幅するソースフォロワ回路部１３３と、上記シフトレジスタ回路部１３１から順次出力されるシフト信号ＳＤ１、ＳＤ２、・・・ＳＤｍに基づくタイミングで、ソースフォロワ回路部１３３から出力される増幅されたデータ電圧を、時系列的に取り出してシリアル信号に変換し、読取データ信号Ｖdataとして出力するパラレル−シリアル変換回路部１３２と、を有して構成されている。

（画像読取部の駆動制御方法）
次いで、上述した画像読取部の駆動制御方法について、図面を参照して説明する。
図７は、本実施形態に係る画像読取部における駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。また、図８は、本実施形態に係る画像読取部において、指紋を読み取る場合の画像読取動作を示す概念図である。ここで、図８においては、図示の都合上、フォトセンサアレイ１４０Ｐの断面部分を表すハッチングの一部を省略する。

上述したフォトセンサアレイ１４０Ｐの駆動制御方法は、例えば、図７に示すように、所定の処理動作期間（１処理サイクル）に、リセット期間Ｔrst、電荷蓄積期間Ｔａ、プリチャージ期間Ｔprch及び読み出し期間Ｔreadを設定することにより実現される。
図７に示すように、まず、リセット期間Ｔrstにおいては、トップゲートドライバ１２０ＴによりトップゲートラインＬｔを介して、ｉ行目のフォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧにリセットパルスφＴｉ（例えば、トップゲート電圧（＝リセットパルス電圧）Ｖtg＝＋１５Ｖのハイレベル）を印加して、半導体層１１に蓄積されているキャリヤ（ここでは、正孔）を放出するリセット動作（初期化動作）を実行する。

次いで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、トップゲートドライバ１２０Ｔによりトップゲート端子ＴＧにローレベルのバイアス電圧φＴｉ（例えば、トップゲート電圧Ｖtg＝−１５Ｖ）を印加することにより、上記リセット動作を終了し、電荷蓄積動作（キャリヤ蓄積動作）をスタートする。

ここで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、図８に示すように、図４に示したフォトセンサＰＳが形成された透明な絶縁性基板１１０の下方（画像表示部２００の背面側）に配置されたバックライト３００から放射された光Ｌｘが、（画像表示部２００及び）画像読取部１００を透過して、フォトセンサアレイ１４０Ｐの上面の検知面ＤＴＣに密着して載置された被写体（指ＦＧ）に照射され、該光Ｌｘの反射光Ｌｙが、透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｘを通過して半導体層１１に入射する。これにより、電荷蓄積期間Ｔａ中に半導体層１１に入射した光量に応じて、半導体層１１の入射有効領域（キャリヤ発生領域）で電子−正孔対が生成され、半導体層１１とブロック絶縁膜１４との界面近傍（チャネル領域周辺）に正孔が蓄積される。

そして、プリチャージ期間Ｔprchにおいては、上記電荷蓄積期間Ｔａに並行して、ドレイン制御信号として供給されるプリチャージ信号φpgに基づいて、ドレインドライバ１３０ＤによりドレインラインＬｄを介してドレイン端子Ｄにプリチャージパルス（例えば、プリチャージ電圧Ｖpg＝＋５Ｖ）を印加し、ドレイン電極１２に電荷を保持させるプリチャージ動作を実行する。

次いで、読み出し期間Ｔreadにおいては、上記プリチャージ期間Ｔprchが経過した後、ボトムゲートドライバ１２０ＢによりボトムゲートラインＬｂを介して、ボトムゲート端子ＢＧに読み出しパルスφＢｉ（例えば、ボトムゲート電圧（＝読み出しパルス電圧）Ｖbg＝＋１０Ｖのハイレベル）を印加することにより、電荷蓄積期間Ｔａに上記チャネル領域に蓄積されたキャリヤ（正孔）に応じたドレイン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd；電圧信号）を、ドレインラインＬｄを介してドレインドライバ１３０Ｄにより読み出す読み出し動作が実行される。

ここで、読み出しパルスφＢｉの印加期間（読み出し期間）におけるドレイン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd）の変化傾向は、電荷蓄積期間Ｔａに蓄積されたキャリヤが多い場合（明状態）には、電圧が急峻に低下する傾向を示し、一方、蓄積されたキャリヤが少ない場合（暗状態）には緩やかに低下する傾向を示すので、例えば、読み出し期間Ｔreadの開始から所定の時間経過後のデータ電圧Ｖrdを検出することにより、フォトセンサＰＳに入射した光の量、すなわち、被写体の明暗パターンに対応した明度データ（明暗情報）を検出することができる。

そして、このような特定の行（ｉ行目）に対する一連の明度データ検出動作を１処理サイクルとして、上述したフォトセンサアレイ１４０Ｐの各行（ｉ＝１、２、・・・ｎ）に対して、同等の動作処理を繰り返し実行することにより、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサＰＳからなるフォトセンサアレイ１４０Ｐを、被写体の２次元画像パターン（指紋画像）を明度データとして読み取るモノクローム型の画像読取部として動作させることができる。なお、上述した一連の画像読取部の駆動制御動作は、例えば、後述するコントローラ（第３の実施形態参照）等により制御される。

＜画像読取装置の画像読取方法＞
次に、上述した画像表示部を備えた画像読取装置において、指紋を読み取る場合の全体動作（指紋読取動作）について詳しく説明する。
図９は、本実施形態に係る画像読取装置において、指紋を読み取る場合の全体動作の一例を示すフローチャートである。また、図１０は、本実施形態に係る画像読取装置において、指紋を読み取る動作に先立って実行されるデモンストレーション表示の一例を示す概略図である。図１１は、本実施形態に係る画像読取装置において、指紋を読み取る動作における指の回転移動を示す概念図である。

本実施形態に係る画像読取装置ＤＶＣにおける指紋読取動作は、図９に示すように、まず、被写体の画像パターンの読取動作（指紋読取動作）に先立って、指紋読取動作において実際に被写体（指）を回転移動させる場合と同等の被写体の動きをデモンストレーション画像（誘導情報）により表示する（ステップＳ１０１）。

ここで、デモンストレーション画像の表示は、具体的には、まず、図１０（ａ）に示すように、画像読取装置ＤＶＣの画像表示部２００に設定された画像表示エリアＡＲｉにおいて、指紋読取動作の始点側となる端部領域（回転移動の始点領域；図では、画像表示エリアＡＲｉの右側端部領域）に、指の一方側（右側）の側面がフォトセンサアレイ１４０Ｐ上の検知面ＤＴＣに密着しているように認識される被写体像ＦＧｉを表示する。

次いで、図１０（ｂ）に示すように、画像表示エリアＡＲｉにおいて、例えば、指紋読取動作の中間点となる中心領域に、図１０（ａ）に示した状態から指を回転させて、指の略正面領域（腹部）が検知面ＤＴＣに密着しているように認識される被写体像ＦＧｉを表示し、さらに、図１０（ｃ）に示すように、画像表示エリアＡＲｉにおいて、指紋読取動作の終点側となる端部領域（回転移動の終点領域；図では、画像表示エリアＡＲｉの左側端部領域）に、図１０（ｂ）に示した状態から指をさらに回転させて、指の他方側（左側）の側面が検知面ＤＴＣに密着しているように認識される被写体像ＦＧｉを表示する。

このように、被写体である指の回転移動の状態を、図１０（ａ）〜（ｃ）の順に時系列的に表示することにより、後述する指紋読取動作における指の載置位置や回転移動の方法、当該回転移動の概略速度等を、画像読取装置ＤＶＣの使用者に視覚を通して直感的に認識させることができる。

ここで、図１０においては、指の回転移動を示すデモンストレーション画像として、指の回転移動の３状態（始点、中間点、終点）のみを示したが、これらの３状態を含む連続した画像を所定の時間間隔でコマ送り表示するものであってもよいし、当該時間間隔をさらに短くして、滑らかな動画像として表示するものであってもよい。要するに、少なくとも、画像読取装置ＤＶＣの使用者に対して、後述する指紋読取動作における指の載置位置や移動方法等を直感的に認識させることができる表示であればよく、さらに、上記図１０（ａ）〜（ｃ）に示したようなデモンストレーション画像だけでなく、指紋読取動作に関連する情報を文字情報やイラスト、音声情報等を付加的に用いるものであってもよい。

次いで、図１１（ａ）に示すように、画像読取部１００に設定された画像読取エリアＡＲｓの上記始点領域に、使用者が被写体となる指を傾斜させて、指ＦＧの一方側（右側）の側面が密着するように載置し（ステップＳ１０２）、その後、例えば、使用者が指紋読取動作を開始するためのスイッチを押す等の操作を行うことにより（ステップＳ１０３）、上述した画像読取部１００における駆動制御方法に基づいて、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、指ＦＧの回転移動方向に対応して、画像読取エリアＡＲｓの一方側（図面右側）から他方側（図面左側）へ読取領域（読取動作を実行している行）ＲＧｓを走査しながら指紋を読み取る指紋読取動作（画像読取動作）を実行する（ステップＳ１０４）。

ここで、ステップＳ１０４における指紋読取動作は、図３に示した画像読取部１００（フォトセンサアレイ１４０Ｐ）において、１行目のフォトセンサＰＳから順に行ごとに指紋を読み取る動作を、一定方向（図３の下方）に走査するように順次行うことになるが、このとき、使用者は、当該指紋読取動作に先立って（直前に）表示されたデモンストレーション画像に基づいて、指の載置位置や回転移動の方法、当該回転移動の概略速度等を認識しているので、当該デモンストレーション画像と同様のタイミングで指ＦＧを回転移動させることにより、画像読取部１００において、読取動作を実行している行（読取領域ＲＧｓ）のフォトセンサＰＳの直上に、指ＦＧが載置されるとともに、当該指ＦＧの概ね所望の領域が検知面ＤＴＣに密着された状態を実現することができる。

したがって、本実施形態に係る画像読取装置及びその駆動制御方法によれば、画像表示部上に透過型の画像読取部を積層した構成を有しているので、指紋読取動作に先立って、画像表示部にデモンストレーション画像を表示することにより、画像読取動作を実行する行のフォトセンサの配置位置に対して、概ね対応する領域に指を載置させることができ、さらに、フォトセンサアレイにおける各行の走査速度に概ね対応させて指を回転移動させることができる。

これにより、指の回転移動に対応させて画像読取動作のタイミング制御を行う必要がなく、また、画像読取動作中に指の載置位置を指示するためのガイド表示機構等を別途設ける必要もないので、簡易な制御方法かつ簡易な装置構成で、撮像ミスを抑制しつつ、良好な画質を有する指紋画像（回転指紋画像）を取得することができる。

特に、本実施形態においては、検知面上を回転移動する指（被写体）の各回転状態（載置位置）ごとに、当該指が密着した領域の指紋画像を読み取ることができ、また、当該読取領域における画像読取動作を、読取領域を走査しながら順次繰り返し実行することにより、フォトセンサアレイにおける１回の走査駆動制御（読取動作）のみで、曲面を有する指の側面をも含む広い範囲の指紋画像を迅速かつ良好に取得することができる。

また、フォトセンサアレイの各行（読取領域）ごとの画像読取動作により出力される読取データ信号がそのまま指紋画像の一部を構成するので、上述した従来技術に示したように指紋画像の抽出、合成といった複雑な処理を行う必要がなく、動作処理負担を軽減することができるとともに、簡易な回路構成で適切に画像読取動作（指紋読取動作）を実行することができる。

さらに、本実施形態においては、画像読取装置の構成として、液晶表示装置等からなる薄型の画像表示部の視野側に、透明な絶縁性基板上に薄膜技術を用いて製造された透過型のフォトセンサアレイを備えた画像読取部を配置（積層）した構成を有しているので、従来技術に示したような三角プリズムやＣＣＤ等を用いた光学系を有する装置構成に比較して、画像読取装置（指紋読取装置）全体を大幅に小型薄型化することができ、当該画像読取装置を小型の電子機器等にも良好に適用することができる。

＜画像読取装置の他の構成例＞
次に、本実施形態に係る画像読取装置の他の構成例について説明する。
図１２は、本実施形態に係る画像読取装置の他の例を示す全体構成図である。ここで、図１２（ａ）は、本構成例に係る画像読取装置の概略斜視図であり、図１２（ｂ）は、画像読取装置の概略断面図である。なお、上述した実施形態と同等の構成については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。

上述した実施形態（図１参照）においては、面光源を構成するバックライト３００と、透過型の液晶画素アレイ２５０Ｐを備えた画像表示部２００を適用した構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、画像読取部１００（フォトセンサアレイ１４０Ｐ）上の検知面ＤＴＣに載置された被写体（指）に対して、画像読取部１００の背面側（視野側と反対側）から光を照射することができる構成を有しているものであればよい。例えば、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、絶縁性基板４１０上に有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子）や発光ダイオード等の発光素子を含む表示画素を２次元配列した表示画素アレイ４３０を備えた自己発光型の画像表示部（画像表示部、面光源、自己発光型の表示パネル）４００を適用するものであってもよい。

ここで、例えば、有機ＥＬ素子を含む表示画素を適用する場合にあっては、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、上記絶縁性基板４１０の一面側（図面上方）に、各画素領域に対応して有機ＥＬ層及び電極層（図示を省略）等により形成された表示画素を、２次元配列した表示画素アレイ４３０により画像表示エリアが規定され、該画像表示エリア以外の領域の絶縁性基板４１０に配置された表示駆動用のドライバ４２０から供給される制御信号に基づいて、表示駆動動作が制御される。

このような自己発光型の画像表示部を備えた画像読取装置によれば、当該画像表示部から放射される光により、所望の画像情報の表示動作、及び、画像読取部における被写体の画像パターン（指紋）の読取動作の双方を実現することができるので、上述した実施形態（図１参照）に示したバックライトや、該バックライトを点灯制御（発光制御）するための制御回路や電源回路等を省略して画像読取装置の装置構成をより小型、軽量、薄型化することができるとともに、消費電力の大幅な削減を図ることができる。

［第２の実施形態］
次に、本発明に係る画像読取装置及びその画像読取方法の第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
＜画像読取装置＞
図１３は、第２の実施形態に係る画像読取装置に適用される画像読取部の一例を示す要部構成図である。ここで、上述した第１の実施形態と同等の構成については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。

上述した第１の実施形態においては、指紋読取動作に先立ってデモンストレーション画像を表示する場合について説明したが、本実施形態においては、指紋読取動作中、指（被写体）に照射する光を、画像読取エリアの全域ではなく、画像読取動作を実行している行（読取領域）に対応する領域のみを介して透過させるように設定されている。

このような指紋読取動作を実現するために、本実施形態に係る画像読取装置ＤＶＣに適用される画像読取部１００（フォトセンサアレイ１４０Ｐ）は、図１３に示すように、行ごとに配列されたフォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧ相互を共通に接続するトップゲートラインＬｔと、ボトムゲート端子ＢＧ相互を共通に接続するボトムゲートラインＬｂとの配置関係が、行番号の小さい側にボトムゲートラインＬｂが配設されるとともに、行番号の大きい側（画像読取動作が実行される行の走査方向（図中、矢印で表記）；換言すれば、指ＦＧの回転移動方向）にトップゲートラインＬｔが配設されるように構成されている。

＜画像読取装置の画像読取方法＞
次に、上述した画像読取部を備えた画像読取装置における指紋読取動作（画像読取動作）について説明する。
図１４は、本実施形態に係る画像読取装置における指紋読取動作の一例を示すフローチャートである。また、図１５は、本実施形態に係る画像読取装置において、指紋読取動作における指への光の照射状態を示す概念図である。ここで、上述した第１の実施形態と同等の制御動作については、その説明を簡略化する。

本実施形態に係る画像読取装置ＤＶＣにおける指紋読取動作は、図１４に示すように、上述した第１の実施形態（図９参照）と同様に、まず、指紋読取動作に先立って、所定のデモンストレーション画像を画像表示部２００に表示して（ステップＳ２０１）、指紋読取動作における指の載置位置や回転移動の方法、当該回転移動の概略速度等を、画像読取装置ＤＶＣの使用者に認識させる。

次いで、上記デモンストレーション画像にしたがって、画像読取部１００に設定された画像読取エリアＡＲｓの始点領域に指ＦＧを載置し（ステップＳ２０２）、その後、指紋読取動作を開始する操作を行うことにより（ステップＳ２０３）、図１５（ａ）〜（ｃ）に示すように、指の回転移動に対応して、画像読取エリアＡＲｓの一方側（図面右側）から他方側（図面左側）へ読取領域（読取動作を実行している行）を走査しながら指紋を読み取る指紋読取動作（画像読取動作）を実行する（ステップＳ２０４）。

ここで、ステップＳ２０４における指紋読取動作においては、指ＦＧに光を照射する照射領域（照明領域；誘導情報）を、当該指紋読取動作における電荷蓄積時間に対応する行範囲を含む領域（少なくとも読取動作を実行している１行の読取領域ＲＧｓを、最小限の領域とする任意の範囲の領域）に設定し、当該照射領域を指ＦＧの回転移動に対応させて（実際にはデモンストレーション画像により表示した指の移動方法、移動速度等に対応するものであって、上記指紋読取動作における読取領域ＲＧｓの走査制御に対応させて）順次移動させていくように制御する。

ここで、図１３に示したフォトセンサアレイ１４０Ｐを備えた画像読取部１００において、上記照射領域（照明領域）となる画像表示部２００における白表示領域ＤＳｗの幅は、上述した画像読取動作が行われる各行のトップゲートラインＬｔとボトムゲートラインＬｂ間の幅が最小単位幅となるように設定される。

この照射領域ＤＳｗを読取領域ＲＧｓの走査制御に対応させて順次移動させていく方法は、具体的には、画像表示部２００に設定された画像表示エリアＡＲｉにおいて、少なくとも上記読取領域ＲＧｓを最小限の領域として含む任意の範囲の領域に対応して、白表示領域ＤＳｗを設定し、画像表示エリアＡＲｓのその他の領域を黒表示領域ＤＳｂに設定する。

より具体的には、画像読取動作時に、被写体（指）の所定の領域に対して光を照射するために、画像表示部２００において設定される白表示領域ＤＳｗは、画像読取部１００のフォトセンサアレイ１４０Ｐにおいて、特定の行（ｉ行）のトップゲートラインＬｔに対してトップゲートパルス（リセットパルス）を印加することによりリセット状態に設定され、当該リセット動作の終了タイミングに同期して（又は、リセット動作の終了後）、画像表示部２００の液晶画素アレイ２５０Ｐにおいて、当該ｉ行に対応する領域において白表示を開始し、また、ボトムゲートラインＬｂに対してボトムゲートパルス（読み出しパルス）を印加することにより設定される読み出し動作の開始タイミングに同期して（又は、読み出し動作の開始前）に、上記画像表示部２００における白表示を終了することにより、各行のフォトセンサＰＳにおける電荷蓄積期間、すなわち、白表示の表示期間が設定される。

そして、この白表示領域ＤＳｗを上記読取領域ＲＧｓの走査制御に対応させて順次移動させていくことにより、指ＦＧの回転移動に対応させて指紋画像を良好に読み取ることができる。
これにより、指紋を撮像している領域（読取領域ＲＧｓ）付近のみが白表示状態に設定されて、指ＦＧに光が照射されるので、画像読取装置ＤＶＣの使用者は、当該白表示領域ＤＳｗの動きにより指ＦＧの載置位置や回転移動の速度等が認識し易くなり、指ＦＧを回転移動させる際のガイドにすることができる。

したがって、指紋読取動作に先立って、画像表示エリアにデモンストレーション画像を表示し、さらに、指紋読取動作中に白表示領域（照射領域）を所定の走査方向に所定の移動速度で表示する簡易な動作制御のみで、曲面を有する指の側面をも含む広い範囲の指紋画像（回転指紋画像）を良好に読み取ることができる。

また、所定の走査方向に移動する白表示領域に対して、フォトセンサアレイの各行トップゲートラインが走査方向前方側に配設され、ボトムゲートラインが走査方向後方側に配設されているので、トップゲートパルス（リセットパルス）により設定されるリセット動作、及び、ボトムゲートパルス（読み出しパルス）により設定される読み出し動作、並びに、これらのパルスにより設定される電荷蓄積期間の実行タイミングを、簡易な制御方法で、上記白表示領域の移動タイミングに対応させることができる。

なお、本実施形態においては、画像表示部の構成として、上述した第１の実施形態において図１に示したように、透過型の画像表示部とバックライトを備えるものであってもよいし、図１２に示したように、自己発光型の画像表示部を備えるものであってもよい。ここで、前者の構成においては、指紋読取動作期間中、継続してバックライトを点灯しておく必要があるが、後者の構成においては、上述した白表示領域を行う表示画素のみを発光動作させればよいので、画像読取装置における消費電力を削減することができる。

［第３の実施形態］
次に、本発明に係る画像読取装置及びその画像読取方法の第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
（画像読取装置）
図１６は、本発明に係る画像読取装置の第３の実施形態を示す要部ブロック図である。ここでは、上述した第１の実施形態に示した画像読取装置のうち、画像表示部を省略した構成を示す。また、第１の実施形態と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。

図１６に示すように、本実施形態に係る画像読取装置ＤＶＣは、上述した第１の実施形態と同等の画像読取部１００、画像表示部２００（図示を省略）、バックライト３００に加え、これらの各構成を制御するとともに、画像読取装置ＤＶＣの外部に設けられた外部機能部６００とのデータのやり取り等を行うシステム制御部５００を備えた構成を有している。

ここで、図１６において、画像読取部１００に設けられたＡ／Ｄコンバータ１５０は、ドレインドライバ１３０Ｄを介して読み出されたアナログ信号からなる読取データ信号（データ電圧Ｖrd）を、デジタル信号からなる階調データ（明度データ）に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄコンバータ」と略記する）である。

システム制御部５００は、少なくとも画像読取部１００における被写体の画像パターンの読取動作制御や、画像読取部１００により取得された読取データ信号に基づく画像データ（画像情報）の生成制御、バックライト３００の点灯制御（発光制御）に加え、画像データの加工や照合等の所定の画像処理を実行する外部機能部６００とのデータのやり取り等の制御を行うとともに、後述する読取感度調整動作を実行して、被写体の画像パターンの読取動作時における被写体に最適な読取感度を設定する機能を備えたコントローラ（読取感度設定部、画像生成手段）５１０と、該コントローラ５１０のワークエリアとして用いられ、取得した階調データや画像データ、フォトセンサの読取感度の設定等に関連する処理データ等を一時的に保存（記憶）するＲＡＭ５２０と、コントローラ５１０の制御プログラムや制御用各種データを保持するＲＯＭ５３０と、を備えている。

図１７は、本実施形態に係る画像読取装置に適用されるコントローラの一構成例を示す概略図である。なお、ここでは、後述する読取感度調整動作を実行するために必要なコントローラの一構成例を示すものに過ぎず、本発明はこの構成に限定されるものではない。要するに、被写体に応じた適切な読取感度を設定する感度調整動作を実行するために必要な構成を有するものであれば、他の構成を有するものであってもよい。

本実施形態に係る画像読取装置ＤＶＣに適用可能なコントローラ５１０は、例えば、図１７に示すように、少なくとも、トップゲートドライバ１２０Ｔやボトムゲートドライバ１２０Ｂ、ドレインドライバ１３０Ｄに各制御信号φtg、φbg、φpgを供給して、各動作状態を制御するデバイスコントローラ５１１と、各種データを管理するとともに、ＲＡＭ５２０やＲＯＭ５３０との間でデータ等の書き込み／読み出し、外部機能部６００へのデータの出力等を行うデータコントローラ５１２と、これらのコントローラ５１１、５１２を所定の制御プログラムにしたがって統括するとともに、外部機能部６００との間で制御信号のやり取りを行うメインコントローラ５１３と、以下に説明するような機能を備えたデータ比較器５１４、加算器５１５、データセレクタ５１６、感度調整制御部５１７及びバックライト発光制御部５１８を備えている。

データ比較器５１４は、後述する感度調整用読取動作において、フォトセンサアレイ１４０Ｐに配列されたフォトセンサＰＳにおいて、読取感度（すなわち、上述した電荷蓄積期間）を変化させつつ読み取った被写体画像の階調データ（明度データ）について、各読取感度における階調データ相互の大小関係を比較して、飽和値を除く最大値及び最小値を抽出するとともに、後述する加算器５１５によりフォトセンサＰＳの読取感度ごとに算出されるダイナミックレンジ（階調データの最大値及び最小値の差分からなるデータ範囲）の最大値を抽出する。
また、加算器５１５は、データ比較器５１４により抽出された、フォトセンサＰＳの各読取感度における階調データの最大値及び最小値の差分から、各読取感度ごとのダイナミックレンジを算出して、データセレクタ５１６へ出力する。

データセレクタ５１６は、Ａ／Ｄコンバータ１５０を介して入力された階調データ、及び、データ比較器５１４、さらには、加算器５１５を介して処理された階調データ（ダイナミックレンジ等）、並びに、処理済みデータ等を入力とし、これらのデータを必要に応じてＲＡＭ５２０への書き込みや読み出し、あるいは、データ比較器５１４や加算器５１５への再入力、データコントローラ５１２を介しての外部機能部６００への出力等の動作を切り換え制御する。

感度調整制御部５１７は、感度調整用読取動作時においては、データコントローラ５１２からの制御信号に基づいて、フォトセンサアレイ１４０Ｐに配列されたフォトセンサＰＳの読取感度（電荷蓄積期間）を、行ごとに段階的に変化させるように、デバイスコントローラ５１１からトップゲートドライバ１２０Ｔ、ボトムゲートドライバ１２０Ｂ及びドレインドライバ１３０Ｄに出力する各制御信号φtg、φbg、φpgのタイミングを制御する。また、感度調整用読取動作後の正規の画像読取動作（指紋読取動作）時においては、上記感度調整用読取動作により取得された階調データに基づいて選択された最適な読取感度がフォトセンサＰＳに設定されるように、デバイスコントローラ５１１から出力される各制御信号φtg、φbg、φpgのタイミングを制御する。

また、バックライト発光制御部５１８は、メインコントローラ５１３からの制御信号に基づいて、少なくとも、感度調整用読取動作及び正規の画像読取動作において、バックライトＢＬを所定の輝度で発光させて、フォトセンサアレイ１４０Ｐ上面の検知面ＤＴＣに載置された被写体（指ＦＧ）に照射させる制御を行う。

これにより、コントローラ５１０は、トップゲートドライバ１２０Ｔ、ボトムゲートドライバ１２０Ｂ及びドレインドライバ１３０Ｄ（プリチャージ回路部１３５）に、各制御信号φtg、φbg、φpgを出力することにより、図７に示したように、リセット期間においては、トップゲートドライバ１２０Ｔから、各フォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧにトップゲートパルス（リセットパルス）φＴを印加する動作、読み出し期間においては、ボトムゲートドライバ１２０Ｂから、各フォトセンサＰＳのボトムゲート端子ＢＧにボトムゲートパルス（読み出しパルス）φＢを印加する動作、プリチャージ期間においては、ドレインドライバ１３０Ｄ（プリチャージ回路部１３５）から、各フォトセンサＰＳのドレイン端子Ｄにプリチャージパルス（プリチャージ電圧Ｖpg）を印加する動作を各々制御する。

そして、コントローラ５１０には、被写体の画像パターン（指紋）に対応して各フォトセンサＰＳに蓄積された電荷量に応じたドレイン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd）がサンプリング回路部１３４により検出され、ソースフォロワ回路部１３３、パラレル−シリアル変換回路部１３２及びＡ／Ｄコンバータ１５０を介してデジタル信号に変換されて、階調データとして入力される。コントローラ５１０は、この階調データに基づいて被写体の画像データを生成して、例えば、ＲＡＭ５２０への書き込みや読み出し、あるいは、外部機能部６００への出力を実行する。なお、外部機能部６００としては、任意の画像処理や画像表示を行うことができる機器であればよく、例えば、近年普及が著しいパーソナルコンピュータ等であってもよい。

＜画像読取装置の画像読取方法＞
次いで、本実施形態に係る画像読取装置における画像読取方法（読取感度調整動作、指紋読取動作）について説明する。
図１８は、本実施形態に係る画像読取装置における画像読取方法の一例を示すフローチャートである。また、図１９は、本実施形態に係る画像読取装置において、感度調整用読取動作に先立って実行されるガイド表示の一例を示す概略図である。なお、以下に示す一連の画像読取方法（読取感度調整動作）は、本発明に係る画像読取装置に適用可能な一例を示すものに過ぎず、本発明はこの方法に限定されるものではない。

本実施形態に係る画像読取装置ＤＶＣの画像読取方法は、大別して、被写体（指）に対する正規の被写体画像読取動作（指紋読取動作）に先立つ任意のタイミングで、フォトセンサアレイ１４０Ｐに配列された各行のフォトセンサごとに読取感度を変化させて、被写体の画像パターン（指紋画像）を読み取る感度調整用読取動作、及び、該感度調整用読取動作により取得された階調データに基づいて、被写体の画像パターンや表面特性、画像読取装置ＤＶＣの使用環境等に対応した最適な読取感度（電荷蓄積期間）を抽出する最適感度導出動作からなる読取感度調整動作と、上記抽出された最適な読取感度を用いて被写体の画像パターンを読み取る正規の被写体画像読取動作（指紋読取動作）と、を順次実行するように、上述したコントローラ５１０により画像読取装置ＤＶＣの各構成を制御する。ここで、以下に示す一連の処理手順は、例えば、ＲＯＭ５３０にあらかじめ格納された制御プログラムがＲＡＭ５２０にロードされて、コントローラ５１０により実行されることにより実現される。

本実施形態に係るコントローラ５１０による処理動作は、上述した感度調整用読取動作、最適感度導出動作、正規の被写体画像読取動作が順次実行されるが、図１８に示すように、まず、感度調整用読取動作に先立って、画像表示部２００により画像表示エリアＡＲｉに、被写体（指ＦＧ）の画像読取動作（指紋読取動作）に先立って感度調整用読取動作を実行する旨、及び、当該感度調整用読取動作における被写体の載置位置や載置方法等を、文字情報や画像情報からなるガイド情報により表示（報知）して画像読取装置ＤＶＣの使用者に認識させる動作を実行する（ステップＳ３１１）。なお、感度調整用読取動作を事前に認識させる方法としては、上述した画像表示エリアＡＲｉへの表示に加え、音声情報や画像読取装置ＤＶＣが搭載された機器の振動等により報知するものであってもよい。

ここで、画像表示エリアＡＲｉに表示される感度調整用読取動作に関するガイド表示は、例えば、図１９（ａ）、（ｂ）に示すように、矩形状の感度調整用の読取領域ＲＧａ（図示の都合上、便宜的にハッチングを施して表記する）とともに、当該領域に重ねて被写体像ＦＧｉを表示して、被写体の載置状態（指の傾斜状態等）を認識させるようにしてもよいし、読取領域ＲＧａのみを表示して、図示を省略した文字情報や音声情報により当該読取領域ＲＧａに被写体を密着させて載置するように報知するものであってもよいし、読取領域ＲＧａを表示することなく、被写体画像のみを表示するものであってもよい。

また、画像表示エリアＡＲｉに表示される感度調整用の読取領域ＲＧａは、図１９（ａ）に示すように、画像読取エリアＡＲｓの端部領域（例えば、指紋読取動作の始点となる端部領域）に配置されるものであってもよいし、図１９（ｂ）に示すように、それ以外の任意の領域（例えば、画像読取エリアＡＲｓの中央領域等）に配置されるものであってもよい。

次いで、上記感度調整用読取動作に関するガイド表示（感度調整用の読取領域ＲＧａ）に基づいて、使用者が被写体（指）を画像読取エリアＡＲｓの読取領域ＲＧａ上の検知面ＤＴＣに載置し、その後、例えば、感度調整用の読取動作を開始するためのスイッチを押す等の操作を行うことにより、以下に説明するような一連の感度調整動作を実行する。

まず、感度調整用読取動作においては、メインコントローラ５１３によりデバイスコントローラ５１１に読取感度調整動作の動作モードが設定されるとともに、データコントローラ５１２を介して感度調整制御部５１７に感度調整用読取動作のための読取感度が設定される。

これにより、デバイスコントローラ５１１から、トップゲートドライバ１２０Ｔ、ボトムゲートドライバ１２０Ｂ及びドレインドライバ１３０Ｄに各制御信号φtg、φbg、φpgが供給されることにより、フォトセンサアレイ１４０Ｐの検知面ＤＴＣに載置された被写体（指ＦＧ）の画像を所定の読取感度で読み取る動作を実行する（Ｓ１０１）。

具体的には、フォトセンサアレイ１４０Ｐに設定された感度調整用の読取領域ＲＧａ内の各行ごと、あるいは、複数行おきに、段階的に読取感度が異なるように設定され、図７に示したように、各行ごとのフォトセンサＰＳを順次駆動することにより、単一の被写体を複数の異なる読取感度で読み取る感度調整用読取動作が実行される（Ｓ３０１）。なお、感度調整用読取動作に適用される読取感度の設定方法の具体例については、詳しく後述する。

そして、このような感度調整用読取動作によりフォトセンサアレイ１４０Ｐの各フォトセンサＰＳからドレインドライバ１３０Ｄに取り込まれたデータ電圧Ｖrdは、Ａ／Ｄコンバータ１５０を介して、デジタル信号からなる階調データに変換されてコントローラ５１０に取り込まれ、例えば、直接データセレクタ５１６を介してＲＡＭ１７０に格納されるか、もしくは、一旦データ比較器５１４に入力される。

次いで、最適感度導出動作においては、データコントローラ５１２によりデータセレクタ５１６を介して、上記ステップＳ３０１により取得された階調データのうち、各読取感度ごと（すなわち、例えば、各行ごと）にフォトセンサＰＳから得られた階調データを抽出してデータ比較器５１４に読み込み（Ｓ３０２）、各読取感度ごとに階調データ相互の大小関係を比較して、最大となる階調データ（最も明るい階調に相当する）及び最小となる階調データ（最も暗い階調に相当する）を抽出する（Ｓ３０３）。

そして、データコントローラ５１２により制御される加算器５１５により、各読取感度ごとに抽出された階調データの最大値と最小値の差分、すなわち、ダイナミックレンジ（階調データのデータ範囲）を算出し（Ｓ３０４）、その結果をデータセレクタ５１６を介して、ＲＡＭ５２０に一旦格納する。このようなダイナミックレンジの算出処理を各読取感度ごとに順次実行する。

次いで、ＲＡＭ５２０に格納された各読取感度ごとのダイナミックレンジを、データセレクタ５１６を介して、データ比較器５１４に読み込み、読取感度に対するダイナミックレンジの変化傾向から、例えば、ダイナミックレンジが最大となる読取感度を抽出する（Ｓ３０５）。

これにより、メインコントローラ５１３は、抽出された当該読取感度を、被写体（指ＦＧ）の画像パターンに対応した良好なコントラストを得ることができる最適な読取感度（電荷蓄積期間）であると決定する（Ｓ３０６）。なお、最適感度導出動作に適用される最適な読取感度の導出方法の具体例については、詳しく後述する。

そして、上述した一連の感度調整用読取動作及び最適感度導出動作からなる、当該被写体についての読取感度調整動作が終了した時点で、図１８に示すように、画像表示部２００により画像表示エリアＡＲｉに、当該読取感度調整動作が終了した旨を、文字情報や画像情報からなるガイド情報により表示（報知）して、画像読取装置ＤＶＣの使用者に認識させてもよいし、当該画像表示エリアＡＲｉへの表示に加えて、音声情報や画像読取装置ＤＶＣが搭載された機器の振動等により報知するものであってもよい（ステップＳ３１２）。

次いで、図１８に示すように、正規の被写体画像読取動作に先立って、画像表示部２００により画像表示エリアＡＲｉに、上述した第１の実施形態（図１０参照）と同様に、被写体（指ＦＧ）の画像読取動作（指紋読取動作）を実行する旨、及び、当該被写体画像読取動作における被写体の画像読取エリアＡＲｓ上での載置位置や回転移動の方法、当該回転移動の概略速度等を使用者に認識させることができるデモンストレーション画像を表示する（ステップＳ３１３）。

その後、メインコントローラ５１３によりデバイスコントローラ５１１に正規の被写体画像読取動作（指紋読取動作）の動作モードが設定されるとともに、上述した読取感度調整動作により、フォトセンサＰＳにおける最適な読取感度であるとされた読取感度（電荷蓄積期間）が、データコントローラ５１２を介して感度調整制御部５１７に設定され、これにより、デバイスコントローラ５１１から、トップゲートドライバ１２０Ｔ、ボトムゲートドライバ１２０Ｂ及びドレインドライバ１３０Ｄに各制御信号φtg、φbg、φpgが供給され、検知面ＤＴＣに載置された被写体（指ＦＧ）の画像を、上記最適な読取感度で読み取る被写体画像読取動作を実行する（Ｓ３０７）。

ここで、ステップＳ３０７において実行される被写体画像読取動作（指紋読取動作）は、上述した第１の実施形態に示したように、画像読取部１００に設けられた画像読取エリアＡＲｓ（検知面ＤＴＣ）上を、上述したデモンストレーション画像に基づいて被写体（指ＦＧ）を回転移動させつつ、当該被写体が検知面ＤＴＣに密着している領域（読取領域ＲＧｓ）の画像を順次読み取ることにより、フォトセンサアレイ１４０Ｐにおける１画面分の走査制御のみで、曲面を有する被写体（指）の側面をも含む広い範囲の指紋画像を、撮像ミスの発生を抑制しつつ、迅速かつ良好に取得することができる。

なお、本実施形態においては、正規の被写体画像の読取動作（指紋読取動作）に先立って実行される、当該被写体画像読取動作に関するデモンストレーション画像の表示動作を、読取感度調整動作の終了後であって、当該被写体画像読取動作の直前に実行する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、読取感度調整動作に先立って実行するものであってもよい。

また、本実施形態においては、読取感度調整動作を実行した後に、正規の被写体画像読取動作を実行する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、読取感度調整動作を実行することなく、既定の読取感度を適用して正規の被写体画像読取動作を実行し、当該被写体画像読取動作により取得された画像データの画像処理（例えば、指紋照合処理）等において、エラーが発生した場合に、読取感度調整動作（感度調整用読取動作に関するガイド情報の表示、報知動作を含む）を実行し、再度正規の被写体画像読取動作を実行するように促すものであってもよい。

（感度調整用読取動作）
ここで、上述した感度調整用読取動作（ステップＳ３０１）について具体的に説明する。
図２０は、本実施形態に係る感度調整用読取動作に適用される読取感度（電荷蓄積期間）の設定方法の一例を示すタイミングチャートである。ここでは、上述したフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）における駆動制御方法（図７参照）を適宜参照するものとする。

上述した感度調整用読取動作において、画像読取エリアＡＲｓに設定された感度調整用の読取領域ＲＧａの全行又は特定の行について、段階的に異なる読取感度を設定する手法としては、図２０に示すように、まず、フォトセンサアレイ１４０Ｐを構成するフォトセンサＰＳの各々に対して、トップゲートドライバ１２０Ｔから一括して同時にトップゲートパルス（リセットパルス）φＴ１、φＴ２、…φＴｎを印加してリセット動作を実行し、全ての行におけるフォトセンサＰＳの電荷蓄積期間Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎを一斉にスタートした後、ドレインドライバ１３０Ｄから各行ごとのフォトセンサＰＳに印加されるプリチャージ信号φpg、及び、ボトムゲートドライバ１２０Ｂから印加されるボトムゲートパルス（読み出しパルス）φＢ１、φＢ２、…φＢｎを所定の時間間隔（遅れ時間Ｔdly）ずつ段階的にずらすように設定することにより、各行ごとのフォトセンサＰＳにおけるプリチャージ動作及び読み出し動作のタイミングを順次異ならせて、各行ごとに設定される電荷蓄積期間（読取感度）Ｔ１、Ｔ２、…、Ｔｎを上記時間間隔（Ｔdly）で相互に変化させるように制御する。

これにより、感度調整用読取動作において、１回（１画面分）の被写体画像の読取動作により、各行ごと（上述したように全行であってもよいし、特定の行であってもよい）に異なる読取感度（すなわち、行数分の異なる読取感度）で階調データを取得することができる。

なお、本発明に係る画像読取装置ＤＶＣの画像読取方法（感度調整用読取動作）に適用される読取感度（電荷蓄積期間）の設定方法は、上述した手法に限定されるものではなく、少なくとも、被写体の画像パターンを異なる読取感度で読み取り、各読取感度ごとに階調データを取得できるものであれば、例えば、単一の読取感度により読取領域内の被写体画像を読み取った後、読取感度を変更して再度読取領域内の被写体画像を読み取る動作を複数回繰り返すようにしたものであってもよいし、さらに他の方法であってもよいことはいうまでもない。

（最適感度導出動作）
次いで、上述した最適感度導出動作（ステップＳ３０２〜Ｓ３０６）について具体的に説明する。
図２１は、本実施形態に係る感度調整用読取動作により得られた階調データの変化の一例を示すグラフであり、図２２は、本実施形態に係る読取感度調整動作に適用可能な最適な読取感度の導出方法の一例を示す概念図である。

上述したような読取感度の設定方法を適用して、行ごとにフォトセンサＰＳに設定される読取感度を変化させて被写体の画像パターン（指紋）を読み取った場合、特定の行（読取感度）における階調データの変化は、例えば、図２１（ａ）〜（ｅ）のように示される。図２１においては、被写体の白色部において観測される階調データ（すなわち、明状態の最大値）と、黒色部において観測される階調データ（暗状態の最大値）との間を、例えば２５６階調に設定し、フォトセンサアレイ１４０Ｐに設定された感度調整用の読取領域ＲＧａ内の任意の行（例えば、８０、１０４、１２８、１５２、１７６行目）における階調データの変化の例を示した。

このような各行（読取感度）における階調データの変化は、読取感度、すなわち、電荷蓄積期間が比較的短く設定された行においては、図２１（ａ）〜（ｃ）に示すように、被写体画像（指紋画像）全体が略暗状態として読み取られ、当該行における階調データの最大値と最小値の差分（ダイナミックレンジ）は、最小値が黒側（階調データ“０”側）に飽和した状態になるため、小さな数値となる。なお、図示を省略したが、電荷蓄積期間が比較的長く設定された行においては、指紋画像全体が略明状態として読み取られ、当該行における階調データの最大値と最小値の差分は、最大値が白側（階調データ“２５５”側）に飽和した状態になるため、やはり小さな数値となる。

これに対して、図２１（ｄ）、（ｅ）に示すように、被写体画像（指紋画像）のコントラスト（明暗差）が比較的明瞭な領域においては、階調データの最大値と最小値の差分（ダイナミックレンジ）は、大きな数値を示す。
したがって、各行ごと（読取感度ごと）に階調データの最大値と最小値を抽出して、その差分からダイナミックレンジを算出することにより、図２２（ａ）、（ｂ）に示すように、行番号が小さい領域、及び、行番号が大きい領域では、いずれもダイナミックレンジが小さく算出され、一方、行番号の中間領域においては、コントラストが明瞭となるため、ダイナミックレンジが大きく算出される変化傾向を示す。

このようなダイナミックレンジの変化傾向において、図２２（ａ）に示すように、特定の行ＲＣａ（例えば、１７６行目）において、ダイナミックレンジが最大値ＭＡ１を示す場合、図２２（ｂ）に示すような行番号ごとの階調データの最大、最小値とダイナミックレンジ、当該行に設定された読取感度（電荷蓄積期間）との相関表を参照して、ダイナミックレンジが最大となる行（１７６行目）に設定された読取感度（Ｔ１７６）を抽出し、当該フォトセンサ（受光感度特性）における最適な読取感度とする。

したがって、このような読取感度調整動作を適用することにより、被写体の画像パターンを複数の異なる読取感度で読み取り、各読取感度のうち、最もコントラストが大きくなる（ダイナミックレンジが最大となる）読取感度を抽出し、正規の被写体画像読取動作（指紋読取動作）において、当該抽出された読取感度（最適読取感度）を用いて被写体の画像パターンを読み取ることができるので、被写体である指の湿り具合や指紋の凹凸の大小、また、指紋読取動作を行う際の機器の使用環境等に応じた適切な読取感度を適宜設定することができ、常時良好なコントラストの指紋画像を読み取ることができる。これにより、指紋認証処理時の認証誤差の小さいシステムを構築することができる。また、この場合、例えば、比較的暗い使用環境であっても、その状況に応じて読取感度を適切に調整して設定することができるので、バックライトの発光輝度を高くする必要がなく、画像読取装置（指紋読取装置）における消費電力の増加を抑制することもできる。

［第４の実施形態］
次に、本発明に係る画像読取装置及びその画像読取方法の第４の実施形態について、図面を参照して説明する。
＜画像読取装置＞
図２３は、本発明に係る画像読取装置の第４の実施形態を示す概略図である。ここで、図２３（ａ）は、本実施形態に係る画像読取装置における画像読取エリアと画像表示エリアとの平面的な広がりを示す図であり、図２３（ｂ）、（ｃ）は、本実施形態に係る画像読取装置の概略構成図である。なお、図２３においては、絶縁性基板上に設けられたドライバを省略して示す。また、図２４は、本実施形態に係る画像読取装置において、絶縁性基板のサイズを同等に設定した場合の画像読取エリアと画像表示エリアとの関係を示す概略図である。なお、上述した第１の実施形態と同等の構成については、同一の符号を付してその説明を簡略化する。また、ここでは、バックライトを省略して示す。

本実施形態に係る画像読取装置ＤＶＣにおいては、図２３（ａ）に示すように、画像表示部２００に設定される画像表示エリアＡＲｉが、少なくとも、画像読取部１００に設定される画像読取エリアＡＲｓ（図示の都合上、便宜的にハッチングを施して表記する）を含むとともに、当該画像読取エリアＡＲｓよりも広い領域を有するように平面的な広がりが設定されている。ここで、画像表示エリアＡＲｉは、例えば、図２３（ａ）に示すように、矩形状の画像読取エリアＡＲｓの特定の一辺側（図面上辺側）からはみ出すように設定され、画像読取装置ＤＶＣは、このはみ出した画像表示エリアＡＲｇに、少なくとも上述した画像読取動作（読取感度設動作を含む）に関連する各種のガイド情報（文字情報や画像情報等；誘導情報）を表示することができるように構成されている。なお、以下、画像読取エリアＡＲｓからはみ出した画像表示エリアＡＲｇを「ガイド表示領域」と記す。

このような画像表示エリアＡＲｉと画像読取エリアＡＲｓとの平面的な広がりを実現するための構成としては、例えば、図２３（ｂ）に示すように、画像読取部１００の絶縁性基板１１０と、画像表示部２００の絶縁性基板２１０のサイズを同等としつつ、画像読取エリアＡＲｓを画像表示エリアＡＲｉよりも小さく設定した構成や、図２３（ｃ）に示すように、画像読取部１００の絶縁性基板１１０を、画像表示部２００の絶縁性基板２１０のサイズよりも小さく設定した構成を適用することができる。

このような画像読取装置によれば、図２３（ｂ）に示した構成を適用した場合にあっては、画像表示エリアＡＲｉのガイド表示領域ＡＲｇに表示された情報が、視野側に配置された画像読取部１００の絶縁性基板１１０を透過して、使用者により視認される。また、図２３（ｃ）に示した構成を適用した場合にあっては、画像表示エリアＡＲｉのガイド表示領域ＡＲｇに表示された情報が、直接使用者により視認される。

なお、図２３（ｂ）に示したように、画像読取部１００の絶縁性基板１１０のサイズと、画像表示部２００の絶縁性基板２１０のサイズが同等に設定された構成においては、ガイド表示領域ＡＲｇに表示されたガイド情報が、視野側に配置された画像読取部１００の絶縁性基板１１０を介して（透過して）使用者に視認されることになるが、ガイド表示領域ＡＲｇの視野側に配置される画像読取１００部には、例えば、図２４（ａ）に示すように、フォトセンサアレイ１４０Ｐ（画像読取エリアＡＲｓ）が形成されていない透明な絶縁性基板１１０のみが設けられているものであってもよいし、図２４（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０の表面に、画像読取エリアＡＲｓと同様に、トップゲートラインＬｔやボトムゲートラインＬｂ、ドレインラインＬｄ、フォトセンサＰＳ等からなるフォトセンサアレイ１４０Ｐと同等の構成、又は、フォトセンサアレイ１４０Ｐの少なくともいずれか一つの構成が形成されているものであってもよい。但し、後者の構成においては、ガイド表示領域ＡＲｇに対応する領域の画像読取部１００（フォトセンサアレイ１４０Ｐ）に設けられたフォトセンサＰＳ及び各種配線は、画像読取動作を行わないダミー（ダミー画素、ダミー配線）である。

＜画像読取装置の画像読取方法＞
次に、上述した構成を有する画像読取装置における指紋読取動作（画像読取動作）について説明する。
図２５は、本実施形態に係る画像読取装置において、指紋読取動作における指の回転移動の誘導方法を示す概念図である。ここで、上述した各実施形態と同等の制御動作については、その説明を簡略化する。

本実施形態に係る画像読取装置ＤＶＣにおける指紋読取動作は、上述した第１の実施形態（図９参照）と同様に、まず、指紋読取動作に先立って、指ＦＧを回転移動させるデモンストレーション画像を画像表示部２００に表示して、指紋読取動作における指ＦＧの載置位置や回転移動の方法、当該回転移動の概略速度等を、画像読取装置ＤＶＣの使用者に認識させる。

次いで、上述したデモンストレーション画像に基づいて、画像読取部１００に設定された画像読取エリアＡＲｓの始点領域に指ＦＧを載置し、その後、指紋読取動作を開始する操作を行う。ここで、図２５（ａ）に示すように、指を載置する画像読取エリアＡＲｓの始点領域に対応する位置のガイド表示領域ＡＲｇに、当該始点領域を認識させるためのガイド情報ＳＩＮを表示する。ここで、ガイド表示領域ＡＲｇに表示されるガイド情報ＳＩＮは、図２５（ａ）に示すように、指紋の読取領域ＲＧｓを表記するための文字情報（図中、「撮像エリア」）やイラスト等であってもよいし、指の回転移動に対応させてマークや発光領域が伸縮するインジケータ状の表示であってもよい。

次いで、図２５（ａ）〜（ｃ）に示すように、画像読取エリアＡＲｓの一方側（図面右側）から他方側（図面左側）へ読取領域ＲＧｓを走査させる移動速度に対応させて、ガイド表示領域ＡＲｇに表示されるガイド表示ＳＩＮを移動させることにより、使用者に指ＦＧの載置位置（読取領域）を認識させて、指ＦＧを回転移動させつつ、読取領域ＲＧｓ上に常に密着させて指紋を読み取る。

これにより、指紋を撮像している領域（読取領域）に対応するガイド表示領域にガイド情報を表示する簡易な動作制御で、画像読取装置の使用者に、指の載置位置を認識させることができるので、指を回転移動させつつ、適切に読取領域上に密着させることができ、曲面を有する指の側面をも含む広い範囲の指紋画像を、撮像ミスを抑制して良好に読み取ることができる。
なお、本実施形態においても、画像表示部の構成として、図１に示したように、透過型の画像表示部とバックライトを備えるものであってもよいし、図１２に示したように、自己発光型の画像表示部を備えるものであってもよい。

本発明に係る画像読取装置の第１の実施形態を示す全体構成図である。 第１の実施形態に係る画像読取装置に適用される画像表示部の一例を示す要部構成図である。 第１の実施形態に係る画像読取装置に適用される画像読取部の一例を示す要部構成図である。 第１の実施形態に係る画像読取部に適用可能なフォトセンサの素子構造を示す概略断面図である。 第１の実施形態に係る画像読取部に適用可能なトップゲートドライバ又はボトムゲートドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係る画像読取部に適用可能なドレインドライバの一構成例を示す概略ブロック図である。 第１の実施形態に係る画像読取部における駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。 第１の実施形態に係る画像読取部において、指紋を読み取る場合の画像読取動作を示す概念図である。 第１の実施形態に係る画像読取装置において、指紋を読み取る場合の全体動作の一例を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る画像読取装置において、指紋を読み取る動作に先立って実行されるデモンストレーション表示の一例を示す概略図である。 第１の実施形態に係る画像読取装置において、指紋を読み取る動作における指の回転移動を示す概念図である。 第１の実施形態に係る画像読取装置の他の例を示す全体構成図である。 第２の実施形態に係る画像読取装置に適用される画像読取部の一例を示す要部構成図である。 第２の実施形態に係る画像読取装置における指紋読取動作の一例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る画像読取装置において、指紋読取動作における指への光の照射状態を示す概念図である。 本発明に係る画像読取装置の第３の実施形態を示す要部ブロック図である。 第３の実施形態に係る画像読取装置に適用されるコントローラの一構成例を示す概略図である。 第３の実施形態に係る画像読取装置における画像読取方法の一例を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る画像読取装置において、感度調整用読取動作に先立って実行されるガイド表示の一例を示す概略図である。 第３の実施形態に係る感度調整用読取動作に適用される読取感度（電荷蓄積期間）の設定方法の一例を示すタイミングチャートである。 第３の実施形態に係る感度調整用読取動作により得られた階調データの変化の一例を示すグラフである。 第３の実施形態に係る読取感度調整動作に適用可能な最適な読取感度の導出方法の一例を示す概念図である。 本発明に係る画像読取装置の第４の実施形態を示す概略図である。 第４の実施形態に係る画像読取装置において、絶縁性基板のサイズを同等に設定した場合の画像読取エリアと画像表示エリアとの関係を示す概略図である。 第４の実施形態に係る画像読取装置において、指紋読取動作における指の回転移動の誘導方法を示す概念図である。 従来技術における指紋読取装置の一例を示す概略構成図である。

符号の説明

ＤＶＣ 画像読取装置
１００ 画像読取部
１１０ 絶縁性基板
１２０ 走査ドライバ
１３０ 読出ドライバ
１４０ 読取画素アレイ
２００ 画像表示部
２１０ 絶縁性基板
２２０ 対向基板
２３０ 表示駆動用ドライバ
２５０ 表示画素アレイ
３００ バックライト
ＡＲｉ 画像表示エリア
ＡＲｓ 画像読取エリア
ＲＧｓ 読取領域

Claims (3)

1. 複数の表示画素が２次元配列された表示画素アレイを具備する画像表示部と、
   前記表示画素アレイの視野側に配置され、複数の読取画素が２次元配列された透過型の読取画素アレイを具備し、該読取画素アレイ上に設けられた検知面を回転移動する指の指紋パターンを読み取る画像読取部と、
   前記指紋パターンを読み取る際に、前記画像表示部の前記表示画素アレイに、指の回転移動を誘導する誘導光としての誘導画像を、該誘導画像の表示位置が指紋パターンの読み取り位置に対応させて変化するように、表示させる表示制御部と、
   を備え、
   前記読取画素は、前記画像表示部から放射され、前記読取画素アレイを介して、前記検知面を回転移動する前記指に照射された前記誘導光の反射光を受光して、前記指の指紋パターンを明暗情報として読み取るフォトセンサであることを特徴とする画像読取装置。
2. 前記表示画素アレイは、液晶画素を２次元配列した透過型の液晶表示パネルであることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。
3. 前記表示画素アレイは、発光素子を含む前記表示画素を２次元配列した自己発光型の表示パネルであり、該表示パネルから放射される光が、前記読取画素アレイを介して、前記視野側に透過するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像読取装置。

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