(57)【要約】【課題】フォトセンサアレイ上の検知面に被検出体が載置、接触された場合に、その接触状態を良好に検出することができる接触検知装置及びその検知方法を提供するとともに、該接触検知装置を適用して、被検出体の接触状態に応じて適切に画像パターンの読取動作を開始（起動）することができる画像読取装置を提供する。【解決手段】互いに離間して設けられた第１接触電極１０及び第２接触電極２０と、第１接触電極１０に所定の信号波形を有する信号電圧を励起させる対向電極３０及びパルス発生回路４０と、第１接触電極１０に励起される信号波形の電圧振幅を制限する振幅制限回路５０と、第２接触電極２０に現れる信号成分の変化を検出して、第１接触電極１０及び第２接触電極２０への被検出体ＯＢＪの接触状態を判定する検出回路６０と、を備えた構成を有している。【選択図】      図１
2008228349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定の被検出体の接触状態を検知する接触検知装置において、
互いに電気的に絶縁され、かつ、離間して設けられ、前記被検出体が双方に接触するように構成された第１の接触電極及び第２の接触電極と、
前記第１の接触電極に対向して設けられた対向電極と、
前記対向電極に、所定の信号波形を有する電圧成分を印加する電圧印加手段と、
前記対向電極に印加された前記信号波形に基づいて、前記第１の接触電極に励起される信号波形の上限及び下限の電圧値を規定する振幅制限手段と、
前記第２の接触電極に現れる信号波形の変化に基づいて、前記第１の接触電極及び第２の接触電極への前記被検出体の接触状態を検出する接触検出手段と、
を備えることを特徴とする接触検知装置。
【請求項２】
前記電圧印加手段は、前記対向電極に所定の電圧振幅を有するパルス状の信号波形を有する電圧成分を印加することを特徴とする請求項１記載の接触検知装置。
【請求項３】
前記接触検出手段は、前記被検出体特有の容量成分及び抵抗成分に基づいて、前記第２の接触電極に現れる前記信号波形の電圧振幅及び振幅中心電圧の変化を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の接触検知装置。
【請求項４】
前記接触検出手段は、前記特定の被検出体が前記第１の接触電極及び第２の接触電極の双方に共通に接触した状態における電圧範囲を規定するために予め設定されたしきい値電圧と、前記第２の接触電極に現れる前記信号波形との比較により、前記被検出体の接触状態を検出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の接触検知装置。
【請求項５】
前記接触検出手段は、前記第２の接触電極に現れる前記信号波形の電圧振幅の範囲内に、前記しきい値電圧が含まれている場合に、前記被検出体が前記第１の接触電極及び第２の接触電極の双方に共通に接触したものと判定することを特徴とする請求項４記載の接触検知装置。
【請求項６】
前記接触検出手段は、少なくとも、前記しきい値電圧を分圧生成するための抵抗要素と、前記しきい値電圧及び前記第２の接触電極に現れる前記信号波形の大小関係を比較し、該比較結果を接触検知信号として出力する比較手段と、を備えていることを特徴とする請求項４又は５記載の接触検知装置。
【請求項７】
前記接触検出手段は、さらに、前記比較手段からの特定の比較結果を計数する計数手段を備え、該計数手段により前記特定の比較結果を所定数計数した場合に、前記接触検知信号を出力することを特徴とする請求項６記載の接触検知装置。
【請求項８】
前記振幅制限手段は、少なくとも、前記第１の接触電極と接地電位間に逆並列ダイオード回路を備え、該逆並列ダイオード回路を構成する各ダイオードの順方向電圧に基づいて、前記第１の接触電極に励起される前記信号波形の電圧振幅の上限電圧値及び下限電圧値を規定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の接触検知装置。
【請求項９】
特定の被検出体の接触状態を検知する接触検知装置の検知方法において、
互いに電気的に絶縁され、かつ、離間して設けられ、前記被検出体が同時に共通に接触するように構成された一対の接触電極のうちの一方の接触電極に、所定の電圧振幅を有するパルス状の信号波形を励起させ、
前記被検出体が前記一対の接触電極の双方に共通に接触した場合に、他方の接触電極に現れる信号波形の変化に基づいて、前記被検出体の接触状態を検出することを特徴とする接触検知装置の検知方法。
【請求項１０】
前記被検出体の接触状態を検出する手順は、前記特定の被検出体が前記一対の接触電極の双方に共通に接触した状態における電圧範囲を規定するために予め設定されたしきい値電圧と、前記被検出体特有の容量成分及び抵抗成分に基づいて、前記他方の接触電極に現れる前記信号波形の電圧振幅とを比較し、
前記他方の接触電極に現れる前記信号波形の電圧振幅の範囲内に、前記しきい値電圧が含まれている場合に、前記被検出体が前記一対の接触電極の双方に共通に接触したものと判定することを特徴とする請求項９記載の接触検知装置の検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触検知装置及びその検知方法並びに該接触検知装置を適用した画像読取装置に関し、特に、人体等の特定の被検出体の接触状態を検知する接触検知装置及びその検知方法、並びに、該接触検知装置による接触検知出力に基づいて被検出体の画像パターン（２次元画像）を読み取る動作を実行する画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷物や写真、あるいは、指紋等の微細な凹凸の形状等を読み取る２次元画像の読取装置として、例えば、光電変換素子（フォトセンサ）をマトリクス状に配列して構成されるフォトセンサアレイ上に設けられた検知面に被検出体を載置、接触させて、該被検出体の画像パターンを読み取る構造のものがある。
【０００３】
そして、このような被検出体が検知面に直接接触する構造を有する画像読取装置においては、フォトセンサの素子特性の劣化を抑制しつつ、適切な画像読取動作を行うために、被検出体の検知面への接触（載置）状態を検出して、画像読取動作を開始（起動）する機能（以下、「接触検知機能」という）を備えたものが知られている。また、被検出体に帯電した静電気による素子破壊や誤動作の発生を抑制するために、静電気を放電、除去する機能（以下、「静電気除去機能」という）を備えたものも知られている。
【０００４】
ここで、上述したような接触検知機能及び静電除去機能の双方を備えた画像読取装置について、図面を参照して簡単に説明する。なお、ここでは、画像読取装置の構成例として、指紋読取装置を示して説明する。
図１８は、従来技術における画像読取装置の一構成例（抵抗検出方式の指紋読取装置）を示す概略構成図であり、図１９は、従来技術における画像読取装置の他の構成例（容量検出方式の指紋読取装置）を示す概略構成図である。
【０００５】
図１８に示す抵抗検出方式の画像読取装置は、概略、透明な絶縁性基板の一面側に複数のフォトセンサ３１０がマトリクス状に配列されたフォトセンサアレイ３００Ａｐと、少なくとも複数のフォトセンサ３１０が配置されたアレイ領域上に形成され、該アレイ領域を２分し、わずかな間隙ＧＰを介して互いに離間するように形成された透明電極層３２０ｘ、３２０ｙと、透明電極層３２０ｘ及び３２０ｙのいずれか一方の透明電極層（例えば、透明電極層３２０ｘ）に引き出し配線ＰＬｘを介して直流電圧を印加するとともに、他方の透明電極層（例えば、透明電極層３２０ｙ）に引き出し配線ＰＬｙを介して接地電位を印加して、透明電極層３２０ｘ及び３２０ｙ間に指ＦＧ等の被検出体が載置、接触されることによる特有の電圧変化を検出して、画像読取装置（フォトセンサシステム）における画像読取動作を開始する検出回路３３０ａと、各引き出し配線ＰＬｘ、ＰＬｙと接地電位との間に接続され、一対のダイオードを逆方向に並列に接続した逆並列ダイオード回路３４０ｘ、３４０ｙと、フォトセンサアレイ３００Ａの背面側に配置された面光源（図示を省略）と、を有して構成されている。
【０００６】
このような画像読取装置において、指ＦＧ等の被検出体が透明電極層３２０ｘ、３２０ｙの双方にまたがって載置、接触されると、指（人体）ＦＧに帯電していた電荷（静電気）が引き出し配線ＰＬｘ、ＰＬｙ及び逆並列ダイオード回路３４０ｘ、３４０ｙを介して、接地電位に放電されるとともに、透明電極層３２０ｘ、３２０ｙ間が指ＦＧを介して短絡することにより生じる電圧変化を観測することにより、フォトセンサアレイ１００ｐ上に指が載置されたことを検出して、図示を省略した各種ドライバや面光源を起動して、被検出体の画像パターン（指紋）を読み取る画像読取動作を自動的に実行する。
【０００７】
また、図１９に示す容量検出方式の画像読取装置は、概略、複数のフォトセンサ３１０がマトリクス状に配列されたフォトセンサアレイ３００Ｂと、アレイ領域の全域を覆うように形成された透明電極層３２０ｚと、透明電極層３２０ｚに引き出し配線ＰＬｚを介して接続され、透明電極層３２０ｚに被検出体が載置、接触されることによる特有の容量変化を検出して、画像読取装置における画像読取動作を開始する検出回路３３０ｂと、引き出し配線ＰＬｚと接地電位との間に接続された逆並列ダイオード回路３４０ｚと、フォトセンサアレイ３００Ｂの背面側に配置された面光源（図示を省略）と、を有して構成されている。
【０００８】
このような画像読取装置において、指ＦＧ等の被検出体が透明電極層３２０ｚに載置、接触されると、指（人体）ＦＧに帯電していた電荷（静電気）が引き出し配線ＰＬｚ及び逆並列ダイオード回路３４０ｚを介して、接地電位に放電されるとともに、フォトセンサアレイ３００Ｂ自体が本来有する容量に、誘電体としての指（人体）ＦＧが接触、付加されることにより生じる容量変化を観測することにより、フォトセンサアレイ３００Ｂ上に指が載置されたことを検出して、指紋を読み取る画像読取動作を自動的に実行する。
【０００９】
ここで、上述した各構成のいずれにおいても、透明電極層と検出回路とを接続する引き出し配線に、他端が接地電位に接続された逆並列ダイオード回路が接続されていることにより、指（人体）に帯電した静電気に起因する過大電流を接地電位に放電することができるので、フォトセンサや検出回路の静電気破壊を防止又は抑制することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したような従来の画像読取装置においては、次に示すような問題を有していた。
（１）図１８に示したような抵抗検出方式の画像読取装置（指紋読取装置）においては、被検出体が間隙ＧＰを介して離間した透明電極層３２０ｘ、３２０ｙの双方に接触する際の抵抗値（具体的には、電圧変化）に基づいて、被検出体の接触状態を検出する手法が適用されているため、当該人物の体質やコンディション等の個人差、あるいは、気温や湿度等の外部環境に影響されて、被検出体（人体）固有の抵抗値が大きく変動することにより、被検出体の接触状態を正確に検出することができなくなり、画像読取動作の開始（起動）制御が不均一かつ不安定になるという問題を有していた。
【００１１】
また、フォトセンサアレイ３００Ａ上に設けられている透明電極層３２０ｘ、３２０ｙは、人体に帯電した静電気を除去する機能をも備えているため、透明電極層３２０ｘ、３２０ｙの接地抵抗が低く設定されている方が静電気保護効果上、より好ましい。しかしながら、上述したように、透明電極層３２０ｘ、３２０ｙが分割して形成されている場合、該透明電極層を分割することなくフォトセンサアレイ３００Ａの全域に単一の透明電極層を形成した場合に比較して、相対的に接地抵抗が高くなり、十分な静電気除去機能を実現することが困難になるという問題を有していた。
【００１２】
（２）一方、図１９に示したような容量検出方式の画像読取装置においては、被検出体の接触状態を正確に検出する手法の一例として、被検出体が有する容量成分に応じて変位する微弱な信号電圧の変化を読み取る方法があるが、このような微弱な電圧変化を判別するためには、透明電極層の容量、ひいてはフォトセンサと透明電極層との間に生成される寄生容量が極力小さい方が望ましい。しかしながら、フォトセンサ及び周辺回路の静電気耐性を向上させるためには、透明電極層が十分小さいシート抵抗を有するように透明電極層を比較的厚く形成する必要がある。ここで、透明電極層として一般的な金属酸化物を適用した場合、抵抗率が比較的高いという特性を有しているので、上述したようにシート抵抗を小さくするために透明電極層を厚く堆積すると、透明電極層自体の容量が急激に増大し、フォトセンサと透明電極層との間の寄生容量が増大して信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）が小さくなり、検知面に被検出体（人体）が載置された際の容量変化を良好に検出することができなくなるという問題を有していた。
【００１３】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑み、フォトセンサアレイ上の検知面に被検出体が載置、接触された場合に、その接触状態を良好に検出することができる接触検知装置及びその検知方法を提供するとともに、該接触検知装置を適用して、被検出体の接触状態に応じて適切に画像パターンの読取動作を開始（起動）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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る接触検知装置は、特定の被検出体の接触状態を検知する接触検知装置において、互いに電気的に絶縁され、かつ、離間して設けられ、前記被検出体が双方に接触するように構成された第１の接触電極及び第２の接触電極と、前記第１の接触電極に対向して設けられた対向電極と、前記対向電極に、所定の信号波形を有する電圧成分を印加する電圧印加手段と、前記対向電極に印加された前記信号波形に基づいて、前記第１の接触電極に励起される信号波形の上限及び下限の電圧値を規定する振幅制限手段と、前記第２の接触電極に現れる信号波形の変化に基づいて、前記第１の接触電極及び第２の接触電極への前記被検出体の接触状態を検出する接触検出手段と、を備えることを特徴としている。
請求項２に係る接触検知装置は、請求項１記載の接触検知装置において、前記電圧印加手段は、前記対向電極に所定の電圧振幅を有するパルス状の信号波形を有する電圧成分を印加することを特徴としている。
【００１５】
請求項３に係る接触検知装置は、請求項１又は２記載の接触検知装置において、前記接触検出手段は、前記被検出体特有の容量成分及び抵抗成分に基づいて、前記第２の接触電極に現れる前記信号波形の電圧振幅及び振幅中心電圧の変化を検出することを特徴としている。
請求項４に係る接触検知装置は、請求項１乃至３のいずれかに記載の接触検知装置において、前記接触検出手段は、前記特定の被検出体が前記第１の接触電極及び第２の接触電極の双方に共通に接触した状態における電圧範囲を規定するために予め設定されたしきい値電圧と、前記第２の接触電極に現れる前記信号波形との比較により、前記被検出体の接触状態を検出することを特徴としている。
【００１６】
請求項５に係る接触検知装置は、請求項４記載の接触検知装置において、前記接触検出手段は、前記第２の接触電極に現れる前記信号波形の電圧振幅の範囲内に、前記しきい値電圧が含まれている場合に、前記被検出体が前記第１の接触電極及び第２の接触電極の双方に共通に接触したものと判定することを特徴としている。
請求項６に係る接触検知装置は、請求項４又は５記載の接触検知装置において、前記接触検出手段は、少なくとも、前記しきい値電圧を分圧生成するための抵抗要素と、前記しきい値電圧及び前記第２の接触電極に現れる前記信号波形の大小関係を比較し、該比較結果を接触検知信号として出力する比較手段と、を備えていることを特徴としている。
【００１７】
請求項７に係る接触検知装置は、請求項６記載の接触検知装置において、前記接触検出手段は、さらに、前記比較手段からの特定の比較結果を計数する計数手段を備え、該計数手段により前記特定の比較結果を所定数計数した場合に、前記接触検知信号を出力することを特徴としている。
請求項８に係る接触検知装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の接触検知装置において、前記振幅制限手段は、少なくとも、前記第１の接触電極と接地電位間に逆並列ダイオード回路を備え、該逆並列ダイオード回路を構成する各ダイオードの順方向電圧に基づいて、前記第１の接触電極に励起される前記信号波形の電圧振幅の上限電圧値及び下限電圧値を規定することを特徴としている。
【００１８】
請求項９に係る接触検知装置の検知方法は、特定の被検出体の接触状態を検知する接触検知装置の検知方法において、互いに電気的に絶縁され、かつ、離間して設けられ、前記被検出体が同時に共通に接触するように構成された一対の接触電極のうちの一方の接触電極に、所定の電圧振幅を有するパルス状の信号波形を励起させ、前記被検出体が前記一対の接触電極の双方に共通に接触した場合に、他方の接触電極に現れる信号波形の変化に基づいて、前記被検出体の接触状態を検出することを特徴としている。
【００１９】
請求項１０に係る接触検知装置の検知方法は、請求項９記載の接触検知装置の検知方法において、前記被検出体の接触状態を検出する手順は、前記特定の被検出体が前記一対の接触電極の双方に共通に接触した状態における電圧範囲を規定するために予め設定されたしきい値電圧と、前記被検出体特有の容量成分及び抵抗成分に基づいて、前記他方の接触電極に現れる前記信号波形の電圧振幅とを比較し、前記他方の接触電極に現れる前記信号波形の電圧振幅の範囲内に、前記しきい値電圧が含まれている場合に、前記被検出体が前記一対の接触電極の双方に共通に接触したものと判定することを特徴としている。
【００２０】
すなわち、本発明に係る接触検知装置及びその検知方法は、特定の部位への特定の被検出体の接触状態を電気的に検知する接触検知装置において、空気等の絶縁物を介して互いに電気的に絶縁して設けられた一対の接触電極（第１接触電極、第２接触電極）の一方に、所定の信号波形（電圧振幅及び振幅中心電圧）を有するパルス信号を供給し、他方の接触電極に現れる信号波形の変化を検出することにより、上記一対の接触電極への被検出体の接触状態を判別する。
【００２１】
ここで、他方の接触電極に現れる信号波形は、上記被検出体固有の複数のパラメータ（容量成分及び抵抗成分）に基づいて、電圧振幅及び振幅中心電圧が変化するので、このような信号波形の変化を観測し、該信号波形と予め設定した基準電圧（しきい値電圧）とを比較することにより、特定の被検出体の接触状態を判別することができる。したがって、被検出体固有の抵抗成分及び容量成分の２つのパラメータに基づいて、その双方に関連して変化する信号波形が所定の条件を満たしたときにのみ、正規の被検出体が接触したものと判断することができるので、被検出体固有のパラメータのバラツキや外部環境等の影響を抑制することができ、比較的正確に接触状態を検出、判断することができる。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明に係る接触検知装置及びその検知方法によれば、特定の部位への特定の被検出体の接触状態を電気的に検知する接触検知装置において、空気等の絶縁物を介して互いに電気的に絶縁して設けられた一対の接触電極（第１接触電極、第２接触電極）の一方に、所定の信号波形（電圧振幅及び振幅中心電圧）を有するパルス信号を供給し、被検出体が一対の接触電極にまたがって接触された際に、被検出体固有の複数のパラメータ（容量成分及び抵抗成分）に基づいて、他方の接触電極に現れる信号波形の変化を検出することにより、上記一対の接触電極への被検出体の接触状態を判別する構成及び手法を有しているので、特定の被検出体とそれ以外の導電性又は容量性の異物とを良好に判別しつつ、被検出体の接触状態を的確に検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に、本発明に係る接触検知装置及びその検知方法並びに接触検知装置を適用した画像読取装置について、詳しく説明する。
＜接触検知装置＞
まず、本発明に係る接触検知装置及びその検知方法について、実施の形態を示して説明する。
図１は、本発明に係る接触検知装置の一実施形態を示す概略ブロック図であり、図２は、本実施形態に係る接触検知装置に適用される検知回路の構成例を示す概略回路図である。
【００２４】
本実施形態に係る接触検知装置は、図１に示すように、概略、互いに離間して設けられ、かつ、被検出体ＯＢＪが双方にまたがって接触するように構成された第１接触電極（第１の接触電極）１０及び第２接触電極（第２の接触電極）２０と、第１接触電極１０に図示を省略した絶縁層を介して対向するように設けられた対向電極３０と、該対向電極３０に所定の信号波形を有する信号電圧を印加するパルス発生回路（電圧印加手段）４０と、第１接触電極１０に励起される信号成分の電圧振幅を所定の電圧範囲に制限する振幅制限回路（振幅制限手段）５０と、第２接触電極２０に現れる信号成分の変化を検出して、上記第１接触電極１０及び第２接触電極２０への被検出体ＯＢＪの接触状態を判定する検出回路（接触検出手段）６０と、を備えた構成を有している。
【００２５】
第１接触電極３０は、例えば、透明導電膜（酸化スズ（ＳｎＯ2 ）膜やＩＴＯ（Indium-Tin-Oxide：インジウム−スズ酸化物膜）等）のように比較的電気抵抗の高い導電材料からなる薄膜が適用され、接触対象となる被検出体ＯＢＪが載置、接触される領域の全域を被覆するように設けられる。また、第２接触電極２０は、例えば、金属等の電気抵抗の低い導電材料からなる部材が適用され、上記第１接触電極１０に対して、空気等の絶縁物を介して空間的に離間し、電気的に絶縁されるように設けられる。ここで、第２接触電極２０は、被検出体ＯＢＪが上記第１接触電極１０に載置、接触された状態で、同時に被検出体ＯＢＪが接触されるように、例えば、第１接触電極１０に近接する領域に突出して設けられる。これにより、図１に示すように、第１接触電極１０及び第２接触電極２０間にまたがって被検出体ＯＢＪが載置、接触された場合にのみ、第１接触電極１０及び第２接触電極２０が電気的に接続された状態となる。
【００２６】
対向電極３０は、例えば、第１接触電極１０に対して、誘電体となる絶縁層を介して対向するように設けられた導電性の薄膜が適用され、第１接触電極１０、絶縁層及び対向電極３０により所定の静電容量を有する寄生容量を構成しているものとする。ここで、対向電極３０は、上述したように、被検出体ＯＢＪが載置、接触される領域の全域に形成された第１接触電極１０に対して、例えば、同等の広がりを有する単一形状の薄膜層として設けられるものであってもよいし、上記第１接触電極１０に対して、所定の配索経路を有するように帯状等に形成された薄膜層として設けられるものであってもよい。
【００２７】
パルス発生回路４０は、所定の電圧振幅ΔＶｐ（例えば、０〜Ｖｐ）及び信号周期を有するパルス状の信号電圧（方形波）を生成して、対向電極３０に印加するように構成されている。また、振幅制限回路５０は、例えば、図１に示すように、第１接触電極１０と接地電位間に、一対のダイオードを逆方向に並列に接続した逆並列ダイオード回路部５０ａと、該逆並列ダイオード回路部５０ａに並列に接続された抵抗素子５０ｂと、を備えて構成されている。
【００２８】
これにより、第１接触電極１０には、パルス発生回路４０により上記対向電極３０（詳しくは、寄生容量）を介して、上記パルス状の信号電圧に対応した信号波形が励起され、振幅制限回路５０の逆並列ダイオード回路部５０ａにより該励起された信号波形の電圧振幅ΔＶａ（振幅上限電圧及び振幅下限電圧）が、ダイオードの順方向電圧Ｖｆに応じた電圧範囲＋Ｖｆ〜−Ｖｆに規定されるとともに、抵抗素子５０ｂにより該励起された信号波形が交流電圧波形を有するように制御される。
ここで、第２接触電極は、第１接触電極１０に対して、間隙を設けて相互に離間し、電気的に絶縁された構成を有していることから、第１接触電極１０と第２接触電極２０とにより形成される容量成分は極めて微小となり、実質的に、上記パルス発生回路４０により第１接触電極１０に励起された信号波形が第２接触電極２０側に励起されて現れる（後述する検出回路６０により観測される）ことはない。
【００２９】
このような振幅制限回路５０により電圧振幅ΔＶａが制限された信号波形が第１接触電極１０に励起され、その電圧振幅ΔＶａにより電圧範囲が規定されることにより、該電圧範囲＋Ｖｆ〜−Ｖｆ以外（振幅上限電圧＋Ｖｆ以上の電圧、及び、振幅下限電圧−Ｖｆ以下の電圧）の電気的な外乱要素が第１接触電極１０に印加された場合であっても、振幅制限回路５０に接続された逆並列ダイオード５０ａにより電流が流下して、上記電圧振幅ΔＶａにより規定される所定の電圧範囲＋Ｖｆ〜−Ｖｆ内の電圧のみが第１接触電極１０に印加される。したがって、例えば、上記振幅上限電圧＋Ｖｆ以上の過大な電圧が絶縁層を介して対向電極３０に印加されることを防止することができ、接触検知装置及び図示を省略した周辺回路の静電破壊を適切に防止することができる。
【００３０】
検出回路６０は、第２接触電極２０に現れる信号波形を常時監視し、所定の信号波形が検出された場合に、第１接触電極１０及び第２接触電極２０の双方にまたがって、被検出体ＯＢＪが接触したと判定して、該判定結果を接触検知信号として出力するように構成されている。
具体的には、検出回路６０は、図２に示すように、概略、第２接触接点に接続された接点Ｎ１と高電位電源Ｖdd間に接続された抵抗Ｒ１１と、接点Ｎ１と接地電位間に接続された抵抗Ｒ１２と、高電位電源Ｖddと接地電位間に、接点Ｎ２を介して直列に接続された抵抗Ｒ２１、Ｒ２２と、接点Ｎ１が非反転入力端子（＋）に接続され、接点Ｎ２が反転入力端子（−）に接続されたコンパレータＣＭＰと、を備えた構成を有している。
このような回路構成を有する検出回路においては、第２接触電極２０に現れる信号波形の電圧成分（接点Ｎ１の信号電圧Ｖα）と、接点Ｎ２で分圧生成される基準電圧（しきい値電圧）ＶrefとがコンパレータＣＭＰにより比較され、信号電圧Ｖαが基準電圧Ｖrefよりも大きい場合に、接触検知信号が出力される。
【００３１】
＜接触検知装置の検知方法＞
次に、上述した構成を有する接触検知装置における被検出体の接触状態の検知動作（本発明に係る接触検知装置の検知方法）について、図面を参照して詳しく説明する。
図３は、本実施形態に係る接触検出装置の接触検知動作の一例を示す概念図である。
【００３２】
まず、第１接触電極１０及び第２接触電極２０に被検出体ＯＢＪが接触されていない状態においては、第２接触電極２０は第１接触電極１０に励起された信号波形の影響をほとんど受けないので、コンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）に入力される信号電圧Ｖαは、実質的に、接点Ｎ１に接続された抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２によって分圧生成される所定電圧Ｖｒ（例えば、抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２の各抵抗値が同等の場合には、Ｖdd／２）になる。ここで、反転入力端子（−）に入力される基準電圧Ｖrefを、上記信号電圧Ｖα（＝Ｖｒ）よりも大きくなるように、抵抗素子Ｒ２１、Ｒ２２による分圧比を任意に設定しておくことにより、コンパレータＣＭＰからは接触検知信号は出力されない。
【００３３】
一方、第１接触電極１０及び第２接触電極２０にまたがって被検出体ＯＢＪが載置、接触された状態においては、図１、図２に示したように、被検出体ＯＢＪが有する固有の抵抗成分及び容量成分を介して、第１接触電極１０及び第２接触電極２０が電気的に接続される。これにより、第２接触電極２０には、被検出体ＯＢＪの抵抗成分及び容量成分に基づいて、第１接触電極１０に励起された信号波形に対応した信号波形が現れる。
【００３４】
ここで、被検出体ＯＢＪの容量成分は、第２接触電極２０に現れる信号波形の電圧振幅ΔＶｑ（電圧範囲＋Ｖmax〜−Ｖmin）に影響を及ぼし、前述のように被検出体ＯＢＪが接触していないときには第１接触電極１０と第２接触電極２０との間の容量成分は極めて微小であるため、電圧振幅ΔＶｑは極めて微小な値であるが、被検出体ＯＢＪが接触して、被検出体ＯＢＪの容量値が付加されると、第１接触電極１０と第２接触電極２０間で容量結合が生じて、電圧振幅ΔＶｑの幅が増大する。この電圧振幅ΔＶｑの幅は、被検出体ＯＢＪの容量値が大きいほど、より大きくなる。この場合、第２接触電極２０に現れる信号波形の電圧振幅ΔＶｑの最大値（振幅上限電圧）＋Ｖmaxは、第１接触電極１０に励起される信号波形の電圧振幅ΔＶａ（すなわち、第１接触電極１０に接続された振幅制限回路５０に設けられた逆並列ダイオード５０ａの順方向電圧Ｖｆにより規定される電圧範囲＋Ｖｆ〜−Ｖｆ）に制限される。
また、被検出体ＯＢＪの抵抗成分は、前述の振幅制限回路５０の抵抗素子５０ｂを介して接地電位に接続されて、実質的に検出回路６０の抵抗素子Ｒ１２と並列に接続されることにより、接地電位との間の抵抗値が減少して、第２接触電極２０に現れる信号波形の振幅中心電圧Ｖｃを下げる方向に作用し、該抵抗値が小さくなればなるほど、振幅中心電圧Ｖｃが低くなる。
【００３５】
したがって、第２接触電極２０に現れ、接点Ｎ１を介してコンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）に入力される信号波形は、被検出体ＯＢＪの抵抗成分により規定される所定の振幅中心電圧Ｖｃを有するとともに、被検出体ＯＢＪの容量成分により規定される所定の電圧振幅ΔＶｑを有している。このとき、予めコンパレータＣＭＰの反転入力端子（−）に入力される基準電圧Ｖrefを適当に設定して、振幅中心電圧Ｖｃ及び電圧振幅ΔＶｑを有する信号波形と、基準電圧Ｖrefとの大小関係を比較することにより、被検出体ＯＢＪ固有の抵抗成分及び容量成分に基づく特有の信号波形の変化を検出して、被検出体ＯＢＪが載置接触された状態のみを検知することができる。
【００３６】
具体的には、被検出体ＯＢＪの容量成分に着目した場合、被検出体ＯＢＪが第１接触電極１０及び第２接触電極２０に接触していない状態においては、図３（ａ）に示すように、予め基準電圧Ｖrefが第２接触電極２０に現れる信号波形の最大値よりも高くなるように、抵抗素子Ｒ２１、Ｒ２２により分圧生成される基準電圧Ｖrefを設定しておく。一方、第２接触電極２０に現れる信号波形は、上述したように、検出回路６０に設けられた抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２により分圧生成される振幅中心電圧Ｖｃを有し、且つ、微小な電圧振幅ΔＶqaを有する。これにより、検出回路６０に設けられたコンパレータＣＭＰは、非反転入力端子（＋）に入力される信号波形が、反転入力端子（−）に入力される基準電圧Ｖrefに比較して完全に小さく、その大小関係が逆転することが全くないと判断して、ローレベルの出力信号を出力する。
【００３７】
次いで、被検出体ＯＢＪが第１接触電極１０及び第２接触電極２０にまたがって接触された場合、被検出体ＯＢＪ固有の容量成分により、図３（ｂ）に示すように、上記コンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）に入力される信号波形の電圧振幅ΔＶqaが変化する（ΔＶqa→ΔＶqb）。このとき、上述したように、被検出体ＯＢＪの容量成分により、第１接触電極１０に付加される容量値が大きく増加することにより、上記信号波形の電圧振幅ΔＶqaが増大し、該最大値（振幅上限電圧）＋Ｖmaxが基準電圧Ｖrefよりも大きくなった場合（換言すれば、上記信号波形と基準電圧Ｖrefが交差した場合）には、コンパレータＣＭＰによりハイレベルの出力信号が出力される（すなわち、コンパレータＣＭＰの出力が変化して接触状態が検知される）。
【００３８】
ここで、上述したような信号波形の電圧振幅ΔＶqaを増大させるような容量成分を有する被検出体ＯＢＪでありながら、その抵抗成分により、図３（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１接触電極１０に付加される抵抗値が実質的に減少して、上記信号波形の振幅中心電圧Ｖｃが低下し（Ｖca→Ｖcb）、該電圧振幅ΔＶqbの最大値（振幅上限電圧）＋Ｖmaxが基準電圧Ｖrefよりも小さくなった場合（換言すれば、上記信号波形と基準電圧Ｖrefが交差しなくなった場合）には、コンパレータＣＭＰによりローレベルの出力信号が出力される（すなわち、接触検知信号が出力されない）。
【００３９】
すなわち、第１接触電極及び第２接触電極にまたがって被検出体が接触された場合であっても、予め接触検知の対象となっている物質固有の容量成分及び抵抗成分を有していない場合（例えば、所定の容量値を有しているものの、抵抗値が極端に低い場合等）には、接触検知装置が対象としている正規の被検出体の接触ではないと判断する。
このように、本実施形態に係る接触検知装置及びその検知方法によれば、被検出体の抵抗成分及び容量成分の２つの要素に着目して、その双方に関連して変化する信号波形が所定のしきい値を越えた場合のみ、検出対象となる正規の被検出体であると判断するので、従来技術に示した場合と異なり、被検出体の接触状態を検出する際に、被検出体の固有状態や外部環境等の影響を抑制して、比較的正確に検出、判断することができ、接触検知装置の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
次に、本発明に係る接触検知装置及びその検知方法の他の実施形態について、図面を参照して説明する。
図４は、本実施形態に係る接触検出装置の接触検知動作の他の例を示す概念図である。ここで、接触検知装置の構成については、上述した実施形態と同等であるので、その説明を省略する。また、接触検知動作についても、上述した実施形態と同等の手法については、同一の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【００４１】
上述した実施形態に示した接触検知装置の検知方法においては、予め基準電圧Ｖrefを第２接触電極２０に現れる信号波形に比較して大きくなるように設定した場合について示したが、本実施形態においては、例えば、予め基準電圧Ｖrefを第２接触電極２０に現れる信号波形に比較して小さくなるように設定している。
具体的には、被検出体ＯＢＪが第１接触電極１０及び第２接触電極２０に接触していない状態において、図４（ａ）に示すように、予め基準電圧Ｖrefが第２接触電極２０に現れる信号波形の最小値（振幅下限電圧）−Ｖminよりも低くなるように、基準電圧Ｖref、並びに、第２接触電極２０に現れる信号波形の振幅中心電圧Ｖｃ及び電圧振幅ΔＶqaを設定する。この状態においては、検出回路６０に設けられたコンパレータＣＭＰは、非反転入力端子（＋）に入力される信号波形が、反転入力端子（−）に入力される基準電圧Ｖrefに比較して完全に大きく、その大小関係が逆転することが全くないと判断して、ハイレベルの出力信号を出力する。
【００４２】
一方、被検出体ＯＢＪが第１接触電極１０及び第２接触電極２０にまたがって接触された場合には、被検出体ＯＢＪ固有の容量成分により、図４（ｂ）に示すように、上記コンパレータＣＭＰの非反転入力端子（＋）に入力される信号波形の電圧振幅ΔＶqaが変化する（ΔＶqa→ΔＶqb）。このとき、被検出体ＯＢＪの容量成分により増大した信号波形の電圧振幅ΔＶqbの最小値（振幅下限電圧）−Ｖminが基準電圧Ｖrefよりも小さくなった場合（換言すれば、上記信号波形と基準電圧Ｖrefが交差した場合）には、コンパレータＣＭＰによりローレベルの出力信号が出力される（すなわち、コンパレータＣＭＰの出力が変化して接触状態が検知される）。
【００４３】
また、被検出体ＯＢＪ固有の容量成分が小さく、実質的に、上述したような信号波形の電圧振幅ΔＶqaを増大させる程度の容量成分を有しない被検出体ＯＢＪであっても、その抵抗成分により、図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、第１接触電極１０に付加される抵抗値が実質的に減少して、上記信号波形の振幅中心電圧Ｖｃが低下し（Ｖca→Ｖcb）、該電圧振幅ΔＶqaの最小値（振幅下限電圧）−Ｖminが基準電圧Ｖrefよりも小さくなった場合（換言すれば、上記信号波形と基準電圧Ｖrefが交差した場合）には、コンパレータＣＭＰによりローレベルの出力信号が出力される（すなわち、コンパレータＣＭＰの出力が変化して接触状態が検知される）。
【００４４】
すなわち、第１接触電極及び第２接触電極にまたがって被検出体が接触された場合、予め接触検知の対象となっている物質固有の容量成分及び抵抗成分（特に、所定の範囲の抵抗成分）を有している場合には、接触検知装置が対象としている正規の被検出体の接触であると判断する。これは、換言すれば、被検出体の容量成分が、予め接触検知の対象となっている物質固有の容量成分と同等の値を有している場合であっても、抵抗成分が該対象物質固有の抵抗成分に比較して極端に高い場合や低い場合には、第２接触電極に現れる信号波形が基準電圧Ｖrefと交差しないので、コンパレータＣＭＰの出力は変化せず、正規の被検出体の接触とは判断しない。
このような接触検知方法によれば、上述した実施形態と同様に、被検出体の固有状態や外部環境等の影響を抑制することができるとともに、接触検知の対象となっている被検出体の接触判断の条件をより厳格に設定することができるので、より正確に正規の被検出体の接触状態を検出、判断することができる。
【００４５】
次に、本発明に係る接触検知装置及びその検知方法のさらに他の実施形態について、図面を参照して説明する。
図５は、本発明に係る接触検知装置の他の実施形態を示す概略ブロック図であり、図６は、本実施形態に係る接触検出装置の接触検知動作の一例を示す概念図である。ここで、接触検知装置及び接触検知動作について、上述した各実施形態と同等の構成及び手法については、同一の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【００４６】
本実施形態に係る接触検知装置は、図５に示すように、図１及び図２に示した接触検知装置に設けられた検出回路６０の出力部に接触判定回路７０を備えた構成を有している。
ここで、接触判定回路７０は、第１接触電極及び第２接触電極に被検出体が接触された場合に、検出回路から出力される特定の信号レベルの出力信号をカウントして、所定のしきい値以上の回数、該出力信号が出力された場合に接触検知信号を出力する。
【００４７】
具体的には、例えば、図３に示した場合と同様に、検出回路６０において、予め基準電圧Ｖrefを第２接触電極２０に現れる信号波形（振幅中心電圧Ｖｃ、電圧振幅ΔＶqa）に比較して大きくなるように設定することにより、第１接触電極１０及び第２接触電極２０にまたがって被検出体ＯＢＪが接触され、該被検出体ＯＢＪ固有の容量成分及び抵抗成分により、上記信号波形の電圧振幅ΔＶqaや振幅中心電圧Ｖｃが変化して、図６に示すように、検出回路６０に設けられたコンパレータＣＭＰにより信号波形と基準電圧Ｖrefとの大小関係が逆転した（信号波形と基準電圧Ｖrefが交差した）状態が検出される。このとき、検出回路６０（コンパレータＣＭＰ）から出力される接触検知信号の回数を接触判定回路７０によりカウントし、当該カウント値が予め設定されたしきい値（例えば、連続して５回）を超えた場合に、正規の被検出体が接触したものと判定する。
【００４８】
このような接触検知装置及びその検知方法によれば、被検出体の固有状態や外部環境等の影響を抑制することができるとともに、特定の容量成分及び抵抗成分を有する被検出体が継続的かつ安定的に接触された場合にのみ、正規の被検出体であると判定し、一方、第１接触電極及び第２接触電極間に導電性又は容量性の異物が接触した場合には、正規の被検出体と異物とを良好に判別して接触検知動作の対象から除外することができるので、極めて信頼性の高い接触検知装置を実現することができる。
【００４９】
＜画像読取装置＞
次に、本発明に係る接触検知装置を適用した画像読取装置について、実施の形態を示して説明する。
まず、本発明に係る画像読取装置に適用可能なセンサの構成について説明する。
本発明に係る画像読取装置に適用可能なセンサとしては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の固体撮像デバイスを良好に用いることができる。
【００５０】
ＣＣＤは、周知の通り、フォトダイオードや薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）等のフォトセンサをマトリクス状に配列した構成を有し、各フォトセンサの受光部に照射された光量に対応して発生する電子−正孔対の量（電荷量）を、水平走査回路及び垂直走査回路により検出し、照射光の輝度を検知するものである。
ところで、このようなＣＣＤを用いたフォトセンサシステムにおいては、走査された各フォトセンサを選択状態にするための選択トランジスタを個別に設ける必要があるため、検出画素数が増大するにしたがってシステム自体が大型化するという問題を有している。
【００５１】
そこで、近年、このような問題を解決するための構成として、フォトセンサ自体にフォトセンス機能と選択トランジスタ機能とを持たせた、いわゆる、ダブルゲート構造を有する薄膜トランジスタ（以下、「ダブルゲート型トランジスタ」と記す）が開発され、システムの小型化、及び、画素の高密度化を図る試みがなされている。そのため、本発明における画像読取装置においても、このダブルゲート型トランジスタを良好に適用することができる。
ここで、本発明に係る画像読取装置に適用可能なダブルゲート型トランジスタによるフォトセンサ（以下、「ダブルゲート型フォトセンサ」と記す）について、図面を参照して詳しく説明する。
【００５２】
＜ダブルゲート型フォトセンサ＞
図７は、ダブルゲート型フォトセンサの概略構成を示す断面構造図である。
図７（ａ）に示すように、ダブルゲート型フォトセンサ１１０は、励起光（ここでは、可視光）が入射されると電子−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（チャネル層）１１１と、半導体層１１１の両端にそれぞれ設けられたｎ＋シリコンからなる不純物層１１７、１１８と、不純物層１１７、１１８上に形成されたクロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択され、可視光に対して不透明のドレイン電極１１２及びソース電極１１３と、半導体層１１１の上方（図面上方）にブロック絶縁膜１１４及び上部（トップ）ゲート絶縁膜１１５を介して形成されたＩＴＯ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（第１のゲート電極）１２１と、半導体層１１１の下方（図面下方）に下部（ボトム）ゲート絶縁膜１１６を介して形成されたクロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択され、可視光に対して不透明なボトムゲート電極（第２のゲート電極）１２２と、を有して構成されている。そして、このような構成を有するダブルゲート型フォトセンサ１１０は、ガラス基板等の透明な絶縁性基板１１９上に形成されている。
【００５３】
ここで、図７（ａ）において、トップゲート絶縁膜１１５、ブロック絶縁膜１１４、ボトムゲート絶縁膜１１６、トップゲート電極１２１上に設けられる保護絶縁膜（誘導体）１２０及び最上層の透明電極層１３０は、いずれも半導体層１１１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、ＩＴＯ等により構成されることにより、図面上方から入射する光のみを検知する構造を有している。
【００５４】
なお、このようなダブルゲート型フォトセンサ１１０は、一般に、図７（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１２１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１２２に電気的に接続されたボトムゲート端子、Ｓはソース電極１１３に電気的に接続されたソース端子、Ｄはドレイン電極１１２に電気的に接続されたドレイン端子である。
【００５５】
次いで、上述したダブルゲート型フォトセンサの駆動制御方法について、図面を参照して説明する。
図８は、ダブルゲート型フォトセンサの基本的な駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。ここでは、上述したダブルゲート型フォトセンサの構成（図７）を適宜参照しながら説明する。
【００５６】
図８に示すように、まず、リセット動作（初期化動作）においては、ダブルゲート型フォトセンサ１１０のトップゲート端子ＴＧにパルス電圧（以下、「リセットパルス」と記す；例えば、Ｖtg＝＋１５Ｖのハイレベル）φＴｉを印加して、半導体層１１１、及び、ブロック絶縁膜１１４における半導体層１１１との界面近傍に蓄積されているキャリヤ（ここでは、正孔）を放出する（リセット期間Trst）。
【００５７】
次いで、電荷蓄積動作（光蓄積動作）においては、トップゲート端子ＴＧにローレベル（例えば、Ｖtg＝−１５Ｖ）のバイアス電圧φＴｉを印加することにより、リセット動作を終了し、キャリヤ蓄積動作による電荷蓄積期間Ｔａがスタートする。電荷蓄積期間Ｔａにおいては、トップゲート電極１２１側から入射した光量に応じて半導体層１１１の入射有効領域、すなわち、キャリヤ発生領域で電子−正孔対が生成され、半導体層１１１、及び、ブロック絶縁膜１１４における半導体層１１１との界面近傍、すなわち、チャネル領域周辺に正孔が蓄積される。
【００５８】
そして、プリチャージ動作においては、電荷蓄積期間Ｔａに並行して、プリチャージ信号φpgに基づいてドレイン端子Ｄに所定の電圧（プリチャージ電圧）Ｖpgを印加し、ドレイン電極１１２に電荷を保持させる（プリチャージ期間Tprch）。
次いで、読み出し動作においては、プリチャージ期間Tprchを経過した後、ボトムゲート端子ＢＧにハイレベル（例えば、Ｖbg＝＋１０Ｖ）のバイアス電圧（読み出し選択信号；以下、「読み出しパルス」と記す）φＢｉを印加すること（選択状態）により、ダブルゲート型フォトセンサ１１０をＯＮ状態にする（読み出し期間Tread）。
【００５９】
ここで、読み出し期間Treadにおいては、チャネル領域に蓄積されたキャリヤ（正孔）が逆極性のトップゲート端子ＴＧに印加されたＶtg（−１５Ｖ）を緩和する方向に働くため、ボトムゲート端子ＢＧのＶbg（＋１５Ｖ）によりｎチャネルが形成され、ドレイン電流に応じてドレイン端子Ｄの電圧（ドレイン電圧）ＶＤは、プリチャージ電圧Ｖpgから時間の経過とともに徐々に低下する傾向を示す。
【００６０】
すなわち、電荷蓄積期間Ｔａにおける光蓄積状態が明状態の場合には、チャネル領域に入射光量に応じたキャリヤ（正孔）が捕獲されているため、トップゲート端子ＴＧの負バイアスを打ち消すように作用し、この打ち消された分だけボトムゲート端子ＢＧの正バイアスによって、ダブルゲート型フォトセンサ１１０はＯＮ状態となる。そして、この入射光量に応じたＯＮ抵抗に従って、ドレイン電圧ＶＤは、低下することになる。
一方、光蓄積状態が暗状態で、チャネル領域にキャリヤ（正孔）が蓄積されていない場合には、トップゲート端子ＴＧに負バイアスをかけることによって、ボトムゲート端子ＢＧの正バイアスが打ち消され、ダブルゲート型フォトセンサ１１０はＯＦＦ状態となり、ドレイン電圧ＶＤが、ほぼそのまま保持されることになる。
【００６１】
したがって、ドレイン電圧ＶＤの変化傾向は、トップゲート端子ＴＧへのリセットパルスφＴｉの印加によるリセット動作の終了時点から、ボトムゲート端子ＢＧに読み出しパルスφＢｉが印加されるまでの時間（電荷蓄積期間Ｔａ）に受光した光量に深く関連し、蓄積されたキャリヤが多い場合（明状態）には急峻に低下する傾向を示し、また、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。そのため、読み出し期間Treadがスタートして、所定の時間経過後のドレイン電圧ＶＤ（＝Ｖrd）を検出することにより、あるいは、所定のしきい値電圧を基準にして、その電圧に至るまでの時間を検出することにより、ダブルゲート型フォトセンサ１１０に入射した光（照射光）の光量が換算される。
上述した一連の画像読取動作を１サイクルとして、ｉ＋１番目の行のダブルゲート型フォトセンサ１１０にも同等の処理手順を繰り返すことにより、ダブルゲート型フォトセンサを２次元のセンサシステムとして動作させることができる。
【００６２】
＜フォトセンサシステム＞
次いで、上述したダブルゲート型フォトセンサを所定の形式で配列して構成されるフォトセンサアレイを備えたフォトセンサシステムについて、図面を参照して説明する。ここでは、複数のダブルゲート型フォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを示して説明するが、複数のダブルゲート型フォトセンサをＸ方向に１次元配列してラインセンサアレイを構成し、該ラインセンサアレイをＸ方向に直交するＹ方向に移動させて２次元領域を走査（スキャン）するものであってもよいことは言うまでもない。
【００６３】
図９は、ダブルゲート型フォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを備えたフォトセンサシステムの概略構成図である。
図９に示すように、フォトセンサシステムは、大別して、多数のダブルゲート型フォトセンサ１１０を、例えば、ｎ行×ｍ列（ｎ、ｍは任意の自然数）のマトリクス状に配列したフォトセンサアレイ１００と、各ダブルゲート型フォトセンサ１１０のトップゲート端子ＴＧ（トップゲート電極１２１）及びボトムゲート端子ＢＧ（ボトムゲート電極１２２）を各々行方向に接続して伸延するトップゲートライン１０１及びボトムゲートライン１０２と、各ダブルゲート型フォトセンサ１１０のドレイン端子Ｄ（ドレイン電極１２）を列方向に接続したドレインライン（データライン）１０３と、ソース端子Ｓ（ソース電極１３）を列方向に接続するとともに、接地電位に接続されたソースライン（コモンライン）１０４と、トップゲートライン１０１に接続されたトップゲートドライバ２１０と、ボトムゲートライン１０２に接続されたボトムゲートドライバ２２０と、ドレインライン１０３に接続され、図示を省略したコラムスイッチ、プリチャージスイッチ、出力アンプ等を備えてなるドレインドライバ２３０と、を有して構成されている。
【００６４】
ここで、トップゲートライン１０１は、図７に示したトップゲート電極１２１とともに、ＩＴＯ等の透明電極層で一体的に形成され、ボトムゲートライン１０２、ドレインライン１０３並びにソースライン１０４は、それぞれボトムゲート電極１２２、ドレイン電極１１２、ソース電極１１３と同一の励起光に不透明な材料で一体的に形成されている。また、ソースライン１０４には、後述するプリチャージ電圧Ｖpgに応じて設定される定電圧Ｖssが印加されるが、接地電位（ＧＮＤ）であってもよい。
【００６５】
なお、図９において、φtgは、リセット電圧及び光キャリア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を生成するための制御信号であり、φbgは、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、φpgは、プリチャージ電圧Ｖpgを印加するタイミングを制御するプリチャージ信号である。また、本実施形態に適用可能なドレインドライバ２３０の構成については、詳しく後述する。
【００６６】
このような構成において、トップゲートドライバ２１０からトップゲートライン１０１を介して、トップゲート端子ＴＧに信号φＴｉ（ｉは任意の自然数；ｉ＝１、２、・・・ｎ）を印加することにより、フォトセンス機能が実現され、ボトムゲートドライバ２２０からボトムゲートライン１０２を介して、ボトムゲート端子ＢＧに信号φＢｉを印加し、ドレインライン１０３を介して検出信号をドレインドライバ２３０に取り込んで、シリアルデータ又はパラレルデータの出力電圧Ｖoutとして出力することにより、選択読み出し機能が実現される。
【００６７】
図１０は、上述したようなフォトセンサシステムを適用した画像読取装置（指紋読取装置）の要部断面図である。なお、ここでは、説明及び図示の都合上、フォトセンサシステムの断面部分を表すハッチングの一部を省略する。
図１０に示すように、指紋等の画像パターンを読み取る画像読取装置においては、ダブルゲート型フォトセンサ１１０が形成されたガラス基板等の絶縁性基板１１９下方側に設けられたバックライト（面光源）ＢＬから照射光Ｌａを入射させ、この照射光Ｌａがダブルゲート型フォトセンサ１１０（詳しくは、ボトムゲート電極１２２、ドレイン電極１１２、ソース電極１１３）の形成領域を除く、透明な絶縁性基板１１９と絶縁膜１１５、１１６、１２０を透過して、透明電極層１３０上の指紋検出面（検知面）１３０ａに載置された指（被検出体）ＦＧに照射される。
【００６８】
そして、指紋読取装置による指紋の検出時においては、指ＦＧの皮膚表層ＦＧｓの半透明層が、フォトセンサアレイ１００の最上層に形成された透明電極層１３０に接触することにより、透明電極層１３０と皮膚表層ＦＧｓとの間の界面に屈折率の低い空気層がなくなる。ここで、皮膚表層ＦＧｓの厚さは、６５０ｎｍより厚いため、指紋ＦＰの凸部ＦＰａにおいて内部に入射された光Ｌａは、皮膚表層ＦＧｓ内を散乱、反射しながら伝搬する。伝搬された光Ｌｂの一部は、透明な電極層１３０、透明な絶縁膜１２０、１１５、１１４及びトップゲート電極１２１を透過してダブルゲート型フォトセンサ１１０の半導体層１１１に励起光として入射される。このように、指ＦＧの凸部ＦＰａに対応する位置に配置されたダブルゲート型フォトセンサ１１０の半導体層１１１に光が入射されて生成されるキャリヤ（正孔）が蓄積されることにより、上述した一連の駆動制御方法にしたがって、指ＦＧの画像パターンを明暗情報として読み取ることができる。
【００６９】
また、指紋ＦＧの凹部ＦＰｂにおいては、照射された光Ｌａは、透明電極層１３０の指紋検出面１３０ａと空気層との間の界面を通過し、空気層の先の指ＦＧに到達して皮膚表層ＦＧｓ内で散乱するが、皮膚表層ＦＧｓは空気より屈折率が高いため、ある角度で界面に入射された皮膚表層ＦＧｓ内の光Ｌｃは空気層に抜けにくく、凹部ＦＰｂに対応する位置に配置されたダブルゲート型フォトセンサ１１０の半導体層１１１への入射が抑制される。
【００７０】
このように、透明電極層１３０としてＩＴＯ等の透明な導電性材料を適用していることにより、透明電極層１３０上に載置された指ＦＧに照射され、散乱、反射した光が良好に各ダブルゲート型フォトセンサ１１０の半導体層１１１に入射されることになるので、指（被検出体）ＦＧの読取動作における読取感度特性が悪化することがなく、被検出体の画像パターン（指紋）の読み取りが良好に行われる。
【００７１】
次に、本発明に係る画像読取装置を指紋読取装置に適用した具体的な構成について説明する。なお、以下に示す実施形態においては、センサとして、上述した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。
図１１は、本発明に係る画像読取装置を指紋読取装置に適用した場合の一実施形態を示す概略構成図であり、図１２は、本実施形態に係る指紋読取装置に指を載置した状態を示す概略図である。なお、ここでは、上述したフォトセンサ及びフォトセンサシステムの構成（図７、図９）を適宜参照しながら説明する。また、図７、図９に示した構成と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【００７２】
図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態に係る指紋読取装置は、上述した構成を有するダブルゲート型フォトセンサ１１０を、絶縁性基板１１９の一面側にマトリクス状に配列して形成されたフォトセンサアレイ１００、及び、ダブルゲート型フォトセンサ１１０が配列されたアレイ領域の全域に、保護絶縁膜１２０を介して形成された透明電極層（透明導電膜；上述した第１接触電極に相当する）１３０からなるセンサデバイスＰＤと、センサデバイスＰＤの他面側に配置され、センサデバイスＰＤの上面（指紋検出面１３０ａ）に接触される被検出体（指ＦＧ）に均一な光を照射する面光源ＢＬと、センサデバイスＰＤとは電気的に絶縁するように設けられ、かつ、該センサデバイスＰＤの周囲を取り囲むように設けられた導電性のケース部材（導電性部材；上述した第２接触電極に相当する）２４０と、上述した実施形態に示したように透明電極層１３０に励起される信号波形の電圧振幅を所定の電圧範囲を制限する振幅制限回路（振幅制限手段）２５０と、ケース部材２４０に現れる信号波形の変化を検出して、透明電極層１３０及びケース部材２４０の双方へ被検出体（指ＦＧ）が共通に接触した状態を判定する検出回路（接触検出手段）２６０と、を有して構成されている。
【００７３】
ここで、ケース部材２４０は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、センサデバイスＰＤに対して、所定の間隙を有して（すなわち、空気等の絶縁物を介して）空間的に離間して配置することにより電気的に絶縁されている。また、ケース部材２４０は、センサデバイスＰＤの周囲を取り囲むとともに、センサデバイスＰＤ（透明電極層１３０）上の指紋検出面１３０ａを露出する所定の形状の開口部２４０ａを備えて構成されている。ケース部材２４０は、透明電極層１３０を構成するＩＴＯ等の透明な導電性材料に比較して低抵抗率を有する材料、例えば、クロム、アルミニウム、タングステン等から選択され材料の単層又は複数層の導電体で構成される。これにより、薄い板厚又は膜厚で十分なシート抵抗を実現することができるので、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を十分に大きくすることができる。
【００７４】
具体的には、図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、ケース部材２４０の開口部２４０ａは、センサデバイスＰＤ上の指紋検出面１３０ａに指ＦＧを載置した状態で、該指ＦＧが開口部２４０ａの端部近傍のケース部材２４０にも同時に接触する形状を有するように構成されている。すなわち、指ＦＧが透明電極層１３０及びケース部材２４０の双方に接触するために適した形状を有している。
なお、ケース部材２４０は、後述するように、指ＦＧの指紋検出面１３０ａへの接触状態を検知するための構成として機能するばかりではなく、センサデバイスＰＤを電気的な外乱要素や物理的な衝撃等から保護するためのシールドケースとしての機能を有しているものであってもよいし、被検出体である指をセンサデバイスＰＤ上の指紋検出面１３０ａに良好に接触するように誘導又は案内するためのガイド部材としての機能を有しているものであってもよい。
【００７５】
また、検出回路２６０は、ケース部材２４０に現れる信号波形の変化を常時監視し、透明電極層１３０及びケース部材２４０の双方にまたがって指ＦＧが接触されることにより、指ＦＧ固有の容量成分及び抵抗成分に基づいて、上記信号波形に所定の変化が検出された場合に、センサデバイスＰＤ上の指紋検出面３０ａに指ＦＧが載置されたものと判定し、該判定結果を接触検知信号として、例えば、指紋読取装置の動作制御を行うコントローラ（図示を省略）に出力することにより、指紋の読取動作の開始タイミングを制御する。
具体的には、検出回路２６０は、上述した接触検知装置（図２参照）に示したように、予め被検出体である指ＦＧの容量成分及び抵抗成分に基づいて設定された基準電圧Ｖrefと、ケース部材２４０に現れる信号波形の電圧振幅及び振幅中心電圧との大小関係を比較し、基準電圧Ｖrefとの大小関係が変化（逆転）した場合に、接触検知信号を出力する（図３、図４、図６参照）。
【００７６】
次いで、本実施形態に係る指紋読取装置（図９参照）に適用可能なドレインドライバについて、図面を参照して詳しく後述する。
図１３は、本実施形態に係る指紋読取装置に適用可能なドレインドライバの一構成例を示す概略構成図である。なお、ここでは、上述したフォトセンサシステムの構成（図９）を適宜参照しながら説明する。また、図９に示した構成と同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【００７７】
上述した実施形態（図９参照）に示したように、本発明に係る接触検知装置においては、被検出体が接触される第１接触電極（本実施形態における透明電極層１３０に相当する）に対して所定の信号波形を励起するための対向電極及びパルス発生回路を備えた構成を有している。このような構成を有する接触検知装置を、ダブルゲート型フォトセンサを備えた画像読取装置（指紋読取装置）に適用する場合にあっては、例えば、図７及び図９に示したダブルゲート型フォトセンサにおいてドレイン電極（制御電極）相互を接続するドレインラインを対向電極として適用するとともに、ドレインドライバをパルス発生回路（パルス信号印加手段）として適用することができる。
【００７８】
本実施形態に係る指紋読取装置は、図１３に示すように、概略、図７に示した構成と同等のフォトセンサアレイ１００と、トップゲートドライバ２１０と、ボトムゲートドライバ２２０に加え、ドレインライン１０３に接続されたコラムスイッチ２３１と、コラムスイッチ２３１の出力端に設けられた出力アンプ２３２と、各ドレインライン１０３に一端側が接続されたスイッチ群２３３と、該スイッチ群２３３の他端側に共通に接続された単一のスイッチ２３４と、該スイッチ２３４に並列的に接続された複数の電源電圧Ｖpg、Ｖgndと、を備えたドレインドライバ２３０が設けられた構成を有している。
【００７９】
ここで、ドレインドライバ２３０を構成するコラムスイッチ２３１及び出力アンプ２３２は、上述したダブルゲート型フォトセンサ１１０の動作制御手順に基づいて、被検出体の画像パターンに対応して各ダブルゲート型フォトセンサ１１０に蓄積された電荷量（キャリヤ）を、ドレインインライン１０３を介してドレイン電圧の変化としてコラムスイッチ２３１により各行ごとに一括して読み込み、出力アンプ２３２により所定の信号電圧に増幅して、出力端子Ｖoutからシリアルデータ又はパラレルデータとして周辺回路（例えば、指紋照合装置等の画像処理装置）に出力する。
【００８０】
また、スイッチ群２３３は、フォトセンサアレイ１００を構成する各ドレインラインに一端側が個別に接続され、単一のスイッチ２３４に他端側が接続されるとともに、図示を省略したコントローラから供給されるプリチャージ信号φpgに基づいてオン／オフ状態が制御される。一方、スイッチ２３４は、複数の電源電圧Ｖpg、Ｖgndに接続され、図示を省略したコントローラから供給される切換制御信号φswに基づいて、電源電圧Ｖpg、Ｖgndのうちのいずれかが選択的に接続されるように制御される。
【００８１】
このような構成を有するドレインドライバ２３０において、まず、上述した画像読取動作を実行する場合について説明すると、ダブルゲート型フォトセンサの電荷蓄積期間内に実行されるプリチャージ動作においては、切換制御信号φswによりスイッチ２３４をプリチャージ電圧Ｖpg側に切り換えた後、プリチャージ信号φpgにより所定のタイミングでスイッチ群２３３を一斉にオン動作させることにより、プリチャージ電圧Ｖpgをスイッチ群２３３及びドレインライン１０３を介して各ダブルゲート型フォトセンサに印加する。
【００８２】
また、ダブルゲート型フォトセンサの読み出し動作においては、プリチャージ信号φpgによりスイッチ群２３３を一斉にオフ動作させることにより、電荷蓄積期間に被検出体（指ＦＧ）の画像パターンに基づいて各ダブルゲート型フォトセンサに蓄積された電荷（キャリヤ）の量に応じたドレイン電圧を、各ドレインライン１０３を介して一括してコラムスイッチ２３１に取り込んで、シリアルデータ又はパラレルデータとして出力アンプ２３２を介して出力端子から出力する。
【００８３】
一方、上記画像読取動作に先立って実行される接触検知動作においては、まず、プリチャージ信号φpgにより所定のタイミングでスイッチ群２３３を一斉にオン動作させ、さらに、切換制御信号φswによりスイッチ２３４を所定のタイミングで繰り返し切り換え制御することにより、スイッチ２３４をプリチャージ電圧Ｖpg側及び接地電位Ｖgnd側に周期的かつ選択的に接続して、下限振幅電圧が０Ｖ、上限振幅電圧がプリチャージ電圧Ｖpg（例えば、３．３Ｖ）に規定された電圧振幅を有するパルス信号が各ドレインライン１０３を介して、フォトセンサアレイ１００を構成する全てのダブルゲート型フォトセンサのドレイン電極に印加される。
【００８４】
なお、本実施形態においては、各ドレインライン１０３へのパルス信号の印加方法として、切換制御信号φswにより切り換え制御されるスイッチ２３４により、プリチャージ電圧Ｖpg及び接地電位Ｖgndに周期的かつ選択して、０Ｖ〜Ｖpgの電圧振幅を有するパルス信号を生成して供給する構成を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、別個にパルス発生源を備え、接触検知動作時にのみ、スイッチ２３４を切り換え制御してパルス発生源から出力されるパルス信号を各ドレインライン１０３に供給するように構成してもよい。
【００８５】
次いで、本実施形態に係る指紋読取装置における接触検知動作について、図面を参照して詳しく説明する。
図１４は、本実施形態に係る指紋読取装置における接触検知動作を説明するための概略図であり、図１５は、接触検知動作時におけるフォトセンサアレイの等価回路を示す図である。
上述したように、本実施形態に係る指紋読取装置においては、接触検知動作の際に、ドレインドライバ２３０が上述した実施形態（図１参照）に示した接触検知装置におけるパルス発生回路４０として機能するとともに、ドレインライン１０３及びドレイン電極１１２が対向電極３０として機能することにより、図１４に示すように、ドレインライン１０３及びドレイン電極１１２に印加されたパルス信号に応じた信号波形が、上部ゲート絶縁膜１１５及び保護絶縁膜１２０を介して、アレイ領域の全域を被覆するように形成された透明電極層１３０に励起される。
【００８６】
具体的には、図１５に示すように、フォトセンサアレイ１００は、最上層を構成する透明電極層１３０と、該透明電極層１３０に対して、保護絶縁膜１２０や上部ゲート絶縁膜１１５、下部ゲート絶縁膜１１６等を介して形成されたトップゲートライン１０１、ボトムゲートライン１０２、ドレインライン１０３及びソースライン１０４との間に各々寄生容量が形成された構成を有し、また、トップゲートライン１０１、ボトムゲートライン１０２、ドレインライン１０３及びソースライン１０４も相互に寄生容量が形成された構成を有している。
【００８７】
一方、図１４、図１５に示すように、透明電極層１３０には、接地電位との間に振幅制限回路２５０が設けられているので、透明電極層１３０に励起される信号波形（交流電圧波形）の電圧振幅は、図１４に示すように、振幅制限回路２５０に設けられた逆並列ダイオード回路における順方向電圧Ｖｆに基づいて制限される（−Ｖｆ〜＋Ｖｆ）。また、図１５に示すように、トップゲートドライバ２１０に接続されたトップゲートライン１０１及びボトムゲートドライバ２２０に接続されたボトムゲートライン１０２は、各ドライバ２１０、２２０の出力抵抗Ｒｔ、Ｒｂを介して接地電位に接続され、ソースライン１０４も接地電位に接続された構成を有している。
そのため、このような等価回路において、ドレインドライバ２３０によりドレインライン１０３を介して所定の電圧振幅を有するパルス信号を印加すると、トップゲートライン１０１、ボトムゲートライン１０２及びソースライン１０４には電位が励起されることなく、透明電極層１３０にのみ振幅制限回路２５０により電圧振幅が規定された所定の信号波形が励起されることになる。
【００８８】
これにより、振幅制限回路２５０により規定された電圧振幅の範囲以外（振幅上限電圧＋Ｖｆ以上の電圧、及び、振幅下限電圧−Ｖｆ以下の電圧）の電気的な外乱要素が透明電極層１３０に印加された場合であっても、過大な電圧が保護絶縁膜１２０を介してトップゲートライン１０１やボトムゲートライン１０２等に印加されることを抑制することができるので、フォトセンサアレイ１００や各ドライバ２１０、２２０、２３０の静電破壊を適切に防止することができる。
【００８９】
そして、上述したように透明電極層１３０に所定の信号波形を励起させた状態で、図１４に示すように、透明電極層１３０及びケース部材２４０の双方に指ＦＧが共通に接触すると、透明電極層１３０とケース部材２４０が指ＦＧ固有の容量成分及び抵抗成分を介して電気的に接続される。これにより、上述した接触検知装置の検知方法と同様に、指ＦＧ固有の容量成分及び抵抗成分によりケース部材に現れる信号波形が変化し、検出回路２６０に設けられたコンパレータ（図示を省略；図２参照）により予め設定された基準電圧との比較処理が行われて、上記信号波形の電圧成分と基準電圧が交差した場合には、検出対象としている正規の被写体（指ＦＧ）が透明電極層１３０に載置、接触されたものと判断して、図示を省略した指紋読取装置のコントローラに接触検知信号を出力する。コントローラは、該接触検知信号に基づいて、上述した一連の画像読取動作を実行して、透明電極層１３０（フォトセンサアレイ１００）上に載置された指ＦＧの画像パターン（指紋）を読み取る動作を開始する。
【００９０】
ここで、本発明に係る接触検知装置及びその検知方法並びに接触検知装置を適用した画像読取装置の有効性について、他の構成と比較して具体的に説明する。図１６は、本実施形態に係る画像読取装置の比較対象となる指紋読取装置の一例を示す概略構成図であり、図１７は、比較対象となる指紋読取装置に適用される検知回路の一例を示す概略回路図である。ここで、上述した実施形態と同等の構成については、同等の符号を付してその説明を簡略化又は省略する。
【００９１】
本実施形態に係る画像読取装置の比較対象となる指紋読取装置は、例えば、図１６に示すように、上述した実施形態と同様に、最上面に透明電極層３０が形成されたフォトセンサアレイ１００を備えたセンサデバイスＰＤと、センサデバイスＰＤの背面側に配置された面光源ＢＬと、センサデバイスＰＤの周囲に、電気的に絶縁するように設けられた導電性のケース部材２４０と、を備え、さらに、透明電極層１３０に検知回路２６０´が接続されるとともに、ケース部材２４０に接地電位が接続された構成を有している。ここで、少なくとも透明電極層１３０とケース部材２４０とは、空気等を介して電気的に絶縁されている。
【００９２】
検知回路２６０´は、図１７に示すように、概略、透明電極層３０に接続された接点Ｎａと接地電位との間に並列接続された入力保護ダイオード２６１及び抵抗素子２６２と、一接点Ｎａと電源電圧Ｖddとの間に接続された抵抗素子２６３と、接点Ｎａの電位を増幅率１で増幅するボルテージフォロワ２６４と、電源電圧Ｖddと接地電位との間に接続された可変抵抗素子２６５と、可変抵抗素子２６５により生成された電圧Ｖｒとボルテージフォロワ２６４の出力電位Ｖｏとを比較して、その比較結果に応じた二値論理信号を接触検知信号として出力するコンパレータ２６６と、コンパレータ２６６の出力端と電源電圧Ｖddとの間に接続されたプルアップ抵抗２６７と、を備えて構成されている。
【００９３】
このような構成を有する指紋読取装置において、透明電極層１３０及びケース部材２４０に指ＦＧが共通に接触していない場合には、透明電極層１３０とケース部材２４０との間の抵抗値は、ほぼ無限大相当の高い値を示す。
一方、透明電極層１３０及びケース部材２４０に指ＦＧが共通に接触した場合には、透明電極層１３０とケース部材２４０との間の抵抗値は、指ＦＧ固有の抵抗成分に基づく値（すなわち、指ＦＧの皮膚抵抗相当の低い抵抗値）を示す。
【００９４】
これにより、このような構成を有する画像読取装置においては、透明電極層１３０及びケース部材２４０への指ＦＧの接触状態に応じて、接点Ｎａの電位が変化することになるので、コンパレータ２６６に入力される基準電圧Ｖｒを可変抵抗により適当に設定することにより、指ＦＧの接触状態を二値論理信号からなる接触検知信号として出力することができる。そして、指紋読取装置は、該接触検知信号に基づいて、透明電極層１３０（フォトセンサアレイ１００）上に載置された指ＦＧの画像パターン（指紋）を読み取る動作を開始することができる。
【００９５】
しかしながら、上述したように、センサデバイスＰＤの周囲に、電気的に絶縁するように設けられた導電性のケース部材２４０を備えた構成を有する画像読取装置（指紋読取装置）において、透明電極層１３０とケース部材２４０との間に接触した指ＦＧ特有の抵抗成分にのみ基づいて変化する電位を、検出回路２６０´により検出して指ＦＧの接触状態を検出する方式を適用した場合には、指固有の抵抗成分に基づいて検出される抵抗値の変化が比較的小さいうえ、指の状態（肌の状態や個人差、外部環境等）により抵抗値のばらつきが比較的大きくなるという特性を有しているため、これに伴う広い範囲の電圧変化を検出して、均一接触検知を実現することは困難であるという問題を有しているとともに、被検出体（指）固有の抵抗成分に近似した抵抗値を有する導電性の異物（ゴミ等）を正規の被検出体として誤検出してしまうという問題を有している。
【００９６】
これに対して、本発明に係る接触検知装置及びその検知方法並びに画像読取装置においては、被検出体（指）固有の容量成分及び抵抗成分の双方に基づいて、変化する信号波形と予め設定した基準電圧との比較処理を行うことにより、透明電極層への被検出体の接触状態を検知、判断するようにしているので、検出対象である被検出体とそれ以外の導電性又は容量性の異物とを良好かつ均一に判別することができるとともに、該異物による誤検出を抑制して、画像読取装置の誤動作を抑制することができ、信頼性の高い接触検知装置及び画像読取装置を提供することができる。
【００９７】
なお、上述した実施形態においては、フォトセンサシステムに適用するセンサとしてダブルゲート型フォトセンサを適用した場合について示したが、本発明に適用されるセンサは、これに限定されるものではなく、フォトダイオードやＴＦＴ等、他の構成のフォトセンサを用いたフォトセンサシステムに対しても同様に適用することができる。
また、以上の説明では被検出体として「指」を例に示し、読取対象となる画像として「指紋」を例に示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述したような特有の抵抗成分及び容量成分を有する被検出体であれば、指以外の人体の特定の部位や他の物体を検出対象とするものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明に係る接触検知装置の一実施形態を示す概略ブロック図である。
【図２】本実施形態に係る接触検知装置に適用される検知回路の構成例を示す概略回路図である。
【図３】本実施形態に係る接触検出装置の接触検知動作の一例を示す概念図である。
【図４】本実施形態に係る接触検出装置の接触検知動作の他の例を示す概念図である。
【図５】本発明に係る接触検知装置の他の実施形態を示す概略ブロック図である。
【図６】本実施形態に係る接触検出装置の接触検知動作の一例を示す概念図である。
【図７】ダブルゲート型フォトセンサの概略構成を示す断面構造図である。
【図８】ダブルゲート型フォトセンサの基本的な駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図９】ダブルゲート型フォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを備えたフォトセンサシステムの概略構成図である。
【図１０】フォトセンサシステムを適用した画像読取装置（指紋読取装置）の要部断面図である。
【図１１】本発明に係る画像読取装置を指紋読取装置に適用した場合の一実施形態を示す概略構成図である。
【図１２】本実施形態に係る指紋読取装置に指を載置した状態を示す概略図である。
【図１３】本実施形態に係る指紋読取装置に適用可能なドレインドライバの一構成例を示す概略構成図である。
【図１４】本実施形態に係る指紋読取装置における接触検知動作を説明するための概略図である。
【図１５】接触検知動作時におけるフォトセンサアレイの等価回路を示す図である。
【図１６】本実施形態に係る画像読取装置の比較対象となる指紋読取装置の一例を示す概略構成図である。
【図１７】比較対象となる指紋読取装置に適用される検知回路の一例を示す概略回路図である。
【図１８】従来技術における画像読取装置の一構成例（抵抗検出方式の指紋読取装置）を示す概略構成図である。
【図１９】従来技術における画像読取装置の他の構成例（容量検出方式の指紋読取装置）を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００９９】
ＯＢＪ      被検出体
ＦＧ        指
１０        第１接触電極
２０        第２接触電極
３０        対向電極
４０        パルス発生回路
５０、２５０    振幅制限回路
６０、２６０    検出回路
１１０      ダブルゲート型フォトセンサ
１００      フォトセンサアレイ
１３０      透明電極層
２４０      ケース部材
【図１】
2008228349.tif 000003
【図２】
2008228349.tif 000004
【図３】
2008228349.tif 000005
【図４】
2008228349.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2008228349.tif 000009
【図８】
2008228349.tif 000010
【図９】
2008228349.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2008228349.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2008228349.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
2008228349.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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