(57)【要約】【課題】光源から照射される照射光の均一化を実現することにより、凹凸検出精度と小型化を同時に実現する。【解決手段】光変換手段２０の一端側に配置された光源４０からの照射光を、前記光変換手段２０によって十分に反射、屈折して線状の照射光に変換し、上面に被検体が接触される導光板１０の凹凸検出領域７０に照射し、この凹凸検出領域７０からの光を導光板１０を介して光電変換装置３０で受光して凹凸を検出するように構成している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射光を投光する光源と、被検体が接触される接触面を有するとともに、照射光を前記接触面に導光する導光部材と、前記導光部材の出射面を介して入射される光を電気信号に変換する光電変換手段とを具備した凹凸検出センサにおいて、
前記導光部材に密着または近接して配置される光変換手段を備え、該光変換手段は、その一端側に配置された前記光源からの照射光を、線状の照射光に変換して前記導光部材に照射することを特徴とする凹凸検出センサ。
【請求項２】
前記接触面は、所定方向に延びる凹凸検出領域を有し、
前記光変換手段からの前記線状の照射光が、前記接触面の内の前記凹凸検出領域に選択的に照射される請求項１記載の凹凸検出センサ。
【請求項３】
照射光を投光する光源と、被検体が接触される接触面を有するとともに、照射光を前記接触面に導光する導光部材と、前記導光部材の出射面を介して入射される光を電気信号に変換する光電変換手段とを具備した凹凸検出センサにおいて、
前記接触面は、所定方向に延びる凹凸検出領域を有し、
前記光源は、前記所定方向に延びる凹凸検出領域の一端側に配置され、
前記光源からの照射光を、前記所定方向に沿う線状の照射光に変換して前記導光部材に照射する光変換手段を備え、
前記光変換手段は、前記導光部材に密着または近接して配置されることを特徴とする凹凸検出センサ。
【請求項４】
照射光を投光する光源と、被検体が接触される接触面を有するとともに、入射面からの照射光を前記接触面に導光する導光部材と、前記導光部材の前記接触面とは反対側の出射面を介して入射される光を電気信号に変換する光電変換手段とを具備した凹凸検出センサにおいて、
前記接触面は、所定方向に延びる凹凸検出領域を有し、
前記光源は、前記所定方向に延びる凹凸検出領域の一端側に配置され、
前記光源からの照射光を、前記所定方向に延びる前記凹凸検出領域を照射する照射光に変換して前記導光部材の前記入射面に入射させる光変換手段を備え、
前記光変換手段は、前記導光部材の前記入射面に密着または近接して配置され、
前記光電変換手段は、前記導光部材の前記出射面に密着または近接して配置されることを特徴とする凹凸検出センサ。
【請求項５】
前記導光部材は、板状である請求項１〜４のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項６】
前記光変換手段から照射される照射光が、プリズムを介して前記導光部材に入射される請求項1〜５のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項７】
前記導光部材の一端面を、前記接触面に対して斜面状に形成し、該斜面状の部分に、前記光変換手段からの照射光を入射させる請求項１〜５のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項８】
前記光変換手段から照射される照射光が、ミラーを介して前記導光部材に入射される請求項１〜５のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項９】
前記光変換手段から照射される照射光が、空気層を介して前記導光部材に入射される請求項１〜８のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項１０】
照射光を照射する前記光変換手段の光照射面に溝加工を施し、溝加工された凸部で前記導光部材、前記プリズムまたは前記ミラーと接触させる請求項１〜８のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項１１】
前記光源と前記導光部材との間に光吸収体を設けるとともに、前記光源近傍の前記光変換手段の光照射面と前記導光部材との間に光吸収体を設ける請求項１〜１０のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項１２】
前記導光部材の一部に光学ファイバを有し、前記光学ファイバの光軸が前記導光部材の前記接触面に対して非垂直である請求項１〜９のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項１３】
前記導光部材の前記光学ファイバ以外の部分がガラスにより形成されている請求項１２に記載の凹凸検出センサ。
【請求項１４】
前記導光部材の一部に、前記光学ファイバの光軸と平行でない光軸を有する他の光学ファイバを備える請求項１２または請求項１３に記載の凹凸検出センサ。
【請求項１５】
前記他の光学ファイバが、前記光変換手段から照射される照射光が前記凹凸検出領域において全反射される角度になるように配置されている請求項１４に記載の凹凸検出センサ。
【請求項１６】
前記光学ファイバ以外の部分と前記光学ファイバとが直接接合されている請求項１２〜１５のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項１７】
前記導光部材が、その一部に光吸収体を有する請求項１〜１６のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項１８】
前記導光板部材が、その一部に光反射体を有する請求項１〜１６のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項１９】
前記光吸収体が、前記光変換手段から照射される照射光のうち、前記凹凸検出領域において全反射する光以外を吸収するように設けられている請求項１７に記載の凹凸検出センサ。
【請求項２０】
前記光変換手段からの照射光が、前記導光部材の前記凹凸検出領域で全反射する全反射臨界角と、前記光学ファイバ内を伝搬する入射光が前記凹凸検出領域の法線となす角とが略一致するように、前記光学ファイバの光軸が設定されている請求項１２〜１９のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項２１】
前記導光部材に、前記光電変換手段を、前記光学ファイバのコアの屈折率に近い屈折率を有する樹脂を介して接合している請求項１２〜２０のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項２２】
前記光源および前記光変換手段の周囲に光反射体が設けられている請求項１〜２１のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項２３】
前記光変換手段の光照射面の対面に、光拡散手段を備える請求項１〜２２のいずれかに記載の凹凸検出センサ。
【請求項２４】
前記光拡散手段が溝である請求項２３記載の凹凸検出センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、指紋や印影などの微少な凹凸パターンの検出を行うのに好適な光学式の凹凸検出センサに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
指紋などの微少な凹凸パターンを検出する代表的なものとして光学式の検出装置がある。光学式の凹凸パターン検出装置としては、プリズムを用いたものがよく知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この従来例では、直角プリズムを用い、入射面から平行光を入射し、その入射光が直角プリズムの傾斜面で全反射して出射面から出射し、その出射光をカメラで撮像する構成となっている。指などの凹凸のある被検体が直角プリズムの傾斜面に密着接触した場合には、凹部では入射光は全反射されるが、凸部では屈折率の関係により全反射が生じない。この作用により凹凸により明暗が明瞭につき、凹凸パターンを検出できる。
【０００４】
このような構成の光学式凹凸パターン検出装置では、光源から照射される入射光と、カメラに撮像される出射光が、ほぼ直角になるように光源やカメラを配置しなければならず、凹凸検出装置の小型化が困難であった。
【０００５】
この凹凸検出装置の小型化の課題に対して、光ファイバプレートを使用した凹凸パターン検出装置が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
図１４は、前記特許文献２の図２を転記したものである。図１４において、３０１は光ファイバ束、３０１ａは光ファイバ束３０１の入射面、３０１ｂは光ファイバ束３０１の出射面であり、入射面３０１ａは光ファイバ束３０１の各光ファイバの中心軸に対して所定角度で傾斜している。３０２は照明装置、３０３は照明装置から投光される平行光束（照射光）である。
【０００７】
次に動作について説明する。まず、照明装置３０２から平行光束３０３を投光する。この平行光束３０３は、光ファイバ束３０１を透過して入射面３０１ａに到達する。この場合、入射面３０１ａに対する平行光束３０３の入射角θは、光ファイバのコア部と空気との界面における臨界角より大きいものとする。従って、反射角θの反射光は、被検体１０３の凹部と非接触の入射面３０１ａで全反射となり、被検体１０３の凸部と接触している入射面３０１ａで媒質相互の屈折率によって非全反射となる。
【０００８】
これにより、凹部が非接触の部分の反射光は、凸部が接触している部分の反射光より強くなるので、反射光は凹凸パターンに応じたコントラストの高い光パターンを形成する。撮像素子１０５は、出射面３０１ｂに直接付着されているので、撮像素子１０５の撮像面は、出射面３０１ｂに直接接触、または出射面３０１ｂの近傍に配置されている。従って出射面３０１ｂ上の光パターンは、撮像素子１０５の撮像面に直接入力される。
【０００９】
以上のように、光学ファイバ束３０１を用いると、光ファイバ束３０１を曲げたりすることができ、プリズムを用いる場合に比べて光路設計に自由度があり小型化には適する。
【００１０】
また、小型化の課題に対しての別の解決方法として、光源からの検知光線を導光板を用いて面状光源に変換する指紋照合機が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【００１１】
図１５は、前記特許文献３の図１の基本要素のみを記した概略構成図である。
図１５において、３４０は発光素子（光源）、３３０は導光板、３１０は窓部材、３１４，３１５は第１，第２の二つの反射ミラー、３５０はレンズ、３２０は撮像素子であり、発光素子３４０からの光線を導光板３３０を用いて広く面状に拡散して、窓部材３１０を面状に照射する。窓部材３１０からの反射光３００が、第１ミラー３１４より第２ミラー３１５を経てレンズ３５０に入力され、このレンズ３５０を通過した反射光線が撮像素子３２０に入力される。この撮像素子３２０では、入力された反射光の強弱を電気信号に変換する。
【００１２】
以上のように、導光板３３０の拡散を用いることにより光源の数も少なくてすみ、コスト的に有利となる他、消費電力も小さくすることができる。また、導光板３３０と指紋読み取り用窓部材３１０との間隔も近接させることができ、指紋照合機の小型化、特に薄型化を図ることができる。
【００１３】
【特許文献１】
特開昭５５−１３４４６号公報
【特許文献２】
特許第３０４５６２９号（第２図）
【特許文献３】
特開２００１―２５６４８７号公報（第１図）
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献２の光学ファイバ束を用いた上記凹凸パターン検出装置には、以下のような課題がある。
【００１５】
図１４に示すように、照明装置３０２から平行光束３０３を入射面３０１ａに入射させるために、照明装置３０２を入射面３０１ａから離して配置する必要があり、このため、小型化が困難である。また、装置を設置しやすいように、撮像素子１０５を図１４のように垂直にするためには、光学ファイバ束３０１を、入射面３０１ａと出射面３０１ｂとの間で曲げなければならない。光学ファイバ束３０１は、曲げることはできるが、手間がかかりコストアップの要因となるだけでなく、伝送ロスにより画像が暗くなったり、画像に歪みが出るなどの課題がある。
【００１６】
一方、特許文献３の導光板３３０の拡散による面状光源を用いた指紋照合機には、以下のような課題がある。
【００１７】
図１５に示すように、導光板３３０の拡散を用いることにより窓部材３１０と近接させることは可能となるが、窓部材３１０全体を均一に照射する必要があるため、光路の関係上、導光板３３０と窓部材３６０とを密接させることが困難である。このため装置の薄型化にも限界を生じてしまう。また、窓部材３１０全体を均一に照射することは可能であるが、所望の一部分のみを選択的に照射することは不可能であるため、スワイプ型を用いた指紋照合機に用いるには課題がある。
【００１８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、小型でかつ薄型であって、所望の領域を照射して凹凸を検出できる高精度の凹凸検出センサを提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、以下のように構成している。
【００２０】
すなわち、本発明の凹凸検出センサは、照射光を投光する光源と、被検体が接触される接触面を有するとともに、照射光を前記接触面に導光する導光部材と、前記導光部材の出射面を介して入射される光を電気信号に変換する光電変換手段とを具備した凹凸検出センサにおいて、前記導光部材に密着または近接して配置される光変換手段を備え、該光変換手段は、その一端側に配置された前記光源からの照射光を、線状の照射光に変換して前記導光部材に照射するものである。
【００２１】
ここで、線状とは、細長い形状をいい、多少の幅、広がりを有するものであり、好ましくは、凹凸を検出する領域に対応する幅を有するものであり、例えば、２ｍｍ幅以下、好ましくは、１．５ｍｍ幅以下の細長い形状をいう。
【００２２】
また、線状の照射光とは、照射光が線状であることをいい、細長い形状の線光源から照射光が照射される状態をいう。
【００２３】
ここで、密着とは、導光部材と光変換手段とが直接ぴつたりと着けられる場合のみではなく、接着用の樹脂等を介してぴつたりとつけられる場合を含むものである。さらに、樹脂等は、接着面の全面ではなく、一部のみ用い、その他の部分は、微小な空気層を介しても差し支えない。
【００２４】
また、近接とは、近くにあることをいい、光変換手段の照射光を照射する面が、前記導光部材の、例えば、数ｍｍ以内の距離、好ましくは、例えば、１ｍｍ以内の距離にあることをいう。
【００２５】
本発明によると、光源からの照射光は、光変換手段を通過することにより十分に反射、屈折されて、光変換手段の照射面から線状の照射光として出射される。
このように光変換手段を用いて線光源からの照射光と同様な均一な線状の照射光とすることにより、被検体が接触される接触面に均一な光照射が可能となり、被検体の凹凸の読み取り精度を向上させることが可能となる。
【００２６】
また、光変換手段による照射光の反射、屈折を用いるため、光源の数も少なくてすみ、コスト的に有利になる他、消費電力も小さくすることができる。さらに、導光部材と光変換手段とを近接あるいは密着させることができ、小型化、特に薄型化を図ることができる。
【００２７】
本発明の好ましい実施態様においては、前記接触面は、所定方向に延びる凹凸検出領域を有し、前記光変換手段からの前記線状の照射光が、前記接触面の内の前記凹凸検出領域に選択的に照射されるものである。
【００２８】
本発明によると、所定方向に延びる凹凸検出領域のみに線状の照射光を照射することが可能となり、スワイプ型の凹凸検出センサとして実施することが可能となり、更なる小型化を実現することができる。
【００２９】
また、本発明の凹凸検出センサは、照射光を投光する光源と、被検体が接触される接触面を有するとともに、照射光を前記接触面に導光する導光部材と、前記導光部材の出射面を介して入射される光を電気信号に変換する光電変換手段とを具備した凹凸検出センサにおいて、前記接触面は、所定方向に延びる凹凸検出領域を有し、前記光源は、前記所定方向に延びる凹凸検出領域の一端側に配置され、前記光源からの照射光を、前記所定方向に沿う線状の照射光に変換して前記導光部材に照射する光変換手段を備え、前記光変換手段は、前記導光部材に密着または近接して配置されている。
【００３０】
本発明によると、所定方向に延びる凹凸検出領域の一端側に配置された光源からの照射光は、光変換手段を通過することにより十分に反射、屈折されて、光変換手段の照射面から前記所定方向に沿う線状の照射光として出射され、線光源からの照射光と同様な均一な線状の照射光となるので、被検体が接触される凹凸検出領域に均一な光照射が可能となり、被検体の凹凸の読み取り精度を向上させることが可能となる。
【００３１】
また、光変換手段による照射光の反射、屈折を用いるため、光源の数も少なくてすみ、コスト的に有利になる他、消費電力も小さくすることができる。さらに、導光部材と光変換手段とを近接あるいは密着させることができ、小型化、特に薄型化を図ることができる。
【００３２】
また、本発明の凹凸検出センサは、照射光を投光する光源と、被検体が接触される接触面を有するとともに、入射面からの照射光を前記接触面に導光する導光部材と、前記導光部材の前記接触面とは反対側の出射面を介して入射される光を電気信号に変換する光電変換手段とを具備した凹凸検出センサにおいて、前記接触面は、所定方向に延びる凹凸検出領域を有し、前記光源は、前記所定方向に延びる凹凸検出領域の一端側に配置され、前記光源からの照射光を、前記所定方向に延びる前記凹凸検出領域を照射する照射光に変換して前記導光部材の前記入射面に入射させる光変換手段を備え、前記光変換手段は、前記導光部材の前記入射面に密着または近接して配置され、前記光電変換手段は、前記導光部材の前記出射面に密着または近接して配置されるものである。
【００３３】
本発明によると、所定方向に延びる凹凸検出領域の一端側に配置された光源からの照射光は、光変換手段を通過することにより十分に反射、屈折されて、光変換手段の照射面から出射され、被検体が接触される凹凸検出領域に均一な光照射が可能となり、被検体の凹凸の読み取り精度を向上させることが可能となる。
【００３４】
また、光変換手段による照射光の反射、屈折を用いるため、光源の数も少なくてすみ、コスト的に有利になる他、消費電力も小さくすることができる。さらに、導光部材と光変換手段とを近接あるいは密着させることができるとともに、導光部材と光電変換手段とを近接あるいは密着させることができるので、小型化、特に薄型化を図ることができる。
【００３５】
本発明の一実施態様においては、前記導光部材は、板状であり、板状の導光部材の一方の面側の接触面に被検体を接触させ、他方の面側から照射光を照射するとともに、光電変換手段で受光することができ、小型化、特に薄型化を図ることができる。
【００３６】
本発明の好ましい実施態様においては、前記光変換手段から照射される照射光が、プリズムを介して前記導光部材に入射されるものである。
【００３７】
本発明によると、導光部材への照射光の入射角を容易に制御することが可能となる。
【００３８】
本発明の一実施態様においては、前記導光部材の一端面を、前記接触面に対して斜面状に形成し、該斜面状の部分に、前記光変換手段からの照射光を入射させるものである。
【００３９】
本発明によると、導光部材に形成された斜面状の部分の角度を変更することにより、導光部材への照射光の入射角を容易に制御することが可能となる。
【００４０】
本発明の他の実施態様においては、前記光変換手段から照射される照射光が、ミラーを介して前記導光部材に入射されるものである。
【００４１】
本発明によると、ミラーの角度を変更することにより、導光部材への照射光の入射角を容易に制御することが可能となる。
【００４２】
本発明の更に他の実施態様においては、前記光変換手段から照射される照射光が、空気層を介して前記導光部材に入射されるものである。
【００４３】
本発明によると、光変換手段内で反射、屈折される照射光を容易に制御することが可能となり、より輝度分布が均一な線状の照射光を得ることが可能となる。
【００４４】
本発明の一実施態様においては、照射光を照射する前記光変換手段の光照射面に溝加工を施し、溝加工された凸部で前記導光部材、前記プリズムまたは前記ミラーと接触させるものである。
【００４５】
本発明によると、光変換手段から照射される照射光の方向を制御することが可能となり、また、溝加工を施した面の凸部分で導光部材などに接触させることにより、光変換手段と導光部材などの間に容易に部分的な空気層を介在させることが可能となり、輝度分布が均一な線状の照射光を得ることができる。
【００４６】
なお、本発明の他の実施態様として、前記光源を前記光変換手段と離して配置してもよい。
【００４７】
本発明の好ましい実施態様においては、前記光源と前記導光部材との間に光吸収体を設けるとともに、前記光源近傍の前記光変換手段の光照射面と前記導光部材との間に光吸収体を設けるものである。
【００４８】
本発明によると、光源近傍に発生する輝度の不均一な照射光を、凹凸検出領域に照射することがなくなるため、より高精度な凹凸検出センサを実現できる。
【００４９】
本発明の他の実施態様においては、前記導光部材の一部に光学ファイバを有し、前記光学ファイバの光軸が前記導光部材の前記接触面に対して非垂直、すなわち、垂直でないものである。
【００５０】
本発明によると、凹凸検出領域での全反射光を、選択的に光学ファイバで伝搬することが可能となるため、より高精度な凹凸検出センサを実現できる。
【００５１】
本発明の更に他の実施態様においては、前記導光部材の前記光学ファイバ以外の部分がガラスにより形成されている。
【００５２】
本発明によると、ガラスは、光学ファイバと光学特性が近いため、入射光の変化が少なく、かつ光学ファイバと接合しやく、比較的製造しやすい安価な凹凸検出センサを実現することができる。
本発明の好ましい実施態様においては、前記導光部材の一部に、前記光学ファイバの光軸と平行でない光軸を有する他の光学ファイバを備えている。
【００５３】
本発明によると、光変換手段からの照射光を、他の光学ファイバに入射することにより、入射光における散乱光の影響を除去することができ、より高精度な凹凸検出センサを実現することができる。
【００５４】
本発明の一実施態様においては、前記他の光学ファイバが、前記光変換手段から照射される照射光が前記凹凸検出領域において全反射される角度になるように配置されている。
【００５５】
本発明によると、入射光における散乱光の影響を除去することができ、より高精度な（検出分解能の高い）凹凸検出センサを実現することができる。
本発明の他の実施態様においては、前記光学ファイバ以外の部分と前記光学ファイバとが直接接合されている。
【００５６】
本発明によると、融着する場合よりも成形性がよく接着層の影響がない導光部材を実現でき、より高精度な凹凸検出センサが実現できる。
【００５７】
なお、本発明の他の実施態様として、前記導光部材の前記所定方向には、その全長に亘って前記光学ファイバを有し、前記所定方向に直交する方向には、一部にのみ光学ファイバを有するようにしてもよい。
【００５８】
本発明の更に他の実施態様においては、前記導光部材が、その一部に光吸収体を有している。
【００５９】
本発明によると、光学ファイバ以外の部分からの散乱光の影響を除去することのできる導光部材を実現でき、より高精度な凹凸検出センサが実現できる。
【００６０】
本発明の好ましい実施態様においては、前記導光板部材が、その一部に光反射体を有している。
【００６１】
本発明によると、光学ファイバ以外の部分からの散乱光の影響を除去することのできる導光部材を実現でき、より高精度な凹凸検出センサが実現できる。
【００６２】
本発明の一実施態様においては、前記光吸収体が、前記光変換手段から照射される照射光のうち、前記凹凸検出領域において全反射する光以外を吸収するように設けられている。
【００６３】
本発明によると、光学ファイバ以外の部分からの散乱光の影響を除去することのできる導光部材を実現でき、より高精度な凹凸検出センサが実現できる。
【００６４】
本発明の好ましい実施態様においては、前記光変換手段からの照射光が、前記導光部材の前記凹凸検出領域で全反射する全反射臨界角と、前記光学ファイバ内を伝搬する入射光が前記凹凸検出領域の法線となす角とが略一致するように、前記光学ファイバの光軸が設定されている。
【００６５】
本発明によると、光変換手段からの照射光の利用効率が高く、明暗差が大きくコントラストの高い凹凸パターンの検出画像が得られる。
【００６６】
本発明の他の実施態様においては、前記導光部材に、前記光電変換手段を、前記光学ファイバのコアの屈折率に近い屈折率を有する樹脂を介して接合している。
【００６７】
本発明によると、導光部材上に光電変換手段を実装しても光学ファイバ出射面で全反射することなく、光学ファイバ内から光が出射して光電変換手段に導入することができる。
【００６８】
本発明の更に他の実施態様においては、前記光源および前記光変換手段の周囲に光反射体が設けられている。
【００６９】
本発明によると、光源から照射される照射光を、光変換手段から高効率に照射することが可能となる。
【００７０】
本発明の好ましい実施態様においては、前記光変換手段の光照射面の対面に、光拡散手段を備えている。
【００７１】
本発明によると、光変換手段からより均一な輝度分布の照射光を照射することが可能となる。
【００７２】
本発明の一実施態様においては、前記光拡散手段が溝である。
【００７３】
本発明によると、金型による成型などを用いることが可能となり、照射光の輝度分布が均一な光変換手段を安価に製造することが可能となる。
【００７４】
【発明の実施の形態】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態の凹凸検出センサの模式的な斜視図である。
【００７５】
この実施の形態の凹凸検出センサ１００は、基本的には、凹凸を検出すべき被検体が接触される導光板１０と、照射光を照射する光源４０と、この光源４０からの照射光を、導光板１０の所定方向、この実施の形態では、長手方向に沿って延びる凹凸検出領域７０に沿う線状の照射光に変換する光変換手段２０と、導光板１０から出射される光を電気信号に変換する光電変換装置３０とを備えている。
【００７６】
光源４０は、例えば、赤色ＬＥＤの１個で構成されており、長手方向に沿って延びる凹凸検出領域７０の一端側である光変換手段４０の一方の端面に配置されている。
【００７７】
導光板１０は、ガラス基板１１により構成されており、上面が、被検体が接触される接触面とされるとともに、この接触面の一部には、上述のように長手方向に延びる凹凸検出領域７０が設けられている。この導光板１０の接触面と反対側である下面の一部が、光変換手段２０から線状の照射光が入射される入射面とされるとともに、凹凸検出領域７０からの光が光電変換装置３０に出射される出射面とされる。
【００７８】
この実施の形態の光変換手段２０は、ガラスで構成されており、導光板１０の長手方向に沿って延びる直方体状に形成されており、長手方向の一方の端面に、上述のように光源４０が配置されるとともに、この光源４０から照射光を、図２に模式的に示されるように、前記長手方向に沿う線状の照射光に変換して導光板１０の前記入射面に入射させる。
【００７９】
この実施の形態では、光変換手段２０の照射面と導光板１０の入射面とは、後述の接合用の樹脂を介して密着されている。なお、本発明の他の実施の形態として、樹脂を介することなく直接密着させてもよい。
【００８０】
光電変換装置３０は、その受光面が、導光板１０の上述の出射面に密着されており、この光電変換装置３０は、フォトダイオードアレイを備えている。このフォトダイオードアレイは、Ｓｉチップからなり、受光素子はフォトダイオードで構成され、フォトダイオードで受光した信号を図示しない制御回路などで読み出すことができる。この制御回路は、Ａ／Ｄ変換器を有し、デジタル信号を出力できる。この実施の形態では、受光領域は２つの領域からなり、受光素子は、例えば、５００ｄｐｉの密度で配列されている。また、表面上には信号入出力のための電極パッドが設けられている。
【００８１】
この実施の形態では、光源４０と光変換手段２０との接合、および、光変換手段２０と導光板１０との接合には、ガラスと屈折率の近い紫外線硬化樹脂を用いている。また、光電変換装置３０と導光板１０との接合では、電極の引出しも必要となるため、光電変換装置３０の電極パッド上にバンプを形成し、図示していない導光板１０上に形成した接続用電極上にフェースダウン実装し、受光面と導光板１０との間は接着剤を充填した。この接着剤としては、ガラスとほぼ同じ屈折率を有するものを用いた。
【００８２】
かかる構成を有する凹凸検出センサ１００では、光源４０から照射された照射光は、光変換手段２０の一端面から入射され、光変換手段２０内で反射、屈折され、光変換手段２０の照射面から均一な細長い線状の照射光として放射される。
この光変換手段２０の照射面から放射された線状の照射光は、導光板１０に入射され、導光板１０の長手方向（所定方向）に延びる凹凸検出領域７０を照射する。この凹凸検出領域７０を照射した照射光は、界面で全反射して光電変換装置３０に入射され、電気信号に変換される。
【００８３】
次に、光変換手段２０から放射される照射光の理想的な軌跡（光路）について図３を用いて説明する。
【００８４】
図３は、図１におけるI−I’の模式的断面図である。図３において、光変換手段２０から放射される照射光は、理想的には光路３００に示すように凹凸検出領域７０のみを選択的に照射し、凹凸検出領域７０で全反射して光電変換装置３０に入射される。
【００８５】
しかしながら、実際には、光変換手段２０から放射される照射光線は、図３のように均一ではなく、照射光線の放射方向にもある程度のバラツキがあるため、凹凸検出領域７０以外の部分を照射する光線や、凹凸検出領域７０で全反射せず散乱した光線の一部が光電変換装置３０に入射して、ノイズ成分として、検出感度の低下を生じさせることもあるが、凹凸検出センサとして動作するためには問題にならない程度である。
【００８６】
次に、凹凸検出センサ１００の動作原理を図４を用いて説明する。
【００８７】
図４は、凹凸を検出すべき指などの被検体２００の凹凸を凹凸検出領域７０に接触させた場合の、光変換手段２０からの照射光線の軌跡３００を示した光路図である。凹凸検出領域７０に被検体２００の凸状の部分の接触がなく、空気層が存在する場合には、図４に示すようにそのまま全反射して光電変換装置３０に入射され、電気信号に変換される。また、凹凸検出領域７０に被検体２００の凸状の部分が接触（密着）した場合には、導光板１０の内側と外側の屈折率の関係が崩れるため、導光板１０の凹凸検出領域７０で全反射を起こさず、図４に示すように光線が散乱してしまう。したがって、凹凸の密着の有無により、光電変換装置３０に入射する光の強度に差ができるため、凹凸パターン画像として検出することができる。
【００８８】
以上に示すように本実施の形態によれば、光源４０からの照射光線は、光変換手段２０を通過することにより十分に反射、屈折されて、光変換手段２０の照射面から長手方向に沿って線状に発光される。このように光変換手段２０を用いて均一な線状の照射光とすることにより、凹凸検出領域７０に輝度分布の均一な光照射が可能となり、照射光のバラツキによる光電変換装置３０の検出感度のバラツキが低減され、凹凸検出センサ１００の検出精度を向上させることが可能となる。
【００８９】
また、光変換手段２０による光源４０の反射、屈折を用いるため、光源４０の個数（この実施の形態では、１個）も少なくてすみ、コスト低減を実現きると同時に、消費電力も小さくすることができる。
【００９０】
さらに、導光板１０と光変換手段２０と密着させることができるため、凹凸検出センサ１００の小型化、特に薄型化を図ることができる。
【００９１】
しかも、導光板１０と光電変換装置３０とを密着させることができるため、凹凸検出センサ１００の小型化、特に薄型化を一層図ることができる。
【００９２】
また、光変換手段２０を用いて線状の照射光としているため、導光板１０の一部である凹凸検出領域７０を選択的に照射することが可能となるため、スキャン型の光学式凹凸検出センサ等を容易に実現することが可能となり、更なる素子の小型化を実現できる。
【００９３】
なお、この実施の形態では、図１に示される導光板１０の長さＬ１は、例えば、３０ｍｍ以下であり、幅Ｗ１は、例えば、７ｍｍ以下であり、厚さＴ１は、例えば、２ｍｍ以下である。また、凹凸検出領域７０の幅Ｗ２は、例えば、１．５ｍｍである。
【００９４】
本実施の形態では、光電変換装置３０としてフォトダイオードアレイを用いたが、これに限らず、光信号を電気信号に変換できる物であれば、例えばＣＣＤなどを用いても同様の効果を得ることができる。
【００９５】
また、本実施の形態では、導光板１０としてガラス基板を用いたが、これに限らず、導光板として光線を透過する物であれば、例えばアクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【００９６】
さらに、本実施の形態では光変換手段２０としてガラスを用いたが、これに限らず、光変換手段２０の一端面から入射した光が内部で反射、屈折して、光照射面から均一な照射光が得られる物であれば、例えば、アクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【００９７】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００９８】
図５は、本発明の第２の実施の形態の凹凸検出センサ１００−１の模式的な断面図である。ここで、図３と同様の機能を有する部材には、同一符号を付している。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、光変換手段２０と導光板１０の間にギャップ８０を設けてある点である。
【００９９】
その他の構成は、基本的に上述の実施の形態１と同様である。本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。つまり、光変換手段２０により線状の照射光を容易に得ることができるため、凹凸検出センサ１００−１の検出精度を向上することができると同時に、コストの削減と低消費電力化および装置の小型化を行うことができる。
【０１００】
さらに、この実施の形態では、光変換手段２０と導光板１０の間にギャップ８０を設け、ガラス基板からなる光変換手段２０と、同じくガラス基板からなる導光板１０との間に、ガラスと屈折率の異なる空気層を介在させることにより、光変換手段２０と導光板１０との光線の軌跡の設計を個別に行えるようになる。これによって、線状の照射光の輝度分布特性などを容易に改善することができる。
【０１０１】
すなわち、光源４０から光変換手段２０に入射した照射光を、光変換手段２０であるガラス基板とギャップ８０にある空気の屈折率の違いにより、輝度分布特性などの諸特性を容易に制御することが可能となり、より均一な線状の照射光線を導光板１０に入射することが可能となる。これにより、凹凸検出センサ１００−１の更なる精度向上を実現することが可能となる。
【０１０２】
なお、本実施の形態ではギャップ８０内に空気が存在するが、これに限らず、光変換手段２０との屈折率の違いにより光線の軌跡を容易に制御でき、かつ光線の透過率の高い物であれば、樹脂などを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１０３】
また、本実施の形態では、光電変換装置３０としてフォトダイオードアレイを用いたが、これに限らず、光信号を電気信号に変換できる物であれば、例えばＣＣＤなどを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１０４】
さらに、本実施の形態では、導光板１０としてガラス基板を用いたが、これに限らず、導光板として光線を透過する物であれば、例えばアクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
また、本実施の形態では光変換手段２０としてガラスを用いたが、これに限らず、光変換手段２０の一端面から入射した光が内部で反射、屈折して、光照射面から均一な照射光が得られる物であれば、例えば、アクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１０６】
（実施の形態３）
以下、本発明の第３の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０１０７】
図６（ａ）は、本発明の第３の実施の形態の凹凸検出センサ１００−２の模式的な断面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に用いられている光変換手段２０−１の斜視図である。ここで、図３と同様の機能を有する部材には同一の符号を付している。
【０１０８】
本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、光変換手段２０−１の放射面（照射面）と、その対面のそれぞれに溝９０を形成し、放射面に形成した溝９０の凸部のみで導光板１０に接合してある点と、凹凸検出領域７０と同一面内の、凹凸検出領域７０以外の部分に光吸収体５０を形成してある点である。
【０１０９】
さらに詳しく説明すると、光変換手段２０−１はアクリル樹脂製であり、照射面に形成した溝９０は、光変換手段２０−１の長手方向に沿って平行に設けられており、照射面の対面に形成した光拡散手段としての溝９０は、光変換手段２０−１の長手方向に直交するように設けられている。また、照射面の対面に設けられた溝９０の間隔は、光源４０に近い部分は狭く、遠くなるほど広くなっている。
【０１１０】
また、凹凸検出領域７０と同一の接触面内に設けられた光吸収体５０は、酸化クロム―クロム―酸化クロムという３層をスパッタ法を用いて形成した薄膜により構成されている。
【０１１１】
以上に示すように本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１１２】
また、光変換手段２０−１の光照射面に形成した溝９０により、ギャップ８０と同等の効果を得ることができるため、実施の形態２と同様に、光変換手段２０−１のみで光線の軌跡の設計を行うことが可能となるため、より均一な線状の照射光を得ることができる。さらに、この照射面に形成した溝９０により、光変換手段２０−１から照射させる光線の指向性の制御なども行うことが可能となるため、より高精度な照射光線の軌跡（光路）制御を行うことができ、凹凸検出センサ１００−２の検出精度向上を図ることができる。
【０１１３】
また、光変換手段２０−１の光照射面の対面に形成した溝９０により、光変換手段２０−１から照射される光線の輝度分布を、さらに均一にすることができる。
【０１１４】
さらに、凹凸検出領域７０と同一面に設けられた光吸収体５０により、光変換手段２０−１から放出された光線のうち、センサとしての動作に悪影響を及ぼす散乱光の低減および、外光の入射によるセンサ感度の低下などを防止することができる。
【０１１５】
なお、本実施の形態では、光変換手段２０−１としてアクリル樹脂を用いたが、これに限らず、光変換手段２０−１の一端面から入射した光が内部で反射、屈折して、光照射面から均一な照射光が得られる物であれば、例えば、ガラスなどの透明基板を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１１６】
また、本実施の形態では、光変換手段２０−１の光照射面とその対面に溝９０を形成し、光変換手段２０−１から照射される光線の指向性および輝度分布特性の制御を行っているが、これに限らず、同様の効果が得られるものであれば、例えば、溝を形成する方向などを変化させたり、コーンカットなどの微細な凹形状を設けても同様の効果を得ることができる。
【０１１７】
さらに、本実施の形態では、光吸収体５０としてクロム系の薄膜を用いたが、これに限らず、遮光特性を有する物であれば、例えばカーボン系の塗料を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１１８】
また、本実施の形態では、光電変換装置３０としてフォトダイオードアレイを用いたが、これに限らず、光信号を電気信号に変換できる物であれば、例えばＣＣＤなどを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１１９】
さらに、本実施の形態では、導光板１０としてガラス基板を用いたが、これに限らず、導光板として光線を透過する物であれば、例えばアクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１２０】
（実施の形態４）
以下、本発明の第４の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０１２１】
図７は、本発明の第４の実施の形態の凹凸検出センサ１００−３の模式的な斜視図である。ここで、図１と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付している。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、光源４０近傍で発生する、照射光の輝度分布のバラツキによる、凹凸検出センサ１００−３の検出感度のバラツキを抑制するために、光源４０と光電変換装置３０−１との位置関係を変更した点である。
【０１２２】
次に、図８を用いてさらに詳しく説明する。
【０１２３】
図８は、図７のII方向から見た側面図である。図８からも明らかなように、光変換手段２０の長手方向の長さよりも光電変換装置３０−１の長さを短くすることにより、光源４０近傍と、光源４０の対面の端面近傍の輝度分布の不均一になる部分の影響を受けないようにしている。
【０１２４】
以上に示すように本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１２５】
また、光源２０と光電変換装置３０−１の位置関係を調整（本実施の形態では、光変換手段２０よりも光電変換装置３０−１を短くする）して、輝度分布が不均一になる可能性の高い、光源４０近傍と、その対面の端面近傍の影響を受けないようにすることにより、より安定した検出精度を得ることとが可能となり、凹凸検出センサ１００−３の信頼性および安全性の向上を行うことができる。
【０１２６】
なお、本実施の形態では、光電変換装置３０−１としてフォトダイオードアレイを用いたが、これに限らず、光信号を電気信号に変換できる物であれば、例えばＣＣＤなどを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１２７】
また、本実施の形態では、導光板１０としてガラス基板を用いたが、これに限らず、導光板として光線を透過する物であれば、例えばアクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１２８】
さらに、本実施の形態では光変換手段２０としてガラスを用いたが、これに限らず、光変換手段２０の一端面から入射した光が内部で反射、屈折して、光照射面から均一な照射光が得られる物であれば、例えば、アクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１２９】
（実施の形態５）
以下、本発明の第５の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０１３０】
図９（ａ）は、本発明の第５の実施の形態による凹凸検出センサ１００−４の模式的な平面図である。また、図９（ｂ）は光源４０近傍の拡大図である。ここで、図８と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付している。本実施の形態が実施の形態４と異なる点は、光源４０から直接放射される散乱光の影響を低減するために、光源４０の周囲に固定材９５として遮光性能を有するエポキシ樹脂部を設けた点と、光変換手段２０と導光板１０の間に光反射体６０として、クロム膜を設けた点である。
【０１３１】
以上に示すように本実施の形態によれば、光源４０と光電変換装置３０の位置関係を調整した実施の形態４と同様の効果を得ることができる。
【０１３２】
また、光源４０の周囲に遮光性の固定材９５を設けることにより、光電変換装置３０が光源４０からの直接的な影響を受けない、すなわち、光源４０から直接散乱される光線の影響が低減されるため、さらに検出精度を向上させることが可能となる。
【０１３３】
なお、本実施の形態では、光変換手段２０と導光板１０の間に光反射体６０としてクロム膜を設けているが、これに限らず、光を反射できる材質であれば、例えばアルミニウム膜などを設けて同様の効果を得ることができる。また、光反射体ではなく、光吸収体を設けても同様の効果を得ることができる。
【０１３４】
また、本実施の形態では、光電変換装置３０としてフォトダイオードアレイを用いたが、これに限らず、光信号を電気信号に変換できる物であれば、例えばＣＣＤなどを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１３５】
さらに、本実施の形態では、導光板１０としてガラス基板を用いたが、これに限らず、導光板として光線を透過する物であれば、例えばアクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１３６】
また、本実施の形態では光変換手段２０としてガラスを用いたが、これに限らず、光変換手段の一端面から入射した光が内部で反射、屈折して、光照射面から均一な照射光が得られる物であれば、例えば、アクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１３７】
（実施の形態６）
以下、本発明の第６の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０１３８】
図１０は、本発明の第６の実施の形態の凹凸検出センサ１００−５の模式的な断面図である。ここで、図３と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付している。本実施の形態が実施の形態１と異なる点は、光変換手段２０と導光板１０−１の間に、導光板１０−１への光線の入射角を制御するガラス製の光学プリズム１３を設け、導光板１０−１の一部にガラス製の光学ファイバ１２を設けた点である。
【０１３９】
導光板１０−１の構成についてさらに詳しく説明すると、本実施の形態に用いられている光学ファイバ１２は、複数の光学ファイバが密に束ねられたものであり、光学ファイバ１２の光軸は導光板１０−１の凹凸検出領域７０を含む接触面に対して垂直ではなく、傾斜している。光学ファイバ１２は、図１０には図示されていないが、紙面の奥行き（垂直）方向、すなわち、導光板１０−１の長手方向には、全長に亘るように設けられており、紙面の左右方向、すなわち幅方向は光変換手段２０の幅よりもやや広く設けられている。各光学ファイバ１２は、コア、クラッドおよびクラッドの周囲の吸収体で構成されている。また、光学ファイバ１２以外の部分には、ガラス基板を用いた。
【０１４０】
また、導光板１０−１を構成している光学ファイバ１２とガラス１１は直接接合法を用いて接合されている。
【０１４１】
次に、この直接接合法についてさらに詳しく説明する。直接接合法とは、接合面を表面処理した後、接触させることにより接合する方法で接着剤などの中間層が介在せず、かつ低温の熱処理で接合できるため、接合面での反射、散乱などがなく、形状も保たれるという利点がある。具体的には、鏡面研磨された無機基板に親水化処理をして表面にＯＨ基などの親水基を生成させ、両面を直接的に面接して加熱処理することにより無機基板を接合させるという方法である。その直接接合によって、上述した親水化処理により生じる接合表面のＯＨ基による水素結合や、それぞれの基板表面を構成する元素間ないしＯＨ基に起因する酸素を介した共有結合やイオン結合などにより得られる、原子レベルの強固な接合をいう。
【０１４２】
次に、図１１を用いて光学ファイバ１２の光軸についてさらに詳しく説明する。
【０１４３】
光学ファイバ１２の入射面で導光板１０−１内を伝搬した光が全反射する全反射臨界角θｃは、光学ファイバ１２のコアの屈折率をｎｃｏｒｅすると、θｃ＝ｓｉｎ-1(1／ｎｃｏｒｅ)となる。したがって、光学ファイバ１２の入射面の法線Ｎと、光変換手段２０から放射される光線のなす角がθｃ以上になるようにすると、ファイバ面で全反射が起きる。より好適には、光学ファイバ１２の光変換手段２０側の端部と光変換手段２０の放射面のファイバ側の端部を結ぶ線が光学ファイバ１２1の入射面の法線Ｎのなす角度がθｓ以上であればよい。
【０１４４】
光学ファイバ１２の光軸がファイバ入射面の法線Ｎに対してなす角度φは、ファイバ入射面での全反射光がより多くファイバ内のコアとクラッド間で全反射してファイバ内を伝達するように決定した。
【０１４５】
図１１に反射角とファイバの傾斜角の関係を示す。上述のように、ファイバ入射面での全反射臨界角はθｃであり、これ以上の角度をもつ光は、ファイバ入射面で全反射する。一方、ファイバの光軸が入射面に対して角度φ傾斜しているとき、入射面での反射光がファイバ内のコア−クラッド間で全反射してファイバ内を伝達する範囲は、入射面の法線Ｎに対して角度θaと角度θｂの間に入ってくる光である。θaとφは、下記の数１で、θｂとφは数２でそれぞれ表される。
【０１４６】
【数１】
2004191246.tif 000003
【０１４７】
【数２】
2004191246.tif 000004
【０１４８】
よって、下記の数３の範囲にある全反射光が光学ファイバ内に伝達することになる。
【０１４９】
【数３】
2004191246.tif 000005
【０１５０】
図１１より、全反射光がより多くファイバ内で伝達するには、θａよりθｃが等しいか大きければよいことになる。したがって、ファイバ光軸の入射面の法線Ｎに対する傾斜角φは下記の数４を満たすように決めればよい。
【０１５１】
【数４】
2004191246.tif 000006
【０１５２】
この角度に光学ファイバ１２を傾斜させることにより、最も入射光の利用効率が高く、凹凸でのコントラストが大きい凹凸パターンの画像を得ることができた。
【０１５３】
光学ファイバ１２の光軸に対して光学ファイバ１２から光電変換装置３０に出射される出射面も傾斜している。光学ファイバ１２内を伝達してきた光は全反射する角度で出射面に到達することになる。出射面に空気層などファイバのコアより屈折率が小さく、その差が大きい物質が接している場合には、ファイバを伝達してきた光は出射面から出射せず全反射してしまい、光電変換装置３０に入射されないことになる。このため、光電変換装置３０のフォトダイオードアレイの表面と導光板１０−１のファイバ出射面の間にファイバのコアの屈折率以上の樹脂を埋めた。また本実施の形態では、バンプ法で光電変換装置を実装するときの接着剤でこの機能を発揮することができた。なお、最適にはコアの屈折率より高い屈折率の樹脂を用いるのがよいが、コアの屈折率より小さくてもこれに近ければ全反射する割合が小さくなり、ファイバから出力することができる。
【０１５４】
以上に示すように本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１５５】
また、光変換手段２０と導光板１０−１の間にプリズム１３を設けることにより、導光板１０−１の凹凸検出領域７０で全反射する光線を容易に入射させることが可能となる。また、本実施の形態では、光変換手段２０とプリズム１３の間にギャップ８０を設けていないが、これを設けることにより、容易に実施の形態２と同様の効果を得ることができる。
【０１５６】
さらに、光学ファイバ１２を用いることにより、凹凸検出領域７０での全反射光を選択的に光学ファイバ１２で伝搬することが可能となるため、凹凸検出センサ１００−５の検出精度を向上させることができる。
【０１５７】
また、導光板１０−１と光電変換装置３０の間にファイバのコアの屈折率以上の樹脂を埋めることにより、出力光線はファイバ出力面で全反射することなく、光電変換装置のフォトダイオードアレイに入射させることができる。
【０１５８】
なお、本実施の形態では、光電変換装置３０としてフォトダイオードアレイを用いたが、これに限らず、光信号を電気信号に変換できる物であれば、例えばＣＣＤなどを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１５９】
また、本実施の形態では、導光板１０−１としてガラス基板を用いたが、これに限らず、導光板として光線を透過する物であれば、例えばアクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１６０】
さらに、本実施の形態では、ガラス製の光学ファイバを用いたが、これに限らずファイバとしての特性を有する物であれば、例えばプラスティック製のファイバを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１６１】
また、本実施の形態では光変換手段２０としてガラスを用いたが、これに限らず、光変換手段２０の一端面から入射した光が内部で反射、屈折して、光照射面から均一な照射光が得られる物であれば、例えば、アクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１６２】
さらに、本実施の形態では、導光板１０−１に使用されているガラス基板と光学ファイバを直接接合法を用いて接合しているが、これに限らず、熱融着法による接合や、屈折率の比較的近い樹脂を用いた接合でも同様の効果を得ることができる。
【０１６３】
（実施の形態７）
以下、本発明の第７の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０１６４】
図１２は、本発明の第７の実施の形態による凹凸検出センサ１００−６の模式的な断面図である。ここで、図１０と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付している。本実施の形態が実施の形態６と異なる点は、プリズム１３ではなく、導光板１０−２の一端面を斜め形状に加工することにより、光変換手段２０からの照射光線の導光板１０−２への入射角度を調整している点と、光源４０と光変換手段２０の周囲にステンレス製の光反射体６０を設けた点と、導光板１０−２の凹凸検出７０と光変換手段２０からの照射光の入射部と、光電変換装置３０への光線の入射部以外に光吸収体５０として黒色顔料系の塗料を塗布した点である。
【０１６５】
以上に示すように本実施の形態によれば、プリズム１３と光学ファイバ１２を用いた実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【０１６６】
また、導光板１０−２の一端面を斜め形状に加工することにより、プリズム１３を用いる場合と比較して部品点数を削減することが可能となる。
【０１６７】
さらに、ステンレス製の光反射体６０を光源４０および光変換手段２０の周囲に設けることにより、光源４０から照射される光線の利用効率を向上させることが可能となり、輝度分布が均一で、より高輝度な照射光を得ることができる。
【０１６８】
また、光吸収体５０を設けることにより、光変換手段２０から放出された光線のうち、センサとしての動作に悪影響を及ぼす散乱光の低減および外光の入射によるセンサ感度の低下などを防止することができる。
【０１６９】
なお、本実施の形態では光反射体６０としてステンレス板を用いたが、これに限らず、反射特性を有する物であれば、例えば他の金属薄板などを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１７０】
また、本実施の形態では、光吸収体として顔料系の塗料を用いたが、これに限らず、遮光特性を有する物であれば、例えばクロム系の薄膜を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１７１】
さらに、本実施の形態では、導光板としてガラス基板を用いたが、これに限らず、導光板として光線を透過する物であれば、例えばアクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１７２】
また、本実施の形態では、ガラス製の光学ファイバを用いたが、これに限らずファイバとしての特性を有する物であれば、例えばプラスティック製のファイバを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１７３】
さらに、本実施の形態では光変換手段としてガラスを用いたが、これに限らず、光変換手段の一端面から入射した光が内部で反射、屈折して、光照射面から均一な照射光が得られる物であれば、例えば、アクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１７４】
また、本実施の形態では、導光板の周囲に光吸収体を設けているが、光反射体を用いても同様の効果を得ることができる。さらに、光吸収体と光反射体を組み合わせて用い、必要な場所にそれぞれを設けることにより、散乱光や外光の影響を阻害しつつ、光の利用効率を高めることができる。
【０１７５】
（実施の形態８）
以下、本発明の第８の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０１７６】
図１３は、本発明の第８の実施の形態による凹凸検出センサ１００−７の模式的な断面図である。ここで、図１０と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付している。本実施の形態が実施の形態６と異なる点は、プリズム１３ではなく、ガラス基板の一面にアルミニウム膜の蒸着することによりミラー１４を形成した基板を用いることにより、光変換手段２０からの一点鎖線で示される照射光線の導光板１０−３への入射角度を調整している点と、導光板１０−３内に入射された光線を凹凸検出領域７０まで導く（入射光用の）他の光学ファイバ１２を設けた点と、導光板１０−３を構成しているガラス基板１１と光学ファイバ１２を熱融着法を用いて接合している点である。
【０１７７】
入射光用の光学ファイバ１２についてさらに詳しく説明する。入射光用の光学ファイバ１２は、光変換手段２０から放射され、ミラー１４を介して導光板１０に入射された光線が、前記凹凸検出領域７０で全反射する角度になるように配置されている。
【０１７８】
以上に示すように本実施の形態によれば、実施の形態６と同様の効果を得ることができる。
【０１７９】
また、入射角度の調整手段としてミラー１４を設けることにより、プリズム１３を用いる場合と比較して凹凸検出センサの厚みを薄くすることが可能となる。
【０１８０】
さらに、導光板１０に入射された光を、他の光学ファイバ１２を用いて凹凸検出領域７０に導くことにより、凹凸検出領域で全反射する光線のみを選択的に導くことが可能となり、導光板１０に入射する散乱光の影響を小さくすることができる。
【０１８１】
なお、本実施の形態では、ガラス基板の一面に蒸着によりミラーを形成して光線の軌跡を調整したが、これに限らず、光変換手段から照射された光線の軌跡を変更できるものであれば、同様の効果を得ることができる。
【０１８２】
また、本実施の形態では、導光板としてガラス基板を用いたが、これに限らず、導光板として光線を透過する物であれば、例えばアクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１８３】
さらに、本実施の形態では、ガラス製の光学ファイバを用いたが、これに限らずファイバとしての特性を有する物であれば、例えばプラスティック製のファイバを用いても同様の効果を得ることができる。
【０１８４】
また、本実施の形態では光変換手段としてガラスを用いたが、これに限らず、光変換手段の１端面から入射した光が内部で反射、屈折して、光照射面から均一な照射光が得られる物であれば、例えば、アクリルなどの透明樹脂を用いても同様の効果を得ることができる。
【０１８５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、光源から照射光を、光変換手段によって、線状の照射光に変換して導光部材に入射するので、被検体が接触される接触面に均一な光照射が可能となり、高精度な凹凸の検出が可能になるとともに、光源の数も少なくてすみ、消費電力を少なくしてコストの低減を図ることができる。
【０１８６】
しかも、導光部材と光変換手段とを近接あるいは密着させることができ、小型化、特に薄型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る凹凸検出センサの模式的斜視図である。
【図２】図１の光変換手段の光変換を説明するための斜視図である。
【図３】図１の凹凸検出センサの模式的断面図である。
【図４】図１の凹凸検出センサの動作を説明する図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る凹凸検出センサの模式的断面図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係る凹凸検出センサの模式的断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る凹凸検出センサの模式的斜視図である。
【図８】図７の凹凸検出センサの模式的側面図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態に係る凹凸検出センサの模式的側面図およびその一部拡大図である。
【図１０】本発明の第６の実施の形態に係る凹凸検出センサの模式的断面図である。
【図１１】光学ファイバの設置における設計原理を説明するための図である。
【図１２】本発明の第７の実施の形態に係る凹凸検出センサの模式的断面図である。
【図１３】本発明の第８の実施の形態に係る凹凸検出センサの模式的断面図である。
【図１４】従来例の凹凸検出センサの断面図である。
【図１５】他の従来例の凹凸検出センサの要部概略図である。
【符号の説明】
１０，１０−１〜３      導光板
１１                    ガラス基板
１２                    光学ファイバ
１３                    プリズム
１４                    ミラー
２０，２０−１          光変換手段
３０，３０−１          光電変換装置
４０                    光源
５０                    光吸収体
６０                    光反射体
７０                    凹凸検出領域
８０                    ギャップ
９０                    溝
１００，１００−１〜７  凹凸検出センサ
２００                  被検体
３００                  光線の軌跡（光路）
【図１】
2004191246.tif 000007
【図２】
2004191246.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004191246.tif 000013
【図８】
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【図９】
2004191246.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
2004191246.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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