(57)【要約】【課題】  本発明は発光素子から検出対象に向け光を照射し、この検出対象からの光を受光手段で受光することにより受光した光に応じた検出信号を出力する画像検出装置に関し、発光素子に高さばらつきが発生していも光導光部材を適正位置に位置決めすることを課題とする。【解決手段】  指先１に向け光を照射する発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3と、指先１からの光を受光してこの光に応じた検出信号を出力する受光素子４２と、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3と指先１との間に設けられ発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3からの光を指先１に導く光導光部材８０を設とを有する画像検出装置であって、前記発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3と光導光部材８０との間に光透過性及び弾性を有する接着層１０１を配設する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出対象に向け光を照射する発光素子と、
前記検出対象からの光を受光し、該受光した光に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記発光素子と前記検出対象との間に、前記発光素子からの光を前記検出対象に導く光導光部材を設とを有する画像検出装置であって、
前記発光素子と前記光導光部材との間に光透過性を有する弾性部材を配設したことを特徴とする画像検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の画像検出装置において、
前記弾性部材として樹脂材を用いたことを特徴とする画像検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の画像検出装置において、
前記樹脂材は接着剤であることを特徴とする画像検出装置。
【請求項４】
基板上に配設されており、検出対象に向け光を照射する発光素子と、
前記検出対象からの光を受光し、該受光した光に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記発光素子と前記検出対象との間に、前記発光素子からの光を前記検出対象に導く光導光部材を設とを有する画像検出装置であって、
前記光導光部材を前記基板上に支持する脚部を設けたことを特徴とする画像検出装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像検出装置において、
前記脚部に弾性変形部を設けたことを特徴とする画像検出装置。
【請求項６】
請求項４または５記載の画像検出装置において、
前記脚部は前記光導光部材と一体的な構成とされていることを特徴とする画像検出装置。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の画像検出装置において、
前記発光素子と前記光導光部材との間に光透過性及び弾性を有する接着剤を配設したことを特徴とする画像検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像検出装置に係り、特に発光素子から検出対象に向け光を照射し、この検出対象からの光を受光手段で受光することにより、受光した光に応じた検出信号を出力する画像検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、画像検出装置の一つとして光学式の指紋センサが知られている。この光学式指紋センサは、大略すると図１１（Ａ），（Ｂ）に示す二つの方式に大別される。図１１（Ａ）に示す方式は、照射光源３から投射光１０をガラス板２に押し当てられた指先１に照射し、指先１の表面で反射した反射光１１を光センサ４で検出して指紋検出を行なう法式（以下、指表面反射方式という）である。
【０００３】
これに対して図１１（Ｂ）に示す方式は、照射光源３から出射した光を指先１内に入射させ、指先１の内部で散乱した指内散乱光１２の内、指先１の表面から出射される散乱光１３を光センサ４で検出することにより指紋検出を行なう法式（以下、指内光散乱方式という）である（特許文献１参照）。この図１１（Ｂ）は、指内光散乱方式を採用した指紋センサの横断面図である。同図に示す指紋センサは、照射光源３から出射した光を指先１に導くのに光導光部材５を用いており、また指先１から出射した散乱光１３を光センサ４に導くのに導光イメージガイド部材６を用いてる。
【０００４】
上記した二つの方式の内、指表面反射方式は、指先１が湿った状態か乾燥した状態かによって、取得する指紋の画像のばらつきが大きく、指紋認証が可能となる質の画像を得るために、複雑な画像処理が必要となり、特殊なプロセッサが必要となり、製造コストを低く抑えることが困難であった。
【０００５】
これに対して指内光散乱方式は、指先１が湿った状態でも乾燥した状態でも、これによる影響を受けないで良質の指紋の画像を取得することが可能であり、よって、画像処理が簡単であり、通常のプロセッサで足り、製造コストを低く抑えることが可能である。
【特許文献１】米国特許  ４，９３２，７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図１４は、図１３（Ｂ）に示した指内光散乱方式の指紋センサの縦断面図である。同図に示すように、光導光部材５は矩形状を有しておりその長さ（図中、矢印Ｌ３で示す）は指先１を当てた場合に確実に指先１の横幅方向全面と対向しうる長さに設定されている。
【０００７】
この光導光部材５の下部には、同図に示す例では３個の発光ダイオードチップ３-１〜３-3が設けられている。この発光ダイオードチップ３-１〜３-3は、基板１１上にリフローはんだ９を用いて搭載されている。また、各発光ダイオードチップ３-１〜３-3と光導光部材５の下面は、光透過性を有した接着剤７-1〜７-3により接合されている。
【０００８】
尚、光導光部材５の外周部分及び光導光部材５の下面（接着剤７-1〜７-3の配設位置を除く）には、合成樹脂モールド部８が形成されている。この合成樹脂モールド部８は、光の漏れを防止するため、遮光機能を有した構成とされている。
【０００９】
ところで、前記のように発光ダイオードチップ３-１〜３-3は基板１１（インターポーザ）にリフローはんだ９で固定される。このため、図１５に示すように、リフローはんだ９の厚さにばらつきが発生し、これにより個々の発光ダイオードチップ３-１〜３-3の基板１１に対する高さにも高さばらつきが発生してしまう。更に、従来では接着剤７-1〜７-3として一定の厚さを有したシート状接着剤を用いるのが一般的であった。
【００１０】
このため、上記のように高さばらつきが発生した発光ダイオードチップ３-１〜３-3（以下、リフローはんだ９及び接着剤７-1〜７-3を含んで発光ダイオードチップ３-１〜３-3という）上に棒状（直方体形状）の光導光部材５を設置しようとした場合、図１５に示すように光導光部材５に傾きが発生してしまい、指紋センサの組み立てが困難になるという問題点があった。
【００１１】
また、合成樹脂モールド部８のモールド時には金型を用いて樹脂モールドを行なうが、光導光部材５は合成樹脂モールド部８の外部に露出するものであるため、光導光部材５は金型装着時に金型のキャビティに直接接触し加圧される。このため、上記のように発光ダイオードチップ３-１〜３-3に高さばらつきがあると、金型装着時に光導光部材５が加圧されることにより、光導光部材５の平行度が保てなくなる。このように指紋センサにおいて光導光部材５に傾きが発生すると、指先１に対して適正に光を導くことができないという問題点が発生する。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、発光素子に高さばらつきが発生していも光導光部材を適正位置に位置決めしうる画像検出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】
【００１３】
上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１記載の発明は、
検出対象に向け光を照射する発光素子と、
前記検出対象からの光を受光し、該受光した光に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記発光素子と前記検出対象との間に、前記発光素子からの光を前記検出対象に導く光導光部材を設とを有する画像検出装置であって、
前記発光素子と前記光導光部材との間に光透過性を有する弾性部材を配設したことを特徴とするものである。
【００１５】
上記発明によれば、発光素子と光導光部材との間に弾性部材が配設されているため、発光素子に高さばらつきが存在しても、この高さばらつきは弾性部材が弾性変形することにより吸収される。このため、発光素子に高さばらつきに拘わらず光導光部材を適正位置に位置決めすることができる。尚、弾性部材は光透過性を有するため、発光素子と光導光部材との間に設けても、発光素子から出射した光は弾性部材を介して光導光部材に進行する。
【００１６】
また、請求項２記載の発明は、
請求項１記載の画像検出装置において、
前記弾性部材として樹脂材を用いたことを特徴とするものである。
【００１７】
上記発明によれば、弾性部材として樹脂材を用いることにより、弾性部材を安価に製造することができる。
【００１８】
また、請求項３記載の発明は、
請求項２記載の画像検出装置において、
前記樹脂材は接着剤であることを特徴とするものである。
【００１９】
上記発明によれば、発光素子，光導光部材，及び弾性部材を接合するのに別個に接着剤を用いる必要がなくなり、部品点数及び製造工程の削減を図ることができる。
【００２０】
また、請求項４記載の発明は、
基板上に配設されており、検出対象に向け光を照射する発光素子と、
前記検出対象からの光を受光し、該受光した光に応じた検出信号を出力する受光手段と、
前記発光素子と前記検出対象との間に、前記発光素子からの光を前記検出対象に導く光導光部材を設とを有する画像検出装置であって、
前記光導光部材を前記基板上に支持する脚部を設けたことを特徴とするものである。
【００２１】
上記発明によれば、光導光部材を基板上に支持する脚部を設けたことにより、発光素子に高さばらつきが存在しても光導光部材は脚部により基板上に支持されるため、発光素子に高さばらつきに拘わらず光導光部材を適正位置に位置決めすることができる。
【００２２】
また、請求項５記載の発明は、
請求項４記載の画像検出装置において、
前記脚部に弾性変形部を設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
上記発明によれば、脚部に弾性変形部を設けたことにより、仮に画像検出装置の製造工程において光導光部材が加圧されたとしても、弾性変形部が弾性変形することによりこの加圧力を吸収することができ、よって上記加圧により光導光部材に損傷が発生することを防止することができる。
【００２４】
また、請求項６記載の発明は、
請求項４または５記載の画像検出装置において、
前記脚部は前記光導光部材と一体的な構成とされていることを特徴とするものである。
【００２５】
上記発明によれば、脚部と光導光部材とを一体的な構成としたことにより部品点数の削減を図ることができる。
【００２６】
また、請求項７記載の発明は、
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の画像検出装置において、
前記発光素子と前記光導光部材との間に光透過性及び弾性を有する接着剤を配設したことを特徴とするものである。
【００２７】
上記発明によれば、発光素子と光導光部材との間に弾性を有する接着剤を配設したことにより、発光素子に高さばらつきに起因して脚部を設けたことにより基板に対する高さが一定となった光導光部材との間に異なる幅の間隙が発生しても、接着剤が弾性変形することにより、容易かつ確実に発光素子と光導光部材との間を光学的に接続することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、発光素子に高さばらつきが存在しても、光導光部材を適正位置に位置決めすることができ、よって検出対象に対し発光素子の光を確実に照射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
次に、本発明を実施するための最良の形態について図面と共に説明する。
【００３０】
図１乃至図４は本発明の第１実施例である画像検出装置を説明するための図である。本実施例及び以後説明する各実施例では、画像検出装置として指紋センサ２０を例に挙げて説明するものとする。但し、本発明の適用は指紋を検出対象とする指紋センサ２０に限定されものではなく、種々の画像検出に適用可能なものである。
【００３１】
尚、図１乃至図４において、図１（Ａ）は指紋センサ２０の斜視図、図２（Ａ）は指紋センサ２０の平面図、図３は図２（Ａ）におけるIII−III線に沿う断面図、図４は図２（Ａ）におけるIＶ−IＶ線に沿う断面図である。また、図１（Ａ）は指紋センサ２０の内部の構造が分かり易いように内部を透視して示してある。更に、図中矢印Ｘ１−Ｘ２で示す方向は指紋センサ２０の長手方向であり、図中矢印Ｙ１−Ｙ２は指紋センサ２０の幅方向、図中矢印Ｚ１−Ｚ２は指紋センサ２０の厚さ方向である。
【００３２】
本実施例に係る指紋センサ２０は、指内散乱光を利用する方式（指内光散乱方式）を採用しており、指を指紋センサ２０上でスライドさせることにより指紋を採取する構成とされている。この指紋センサ２０は、大略するとインターポーザ２１、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3、光センサチップ４０、電子素子（コンデンサチップ５０のみ図示）、導光イメージガイド部材６０、光導光部材８０、及び合成樹脂モールド部９０等を有した構成とされている。この指紋センサ２０は、例えば長さＬ１が約１７ｍｍ、幅Ｗ１が約５ｍｍ、高さＨ１が約３ｍｍの寸法を有した小型のセンサである。
【００３３】
ここで説明の便宜上、指紋センサ２０の各構成要素の詳細説明に先立ち、この指紋センサ２０により指紋のパターン認識が行なわれる原理について簡単に説明しておく。図８は、この指紋センサ２０により指紋のパターン認識が行なわれる原理を説明するたの図である。同図に示すように、指先１を導光イメージガイド部材６０の上面に接触させたとき、指の指紋を形成する表面の凹凸のうち、凸部１ａは導光イメージガイド部材６０の上面に密着し、凹部１ｂについては導光イメージガイド部材６０の上面に密着しないで離間した状態となる。
【００３４】
この離間位置においては、導光イメージガイド部材６０の上面と指先１の表面との間には空気層１５が形成されるため、指内散乱光１２のうち凹部１ｂから出た光１３ｂは空気層１５を介して導光イメージガイド部材６０に入射する。このため、光１３ｂは導光イメージガイド部材６０内で全反射されずに吸収されてしまい、光センサチップ４０の受光素子４２には届かない。これに対して凸部１ａから出た光１３ａは、導光イメージガイド部材６０内で全反射されつつ進行し、光センサチップ４０の受光素子４２に到達する。
【００３５】
従って、指紋検出時における導光イメージガイド部材６０を出射面側から見た場合を想定すると、指の表面のうち凸部１ａに対応する部分は明るく見え、凹部１ｂと対応する部分は暗く見えるようになる。従って、指先１を指紋センサ２０上において図中矢印Ｙ２方向にスライドさせることにより、指先１の指紋（凸部１ａ，凹部１ｂの状態）は光センサチップ４０により電気信号（指紋検出信号）に変換され、この指紋検出信号に対し既定の画像処理を実施することにより指紋のパターン認識が行なわれる。
【００３６】
続いて、指紋センサ２０の各構成要素について詳述する。インターポーザ２１は、図中矢印Ｘ１−Ｘ２方向に長く延在する長方形のプリント基板である。このインターポーザ２１の上部には、光センサチップ４０が配設されている。
【００３７】
光センサチップ４０は、細長い例えばシリコン材料からなる基板４１上に、多数（例えば２５６個）の受光素子４２が形成されている。この受光素子４２は、基板４１の長手方向に沿って一列に並んで形成されている。受光素子４２は例えば約□４０μｍのサイズであり、４３μｍのピッチで並んでいる。またその配設密度は、例えば600dot/inchである。この受光素子４２が形成された基板４１とインターポーザ２１は、ワイヤ４３により電気的に接続されている。
【００３８】
尚、以後の説明の便宜上、受光素子４２の並び方向を基準にして、互いに直交する三つの面を規定する。その一つ目の面は「受光素子並び方向垂直面２００」であり、図１（Ｂ）におけるＸ―Ｚ面である。二つ目の面は、「水平面２０１」であり、図１（Ｂ）におけるＸ―Ｙ面である。更に、三つ目の面は「受光素子並び直角方向垂直面２０２」であり、受光素子４２の並び方向に対して直角の方向の面である。
【００３９】
発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3は、検出対象である指先１に向け光を照射する発光素子として機能するものである。この発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3は、リフローはんだ１０２によりインターポーザ２１上に搭載された構成とされている。リフローはんだ１０２は、その厚さを一定にすることが困難である。
【００４０】
具体的には、図４に示す例では、左側の発光ダイオードチップ３０-１を固定するリフローはんだ１０２の厚さＤ１が、右側の発光ダイオードチップ３０-３を固定するリフローはんだ１０２の厚さＤ２より厚くなっている（Ｄ１＞Ｄ２）。これに対し、各発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3の厚さは等しい。このため、リフローはんだ１０２の厚さが異なることに起因して、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3のインターポーザ２１に対する高さにはばらつき（高さばらつき）が発生する。
尚、本実施例で用いている発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3は、波長が例えば900〜1000ｎｍの領域の光を発生するものが選定されている。しかしながら、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3として600ｎｍ以上の赤色光を発生するものを選定してもよい。更に、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3に代えて、モールド部品の発光ダイオードを用いることも可能である。
【００４１】
次に、導光イメージガイド部材６０について説明する。導光イメージガイド部材６０は、指先１の表面から空気層を経ないで直接に入射した指内散乱光、即ち図８に示した凸部１ａから直接導光イメージガイド部材６０に進入した光１３ａのみを受光素子４２にまで導く機能を奏するのものである。
【００４２】
従って、導光イメージガイド部材６０は、指内散乱光以外の光、及び指内散乱光ではあるけれども空気層１５を経て入射した指内散乱光１３ｂ（以下、この双方の光をまとめて不要光という）が受光素子４２に至ることを阻止している。この不要光が受光素子４２に至ることを阻止するのは、この不要光は指紋のパターン認識処理においてノイズとなるからである。
【００４３】
この導光イメージガイド部材６０は、図１（Ｂ）に示すように、無数の光ファイバ片７０が高密度に密集して整列している光ファイバ片の束であり、全体としては、図中矢印Ｘ１−Ｘ２方向に長い直方体形状を有している。具体的な寸法の一例を示すと、長さＬ２が約１５ｍｍ）、幅Ｗ２が約１ｍｍ、高さＨ２が約２ｍｍである。
【００４４】
各光ファイバ片７０は、受光素子４２並び方向垂直面２００を含む領域内に位置するよう設けられている。また、各光ファイバ片７０は、Ｚ軸に対して所定方向（Ｘ１又はＸ２方向）に所定角度θ１だけ傾斜させた構成とされている。この各光ファイバ片７０は、図５（Ａ）に併せて示すように、中心にコア７１を有し、コア７１の周囲にクラッド７２を有し、更にクラッド７２の周囲に光を吸収する光吸収層７３を有した構造とされている。そして、光ファイバ片７０の上面は指先１が接触し光が入射する入射面７５となり、下面が受光素子４２に向け光を出射する出射面７６となる。
【００４５】
コア７１の屈折率ｎ１は例えば1.62であり、クラッド７２の屈折率ｎ２は例えば1.52である。また、入射面７５及び出射面７６は、Ｘ１−Ｘ２方向が長軸である楕円形状である。７４はコア７１とクラッド７２との間の境界面である。入射面７５及び出射面７６は共に水平面である。各光ファイバ片７０の入射面７５が集まって導光イメージガイド部材６０の上面６１を形成しており、各光ファイバ片７０の出射面７６が集まって導光イメージガイド部材６０の下面６２を形成している。
【００４６】
光ファイバ片７０の傾斜角度、具体的には入射面７５の光ファイバ片７０の光軸７７に対する角度（上記の角度θ１と等しい）は、以下のように定めてある。即ち、第１には、図５（Ｂ）に示すように、空気中から入射面７５を通ってコア７１内に入射した光は、境界面７４で全反射されないように定めてある。即ち、入射面７５に対して垂直に近い方向から入射面７５で屈折してコア７１内に入射した光９０は勿論、入射面７５と略平行の方向から入射面７５に入射しここで屈折してコア７１内に入射した光９１についても、境界面７４で全反射せず屈折してクラッド７２内に入って、光吸収層７３に到ってここで吸収されるように定めてある。
【００４７】
また第２には、指の光学的屈折率ｎが1.5〜1.7程度であるので、図５（Ｃ）に示すように、指先１の内部から出て空気層は経ないで入射面７５を通ってコア７１内に入射した指内散乱光の内、一部の光９５は境界面７４に後述する臨界角θ２より大きい角度θ６で入射して全反射されるように定めてある。境界面７４で全反射された光は、出射面７６に到ってここから出射する。
【００４８】
ここで、コア７１の屈折率ｎ１が1.62であり、クラッド７２の屈折率ｎ２が1.52である場合に、上記の角度θ１を光学的に計算する。図５（Ａ）において、θ２はコア７１とクラッド７２との境界面における臨界角である。角度θ４は、図５（Ａ）中、右側から空気中を入射面７５に略水平に進んできた光が入射面７５で屈折してコア７１内に入射した光の屈折角度である。また、角度θ３、θ４、θ５、θ１は、θ３＝９０−θ２、θ５＝θ３＋θ４、θ１＝９０−θ５の関係にある。
【００４９】
臨界角θ２は、θ２＝ｓｉｎ−１(1.52/1.62)≒70であり、角度θ４はθ４＝ｓｉｎ−１（1/1.62）≒38となる。θ３は20度、θ５は58度となり、θ１は約32度となる。よって、理論上は、角度θ１は32度よりも小さいことが必要である。
【００５０】
しかしながら本実施例では、角度θ１は約40度としている。これは、上記角度θ１が32度より大きい角度（例えば本実施例のように約40度）であっても、コントラストの良い指の指紋の画像が表示されたことが実験によって確かめられたためである。この理由は、コア７１とクラッド７２との境界がグラデーションの状態となっており、この部分で乱反射が起きているためと考えられる。
【００５１】
尚、本発明者は、角度θ１は本実施例の40度に限定されるものではなく、48度程度でも実用上問題がないことを実験で確かめた。上記角度θ１は、例えば38〜48度の範囲であればよい。
【００５２】
上記した光ファイバ片７０の角度θ１は導光イメージガイド部材６０の実装性と関係しており、角度θ１が鋭角になればなるほど導光イメージガイド部材６０の実装性が悪くなる。しかし、本実施例では光ファイバ片７０の角度θ１は約40度と比較的鈍角である。このため、本実施例に係る指紋センサ２０では、導光イメージガイド部材６０の実装性を高めることができる。
【００５３】
また、光ファイバ片７０の角度θ１と導光イメージガイド部材６０の長さＬ２とは、角度θ１が大きくなると長さＬ２が短くなる関係にある。よって、本実施例のように角度θ１を32度より大きい40度に定めることにより、導光イメージガイド部材６０の長さＬ２を短くすることができ、延いては指紋センサ２０の長さＬ１を短くすることができる（これは、指紋センサ２０の小型化を図れることを意味する）。
【００５４】
また、前記したように各光ファイバ片７０はＺ軸に対して傾斜しているため、導光イメージガイド部材６０は幅Ｗ２が約１ｍｍと短くなっており、これによって最終的には指紋センサ２０の幅Ｗ１が短くなっている。尚、本実施例における光ファイバ片７０と受光素子４２との大きさの関係は、図２（Ｂ）に示すように、Ｙ１−Ｙ２方向上隣りあう２本の光ファイバ片７０の出射面７６が一つの受光素子４２に対向する関係である。
【００５５】
上記構成とされた導光イメージガイド部材６０は、光学用接着剤の接着層１００によって、光センサーチップ４０上に接着される。接着層１００は通常よりも厚くしてあり、具体的には約５０μｍの厚さｔ（図３に矢印で示す）を有している。ここで、光学用接着剤として、硬化した状態である程度の弾性を有する例えばシリコン接着剤が使用してある。また、例えばエポキシ系接着剤であっても、硬化した後もある程度の弾性を有するものであれば使用可能である。
【００５６】
この接着層１００は、後述するように、導光イメージガイド部材６０の上面が上金型１１１に当ったときに圧縮されて衝撃を吸収し、光センサチップ４０への衝撃を緩和する。また、接着層１００は、指紋センサ２０が機器に組み込まれて使用される間に受ける熱応力を吸収する働きもある。
【００５７】
続いて、光導光部材８０について説明する。この光導光部材８０は発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3と検出対象となる指先１との間に設けられるものであり、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3が発した赤外光を指先１まで導く機能を奏する。この光導光部材８０は、例えばアクリル、ポリカーボネイト、或いはメタクリル樹脂製等の透光性を有する樹脂を基材とするものであり、図中矢印Ｘ１−Ｘ２方向に長く延在すると共に、その両端には脚部８１、８２が形成された構成とされている。
【００５８】
本実施例では、この光導光部材８０を構成する透光性を有する樹脂に光拡散剤を混入した構成としている。本実施例では、光拡散剤として酸化チタン（TiO2）を用いてる。この酸化チタンは白色をした粉体であり、高い安全性を有すると共に高い光拡散効果を発揮するため、顔料等に広く使用されている。
【００５９】
このように、透光性樹脂に光拡散剤（酸化チタン）を混入することにより、光導光部材８０に光拡散効果を付与することができる。これにより、長さＬ３の長い光導光部材８０に対し発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3を３個のみの少数配設した構成としても、光導光部材８０から出射される光の均一化を図ることができる。よって、消費電力及びコストの低減を図りつつ、光導光部材８０から出射される光量の均一を図ることができる。尚、光拡散剤は酸化チタンに限定されるものではなく、例えば炭酸カルシウム等の他の光拡散性を発揮しうる材料を用いることも可能である。
【００６０】
また、本実施例に係る光導光部材８０は、そのＸ１，Ｘ２方向端部に脚部８１，８２を一体的に形成した構成とされている。そして、この光導光部材８０は、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3の上側を跨ぐように配置される。この際、脚部８１，８２がインターポーザ２１の上面に当接することにより高さ方向の位置を決めが行なわれる。よって、リフローはんだ１０２に起因して発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3のインターポーザ２１に対する高さばらつきが発生しても、この高さばらつきに拘わらず光導光部材８０を適正位置に位置決めすることができる。
【００６１】
また、光導光部材８０と発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3との間には、光透過性を有した透明な接着層１０１が配設されている。この接着層１０１は硬化した後もある程度の弾性を有するものであり、具体的にはシリコン接着剤やエポキシ系接着剤を使用することが可能である。
【００６２】
本実施例のように、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3と光導光部材８０との間に弾性部材である接着層１０１を配設することにより、上記のように発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3にリフローはんだ１０２に起因した高さばらつきが発生し、これに伴い発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3と光導光部材８０の下面との離間距離（図４にＥ１，Ｅ２で示す）にばらつきが発生したとしても、この離間距離のばらつきは接着層１０１が弾性変形することにより吸収される。
【００６３】
これにより、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3に高さばらつきが存在しても、これに拘わらず発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3で発生した光は、光透過性（透光性）を有する接着層１０１を介して光導光部材８０に進行し、この光導光部材８０で光拡散処理がされた上で指先１に向け照射される。よって、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3で発生した光を確実に指先１に照射することが可能となり、指紋センサ２０の信頼性を高めることができる。
【００６４】
上記した導光イメージガイド部材６０及び光導光部材８０等は、インターポーザ２１上に形成される合成樹脂モールド部９０により封止される。合成樹脂モールド部９０はエポキシ樹脂製であり、後述するようモールド成形される。この指紋センサ２０の上面２１には、導光イメージガイド部材６０の上面６１及び光導光部材８０の上面８３が露出した構成となっている。また、合成樹脂モールド部９０の上面の周囲部は、スライドされる指先１に対する当りをやさしくするため、テーパ状の傾斜面９１が形成されている。尚、指紋センサ２０の下面側の周囲には、フランジ部２２が形成されている。
【００６５】
続いて、指紋センサ２０の製造方法について説明する。図６（Ａ）乃至（Ｈ）は上記した指紋センサ２０の製造工程を示している。
【００６６】
指紋センサ２０を製造するには、先ず図６（Ａ）に示すようにインターポーザ２１上に発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3、コンデンサチップ５０等の電子素子を搭載し、次いで、同図（Ｂ）に示すようにリフローを行なってこれらをインターポーザ２１上に実装する。
【００６７】
次いで、同図（Ｃ）に示すように光センサチップ４０をインターポーザ２１上に実装し、続いて、同図（Ｄ）に示すようにワイヤーボンディングを行って光センサチップ４０とインターポーザ２１との間にワイヤー４３を張る。
【００６８】
次いで、同図（Ｅ）に示すように導光イメージガイド部材６０を光センサチップ４０上に該照明光波長に対して良好な光透過性を有する接着剤で接着し、続いて、同図（Ｆ）に示すように光導光部材８０を発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3上に該照明光波長に対して光透過性のよい接着剤で接着すると共に、光導光部材８０の両側形成された脚部８１，８２をインターポーザ２１上に接着する。
【００６９】
光導光部材８０は、予め別工程で形成しておく。この別工程では、光透過性を有する光導光部材８０の基材となるメタクリル樹脂，アクリル樹脂，エポキシ樹脂，ポリカーボネイト樹脂等に光拡散剤として酸化チタン及び炭酸カルシウムを混入する。具体的には、粉体状の酸化チタン及び炭酸カルシウムを溶媒に混ぜてスラリー状態とし、これを上記した樹脂に混入する。
【００７０】
尚、酸化チタンと炭酸カルシウムは、単独でも使用することが可能である。しかしながら本実施例では、高価な酸化チタンの使用量を低減するため、炭酸カルシウムをフィラーとして炭酸カルシウムを添加している。
【００７１】
次いで、これを図７に示すように下金型１１０内にセットし、下金型１１０を上金型１１１に突き合せ、金型内に樹脂を注入して、合成樹脂モールド部９０を形成する。この際、前記したように導光イメージガイド部材６０と光センサーチップ４０とを接着する接着層１００、及び発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3と光導光部材８０との間に配設される接着層１０１は、共に硬化した後も弾性を有したものが選定されている。
【００７２】
この接着層１００，１０１は上記したような汎用されている安価な樹脂を用いることができるため、接着層１００，１０１を設けても指紋センサ２０のコストが徒に上昇してしまうようなことはない。更に、接着層１００，１０１は、弾性材としての機能と接着剤としての機能の双方を奏するため、部品点数の削減を図ることができる。よって、これによっても指紋センサ２０の低コスト化を図ることができる。
【００７３】
上記のように接着層１００，１０１により、導光イメージガイド部材６０の上面６１が上金型１１１の内面に当ったときの衝撃や外力は接着層１００及び接着層１０１で吸収され、光センサチップ４０及び発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3への衝撃が緩和される。この際、光導光部材８０を構成する脚部８１，８２も弾性的に変形し、上記衝撃を吸収する機能を奏する。尚、下金型１１０と上金型１１１とによって、導光イメージガイド部材６０及び光導光部材８０の各上面６１，８３の高さ位置が決定される。
【００７４】
尚、実際には、インターポーザ２１はインターポーザとなる部分が複数並んで集合している集合基板の状態にあり、合成樹脂モールド部９０は図６（Ｇ）に示すように集合基板に対して形成される。最後に、図６（Ｈ）に示すようにダイシングし個片化して、指紋センサ２０が得られる。
【００７５】
続いて、本発明の第２乃至第５実施例について説明する。図９乃至図１２は、第２乃至第５実施例である指紋センサを示している。尚、各図では説明の便宜上、合成樹脂モールド部８を取り除いた状態を示している。また、図９乃至図１２において、第１実施例の説明に用いた図１乃至図４に示した構成と同一構成については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７６】
図９に示す第２実施例に係る指紋センサは、脚部８１，８２に弾性変形部８４，８５を形成したことを特徴とするものである。この弾性変形部８４，８５は、脚部８１，８２に幅狭部分を形成した構成であり、光導光部材８０の形成時に容易に形成することができる。このように弾性変形部８４，８５を形成することにより、光導光部材８０に衝撃や外力が印加された際、この弾性変形部８４，８５が弾性変形して衝撃や外力を吸収する。
【００７７】
従って、前記した指紋センサの製造工程において、金型により合成樹脂モールド部９０を形成する際、光導光部材８０を構成する脚部８１，８２は弾性変形部８４，８５が弾性変形することにより、第１実施例の構成に比べてより確実に金型装着時の衝撃を吸収することができる。また、合成樹脂モールド部９０のモールド時に限らず、他の製造工程において外部から印加される衝撃や外力より光導光部材８０を保護することができる。
【００７８】
図１０に示す第３実施例に係る指紋センサは、光導光部材８０Ａと脚部８６，８７とを別個の構成としたものである。これにより、光導光部材８０Ａと脚部８６，８７とを別個に製造することが可能となり、光導光部材８０Ａ及び脚部８６，８７の製造の容易化を図ることができる。また、光拡散処理に寄与しない脚部８６，８７に光拡散材を混入しない構成とすることができるため、比較的硬化な光拡散材（酸化チタン等）の使用量を削減でき、これによっても指紋センサのコスト低減を図ることができる。
【００７９】
図１１に示す第４実施例に係る指紋センサは、図１０に示す第３実施例に係る指紋センサにおいて、脚部８６，８７に弾性変形部８８，８９を形成したものである。この構成とすることにより、第３実施例の効果に加え、金型装着時及び他の製造工程において外部から印加される衝撃や外力より光導光部材８０Ａを保護することができる。
【００８０】
図１２に示す第５実施例に係る指紋センサは、上記した各実施例において、脚部８１，８２，８７，８８を取り除いた構成である。この構成では、光導光部材８０Ａは、接着層１０１に支持されることになる。この際、発光ダイオードチップ３０-1〜３０-3に高さばらつきが存在しても、接着層１０１の厚さ（配設量）を高さばらつきに対応して適宜選定することにより、光導光部材８０Ａをインターポーザ２１に対して水平に保持することは可能である。また、脚部８１，８２，８７，８８を取り除いても、接着層１０１は弾性変形するため、金型装着時及び他の製造工程において外部から印加される衝撃や外力より光導光部材８０Ａを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本発明の第１実施例である指紋センサの斜視図である。
【図２】図２は、図１の指紋センサの平面図である。
【図３】図３は、図２（Ａ）中、III−IIIに沿う断面図（横断面図）である。
【図４】図４は、図２（Ａ）中、IＶ−IＶに沿う断面図（縦断面図）である。
【図５】図５は、導光イメージガイド部材を構成する光ファイバ片を拡大して示すと共に光ファイバ片内の光の反射、屈折を示す図である。
【図６】図６は、図１の指紋センサの製造工程を示す図である。
【図７】図７は、図５中、樹脂成形の工程を示す図である。
【図８】図８は、指紋採取状態における指先から導光イメージガイド部材に入射した光の全反射及び屈折の状態を示す図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施例である指紋センサの縦断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施例である指紋センサの縦断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４実施例である指紋センサの縦断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第５実施例である指紋センサの縦断面図である。
【図１３】図１３は、指紋センサの方式を説明する図である。
【図１４】図１４は、図１３に示す従来の一例である指紋センサの縦断面図である。
【図１５】図１５は、従来の指紋センサで発生する問題点を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８２】
２０，２０Ａ  指紋センサ
２１  インターポーザ
３０-1〜３０-3  発光ダイオードチップ
４０  光センサチップ
４２  受光素子
６０  導光イメージガイド部材
７０  光ファイバ片
８０，８０Ａ  照明ガイド部材
８１，８２，８７，８８  脚部
８４，８５，８８，８９  弾性変形部
９０  合成樹脂モールド部
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１】
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