特許ウォッチ

公開番号2023078838
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-07
出願番号2021192136
出願日2021-11-26
発明の名称検出装置
出願人株式会社ジャパンディスプレイ
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類G06T 1/00 20060101AFI20230531BHJP(計算;計数)
要約【課題】データオーバーフローを生じることなく検出精度の向上を図ることができる検出装置を提供する。
【解決手段】光電変換素子30を備えた複数の検出素子3が検出領域内に設けられたセンサ部と、第1検出素子(検出素子3<m,1>)に生じる電圧V<m,1>と、検出領域内において第1検出素子(検出素子3<m,1>)と隣接する第2検出素子(検出素子3<m,2>)に生じる電圧V<m,2>との電位差を検出する検出部(検出回路48)と、を備える。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項１】
光電変換素子を備えた複数の検出素子が検出領域内に設けられたセンサ部と、
第１検出素子に生じる電圧と、前記検出領域内において前記第１検出素子と隣接する第２検出素子に生じる電圧との電位差を検出する検出部と、
を備える、
検出装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記検出素子は、前記検出領域内において第１方向及び当該第１方向とは異なる第２方向にマトリクス状に配列され、
前記検出部は、
第１検出素子に生じる電圧と、前記検出領域内において前記第１検出素子と前記第２方向に隣接する第２検出素子に生じる電圧との電位差を検出する、
請求項１に記載の検出装置。
【請求項３】
前記第１方向に並ぶ検出素子に読出制御信号を供給する読出制御走査線と、
前記読出制御走査線を前記第２方向に沿って順次選択する駆動回路と、
前記第２方向に並ぶ検出素子に生じる電圧が供給される出力信号線と、
を備え、
前記検出部は、
前記出力信号線が電気的に接続される、
請求項２に記載の検出装置。
【請求項４】
前記検出部は、
前記第２方向に隣接する検出素子にそれぞれ生じる電圧の電位差を出力する差動増幅回路と、
前記差動増幅回路の非反転入力に接続された第１容量素子と、
前記差動増幅回路の反転入力に接続された第２容量素子と、
前記読出制御走査線の選択切り替えに同期して、前記差動増幅回路の前記非反転入力と前記反転入力とを切り替えて、前記出力信号線と電気的に接続するスイッチ回路と、
を含む、
請求項３に記載の検出装置。
【請求項５】
前記差動増幅回路は、
前記第１容量素子にチャージされた電圧と前記第２容量素子にチャージされた電圧との電位差を出力する、
請求項４に記載の検出装置。
【請求項６】
前記センサ部は、
前記検出領域において前記第２方向に並ぶ検出素子の数がＮであり、
前記検出部は、
前記差動増幅回路のｎ番目（ｎはＮ以下の自然数）の出力値に対し、前記差動増幅回路のｎ＋１番目の出力値の符号を反転させる、
請求項４又は５に記載の検出装置。
【請求項７】
前記検出領域内の全ての出力信号線のうちの複数の出力信号線を同時に選択して前記検出部に電気的に接続する信号線選択回路を備え、
前記検出部は、
前記信号線選択回路によって同時に選択される複数の出力信号線に対し、それぞれ１つの前記差動増幅回路が設けられている、
請求項６に記載の検出装置。
【請求項８】
前記信号線選択回路は、
前記読出制御走査線の選択期間において、前記差動増幅回路に電気的に接続される複数の出力信号線を前記第１方向に沿って順次選択し、
前記差動増幅回路は、
前記読出制御走査線の選択期間において順次選択される複数の出力信号線にそれぞれ対応して、前記非反転入力に複数の前記第１容量素子が並列接続され、
前記読出制御走査線の選択期間において順次選択される複数の出力信号線にそれぞれ対応して、前記反転入力に複数の前記第２容量素子が並列接続されている、
請求項７に記載の検出装置。
【請求項９】
前記差動増幅回路は、
第１検出素子に生じる電圧と、前記検出領域内において前記第１検出素子と前記第２方向に隣接する第２検出素子に生じる電圧との電位差を増幅して出力する、
請求項４から８の何れか一項に記載の検出装置。
【請求項１０】
前記検出素子は、前記検出領域内において第１方向及び当該第１方向とは異なる第２方向にマトリクス状に配列され、
前記検出部は、
第１検出素子に生じる電圧と、前記検出領域内において前記第１検出素子と前記第１方向に隣接する第２検出素子に生じる電圧との電位差を検出する、
請求項１に記載の検出装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出装置に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、個人認証等に用いられる生体センサとして、光学式の生体センサが知られている。生体センサとして、指紋センサ（例えば、特許文献１参照）や静脈センサが知られている。特許文献１に記載されている指紋センサは、フォトダイオード等の光電変換素子が半
導体基板上に複数配列されている。光電変換素子は、照射される光量に応じて出力される信号が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１８／００１２０６９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、指紋等の被検出体の表面の凹凸や指内部の静脈等を検出する場合、各光電変換素子から出力される信号の微弱な差異を検出するためにアナログ段の増幅度を上げると、後段のデジタル処理プロセスにおいてデータオーバーフロー（桁溢れ）が生じて良好な検出が行えない場合がある。
【０００５】
本発明は、データオーバーフローを生じることなく検出精度の向上を図ることができる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】
【０００６】
本開示の一態様に係る検出装置は、光電変換素子を備えた複数の検出素子が設けられたセンサ部と、第１検出素子に生じる電圧と、前記検出領域内において前記第１検出素子と隣接する第２検出素子に生じる電圧との電位差を検出する検出部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、実施形態に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。
図２は、変形例に係る照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。
図３は、実施形態に係る検出装置を示す平面図である。
図４は、実施形態に係る検出装置の構成例を示すブロック図である。
図５は、複数の検出素子を示す回路図である。
図６は、検出期間における検出素子の動作例を示すタイミング波形図である。
図７は、比較例に係る検出装置の検出素子と検出回路との接続例を示す図である。
図８は、比較例に係る検出装置の検出動作時におけるタイミングチャートの一例を示す図である。
図９は、比較例に係る検出装置の検出動作時において取得されるデジタルデータの一例を示す図である。
図１０は、実施形態１に係る検出装置の検出素子と検出回路との接続例を示す図である。
図１１は、実施形態１に係る検出装置の検出素子と検出回路との接続例を示す図である。
図１２は、実施形態１に係る検出装置の検出素子と検出回路との接続例を示す図である。
図１３は、実施形態１に係る検出装置の検出動作時におけるタイミングチャートの一例を示す図である。
図１４は、図１３に示すタイミングチャートの各サンプリングタイミングにおいて取得されるデジタルデータの対応関係を示す図である。
図１５は、実施形態１に係る検出装置の検出動作時において取得されるデジタルデータの一例を示す図である。
図１６は、実施形態１に係る信号線選択回路及び検出回路の一構成例を示す図である。
図１７は、実施形態１に係る信号線選択回路及び検出回路の検出動作時におけるタイミングチャートの一例を示す図である。
図１８は、図１７に示すタイミングチャートの各サンプリングタイミングにおいて取得されるデジタルデータの対応関係を示す図である。
図１９は、実施形態１に係る信号線選択回路及び検出回路の検出動作時において取得されるデジタルデータの一例を示す図である。
図２０は、実施形態１の変形例に係る信号線選択回路及び検出回路の一構成例を示す図である。
図２１は、実施形態１の変形例に係る信号線選択回路及び検出回路の検出動作時におけるタイミングチャートの一例を示す図である。
図２２は、図２１に示すタイミングチャートの各サンプリングタイミングにおいて取得されるデジタルデータの対応関係を示す図である。
図２３は、実施形態１の変形例に係る信号線選択回路及び検出回路の検出動作時において取得されるデジタルデータの一例を示す図である。
図２４は、実施形態２に係る信号線選択回路及び検出回路の一構成例を示す図である。
図２５は、実施形態２に係る信号線選択回路及び検出回路の検出動作時におけるタイミングチャートの一例を示す図である。
図２６は、図２５に示すタイミングチャートの各サンプリングタイミングにおいて取得されるデジタルデータの対応関係を示す図である。
図２７は、実施形態２に係る信号線選択回路及び検出回路の検出動作時において取得されるデジタルデータの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００９】
図１は、実施形態に係る検出装置を有する照明装置付き検出機器の概略断面構成を示す断面図である。図１に示すように、照明装置付き検出機器１２０は、検出装置１と、照明装置１２１と、カバーガラス１２２とを有する。検出装置１の表面に垂直な方向において、照明装置１２１、検出装置１、カバーガラス１２２の順に積層されている。本開示において、検出装置１は、受光した光量に応じて指Ｆｇを検出する光学式センサである。
【００１０】
照明装置１２１は、光を照射する光照射面１２１ａを有し、光照射面１２１ａから検出装置１に向けて光Ｌ１を照射する。照明装置１２１は、バックライトである。照明装置１２１は、例えば、検出領域ＡＡに対応する位置に設けられた導光板と、導光板の一方端又は両端に並ぶ複数の光源とを有する、いわゆるサイドライト型のバックライトであってもよい。光源として、例えば、所定の色の光を発する発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode））が用いられる。また、照明装置１２１は、検出領域ＡＡの直下に設けられた光源（例えば、ＬＥＤ）を有する、いわゆる直下型のバックライトであっても良い。また、照明装置１２１は、バックライトに限定されず、検出装置１の側方や上方に設けられていてもよく、指Ｆｇの側方や上方から光Ｌ１を照射してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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