光電変換装置、および生体情報取得装置
【課題】部材の追加や複雑な受光量調節を実施することなく、光量むらを補正することができる光電変換装置、および生体情報取得装置を提供すること。
【解決手段】本適用例の光電変換装置は、被写体に光を照射することにより被写体の情報を取得する光電変換装置であって、被写体に光を照射する光源部と、被写体に光源部からの光を照射することにより被写体を透過する透過光、又は被写体から反射する反射光を受光する複数の受光画素５０と、受光画素５０に設けられた受光面積の異なる複数の受光部と、を有し、複数の受光部のうち少なくとも１つを選択し、受光することを特徴とする。
【解決手段】本適用例の光電変換装置は、被写体に光を照射することにより被写体の情報を取得する光電変換装置であって、被写体に光を照射する光源部と、被写体に光源部からの光を照射することにより被写体を透過する透過光、又は被写体から反射する反射光を受光する複数の受光画素５０と、受光画素５０に設けられた受光面積の異なる複数の受光部と、を有し、複数の受光部のうち少なくとも１つを選択し、受光することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置および当該光電変換装置を備えた生体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、正規使用者を認証するために、正規使用者の指紋、虹彩又は静脈パターンなどの生体情報を利用する生体認証が行われている。そして、生体認証を行うために、種々の生体情報取得装置が利用されている。
これら生体情報取得装置の中には、光を照射する光源部と、光を受光する受光素子とを備えるものが知られている。そして、光源部からの光を生体に照射し、生体からの光を受光することにより、これら受光した光を電気信号に変換し、これにより生体情報を得ることができる。
携帯端末やパソコンなどの認証を必要とする機器が身の回りにあふれるようになった今日においては、大掛かりで消費電力の大きな生体情報取得装置は敬遠されてきている。
その一方で、セキュリティー意識の高まりにより、認証の精度は益々高いものが要求されており、取得する生体情報の精度を向上させることも求められている。
【０００３】
例えば、指の静脈パターンを生体情報として利用する従来の認証装置の構成では、指の透過率の影響により、光源に近い領域で光量が多く、光源から遠い領域で光量が少なくなり、画像の光量分布にむらが生じてしまうという問題がある。そこで、特許文献１では、撮像素子の画素の開口面積などの受光条件を変えることで、撮像素子からの信号のシェーディングを補正している。また、特許文献２では、光源と撮像素子との間に、光源に近い領域よりも遠い領域において透過率が高くなっている透過率分布フィルターを設けるようにして、補正を行っているため、複雑な光量調節を行う必要がないとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３８０４号公報
【特許文献２】特開２００９−１７９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２の生体情報取得装置では、取得された画像の光量むらの補正方法が画一的であり、光量むらが変化した際の補正が不十分になるという問題がある。換言すれば、受光量の調整幅が不十分であるという課題がある。また、上記特許文献２の生体情報取得装置では、透過率分光フィルターなどの部材を追加するため、小型、薄型化が困難になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る光電変換装置は、被写体に光を照射することにより前記被写体の情報を取得する光電変換装置であって、前記被写体に光を照射する光源部と、
前記被写体に前記光源部からの前記光を照射することにより前記被写体を透過する透過光、又は前記被写体から反射する反射光を受光する複数の受光画素と、前記受光画素に設けられた受光面積の異なる複数の受光部と、を有し、前記複数の受光部のうち少なくとも１つを選択し、受光することを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、複数の受光画素にて、使用する受光部を選択することで、複数の受光画素によって受光された光の光強度を全体として均一にすることができるため、光源部からの位置によることなく、複数の受光画素にわたって光強度をほぼ等しくすることができる。つまり、開口面積や透過率が固定されていた従来の光電変換装置よりも、受光量の調整幅を広げることができる。
さらに、受光画素に受光面積の異なる複数の受光部を形成する構成としたことにより、別部材（透過率分布フィルター）が必要であった従来の構成よりも、小型かつ薄型化を図ることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の光電変換装置において、前記受光画素には、３個以上の受光部が設けられていることが好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、複数の受光画素にて、使用する受光部を３個以上の受光部から選択することで、複数の受光画素によって受光された光の光強度を全体として均一にすることができるため、光源部からの位置によることなく、複数の受光画素に亘って光強度をほぼ等しくすることができる。調整幅をより広げることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の光電変換装置において、前記受光部の面積は、段階的に変化していることが好ましい。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の光電変換装置において、前記受光部の面積は、２次関数的に変化していることが好ましい。
これらの適用例によれば、光源部と被写体との相対的な位置関係に起因する光強度むらに対応させて受光部の面積を設定し、複数の受光画素に亘って光強度をほぼ等しくすることができる。
【００１３】
［適用例５］上記適用例に記載の光電変換装置において、前記光源部は、近赤外の波長領域の光を発することが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、外光に影響されずに被写体の情報、例えば、静脈パターン等の生体情報を取得することができる。
【００１５】
［適用例６］上記適用例に記載の光電変換装置を備えたことを特徴とする生体情報取得装置。
【００１６】
本適用例によれば、受光量の調整幅の広い受光画素（フォトセンサー）を有する光電変換装置（イメージセンサー）を搭載した生体情報取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）はイメージセンサーの電気的な構成を示す概略配線図、（ｂ）は光電変換素子としてのフォトセンサーを示す等価回路図。
【図２】本実施形態のフォトセンサーの構成を示す概略平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ’線で切ったフォトセンサーの構造を示す概略断面図。
【図４】従来例のイメージセンサーにおけるフォトセンサーの構成を示す概略平面図。
【図５】（ａ）は従来のイメージセンサーを用いて撮像した際の画像を表す図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線での光量分布を表す図。
【図６】本実施形態に係るイメージセンサーの光量むらの補正方法を示す図。
【図７】変形例１のイメージセンサーに係る光量むらの補正方法を示す図。
【図８】（ａ）は生体情報取得装置を示す概略斜視図、（ｂ）は生体情報取得装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００１９】
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
【００２０】
本実施形態では、光電変換装置の例としてイメージセンサーを挙げると共に、このイメージセンサーを適用した生体情報取得装置を例に挙げて説明する。
【００２１】
（実施形態１）
＜光電変換装置；イメージセンサー＞
まず、本実施形態の光電変換装置としてのイメージセンサーについて、図１〜図３を参照して説明する。
【００２２】
図１（ａ）はイメージセンサーの電気的な構成を示す概略配線図、同図（ｂ）は光電変換素子としてのフォトセンサーを示す等価回路図である。図２は本実施形態のフォトセンサーの配置を示す概略平面図である。図３は図２のＡ−Ａ’線で切ったフォトセンサーの構造を示す概略断面図である。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の光電変換装置としてのイメージセンサー１００は、素子領域Ｆにおいて互いに交差して延在する走査線３ａとデータ線６とを有している。また、複数の走査線３ａが電気的に接続された走査線回路１０２と、複数のデータ線６が電気的に接続されたデータ線回路１０１とを有している。そして、走査線３ａとデータ線６の交差点付近に対応して設けられ、素子領域Ｆにおいてマトリックス状に配置された複数の受光部としてのフォトセンサー５０とを有している。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、フォトセンサー５０は、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）１０と、フォトダイオード２０と、保持容量３０とを含んで構成されている。ＴＦＴ１０のゲート電極は走査線３ａに接続され、ＴＦＴ１０のソース電極はデータ線６に接続されている。フォトダイオード２０の一方はＴＦＴ１０のドレイン電極に接続され、他方はデータ線６と並行して設けられた定電位線１２に接続されている。保持容量３０の一方の電極はＴＦＴ１０のドレイン電極に接続され、他方の電極は走査線３ａと並行して設けられた定電位線３ｂに接続されている。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態のイメージセンサー１００は、４つのフォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄにより１つの受光画素５０Ｅが構成されているものである。フォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、走査線３ａとデータ線６とによって平面的に区切られた領域に設けられた、ほぼ正方形の第１電極２１およびコンタクトホールＣＮＴ１を有している。第１電極２１は、コンタクトホールＣＮＴ１を介して前述したＴＦＴ１０に接続されている。平面的にコンタクトホールＣＮＴ１を除く第１電極２１と重なる部分にそれぞれ受光領域が設けられている。４つのフォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄにおける受光領域の面積は段階的に変化しており、５０ａ＞５０ｂ＞５０ｃ＞５０ｄの大小関係が成り立っている。より具体的には、フォトセンサー５０ａの受光面積を１とすると、１＞０．６５＞０．２５＞０．０５となっている。
【００２６】
図３に示すように、フォトセンサー５０ａ（５０）は、例えば透明なガラスや不透明なシリコンなどの基板１上に形成されている。
基板１上には、基板１の表面を覆うように絶縁膜１ａが形成され、絶縁膜１ａ上に例えば多結晶シリコンの半導体層２が島状に形成されている。半導体層２を覆って例えばＳｉＯ2（酸化シリコン）などの絶縁材料によってゲート絶縁膜３が形成されている。
ゲート絶縁膜３上において、半導体層２のチャネル領域２ｃに対向する位置にゲート電極３ｇが形成されている。ゲート電極３ｇは、図１に示した走査線３ａに電気的に接続されており、例えばＡｌ（アルミニウム）などの金属材料を用いて形成されている。
【００２７】
ゲート電極３ｇおよびゲート絶縁膜３を覆って層間絶縁膜４が形成されている。半導体層２のドレイン領域２ｄと、ソース領域２ｓとを覆うゲート絶縁膜３および層間絶縁膜４の部分に貫通孔が形成される。これらの貫通孔を埋めると共に層間絶縁膜４を覆うように例えばＡｌなどの金属材料からなる導電膜が成膜され、当該導電膜をパターニングすることにより、コンタクトホールＣＮＴ２，ＣＮＴ３、ドレイン電極５ｄ、ソース電極５ｓ、データ線６が形成される。ソース電極５ｓはコンタクトホールＣＮＴ２を介して半導体層２のソース領域２ｓに接続され、さらにデータ線６とも接続されている。ドレイン電極５ｄはコンタクトホールＣＮＴ３を介して半導体層２のドレイン領域２ｄに接続されている。
【００２８】
ドレイン電極５ｄ、ソース電極５ｓ、データ線６および層間絶縁膜４を覆って絶縁膜７が形成され、さらに絶縁膜７を覆う平坦化層８が形成されている。平坦化層８は例えばＳｉＯ2（酸化シリコン）を用いて形成され、絶縁膜７はＳｉＯ2よりも緻密なＳｉＮ（窒化シリコン）を用いて形成されている。
絶縁膜７および平坦化層８のドレイン電極５ｄと重なる部分に貫通孔が形成され、当該貫通孔を覆うと共に、平坦化層８を覆うように、例えばＡｌ（アルミニウム）などの金属材料からなる導電膜が成膜され、これをパターニングすることにより、コンタクトホールＣＮＴ１と、第１電極２１とが形成される。第１電極２１はコンタクトホールＣＮＴ１を介してドレイン電極５ｄと電気的に接続される。
【００２９】
第１電極２１上には、光電変換部２６がコンタクトホールＣＮＴ１を避けるようにパターニング形成され、光電変換部２６の側壁および外縁部を覆うと共に、第１電極２１および平坦化層８を覆う絶縁膜９が形成される。絶縁膜９は絶縁膜７と同じくＳｉＮ（窒化シリコン）を用いて形成されている。
【００３０】
絶縁膜９の表面と、絶縁膜９によって覆われていない光電変換部２６の表面と、を覆う第２電極２２が形成されている。第２電極２２は、透光性を有する例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの導電膜からなり、図１（ｂ）の定電位線１２を兼ねるものである。
【００３１】
第１電極２１および第２電極２２と、これらの電極間に挟まれた光電変換部２６とによりフォトダイオード２０が構成されており、絶縁膜９によって覆われていない光電変換部２６の領域が受光領域となっている。
【００３２】
光電変換部２６としては、例えば光エネルギーを電気エネルギーに変換するＰＩＮフォトダイオードが挙げられる。ＰＩＮフォトダイオードは、第１電極２１上に形成されたＮ層と、Ｎ層上に積層されたＩ層と、Ｉ層上に積層されたＰ層とにより形成されている。Ｎ層、Ｉ層、およびＰ層は、それぞれアモルファスシリコンやマイクロクリスタルシリコン等の半導体により形成されている。Ｐ層には，ホウ素等の不純物が、Ｎ層にはリン等の不純物がそれぞれドープされている。
【００３３】
本実施形態において、基板１上に設けられた回路部とは、図１（ａ）および（ｂ）に示した、走査線３ａ、データ線６、定電位線３ｂ，１２およびこれらの配線に接続したＴＦＴ１０、保持容量３０、ならびにデータ線回路１０１、走査線回路１０２を含むものである。なお、データ線６が接続されるデータ線回路１０１と、走査線３ａが接続される走査線回路１０２とは、それぞれ集積回路として別途基板１に外付けすることも可能である。
【００３４】
このようなイメージセンサー１００によれば、定電位線３ｂ，１２によってフォトダイオード２０に逆方向バイアスを印加した状態で、フォトダイオード２０に光が入射すると、フォトダイオード２０に光電流が流れ、それに応じた電荷が保持容量３０に蓄積される。
【００３５】
また、複数の走査線３ａのそれぞれによって複数のＴＦＴ１０をＯＮ（選択）させることで、データ線６には、各フォトセンサー５０が備える保持容量３０に蓄積された電荷に対応する信号が順次出力される。したがって、素子領域Ｆにおいてそれぞれのフォトセンサー５０が受光した光の強度をそれぞれ検出することができる。
【００３６】
＜生体情報取得装置＞
次に、本実施形態の生体情報取得装置について図８を参照して説明する。図８（ａ）は生体情報取得装置を示す概略斜視図、同図（ｂ）は概略断面図である。
【００３７】
図８（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の生体情報取得装置５００は、指の静脈パターンを光検出（撮像）して、予め登録された個人ごとの静脈パターンと比較することで、生体情報取得装置５００にかざされた指を持つ個人を特定して認証する装置である。
具体的には、かざされた指を所定の場所に配置する溝を有した被写体受け部５０２と、上記実施形態の光電変換装置としてのイメージセンサー１００が取り付けられた撮像部５０４と、被写体受け部５０２と撮像部５０４との間に配置されたマイクロレンズアレイ５０３と、を備えている。
被写体受け部５０２には、溝に沿って両側に複数配置された光源５０１が内蔵されている。光源５０１は、外光に影響されずに静脈パターンを撮像するため、可視光以外の近赤外光を射出する例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）やＥＬ素子などが用いられている。
【００３８】
光源５０１によって指の中の静脈パターンが照明され、その映像光がマイクロレンズアレイ５０３に設けられたマイクロレンズ５０３ａによってイメージセンサー１００に向けて集光される。
【００３９】
このような生体情報取得装置５００によれば、近赤外光を高感度に受光して、照明された静脈パターンを映像パターンとして高感度に出力可能なイメージセンサー１００を備えているので、確実に生体（人体）を認証することができる。
【００４０】
次に、イメージセンサー１００を備えた生体情報取得装置５００の生体認証における具体的な光量むらの補正方法について、従来のイメージセンサーを用いた場合と比較して説明する。
図４は従来のイメージセンサーにおけるフォトセンサーの受光画素の構成を示す概略平面図、図５（ａ）は従来のイメージセンサーを用いて撮像した際の画像を表す図、同（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’（ｘ方向）における光量分布を示すものである。なお、従来のイメージセンサーにおいて上記実施形態のイメージセンサー１００と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
【００４１】
図４に示すように、従来のイメージセンサー３００は、マトリックス状に配置された同じ受光面積を有する複数のフォトセンサー５０ａを備えている。フォトセンサー５０ａは、走査線３ａとデータ線６とによって平面的に区切られた領域に設けられた、ほぼ正方形の第１電極２１およびコンタクトホールＣＮＴ１を有している。第１電極２１は、コンタクトホールＣＮＴ１を介して前述したＴＦＴ１０に接続されている。平面的にコンタクトホールＣＮＴ１を除く第１電極２１と重なる部分に受光領域が設けられている。そして、１つのフォトセンサー５０ａが１つの受光画素５０Ｆを構成している。
【００４２】
このような従来のイメージセンサー３００では、生体へ照射された光は、生体の透過率の影響によって、光源５０１に近い領域では光量が多く、光源５０１から遠い領域では光量が少なくなり、受光面積が均一なフォトセンサー５０ａを用いると、中央部のセンサー信号レベルが他の部分に比べて低くなる。このため、従来のイメージセンサー３００を上記生体情報取得装置５００に用いた場合には光量分布が中央部になるほど暗くなるので、センサー信号の出力が落ち、図５（ｂ）に示すような光量むらが発生する。
【００４３】
このように、指の形状や位置、又は光源の輝度むらや照明環境等による画像信号のひずみを光量むらという。本実施形態では、後に記述するように、イメージセンサー１００の受光画素５０Ｅにおいて複数の受光部としてのフォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを光量むらに対応させて選択的に使用することで光量むらの補正を行っている。
【００４４】
図６は、光量むらの補正方法を示す概念図である。図６において、光量むら補正例１および光量むら補正例２を示す。
【００４５】
図６を参照しながら、光量むらの補正例１の方法を説明する。また、この説明では、１つの受光画素内に受光面積の異なる受光部（フォトセンサー）が４種類ある場合を例に挙げて説明する。図６の光量むら補正例１に示す光量むら発生状況＜補正前＞は、イメージセンサー１００内の全受光画素５０Ｅにて受光した際のセンサー受光量の面内分布である。このセンサー受光量に応じて４つの領域に分割する。領域分割の方法は、以降に説明する。１受光画素５０Ｅあたりの最大受光量の値をｍａｘとした場合に、ｍａｘを４分の１にした値を閾値ｚとし、イメージセンサー１００内の光量分布をｍａｘ−ｚ、ｍａｘ−２ｚ、ｍａｘ−３ｚの値で４分割する。４分割した領域にて使用する受光画素５０Ｅ内のフォトセンサー（受光部）５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを受光量に応じて限定する。例えば、イメージセンサー１００の端部の受光量が最も多い領域では、受光面積が最も小さいフォトセンサー（受光部）５０ｄを使用し、イメージセンサー１００の中央付近の受光量が最も小さい領域に行くに従って、フォトセンサー（受光部）５０ｃ、フォトセンサー（受光部）５０ｂ、フォトセンサー（受光部）５０ａと段階的に受光面積の大きいフォトセンサー（受光部）５０を使用する。このようにイメージセンサー１００内にて使用するフォトセンサー（受光部）５０を領域ごとに限定することで、光量むらを補正する。
【００４６】
次に、図６にある光量むらの補正例２のように光量むらの発生状況が変わった場合の補正方法を説明する。図６の光量むら補正例２に示す光量むら発生状況＜補正前＞は、図６の補正例１の光量むら発生状況＜補正前＞と比較して、光源５０１近辺での光量減衰幅が大きい分布となる。このような場合においてもイメージセンサー１００内のセンサー受光量に応じて４つの領域に分割し、使用するフォトセンサー（受光部）５０を受光量に応じて限定することで、光量むらを補正することができる。例えば、光源５０１に近いイメージセンサー１００の端部の受光量が最も多い領域では、受光面積が最も小さいフォトセンサー（受光部）５０ｄを使用し、光源５０１から遠ざかるに伴い受光量が小さい領域に行くに従って、フォトセンサー（受光部）５０ｃ、フォトセンサー（受光部）５０ｂ、フォトセンサー（受光部）５０ａと段階的に受光面積が大きいフォトセンサー（受光部）５０を使用する。このようにイメージセンサー１００内にて使用するフォトセンサー（受光部）５０を領域ごとに限定することで、光量むらを補正する。
【００４７】
図６では、イメージセンサー１００の中央部から左端部側へと受光面積が小さいフォトセンサー（受光部）５０を使用した場合のイメージセンサー１００の左半分を示しているが、イメージセンサー１００の右半分も同様に中央部から右端部側へと受光面積が小さいフォトセンサー（受光部）を使用している。なお、図６に示した光量むらの補正方法は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ’方向に関する補正方法を示したが、イメージセンサー１００面内においてＢ−Ｂ’方向と垂直な方向の光量むらに対しても同様に光量むらに合わせて、中央部では受光面積が最も大きいフォトセンサー（受光部）５０ａを使用し、周辺部に行くに従って受光面積が小さいフォトセンサー（受光部）５０を使用することで補正することができる。
【００４８】
このように指の形状や位置、又は光源の輝度むらや照明環境等による光量むらをイメージセンサー１００内にて使用するフォトセンサー（受光部）５０を限定することで、複雑な撮像条件、駆動タイミングの変更や補正アルゴリズムを使うことなく、また、受光画素の開口面積を画一的に変えたり、透過率分布フィルターを追加することなく、光量むらの補正を行うことができる。
【００４９】
以上述べたように、本実施形態に係る光電変換装置としてのイメージセンサー１００によれば、複数の受光画素５０Ｅにて、使用するフォトセンサー（受光部）５０を光量むらに応じて選択することで、複数の受光画素５０Ｅによって受光された光の光強度を全体として均一にすることができるため、光源５０１からの位置によることなく、複数の受光画素５０Ｅにわたって光強度をほぼ等しくすることができる。つまり、開口面積や透過率が固定されていた従来の光電変換装置よりも、受光量の調整幅を広げることができる。
さらに、受光画素５０Ｅに受光面積が異なる複数のフォトセンサー（受光部）５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを設ける構成としたことにより、別部材（透過率分布フィルター）が必要であった従来の構成よりも、小型かつ薄型化を図ることができる。
【００５０】
上記実施形態のイメージセンサー１００における光量むらは、図５（ｂ）に示すように２次関数的な分布を示す。こうした光量むらを補正するには、受光部の面積が２次関数的に変化している受光部を選択使用することにより、効率的に光量むらを補正することができる。
【００５１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００５２】
（変形例１）上記実施形態の生体情報取得装置５００における光源５０１の配置は、これに限定されない。図７は、光源の配置を変更した際の光量むらの補正方法を示す概略図図である。図７において、光源配置の変更例１および変更例２を示す。
上記実施形態では、図５のように、イメージセンサー１００の両端に光源５０１を配置した構成にて説明したが、この構成に限定されるものではない。なお、上記実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
【００５３】
図７を参照しながら、光源配置の変更例１を説明する。図７における光源配置の変更例１では、イメージセンサー１００の片側に光源５０１を配置した構成であり、その光量むらの補正方法を説明する。また、この説明では、１受光画素内に受光面積の異なる受光部が４種類ある場合を例に挙げて説明する。図７の光源配置の変更例１に示す光量むら発生状況＜補正前＞は、図７における光量むら面内分布＜補正前＞のＣ−Ｃ’方向での発生状況であり、図５（ａ）の光量むら発生状況と異なり、イメージセンサー１００の中心に対して非対称な分布となる。このような場合においてもイメージセンサー１００内のセンサー受光量に応じて４つの領域に分割し、使用するフォトセンサー（受光部）５０を受光量に応じて限定することで、光量むらを補正することができる。例えば、光源５０１に近いイメージセンサー１００の端部の受光量が最も多い領域では、受光面積が最も小さいフォトセンサー（受光部）５０ｄを使用し、光源５０１から遠ざかるに伴い受光量が小さい領域に行くに従って、フォトセンサー（受光部）５０ｃ、フォトセンサー（受光部）５０ｂ、フォトセンサー（受光部）５０ａと段階的に受光面積が大きいフォトセンサー（受光部）５０を使用する。このようにイメージセンサー１００内にて使用するフォトセンサー（受光部）５０を領域ごとに限定することで、光量むらを補正する。
【００５４】
次に、図７を参照しながら、光源配置の変更例２を説明する。図７における光源配置の変更例２では、イメージセンサー１００の表面上方向に光源５０１を配置した構成であり、その光量むらの補正方法を説明する。図７の光源配置の変更例２に示す光量むら発生状況＜補正前＞は、図７における光量むら面内分布＜補正前＞のＤ−Ｄ’方向での発生状況であり、図５（ａ）の光量むら発生状況と異なり、イメージセンサー１００の中心で光量が最大になり、対称な分布となる。このような場合においてもイメージセンサー１００内のセンサー受光量に応じて４つの領域に分割し、使用するフォトセンサー（受光部）５０を受光量に応じて限定することで、光量むらを補正することができる。例えば、光源５０１に近いイメージセンサー１００の中心部の受光量が最も多い領域では、受光面積が最も小さいフォトセンサー（受光部）５０ｄを使用し、光源５０１から遠ざかるに伴い受光量が小さい領域に行くに従って、フォトセンサー（受光部）５０ｃ、フォトセンサー（受光部）５０ｂ、フォトセンサー（受光部）５０ａと段階的に受光面積が大きいフォトセンサー（受光部）５０を使用する。このような場合においてもイメージセンサー１００内のセンサー受光量に応じて４つの領域に分割し、使用するフォトセンサー（受光部）５０を受光量に応じて限定することで、光量むらを補正することができる。
【００５５】
（変形例２）
上記実施形態のフォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄにおける受光領域の平面的な形状は、これに限定されない。例えば、円形や楕円形、三角形、四角形、五角形などの多角形でもよい。
【００５６】
（変形例３）
上記実施形態のイメージセンサー１００が搭載される生体情報取得装置は、生体情報取得装置５００に限定されない。例えば、指紋や眼球の虹彩を撮像する生体情報取得装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…基板、３ａ…走査線、６…データ線、１０…ＴＦＴ、２０…光電変換素子としてのフォトダイオード、２６…光電変換部、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…フォトセンサー、１００…光電変換装置としてのイメージセンサー、５００…生体情報取得装置、５０１…光源。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置および当該光電変換装置を備えた生体情報取得装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、正規使用者を認証するために、正規使用者の指紋、虹彩又は静脈パターンなどの生体情報を利用する生体認証が行われている。そして、生体認証を行うために、種々の生体情報取得装置が利用されている。
これら生体情報取得装置の中には、光を照射する光源部と、光を受光する受光素子とを備えるものが知られている。そして、光源部からの光を生体に照射し、生体からの光を受光することにより、これら受光した光を電気信号に変換し、これにより生体情報を得ることができる。
携帯端末やパソコンなどの認証を必要とする機器が身の回りにあふれるようになった今日においては、大掛かりで消費電力の大きな生体情報取得装置は敬遠されてきている。
その一方で、セキュリティー意識の高まりにより、認証の精度は益々高いものが要求されており、取得する生体情報の精度を向上させることも求められている。
【０００３】
例えば、指の静脈パターンを生体情報として利用する従来の認証装置の構成では、指の透過率の影響により、光源に近い領域で光量が多く、光源から遠い領域で光量が少なくなり、画像の光量分布にむらが生じてしまうという問題がある。そこで、特許文献１では、撮像素子の画素の開口面積などの受光条件を変えることで、撮像素子からの信号のシェーディングを補正している。また、特許文献２では、光源と撮像素子との間に、光源に近い領域よりも遠い領域において透過率が高くなっている透過率分布フィルターを設けるようにして、補正を行っているため、複雑な光量調節を行う必要がないとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１３８０４号公報
【特許文献２】特開２００９−１７９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１、２の生体情報取得装置では、取得された画像の光量むらの補正方法が画一的であり、光量むらが変化した際の補正が不十分になるという問題がある。換言すれば、受光量の調整幅が不十分であるという課題がある。また、上記特許文献２の生体情報取得装置では、透過率分光フィルターなどの部材を追加するため、小型、薄型化が困難になるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］本適用例に係る光電変換装置は、被写体に光を照射することにより前記被写体の情報を取得する光電変換装置であって、前記被写体に光を照射する光源部と、
前記被写体に前記光源部からの前記光を照射することにより前記被写体を透過する透過光、又は前記被写体から反射する反射光を受光する複数の受光画素と、前記受光画素に設けられた受光面積の異なる複数の受光部と、を有し、前記複数の受光部のうち少なくとも１つを選択し、受光することを特徴とする。
【０００８】
本適用例によれば、複数の受光画素にて、使用する受光部を選択することで、複数の受光画素によって受光された光の光強度を全体として均一にすることができるため、光源部からの位置によることなく、複数の受光画素にわたって光強度をほぼ等しくすることができる。つまり、開口面積や透過率が固定されていた従来の光電変換装置よりも、受光量の調整幅を広げることができる。
さらに、受光画素に受光面積の異なる複数の受光部を形成する構成としたことにより、別部材（透過率分布フィルター）が必要であった従来の構成よりも、小型かつ薄型化を図ることができる。
【０００９】
［適用例２］上記適用例に記載の光電変換装置において、前記受光画素には、３個以上の受光部が設けられていることが好ましい。
【００１０】
本適用例によれば、複数の受光画素にて、使用する受光部を３個以上の受光部から選択することで、複数の受光画素によって受光された光の光強度を全体として均一にすることができるため、光源部からの位置によることなく、複数の受光画素に亘って光強度をほぼ等しくすることができる。調整幅をより広げることができる。
【００１１】
［適用例３］上記適用例に記載の光電変換装置において、前記受光部の面積は、段階的に変化していることが好ましい。
【００１２】
［適用例４］上記適用例に記載の光電変換装置において、前記受光部の面積は、２次関数的に変化していることが好ましい。
これらの適用例によれば、光源部と被写体との相対的な位置関係に起因する光強度むらに対応させて受光部の面積を設定し、複数の受光画素に亘って光強度をほぼ等しくすることができる。
【００１３】
［適用例５］上記適用例に記載の光電変換装置において、前記光源部は、近赤外の波長領域の光を発することが好ましい。
【００１４】
本適用例によれば、外光に影響されずに被写体の情報、例えば、静脈パターン等の生体情報を取得することができる。
【００１５】
［適用例６］上記適用例に記載の光電変換装置を備えたことを特徴とする生体情報取得装置。
【００１６】
本適用例によれば、受光量の調整幅の広い受光画素（フォトセンサー）を有する光電変換装置（イメージセンサー）を搭載した生体情報取得装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（ａ）はイメージセンサーの電気的な構成を示す概略配線図、（ｂ）は光電変換素子としてのフォトセンサーを示す等価回路図。
【図２】本実施形態のフォトセンサーの構成を示す概略平面図。
【図３】図２のＡ−Ａ’線で切ったフォトセンサーの構造を示す概略断面図。
【図４】従来例のイメージセンサーにおけるフォトセンサーの構成を示す概略平面図。
【図５】（ａ）は従来のイメージセンサーを用いて撮像した際の画像を表す図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線での光量分布を表す図。
【図６】本実施形態に係るイメージセンサーの光量むらの補正方法を示す図。
【図７】変形例１のイメージセンサーに係る光量むらの補正方法を示す図。
【図８】（ａ）は生体情報取得装置を示す概略斜視図、（ｂ）は生体情報取得装置の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。
【００１９】
なお、以下の形態において、例えば「基板上に」と記載された場合、基板の上に接するように配置される場合、または基板の上に他の構成物を介して配置される場合、または基板の上に一部が接するように配置され、一部が他の構成物を介して配置される場合を表すものとする。
【００２０】
本実施形態では、光電変換装置の例としてイメージセンサーを挙げると共に、このイメージセンサーを適用した生体情報取得装置を例に挙げて説明する。
【００２１】
（実施形態１）
＜光電変換装置；イメージセンサー＞
まず、本実施形態の光電変換装置としてのイメージセンサーについて、図１〜図３を参照して説明する。
【００２２】
図１（ａ）はイメージセンサーの電気的な構成を示す概略配線図、同図（ｂ）は光電変換素子としてのフォトセンサーを示す等価回路図である。図２は本実施形態のフォトセンサーの配置を示す概略平面図である。図３は図２のＡ−Ａ’線で切ったフォトセンサーの構造を示す概略断面図である。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、本実施形態の光電変換装置としてのイメージセンサー１００は、素子領域Ｆにおいて互いに交差して延在する走査線３ａとデータ線６とを有している。また、複数の走査線３ａが電気的に接続された走査線回路１０２と、複数のデータ線６が電気的に接続されたデータ線回路１０１とを有している。そして、走査線３ａとデータ線６の交差点付近に対応して設けられ、素子領域Ｆにおいてマトリックス状に配置された複数の受光部としてのフォトセンサー５０とを有している。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、フォトセンサー５０は、薄膜トランジスター（ＴＦＴ）１０と、フォトダイオード２０と、保持容量３０とを含んで構成されている。ＴＦＴ１０のゲート電極は走査線３ａに接続され、ＴＦＴ１０のソース電極はデータ線６に接続されている。フォトダイオード２０の一方はＴＦＴ１０のドレイン電極に接続され、他方はデータ線６と並行して設けられた定電位線１２に接続されている。保持容量３０の一方の電極はＴＦＴ１０のドレイン電極に接続され、他方の電極は走査線３ａと並行して設けられた定電位線３ｂに接続されている。
【００２５】
図２に示すように、本実施形態のイメージセンサー１００は、４つのフォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄにより１つの受光画素５０Ｅが構成されているものである。フォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄは、走査線３ａとデータ線６とによって平面的に区切られた領域に設けられた、ほぼ正方形の第１電極２１およびコンタクトホールＣＮＴ１を有している。第１電極２１は、コンタクトホールＣＮＴ１を介して前述したＴＦＴ１０に接続されている。平面的にコンタクトホールＣＮＴ１を除く第１電極２１と重なる部分にそれぞれ受光領域が設けられている。４つのフォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄにおける受光領域の面積は段階的に変化しており、５０ａ＞５０ｂ＞５０ｃ＞５０ｄの大小関係が成り立っている。より具体的には、フォトセンサー５０ａの受光面積を１とすると、１＞０．６５＞０．２５＞０．０５となっている。
【００２６】
図３に示すように、フォトセンサー５０ａ（５０）は、例えば透明なガラスや不透明なシリコンなどの基板１上に形成されている。
基板１上には、基板１の表面を覆うように絶縁膜１ａが形成され、絶縁膜１ａ上に例えば多結晶シリコンの半導体層２が島状に形成されている。半導体層２を覆って例えばＳｉＯ2（酸化シリコン）などの絶縁材料によってゲート絶縁膜３が形成されている。
ゲート絶縁膜３上において、半導体層２のチャネル領域２ｃに対向する位置にゲート電極３ｇが形成されている。ゲート電極３ｇは、図１に示した走査線３ａに電気的に接続されており、例えばＡｌ（アルミニウム）などの金属材料を用いて形成されている。
【００２７】
ゲート電極３ｇおよびゲート絶縁膜３を覆って層間絶縁膜４が形成されている。半導体層２のドレイン領域２ｄと、ソース領域２ｓとを覆うゲート絶縁膜３および層間絶縁膜４の部分に貫通孔が形成される。これらの貫通孔を埋めると共に層間絶縁膜４を覆うように例えばＡｌなどの金属材料からなる導電膜が成膜され、当該導電膜をパターニングすることにより、コンタクトホールＣＮＴ２，ＣＮＴ３、ドレイン電極５ｄ、ソース電極５ｓ、データ線６が形成される。ソース電極５ｓはコンタクトホールＣＮＴ２を介して半導体層２のソース領域２ｓに接続され、さらにデータ線６とも接続されている。ドレイン電極５ｄはコンタクトホールＣＮＴ３を介して半導体層２のドレイン領域２ｄに接続されている。
【００２８】
ドレイン電極５ｄ、ソース電極５ｓ、データ線６および層間絶縁膜４を覆って絶縁膜７が形成され、さらに絶縁膜７を覆う平坦化層８が形成されている。平坦化層８は例えばＳｉＯ2（酸化シリコン）を用いて形成され、絶縁膜７はＳｉＯ2よりも緻密なＳｉＮ（窒化シリコン）を用いて形成されている。
絶縁膜７および平坦化層８のドレイン電極５ｄと重なる部分に貫通孔が形成され、当該貫通孔を覆うと共に、平坦化層８を覆うように、例えばＡｌ（アルミニウム）などの金属材料からなる導電膜が成膜され、これをパターニングすることにより、コンタクトホールＣＮＴ１と、第１電極２１とが形成される。第１電極２１はコンタクトホールＣＮＴ１を介してドレイン電極５ｄと電気的に接続される。
【００２９】
第１電極２１上には、光電変換部２６がコンタクトホールＣＮＴ１を避けるようにパターニング形成され、光電変換部２６の側壁および外縁部を覆うと共に、第１電極２１および平坦化層８を覆う絶縁膜９が形成される。絶縁膜９は絶縁膜７と同じくＳｉＮ（窒化シリコン）を用いて形成されている。
【００３０】
絶縁膜９の表面と、絶縁膜９によって覆われていない光電変換部２６の表面と、を覆う第２電極２２が形成されている。第２電極２２は、透光性を有する例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）やＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などの導電膜からなり、図１（ｂ）の定電位線１２を兼ねるものである。
【００３１】
第１電極２１および第２電極２２と、これらの電極間に挟まれた光電変換部２６とによりフォトダイオード２０が構成されており、絶縁膜９によって覆われていない光電変換部２６の領域が受光領域となっている。
【００３２】
光電変換部２６としては、例えば光エネルギーを電気エネルギーに変換するＰＩＮフォトダイオードが挙げられる。ＰＩＮフォトダイオードは、第１電極２１上に形成されたＮ層と、Ｎ層上に積層されたＩ層と、Ｉ層上に積層されたＰ層とにより形成されている。Ｎ層、Ｉ層、およびＰ層は、それぞれアモルファスシリコンやマイクロクリスタルシリコン等の半導体により形成されている。Ｐ層には，ホウ素等の不純物が、Ｎ層にはリン等の不純物がそれぞれドープされている。
【００３３】
本実施形態において、基板１上に設けられた回路部とは、図１（ａ）および（ｂ）に示した、走査線３ａ、データ線６、定電位線３ｂ，１２およびこれらの配線に接続したＴＦＴ１０、保持容量３０、ならびにデータ線回路１０１、走査線回路１０２を含むものである。なお、データ線６が接続されるデータ線回路１０１と、走査線３ａが接続される走査線回路１０２とは、それぞれ集積回路として別途基板１に外付けすることも可能である。
【００３４】
このようなイメージセンサー１００によれば、定電位線３ｂ，１２によってフォトダイオード２０に逆方向バイアスを印加した状態で、フォトダイオード２０に光が入射すると、フォトダイオード２０に光電流が流れ、それに応じた電荷が保持容量３０に蓄積される。
【００３５】
また、複数の走査線３ａのそれぞれによって複数のＴＦＴ１０をＯＮ（選択）させることで、データ線６には、各フォトセンサー５０が備える保持容量３０に蓄積された電荷に対応する信号が順次出力される。したがって、素子領域Ｆにおいてそれぞれのフォトセンサー５０が受光した光の強度をそれぞれ検出することができる。
【００３６】
＜生体情報取得装置＞
次に、本実施形態の生体情報取得装置について図８を参照して説明する。図８（ａ）は生体情報取得装置を示す概略斜視図、同図（ｂ）は概略断面図である。
【００３７】
図８（ａ）および（ｂ）に示すように、本実施形態の生体情報取得装置５００は、指の静脈パターンを光検出（撮像）して、予め登録された個人ごとの静脈パターンと比較することで、生体情報取得装置５００にかざされた指を持つ個人を特定して認証する装置である。
具体的には、かざされた指を所定の場所に配置する溝を有した被写体受け部５０２と、上記実施形態の光電変換装置としてのイメージセンサー１００が取り付けられた撮像部５０４と、被写体受け部５０２と撮像部５０４との間に配置されたマイクロレンズアレイ５０３と、を備えている。
被写体受け部５０２には、溝に沿って両側に複数配置された光源５０１が内蔵されている。光源５０１は、外光に影響されずに静脈パターンを撮像するため、可視光以外の近赤外光を射出する例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）やＥＬ素子などが用いられている。
【００３８】
光源５０１によって指の中の静脈パターンが照明され、その映像光がマイクロレンズアレイ５０３に設けられたマイクロレンズ５０３ａによってイメージセンサー１００に向けて集光される。
【００３９】
このような生体情報取得装置５００によれば、近赤外光を高感度に受光して、照明された静脈パターンを映像パターンとして高感度に出力可能なイメージセンサー１００を備えているので、確実に生体（人体）を認証することができる。
【００４０】
次に、イメージセンサー１００を備えた生体情報取得装置５００の生体認証における具体的な光量むらの補正方法について、従来のイメージセンサーを用いた場合と比較して説明する。
図４は従来のイメージセンサーにおけるフォトセンサーの受光画素の構成を示す概略平面図、図５（ａ）は従来のイメージセンサーを用いて撮像した際の画像を表す図、同（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’（ｘ方向）における光量分布を示すものである。なお、従来のイメージセンサーにおいて上記実施形態のイメージセンサー１００と同じ構成には同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
【００４１】
図４に示すように、従来のイメージセンサー３００は、マトリックス状に配置された同じ受光面積を有する複数のフォトセンサー５０ａを備えている。フォトセンサー５０ａは、走査線３ａとデータ線６とによって平面的に区切られた領域に設けられた、ほぼ正方形の第１電極２１およびコンタクトホールＣＮＴ１を有している。第１電極２１は、コンタクトホールＣＮＴ１を介して前述したＴＦＴ１０に接続されている。平面的にコンタクトホールＣＮＴ１を除く第１電極２１と重なる部分に受光領域が設けられている。そして、１つのフォトセンサー５０ａが１つの受光画素５０Ｆを構成している。
【００４２】
このような従来のイメージセンサー３００では、生体へ照射された光は、生体の透過率の影響によって、光源５０１に近い領域では光量が多く、光源５０１から遠い領域では光量が少なくなり、受光面積が均一なフォトセンサー５０ａを用いると、中央部のセンサー信号レベルが他の部分に比べて低くなる。このため、従来のイメージセンサー３００を上記生体情報取得装置５００に用いた場合には光量分布が中央部になるほど暗くなるので、センサー信号の出力が落ち、図５（ｂ）に示すような光量むらが発生する。
【００４３】
このように、指の形状や位置、又は光源の輝度むらや照明環境等による画像信号のひずみを光量むらという。本実施形態では、後に記述するように、イメージセンサー１００の受光画素５０Ｅにおいて複数の受光部としてのフォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを光量むらに対応させて選択的に使用することで光量むらの補正を行っている。
【００４４】
図６は、光量むらの補正方法を示す概念図である。図６において、光量むら補正例１および光量むら補正例２を示す。
【００４５】
図６を参照しながら、光量むらの補正例１の方法を説明する。また、この説明では、１つの受光画素内に受光面積の異なる受光部（フォトセンサー）が４種類ある場合を例に挙げて説明する。図６の光量むら補正例１に示す光量むら発生状況＜補正前＞は、イメージセンサー１００内の全受光画素５０Ｅにて受光した際のセンサー受光量の面内分布である。このセンサー受光量に応じて４つの領域に分割する。領域分割の方法は、以降に説明する。１受光画素５０Ｅあたりの最大受光量の値をｍａｘとした場合に、ｍａｘを４分の１にした値を閾値ｚとし、イメージセンサー１００内の光量分布をｍａｘ−ｚ、ｍａｘ−２ｚ、ｍａｘ−３ｚの値で４分割する。４分割した領域にて使用する受光画素５０Ｅ内のフォトセンサー（受光部）５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを受光量に応じて限定する。例えば、イメージセンサー１００の端部の受光量が最も多い領域では、受光面積が最も小さいフォトセンサー（受光部）５０ｄを使用し、イメージセンサー１００の中央付近の受光量が最も小さい領域に行くに従って、フォトセンサー（受光部）５０ｃ、フォトセンサー（受光部）５０ｂ、フォトセンサー（受光部）５０ａと段階的に受光面積の大きいフォトセンサー（受光部）５０を使用する。このようにイメージセンサー１００内にて使用するフォトセンサー（受光部）５０を領域ごとに限定することで、光量むらを補正する。
【００４６】
次に、図６にある光量むらの補正例２のように光量むらの発生状況が変わった場合の補正方法を説明する。図６の光量むら補正例２に示す光量むら発生状況＜補正前＞は、図６の補正例１の光量むら発生状況＜補正前＞と比較して、光源５０１近辺での光量減衰幅が大きい分布となる。このような場合においてもイメージセンサー１００内のセンサー受光量に応じて４つの領域に分割し、使用するフォトセンサー（受光部）５０を受光量に応じて限定することで、光量むらを補正することができる。例えば、光源５０１に近いイメージセンサー１００の端部の受光量が最も多い領域では、受光面積が最も小さいフォトセンサー（受光部）５０ｄを使用し、光源５０１から遠ざかるに伴い受光量が小さい領域に行くに従って、フォトセンサー（受光部）５０ｃ、フォトセンサー（受光部）５０ｂ、フォトセンサー（受光部）５０ａと段階的に受光面積が大きいフォトセンサー（受光部）５０を使用する。このようにイメージセンサー１００内にて使用するフォトセンサー（受光部）５０を領域ごとに限定することで、光量むらを補正する。
【００４７】
図６では、イメージセンサー１００の中央部から左端部側へと受光面積が小さいフォトセンサー（受光部）５０を使用した場合のイメージセンサー１００の左半分を示しているが、イメージセンサー１００の右半分も同様に中央部から右端部側へと受光面積が小さいフォトセンサー（受光部）を使用している。なお、図６に示した光量むらの補正方法は、図５（ｂ）のＢ−Ｂ’方向に関する補正方法を示したが、イメージセンサー１００面内においてＢ−Ｂ’方向と垂直な方向の光量むらに対しても同様に光量むらに合わせて、中央部では受光面積が最も大きいフォトセンサー（受光部）５０ａを使用し、周辺部に行くに従って受光面積が小さいフォトセンサー（受光部）５０を使用することで補正することができる。
【００４８】
このように指の形状や位置、又は光源の輝度むらや照明環境等による光量むらをイメージセンサー１００内にて使用するフォトセンサー（受光部）５０を限定することで、複雑な撮像条件、駆動タイミングの変更や補正アルゴリズムを使うことなく、また、受光画素の開口面積を画一的に変えたり、透過率分布フィルターを追加することなく、光量むらの補正を行うことができる。
【００４９】
以上述べたように、本実施形態に係る光電変換装置としてのイメージセンサー１００によれば、複数の受光画素５０Ｅにて、使用するフォトセンサー（受光部）５０を光量むらに応じて選択することで、複数の受光画素５０Ｅによって受光された光の光強度を全体として均一にすることができるため、光源５０１からの位置によることなく、複数の受光画素５０Ｅにわたって光強度をほぼ等しくすることができる。つまり、開口面積や透過率が固定されていた従来の光電変換装置よりも、受光量の調整幅を広げることができる。
さらに、受光画素５０Ｅに受光面積が異なる複数のフォトセンサー（受光部）５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを設ける構成としたことにより、別部材（透過率分布フィルター）が必要であった従来の構成よりも、小型かつ薄型化を図ることができる。
【００５０】
上記実施形態のイメージセンサー１００における光量むらは、図５（ｂ）に示すように２次関数的な分布を示す。こうした光量むらを補正するには、受光部の面積が２次関数的に変化している受光部を選択使用することにより、効率的に光量むらを補正することができる。
【００５１】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。
【００５２】
（変形例１）上記実施形態の生体情報取得装置５００における光源５０１の配置は、これに限定されない。図７は、光源の配置を変更した際の光量むらの補正方法を示す概略図図である。図７において、光源配置の変更例１および変更例２を示す。
上記実施形態では、図５のように、イメージセンサー１００の両端に光源５０１を配置した構成にて説明したが、この構成に限定されるものではない。なお、上記実施形態１と同一の構成部位については、同一の符号を附し、重複する説明は省略する。
【００５３】
図７を参照しながら、光源配置の変更例１を説明する。図７における光源配置の変更例１では、イメージセンサー１００の片側に光源５０１を配置した構成であり、その光量むらの補正方法を説明する。また、この説明では、１受光画素内に受光面積の異なる受光部が４種類ある場合を例に挙げて説明する。図７の光源配置の変更例１に示す光量むら発生状況＜補正前＞は、図７における光量むら面内分布＜補正前＞のＣ−Ｃ’方向での発生状況であり、図５（ａ）の光量むら発生状況と異なり、イメージセンサー１００の中心に対して非対称な分布となる。このような場合においてもイメージセンサー１００内のセンサー受光量に応じて４つの領域に分割し、使用するフォトセンサー（受光部）５０を受光量に応じて限定することで、光量むらを補正することができる。例えば、光源５０１に近いイメージセンサー１００の端部の受光量が最も多い領域では、受光面積が最も小さいフォトセンサー（受光部）５０ｄを使用し、光源５０１から遠ざかるに伴い受光量が小さい領域に行くに従って、フォトセンサー（受光部）５０ｃ、フォトセンサー（受光部）５０ｂ、フォトセンサー（受光部）５０ａと段階的に受光面積が大きいフォトセンサー（受光部）５０を使用する。このようにイメージセンサー１００内にて使用するフォトセンサー（受光部）５０を領域ごとに限定することで、光量むらを補正する。
【００５４】
次に、図７を参照しながら、光源配置の変更例２を説明する。図７における光源配置の変更例２では、イメージセンサー１００の表面上方向に光源５０１を配置した構成であり、その光量むらの補正方法を説明する。図７の光源配置の変更例２に示す光量むら発生状況＜補正前＞は、図７における光量むら面内分布＜補正前＞のＤ−Ｄ’方向での発生状況であり、図５（ａ）の光量むら発生状況と異なり、イメージセンサー１００の中心で光量が最大になり、対称な分布となる。このような場合においてもイメージセンサー１００内のセンサー受光量に応じて４つの領域に分割し、使用するフォトセンサー（受光部）５０を受光量に応じて限定することで、光量むらを補正することができる。例えば、光源５０１に近いイメージセンサー１００の中心部の受光量が最も多い領域では、受光面積が最も小さいフォトセンサー（受光部）５０ｄを使用し、光源５０１から遠ざかるに伴い受光量が小さい領域に行くに従って、フォトセンサー（受光部）５０ｃ、フォトセンサー（受光部）５０ｂ、フォトセンサー（受光部）５０ａと段階的に受光面積が大きいフォトセンサー（受光部）５０を使用する。このような場合においてもイメージセンサー１００内のセンサー受光量に応じて４つの領域に分割し、使用するフォトセンサー（受光部）５０を受光量に応じて限定することで、光量むらを補正することができる。
【００５５】
（変形例２）
上記実施形態のフォトセンサー５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄにおける受光領域の平面的な形状は、これに限定されない。例えば、円形や楕円形、三角形、四角形、五角形などの多角形でもよい。
【００５６】
（変形例３）
上記実施形態のイメージセンサー１００が搭載される生体情報取得装置は、生体情報取得装置５００に限定されない。例えば、指紋や眼球の虹彩を撮像する生体情報取得装置にも適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…基板、３ａ…走査線、６…データ線、１０…ＴＦＴ、２０…光電変換素子としてのフォトダイオード、２６…光電変換部、５０，５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ…フォトセンサー、１００…光電変換装置としてのイメージセンサー、５００…生体情報取得装置、５０１…光源。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に光を照射することにより前記被写体の情報を取得する光電変換装置であって、
前記被写体に光を照射する光源部と、
前記被写体に前記光源部からの前記光を照射することにより前記被写体を透過する透過光、又は前記被写体から反射する反射光を受光する複数の受光画素と、
前記受光画素に設けられた受光面積の異なる複数の受光部と、を有し、
前記複数の受光部のうち少なくとも１つを選択し、受光することを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記受光画素は、３個以上の前記受光部が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記受光部の面積は、段階的に変化していることを特徴とする、請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記受光部の面積は、２次関数的に変化していることを特徴とする、請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記光源部は、近赤外の波長領域の光を発することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置を備えたことを特徴とする生体情報取得装置。
【請求項１】
被写体に光を照射することにより前記被写体の情報を取得する光電変換装置であって、
前記被写体に光を照射する光源部と、
前記被写体に前記光源部からの前記光を照射することにより前記被写体を透過する透過光、又は前記被写体から反射する反射光を受光する複数の受光画素と、
前記受光画素に設けられた受光面積の異なる複数の受光部と、を有し、
前記複数の受光部のうち少なくとも１つを選択し、受光することを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記受光画素は、３個以上の前記受光部が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記受光部の面積は、段階的に変化していることを特徴とする、請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記受光部の面積は、２次関数的に変化していることを特徴とする、請求項１または２に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記光源部は、近赤外の波長領域の光を発することを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置を備えたことを特徴とする生体情報取得装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図５】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図８】
【図５】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１９６２４２（Ｐ２０１２−１９６２４２Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−６０４６３（Ｐ２０１１−６０４６３）
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１８日（２０１２．１０．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１８日（２０１１．３．１８）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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