DE3752275T2

DE3752275T2 - Bildlesegerät

Info

Publication number: DE3752275T2
Application number: DE19873752275
Authority: DE
Inventors: Ihachiro Gofuku; Satoshi Itabashi; Toshiro Saika
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1987-10-09
Filing date: 1987-10-09
Publication date: 2000-03-02
Anticipated expiration: 2007-10-10
Also published as: DE3752275D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildlesevorrichtung nach einer Bauart mit einem eindimensionalen Bildsensor wie einem Zeilensensor, der zum Lesen eines Bildes auf einem Bildträger wie einer Originalvorlage angepaßt ist, das relativ zu dem Zeilensensor in engem Kontakt zu ihm bewegt wird. Die Bildlesevorrichtung der Erfindung ist geeignet zur Verwendung beispielsweise bei Faxgeräten, Kopiergeräten und Bildlesegeräten.
Bekannt ist ein Bildlesegerät, bei dem aufeinanderfolgende Zeilenbilder auf einem Original durch ein berührendes optisches System auf einem eindimensionalen Zeilensensor mit einer Länge von mehreren Zentimetern in der Hauptabtastrichtung fokusiert werden, wodurch der Zeilensensor zum Lesen des durch die Originalvorlage getragenen Bildes befähigt wird. Diese Bildlesevorrichtung erfordert wesentlich ein berührendes optisches System, das einen optischen Pfad mit großer Länge aufweist. Zusätzlich weist das berührende optische System selbst eine beträchtlich ausgedehnte Größe auf. Aus diesen Gründen war es schwierig, einen kompakten Entwurf für die Bildlesevorrichtung nach der oben angeführten Bauart zu erhalten.
Bei einer weiteren bekannten Bildlesevorrichtung wird das Zeilenbild durch ein optisches Echtgrößensystem auf einen verlängerten Zeilensensor mit einer Länge fokussiert, die im wesentlichen gleich der in Hauptabtastrichtung gemessenen Länge der Originalvorlage ist. Eine verminderte Größe für diese Bauart einer Bildlesevorrichtung ist sehr leicht zu erzielen, da das Ausmaß des das optische System aufnehmenden Raumes sehr viel kleiner als der bei der zunächst angeführten Bauart der Bildlesevorrichtung ist. Das optische Echtgrößensystem kann beispielsweise durch konvergente optische Fasern oder eine regelmäßige Kontaktlinsenanordnung gebildet werden.
Die konvergenten optischen Fasern und die regelmäßige Kontaktlinsenanordnung sind jedoch im allgemeinen teuer, so daß die Kosten für die Bildlesevorrichtung in unerwünschtem Ausmaße ansteigen.
In Anbetracht dieser Umstände schlug die Anmelderin ein berührendes Bildleseverfahren vor, bei dem ein das zu lesende bildtragende Original relativ zu einem eindimensionalen Zeilensensor in unmittelbarem Kontakt dazu bewegt wird. Dieses Verfahren ist beispielsweise in den japanischen Patentanmeldungsoffenlegungsschriften Nr. 74 262/1980, 45 084/1981 und 122 172/1981 offenbart.
Fig. 1 zeigt eine unvollständige Schnittansicht eines wesentlichen Abschnittes einer berührenden Bildlesevorrichtung. Die Vorrichtung weist einen durch einen eindimensionalen Zeilensensor gebildeten Sensor 8 auf, der auf einem durchsichtigen Substrat 11 wie einem Glasstück derart angeordnet ist, daß er sich in senkrechter Richtung zu der Zeichnungsebene erstreckt.
Der Sensor 8 weist einen Vielschichtaufbau auf, der durch eine Lichtabschirmschicht 12, die aus einem lichtabschirmenden Werkstoff wie einem Metall ausgebildet und auf dem durchsichtigen Substrat 11 angeordnet ist, eine isolierende Schicht 13, die aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ausgebildet und über die Lichtabschirmschicht 12 angeordnet ist, und einer fotoleitenden Halbleiterschicht 14, die auf der isolierenden Schicht 13 ausgebildet und aus einem fotoleitenden Halbleiterwerkstoff wie einem hydrogenierten, amorphen Silizium (nachstehend mit "a-Si : H" bezeichnet) und CdS · Se ausgebildet ist, gebildet ist. Ein Paar Hauptelektroden 16 und 17 ist auf der Halbleiterschicht 14 durch eine dazwischen liegende Halbleiterschicht 15 ausgebildet, die aus einem mit einem Halbleiterdotierstoff zum Erhalt eines ohmschen Kontaktes dotierten Halbleiterwerkstoff ausgebildet ist. Der Bereich zwischen dem Paar Hauptelektroden 16 und 17 bildet ein Lichtempfangsfenster 18 bzw. einen Lichtempfangsabschnitt.
Während des Betriebes dringt Licht L von einer Lichtquelle 30 durch ein in dem durchsichtigen Substrat 11 ausgebildeten Fenster 19 zur Beleuchtung des Originals P ein und wird durch das Bild reflektiert. Das reflektierte Licht trifft sodann auf das Fenster 18 bzw. den Lichtempfangsabschnitt des Sensors 8 auf, wodurch ein fotoelektrischer Strom erzeugt wird, der zwischen den Hauptelektroden 16 und 17 durch die Halbleiterschicht 14 fließt. Dieser fotoelektrische Strom wird als das Lesesignal erfaßt.
Gemäß dieser Anordnung dringt das Licht von der Lichtquelle 30 von der Rückseite des Substrates 11 ein. Falls der Sensor 8 keine Lichtabschirmschicht 12 aufweist, wird ein Teil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes den Sensor 8 zusätzlich zu dem durch das Bild reflektierten Licht unmittelbar erreichen. Das den Sensor 8 unmittelbar erreichende Licht wird einen stetigen fotoelektrischen Strom, einem hohen Rauschen entsprechend erzeugen, was zu einem unpraktischen hohen Signal/Rausch-Verhältnis führt, welches in diesem Fall das Verhältnis zwischen dem durch das reflektierte Licht erzeugten fotoelektrischen Signalstrom und dem hauptsächlich durch den stetigen Strom erzeugten Rauschen ist. Daher ist es wesentlich, daß der Sensor 8 eine Lichtabschirmschicht 12 aufweist. Zur Abschirmung des Lichtes, das den Sensor 8 ohne Unterlaß direkt erreichen würde, benötigt die Lichtabschirmschicht 12 eine hinreichend große lichtabschirmende Leistung. Zusätzlich weist die lichtabschirmende Schicht 12 vorzugsweise eine geringe Dicke auf. Zur Erfüllung dieser Anforderungen ist die lichtabschirmende Schicht aus einem Metall oder einem ähnlichen Werkstoff ausgebildet.
Eine Leseauflösung in der Größenordnung von 4-8 Zeilen/mm ist erzielbar, wenn ein Zwischenraum von etwa 0,1 mm zwischen dem Original P und dem Sensor 8 aufrechterhalten wird. Zur Aufrechterhaltung der erforderlichen Auflösung muß der Zwischenraum zwischen dem Original P und dem Sensor 8 exakt gesteuert werden. Eine derartige exakte Steuerung des Zwischenraumes kann beispielsweise durch die Ausbildung einer durchsichtigen Schutzschicht 20 auf der Oberseite des Sensors 8 erzielt werden.
Es ist allgemein erforderlich, daß der Sensor der Bildlesevorrichtung viele Anforderungen wie einen reduzierten Dunkelstrom, ein hohes Signal/Rausch- Verhältnis und eine hohe Linearität des Ausgangsstromes Ip im Verhältnis zum einfallenden Licht erfüllt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, erfordert die berührende Bildlesevorrichtung wesentlich eine Lichtabschirmschicht 12. Bis jetzt wurde jedoch dem Potential der Lichtabschirmschicht 12 keine besondere Beachtung geschenkt. Folglich ist die Lichtabschirmschicht elektrisch schwebend und in einem instabilen Zustand gehalten. Dies wiederum führt zu einem instabilen Zustand der Energiebänder, der die isolierende Schicht 13 auf der Lichtabschirmschicht 12 berührenden Halbleiterschicht 14, was zu einem instabilen fotoelektrischen Strom als Ausgabe führt.
Wenn die Halbleiterschicht 14 aus a-Si : H ausgebildet ist, ist sie n&supmin;-leitend, so daß die Flachbandspannung leicht negativ ist, wie aus einer C-U-Kennlinie ersichtlich sein wird, die nachstehend angeführt werden wird. Daher wird an der Grenze zwischen der Lichtabschirmschicht 12 und der isolierenden Schicht 13 eine schwache Ansammlung verursacht. Dies erhöht unangenehmerweise den Pegel des Dunkelstromes, was zu einer Entartung der Qualität der Leseausgabe führt.
Aus der Druckschrift EP-A-0 232 083 als weiterer Druckschrift des Standes der Technik ist eine Bildlesevorrichtung mit Fotosensoreinheiten bekannt, die jeweils versehen sind mit einer Lichtabschirmschicht, die aus einem elektrisch leitenden Werkstoff ist und in einem lichtdurchlässigen Substrat ausgebildet ist, einer isolierenden Schicht, die auf der Lichtabschirmschicht ausgebildet ist, eine Halbleiterschicht, die auf der isolierenden Schicht ausgebildet ist, und einem Paar oberer Elektroden, die auf der Halbleiterschicht bereitgestellt und voneinander beabstandet sind. Dabei bildet der Raum zwischen den oberen Elektroden einen Lichtempfangsabschnitt, wobei Licht von der Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats durch ein auf dem transparenten Substrat ausgebildeten Fenster, wo die Lichtabschirmschicht, die isolierende Schicht, die Halbleiterschicht und die oberen Elektroden nicht ausgebildet sind, auf ein bildtragendes Original eingelassen wird. Dabei wird das Licht durch das Original reflektiert, so daß Licht den Lichtempfangsabschnitt der Fotosensoreinheit erreicht.
Diese bekannte Bildlesevorrichtung zeigt jedoch den Nachteil, daß wenn Licht im wesentlichen gleichmäßig einem Original mit einer gleichmäßigen Oberflächenverteilung zugeführt wird, so daß das reflektierte Licht auf den Zeilensensor im wesentlichen gleichmäßig auftrifft, die Verteilung des fotoelektrischen Stromes nicht im wesentlichen gleichmäßig ist. Dies führt zu einer Schwankung der Ausgabe des fotoelektrischen Stromes in Abhängigkeit von der Lage der jeweiligen Fotosensoreinheit, und somit zu einer Beeinträchtigung der Qualität der Bildlesevorrichtung. Zur Beseitigung dieses Nachteils verwenden die bekannten Bildlesevorrichtungen daher teure Korrekturschaltungen.
Demzufolge liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, eine Bildlesevorrichtung anzugeben, die ein gleichmäßiges Bild einer hohen Qualität erzeugt, die niedrige Herstellungskosten verursacht und bei der die vorstehend beschriebenen Probleme der bekannten Bildlesevorrichtungen beseitigt sind.
Diese Aufgabe wird durch eine Bildlesevorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteilhafte weitere Fortbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Fig. 1 zeigt eine unvollständige Schnittansicht eines wesentlichen Abschnittes einer bekannten Bildlesevorrichtung;
Fig. 2A zeigt eine unvollständige Schnittansicht eines wesentlichen Abschnittes eines ersten Beispieles für eine Bildlesevorrichtung;
Fig. 2B zeigt eine Draufsicht eines wesentlichen Abschnittes des in Fig. 2A gezeigten ersten Beispieles;
Fig. 3A zeigt eine Draufsicht eines zweiten Beispieles für eine Bildlesevorrichtung;
Fig. 3B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus Fig. 3A;
Fig. 3C zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie C-C aus Fig. 3A;
Fig. 4 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Ersatzschaltung der Bildlesevorrichtung;
Fig. 5 zeigt eine grafische Darstellung der Kapazitätsveränderung in Abhängigkeit von einer Biasspannung Vsg bei dem Fotosensor der in Fig. 3 gezeigten Bildlesevorrichtung;
Fig. 6 zeigt eine grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen den aktuell gemessenen Werten des fotoelektrischen Stromes Ip und einem α-Wert in Abhängigkeit von der Biasspannung Vsg;
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht eines wesentliches Abschnittes eines dritten Beispiels für eine Bildlesevorrichtung;
Fig. 8 zeigt ein Ersatzschaltbild einer Ersatzschaltung der in Fig. 7 gezeigten Bildlesevorrichtung;
Fig. 9 zeigt ein Zeitverlaufsdiagramm zur Verdeutlichung der Spannungssignalform bei einem bevorzugten Beispiel zur Ansteuerung der Bildlesevorrichtung;
Die Fig. 10A und 10B sind Signalformdiagramme zur Verdeutlichung eines Wechsels bei dem Ausgangsstrom;
Fig. 11 zeigt die Verdeutlichung eines vierten Beispiels für eine Bildlesevorrichtung;
Fig. 12 zeigt eine Schnittansicht eines Beispiels des fotoelektrischen Wandlungsabschnittes bei der in Fig. 11 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 13 zeigt eine Draufsicht eines wesentlichen Abschnittes eines ersten Ausführungsbeispiels der beanspruchten erfindungsgemäßen Bildlesevorrichtung;
Fig. 14 zeigt ein Beispiel eines Ersatzschaltbildes für eine Ersatzschaltung des in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiels;
Fig. 15 zeigt eine grafische Darstellung der Charakteristik einer aus einer Vielzahl von Blöcken zusammengesetzten Fotosensoreinheit, wobei insbesondere der Zusammenhang zwischen der Biasspannung Vsg und dem fotoelektrischen Strom IP in jedem Block verdeutlicht ist;
Fig. 16 zeigt ein Ersatzschaltbild einer weiteren Ersatzschaltung der in Fig. 8 gezeigten Vorrichtung; und
Fig. 17 zeigt eine Schnittansicht eines wesentlichen Abschnitts eines zweiten Ausführungsbeispiels der beanspruchten erfindungsgemäßen Bildlesevorrichtung.
Beispiele für Bildlesevorrichtungen und bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend unter Bezugsnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben.
Fig. 2A zeigt eine Schnittansicht eines wesentlichen Abschnitts eines ersten Beispiels für eine Bildlesevorrichtung entlang der Linie A-A aus Fig. 2B, welche eine Draufsicht einer Sensoreinheit des ersten Beispiels zeigt. Bei diesen Figuren werden die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung gleicher Teile oder Elemente verwendet, wie sie in Fig. 9 auftreten.
Das erste Beispiel einer Bildlesevorrichtung weist eine Sensoreinheit 108 auf, die eine aus einem elektrisch leitenden Werkstoff wie einem Metall ausgebildete Lichtabschirmschicht 112 beinhaltet, und die an ein später angeführtes elektrisches Ansteuerungssystem derart angeschlossen ist, daß eine Gate-Elektrode gebildet wird, die mit einem Paar Hauptelektroden 116 (Source-Elektrode) und 117 (Drain-Elektrode) zusammenwirkt. Die Hauptelektroden 116 und 117 weisen eine kammartige Gestalt auf, so daß sie ineinandergreifen, wodurch ein Lichtempfangsfenster 118 in Zick-Zack-Form als Lichtempfangsabschnitt dazwischen ausgebildet wird, wie es in Fig. 2B gezeigt ist. Das durch die Originalvorlage P reflektierte Licht wird durch den durch das Fenster 118 freigelegten Abschnitt der Halbleiterschicht 14 empfangen, so daß es in einen fotoelektrischen Strom umgewandelt wird.
Die in den Fig. 2A und 2B gezeigte Sensoreinheit 108 entspricht einem Bit (Zelle) der Bildauslesung. Es ist möglich einen eindimensionalen Zeilensensor auszubilden, indem eine Vielzahl derartiger Sensoreinheiten 8 auf einem Substrat 11 regelmäßig angeordnet werden. Durch die regelmäßige Anordnung von 1728 Stück derartiger Sensoreinheiten 108 in Richtung der Breite der Originalvorlage P, d. h. in Richtung senkrecht zu der durch einen Pfeil in Fig. 2A angezeigten Originalzuführungsrichtung, ist es beispielsweise möglich, eine Leseauflösung von 8 Zeilen/mm über die Breite (216 mm) eines A4-großen Papiers zu erhalten. Die Bildlesevorrichtung weist weiterhin Ladungsansammlungseinheiten (Kondensatoreinheiten) zur Ansammlung der Ausgabe der Fotosensoreinheiten, Schaltungseinheiten zur Übertragung der angesammelten Ladungen zur Signalverarbeitung und notwendige Metallisierungsstrukturen auf. Diese Einheiten können auf dem Substrat in einem einzigen Herstellungsvorgang ausgebildet werden.
Fig. 3A zeigt eine Draufsicht eines zweiten Beispiels, bei dem die Fotosensoreinheiten,
Ladungsansammlungseinheiten und Schaltungseinheiten integriert ausgebildet sind. Die Fig. 3B und 3C zeigen Schnittansichten entlang den Linien B-B bzw. C-C aus Fig. 3A.
Dieses Beispiel der Bildlesevorrichtung weist eine Vielzahl von Einheiten mit jeweils einem Gate-Matrix- Metallisierungsabschnitt 210, einer Fotosensoreinheit 208, einer Ladungsansammlungseinheit 212, einer einen Übertragungsschalter 213A und einen Entladungsschalter 213B zum Zurücksetzen der Ladungsansammlungseinheit 212 enthaltenden Schalteinheit 213, einer Metallisierung zum Übertragen der Ausgabe von dem Übertragungsschalter 213A zu einer nachstehend angeführten
Signalverarbeitungseinheit und einem Ladekondensator zur Ansammlung und Lesen der durch den Übertragungsschalter 213A übertragenen Ladungen auf.
Bei diesem Beispiel ist die allgemein für die Fotosensoreinheit 208, den Übertragungsschalter 213A und den Entladungsschalter 213B verwendete fotoleitende Halbleiterschicht 14 aus einer a-Si : H-Schicht ausgebildet, während die isolierende Schicht 203 durch eine durch Glimmentladung ausgebildete Siliziumnitridschicht (SiNH) gebildet wird.
Die Fig. 3A zeigt lediglich die Metallisierungsschichten der oberen und unteren Elektrode. Die fotoleitende Halbleiterschicht 14 und die isolierende Schicht 203 sind nämlich zur Verdeutlichung der Zeichnung weggelassen. Die fotoleitende Halbleiterschicht 14 und die isolierende Schicht 203 werden gemeinsam für die Fotosensoreinheit 208, die Ladungsansammlungseinheit 212, den Übertragungsschalter 213A und den Entladungsschalter 213B verwendet. Diese Schichten 14 und 203 weisen außerdem zwischen der oberen Elektrodenmetallisierung und dem Substrat angeordnete Abschnitte auf. Damit ein ohmscher Kontakt erzielt wird, wird eine n-dotierte a-Si : H-Schicht zwischen der oberen Elektrodenmetallisierung und der fotoleitenden Halbleiterschicht angeordnet.
Die Metallisierungsstruktur bei dem in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Zeilensensor ist derart, daß die Ausgabesignalleitungen der Sensoreinheiten andere Leitungen nicht überschneiden oder kreuzen, damit ein beliebiges Übersprechen zwischen Signalanteilen und Induktionsrauschen beseitigt wird, welches andernfalls durch die Gate-Elektroden-Metallisierung verursacht werden kann.
Die Fotosensoreinheit 208 weist obere Elektrodenmetallisierungen 216 und 217 auf. Das durch das Lichteinfallsfenster 219 eindringende Licht wird durch die Oberfläche des Originals reflektiert und trifft auf die fotoleitende Halbleiterschicht 14 auf, so daß eine Veränderung des zwischen den kammförmigen gegenüberliegenden oberen Elektrodenmetallisierungen 216 und 217 fließenden elektrischen Stromes verursacht wird. Das Bezugszeichen 202 bezeichnet eine aus einem elektrisch leitenden und lichtabschirmenden Werkstoff wie einem Metall ausgebildete und an eine nachstehend angeführte elektrische Ansteuerungseinheit angeschlossene Lichtabschirmschicht.
Die Ladungsansammlungseinheit 212 ist zusammengesetzt aus einer unteren Elektrodenmetallisierung 214, einem durch eine auf der unteren Elektrodenmetallisierung 214 ausgebildete isolierende Schicht 203 und der fotoleitenden Halbleiterschicht 14 gebildeten dielektrischen Abschnitt, und einer elektrischen Metallisierung, die eine Verlängerung der oberen Elektrodenmetallisierung 217 der Fotosensoreinheit ist und auf der fotoleitenden Halbleiterschicht 14 angeordnet ist. Die Ladungsansammlungseinheit 212 weist einen Aufbau auf, der dem des bekannten MIS-Kondensators (Metall- Isolierung-Halbleiter) entspricht. Die Ladungsansammlungseinheit kann entweder mit einer positiven oder einer negativen Vorspannung arbeiten. Es wird jedoch angemerkt, daß stabile Kapazitäts- und Frequenzeigenschaften durch negatives Vorspannen der unteren Elektrodenmetallisierung 214 erhalten werden.
Fig. 3C zeigt die Schaltereinheit 213, welche den Übertragungsschalter 213A und den Entladungsschalter 213B aufweist und als Dünnschichttransistor (TFT) aufgebaut ist. Der Übertragungsschalter 213A ist durch eine als Gate-Elektrode dienende untere Elektrodenmetallisierung 224, eine als Gate-Isolationsschicht dienende isolierende Schicht 203, eine fotoleitende Halbleiterschicht 14, eine als Source-Elektrode dienende untere Elektrodenmetallisierung 225 und eine als Drain- Elektrode dienende obere Elektrodenmetallisierung 217 gebildet. Der Entladungsschalter 213B weist eine Gate- Isolationsschicht und eine fotoleitende Halbleiterschicht auf, welche durch die vorstehend angeführte isolierende Schicht 203 und fotoleitende Halbleiterschicht 14 gebildet sind. Der Entladungsschalter weist außerdem eine durch eine untere Elektrodenmetallisierung 227 gebildete Source-Elektrode, eine durch die untere Elektrodenmetallisierung 227 gebildete Gate-Elektrode und eine durch die obere Elektrodenmetallisierung 226 gebildete Drain-Elektrode auf. Das Bezugszeichen 234 bezeichnet eine an die Gate-Elektrode des Übertragungsschalters 213A angeschlossene untere Metallisierung.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird die n&spplus;-dotierte a-Si : H-Schicht 205 zwischen den oberen Elektrodenmetallisierungen 217, 225 und 226 und der fotoleitenden Halbleiterschicht 14 bereitgestellt, so daß ein ohmscher Kontakt bereitgestellt wird.
Der Zeilensensor mit dem beschriebenen Aufbau kann durch einen einzelnen Vorgang hergestellt werden, da alle Bestandteile wie die Fotosensoreinheit, die Ladungsansammlungseinheit, der Übertragungsschalter, der Entladungsschalter und die Matrixmetallisierungen geschichtete Strukturen aufweisen, die Schichten wie die fotoleitende Halbleiterschicht und die isolierende Schicht beinhalten.
Fig. 4 zeigt eine Schaltung, die äquivalent zu dem in den Fig. 3A-3C gezeigten Beispiel einer Bildlesevorrichtung ist.
Die Schaltung beinhaltet Fotosensoreinheiten S1, S2, ..., SN (nachstehend durch SY1 bezeichnet), Ladungsansammlungskondensatoren C1, C2, ..., CN (nachstehend CY1), welche die zur Ansammlung des fotoelektrischen Stromes von den Fotosensoreinheiten SY1 angepaßten Ladungsansammlungseinheiten 212 bilden, Übertragungsschaltereinheiten ST1, ST2, ..., STN (nachstehend STY1), die den Übertragungsschaltern 213A entsprechen und zur Übertragung der Ladungen von den Ladungsansammlungskondensatoren CY1 zu Ladekondensatoren CX1 angepaßt sind, die den Ladekondensatoren 223 entsprechen, und Entladungsschalter SR1, SR2, ..., SRN (nachstehend RY1), die den Entladungsschaltern 213B entsprechen und zum Zurücksetzen der Ladungen auf den Ansammlungskondensatoren CY1 angepaßt sind.
Der Fotosensor SY1, die Ansammlungskondensatoren CY1, die Übertragungsschalter STY1 und die Entladungsschalter SRY1 sind in entsprechenden Zeilen regelmäßig angeordnet. Die Bildlesevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist in M Blöcke unterteilt, wobei jeder N Stücke der Fotosensoreinheiten SY1, N Stücke der Ansammlungskondensatoren CY1, N Stücke der Übertragungsschalter STY1 und N Stücke der Entladungsschalter SRY1 beinhalten. Wenn beispielsweise ein Zeilensensor aus 1728 derartiger Einheiten zusammengesetzt ist, werden diese Einheiten in M Blöcke unterteilt, beispielsweise 54 Blöcke, wobei jeder N Einheiten enthält, beispielsweise 32 Einheiten. Die in regelmäßigen Anordnungen angeordneten Gate-Elektroden der Übertragungsschalter STY1 und Entladungsschalter SRY1 sind an den Matrix-Metallisierungsabschnitt 210 angeschlossen. Die Gate-Elektrode jedes Übertragungsschalters STY1 in jedem Block ist allgemein an die Gate-Elektroden der Übertragungsschalter STY1 des gleichen Rangs in anderen Blöcken angeschlossen. Die Gate-Elektrode jedes Entladungsschalters SRY1 von jedem Block ist in zyklischer Weise angeschlossen, d. h. an die Gate-Elektrode des Transferschalters SRY1 des nächsten Ranges in dem gleichen Block.
Die gemeinsame Metallisierung (Gateansteuerungsleitungen G1, G2, ..., GN) der Matrix-Metallisierung 210 wird durch eine Gateansteuerungseinheit 246 angesteuert.
Andererseits ist die Signalausgabe an die Signalverarbeitungseinheit 247 durch Führungsleitungen 214, d. h. Signalausgabeleitungen D1, D2, ..., DN angeschlossen.
Die Gate-Elektroden (Lichtabschirmschichten 202) der Fotosensoreinheiten S1, ..., SN, ..., SN x M sind an eine Ansteuerungsquelle 250 angeschlossen und mit einer negativen Biasspannung versorgt.
Den Gateansteuerungsleitungen G1, G2, ..., GN werden aufeinanderfolgend Auswahlimpulse VG1, VG2, VG3, ..., VGN von der Gateansteuerungseinheit 246 zugeführt. Wenn die Gateansteuerungsleitung G1 ausgewählt wird, wird der Übertragungsschalter ST1 angeschaltet und die in dem Ladungsansammlungskondensator C1 angesammelten Ladungen werden auf den Ladungskondensator CX1 übertragen. Dann wird die nächste Gateansteuerungsleitung G2 ausgewählt, so daß der nächste Übertragungsschalter ST2 angeschaltet wird, wodurch die in dem Ladungsansammlungskondensator C2 angesammelten Ladungen auf den Ladungskondensator CX2 übertragen werden und gleichzeitig der Ansammlungskondensator CX1 mittels des Entladungsschalters SR1 zurückgesetzt wird. Auf die gleiche Weise werden die Ansteuerungsleitungen G3, G4, ON aufeinanderfolgend ausgewählt, und es wird aufeinanderfolgend ein Lesebetrieb durchgeführt. Diese Betriebsweise wird für jeden aus der Vielzahl von Blöcken durchgeführt. Die Ausgaben VX1, VX2, ..., VXM werden zu den Eingangsabschnitten D1, D2, ..., DM der Signalverarbeitungseinheit 247 übertragen, damit sie von der Signalverarbeitungseinheit 247 in ein serielles Ausgabesignal gewandelt werden.
Bei diesem Beispiel wird aus dem nachstehend angeführten Grund eine negative Biasspannung an die Gate-Elektroden der Fotosensoren S1, ..., SN, SN x M angelegt.
Fig. 5 verdeutlicht die Veränderung der zwischen der Lichtabschirmschicht 112 und den oberen Elektroden 116, 117 ausgebildeten Kapazität, wie man sie beobachten kann, wenn die isolierende Schicht 203 und die Halbleiterschicht 14 des in Fig. 3A angezeigten Sensors aus einer 3000 Å dicken SiNH-Schicht bzw. einer 4000 Å dicken α-Si : H-Schicht ausgebildet werden. Diese Kapazität beinhaltet die durch die isolierende Schicht 203 und die Halbleiterschicht 14 bereitgestellten Kapazitäten. Die Kennlinie CP zeigt die Veränderung der Kapazität, wie man sie in einem dunklen Zustand erhält, d. h. wenn es kein Eingangslicht gibt. Eine in der Halbleiterschicht 14 ausgebildete Verarmungsschicht wird in der dicken Richtung mit dem steigenden Absolutwert der negativen Biasspannung in wachsendem Ausmaße größer. Folglich sinkt die Kapazität Cp mit steigendem Absolutwert der negativen Biasspannung Vsg nach und nach. Aus dieser grafischen Darstellung ist ersichtlich, daß sich die Verarmungsschicht über die gesamte Dicke der Halbleiterschicht 14 ausbreitet, wenn die Biasspannung Vsg -1 V beträgt. Dies bedeutet, daß eine beliebige durch die Kapazität im dunklen Zustand erzeugte unvorteilhafte Wirkung, d. h. ein beliebiger Einfluß des Dunkelstromes, beseitigt werden kann, indem an die Gate-Elektrode eine negative Biasspannung angelegt wird, die weniger als -1 V beträgt und hinsichtlich der Bereitstellung eines bestimmten Kapazitätsniveaus bei Lichtbestrahlung ausgewählt ist. Daher ist es möglich, das Signal/Rausch- Verhältnis durch Anlegen einer derartigen negativen Biasspannung zu verbessern.
Fig. 6 zeigt eine grafische Darstellung des fotoelektrischen Stromes IP in Abhängigkeit von der Biasspannung Vsg und der durch γ repräsentierten Lichtmengenabhängigkeit (Linearität) der Sensorcharakteristik. Eine durch γ = 1 repräsentierte Bedingung bedeutet den Idealzustand. Die in Fig. 6 gezeigte Charakteristik wurde durch die Durchführung eines Versuchs erhalten, bei dem die an die Drain- Elektrode (Elektrode 117 in Fig. 2A und Elektrode 217 in Fig. 3A) des Fotosensors angelegte Spannung variiert wurde. Der bei dem Experiment verwendete Fotosensor wies eine 4000 Å-dicke Halbleiterschicht 14 aus a-Si : H auf. Die Werte von fotoelektrischem Strom IP, Linearität y und dem Signal/Rausch-Verhältnis wurden für jeden der in Fig. 5 gezeigten Punkte (a)-(f) bewertet, und deren Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Sensoreigenschaften
wobei O "ausgezeichnet" bedeutet,
Δ? "gut" bedeutet, und
x "nicht so gut" bedeutet.
Eine Diskussion der Tabelle 1 wird beweisen, daß die Verarmungsschicht sich über die gesamte Dicke der Halbleiterschicht zur Reduzierung des Dunkelstroms auf einen vernachlässigbar kleinen Pegel ausbreitet, wenn die Spannung Vsg -1 V beträgt und daß merkliche Wirkungen bei den Verbesserungen des γ-Wertes und des Signal/Rausch- Verhältnisses erzielt werden können, indem eine Biasspannung unterhalb dieses Pegels an die Gate- Elektrode des Sensors angelegt wird. Es sei jedoch angemerkt, daß eine Biasspannung von nicht mehr als -10 V das Signal/Rausch-Verhältnis aufgrund eines steigenden Einflusses des Rauschens und einer Reduktion des Signalpegels IP entartet, obwohl der γ-Wert nennenswert hoch ist.
Daher ist bei diesem Beispiel die Ansteuerungseinheit 250 als Energiezufuhr mit veränderlicher Spannungsausgabe aufgebaut, die derart eingestellt wird, daß die Biasspannung hinsichtlich des niedrigen Potentials der oberen Elektrode in der Größenordnung von -1 V bis -10 V liegt, wodurch eine hohe Stabilität der Sensorcharakteristik erzielt wird.
Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß eine Verarmungsschicht in der fotoelektrischen Wandlerhalbleiterschicht ausgebildet wird, indem ein geeigneter Pegel einer negativen Biasspannung an die durch die Lichtabschirmschicht 112, 202 gebildete Gate- Elektrode angelegt wird, und daß die durch den Dunkelstrom erzeugte unvorteilhafte Wirkung zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses beseitigt wird, während eine hohe Linearität der Lichtmengenabhängigkeit erzielt wird.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Beispiel der Bildlesevorrichtung, bei der die Fotosensoreinheit, Ladungsansammlungseinheit und die Schaltereinheit als Einheit ausgebildet sind. Bei dieser Figur wurden zur Bezeichnung der Teile oder Elemente, welche den gleichen Aufbau wie jene des in den Fig. 3A-3C gezeigten Beispiels aufweisen können, die gleichen Bezugszeichen verwendet. In Fig. 7 bezeichnet das Bezugszeichen 230 eine Signalausgabematrix.
Fig. 8 zeigt eine Ersatzschaltung zu der in Fig. 7 gezeigten Vorrichtung.
Die Vorrichtung dieses Beispiels weist den Fotosensoreinheiten 208 entsprechende Fotosensoreinheiten Si,1, 5i,2, ..., 5i,N auf (nachstehend mit Si bezeichnet, wobei i die Blocknummer bezeichnet und 1-N die Bitnummern in jedem Block bezeichnen). Die Vorrichtung weist außerdem den Ladungsansammlungseinheiten 212 entsprechende Ansammlungskondensatoren Ci,1, Ci,2, ..., Ci,N (nachfolgend mit Ci bezeichnet), Übertragungsschalter STi,1, STi,2, ..., STi,N (nachstehend mit ST1 bezeichnet), welche den Übertragungsschaltern 213A entsprechen und zur Übertragung der Ladungen aus den Ansammlungskondensatoren Ci zu Ladekondensatoren CX&sub1;, CX&sub2;, ..., CXN (entsprechend den Ansammlungskondensatoren 223) angepaßt sind, und Entladungsschalter SRi,1, SRi,2, ..., SRi,N (nachstehend durch SRi bezeichnet), welche den Entladungsschaltern 213B entsprechen und zum Zurücksetzen der Ladungsansammlungskondensatoren Ci angepaßt sind, auf.
Die Fotosensoren Si, Ansammlungskondensatoren Ci, Übertragungsschalter STi und die Entladungsschalter 5% sind in entsprechenden Zeilen regelmäßig angeordnet. Die Bildlesevorrichtung dieses Beispiels ist in M Blöcke unterteilt, wobei jeder N Stück Fotosensoreinheiten SY1, N Stück Ansammlungskondensatoren CYi, N Stück Übertragungsschalter STi und N Stück Entladungsschalter 5% beinhaltet. Wenn beispielsweise ein Zeilensensor aus 1728 derartiger Einheiten zusammengesetzt ist, sind diese Einheiten in M Blöcke unterteilt, beispielsweise 54 Blöcke, von denen jeder N Einheiten, beispielsweise 32 Einheiten enthält. Die Gate-Elektroden von den in regelmäßigen Anordnungen angeordneten Übertragungsschalter STi und Entladungsschalter SRi sind an den Matrixmetallisierungsabschnitt 210 angeschlossen. Die Gate-Elektroden der Übertragungsschalter SCY1 in jedem Block sind in jedem Block i gemeinsam verbunden. Die Gate-Elektroden der Entladungsschalter SRi von jedem Block sind allgemein an die Gate-Elektroden der Übertragungsschalter im nächsten Block angeschlossen.
Die gemeinsame Metallisierung (Gateansteuerungsleitungen G1, G2, ..., GN) der Matrixmetallisierung 210 wird durch eine Gateansteuerungseinheit 246 angesteuert. Andererseits werden die Signalausgänge an der Blockbasis an die Signalverarbeitungseinheit 247 durch Führungsleitungen 214 angeschlossen, d. h. Signalausgabeleitungen D1, D2, ..., DN, die in der Gestalt einer Matrix angeordnet sind.
Die Gate-Elektroden (Lichtabschirmschichten 202) der Fotosensoreinheiten S1,1, ..., S1,N, 52,1 ...., SM,N werden an einer Ansteuerungsquelle 250 angeschlossen und mit einer negativen Biasspannung versorgt.
Den Gateansteuerleitungen G1, G2, ..., GN werden aufeinanderfolgend Auswahlimpulse VG1, VG2, VG3, ..., VGN von der Gateansteuerungseinheit 246 zugeführt. Wenn die Gateansteuerungsleitung G1 ausgewählt wird, wird der Übertragungsschalter ST&sub1; angeschaltet und die in dem Ladungsansammlungskondensator C1 angesammelten Ladungen werden auf die Ladekondensatoren CX&sub1;-CXN übertragen. Dann wird die nächste Gateansteuerungsleitung G2 ausgewählt, so daß der nächste Übertragungsschalter ST&sub2; angeschaltet wird, wodurch die in dem Ladungsansammlungskondensator C&sub2; angesammelten Ladungen zu den Ladekondensatoren CX&sub1;-CX&sub3;&sub2; übertragen werden und gleichzeitig der Ansammlungskondensator C1 mittels des Entladungsschalters SR&sub1; zurückgesetzt wird. Auf die gleiche Weise werden Ansteuerungsleitungen G3, G4, ..., GN aufeinanderfolgend ausgewählt und es wird aufeinanderfolgend ein Lesebetrieb durchgeführt. Diese Betriebsweise wird für jeden aus der Vielzahl von Blöcken durchgeführt. Die Ausgaben VX1, VX2, ..., VXN werden zu den Eingabeabschnitten D1, D2, ..., DN der Signalverarbeitungseinheit 247 übertragen, damit sie von der Signalverarbeitungseinheit 247 in ein serielles Ausgabesignal verändert werden.
Es wird ersichtlich sein, daß dieses Beispiel ebenfalls die unerwünschte Wirkung des Dunkelstromes beseitigt, so daß ein verbessertes Signal/Rausch-Verhältnis und eine hohe Linearität der Lichtmengenabhängigkeit gezeigt wird, indem die fotoelektrische Wandlerhalbleiterschicht durch das Anlegen eines geeigneten Pegels einer negativen Biasspannung an die Gate-Elektroden des Fotosensors Si in einer Verarmungsschicht verändert wird.
Fig. 9 zeigt ein Zeitverlaufsdiagramm zur Verdeutlichung eines Beispiels der Ansteuerung der Fotosensoren bei dem Bildlesegerät des Beispiels. In diesem Fall sind die in den Fig. 2A und 3A gezeigten Halbleiterschichten 12 ndotiert.
Unter Bezugnahme auf Fig. 9 wird eine Spannung V&sub0; zwischen der Hauptelektrode 117 oder 217 und der Hauptelektrode 116 oder 216 angelegt, wobei die Hauptelektrode 116 oder 216 auf einem Grundniveau gehalten wird. Die Spannung von 0 ist eine positive Spannung, d. h. die Bedingung V&sub0; > 0 ist erfüllt.
Während der gesamten Lesedauer T&sub1; des Sensorbetriebes wird eine Biasspannung V&sub1; durch eine Ansteuerungseinheit 250 (vergleiche Fig. 4 oder 6) an die eine Elektrode bildende Lichtabschirmschicht 112 oder 202 angelegt. Angesichts der Tatsache, daß die Halbleiterschicht 14 n- dotiert ist, wird die Biasspannung unter Erfüllung der Bedingung V&sub1; < 0 ausgewählt.
Eine weitere Spannung V&sub2; wird an die Lichtabschirmschicht 112 oder 212 während der Nichtlesedauer T&sub2; des Sensorbetriebes angelegt. Die Spannung V&sub2; wird unter Erfüllung der Bedingung
V&sub1; < V&sub2; < 0 gewählt.
Indem der Pegel der Biasspannung während der Nichtlesedauer T&sub2;&sub3; zur positiven Seite hin verschoben wird, ist es möglich, die Anstiegsrate des Ausgabestromes bemerkenswert zu erhöhen, wie von der nachstehenden Beschreibung ersichtlich sein wird.
Die Fig. 10A und 10B sind Signalverlaufsdiagramme zur Beschreibung der Veränderung in dem Ausgabestrom. Im einzelnen zeigt Fig. 10A die Veränderung bei dem Ausgabestrom wie man ihn beobachtet, wenn der Lichtimpuls unmittelbar vor Beginn des Lesebetriebes zugeführt wird, während Fig. 10B die Veränderung des Ausgabestromes zeigt, wie man ihn beobachtet, wenn in einem Moment unmittelbar vor dem Beginn des Lesebetriebes das Licht bereits zugeführt wurde.
Unter Bezugnahme auf Fig. 10A wird an dieser Stelle angenommen, daß die Biasspannung V&sub1; und die Impulsspannung V&sub2; -3 V bzw. -2,8 V betragen. Wenn die Impulsspannung V&sub2; an die Lichtabschirmschicht 112 oder 212 zum Starten des Lesevorgangs angelegt wird, wird das Potential der Lichtabschirmschicht 112 oder 212 zur positiven Seite hin verschoben, so daß aufgrund der Injektion von Elektronen von der Hauptelektrode 116 oder 216 in die Halbleiterschicht 14 ein großer elektrischer Strom fließt. Die derart injizierten Elektronen dienen zur Unterstützung der Rekombination von Elektronen und Löchern in der Halbleiterschicht 14. Folglich weist die Halbleiterschicht 14 eine geringere Anzahl von Löchern auf, so daß bei einer Zuführung von Licht der Anstieg des Ausgangsstromes verglichen mit dem Fall, bei dem das Potential der Lichtabschirmschicht 112, 212 festgestellt ist, leicht verzögert. Zur Kenntnisnahme ist die Veränderung des Ausgangsstromes, wie man ihn beobachtet, wenn das Potential der Lichtabschirmschicht festgestellt ist, durch eine gestrichelte Kennlinie gezeigt. Trotzdem ist die Signalform des Ausgangsstromes im Einklang mit dem Lichtimpuls, so daß die durch den Ausgabestrom angesammelte Ladungsmenge die durch das einfallende Licht getragene Lichtinformation darstellt.
Unter nachstehender Bezugnahme auf Fig. 10B wird ersichtlich sein, daß der Ausgabestrom dem Lichtimpuls auch in dem Falle entspricht, bei der das Licht zu einem Zeitpunkt unmittelbar vor dem Beginn des Lesevorgangs zugeführt wurde. Die Rekombination von Löchern in der Halbleiterschicht 14 wird nämlich auch in diesem Falle durch die Elektronen unterstützt, die in die Halbleiterschicht 14 als Folge des Anlegens der Impulsspannung V&sub2; an die Lichtabschirmschicht 112 oder 212 injiziert wurden. Daher gibt es keinen Lochüberschuß, wenn die Biasspannung V&sub1; erneut an die Lichtabschirmschicht 112 oder 212 angelegt wird, so daß der dem Dunkelzustand entsprechende Strompegel aufrechterhalten wird, damit ein Anstieg des Ausgangsstromes in Reaktion auf die Lichteingabe ermöglicht wird.
Es ist daher möglich, Unannehmlichkeiten wie jene zu beseitigen, die verursacht werden, wenn das Potential der Lichtabschirmschicht 112 oder 212 auf dem Vorspannungspegel V&sub1; festgestellt wird (vergleiche den gestrichelten Kurvenverlauf in Fig. 9) und die auf der nachfolgenden Elektrode erzeugte unvorteilhafte Wirkung durch das vorhergehende Ausgangssignal, indem die Impulsspannung V&sub2; an die Lichtabschirmschicht 112 oder 212 unmittelbar vor Beginn des Lesevorganges angelegt wird, so daß der Fotosensor zurückgesetzt wird.
Daher ist es möglich, ein Ausgangssignal zu erhalten, welches genau dem einfallenden Licht entspricht, und gleichzeitig eine höhere Ansprechzeit auf das Eingangslicht und eine höhere Geschwindigkeit des Lesebetriebes zu erzielen.
Bei den beschriebenen Beispielen werden die Ausgangssignale von den Fotosensoren in den Kondensatoren für den Erhalt der Lichtinformation angesammelt. Dieses Ansteuerungssystem ist jedoch lediglich verdeutlichend und es sind andere Verfahrensarten zur Ansteuerung verwendbar, vorausgesetzt, daß sie einen genau dem einfallenden Licht entsprechenden Ausgangsstrom erzeugen.
Die den durch die Halbleiterschicht des Fotosensors bei dem beschriebenen Beispiel fließenden, den Strom tragenden elektrischen Ladungsträger sind Elektronen. Für den einschlägigen Durchschnittsfachmann wird es ersichtlich sein, daß beschriebenen Ausführungsbeispiele gleichwertig verwirklicht werden können, indem p-dotierte oder intrinsische Halbleiterschichten 14 verwendet werden, die Löcher als Träger des elektrischen Stromes verwenden, wenngleich die Polaritäten der Spannungen umgedreht werden müssen. Daher werden die Spannungen unter Erfüllung der Bedingung V&sub1; < V&sub2; < 0 ausgewählt, wenn die Ladungsträger wie in den beschriebenen Ausführungsbeispielen Elektronen sind, wohingegen, wenn die Ladungsträger Löcher sind, die Spannungen unter Erfüllung der Bedingung V&sub1; > V&sub2; > 0 ausgewählt werden. Wenn die Halbleiterschicht 14 intrinsisch ist, werden die den elektrischen Strom tragenden Ladungsträger in Übereinstimmung mit dem Leitungstyp der ohmschen Kontaktschicht 15 oder 205 bestimmt.
Bei den beschriebenen Ansteuerungsverfahren ist eine vollständige Beseitigung irgendeines Einflusses der Ausgabe des vorhergehenden Lesevorganges möglich, indem an die Lichtabschirmschicht eine Spannung der gleichen Polarität wie die der Biasspannung aber mit einem kleineren Absolutwert als die Biasspannung während der Nichtleseperiode des Betriebes angelegt wird. Folglich wird die Reaktion auf das Eingangslicht verbessert und die Ausgabe des Lesevorganges entspricht korrekt dem Betrieb. Folglich wird die Reaktion auf das Eingangslicht verbessert und die dem Eingangslicht korrekt entsprechende Ausgabe des Lesevorganges kann stabil erhalten werden. Daher zeigt die Bildlesevorrichtung dieses Beispiels eine Reaktion auf einfallendes Licht, die verglichen mit der bekannter Vorrichtungen wesentlich überlegen ist.
Das Beispiel kann derart aufgebaut werden, daß es einen Zeilensensor mit einer Vielzahl von Bildelementsensoren mit jeweils dem beschriebenen Aufbau und Betriebsweise aufweisen. Mit einem derartigen Zeilensensor ist es möglich, die Originalvorlage mit einer hohen Geschwindigkeit zu lesen.
Fig. 11 zeigt noch ein weiteres Beispiel einer Bildlesevorrichtung. Dieses Beispiel weist das Merkmal der Verwendung eines Zeilensensors mit Echtgröße auf. Eine Originalvorlage P ist auf die Zuführung durch eine Zuführungswalze 301 in die durch den Pfeil f angezeigte Richtung angepaßt. Die Zuführungsrolle 301 weist eine Achse auf, die auf einem geeigneten Abschnitt des i Gehäuses eines Bildlesegerätes drehend gelagert ist. Das Bildlesegerät weist weiterhin einen derart angeordneten Leseabschnitt 303 auf, daß er der Zuführungswalze 301 gegenüber liegt. Der Leseabschnitt 303 beinhaltet eine Blattfeder 305, welche ein Element zum elastischen Andrücken des Originals P auf die Zuführungswalze 301 über die gesamte Breite des Originals P ist, eine regelmäßige LED-Anordnung 307 als Beleuchtungseinrichtung für das Original P, ein aus konvergenten optischen Fasern zusammengesetztes optisches System 305 zum Zusammenführen des von dem Original P reflektierten Lichtes, einen fotoelektrische Wandlerelemente (Fotosensoren) beinhaltenden fotoelektrischen Wandlerabschnitt 308 zum Umwandeln des zusammengeführten Lichtes in elektrische Signale und ein Strukturelement 310, welches die zuvor aufgeführten Bestandteile des Leseabschnitts 303 trägt.
Beim Betrieb wird die Zuführungswalze 301 durch eine geeignete (nicht gezeigte) Ansteuerungseinrichtung angesteuert, so die auf die Zuführungswalze 301 durch das Andrückelement 305 angedrückte Originalvorlage P in Richtung des Pfeiles f zugeführt wird. Während der Zuführung der Originalvorlage P wird die bildtragende Oberfläche der Originalvorlage durch die regelmäßige LED- Anordnung 301 beleuchtet und das von der bildtragenden Oberfläche reflektierte Licht wird durch das optische System 309 zu dem fotoelektrischen Wandlerabschnitt 308 übertragen, wodurch das Bild auf der Originalvorlage P nach und nach gelesen wird.
Fig. 12 zeigt ein Beispiel der den fotoelektrischen Wandlerabschnitt 308 bildenden Fotosensoreinheit. Der Fotosensor weist ein aus Glas oder Keramiken ausgebildetes isolierendes Substrat 311 auf, auf dem eine Hilfselektrode 312 und eine isolierende Schicht 13 ausgebildet sind. Die Hilfselektrode 312 und die isolierende Schicht 13 werden durch eine Halbleiterschicht 14 überlagert, die wiederum durch ein Paar Hauptelektroden 316 und 317 überlagert wird, wobei für einen ohmschen Kontakt eine dotierte Halbleiterschicht 315 dazwischen gebracht wurde. Der Raum zwischen der Hauptelektrode 316 und 317 bildet ein Lichtempfangsfenster 318 als lichtempfangender Abschnitt. Die Anordnung und andere Bedingungen für die Elektroden 312, 316 und 317 können die gleichen sein wie die bei dem in Verbindung mit den Fig. 3A-3B beschriebenen Beispiel.
Beim Betrieb trifft das durch das Bild reflektierte Licht L auf die Oberfläche der Halbleiterschicht 14 durch das Lichtempfangsfenster 318 auf, während eine Ansteuerungsspannung mit hohem Pegel zwischen die Hauptelektrode 317 und die Hauptelektrode 316 derart angelegt wird, daß die Elektrode 317 das höhere Potential aufweist. Folglich wird eine Veränderung bei dem durch die Halbleiterschicht 14 zwischen den Elektroden 316 und 317 fließenden elektrischen Strom verursacht, und diese Veränderung bei dem elektrischen Strom wird als das die Bildlesedaten darstellende Ausgangssignal aufgegriffen. Es ist möglich, den Ausgang des Fotosensors zu stabilisieren und ein hohes Maß an Übereinstimmung zwischen der Intensität des empfangenen Lichtes und dem Pegel des Ausgangsstromes zu erzielen, indem an die Hilfselektrode 312 ein geeigneter Spannungspegel gemäß den Ausführungen dieser Beschreibung angelegt wird.
Die Sensoreinheit entspricht einem Bit (Zelle) des Bildlesegerätes. Es ist möglich, einen eindimensionalen Zeilensensor in Echtgröße auszubilden, indem eine Vielzahl derartiger Sensoreinheiten auf einem Substrat 11 angeordnet werden. Durch die Anordnung von beispielsweise 1728 Stück derartiger Sensoreinheiten in Richtung der Breite der Originalvorlage P, d. h. in senkrechter Richtung zu der durch einen Pfeil in Fig. 11 angezeigten Originalvorlagenzuführungsrichtung, ist es möglich, eine Leseauflösung von 8 Zeilen/mm über die Breite (216 mm) eines A4-großen Papiers zu erhalten. Wie bei dem in Verbindung mit den Fig. 3A-3C erläuterten Beispiel, weist die Bildlesevorrichtung dieses Beispiels weiterhin Ladungsansammlungseinheiten (Kondensatoreinheiten) zur Ansammlung der Ausgaben der Fotosensoreinheiten, Schaltereinheiten zur Übertragung der angesammelten Ladungen für die Signalverarbeitung und notwendige Metallisierungsstrukturen auf. Diese Einheiten können auf dem Substrat in einem einzigen Herstellungsvorgang ausgebildet werden.
Fig. 13 zeigt eine Draufsicht eines ersten Ausführungsbeispiels der beanspruchten Erfindung, bei der die Fotosensoreinheiten Ladungsansammlungseinheiten und Schaltereinheiten integriert ausgebildet werden.
Dieses Ausführungsbeispiel der Bildlesevorrichtung weist eine Vielzahl von Einheiten mit jeweils einem Gate- Matrixmetallisierungsabschnitt 410, einer Fotosensoreinheit 408, einer Ladungsansammlungseinheit 412, einer einen Übertragungsschalter 413A und einen Entladungsschalter 413B zum Zurücksetzen der Ladungsansammlungseinheit 412 beinhaltende Schaltereinheit 413, einer Metallisierung zum Übertragen der Ausgabe von dem Übertragungsschalter 413A an eine später angeführte Signalverarbeitungseinheit und einen Ladekondensator 423 zum Ansammeln und Lesen der durch den Übertragungsschalter 413A übertragenen Ladungen auf.
Diese Bestandteile können in einem geschichteten Aufbau angeordnet sein, ähnlich zu dem durch die Elemente 210, 208, 212, 213 und 223 gebildeten bei dem in den Fig. 3A-3C gezeigten Beispiel.
In Fig. 13 bezeichnen die Bezugszeichen 416 und 417 als Source- bzw. Drain-Elektroden dienende Elekrodenmetallisierungen, während 402 eine als Gate- Elektrode dienende Hilfselektrodenmetallisierung bezeichnet. Die Hilfselektrode ist an eine später angeführte Ansteuerungseinheit angeschlossen. Dieses Ausführungsbeispiel einer Bildlesevorrichtung ist frei von irgendwelchen Lichteinfallsfenstern, da es nicht für die Beleuchtung von der Rückseite des Substrats 411 gestaltet ist.
Der Zeilensensor mit dem beschriebenen Aufbau kann durch einen einzigen Vorgang hergestellt werden, da alle Bestandteile wie die Fotosensoreinheit, die Ladungsansammlungseinheit, der Übertragungsschalter, der Entladungsschalter und die Matrixmetallisierungen geschichtete Strukturen unter Beinhaltung von Schichten wie der fotoleitenden Halbleiterschicht und der isolierenden Schicht aufweisen.
Fig. 14 zeigt ein Ersatzschaltbild der in Fig. 13 gezeigten Bildlesevorrichtung. Diese Schaltung kann außerdem als Alternative für die Ersatzschaltung des in den Fig. 3A-3C gezeigten Beispiels verwendet werden.
Die Schaltung beinhaltet den Fotosensoreinheiten 208 oder 408 entsprechende Fotosensoreinheiten S1, S2, ..., SN (nachstehend mit SY1 bezeichnet), zum Ansammeln des fotoelekrischen Stroms von den Fotosensoreinheiten SY1 angepaßte und die Ladungsansammlungseinheit 212 oder 412 bildende Ladungsansammlungskondensatoren C1, C2, ..., CN (nachstehend CY1), Übertragungsschaltereinheiten ST1, ST2, ..., STN (nachstehend STY1), die den Übertragungsschaltern 213A oder 413A entsprechen und zum Übertragen der Ladungen von den Ansammlungskondensatoren CY1 zu Ladekondensatoren CX1 angepaßt sind, die wiederum den Ladekondensatoren 223 oder 423 entsprechen, und Entladungsschalter SR1, SR2, ..., SRN (nachstehend SRY1), die den Entladungsschaltern 213B oder 413A entsprechen und zum Zurücksetzen der Ladungen auf den Ansammlungskondensatoren CY1 angepaßt sind.
Die Fotosensoren SY1, Ansammlungskondensatoren CY1, Übertragungsschalter STY1 und die Entladungsschalter SRY1 sind in entsprechenden Pfeilen regelmäßig angeordnet. Die Bildlesevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist in M Blöcke sektioniert, die jeweils N Stück Fotosensoreinheiten SY1, N Stück Ansammlungskondensatoren CY1, N Stück Übertragungsschalter STY1 und N Stück Entladungsschalter SRY1 beinhalten. Wenn beispielsweise ein Zeilensensor aus 1728 derartiger Einheiten zusammengesetzt ist, sind diese Einheiten in M Blöcke unterteilt, beispielsweise 54 Blöcke, von denen jeder N Einheiten enthält, beispielsweise 32 Einheiten. Die Gate- Elektroden der in regelmäßigen Anordnungen angeordneten Übertragungsschalter STY1 und Entladungsschalter SRY1 sind an den Matrixmetallisierungsabschnitt 210 angeschlossen. Die Gate-Elektrode jedes Übertragunsschalters STYi ist gemeinschaftlich an die Gate-Elektroden der Übertragungsschalter STY1 des gleichen Ranges in anderen Blöcken i angeschlossen.
Die Gate-Elektroden der Entladungsschalter SR1 in jedem Block sind auf zylindrische Weise mit den Gate-Elektroden der Übertragungsschalter des nächsten Ranges in dem gleichen Block verbunden.
Die gemeinsame Metallisierung (Gateansteuerungsleitungen G1, G2, ..., GN) der Matrixmetallisierung 210 oder 410 wird durch eine Gateansteuerungseinheit 246 angesteuert. Andererseits ist der Signalausgang über Führungsleitungen 214 oder 414, d. h. Signalausgangsleitungen D1, D2, ..., DM, an die Signalverarbeitungseinheit 247 angeschlossen.
Die Gate-Elektroden (Lichtabschirmschichten 202 oder Hilfselektrode 402) der Fotosensoreinheiten S1, ..., SN, ..., SN x M der jeweiligen Blöcke sind an einer Ansteuerungsquelle 250 angeschlossen und mit geeigneten Pegeln von Biasspannungen VSG1, ..., VSGM versorgt, so daß ein fotoelektrischer Strom ohne wesentliche lokale Verteilung erhalten wird. Daher empfangen verschiedene Blöcke verschiedene Pegel der vorspannenden Spannung VSG. Die Einrichtung zum Anlegen unterschiedlicher Pegel einer vorspannenden Spannung an unterschiedliche Blöcke kann durch eine Energiezuführung mit variabler Spannung gebildet werden, bei der zum Zeitpunkt der Herstellung der Bildlesevorrichtung verschiedene Pegel für die jeweiligen Blöcke einstellbar sind. Alternativ werden Verstärker mit variabler Verstärkung unter der Steuerung einer Steuervorrichtung mit einer CPU und einer Speichervorrichtung verwendet, die in Übereinstimmung mit den von dem Speicher zu dem Zeitpunkt der Initialisierung der Bildlesevorrichtung gelesenen Werte eingestellt wird.
Den Gateansteuerungsleitungen G1, G2, ..., GN werden aufeinanderfolgend Auswahlimpulse VG1, VG2, VG3, ..., VGN von der Gateansteuerungseinheit 246 zugeführt. Wenn die Gateansteuerungsleitung G1 ausgewählt wird, wird der Übertragungsschalter ST1 angeschaltet und die in dem Ladungsansammlungskondensator C1 angesammelten Ladungen werden auf den Ladekondensator CX1 übertragen. Dann wird die nächste Gateansteuerungsleitung G2 ausgewählt, so daß der nächste Übertragungsschalter ST2 angeschaltet wird, wodurch die in dem Ladungsansammlungskondensator C2 angesammelten Ladungen auf den Ladekondensator CX1 übertragen werden und gleichzeitig der Ansammlungskondensator C1 mittels des Entladungsschalters SR1 zurückgesetzt wird. Auf gleiche Weise werden die Ansteuerungsleitungen G3, G4, ..., GN aufeinanderfolgend ausgewählt und es wird aufeinanderfolgend ein Lesebetrieb durchgeführt. Dieser Betriebsvorgang wird für jeden der Vielzahl von Blöcken durchgeführt. Die Ausgaben VX1, VX2, VXM werden an die Eingabeabschnitte D1, D2, ..., DM der Signalverarbeitungseinheit 247 übertragen, wobei sie von der Signalverarbeitungseinheit 247 in ein serielles Ausgabesignal verändert werden.
Fig. 15 zeigt das Ergebnis einer Messung des fotoelektrischen Stromes Ip, der in einem eindimensionalen Zeilensensor als Beispiel für einen die Bildlesevorrichtung der Erfindung bildenden Fotosensor erzeugt wurde, wobei der Zeilensensor in 14 Blöcke sektioniert ist. Die erzielten Meßergebnisse, wenn die Pegel der Biasspannung Vsg für die jeweiligen Blöcke verändert wurden, sind durch einen gestrichelten Kurvenverlauf gezeigt, während die erzielten Ergebnisse, wenn die Biasspannung Vsg nicht eingestellt wurde, durch einen durchgezogenen Kurvenverlauf gezeigt sind. Die Messung wurde durch eine derartige Anordnung durchgeführt, daß das Licht im wesentlichen einheitlich in Richtung der Breite des Originals mit einer einheitlichen Oberflächenbeschaffenheit einfällt, so daß das reflektierte Licht im wesentlichen einheitlich über die Länge des Zeilensensors auf den Zeilensensor auftrifft. Aus dieser Figur ist ersichtlich, daß die Verteilung des fotoelektrischen Stromes bemerkenswert abgeflacht ist, wenn die Biasspannung Vsg für die jeweiligen Blöcke im Vergleich zu dem Fall variiert wird, bei dem die Biasspannung Vsg nicht eingestellt wird. Das bedeutet, daß ein konstanter Pegel des fotoelektrischen Stromes über die gesamte Länge des Zeilensensors erhalten wird, vorausgesetzt, daß die Biasspannung Vsg entlang der Länge des Zeilensensors geeignet eingestellt wird. Dies wiederum beseitigt das Erfordernis einer teuren Korrekturschaltung, die bei der Signalverarbeitungsschaltung 247 der bekannten Bildlesevorrichtungen wesentlich erforderlich ist, oder es vereinfacht den Aufbau und reduziert die Herstellungskosten einer derartigen Korrektschaltung als Alternativen.
Fig. 16 zeigt eine Abwandlung der in Fig. 8 gezeigten Ersatzschaltung. Bei dieser Figur wurden die gleichen Bezugszeichen für die in Fig. 3 auftretenden gleichen Teile oder Elemente verwendet.
Die Fotosensoreinheiten Si,1, 5i,2, ..., 5i,N (nachstehend mit Si bezeichnet) entsprechen den Fotosensoreinheiten 208. Die Ersatzschaltung weist außerdem Ansammlungskondensatoren Ci,1, Ci,2, ..., C1,N (nachfolgend durch Ci bezeichnet), die den Ladungsansammlungseinheiten 212 entsprechen, Übertragungsschalter STi,1, STi,2, ..., STi,N (nachstehend mit STi bezeichnet), die den Übertragungsschaltern 213A entsprechen und zum Übertragen der Ladungen der Ansammlungskondensatoren Ci zu Ladekondensatoren CX&sub1;, CX&sub2;, ..., CXN (die den Ansammlungskondensatoren 223 entsprechen) angepaßt sind, und Entladungsschalter SRi,1, SRi,2, ..., SRi,N auf (nachstehend mit SRi bezeichnet), die den Entladungsschaltern 213B entsprechen und zum Zurücksetzen der Ladungsansammlungskondensatoren Ci angepaßt sind.
Die Fotosensoreinheiten Si, Ansammlungskondensatoren Ci, Übertragungsschalter STi und Entladungsschalter SRi, sind in entsprechende Zeilen regelmäßig angeordnet. Die Bildlesevorrichtung dieses Ausführungsbeispiels ist in M Blöcke sektioniert, wobei jeder N Stück Fotosensoreinheiten SY1, N Stück Ansammlungskondensatoren CYi, N Stück Übertragungsschalter STi und N Stück Entladungsschalter SR1 beinhaltet. Wenn beispielsweise ein Zeilensensor aus 1728 derartiger Einheiten zusammengesetzt ist, sind diese Einheiten in M Blöcke unterteilt, beispielsweise 54 Blöcke, von denen jede N Einheiten enthält, beispielsweise 32 Einheiten. Die Gate- Elektroden der Übertragungsschalter STY und Entladungsschalter SRY1, die in regelmäßigen Anordnungen angeordnet sind, sind an den Matrixmetallisierungsabschnitt 210 angeschlossen. Die Gate-Elektrode der Übertragungsschalter STi in einem gleichen Block ist gemeinschaftlich angeschlossen. Die Gate-Elektroden der Entladungsschalter SRi jedes Blockes sind gemeinschaftlich angeschlossen und an die Gate- Elektroden der Übertragungsschalter des nächsten Blockes angeschlossen.
Die gemeinsame Metallisierung (Gateansteuerungsleitungen G1, G2, ..., GN) der Matrixmetallisierung 210 wird durch eine Gateansteuerungseinheit 246 angesteuert. Andererseits sind die Signalausgänge an die Signalverarbeitungseinheit 247 über Zuführungsleitungen 230 (Signalausgabeleitungen D1, D2, ..., DN) angeschlossen, die in Form einer Matrix angeordnet sind.
Die Gate-Elektroden (Lichtabschirmschichten 202) der Fotosensoreinheiten S1,1, ..., S1,N, S2,1, ..., SM,N sind mit einer Ansteuerungsquelle 250A auf Blockbasis verbunden und werden mit geeigneten Pegeln von Biasspannungen Vsg1, Vsg2, ..., Vsgm versorgt, wobei eine flache Verteilung des fotoelektrischen Stroms erzeugt wird.
Die Einrichtung zum Anlegen verschiedener Pegel von Biasspannungen an die entsprechenden Blöcke kann durch eine variable Energieversorgung mit den entsprechenden Blöcken entsprechender Pegel gebildet sein, wobei die Pegel zum Zeitpunkt der Herstellung der Bildlesevorrichtung eingestellt werden, oder es werden alternativ Verstärker mit veränderlicher Verstärkung unter der Steuerung einer Steuerungsvorrichtung mit einer CPU und einem Speicher verwendet, so daß die Steuereinrichtung den Verstärker in Übereinstimmung mit von dem Speicher gelesenen Werten zum Zeitpunkt der Initialisierung der Bildlesevorrichtung einstellt.
Den Gateansteuerungsleitungen G1, G2, ..., GN werden aufeinanderfolgend Auswahlimpulse VG1, VG2, VG3, ..., VGN von der Gateansteuerungseinheit 246 zugeführt. Wenn die Gateansteuerungsleitung G1 ausgewählt wird, wird der Übertragungsschalter ST&sub1; angeschaltet und die in dem Ladungsansammlungskondensator C1 angesammelten Ladungen werden zu den Ladekondensatoren CX&sub1;-CXN übertragen. Dann wird die nächste Gateansteuerungsleitung G2 ausgewählt, so daß der nächste Übertragungsschalter ST&sub2; angeschaltet wird, wodurch die in den Ladungsansammlungskondensatoren C&sub2; angesammelten Ladungen zu den Ladekondensatoren CX&sub1;-CXN übertragen werden und gleichzeitig der Ansammlungskondensator C&sub1; mittels des Entladungsschalters SR1 zurückgesetzt wird. Auf die gleiche Weise werden die Ansteuerungsleitungen G3, G4, ..., GN aufeinanderfolgend ausgewählt und es wird aufeinanderfolgend ein Lesebetrieb durchgeführt. Diese Betriebsweise wird für jeden aus der Vielzahl der Blöcke durchgeführt. Die Ausgaben VX1, VX2, ..., VXN werden zu den Eingabeabschnitten D1, D2, ..., DN der Signalverarbeitungseinheit 247 übertragen, wobei sie von der Signalverarbeitungseinheit 247 in ein serielles Ausgabesignal verändert werden.
Es ist ersichtlich, daß das vorstehend unter Bezugnahme auf Fig. 16 beschriebene Ausführungsbeispiel die gleichen Vorteile wie die durch das in Fig. 14 gezeigte Ausführungsbeispiel erzeugten Vorteile erzeugt.
Obwohl bei dem in Fig. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel die Sensoreinheiten in einer Vielzahl von Blöcken gruppiert sind, die mit verschieden eingestellten Pegeln einer Biasspannung Vsg versorgt werden, bildet die Frage, ob die Sensoreinheiten in Blöcke gruppiert sind, bzw. wenn sie gruppiert sind, die Anzahl der Blöcke keinen kritischen Abschnitt der Erfindung. Mit anderen Worten, es ist nicht wesentlich, daß die Sensoreinheiten in Blöcke gruppiert sind und, falls sie in Blöcke gruppiert sind, kann die Anzahl derartiger Blöcke nach Wunsch schwanken.
Gemäß den beschriebenen Ausführungsbeispielen wird auf gestaffelte Art und Weise angeordnet, wobei die Hauptelektroden und die Lichtabschirmabschnitte auf gegenüberliegenden Seiten der Halbleiterschicht angeordnet sind. Dies ist jedoch nicht ausschließend und die gleichen Vorteile werden durch eine Abwandlung hervorgebracht, bei der, wie in Fig. 17 gezeigt ist, aus Aluminium oder einem ähnlichen Material hergestellte Hauptelektroden 116, 117 auf der gleichen Seite einer Halbleiterschicht 14 wie die Lichtabschirmschicht 112 ausgebildet werden.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, stellt die Erfindung eine Bildlesevorrichtung mit einem Sensorabschnitt bereit, die hinsichtlich vieler Anforderungen verbessert ist, wobei der stabile Lesevorgang eines Bildes mit hoher Qualität der Leseausgabe sichergestellt ist.
Zusätzlich ermöglicht die erfindungsgemäße Bildlesevorrichtung eine leichte Einstellung der Ausgabe der Fotosensoreinheiten, so daß eine verbesserte Ausgabeverteilung entlang der Länge eines eindimensionalen Zeilensensors bereitgestellt wird, wenn ein derartiger Zeilensensor verwendet wird.
Folglich wird irgendeine bis jetzt notwendige beliebige teure Korrekturschaltung vollständig beseitigt oder, falls nicht, kann diese Korrekturschaltung durch eine preisgünstigere ersetzt werden.
Dies wiederum vermindert die Herstellungskosten einer Bildlesevorrichtung, die einen derartigen Zeilensensor beinhaltet.

Claims

1. Bildlesevorrichtung mit Photosensoreinheiten (108; 208) jeweils mit

einer Lichtabschirmschicht (112; 202), die aus einem elektrisch leitenden Werkstoff ist und in einem lichtdurchlässigen Substrat (11; 201) ausgebildet ist,

einer isolierenden Schicht (13; 203), die auf der Lichtabschirmschicht (112; 202) ausgebildet ist, einer Halbleiterschicht (14, 15), die auf der isolierenden Schicht (13; 203) ausgebildet ist, und einem Paar oberer Elektroden (116, 117; 216, 217), die auf der Halbleiterschicht (14, 15) bereitgestellt und voneinander beabstandet sind, dabei bildet der Raum zwischen den oberen Elektroden (116, 117; 216, 217) einen Lichtempfangsabschnitt, wobei Licht (L) von der Rückseite des lichtdurchlässigen Substrats (11, 201) durch ein auf dem transparenten Substrat (11; 201) ausgebildeten Fenster (19; 219), wo die Lichtabschirmschicht (112; 202), die isolierende Schicht (13; 203), die Halbleiterschicht (14, 15) und die oberen Elektroden (116, 117; 216, 217) nicht ausgebildet sind, auf ein Bild-tragendes Original (P) eingelassen wird, dabei wird das Licht durch das Original (P) reflektiert, so daß Licht den Lichtempfangsabschnitt der Photosensoreinheit (108; 208) erreicht, die Bildlesevorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß

die Photosensoreinheiten (108; 208) linear in einem Array in einer vorbestimmten Richtung auf dem Substrat (11; 201; 311) angeordnet sind,

das Array von Photosensoreinheiten (108; 208) in eine Vielzahl von Blöcken mit jeweils einer vorbestimmten Anzahl an Photosensoreinheiten (108; 208) gruppiert ist, wobei

Spannungssteuereinrichtungen (250; 250A) zur Steuerung des Pegels einer an jede der Lichtabschirmschichten der verschiedenen Blöcke von Photosensoreinheiten (108; 208) angelegten Biasspannung (VSG) angepaßt sind.

2. Bildlesevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Array von Photosensoreinheiten (108; 208) eine Länge aufweist, die der Breite des Originals (P) entspricht, das das zu lesende Bild trägt.

3. Bildlesevorrichtung nach einem beliebigen der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle (307) zur Bestrahlung des Originals (P).

4. Bildlesevorrichtung nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch Beförderungseinrichtungen (301) zur Beförderung des Originals (P).

5. Verfahren zur Betreibung einer Bildlesevorrichtung gemäß einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Schritte Anlegen einer ersten Biasspannung (V&sub1;) mit der Polarität der Ladungsträger, die den in der Halbleiterschicht (14) erzeugten photoelektrischen Strom an jeden der Lichtabschirmschichten (112; 202) während einem Leseintervall (T&sub1;) hauptsächlich tragen; und Anlegen einer zweiten Biasspannung (V&sub2;) mit der gleichen Polarität wie die der ersten Biasspannung (V&sub1;) und einem kleineren Absolutwert als der der ersten Biasspannung (V&sub1;) an jede der Lichtabschirmschichten (112; 202) während einem Nicht-Leseintervall (T&sub2;).

6, Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Biasspannung (V&sub2;) an jede der Lichtabschirmschichten (12; 202) für ein vorbestimmtes Intervall unmittelbar vor Beginn eines Lesevorgangs angelegt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Spannungssteuereinrichtungen (250; 250A) gesteuerte Pegel der Biasspannung (V&sub1;, V&sub2;) hoch genug ist, damit die Halbleiterschicht (14) in eine Verarmungsschicht über die gesamte Dicke der Halbleiterschicht (14) umgewandelt wird.