JP2511315Y2

JP2511315Y2 - 光源一体型イメ―ジセンサ

Info

Publication number: JP2511315Y2
Application number: JP1989101129U
Authority: JP
Inventors: 紀一山田
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1989-08-31
Filing date: 1989-08-31
Publication date: 1996-09-25
Anticipated expiration: 2004-08-31
Also published as: JPH0344363U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案はファクシミリやスキャナ等の読み取り部に用
いられる密着型イメージセンサに係り、特に原稿上の画
像を読み取る際の分解能を向上させるための構造に関す
るものである。

（従来の技術）従来、ファクシミリやスキャナ等に使用される密着型
の画像読取装置は、蛍光灯光源と、原稿幅長を有するイ
メージセンサと、原稿からの反射光をイメージセンサに
結像させる等倍光学系とから成り、原稿からの濃度に応
じた反射光による光信号を電気信号として直線状に配置
されたイメージセンサの受光素子アレイに蓄積し、この
電気信号を電気的走査によって時系列的に出力して画像
信号を得るものである。この画像読取装置によれば、縮
小光学系を用いる方式に比較して装置の小型化を図るこ
とができるが、等倍光学系としてロッドレンズアレイ等
を使用するので小型化に限度があるという欠点があっ
た。

そこで、超小型の画像読取装置として、光源としてEL
発光素子を用い、EL発光素子と密着型イメージセンサと
を一体化した光源一体型イメージセンサが提案されてい
る。

この光源一体型イメージセンサは、例えば第７図及び
第８図に示すように、基板100上に形成された受光素子
アレイ200と、基板300上に形成されたEL発光素子400と
を、透光層500を挟んで相対向するように配置して構成
される。前記受光素子アレイ200は、一列にアレイ状に
並べられた複数の受光素子201から成り、この受光素子2
01がイメージセンサにおける画素に対応している。

EL発光素子400は、発光層401を透明電極402と金属電
極403とで挾んで形成されている。金属電極403は、発光
層401から発光する光が受光素子201に直接入射しない遮
光層としての機能をもっている。また金属電極403には
前記受光素子201に対応するように複数の透光窓404が設
けられ、EL発光素子400から発光した光が、基板300の反
発光素子側に配置した原稿600面を照射し、その反射光7
00が受光素子アレイ200の各受光素子201に入射するよう
に構成している。

（考案が解決しようとする課題）しかしながら上述した画像読取装置の構造によると、
原稿600面からの反射光を受光素子201上に集光させる導
光系が備わっていないので次のような問題点があった。

すなわち、受光素子アレイ200の受光素子201aに着目
して説明すると、受光素子201aには、当該受光素子201a
が読み取るべき原稿面画素Ｚから透光窓404aを介して導
かれる反射光700のみならず、隣接する原稿面画素から
の不要な反射光800が透光窓404bを介して入射する。従
って、受光素子201aにおいては、反射光700と不要な反
射光800との総光量に対して電荷を蓄積するので、受光
素子201aから出力される電気信号は、原稿面画素Ｚの画
情報と隣接する原稿面の画情報とが重なり合ったものと
なってしまう。不要な反射光800の照射により受光素子2
01aに蓄積される電荷量は、原稿600面から受光素子201a
に達するまでの反射光800の光路長が長く入射角も大き
いので、反射光700によるものに比較すれば少ない値で
ある。しかし、この部分の原稿面が白である場合、その
反射光800は受光素子201aに対して影響を与える強さと
なり、受光素子の分解能（MTF）の低下をまねくという
問題点があつた。

本考案は上記実情に鑑みてなされたもので、イメージ
センサにおける一画素が読み取る原稿の領域以外からの
反射光による影響を補正して分解能（MTF）の向上を図
ることができる光源一体型イメージセンサを提供するこ
とを目的とする。

（課題を解決するための手段）上記従来例の問題点を解決するため本考案の光源一体
型イメージセンサは、複数の受光素子を一列に並べて成
る長尺状の受光素子アレイと、遮光層と、面状発光光源
とを順次積層して配置し、前記光源から発せられた光を
前記積層方向に対して垂直に配置する原稿上で反射させ
前記各受光素子へ導くために前記受光素子に対応して複
数の透光窓を前記遮光層に設けた光源一体型イメージセ
ンサにおいて、次の構成を含むことを特徴としている。

前記受光素子アレイの長尺方向と直交する方向に受光
素子のピッチと同じ距離を存しさせて補正用受光素子を
設ける。

この補正用受光素子の直上は、前記遮光層で覆われて
いる。

（作用）上記構成によると、原稿からの反射光は遮光層に設け
た透光窓を介して受光素子アレイに入射する。受光素子
アレイの各受光素子へは、直上の透光窓からの光のみな
らず隣接する透光窓からの光が入射する。本考案によれ
ば、補正用受光素子を設けることにより、この補正用受
光素子に入射する原稿からの反射光によって生成される
電荷を検出することができる。この補正用受光素子は、
前記受光素子アレイの長尺方向と直交する方向に前記受
光素子のピッチと同じ距離を存しさせて設けられている
ので、一つの受光素子に対して前記した隣接する透光窓
からの光が入射することによって生成される電荷を算出
することができ、この値を基に受光素子アレイの各受光
素子から抽出される電気信号を補正することができる。

（実施例）本考案の一実施例について図面を参照しながら説明す
る。

第１図は本考案の実施例に係る光源一体型イメージセ
ンサの平面説明図であり、第２図は第１図のII-II′線
断面説明図である。

この光源一体型イメージセンサは、絶縁基板１上に形
成した受光素子アレイ２と、透光性のガラス基板３上に
形成した面状のEL発光素子４とで、透光性のガラス基板
や膜厚の厚い透光性接着剤層から成る絶縁部材５を挟ん
で構成されている。

受光素子アレイ２は、主走査方向に離散的に形成され
た個別電極（クロムパターン）21と帯状の共通電極（IT
O）23とで光導電層（a-Si）22を挾持し、個別電極21,光
導電層22,共通電極23が重なり合う部分がセンサ画素と
なる複数の受光素子20を形成し、この受光素子20が一列
にライン状に並んで構成されている。受光素子アレイ２
は、受光素子20の画素密度が8dot/mm（受光素子ピッチ
ｌは125μｍ）で、全体として読み取り原稿幅と略同一
の長さを有する長尺状になっている。また、個別電極21
は原稿からの反射光が入射する方形状の受光部21aと引
き出し電極部21bとから成り、引き出し電極部21bの端部
は駆動用IC6のパッド７にボンディングワイヤ８を介し
て接続され、この駆動用IC6により各受光素子20で生成
された電荷が抽出されるようになっている。

そして、受光素子アレイ２の端部の受光素子20aの反
引き出し電極部21b側には、受光素子20の受光素子ピッ
チｌと同じ距離を存しさせて補正用受光素子９が設けら
れている。この補正用受光素子９は前記受光素子20と同
様に、クロム（Cr）から成る下部電極21′と酸化インジ
ウム・スズ（ITO）から成る上部電極33′とによりアモ
ルファスシリコン（a-Si）から成る光導電層22′を挟ん
だサンドイッチ構造をなしている。補正用受光素子９の
下部電極21′，光導電層22′，上部電極23′は、受光素
子20の個別電極21,光導電層22,共通電極23を形成する際
にそれぞれ同時に形成される。

補正用受光素子９の下部電極21′は、受光素子20の受
光部21aと同じ大きさの受光部21′ａを有し、受光素子2
0aの受光部21aに対峙するように位置している。すなわ
ち、補正用受光素子９は受光素子20aに対し、受光素子
アレイ２の長尺方向と直交する方向（副走査方向）に受
光素子ピッチｌだけずれた位置に設けられている。ま
た、補正用受光素子９の受光部21′ａの主走査方向側端
部からは、引き出し電極部21′ｂが引き出されている。
引き出し電極部21′ｂは駆動IC6の端部のパッド7aに接
続され、この駆動用IC6により補正用受光素子９で生成
された電荷が抽出されるようになっている。

EL発光素子４は、ZnS:Mn等から成る発光層43を、Y
₂O₃,Si₃N₄,BaTio₃等から成る絶縁層42,44で挾持し、更
にこれらをITO,In₂O₃,SnO₂等から成る共通電極41とアル
ミニウム等の金属から成り遮光層としての機能を有する
不透明な金属電極45とで挾持して構成される。

金属電極45には、発光層43から発光した光が原稿10を
照射し、その反射光が前記受光素子20に入射するよう
に、受光素子20の各受光部21a上にこの受光部21aより面
積が小さい方形状の透光窓46がそれぞれ開口形成されて
いるが、補正用受光素子９上には透光窓は形成されてい
ない。

また、受光素子20の分解能（MTF）は、金属電極45の
透光窓46の面積が一定範囲内であれば、金属電極45の透
光窓46と原稿10間の距離（ガラス基板３の厚さ）及び、
受光素子20と金属電極45の透光窓46間の距離（絶縁部材
５の厚さ）に大きく依存する。従って、EL発光素子４と
受光素子アレイ２とを絶縁するとともに、両者の距離を
確保するスペーサとして絶縁部材５を介在させている。

この光源一体型イメージセンサは、絶縁基板１上に受
光素子アレイ２と補正用受光素子９とを作製し、ガラス
基板３上にEL発光素子４を作製し、最後に受光素子20側
とEL発光素子４の金属電極45側とが相対向するように絶
縁部材５を介在させて接合して形成する。

すなわち、先ず透光性の絶縁基板１（例えばコーニン
グ社製7090）上にクロム（Cr）の着膜及びパターンニン
グを行ない複数の個別電極21a及び該個別電極21aの端部
に対応する下部電極21′ａを形成する。次に、アモルフ
ァスシリコン（a-Si）及び酸化インジウム・スズ（IT
O）を着膜し、それぞれ個別電極21a及び下部電極21′ａ
を覆い、かつ補正用受光素子９の引き出し電極部21′ｂ
を露出するようにパターンニングして光導電層22,22′
及び共通電極23,23′を形成する。すなわち、光導電層2
2及び光導電層22′、共通電極23及び共通電極23′は、
それぞれ一つの層として一体的に形成されている。ま
た、引き出し電極部21′ｂ上に光導電層22′及び共通電
極23′を設けないようにしたのは、この部分がセンサと
しての感度をもつのを防ぐためである。更に、絶縁基板
１上に複数の駆動IC6を実装し、駆動IC6のパッド7aと引
き出し電極部21′ｂと、駆動ICのパッド７と引き出し電
極部21bとをそれぞれワイヤボンディング８して接続す
る。

次にガラス基板３上にITO,In₂O₃,SnO₂等をスパッタ法
等で着膜して透明電極41を形成し、透明電極41上にY
₂O₃,Si₃N₄,BaTiO₃等を着膜して絶縁層42を形成し、絶縁
層42上にスパッタ法等でZnS:Mn,ZnS;TbF₃等を着膜して
帯状の発光層43を形成し、再度前記同様の絶縁層44を形
成し、絶縁層44上にアルミニウム等の金属を蒸着し、フ
ォトリソ法によりパターニングして透光窓46を有する金
属電極45を形成する。

そして、受光素子20の受光部21aと透光窓46とが相対
向するように絶縁部材５を介在させて接合する。

次に、上記のように構成した光源一体型イメージセン
サを用いてイメージセンサの出力を補正する補正原理に
ついて第３図を参照しながら説明する。

補正用受光素子９は、受光素子アレイ２の端部の受光
素子20aに対峙するように設けられている。各受光素子2
0の直上の原稿面画素からの反射光がそれぞれ透光窓46
a,46b,46cを通って各受光素子20a,20b,20cへ入射する光
量をA₁,A₂,A₃……Anとする。各受光素子20へは、直上の
原稿面画素からの反射光のみならず直上の原稿面画素に
隣接する原稿面からの反射光も入射する。また、補正用
受光素子９の直上には透光窓46が存在しないが、隣接す
る透光窓46a,46bを介して原稿面からの反射光が漏れる
ことにより補正用受光素子９へ入射する。この入射光量
は前記入射光量Ａに比例すると推定することができる。
従って、補正用受光素子９に対し、透光窓46a（水平方
向）からの漏れ込み率をα，透光窓46b（対角方向）か
らの漏れ込み率をβとすると、補正用受光素子９の受光
量Ｎは、Ｎ＝αA₁＋βA₂ （１）となる。また、補正用受光素子９は受光素子アレイの長
尺方向と直交する方向（副走査方向）に受光素子のピッ
チと同じ距離を存しさせたので、受光素子20aについて
隣接する透光窓46bからの漏れ込率もαとなり、受光素
子20aの実際の受光量D₁は、 D₁＝A₁＋αA₂ （２）となる。ここにおいて、α，βはイメージセンサの受光
素子ピッチｌや透光窓46の大きさ等に依存する定数であ
り、イメージセンサの設計上で決定されるものである。

また、各受光素子20の実際の受光量Dn（補正前出力）
の一般式は、 Dn＝An＋αAn−１＋αAn＋１（３）となる。式（１），（２）より直上の原稿面画素からの
受光量A₁,A₂（補正出力）は、 A₁＝（αＮ−βD₁）／（α^２−β）（４） A₂＝（αD₁−Ｎ）／（α^２−β）（５）と求めることができる。

式（３）にｎ＝２を代入すると D₂＝A₂＋αA₁＋αA₃ A₃＝（D₂−A₂−αA₁）／α と求めることができる。

直上の原稿面画素からの受光量An（ｎ≧３）の一般式
は、 An＝（Dn−１−An−１−αAn−２）／α （６）となり、Dn−1,An−1,An−２が解ればAnを求めることが
できる。すなわち、補正用受光素子９の受光量Ｎおよび
受光素子20aの実際の受光量D₁から、受光素子20a,受光
素子20bの直上からの受光量である補正出力A₁,A₂を求
め、更に受光素子20cの補正出力A₃は、受光素子20bの補
正前出力D₂と補正出力A₂と、受光素子20aの補正出力A₁
とにより求める。以後、これを繰り返すことにより各受
光素子20の補正出力Anを求めることができる。

次に上記のように補正出力を得るためのより具体的な
信号処理について、第４図，第５図および第６図を参照
しながら説明する。

上記実施例の光源一体型イメージセンサのイメージセ
ンサ部分の等価回路は第４図のように示される。図中、
アレイ状に並べられたフォトダイオードの左端のフォト
ダイオードは、第１図における補正用受光素子９であ
る。第５図は信号処理を行なうためのブロック図であ
り、第６図は原稿面の１ラインに対応するタイミングチ
ャートを示している。

各受光素子9,20で生成された電荷は各配線容量Ｃに蓄
積され、シフトレジスタSRからの制御信号60によりスイ
ッチング素子S1を順次オンし、前記各配線容量Ｃに蓄積
された電荷を時系列的に出力線Toutに抽出する。従っ
て、出力線Toutに抽出される補正前出力信号は、補正用
受光素子９での受光量Ｎに対応する信号を先頭に各受光
素子20での実際の受光量Dnに対応する信号を順次含むア
ナログ出力信号となる。尚、スイッチング素子S2は各配
線容量Ｃに蓄積された電荷を抽出した後、Ｐ点の残留電
荷を除去するためのリセットスイッチである。

そして、出力線Toutに抽出される前記アナログ出力信
号は、AD変換器50を介してディジタル出力信号61に変換
され次のような信号処理が行われる。

ディジタル出力信号61は各ラッチ51,52,53に入力され
る。ラッチ51においては、制御信号62によりディジタル
出力信号61中の受光量Ｎに対応する信号が保持される。
ラッチ52においては、制御信号63によりディジタル出力
信号61中の受光量D₁に対応する信号が保持される。また
ラッチ53においては、制御信号64によりディジタル出力
信号61中の受光量D₂以降に対応する信号が順次保持され
る。

ラッチ51,52からの出力（N,D₁）は演算器54に入力さ
れ、 A₁＝（αＮ−βD₁）／（α^２−β） A₂＝（αD₁−Ｎ）／（α^２−β）の演算が行われることによりA₁,A₂をそれぞれ求める。

データ選択器55は、前記した演算器54からの二つの出
力A₁,A₂と、後述する演算器57からの出力An（ｎ≧３）
との中から一のデータを選択してシフトレジスタ56に送
るものである。このデータ選択器55は、制御信号65,66
とにより作成された二進法による「０」「１」「２」の
信号に対応するように、データ選択器55の出力線55aにA
₁,A₂,An（ｎ≧３）の信号を出力させる。すなわち、制
御信号65,制御信号66がともに「０」のt₁期間，制御信
号65が「１」で制御信号66が「０」のt₂期間，制御信号
65が「０」で制御信号66が「１」のt₃のそれぞれの期間
において、出力線55aにA₁,A₂,An（ｎ≧３）の各信号が
出力される。シフトレジスタ56はデータ選択器55から送
られたデータを二個ずつ取り込むとともに順次シフトす
るもので、取り込まれたデータは演算器57に送られると
ともに、シフトされたデータはラッチ58において制御信
号67により保持され、その出力により補正された補正後
出力信号68（An（ｎ≧１））を得ることができる。

演算器57はA₃以降のAn（ｎ≧３）を An＝（Dn−１−An−１−αAn−２）／α から演算して求めるものであり、その出力は前記データ
選択器55へ送られる。

以上説明したような信号処理によって、隣接原稿画素
からの受光量を補正し、直上の原稿画素からの受光量に
より生成された電荷に対応する補正後出力Anを得ること
ができる。

受光素子アレイ２の一列について上記の処理が行われ
ると、原稿が副走査方向にローラ等の原稿送り手段（図
示せず）により送られ、次のラインについて同様の処理
が行われる。すなわち、補正用受光素子９は１ライン毎
に原稿面を読み取り、この信号を基に同一ラインに位置
する原稿面からの反射光により各受光素子20で得られる
電気信号を補正する。

本実施例によれば、補正用受光素子９を受光素子20が
並ぶ長尺方向と直交する方向に設けたので、例えば補正
用受光素子９を設けたA4サイズの受光素子アレイを複数
個並べた場合、継ぎ目部分における受光素子同士のピッ
チをA4サイズの受光素子アレイの受光素子ピッチと略同
一にすることができ、A4サイズの受光素子アレイを複数
個並べてA4サイズ以上の受光素子アレイを形成すること
ができる。

以上述べた光源一体型イメージセンサの実施例によれ
ば、EL素子発光のための駆動信号を金属電極45と透明電
極41との間に与えると、これらの両電極で挟まれた部分
（発光層43の内、透光46の直上部分を除いた部分）の発
光層43が発光する。上方に放射される光は原稿10で反射
し、その反射光が透光窓46から各受光素子20に照射し、
原稿の濃淡に応じた電気信号に変換される。この際、各
受光素子20には、直上の原稿面以外からの反射光が隣接
する透光窓46から入射するが、補正用受光素子９を設け
ることにより前記電気信号を補正し、各受光素子20の直
上の原稿面以外からの反射光の影響を排除した画像信号
を得ることができる。また、補正用受光素子は、受光素
子アレイの長尺方向と直交する方向に設けられているの
で、対角方向（斜め方向）からの反射光（補正係数β）
も考慮することができるので、不要な反射光による生じ
る信号を正確に算出することができる。

（考案の効果）本考案によれば、補正用受光素子を設けることによ
り、この補正用受光素子に入射する原稿からの反射光に
よって生成される電荷を検出することができる。この補
正用受光素子は、前記受光素子アレイの長尺方向と直交
する方向に前記受光素子のピッチと同じ距離を存しさせ
て設けられているので、受光素子に対して不要な光が入
射することによって生成される電荷を算出することがで
き、この値を基に受光素子アレイの各受光素子から抽出
される電気信号を補正することができる。その結果、受
光素子の分解能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す光源一体型イメージセ
ンサの平面説明図、第２図は第１図のII-II′断面説明
図、第３図は本実施例の補正方法の原理を説明するため
の光源一体型イメージセンサの平面概略説明図、第４図
は本実施例の光源一体型イメージセンサのセンサ部分の
等価回路図、第５図は本実施例の光源一体型イメージセ
ンサの信号処理部分の回路図、第６図は信号処理を説明
するためのタイミングチャート図、第７図は従来の光源
一体型イメージセンサの断面説明図、第８図は第７図の
XI-XI′断面説明図である。１……絶縁基板２……受光素子アレイ３……ガラス基板４……EL発光素子５……絶縁部材９……補正用受光素子 20……受光素子 41……透明電極 42,44……絶縁層 43……発光層 45……金属電極 46……透光窓

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数の受光素子を一列に並べて成る長尺状
の受光素子アレイと、遮光層と、面状発光光源とを順次
積層して配置し、前記光源から発せられた光を前記積層
方向に対して垂直に配置する原稿上で反射させ前記各受
光素子へ導くために前記受光素子に対応して複数の透光
窓を前記遮光層に設けた光源一体型イメージセンサにお
いて、前記受光素子アレイの長尺方向と直交する方向に受光素
子のピッチと同じ距離を存しさせて補正用受光素子を設
け、この補正用受光素子の直上は前記遮光層で覆われて
いることを特徴とする光源一体型イメージセンサ。