JPH01302762A - 密着型イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、密着型イメージセンサに関する。

［従来の技術］ 近年、ファクシミリ、イメージリーダ等の画像読取装置
の小型化、薄型化及びユニット化を計る為に、従来の縮
小光学系に代えて等倍光学系を使用した密着型イメージ
センサが実用されつつある。

第４図及び第５図は、それぞれ従来の密着型イメージセ
ンサの平面図とその■−■断面図である。

この密着型イメージセンサ（４）において、矩形のガラ
ス基板（１０）上には、金属薄膜からなる多数のセグメ
ント電極（４１）が蒸着により互いに平行に形成されて
いる。各セグメント電極（４１）は、約１００μｍ角の
接触部（４２）とこの接触部から図面において下方に延
出する短冊形のリード部（４３）とからなる。これらの
セグメント電極（４１）上には、互いに分離したフォト
ダイオードアレイが内部に形成された、はぼ矩形の感光
層（４４）が設けられる。すなわち、感光層（４４）中
には各セグメント電極（４１）の接触部（４２）の直上
にフォトダイオードが形成される。ただし、感光層（４
４）は各セグメント電極（４１）のリード部（４３）先
端のみが露出するように全セグメント電極（４１）を覆
う。感光層（４４）上に蒸着される透光層（４６）はＩ
ＴＯ（インジウム−スズ−酸化物）等の透明導電体から
なる。この透光層（４８）は、感光層（４４）の長手方
向全幅に渡って伸び、更にガラス基板（１０）上におい
てリード部（４７，４８）を形成する。ただし、透光層
（４６）は、感光層（４４）の各フォトダイオードを完
全に覆いながらも感光層（４４）から上下にはみ出すこ
とがない。したがって、透光層（４６）が導電性を有す
るものの、この透光層（４６）とセグメント電極（４２
）のリード部（４３）との間の短絡は生じない。

発光ダイオードアレイ等の面光源から発した光は原稿に
直接照射され、この原稿の明暗により変化した反射光が
セルフォックレンズで集光されて密着型イメージセンサ
（４）上に１次元の像が形成される。こうして密着型イ
メージセンサ（４）に入射した光は、透光層（４６）を
透過して感光層（４４）に達する。セグメント電極（４
１）の各接触部（４２）に接する感光層（４４）の各部
中にはそれぞれの光量に応じた量の電子−正孔対が同時
に発生し、各セグメント電極（４２）のリード部（４３
）と共通電極としての透光層（４６）のリード部（４７
，４８）とを通じて外部光電流が流れる。したがって、
原稿上の１次元配列点の明暗が一度に電流の大小に変換
される。すなわち、この密着型イメージセンサ（４）は
、接触部（４２）の大きさの光電変換器の集合体である
といえる。

密着型イメージセンサ（４）の各フォトダイオードで発
生した光電流による電荷は、フォトダイオードと同数の
不図示のコンデンサにそれぞれ一時蓄えられた後、コン
デンサと同数の同様に不図示の増幅器を通して時系列的
に読出される。

［発明が解決しようとする課題］ 以上に説明した従来の密着型イメージセンサは、互いに
分離した多数のフォトダイオードを１次元配列した構造
であった為、次のような問題点を有していた。

すなわち、感光層（４４）中に微細なフォトダイオード
を多数形成する必要があった為、イメージセンサ（４）
の製造上複雑な工程が必要であった。また、各フォトダ
イオードで発生した光電流による電荷の読み出しの為に
フォトダイオードと同数のコンデンサと増幅器とを必要
とし、これらの間の多数の配線が必要であった。したが
って、実際にはイメージセンサの数倍の費用を外付は集
積回路素子や配線に要していたのが実情である。また、
密着型イメージセンサ（４）上に集光する為のセルフォ
ックレンズは高価であり、画像読取装置が全体として高
価なものとなっていた。

本発明は、以上の問題を解決した密着型イメージセンサ
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］ 本発明に係る密着型イメージセンサは、１つのフォトセ
ンサを構成する感光層（１４）の両面に遮光層（１６）
と透光層（１２）とをそれぞれ形成し、感光層（１４）
と遮光層（１Ｂ）とに厚み方向に共通する多数の整列し
た微細貫通孔（１８）を形成し、遮光層（１Ｂ）と透光
層（１２）とに導電性を付与したものである。

感光層（１４）は、光導電性を利用したものでも良いし
、光起電力を利用したものであっても良い。

［作　用］ 本発明に係る密着型イメージセンサは、遮光層（１Ｇ）
側から光ビームを照射して使用する。この際、光ビーム
は、遮光層（１６）と感光層（１４）との１貫通孔（１
８）を通過し、更に透光層（１２）を透過して原稿等に
照射される。原稿によって反射された散乱光は、透光層
（１２）を逆方向に透過して感光層（１４）に入射する
。例えばｐ型、ｉ型及びｎ型のアモルファス半導体を順
次接合してなる光起電力型の１つのフォトセンサを構成
する感光層（１４）内では、光入射によってｉ型アモル
ファス半導体層内に電子−正孔対が発生し、このうち電
子がｎ型アモルファス半導体層に移動し、正孔がｐ型ア
モルファス半導体層に移動する。したがって、導電性を
有する遮光層（１６）と透光層（１２）とを通じて光電
流を取出すことができる。この光電流の大きさは、原稿
からの反射光量に応じて決まる。したがって、原稿上の
−点の明暗が電流の大小に変換される。

遮光層（１６）と感光層（１４）との整列した貫通孔（
１８）に沿って光ビームを走査すると、これらの貫通孔
に対応する原稿上の各点に光が順次照射される。これに
より、原稿上の各点の明暗に応じた光電流が遮光層（１
６）と透光層（１２）とを通じて順次取出される。した
がって、原稿上の整列した各点の明暗が電流の大小に変
換される。

［実施例］ 第１図及び第２図は、それぞれ本発明の実施例に係る１
次元密着型イメージセンサの平面図とそのｎ−ｎ断面図
である。

この密着型イメージセンサ（２）は、矩形のガラス基板
（１０）上に透光層（１２）を形成し、この上に感光層
（１４）を形成し、更にこの感光層の上に遮光層（１６
）を形成したものである。

更に詳細に説明すると、ガラス基板（１０）上にほぼ矩
形に形成される透光層（１２）は、透明導電体からなり
、左短辺において小さく突出したリード部（１３〉を有
する。感光層（１４）は、リード部（１３）を除く透光
層（１２）のほぼ全面を覆い、がっこの透光層（１２）
の一方の長辺と右短辺とがらはみ出すように矩形に形成
される。この感光層（１４）ｉ；ｉ、アモルファス半導
体層であって、１つのフォトセンサを構成する。遮光層
（１６）は、不透明導電体からなるほぼ矩形の層であっ
て、感光層（１４）のほぼ全面を覆いながらも右短辺に
おいて感光層（１４）上から小さく突出したリード部（
１７）を有する。ただし、遮光層（１６）は、感光層（
１４）の２長辺及び左短辺からはみ出すことがない。し
たがって、透光層（１２）と遮光層（１６）とが導電性
を有するものの、これらの層間の短絡は生じない。

感光層（１４）と遮光層（１Ｂ）とには、厚み方向に共
通する多数の直線状に整列した微細貫通孔（１８）を設
ける。すなわち、貫通孔（１８）の形成部分では透光層
（１２）の上面が露出している。文字の読取を目的とす
る場合には、貫通孔（１８）の形成密度は１關当り８個
又は１６個が適当である。

密着型イメージセンサ（２）の分解能は、この貫通孔形
成密度に依存する。なお、この密度は所要の分解能に応
じて適宜変更可能である。同図に示す貫通孔（１８）の
形状は矩形であるが、円形、楕円形、菱形、三角形ある
いは六角形等であってもよい。

透光層（１２）は、例えばＩＴ○、酸化インジウム、酸
化スズ、酸化亜鉛等の金属酸化物薄膜からなる透明導電
体で構成することができる。これらの透明導電体を使用
する場合には、この層の厚さは１００人〜２０００人程
庇上好ましい。

１００人程庇上り薄いと膜厚の局部的ばらつきを生じや
すくなる。また、透光層（１２）として、例えばアルミ
ニウム、クロム、ニッケル、モリブデン、ニッケルーク
ロム等の金属薄膜であって５０人程度の膜厚のものを使
用することもできる。これらの金属薄膜は、この程度の
厚さまでは透明な導電体であり、抵抗分布の均一化が容
易である。透光層（１２）は、蒸着等の方法によって形
成することができる。

感光層（１４）を構成する材料としては、ｃ−８ｉ　（
クリスタルシリコン）、ａ−３ｔ（アモルファスシリコ
ン）　、ａ−８ｅＳＣｄＳ、ＣｄＳｅ、Ａｓ　　Ｓｅ　
　、ａ−３ｅＧｅ、ａ−ＳｉＣ。

ａ−３ｉＮ、ａ−３ｉＳｎＳａ−Ｇｅ又はａ−５ｉＦ等
を使用することができる。有機光導電材料としては、ポ
リビニル力ルバゾニル、フタロシアニン系化合物、トリ
フェニルアミン、ポリアセチレン、ポリカーボネイト又
はポリフッ化ビニリデン等が利用可能である。これらの
材料は、単独の形で用いて光導電性を利用した１つのフ
ォトセンサを構成することができる。あるいは、ドーピ
ングによってｐ−１−ｎ型又はｐ−ｉ型の接合ダイオー
ドとし、光起電力を利用したフォトセンサを構成しても
良い。例えば、光起電力を利用したｐ−１−ｎ型アモル
ファス半導体とする場合には、ｐ型、ｉ型及びｎ型の層
の膜厚は、それぞれ約１００〜５００人、０゜３〜１μ
ｍ及び５０〜５００人が適当である。

感光層（■４）の形成は、直流、中間周波数若しくは高
周波によるプラズマＣＶＤ、光励起ＣＶＤ。

熱ＣＶＤ又はスパッター等のいずれの方法でもよい。例
えばＣＶＤ法によってａ−Ｓｉの感光ｉ　（１４）を形
成する場合にはシラン（Ｓ　ｉＨ４）ガスを用い、不純
物ガスとしてジボラン（Ｂ２Ｈ６）ガス及びホスフィン
（ＰＨ３）ガスを使用すればよい。なお、ｐ−１−ｎ型
の半導体層は、ｐ型、１型、ｎ型の順あるいはｎ型、ｉ
型。

ｐ型の順のいずれの順序で形成してもよい。ｐ−１型の
場合も形成順序は任意である。

遮光層（１Ｇ）は、膜厚の大きい金属薄膜からなる不透
明導電体であって、蒸着等の方法で形成することができ
る。感光層（１４）と遮光層（１６）とに共通する貫通
孔（１８）は、フォトリソグラフィー等の方法で形成す
ることができる。

同図には不図示の走査光源から発せられる光ビーム（３
０）は、遮光層（１６）と感光層（１４）との１貫通孔
（１８）を通過し、更に透光層（１２）及びガラス基板
（１０）を透過して原稿等に照射される。原稿によって
反射された散乱光（３２）は、ガラス基板（１０）及び
透光層（１２）を逆方向に透過して感光層（１４）に入
射する。例えばｐ型、ｉ型及びｎ型のアモルファス半導
体を順次接合してなる光起電力型感光層（１４）内では
、光入射によってｉ型アモルファス半導体層内に電子−
正孔対が発生し、電子がｎ型アモルファス半導体層に移
動し、正孔がｐ型アモルファス半導体層に移動する。

この光電流は、遮光層（１６）のリード部（１７）と透
光層（１２）のリード部（１３）とを通じて取出される
。

この外部光電流の大きさは、原稿からの反射光量に応じ
て決まる。したがって、原稿上の一点の明暗が電流の大
小に変換される。

直線状に整列した貫通孔（１８）に沿って光ビーム（３
０）を走査すると、貫通孔（１８）に対応する原稿上の
各点に光が順次照射される。これによって、原稿上の各
点の明暗に応じた光電流が順次取出される。つまり、原
稿上の１次元配列した各点の明暗が順次電流の大小に変
換される。

第３図は、以上に説明した本発明の実施例に係る密着型
イメージセンサ（４）を使用した画像読取装置の縦断面
図である。

画像読取装置（２０）の下面には、密着型イメージセン
サ（２）がガラス基板を下向きにして配される。画像読
取装置（２０）内において、この密着型イメージセンサ
（２）の上方には走査光源（２２）が設けられる。走査
光源（２２）としては、フォトダイオードアレイ、液晶
シャッター、レーザー光学系等を使用することができる
が、これらに限定されるものではない。走査光源（２２
）のビームスポットは、密着型イメージセンサ（２）の
２つ以上の貫通孔を同時には照射しない径である。

なお、同図には示さないが、画像読取装置（２ｏ）は密
着型イメージセンサ（２）から順次読出した光電流の為
の１つの増幅器を有する。

読取るべき原稿（２Ｂ）は、画像読取装置（２ｏ）の下
方に配される。走査光［（２２）から発せられる光ビー
ム（３０）は、前記のように密着型イメージセンサ（２
）の貫通孔を通して、各貫通孔の位置に対応する原稿（
２６）上の１次元配列点を順次照射する。すなわち、原
稿（２６）がビームスポットによって走査される。原稿
（２６）によって反射された散乱光（３２）は、再び密
着型イメージセンサ（２）に入射し、感光層に光電流が
生じる。そして、走査光源（２２）による光ビーム（３
０）の走査に同期して、原稿（２６）上の各点の明暗に
応じた光電流が密着型イメージセンサ（２）から順次読
出される。したがって、光電流による電荷を一時蓄債す
る為のコンデンサを設ける必要がない。

また、密着型イメージセンサ（２）から順次読出した光
電流の為の増幅器は１つでよい。なお、密着型イメージ
センサ（２）の分解能は、貫通孔の大きさやビームスポ
ット径にも依存する。ただし、ビームスポットが貫通孔
より大きい場合であっても、この貫通孔を通過して原稿
（２Ｇ）に照射される光ビームは一定の大きさとなり、
原稿（２６）が一定光量で照射される。

なお、以上に説明した実施例では遮光層（１６）を不透
明導電体の１層構造としていたが、遮光層（Ｉ６）を透
明導電体層上に不透明体層を形成した２層構造としても
よい。また、以上の説明では貫通孔（Ｉ８）を１次元配
列して１次元の密着型イメージセンサ（２）を実現して
いたか、同様の貫通孔を例えば格子状に２次元配列すれ
ば、２次元密着型イメージセンサを得ることができる。

ただし、この場合には走査光源から発せられる光ビーム
で２次元配列した貫通孔を順次走査する。レーザープリ
ンタ等の既に走査光源を有する装置内に密着型イメージ
センサ（２）を付加的に組込む場合には、この走査光源
から発せられる光を以上に説明したイメージセンサ（２
）に照射すればよい。

［発明の効果］ 以上に説明したように本発明に係る密着型イメージセン
サは、１つのフォトセンサを構成する感光層の両面に遮
光層と透光層とをそれぞれ形成し、感光層と遮光層とに
厚み方向に共通する多数の整列した微細貫通孔を形成し
、遮光層と透光層とに導電性を付与した構造であるから
、次のような効果を有する。

すなわち、感光層が１つのフォトセンサからなるので、
密着型イメージセンサの製造が容易であって、このイメ
ージセンサのコストを大幅に節減することができる。特
に感光層をアモルファス半導体層で構成する場合には、
密着型イメージセンサの大面積化が容易である。

本発明に係る密着型イメージセンサの光電流の読出しに
は、電荷の一時記憶の為のコンデンサを必要とせず、読
出した光電流の為の増幅器は１つでよい。したがって、
センサの外部配線を軽減することができる。また、各貫
通孔をスポット状の光ビームで走査する為、従来とは違
って高価なセルフォックレンズを使用する必要がない。

以上のことから、本発明に係る密着型イメージセンサを
使用すれば、安価な画像読取装置を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る密着型イメージセンサ
の平面図、 第２図は、前図の密着型イメージセンサの■−■断面図
、 第３図は、第１図の密着型イメージセンサを使用した画
像読取装置の縦断面図、 第４図は、従来の密着型イメージセンサの平面図、 第５図は、前図の密着型イメージセンサのＶ−■断面図
である。 符号の説明 ２．４・・・密着型イメージセンサ、１２・・・透光層
、■４・・・感光層、１６・・・遮光層、１８・・・貫
通孔、２０・・・画像読取装置、２２・・・走査光源、
２６・・・原稿、３０・・・光ビーム、３２・・・散乱
光。 特許出願人　鐘淵化学工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、１つのフォトセンサを構成する感光層の両面に遮光
   層と透光層とをそれぞれ形成し、感光層と遮光層とに厚
   み方向に共通する多数の整列した微細貫通孔を設け、遮
   光層と透光層とに導電性を付与したことを特徴とする密
   着型イメージセンサ。