JPH0514605A

JPH0514605A - 固体撮像装置

Info

Publication number: JPH0514605A
Application number: JP3189377A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Noda; 野田　　聡
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-07-03
Filing date: 1991-07-03
Publication date: 1993-01-22
Anticipated expiration: 2013-12-02
Also published as: JP2830523B2

Abstract

(57)【要約】【目的】光電変換素子を設けた透明絶縁性基板と色分
解を行なうためのカラーフィルタからなるカラーイメー
ジセンサにおいて、色分解能に干渉されずにバイアス光
を入射させ、光応答性を改善して高速読み取りを可能に
する。【構成】カラーフィルタ１５を設けた光電変換素子１
４は、透明絶縁性基板１２に支持されている。光源２０
により照明された原稿１０からの反射光は、レンズ１９
によりカラーフィルタ１５を介して光電変換素子１４上
に結像される。透明絶縁性基板１２の側方にＬＥＤ固体
光源１７を配置し、発光を透明絶縁性基板１２を光導波
路として光電変換素子１４の下方から導き、バイアス光
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はファクシミリ、複写機等
の画像入力装置に使用される固体撮像装置に係わり、特
に透明絶縁基板上に光電変換素子を形成して成る固体撮
像装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファクシミリ装置や複写機等各種
ＯＡ機器の小型化、高速化、カラー化に伴い、その主要
画像入力用電子部品であるイメージセンサに対してカラ
ー高速化が強く望まれている。イメージセンサの高速化
に大変重要なのが光信号の明暗に対する反応性（光応答
性と呼ぶ。）である。この光応答性を改善することによ
って、イメージセンサの残像（前段もしくは前ラインの
信号が一部残留し、次段に残る現象）を低減し、駆動周
波数を上げ、高速化に大きく寄与することができる。

【０００３】ところで、従来、イメージセンサの光応答
性を改善する手段として、バイアス光を用いる方法が広
く知られている。例えば、特公昭５２−４４３６号公報
に記載された画像読取装置は、ＣＣＤセンサにバイアス
光を用いて転送効率を高めたものである。また、特公昭
５５−３５７４８号公報においては、フォトトランジス
タにバイアス光を用いて、その動作点レベルを改善する
ことを提案している。特開昭６２−２０４６５７号公報
や、特開平２−２３４５６３号公報には、ａ−ＳｉやＣ
ｄＳ，ＣｄＳｅ等の薄膜光電変換素子にバイアス光を適
用して、光電変換膜中のトラップを減らして、動作特性
を改善させることが記載されている。

【０００４】このような、バイアス光を利用した画像読
取装置においては、バイアス光を如何にしてイメージセ
ンサに導くかが問題となる。

【０００５】従来技術の１例として、特開昭６２−２０
４６５７号公報に開示される装置を図１７に示して説明
する。図中、５１はイメージセンサ、５２はその光電変
換素子、５３は結像用レンズ、５４は原稿照明用光源、
５５はバイアス照明用光源、５６は原稿である。原稿５
６上の画像を結像用レンズ５３によりイメージセンサ５
１の光電変換素子５２で読み取るものである。この例で
は、光源は、原稿照明用光源５４とバイアス照明用光源
５５を具備しているが、これらは同種の光源である。原
稿照明用光源５４からの光は、原稿５６で反射され、結
像用レンズ５３を通してイメージセンサ５１の光電変換
素子５２に像を結ぶ。バイアス照明用光源５５からの光
は、結像用レンズ５３を通さずに直接光電変換素子５２
に導光される。このようにしてバイアス照明用光源５５
からの定常的な光を光電変換素子５２に入射させること
によって、イメージセンサ５１の光応答性を高めようと
するものである。

【０００６】このように、バイアス光を与えた場合に
は、バイアス光による光電流と、原稿からの反射光であ
る信号光による光電流との合計の光電流が流れる。信号
成分を得るためには、合計の光電流から、バイアス光に
よる光電流を差し引かねばならないから、ラインセンサ
の場合には、バイアス光成分として、一定値を差し引く
ことになる。したがって、個別の光電素子にバラツキが
大きい場合には、一定値を差し引いた信号成分の相対的
なバラツキは非常に大きくなる。

【０００７】これを改善するために、バイアス光による
光電流成分を小さくし、しかも、光応答速度を極めて速
くした光電変換装置が、特開昭６３−１０２４５３号公
報に記載されている。この公報に記載された光電変換装
置は、絶縁性基板上に、窓を有する遮光膜、透明絶縁
膜、光導電体膜に対向電極を設けた光導電素子を順次積
層して構成される光電変換素子を主走査方向に複数個並
べて形成し、その上に透明保護膜を積層し、基板背面に
配置した光源からの照明光により原稿を照明し、原稿か
らの反射光を光電変換装置により電気信号に変換するも
のである。光導電素子としては、Ｓ字形の立ち上がり特
性を示すものを用いる。遮光膜は、ある特定波長より短
波長側で限定された分量の透光性を持たせ、光源からの
光の内、遮光膜を透過した短波長の光が、直接光導電素
子に当たるようにして、バイアス光としたものである。

【０００８】ここで、読み取り系をカラー化した場合を
考える。例えば、３原色系で説明する。原稿の反射光
は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のカラーフィルタで分解され、３
つの色信号となるが、通常、ａ−Ｓｉ等の光電変換素子
の場合、光の波長、あるいは、光量によって、残像量が
変化する。図１４は、バイアス光量を与えた場合の残像
量を示す線図である。横軸に原稿反射光に対するバイア
ス光量の割合をとり、縦軸の残像量を百分比で表した。
測定条件は、光電変換素子として、０．５μｍ厚のａ−
Ｓｉのものを用い、バイアス光の波長を５７０ｎｍ、全
白出力が１Ｖ時で測定した。１ライン目の残像量に対し
て、４ライン目、８ライン目の残像量は、急激に減少す
る。この減少割合から、残像時間が推定できる。また、
バイアス光の割合が大きいほど、残像量が少ないことが
わかる。しかし、上述したように、バイアス光の割合を
大きくすると、個別の光電素子のバラツキが大きくあら
われるという問題がある。

【０００９】３色間における残像量が異なると、Ｒ，
Ｇ，Ｂの３色信号を混色した場合、モノトーンの原稿に
対し、色ズレ（カラーゴーストともいう。）を起こし、
著しい画質の劣化となる。そこで、カラー読み取り系の
場合には、３色間の残像量をできるだけ均一にする必要
がある。図１５は、波長に対する残像の依存性を測定し
た実験結果である。図１４と同じ測定条件で測定した。
８ラインまで全白の原稿を照明し、そこで光源をオフ
し、残像量をプロットした。５７０ｎｍと６６０ｎｍで
の残像量に差があることがわかり、残像の波長依存性が
確認できた。

【００１０】上記した特開昭６３−１０２４５３号公報
に記載された光電変換装置は、光電変換素子に直接入射
するバイアス光源と原稿照明用の光源とを、同一光源と
し、バイアス光は、原稿照明用光を遮光膜で分光するこ
とによって得ている。したがって、最適光波長や光量を
適宜に選定することが困難であり、カラー読み取り系に
用いることは画質の点で不可能に近いものである。

【００１１】また、上述した特開昭６２−２０４６５７
号公報に記載された装置を、カラーイメージセンサに用
いる場合にも問題がある。通常、カラーイメージセンサ
の場合は、色分解用のカラーフィルタを光電変換素子上
に配置する。当然のことながら、カラーフィルタは、原
稿反射光の入射側に位置する。一方、バイアス光も同じ
側から入射するため、波長によってはカラーフィルタを
透過できないケースがあり、光電変換素子にバイアス光
を入射させることができなくなる。例えば、３原色系フ
ィルタを持つカラーイメージセンサの場合、図１８に示
すような分光感度を持つが、ここに、曲線６４に示すよ
うな発光スペクトル特性をもつ赤色ＬＥＤをバイアス照
明用光源として使用した場合、青感素子６１，緑感素子
６２には、バイアス光は到達しない。また、仮に白色蛍
光灯等の光源をバイアス照明用光源として用いたとして
も、青，緑，赤の各素子６１，６２，６３に到達するバ
イアス光の波長がそれぞれ異なるため、光電変換素子の
光応答性の波長依存性によって、色毎に残像量が異な
る。したがって、特開昭６２−２０４６５７号公報に記
載された装置を用いても、色再現性が悪化したり、色ズ
レ等の問題を誘発し、良好な画像を得ることは困難であ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述した問
題点を解決するためになされたもので、カラーイメージ
センサに対して、バイアス光による光応答性の改善を有
効となるようにしたもので、高速読み取りが可能なカラ
ーイメージセンサを提供することを目的とするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基板上に
光電変換素子を設けた固体撮像装置において、請求項１
は、前記光電変換素子に原稿からの反射光を当てる第１
の光源手段と、前記透明基板に形成された光導波路を介
して前記光電変換素子にバイアス光を当てる第２の光源
手段とを有することを特徴とするものである。

【００１４】請求項２は、請求項１における第２の光源
手段が、透明基板の側方に設けられたことを特徴とする
ものであり、請求項３は、請求項１における光電変換素
子が、原稿からの反射光が通過するカラーフィルタを具
備することを特徴とするものであり、請求項４は、請求
項１における第２の光源手段が、透明基板に接して設け
られたことを特徴とするものであり、請求項５は、請求
項１における第２の光源手段が、少なくとも２つの異な
るスペクトルを有するバイアス光源から構成されたこと
を特徴とするものであり、請求項６は、請求項５におい
て、バイアス光源の光量を選択的に調節する光量調節手
段を設けたことを特徴とするものである。

【００１５】また、請求項７は、透明基板上に光電変換
素子を設けた固体撮像装置において、前記光電変換素子
の一方側に設けられたカラーフィルタと、前記透明基板
を挟んだ一方から前記カラーフィルタを介して前記光電
変換素子に原稿からの反射光をあてる第１の光源手段
と、前記透明基板を挟んだ他方側から前記光電変換素子
に、前記第１の光源手段とは異なる発光スペクトルを有
するバイアス光を当てる第２の光源手段とを有すること
を特徴とするものである。

【００１６】請求項８は、請求項７における光電変換素
子が、アモルファスシリコンから成る光電変換層を有す
ることを特徴とするものであり、請求項９は、請求項７
における光電変換素子が、多数透明基板上に設けられて
アレイを構成し、さらに該アレイが並設されており、前
記第２の光源手段は各アレイにそれぞれ設けられたバイ
アス光源から構成され、それぞれのバイアス光源の光量
を調節する光量調節手段を設けたことを特徴とするもの
である。

【００１７】

【作用】本発明による作用について説明する。図６は、
透明基板上に光電変換素子を設けた固体撮像装置におい
て、前記透明基板に形成された光導波路を介して前記光
電変換素子にバイアス光を当てる場合の説明図であり、
絶縁性透明基板の端部近傍の拡大断面図である。図中、
３１は第１の透明絶縁性基板、３２は遮光部材、３３は
第２の透明絶縁性基板、３４はＬＥＤ固体光源である。
第２の透明絶縁性基板３３は、第１の透明絶縁性基板３
１上に載置され、また、第２の透明絶縁性基板３３の側
部には、遮光部材３２が設けられている。ＬＥＤ固体光
源３４は、第１の透明絶縁性基板３１の側方に設けられ
ている。

【００１８】ＬＥＤ固体光源３４から発した光は、さま
ざまな角度で第１の絶縁性透明基板３１の側面より入射
する。ここで、第１の絶縁性透明基板３１の光学的屈折
率を約１．５、空気の光学的屈折率を１．０とすると、 θ＝ｓｉｎ^-1（１．０／１．５）＝４２° により全反射角が求められる。つまり、図７に示したＹ
−Ｙ線に対する入射角θが４２°以上になる光線は、第
１の絶縁性透明基板３１の内部で全反射をくり返す。一
方、第１の絶縁性透明基板３１の側面より入射しない光
は、第１の絶縁性透明基板３１の上面で反射するものも
あるが、第２の絶縁性透明基板３３の側面に設けられた
遮光部材３２により妨げられ、第２の絶縁性透明基板３
３の内部には入射しない。そして、第１の絶縁性透明基
板３１の内部で全反射をくり返し進んだ光は、図５に示
すように、光電変換素子に対し、原稿よりの反射光２８
と反対側からのバイアス光２９として導かれる。なお、
図５は、後に詳しく説明するが、水素化アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜の光電変換膜２３を用いた
フォトダイオードの一例を示しており、下部電極２２と
上部透明電極２４に挟まれたａ−Ｓｉの光電変換膜２３
に対し、下部電極２２の存在しない領域から、照射光２
９が入射する状態を示している。ａ−Ｓｉの光学的屈折
率は、約３．５と非常に大きいので、第１の透明絶縁性
基板２１の内部に入射した光は、殆ど外部に出射するこ
とがなく、効率よく光電変換膜２３に吸収される。

【００１９】このように、バイアス光を光電変換素子に
対し原稿反射光と反対側から照射させることができる。
バイアス光は、波長に応じて、光電変換膜中のある深さ
まで吸収され、光応答性を劣化させる原因となる局在準
位を定常的に埋める働きをする。したがって、原稿反射
光によって発生したキャリアは、局在準位にトラップさ
れることなく信号として取り出され、イメージセンサの
光応答性を向上させることができる。

【００２０】光電変換素子に下面からバイアス光を当て
る場合の作用を図１０により説明する。図１０は、光電
変換素子近傍の拡大断面図である。図５と同様な部分に
同じ符号を付したので、その詳細な説明は、図５の説明
から明らかである。絶縁性透明基板２１の裏側に設けた
光源から発した光は、光電変換素子のほぼ直下から入射
するので、絶縁性透明基板２１の光学的屈折率が１．５
程度であれば、基板表面で殆ど反射することなく、光電
変換素子に到達する。光電変換素子は、光電変換膜２３
として水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄
膜を用いたフォトダイオード２つを、互いに逆極性とな
るように直列接続したものの一例を示しており、下部電
極２２と上部透明電極２４に挟まれた光電変換膜２３か
らなる。絶縁性透明基板２１を透過したバイアス光２９
は、下部電極４２の存在しない領域から光電変換膜２３
に入射する。光電変換膜２３の光学的屈折率は、約３．
５と非常に大きいので、光電変換膜２３の内部に入射し
た光は、外部に出射することがなく、光電変換膜２３に
効率よく吸収される。

【００２１】このように、バイアス光を光電変換素子に
対しカラーフィルタのない側から入射させることが可能
であり、色分離された素子に対して全て同一の波長のバ
イアス光を照射させることができる。図５で説明したと
同様に、バイアス光は、波長に応じて、光電変換膜中の
ある深さまで吸収され、光応答性を劣化させる原因とな
る局在準位を定常的に埋める働きをする。したがって、
原稿反射光によって発生したキャリアは、局在準位にト
ラップされることなく信号として取り出され、イメージ
センサの光応答性を向上させることができる。

【００２２】

【実施例】図１は、第１の実施例の概略図である。図
中、１０は原稿、１１は支持板、１２は第１の絶縁性透
明基板、１３は第２の絶縁性透明基板、１４は光電変換
素子、１５はカラーフィルタ、１６は遮光部材、１７は
ＬＥＤ固体光源、１８はＬＥＤ配線基板、１９はレン
ズ、２０は原稿照明用光源である。第１の絶縁性透明基
板１２およびＬＥＤ配線基板１８が支持されている。第
１の絶縁性透明基板１２は、コーニングガラス７０５９
（コーニング社製、屈折率１．５４，板厚１．１ｍｍ）
等が用いられる。第１の絶縁性透明基板１２上には、１
つもしくは複数の光電変換素子１４が設けられ受光部を
形成する。第２の絶縁性透明基板１３は、第２の絶縁性
透明基板１２と同様なものであるが、下面に、カラーフ
ィルタ１５からなるカラーフィルタアレイが形成されて
いる。これら両絶縁性透明基板を、互いに膜面どうしが
結合するように、紫外線硬化型樹脂等を用いて貼り合わ
せ、色分解能を有するカラーイメージセンサを構成す
る。カラーイメージセンサは、セラミック等の配線基板
を兼ねる支持板１１に貼り合わせる。第２の絶縁性透明
基板１３のバイアス光源の設置側の側面を遮光性部材、
例えば、シリコーンレジンＪＣＲ６１２５ブラック（東
レシリコーン社製）等を用いて、遮光し、バイアス光源
であるＬＥＤ固体光源１７からの光が、第２の絶縁性透
明基板１３の内部に入射するのを防止する。また、支持
板１１上に、第１の絶縁性透明基板１２の側面近傍に、
ＬＥＤ固体光源１７およびＬＥＤ配線基板１８からなる
ＬＥＤアレイを、光の利用効率および均一性が最適とな
るよう考慮した位置に設ける。ＬＥＤ固体光源１７か
ら、第１の絶縁性透明基板１２の内部に入射した光は、
上述したように、全反射の繰り返し、すなわち、光散乱
効果を併せ持つ特徴を有するため、バイアス光としては
理想的な均一性を持った光として、光電変換素子１４に
到達する。一方、このカラーイメージセンサのカラーフ
ィルタアレイ側には、結像用のレンズ１９が設けられて
いる。レンズ１９は、集束性ファイバ（日本板硝子社
製、セルフォックレンズ等）をアレイ上にしたものを用
いた。原稿１０は、原稿照明用光源２０、例えば、昼光
色蛍光灯により照明され、原稿１０で反射した光は、レ
ンズ１９によって光電変換素子１４上に結像する。した
がって、光電変換素子１４には、カラーフィルタ１５に
よって色分解された原稿反射光を入射させることができ
ると共に、カラーフィルタ１５の影響を受けることな
く、適正な波長と良好な均一性を有するバイアス光を、
各色の光電変換素子１４に照射させることが可能とな
る。

【００２３】光電変換素子１４については、この実施例
では、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄
膜からなるフォトダイオード２つを互いに逆極性となる
ように直列接続したものを用いた。図５はその一例であ
る。図中、２１は第１の絶縁性透明基板、２２は金属電
極、２３は水素化アモルファスシリコン薄膜に光電変換
層、２４は透明電極、２５は絶縁性樹脂、２６は引き出
し電極、２７は保護膜、２８は原稿反射光、２９はバイ
アス光である。各光電変換素子は、第１の絶縁性透明基
板１２上に、Ｃｒ等からなる離散的に配置される金属電
極２２、水素化アモルファスシリコン薄膜からなる帯状
の光電変換層２３、酸化インジウム・スズ等からなる帯
状の透明電極２４を、順次積層およびパターニングし
て、フォトダイオードＰＤとブロッキングダイオードＢ
Ｄを形成している。フォトダイオードＰＤとブロキング
ダイオードＢＤとは、カソード側となる金属電極２２を
共通とすることで極性が逆向きとなる状態で、両者が直
列に接続されている。フォトダイオードＰＤとブロッキ
ングダイオードＢＤは、ポリイミド等の絶縁層２５で被
覆され、この絶縁層２５にフォトリソグラフィー技術で
形成されたコンタクト孔を介して、アルミニウム等から
なる引き出し配線２６がそれぞれ接続されている。引き
出し配線２６で規定された開口部に、上方から原稿反射
光２８が入射し、結像する。

【００２４】第２の実施例について図２に示す。この図
では、原稿、レンズ、原稿照明用光源等の図示は省略し
た。図中、図１と同様な部分には同じ符号を付して説明
を省略する。１６ａ，１６ｂは遮光部材、１７ａ，１７
ｂはＬＥＤ固体光源、１８ａ，１８ｂは配線基板であ
る。この実施例では、第１の絶縁性透明基板１２の側面
の両側近傍に、ＬＥＤ固体光源１７ａ，１７ｂを、それ
ぞれ配線基板１８ａ，１８ｂ上に実装し、図１の実施例
と同様に適正な位置に配置する。また、第２の絶縁性透
明基板１３の側面に、遮光部材１６ａ，１６ｂを両側に
設ける。このような構成では、ＬＥＤ固体光源１７ａお
よび１７ｂの波長特性を同一とした場合、バイアス光量
を増加させることになり光学設計上の余裕度が大きくな
る。また、使用する光電変換素子１４の材質、膜厚等に
よりバイアス光の最適波長が変わるため、ＬＥＤ固体光
源１７ａおよび１７ｂの波長特性を異なるもの（例え
ば、５７０ｎｍと６６０ｎｍ）にしておけば、光電変換
素子１４の膜厚のバラツキといった変動を吸収すること
が可能となる。

【００２５】第３の実施例について図３に示す。図２と
同様、原稿、レンズ、原稿照明用光源等の図示を省略
し、図１と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略
する。１６ｃは遮光部材である。この実施例では、第１
の絶縁性透明基板１２上の光電変換素子１４に、直接カ
ラーフィルタ１５が実装されている。この場合、ＬＥＤ
固体光源１７の光が、カラーフィルタ側から入射するの
を防止するため、図に示すように、光電変換素子１４の
近傍に遮光部材１６ｃを設けた。遮光部材１６ｃの高さ
は、ＬＥＤ固体光源１７の上面より少なくとも高くなる
よう、遮光部材１６ｃの粘度を調節し、ディスペンサ等
を用いて第１の絶縁性透明基板１２上に実装した。遮光
部材は、複数段を重ねて実装するようにしてもよい。

【００２６】第４の実施例について図４に示す。この実
施例は、第２の実施例においてカラーフィルタ１５が、
直接、第１の絶縁性透明基板１２上の光電変換素子１４
に設けられているものである。図中、図１と同様な部分
には同じ符号を付して説明を省略する。１６ｄ，１６ｅ
は遮光部材、１７ｄ，１７ｅはＬＥＤ固体光源、１８
ｄ，１８ｅは配線基板である。第３の実装例と、同様、
遮光材料１７ｄ，１７ｅを光電変換素子１４の両側に設
ける。この実装例の効果については、第２の実施例で説
明したのと同様な効果が得られる。

【００２７】第５の実施例について図７に示す。図中、
図１と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。１７ｃはＬＥＤ固体光源、１８ｃは配線基板であ
る。この実施例では、支持板１１に金属材料を用い、中
央部に開口が設けられている。第１の絶縁性透明基板１
２、光電変換素子１４については、第１の実施例と同じ
である。光電変換素子１４上には、カラーフィルタ１５
が、フォトリソグラフィー技術による染色方法等によっ
て形成され、色分解能を有するカラーイメージセンサを
構成している。カラーイメジセンサは、Ａｌ等の金属支
持板１１上に貼り合わせられている。この金属支持板１
１は、イメージセンサ基板の補強材であると同時に、イ
メージセンサ回路の接地をとる役割をしている。支持板
１１の光電変換素子１４の直下の開口は、バイアス光の
入射窓を形成している。一方、ＬＥＤ固体光源１７ｃお
よびその保護抵抗等が実装されているＬＥＤ配線基板１
８ｃからなるＬＥＤアレイを、支持板１１に図に示すよ
うに取り付ける。第１の絶縁性透明基板１２の板厚は
１．１ｍｍで、しかもバイアス光は直下から光電変換素
子１４に入射するため、光エネルギーを効率良く利用す
ることができる。

【００２８】第６の実施例について図８に示す。図中、
図１と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。１７ｄはＥＬ光源である。この実施例では、第１の
絶縁性透明基板１２と支持板１１との間に、ＥＬ光源１
７ｂを、その発光面を光電変換素子１４に向けて設け
た。ＥＬ光源１７ｄは、一般的な厚膜技術を用いて作ら
れる分散型ＥＬ素子で良く、例えば、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｃ
ｌ系（青緑色４５０〜５７０ｎｍ）、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａ
ｌ系（青緑色５３０ｎｍ）、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｂｒ系（緑
色４９０〜５７０ｎｍ）、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ｍｎ，Ｃｌ系
（黄色５８７ｎｍ）、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ，Ｂｒ系（赤色
６３０ｎｍ）等を挙げることができる。波長について
は、使用する光電変換素子１４の材質、膜厚等により、
バイアス光の最適波長が変わるため、光電変換素子１４
に応じて、ＥＬ光源１７ｄを適宜選択して用いる。この
実施例では、ＥＬ光源１７ｂが非常に薄いため、カラー
イメージセンサ全体を小型化できるという特徴を併せ持
つ。

【００２９】第７の実施例について図９に示す。図中、
図１と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略す
る。１７ｅは冷陰極蛍光灯、１８ｅは配線基板である。
この実施例では、第５の実施例と同様に、支持板１１に
開口が設けられており、冷陰極蛍光灯１７ｅおよび配線
基板１８ｅからなる蛍光灯ユニットが、発光部を光電変
換素子１４に向けて設けられている。冷陰極蛍光灯１７
ｅの発光色は、管内部の蛍光材によって、可視光全域に
わたり様々な選択が出来る。また、この実施例では、冷
陰極蛍光灯１７ｅが、熱陰極蛍光灯とは異なり、比較的
小型（直径５〜８ｍｍ）であり、小型化が図れること
や、寿命、信頼性、安定性、価格等の点で優れていると
いう特徴を持っている。

【００３０】以上第１乃至第７の実施例で説明した場合
においては、全て光電変換素子１４について、水素化ア
モルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜を用いたフォ
トダイオード型のイメージセンサを用いたが、他にも、
ＣＣＤ型、ＭＯＳ型、バイボーラトランジスタ型、フォ
トトランジスタ型、ＣｄＳ−ＣｄＳｅを用いた光導電型
等、の中で光電変換素子基板に絶縁性透明基板を用いて
いるものに対して本発明を適用することができるもので
ある。

【００３１】このようなカラーイメージセンサは、広幅
のものが可能である。Ａ０幅の長尺のものについて説明
する。図１１は平面図、図１２は側面図、図１３はＬＥ
Ｄアレイの等価回路図である。図中、４１は支持板、４
２はセンサガラスアレイ、４３はフィルタアレイ、４４
はＬＥＤアレイ、４５は電流制御用抵抗器である。ＬＥ
Ｄアレイを６個のグループに分けて、バイアス光源を独
立に調整できるようにした。バイアス光源の光量を調整
することにより、光電変換素子の感度差を調整すること
ができる。各ＬＥＤの接続は、図１３に示すように、複
数個、例えば、３個づつを直列にし、それを並列接続し
て１グループを一括して電流制御用抵抗器を介して電源
に接続している。電流制御用抵抗器により、グループご
との光量を調整することができる。各直列回路に挿入し
た抵抗器の調整により、より微細な調整が可能である。
勿論、各光電変換素子ごとにそれぞれＬＥＤを配置し、
各ＬＥＤよりのバイアス光量を可調整とすることもでき
る。

【００３２】なお、使用する光電変換素子の材質、膜厚
等により、バイアス光の最適波長が変わることを説明し
た。図１６は、バイアス光最適波長と光電変換素子の膜
厚との関係の一例の実験結果の説明図である。膜厚が厚
いほど、最適波長が長波長寄りにシフトする傾向を示し
ている。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、透明絶縁体性基板上の光電変換素子およびカ
ラーフィルタアレイからなるカラーイメージセンサに対
して、原稿反射光の入射側と反対側から、全ての光電変
換素子に同一波長でしかも均一なバイアス光を照射させ
ることが可能となる。したがって、原稿の色再現性を損
なわず、しかも、光応答速度が速く、高速読み取りが可
能な固体撮像装置を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の説明図である。

【図２】本発明の第２実施例の説明図である。

【図３】本発明の第３実施例の説明図である。

【図４】本発明の第４実施例の説明図である。

【図５】本発明の実施例の光電変換素子部分の拡大断
面図である。

【図６】本発明の実施例の絶縁性透明基板端部近傍の
拡大断面図である。

【図７】本発明の第５実施例の説明図である。

【図８】本発明の第６実施例の説明図である。

【図９】本発明の第７実施例の説明図である。

【図１０】本発明の他の実施例の光電変換素子部分の
拡大断面図である。

【図１１】本発明のカラーイメージセンサの実施例の
平面図である。

【図１２】図１２の側面図である。

【図１３】図１２のＬＥＤアレイの等価回路図であ
る。

【図１４】バイアス光量と残像量の関係を示す線図で
ある。

【図１５】光源波長と残像量の関係を示す線図であ
る。

【図１６】バイアス光最適波長と光電変換素子膜厚の
関係の説明図である。

【図１７】従来のバイアス光を用いた固体撮像装置の
説明図である。

【図１８】光電変換素子への原稿反射光およびバイア
ス光の分光スペクトルの説明図である。

【符号の説明】

１０原稿、１１支持板、１２第１の絶縁性透明基
板、１３第２の絶縁性透明基板、１４光電変換素
子、１５カラーフィルタ、１６遮光部材、１７Ｌ
ＥＤ固体光源、１８ＬＥＤ配線基板、１９レンズ、
２０原稿照明用光源。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明基板上に光電変換素子を設けた固体
撮像装置であって、前記光電変換素子に原稿からの反射
光を当てる第１の光源手段と、前記透明基板に形成され
た光導波路を介して前記光電変換素子にバイアス光を当
てる第２の光源手段とを有することを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項２】前記第２の光源手段は、透明基板の側方
に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の固体撮
像装置。
【請求項３】前記光電変換素子は、原稿からの反射光
が通過するカラーフィルタを具備することを特徴とする
請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項４】前記第２の光源手段は、透明基板に接し
て設けられたことを特徴とする請求項１に記載の固体撮
像装置。
【請求項５】前記第２の光源手段は、少なくとも２つ
の異なるスペクトルを有するバイアス光源から構成され
たことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項６】バイアス光源の光量を選択的に調節する
光量調節手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載
の固体撮像装置。
【請求項７】透明基板上に光電変換素子を設けた固体
撮像装置であって、前記光電変換素子の一方側に設けら
れたカラーフィルタと、前記透明基板を挟んだ一方から
前記カラーフィルタを介して前記光電変換素子に原稿か
らの反射光をあてる第１の光源手段と、前記透明基板を
挟んだ他方側から前記光電変換素子に、前記第１の光源
手段とは異なる発光スペクトルを有するバイアス光を当
てる第２の光源手段とを有することを特徴とする固体撮
像装置。
【請求項８】前記光電変換素子は、アモルファスシリ
コンから成る光電変換層を有することを特徴とする請求
項７に記載の固体撮像装置。
【請求項９】前記光電変換素子は、多数透明基板上に
設けられてアレイを構成し、さらに該アレイが並設され
ており、前記第２の光源手段は各アレイにそれぞれ設け
られたバイアス光源から構成され、それぞれのバイアス
光源の光量を調節する光量調節手段を設けたことを特徴
とする請求項７に記載の固体撮像装置。