JPH0746381A - 密着型イメージセンサ - Google Patents

密着型イメージセンサ

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JPH0746381A
JPH0746381A JP5208825A JP20882593A JPH0746381A JP H0746381 A JPH0746381 A JP H0746381A JP 5208825 A JP5208825 A JP 5208825A JP 20882593 A JP20882593 A JP 20882593A JP H0746381 A JPH0746381 A JP H0746381A
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JP
Japan
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light
photoelectric conversion
sensor
conversion element
light source
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JP5208825A
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Shinya Kubo
眞也 久保
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 経時変化の影響を受けないシェーディング及
び暗出力の補正を可能にする。 【構成】 密着型イメージセンサ10は、光源としての
LED86と、原稿面84からの反射光86bを受光し
て電気的信号に変換する光電変換素子12cから成るセ
ンサ部12と、LED86からの光86aを直接受光し
て電気的信号に変換する光電変換素子14cから成るセ
ンサ部14と、遮光状態を電気的信号に変換する遮光さ
れた光電変換素子16cから成るセンサ部16と、各セ
ンサ部12等を平行かつ近接させて一方の面18e設け
ると共に各センサ部12等の光電変換素子12c等の光
電変換層を同時に形成した基板18とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、小型ファクシミリやイ
メージスキャナ等の読み取り部として用いられる密着型
イメージセンサに係り、詳しくは光源及び光電変換素子
の特性の補正に特徴を有する密着型イメージセンサに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の密着型イメージセンサについて、
いわゆる完全密着型のイメージセンサを例として説明す
る。図4は従来の密着型イメージセンサ80の副走査方
向の断面概略図である。図示するようにガラス基板82
を挟んで原稿面84の反対側に光源としてのLED86
を設け、LED86からの光86aがガラス基板82の
所望の位置に形成した採光窓(図示せず)を透過して原
稿面84に照射され、反射光86bをセンサ部88で読
み取る構造になっている。センサ部88、LED86
は、共に多数の素子が主走査方向に一列ずつ一次元アレ
イ状に配設されている。
【0003】一般に、一次元アレイ状のLED86にお
いては、原稿面84での主走査方向の照度のバラツキ
(以下、「シェーディング」という。)が通常±30%
程度生じる。このため、従来の密着型イメージセンサ8
0ではこれを補正する手段を具備している。
【0004】そのシェーディング補正回路の一例のブロ
ック図を図5に示す。以下、図4及び図5に基づき説明
する。まず、LED86の光を白基準に照射してその反
射光をセンサ部88で読み取ることによって、LED8
6のシェーディングを検出する。そして、このシェーデ
ィングを補正する補正係数をROM又はRAM(本例で
はROM90A)に記憶しておく。次に、実際の原稿面
84をセンサ部88で読み取った場合は、A/D変換器
92Aを介して出力されたセンサ部88からの信号に積
算器94Aが前記補正係数を乗じて出力する。
【0005】また、一次元アレイ状のセンサ部88から
出力される出力信号には、暗電流による信号成分(暗出
力)が重畳しており、主走査方向にある程度のバラツキ
(以下、「暗出力バラツキ」という。)が通常10〜2
0%程度生じるため、これも同時に補正する手段が必要
である。
【0006】その暗出力補正回路のブロック図を図6に
示す。以下、図4及び図6に基づき説明する。まず、L
ED86消灯時の個々の光電変換素子の出力レベル(暗
出力レベル)をセンサ部88で読み取ることによって、
暗出力バラツキを検出する。この暗出力バラツキをRO
M又はRAM(本例ではROM90B)に記憶してお
く。次に、実際の原稿面84をセンサ部88で読み取っ
た場合は、A/D変換器92Bを介して出力されたセン
サ部88からの信号から減算器94Bが前記暗出力バラ
ツキを減じて出力する。
【0007】
【発明が解決しようとする問題点】従来のシェーディン
グ補正方法では、LEDアレイの1ライン分の照度バラ
ツキの補正係数を記憶しておくためのメモリを必要と
し、通常、ROMを使用している。しかし、ROMを使
用した場合、照度バラツキが経時変化を起こした場合
に、実際のバラツキの値と補正データとの間にズレが発
生し、適正な補正ができなくなるという問題がある。
【0008】また、RAMを使用してデータの書き換え
を可能とした場合は、データ書き換えの際にセンサ読み
取り面と完全密着しながら白基準を読み取ることから、
連続使用により白基準に汚れが生じやすい。この場合
に、実際のバラツキの値と補正データとの間にズレが発
生し、適正な補正ができなくなるという問題がある。さ
らに、白基準を内蔵するための余分なメカ部分が必要と
なる。
【0009】従来の暗出力補正方法においても、上記の
シェーディング補正方法と同様に、暗出力バラツキをR
OMに記憶させて補正を行う場合、暗出力バラツキが経
時変化を起こした際に、実際のバラツキの値と補正デー
タとの間にズレが発生し、適正な補正ができなくなると
いう問題がある。
【0010】また、RAMを使用した場合、随時暗出力
を検出するには毎回LEDを消灯して暗出力を読み取ら
なければならない。しかし、その出力が低く、しかも、
光電変換素子が読み取り用の構造になっているのでLE
Dの消灯のみでは遮光が不十分である。そのため、外来
光の影響を受けやすく、精度の良い検出ができないとい
う問題が生じる。
【0011】
【発明の目的】そこで、この発明の目的は、経時変化の
影響を受けないシェーディング及び暗出力の補正が可能
な密着型イメージセンサを提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る密着型イ
メージセンサは、上記目的を達成するためになされたも
のであり、原稿面に光を照射する光源と、前記原稿面か
らの反射光を受光して電気的信号に変換する光電変換素
子が一列に多数設けられて成る第1のセンサ部と、前記
光源からの光を直接受光して電気的信号に変換する光電
変換素子が一列に多数設けられて成る第2のセンサ部
と、遮光状態を電気的信号に変換する遮光された光電変
換素子が一列に多数設けられて成る第3のセンサ部と、
前記各センサ部を平行かつ近接させて一方の面に設ける
と共に前記各センサ部の光電変換素子の少なくとも光電
変換層を同時に形成した基板とを備えたもの等とした。
【0013】これに加え、前記第1及び第3のセンサ部
からの信号の差分を出力する第1の減算回路部と、前記
第2及び第3のセンサ部からの信号の差分を出力する第
2の減算回路部と、前記第1及び第2の減算回路部の出
力信号の比をとって出力する出力回路部とを備えたもの
等とした。
【0014】また、前記基板が透光性を有し、この基板
の他方の面側に前記光源を設けたものとしてもよい。さ
らに、前記基板の一方の面側に前記光源を設けたものと
してもよい。
【0015】
【作用】光源から照射された光は、原稿面からの反射光
となって第1のセンサ部の光電変換素子に受光されると
共に、その一部が第2のセンサ部の光電変換素子に直接
受光される。一方、第3のセンサ部の光電変換素子は遮
光されているので何も受光しない。したがって、第1の
センサ部からは画信号、第2のセンサ部からはシェーデ
ィング信号、第3のセンサ部からは暗出力信号がそれぞ
れ出力される。
【0016】また、各センサ部の光電変換素子の少なく
とも光電変換層は、同一基板上に平行かつ近接して同時
に形成されている。したがって、第1のセンサ部の光電
変換素子は、この光電変換素子に近接する第2及び第3
のセンサ部の光電変換素子とほぼ同じ光電特性を有す
る。さらに、第1のセンサ部の光電変換素子とこの光電
変換素子に近接する第2のセンサ部の光電変換素子と
は、ほぼ同じ照度の光源から受光する。
【0017】第1の減算回路部は、第1のセンサ部の光
電変換素子の画信号から、この光電変換素子に対応する
第3のセンサ部の光電変換素子の暗出力信号を減ずる。
第2の減算回路部は、第2のセンサ部の光電変換素子の
シェーディング信号からこの光電変換素子に対応する第
3のセンサ部の光電変換素子の暗出力信号を減ずる。こ
のようにして、それぞれの信号の暗出力補正をする。次
に、出力回路部は、暗出力補正がされた、第1のセンサ
部の光電変換素子の画信号と、この光電変換素子に対応
する第3のセンサ部の光電変換素子のシェーディング信
号との比をとることにより、シェーディング補正をす
る。このようにして、暗出力補正及びシェーディング補
正がされた画信号が得られる。
【0018】
【実施例】次に、本発明に係る密着型イメージセンサの
一実施例を、いわゆる完全密着型のイメージセンサを例
として、図面を参照して説明する。図1は本発明の密着
型イメージセンサの副走査方向断面概略図及びブロック
図であり、図2は図1における平面図及びブロック図、
図3は図1における要部拡大断面図である。なお、図示
の都合上、図1及び図3では横方向に対して縦方向を拡
大して示すと共に、光電変換素子12c,14c,16
c等に被着された透明保護膜等を省略して示している。
【0019】密着型イメージセンサ10は、原稿面84
に光86aを照射する光源としてのLED86と、原稿
面84からの反射光86bを受光して電気的信号に変換
する光電変換素子12cが一列に多数設けられて成るセ
ンサ部12と、LED86からの光86aを直接受光し
て電気的信号に変換する光電変換素子14cが一列に多
数設けられて成るセンサ部14と、遮光状態を電気的信
号に変換する遮光された光電変換素子16cが一列に多
数設けられて成るセンサ部16と、各センサ部12,1
4,16を平行かつ近接させて一方の面18e設けると
共に各センサ部12,14,16の光電変換素子12
c,14c,16cの光電変換層としてのアモルファス
シリコン12d,14d,16dを同時に形成した基板
18とを備えている。これに加え、センサ部12,16
からの信号の差分を出力する減算回路部20gと、セン
サ部14,16からの信号の差分を出力する減算回路部
20hと、減算回路部20g,20hの出力信号の比を
とって出力する出力回路部22とを備えている。
【0020】基板18は透光性を有するガラス基板であ
り、基板18の他方の面18f側にLED86が設けら
れている。また、図2にのみ図示するが、各センサ部1
2,14,16には、信号増幅用のアンプ12i,14
i,16iがそれぞれ接続されている。なお、特に図示
しないが、センサ部12近傍に原稿面84が搬送される
構造になっている。
【0021】次に、光電変換素子12c,14c,16
cについて図3に基づき説明する。光電変換素子12
c,・・は、例えば、Cr12j,14j,16j、ア
モルファスシリコン12d,14d,16d、ITO
(Indium Tin Oxide) 12k,14k,16kの三層の
薄膜から成るものである。ここでCr12j,・・とI
TO12k,・・は電極として用いられる。ITO12
k,・・は光に対して透明であり、光入射部として機能
する。また、ITO12k,・・とアモルファスシリコ
ン12d,・・とのショットキー接合により、ホトダイ
オードタイプのアモルファスシリコン光電変換素子を構
成している。
【0022】続いて、光電変換素子12c,14c,1
6cの製造方法について簡単に説明する。成膜は基板1
8上に次の順に行われる。ITO14kCr12
j,16jアモルファスシリコン12d,14d,1
6dITO12k,16kCr14j,16m。例
えば、ITOはスパッタリング、アモルファスシリコン
はプラズマCVD、Crは蒸着により成膜し、それぞれ
ホトリソグラフィとエッチングとにより所望の形状に加
工している。膜厚は、例えば、ITOが150nm 、Crが
300nm 、アモルファスシリコンが1μmである。アモル
ファスシリコン12d,・・は、光電変換層としての大
きさが例えば50×50μm程度でそれぞれの間隔が例えば
10μm程度であり、上記のように同時に形成される。し
たがって、アモルファスシリコン12d,・・は、膜
厚、不純物濃度、成膜温度等がほぼ等しくなり、ほぼ同
じ光電特性になる。
【0023】光電変換素子12c,14cにおいてIT
O12k,14k側が光の入射する方向になるように構
成している。また、光電変換素子16cにおいて、IT
O16kの上層にCr16mを蒸着することにより、原
稿面84からの反射光86bを遮光し、暗出力信号のみ
を出力する構造になっている。
【0024】また、三列のセンサ部12,14,16の
間隔を例えば10μm程度の近傍の位置とすることによっ
て、原稿面84での照度のバラツキと、シェーディング
補正用のセンサ部14で読み取ったLED86の照度の
バラツキとはほぼ同じとすることができる。さらに、三
列のセンサ部12,14,16の暗出力成分のバラツキ
もほぼ同じにすることができる。
【0025】次に、密着型イメージセンサ10の動作を
説明する。
【0026】LED86から照射された光86aは、原
稿面84からの反射光86bとなってセンサ部12の光
電変換素子12cに受光されると共に、一部の光86a
がセンサ部14の光電変換素子14cに直接受光され
る。一方、センサ部16の光電変換素子16cは遮光さ
れているので何も受光しない。したがって、センサ部1
2からは画信号12s、センサ部14からはシェーディ
ング信号14s、センサ部16からは暗出力信号16s
がそれぞれ出力される。
【0027】減算回路部20gは、センサ部12の光電
変換素子12cの画信号12sから、光電変換素子12
cに対応するセンサ部16の光電変換素子16cの暗出
力信号16sを減ずる。減算回路部20hは、センサ部
14の光電変換素子14cのシェーディング信号14s
から光電変換素子14cに対応するセンサ部16の光電
変換素子16cの暗出力信号16sを減ずる。このよう
にして、それぞれの信号の暗出力補正をする。次に、出
力回路部22は、暗出力補正がされた、光電変換素子1
2cの画信号12tと、光電変換素子12cに対応する
光電変換素子14cのシェーディング信号14sとの比
をとることにより、シェーディング補正をする。このよ
うに、暗出力補正及びシェーディング補正がされた画信
号12uが得られ、画信号の読み取りと同時に暗出力補
正及びシェーディング補正を実現できる。
【0028】なお、基板18の一方の面18e側に光源
を設けた構成にしてもよい。この場合、基板18はセラ
ミックス等の透光性のない素材でもよい。また、光源
は、LEDに限定するものではなく、冷陰極管等にして
もよい。光電変換素子12c,・・は、光導電型等の動
作原理を用いたものとしてもよく、くし形電極等を用い
た形状としてもよい。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る密
着型イメージセンサによれば、次の効果を奏する。
【0030】(1) シェーディング補正について 第1のセンサ部に近接して設けられると共に第1のセン
サ部とほぼ同じ光電特性を有する第2のセンサ部に、光
源からの光が常に照射するようにしたので、シェーディ
ングの経時変化及び環境温度による変化にも自動的に追
従して補正することができ、正確な画信号を何の手間も
要せずに得ることができる。また、いままで使用できな
かったシェーディングの変化の大きい光源も使用するこ
とができ、製造コストを低減できる。さらに、照度バラ
ツキを検出するための白基準、及び白基準を読み取るた
めの複雑なメカ部分を不要にできると共に、白基準の経
時汚れによるシェーディング補正の乱れも解決できる。
このような効果は、以下の暗出力補正を併用することに
より、より一層高めることができる。
【0031】(2) 暗出力補正について 第1のセンサ部に近接して設けられると共に第1のセン
サ部とほぼ同じ光電特性を有する第3のセンサ部を、常
に遮光するようにしたので、暗出力の経時変化及び環境
温度による変化にも自動的に追従して補正することがで
き、正確な画信号を何の手間も要せずに得ることができ
る。また、光電変換素子を完全に遮光して暗出力を検出
する構造にしたので、外来光の影響を受けず、正確な暗
出力補正ができる。さらに、上記のシェーディング補正
と併用することにより、シェーディング補正をより一層
正確にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の断面概略図及びブロック図
である。
【図2】図1の平面図及びブロック図である。
【図3】図1の要部拡大断面図である。
【図4】従来例の断面概略図である。
【図5】従来例のブロック図である。
【図6】従来例のブロック図である。
【符号の説明】
10 密着型イメージセンサ 12 第1のセンサ部 14 第2のセンサ部 16 第3のセンサ部 12c,14c,16c 光電変換素子 12d,14d,16d アモルファスシリコン(光電
変換層) 18 基板 20g 第1の減算回路部 20h 第2の減算回路部 22 出力回路部 84 原稿面 86 LED(光源)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原稿面に光を照射する光源と、前記原稿
    面からの反射光を受光して電気的信号に変換する光電変
    換素子が一列に多数設けられて成る第1のセンサ部と、
    前記光源からの光を直接受光して電気的信号に変換する
    光電変換素子が一列に多数設けられて成る第2のセンサ
    部と、前記各センサ部を平行かつ近接させて一方の面に
    設けると共に前記各センサ部の光電変換素子の少なくと
    も光電変換層を同時に形成した基板と、 前記第1及び第2のセンサ部の出力信号の比をとって出
    力する出力回路部とを備えたことを特徴とする密着型イ
    メージセンサ。
  2. 【請求項2】 原稿面に光を照射する光源と、前記原稿
    面からの反射光を受光して電気的信号に変換する光電変
    換素子が一列に多数設けられて成る第1のセンサ部と、
    遮光状態を電気的信号に変換する遮光された光電変換素
    子が一列に多数設けられて成る第3のセンサ部と、前記
    各センサ部を平行かつ近接させて一方の面に設けると共
    に前記各センサ部の光電変換素子の少なくとも光電変換
    層を同時に形成した基板と、 前記第1及び第3のセンサ部からの信号の差分を出力す
    る第1の減算回路部とを備えたことを特徴とする密着型
    イメージセンサ。
  3. 【請求項3】 原稿面に光を照射する光源と、前記原稿
    面からの反射光を受光して電気的信号に変換する光電変
    換素子が一列に多数設けられて成る第1のセンサ部と、
    前記光源からの光を直接受光して電気的信号に変換する
    光電変換素子が一列に多数設けられて成る第2のセンサ
    部と、遮光状態を電気的信号に変換する遮光された光電
    変換素子が一列に多数設けられて成る第3のセンサ部
    と、前記各センサ部を平行かつ近接させて一方の面に設
    けると共に前記各センサ部の光電変換素子の少なくとも
    光電変換層を同時に形成した基板と、 前記第1及び第3のセンサ部からの信号の差分を出力す
    る第1の減算回路部と、前記第2及び第3のセンサ部か
    らの信号の差分を出力する第2の減算回路部と、前記第
    1及び第2の減算回路部の出力信号の比をとって出力す
    る出力回路部とを備えたことを特徴とする密着型イメー
    ジセンサ。
  4. 【請求項4】 前記基板が透光性を有し、この基板の他
    方の面側に前記光源を設けたことを特徴とする請求項
    1,2又は3記載の密着型イメージセンサ。
  5. 【請求項5】 前記光源を前記基板の一方の面側に設け
    たことを特徴とする特許請求範囲1,2又は3記載の密
    着型イメージセンサ。
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