JPH11184619A

JPH11184619A - 密着イメージセンサ

Info

Publication number: JPH11184619A
Application number: JP35470497A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Yoshida; 育弘吉田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】マトリクス状に構成した透過型２次元密着セ
ンサは、センサを構成する遮光電極の影が原稿上に生ず
るため、原稿からの反射光が位置ごとに不均一になる。
そのため、画素内部に環流電流を生じ、出力電流の低下
を招く。【解決手段】センサの遮光部分に微小な光透過用の貫
通穴４をあけ、原稿上に生ずるセンサを構成する遮光電
極の影の影響を緩和して、反射光の強度を増し、また位
置ごとの強度不均一を是正して、総合的な出力電流の増
大と読み取りＳ／Ｎの向上を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、画像情報や手書
き情報をコンピュータに入力するために用いる機能とし
ては座標入力装置、用途としては情報入力装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】２次元マトリクス状に光電池を形成し、
この光電池を感光要素として光によって手書き情報や画
像情報をコンピュータへ入力する装置が種々提案されて
いる。

【０００３】特願昭６０−２６２２３６号公報には、図
１３に示すような座標入力装置が開示されている。１０
５はガラス基板、１０６はＣｄＳ焼結体よりなるＣｄＳ
層であり、ガラス基板１０５上にストライプ状に形成さ
れており、ｘ座標検出用電極および、光電池のｎ形半導
体として作用する。１０８は、ＣｄＴｅ焼結体よりなる
ＣｄＴｅ層で、上記ＣｄＳ層１０６からなるＸ座標検出
用電極及び、後述するＹ座標検出用電極の引き出し部を
除く、ＣｄＳ層１０６上と、ＣｄＳ層１０６が形成され
ていないガラス基板１０５上に形成されており、光電池
のｐ形半導体として作用する。１０７は、上記ＣｄＴｅ
焼結体１０８上に、上記ＣｄＳ層１０６に対して、直角
に積層されたストライプ状のカーボン電極層で、ｙ座標
検出用電極および、上記ＣｄＴｅ焼結体１０８へのドー
プ材としても作用する。そして、上記ＣｄＳ層１０６と
カーボン電極層１０７との交点に光電池が形成される。

【０００４】このような座標入力装置の利用方法につい
て、例えば、共立出版発行、「センサと信号処理」の１
９８９年第２版第２刷の１７０頁付近に、フォトダイオ
ードを用いた半導体イメージセンサが示されている。図
１４に示す、ｍ＝３８３個、ｎ＝４８９個の２次元フォ
トダイオード１００ｎでは、（ｍ、ｎ）＝（０、０）の
フォトダイオード１００₀から（３８３、０）のフォト
ダイオードへ走査されて、次に（０、１）のフォトダイ
オードから（３８３、１）のフォトダイオードへ走査さ
れ、以下順次、（３８３、４８９）のフォトダイオード
１００ｎまで同様の走査が繰り返される。このようにし
て、どのフォトダイオードに光が入射しているかを検出
して、情報入力装置として利用する。ところで、図１３
に示す座標入力装置は、ガラス基板１０５と、ガラス基
板１０５上に互いに直交してストライプ状に形成された
ＣｄＳ焼結体よりなるＣｄＳ層１０６と、カーボン電極
層１０７と、ＣｄＴｅ焼結体よりなるＣｄＴｅ層１０８
とからなる。すなわち、ガラス基板１０５上に、さらに
３層の構成層を有する構造となっている。このうちガラ
ス基板１０５は、いうまでもなく光学的に高い透過率を
有する。ところが、ガラス基板１０５上に構成された３
層の内の２層は、カドニウム系焼結体であり光透過率が
極めて低い。そのため、図１３に示す座標入力装置は、
イ面側（ガラス面側）からロ面側（光電池形成面側）、
あるいは逆に、ロ面側（光電池形成面側）からイ面側
（ガラス面側）への光透過率が極めて低いという問題が
あった。

【０００５】このような問題を解決するために、光電池
形成面側とガラス面側との間に、高い光透過率を有する
座標入力装置を特開平９−７３３５６号公報に開示され
ている。図１７は、上記特開平９−７３３５６号公報に
開示されている座標入力装置を示す一部拡大平面図、図
１５は、図１７のＡ−Ａ断面図である。

【０００６】図１５に示すように、透明基板１１５上
に、光学的に透過率の高い材質で形成されたストライプ
状の複数の第１の電極１１１と、前記第１の電極１１１
上に直交して、ストライプ状に積層されたアモルファス
シリコン層１１２と、前記アモルファスシリコン層１１
２上に、光学的に透過率の低い材質で形成されたストラ
イプ状の複数の第２の電極１１３とで、２次元マトリク
ス状に光電池を形成し、この光電池を感光要素として光
によって情報入力を行うようにしているが、このとき、
上記アモルファスシリコン層１１２が、上記第１の電極
１１１と、第２の電極１１３とが交差する部位に島状に
存在するように、上記透明基板１１０上にストライプ状
に形成された第１の電極１１１の上に積層されるように
している。

【０００７】このように構成することにより、第２の電
極１１３側から入射した光は、図１７に示すように、ス
トライプ状に形成された第２の電極１１３とアモルファ
スシリコン層１１２のストライプの空隙を通過し、さ
らに第１の電極１１１と透明基板１１５を通過して裏面
へ透過する。このようにして、光透過率の高い座標入力
装置が提供されている。この技術と、上記共立出版発行
の「センサと信号処理」に記載されている技術とを組み
合わせて、２つの電極の交点に形成された光電池からの
情報を読み出して情報入力装置として利用するのであ
る。

【０００８】ところで、このような情報入力装置は次の
ようにして利用される。先に述べたような光透過率の高
い座標入力装置に、図形情報が書かれた反射原稿の図形
情報の書かれた面を、上記座標入力装置のガラスなどの
透明基板面に密着させ、他方の面から光を入射し、上記
入射した光が上記座標入力装置を透過して上記反射原稿
に到達し、反射原稿に描かれた図形の濃淡情報に応じて
強度変調を受けて反射した光を、透明基板、透明導電膜
を経てアモルファスシリコン層で検出して、この反射原
稿に書かれた図形情報を読み取るのである。

【０００９】この様子を図１５に基づいて、詳しく説明
する。図１５において、透明基板１１５に反射原稿１１
０を密着させて、情報を入力する。この反射原稿１１０
には、インクで図形情報が書かれており、透明基板１１
５の反射原稿１１０と反対側の面から光ａ、ｂを入射さ
せると、前記入射した光ａ、ｂが、上記座標入力装置を
透過し、上記反射原稿１１０によって反射された光が検
出されるようになっている。

【００１０】このとき、光ａのように、反射原稿１１０
に図形情報が書かれているところに入射した光は、イン
ク１１６に吸収されるのでその反射光は弱くなり、逆に
光ｂのように何も書かれていないところに入射した光か
らは、強い反射光ｃが得られる。そこで、この光の強弱
を上記座標入力装置の光電池の起電力を電流に変換すれ
ば、書かれた図形情報を読み取ることができるはずであ
る。

【００１１】しかし、第２の電極１１３は、光透過率が
低いので、図１５或いは、図１７のに示すような場所
は、第２の電極１１３側から光を照射しても光電池１１
４は、この光には応答しない。一方、座標入力装置を透
過した光が反射原稿１１０で反射して、透明基板１１５
や第１の電極１１１を通過した場合には、光電池１１４
はこの光には反応する。したがって、照明光には影響さ
れずに、反射原稿１１０からの反射光の強弱のみを検出
でき、反射原稿１１０上に書かれた図形情報を読みとる
ことができるのである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術を用いて情報入力を行うためには、透明基板の厚
さを十分薄くしなければならない。これは、密着型セン
サ一般に言えることであるが、原稿とセンサ、即ち、光
電池との距離が開くと、それに応じて原稿からの反射光
が分散し、センサでその光を検出する際に、解像度の低
下として影響するからである。しかし、解像度低下を意
識して、センサと原稿間の距離を十分に小さくすると、
ガラス基板そのものを薄くしなければならないため、製
品の強度確保が難しくなり、コストが上昇するという問
題があった。

【００１３】また、センサと原稿との距離が近づくと、
センサを構成する遮光電極の影が原稿上に生ずると考え
られる。そして、その影の部分では、原稿からの反射光
も生じないから、原稿からの反射光は、センサの直下の
影の部分では弱く、センサ以外の光透過部分では強くな
る。このことは濃度分布のない一様な原稿を用いても、
反射光に強度分布を生じ、センサに到達する光強度に分
布を生ずることを意味する。つまり、第１の電極と第２
の電極の交点部分に形成されている光電池を微視的に分
解してみれば、その微視的な各部分（以下、微小センサ
という）反射光の強度が異なっているのである。

【００１４】ところで、光電池は、電極の各交点に一つ
ゞつ形成される。また、それぞれの光電池は、たとえば
アモルファスシリコンなどでｐ層、ｉ層、ｎ層などをＣ
ＶＤ装置などを用いて順に積層して形成される。そし
て、一方の電極からアモルファスシリコンｐ層、ｉ層、
ｎ層などを経て、他方の電極から光強度に応じて得られ
た電流が取り出されて、全体で密着イメージセンサとし
て機能する。なお、上記の積層構造は、細かく見れば、
オーミックな接合をｎ層と金属電極との間に、効率よく
作るためのｐ＋層なども含んでいるが、ここでは説明を
簡略化するために省略する。

【００１５】先に述べたように、各光電池に入射する光
の強度が微小センサごとで異なっていると、上記した、
一方の電極からアモルファスシリコンｐ層、ｉ層、ｎ層
などを経て、他方の電極から電流が取り出されるという
電流路を流れる電流値も微小センサごとに異なることに
なる。この結果、各光電池は、微小センサごとに、異な
る電極へ出力電流の値の総和を出力するように動作す
る。

【００１６】ところで、光電池に用いられるｎ層の抵抗
率は、一般に他の層に比較して１０００分の１から１０
０００分の１程度低いという特徴がある。このため、上
記したように、微小センサごとに外部の電極へ出力され
る電流の値が異なるように動作するのみならず、各光電
池内部では、微小センサを単位として、隣接する部分間
で、ｎ層を伝った内部の環流電流を生ずるようになる。
図１６は、一つの光電池、つまり、透明電極と金属電極
の一つの交点の電気的等価回路を、微小センサに分解し
てその集合として表した図である。図１６を用いて上記
の現象を説明する。尚、以下の説明では、上記一つの光
電池のことを画素という。図１６においては、アモルフ
ァスシリコンによるｐｉｎ各層の積層構造を、太陽電池
と見立て、ダイオード１２１と電流源１２２との並列構
造で示している。

【００１７】また、ｐ＋層を単純な直列抵抗１２３で書
き表した。ここで、各ダイオード１２１間を横方向に接
続する抵抗１２４は、他の層に比較して低いｎ層の抵抗
を表す。

【００１８】ここで、すべての微小センサ１２０に均等
に光が当たっている場合には、各微小センサ１２０の電
流源は皆同じ値の電流を出力するので、ｎ層を表す抵抗
１２４には電流が流れない。しかし、光が不均一になる
と、隣接する微小センサごとに電流源が出力する電流値
が異なるために、抵抗１２４に電流が流れるようにな
る。このようにして、画素１１４′内部に環流電流が流
れる。このことは、微小センサ１２０を単位として、画
素１１４′内部で電力消費を生ずることを意味する。そ
のような電力消費は、結果として電極１２５及び、電極
１２６に出力される電流値の低下につながり、ひいては
センシング感度が低下するという問題があった。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の本発明の密着イメージセンサは、
ガラス基板上に、一方向に並列する複数の一方の電極を
透明導電膜で形成し、前記透明導電膜からなる電極と、
直交して並列する複数の他方の電極は遮光性を有する金
属で形成し、上記それぞれ複数の電極の各交点部分に光
電変換膜を介挿して、光電池を形成した密着イメージセ
ンサにおいて、上記光電池の中央付近に、上記遮光性を
有する金属からなる金属電極と、上記光電変換膜とに光
を透過する貫通穴を設ける。

【００２０】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の密着イメージセンサにおいて、上記貫通穴の大きさ
を、上記金属電極及び透明導電膜の狭い方の幅の１／６
以上、広い方の幅の１／６以下の正方形又は、長方形と
する。請求項３に記載の本発明は、請求項１又は、請求
項２に記載の密着イメージセンサにおいて、上記金属電
極の幅が６０±５μｍ、上記透明導電膜の幅が１００±
５μｍ、上記貫通穴の大きさが１０±１μｍ角とする。

【００２１】請求項４に記載の本発明は、請求項１乃至
請求項３に記載の密着イメージセンサにおいて、上記光
電池の配置密度が２００ｄｐｉ、入力原稿と上記光電池
との距離が１００μｍ以上とする。請求項５に記載の本
発明は、請求項３に記載の密度イメージセンサにおい
て、上記ガラス基板の厚さを１２０±５μｍとする。

【００２２】上記のように構成することによって、図１
５及び図１７に示した座標入力装置の使用において、照
明光は貫通穴を通過するので、原稿上にはセンサの影が
生じなくなる。また、貫通穴の大きさを金属電極及び透
明導電膜の、狭い方の幅の１／６以上、広い方の幅の１
／６以下としたので、光電池の起電力が殆ど低下しな
い。さらに、金属電極の幅を６０±５μｍ、透明導電膜
の幅を１００±５μｍ、光電池の配置密度を２００ｄｐ
ｉ、ガラス基板の厚さが１２０±５μｍとしたので、解
像度と影の関係をもっとも効率よく回避することが可能
になる。

【００２３】

【発明の実施の形態】発明者は、本発明を実験するに際
し、２００ｄｐｉ密度のセンサを適切に動作させるため
に必要な、センサと原稿間との距離（以下ガラス厚）に
ついて計算機シュミレーションを行ったので、この内容
について説明する。図２は光量と、ガラス厚と、ボケと
の関係のシュミレーション結果を示す。上記シュミレー
ションでは、はじめに光学シュミレーションソフトを用
いて、ガラス厚をパラメータとして、まず、ぼけ特性と
センサ部の平均光量について評価した。単純化したモデ
ルを用いて、ガラス厚１００μｍで、２００ｄｐｉ白黒
交番原稿に対するボケを求めたところ、ボケによる６ｄ
Ｂの信号減少があり、ガラス厚に応じたローパスフィル
タの特性に書けることが分かった。遮光電極の影の影響
で平均光量は変化し、ガラス厚９７μｍの時、最大照度
と最大コントラストが得られることが分かった。

【００２４】次いで、２００ｄｐｉ白黒交番原稿につい
て、信号処理によるＳ／Ｎ劣化と、平均光量変化による
Ｓ／Ｎ変化をパラメータにして、総合Ｓ／Ｎを最大にす
るガラス厚を求めたところ、９６μｍが最適値であると
いう結果を得た。次に、光学シュミレーションソフトの
説明をする。ソフトの動作、基本データの説明、プログ
ラムの前半部、後半部から、それぞれ得られる特徴的な
データの説明、２００ｄｐｉにおける最適ガラス厚の検
討、まとめの順に説明を行う。

【００２５】図４は、光学解析計算の３次元モデルを示
す図である。光学シュミレーションソフトの構成につい
て、この光学シュミレーションソフトは、図４に示すよ
うに、透過型光センサへ入射した光が原稿１０に到達
し、原稿１０から反射した光がセンサに入射するとい
う、一連の動作を計算機上に再現したものである。説明
を簡略化するため、図４ではセンサを反転配置している
が、実際には請求項に述べた光電池（センサ）構造のシ
ュミレーションとしている。光源は散乱放射光を仮定、
また、紙面（原稿）反射は、ユールニールセン効果を考
慮した完全散乱反射を仮定している。ｔは距離、ｎは屈
折率である。

【００２６】上記光学シュミレーションソフトは、大き
く前半部と後半部に分かれている。前半部は、透過型光
センサへ入射した光が原稿１０へ至る過程を扱い、フレ
ネルの法則、透明電極やガラスの透過率の影響、遮光電
極の陰の影響などを考慮している。一方後半部は、原稿
１０から反射した光がセンサに入射する過程を扱ってお
り、ユールニールセン効果を考慮した紙面の光反射、フ
レネルの法則、ガラスと透明電極の透過率などを考慮し
ている。

【００２７】上記光学シュミレーションソフトの動作に
ついて、全体を通じて、基本的にチューニングは行わ
ず、考慮した現象や仮定の検証を行うという立場から動
作確認を行った。図５に、測定に使用した、試作８０ｄ
ｐｉ（約３dot／mm）センサから得られた実測出力値
と、前後半部を通したシュミレーション結果との比較を
示す。なお、原稿とセンサとの間隔は、１.１mmとし
た。数種類の原稿ピッチ、ユニットステップについて比
較を行ったところ、良好な一致を見ており、異なる画素
ピッチのセンサを試作する際の動作予測に用いることが
できると考えられる。

【００２８】センサ動作に関する基本的なデータとその
検討について、このセンサの動作の基本的な考え方を検
討するデータを図６、図７及び図８に示す。図６は、白
色原稿を均一な照度で照明したときに、原稿面から距離
ｈμｍだけ離れた点Ｈにおける、原稿からの反射光によ
る照度Ｗ／ｍ²を示したものである。垂線を基準に、原
稿を臨む角度をθdeg.としている。図６より、角度θが
増すにしたがって、角度θに依存して点Ｈの照度は増加
することがわかる。点Ｈの照度は、原稿を見込む角度に
支配されているといえる。

【００２９】図６より、距離ｈが増すと、同一見込み角
に対してもより広い範囲からの原稿反射光を受光するこ
とになり、分解能が低下することがわかる。このこと
は、ガラス厚による距離ｈが、画像に対しローパスフィ
ルタの効果を生ずること、つまり、ガラス厚が厚いほ
ど、カットオフ周波数の低いローパスフィルタを挿入し
たのと同様の効果があることを意味する。

【００３０】図７は、このことを確認する目的で行った
シュミレーション結果である。白黒濃淡原稿を均一な照
度で照明したときに、原稿からの距離５０μｍ、８５μ
ｍ、１１０μｍにあるセンサ面の照度を計算した。ここ
では、センサは２００ｄｐｉ（１２５μｍピッチ）密度
とし、原稿はユニットステップ状に白→黒変化するもの
と、センサ画素毎に白黒が交番するものを用いた。白黒
交番原稿を用いた結果より、ガラスの厚みが、厚くなる
ほど原稿反射光によるセンサ面の照度分布の振幅が減少
することがわかる。距離約１００μｍで、振幅６ｄＢダ
ウンとなっている。

【００３１】ところで、この交番原稿は、密度２００ｄ
ｐｉのセンサに対するナイキスト周波数に相当する空間
周波数を有する原稿であるから、距離が約１００μｍの
時、光学的なサンプルホールドを行ったのと、ほぼ等価
なローパスフィルタを挿入したことになる。このような
考え方で距離毎に換算したローパスフィルタの特性を図
８に示す。ガラス厚が１００μｍでは、２００ｄｐｉの
原稿に対し、約６ｄＢダウンし、ガラス厚が１.１mmで
は、−６ｄＢのとき、約２０ｄｐｉとなる。

【００３２】プログラム前後半部それぞれから得られる
特徴的なデータとその検討について、プログラム前半部
から得られる基本的なデータを、図９及び、図１０に、
後半部から得られる基本データを図１１に示す。図９
は、フレネルの法則を考慮した、空気（ｎ＝１.０、但
し、ｎは屈折率）から、ガラス基板（ｎ＝１.６）を光
が透過の際の、透過率の入射角依存性を示すグラフであ
る。入射角が浅くなるほど透過率は減少し、θが７０度
を越えると透過率は大きく低下しはじめる。上記図６の
検討と合わせると、センサ面照度に影響を与えるのは、
センサへの入射光線の角度（原稿を見込む角度）が、６
０度程度までと考えられる。

【００３３】図１０は、センサ密度２００ｄｐｉ、画素
サイズ１２５μｍ角としたときの遮光電極の陰の影響を
考慮した、原稿面の照度分布を示す図である。図１０の
Ａ−Ａ’断面、および、Ｂ−Ｂ’断面について、遮光電
極１３と原稿との距離（ガラス厚とほぼ同一）が１００
μｍの場合を示している。また、図中ハッチング部は、
ａ−Ｓｉ受光素子１４である。図１０より、遮光電極１
３のある部分の照度は、無い部分の照度に比較して大幅
に低い値になっていることが分かる。これは、ａ−Ｓｉ
受光素子１４および、遮光電極１３の影の影響が現れて
いるものと考えられる。

【００３４】図１１は、図９及び、図１０に示す、シュ
ミレーションプログラムの前半部を経て、センサ透過光
が原稿を照明して得られる原稿からの反射光を計算し、
実際のセンサ面の照度分布を計算した例を示す。図１１
のＡ−Ａ’断面、Ｂ−Ｂ’断面、およびＣ−Ｃ’断面に
ついて、ガラス厚が１００μｍの場合を示している。

【００３５】なお、センサ密度は、２００ｄｐｉ．画素
サイズは１２５μｍ角とした。また、図中ハッチング部
は、ａ−Ｓｉ受光素子１４である。原稿は白黒縦縞模様
とし、各画素に対応して配置した。図１１より、センサ
面の照度分布は、原稿の濃淡に一致してなめらかに分布
することが分かる。これは隣接画素からの反射光のクロ
ストークの影響であると考えられる。図６や図９より、
主として６０度以下の角度からの原稿照明光がセンサ面
の照度を決めると予想されるので、図１１にはこれらの
範囲のクロストークが生じているものと考えられる。ま
た、Ｃ−Ｃ’断面やＢ−Ｂ’断面より、白原稿に対応し
た画素内部の照度を見ると、反射光の振幅が低下してい
ることがわかる。これは、上記９０度から入射光の角度
θを差し引いた値の６０度の関係で、画素内部にまで反
射光が届かないためであると考えられる。このことは、
画内部は、原稿の濃淡検出(反射光の強弱検出)には有効
に寄与しないことを意味する。

【００３６】２００ｄｐｉにおける最適ガラス厚の検討
について、以上の基本データ解析の上に、実際の２００
ｄｐｉセンサを試作した場合のシュミレーションを行っ
た。ガラスの厚みを厚くすると、図８に示すように、急
峻なローパスフィルタを挿入したことになってボケが生
ずる一方、実際にセンサを透過した光で照明された原稿
で生ずる影の影響（図１０）は減少して、図１１に示す
ように、光検出に寄与しない画素の無効部分を減らす結
果となる。前者は画像処理によるＳ／Ｎ劣化を引き起こ
すが、後者では、信号増大によるＳ／Ｎ向上を期待でき
る。この最適値を求めるという観点から、ガラス厚の最
適値を求める。

【００３７】まず前者について、雑音が白色性であると
仮定し、ガラス厚毎に図８のローパスフィルタを逆補正
してボケ補正する場合のＳ／Ｎ劣化を計算した。補正に
よる信号電力の変化はないものとした。一般に、少なく
とも雑音のスペクトル分布は既知である（測定可能）の
で、最小自乗フィルタなど、画質的により有効な方法を
用いたボケ補正も検討できるが、ここでは簡略化のた
め、単純な逆フィルタを用いている。これらへの発展に
は、実機を用いた実験が必要である。

【００３８】図１２は、最適ガラス厚さの計算例を示
す。密度が２００ｄｐｉの原稿に対し、ガラス厚５０μ
ｍではＳ／Ｎ劣化はほとんど生じず、１００μｍ、２０
０μｍとガラス厚が増大するに伴って劣化が生じること
が分かる。一方後者について、ガラス厚に応じて、原稿
の白黒毎にセンサ面の照度を計算した。センサ面照度
は、図１０のように画素内部であっても位置に応じて変
化するので、画素内部の全面積の平均照度を計算して、
評価の指標として用いた。結果を、併せて図１２に示
す。ガラス厚９８μｍのとき、白原稿に対する平均照度
が最大となる。

【００３９】ここで、ガラス厚を薄くすることによる平
均照度の変化は急峻である。一方厚くすることに対する
影響はブロードである。平均照度は信号出力に比例する
から、その低下はＳ／Ｎの低下に比例する。図１２に示
すように、ガラス厚７５μｍではＳ／Ｎが９ｄＢ劣化す
るが、分厚くする方向では、１００μｍから２００μｍ
まで大きな変化はない。このような差は、先に述べた電
極の影や光入射角６０度のために生ずると考えられる。
尚、図示していないが、９８μｍのとき、同時に最大コ
ントラストが得られることが分かっている。

【００４０】図１２は、前者の問題、後者の問題それぞ
れについて、Ｓ／Ｎ最大の場合からガラス厚に応じてど
の程度Ｓ／Ｎ低下するかを示したものである。前者と後
者とは独立して扱えるので、総合Ｓ／Ｎ最大をとる点
は、これら２つのＳ／Ｎ低下の加算値が極値を取る点で
ある。図１２中に、この加算値を点線でプロットした。
これより、総合的にみて最もＳ／Ｎ低下の少ないガラス
厚は、９６μｍであると考えられる。

【００４１】ところで、ガラス厚がここで求めた値より
厚くなった場合の影響について検討する。まず、前者の
観点から、ボケが発生する。補正には自ずと限界がある
が、どの程度まで補正できるかについては検討が必要で
ある。ここで述べたような単純な逆補正では、ガラス厚
ローパスフィルタによるボケ解消に伴って生ずる別の画
質劣化も問題となろう。実際のハードウエアを用いてノ
イズの性質を測定した上で、最適補正を試みるのが有効
であると思われる。

【００４２】次に後者の観点からは、ガラス厚を厚くし
ても影響はブロードであることが分かっており、いわゆ
るＳ／Ｎという観点からは大きな問題は生じない。結
局、ガラス厚を厚くせざるを得ない場合には、ボケ補正
の性能がシステム全体の解像度とＳ／Ｎを決めるといえ
る。結論として、画素密度２００ｄｐｉのセンサでは、
ガラス厚９６μｍが最適値となること、ガラス厚を厚く
せざるを得ない場合には、ハードウエアを用いたボケ補
正の最適化を行う必要があることが分かった。

【００４３】次に、本発明の密度イメージセンサの実施
形態について説明する。これまでの説明では、図３に示
すような貫通穴をあけないセンサの形状を仮定して計算
してきた。しかし、ガラス厚の最適値は、電極形状によ
って変化する。

【００４４】尚、右下がりの斜線部分は透明電極、左下
がりの斜線部分は金属（遮光）電極、ドットを施した部
分はアモルファスシリコンである。例えば、図１に示す
ように、センサ中央部に小さな貫通穴（図１では１０×
１０μｍ）をあけた場合について計算すると、センサの全(有効)面積；105×55＝5,775(μｍ²) 貫通穴の面積； 20×20＝ 400(μｍ²) センサ面積減少率；400÷5,775×100＝ 7％光量増加分； 26％(＋2ｄＢ) 総合改善度； 19％(＋1.5ｄＢ) となり、特に、センサ面照度が大きく変化する。

【００４５】この結果を図２に示す。図２は図１２と同
じような図であるが、図１２に比較して、プロットが２
ｄＢ上昇し、ガラス厚を薄くしたときの変化がブロード
になっていることが分かる。これは、貫通穴により平均
光量が増加し、かつ、先にも述べた電極の影や光入射角
６０度の影響によるセンサ面照度の不均一分布が改善で
きるためである。このことは、遮光性の電極の中央付近
に貫通穴を設ければ、Ｓ／Ｎ低下を緩やかにできること
を意味する。

【００４６】図２の状態で最高Ｓ／Ｎが得られるのは、
先の説明と同じとすれば、ガラス厚９２μｍ程度の時で
ある。しかし、平均照度２ｄＢ上昇と有効面積減少を考
慮に入れると、貫通穴をあけないものと同一Ｓ／Ｎで動
作させるには、先に述べた極値から、さらにそのプロッ
トに沿ってＳ／Ｎを１．５ｄＢ低下した点を用いればよ
いと考えられる。

【００４７】このような考えによれば、ガラス厚が同一
であれば、貫通穴をあけることにより、平均照度上昇２
ｄＢ分だけ、全体のＳ／Ｎが向上する。あるいは逆に、
ガラス厚を約１２０μｍまで厚くすることができる。ま
た、センサ面照度の不均一が防止できるので、画素内部
での電力消費も減少し、結果的に出力信号が向上して、
情報読みとりのＳ／Ｎが向上する。

【００４８】なお、図１は貫通穴の一例であり、さら
に、別の電極形状も考えられる。要するに本発明では、
光の透過性の悪い電極に貫通穴をあけて影の影響を減ら
すことにより、センサ面照度の向上と不均一を防止する
こと、或いは、ガラス厚を厚くすることを目的とするの
で、それに見合った穴をあけることはすべて本発明に含
まれる。

【００４９】

【発明の効果】本発明では、光の透過性の悪い電極に穴
をあけて光を透過させることにより、センサ自身の影の
影響を減らして、センサ面照度の向上をはかることがで
きる。それにより、個々の光電池の出力電流の向上と、
Ｓ／Ｎの向上を図ることができる。また、本発明では、
センサ面照度の不均一が防止できるので、画素内部での
電力消費も減少し、結果的に出力信号が向上して、情報
読みとりのＳ／Ｎが向上する。さらに、本発明では、従
来１００μｍ以下であったガラスの厚みを１２０μｍま
で厚くすることができるので、製造上問題となるガラス
基板の強度保持が容易になり、全体的にみて解像度向上
とコストダウンを同時に達成する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の密着イメージセンサに係る貫通穴の実
施形態を示す図である。

【図２】本発明の密着イメージセンサのシュミレーショ
ン結果を示す図である。

【図３】本発明の密着イメージセンサのシュミレーショ
ンに用いた、貫通穴をあけていない場合の画素の大きさ
を示す図である。

【図４】本発明の密着イメージセンサのシミュレーショ
ンに用いたソフトと実際のセンサとの関係を示す説明図
である。

【図５】本発明の密着イメージセンサの照度計算シミュ
レーションと実測データの比較を示す図である。

【図６】本発明の密着イメージセンサのシュミレーショ
ンに係る、原稿からの反射光によるセンサ面照度の計算
例を示す図である。

【図７】本発明の密着イメージセンサのシュミレーショ
ンに係るセンサ面の照度分布の計算例を示す図である。

【図８】本発明の密着イメージセンサのシュミレーショ
ンに係る換算ローパスフィルタを示す図である。

【図９】本発明の密着イメージセンサのシュミレーショ
ンに係る界面透過率の入射角依存性を示す図である。

【図１０】本発明の密着イメージセンサのシュミレーシ
ョンに係る遮光電極の影響を考慮した原稿面の照度分布
を示す図である。

【図１１】本発明の密着イメージセンサのシュミレーシ
ョンに係るセンサ面の原稿からの反射光照度分布の計算
例を示す図である。

【図１２】本発明の密着イメージセンサのシュミレーシ
ョンに係る最適ガラス厚の計算例を示す図である。

【図１３】従来の座標入力装置の要部説明図である。

【図１４】従来の密着イメージセンサの走査方法の説明
図である。

【図１５】従来の透過型情報入力装置の断面図である。

【図１６】微小センサの動作を説明する図である。

【図１７】従来の透過型情報入力装置の部分平面図であ
る。

【符号の説明】

１透明電極２金属（遮光）電極３アモルファスシリコン４貫通穴５ガラス基板１０原稿

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラス基板上に、一方向に並列する複数
の一方の電極を透明導電膜で形成し、前記透明導電膜か
らなる電極と、直交して並列する複数の他方の電極は遮
光性を有する金属で形成し、上記それぞれの複数の電極
の各交点部分に光電変換膜を介挿して、光電池を形成し
た密着イメージセンサにおいて、上記光電池の中央付近に、上記遮光性を有する金属から
なる金属電極と、上記光電変換膜とに光を透過する貫通
穴を設けたことを特徴とする密着イメージセンサ。
【請求項２】上記貫通穴の大きさは、上記金属電極及
び透明導電膜の、狭い方の幅の１／６以上、広い方の幅
の１／６以下の正方形又は、長方形であることを特徴と
する請求項１記載の密着イメージセンサ。
【請求項３】上記金属電極の幅が６０±５μｍ、上記透
明導電膜の幅が１００±５μｍ、上記貫通穴の大きさが
１０±１μｍ角であることを特徴とする請求項１又は、
請求項２記載の密着イメージセンサ。
【請求項４】上記光電池の配置密度が２００ｄｐｉ、
入力原稿と上記光電池との距離が、１００μｍ以上であ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の密着イ
メージセンサ。
【請求項５】上記ガラス基板の厚さが１２０±５μｍ
であることを特徴とする請求項３記載の密度イメージセ
ンサ。