JPS5877255A - イメ−ジ・スキヤナ - 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】 発明の背景 文書又は他の物体からイメージ・データを電子的に捕捉
するものとして、ソリッド・ステート・リニア走査アレ
イが知られている。元来、リニア・アレイは、イメージ
領域を構成するライン・イメージを前進的に露出させる
ため、イメージ源に関して相対的移動を必要とする。現
在のソリッド・ステート・リニア・アレイは、アレイの
個々のセルで点ごとに、対応する個々の感知装置に露出
された光に比例した電荷を発生することによって動作す
る。イメージを処理することのできる速度は、感知装置
に内在する光の感度反び利用できる光源の強さによって
制限される。

そのようなス＝ヤナの感度を増大させる１つの既知の手
法は、時間遅延集積（ＴＤ　Ｉ　）法として知られてい
る。この方法は、米国特許第５８３３７６２号に説明さ
れている。ＴＤＩアレイは一連のリニア・プレイであっ
て、その電荷発生セルは、イメ−ジの相対移動の方向で
カップルされ、進行方向の同一のライン・イメージがリ
ニア・アレイの次のものへ露出されるようになっている
。アレイのカップリングによって、各アレイのセルによ
って発生された電荷は、一連のアレイに沿ったライン・
イメージの進行と時間的関係に立って、徒続するセルへ
転送されることができる。この構成によって、所与のラ
イン・イメージは、感知装置に対して長い全体的露光時
間を効果的に有する。実際、ライン・イメージが露光さ
れる一連のセルの数を単に増加させることによって、所
望のままに露光時間を増大させることができる。

そのようなＴＤＩプレイを動作させるに当って、電荷の
発生及び転送を正しい時間に生じさせるため、成る種の
制御信号をセルへ印加せねばならない。これらの信号は
、走査プレイに関するライン・イメージの進行速度に関
連する速度で印加されねばならない。通常、これらの信
号を印加するための導体は、ボリン・リコンのような半
透明導電材を使用することによって、“ソリッド・ステ
ート装置の１部分を形成している。材質の透明性は、制
御部材が下方に設けられた感光表面による受光を妨害し
ないようにするため必要となる。制御信号が印加される
速度及び正確性は、ポリシリコンの相対的低電導率によ
って制限される。この低電導率は、信号が導通されねば
ならない長い距離のために、ＴＤＩプレイで特に顕著と
なる。制御信号の印加速度は、アレイに対するライン・
イメージの許容速度を直接に制限する。制御信号の正確
性が特に重要なのは、電荷転送中のエラーが累積された
エラーを生じるからである。累積エラーは、前進的に捕
捉されつつあるイメージを、完全に破壊してしまわない
にしても、その質を低下させる。

本発明の要約 本発明は、ＴＤＩ走査プレイの長さ方向を横切って制御
信号を印加するために、比較的不透明の金属導体を使用
し、かつ光との干渉、を最少にしかつプレイを通じてそ
のような干渉を均一にするため、上記金部導体がプレイ
を横断するように配置　　。

する。

プレイを物理的にできるだけ小さくシ、かつ金属制御線
と感知装置の導電領域との間で信頼性ある導通路を形成
するため、アレイの比較的短い集積次元の方向へ感光領
域を細長クシ、従って感知領域な正方形にしない方がよ
い。通常、文書又は他のイメージ源からの正方形画素を
感知するのが望ましいから、本発明は、正方形画素を歪
められた感知領域に等しい引き延ばされた形へ歪めるア
ナモルフィック・レンズを使用する。それによって、歪
められた感知領域によって受取られた光は、実際に正方
形画素からの光を表わす。このようにして集められた光
は、対称レンズを通して結像される正方形画素感知領域
から得られたものに等しくなる。

実施例の説明 第１図はイメージ・スキャナ１０を示す。イメージ・ス
キャナ１０は、文書１２を光源１３反びレンズ１４を通
して移動させる文書送り１１を含む。ＴＤＩアレイ１５
け、文書の横断領域１７の放射像（矢印１６によって表
わされる）をレンズ１４から掩取る。文書１２が矢印１
８の方向へ移動するにつれて、領域１７の像はＴＤＩア
レイ１５の表面を矢印１６の方向へ横切る。後に詳細に
説明するように、ＴＤＩアレイ１５は、文書１２の光像
の電子アナログ像ケラインごとに発生する。

この電子像は線１９によって処理回路２０へ転送され、
各種の既知の手法によって利用される。例えば、処理回
路２０は、遠隔地点へ転送されるファクシミリ像を作る
ために使用されたり、認識される文字形又は他めパター
ン像を与えるために使用される。

スキャナ１０は、文書１２が文書送りによって移動させ
られるように示すが、本発明は、矢印１６によって表わ
される像がレンズ又は他の光学装置の移動によって発生
されるシステムへも等しく適用することができる。更に
、アレイ１５は、それ自体が、例えば弓形監視窓を通し
て回転する機密保護監視カメラにおけるような静止場面
に関して移動することができる。

第２図は第１図に示されるＴＤＩアレイの拡大された横
断立面図を示す。１２図は、第１図の矢印１８の方向を
横断する領域１７にあるラインの単一の画素に応答して
電荷ヶ前進的に収集すやアレイ１５の領域を示す。アレ
イ１５は、光に応答して電子を解放することのできるシ
リコン・ウェーハ２１を含む。ウエーノ・２１の受光表
面２２に隣接するとともにそれから絶縁されて、一連の
電荷収集電極２３．２４．２５．２６．２７．２８．２
９が置かれている。これら電極の１つへ正の電圧が印加
されると、光の入射によりウエーノ・２１の中で解放さ
れた電子が電極領域に集積される。これらの電子は、そ
の領域の入射光に比例して隣接した電極により収集され
る。電荷転送電極３０．３１．３２．３３．３４．６５
．５６は電荷収集電極の間に配置され、電荷収集電極よ
りも幾分遠く、ウェーハ２１から離されている。電圧が
電荷収集電極（例えば２３）から除去された時点で１．
正の電圧が電荷転送電極（例えば３１）へ印加されると
、電荷収集’ｌ桶２３の下に集積された電荷はウェーハ
２１を通って横方向に転送型＠３１の下の位置ヘシフト
される。第２図に示されるように、転送電極３１はより
緊密なスペースを有する電荷収集電極２４へ電気的に接
続されている、電荷収集１１１ｊ極２４は、電荷３１よ
りも強い電位をウェーハ２１の表面へ与える。かくて、
転送電極３１によって収集電極２３から移動させられた
電荷は、電荷収集電極２４の下の位置へ移動し続ける。

第２図に示されるＴＤＩアレイは、２つの位相又は交替
する動作状態（Ｐ−Ｉ７（びｐ−ｍ）で動作する。隣接
した転送電極及び収集電極の対は、制御線３８反び３９
を介して同時的な正の電手夕与えられる。制御回路４０
は、線３８及び３９へ交互に正電圧を与えるため、文書
送り１１のための駆動モータ４１と同期して動作する。

この動作は、矢印１６の左方への移動と同期して、電荷
の集積をシリコン・ウニシバ２１の表面に沿って左方へ
歩進せしめる。かくて、第１図の領域１７から来るライ
ン・イノージ部分は′（これは電極２４反び３１の下で
中心な有するウエーノ・２１の電荷・収集場所４２を露
光する）、線３Ｂが正になる位相ｐ−１で電荷を集積さ
せる。矢印１６によって表わされる像が左方へ酌（時、
電圧はｐ−Ｉかも除去されＰ−■へ印加される。かくて
、電荷転送電極３２が働いて、電極２３によって集積さ
れた電荷を、電荷集積場所４３にある電荷収集電極２５
の影響の下へと横方向へ引きつける。位相Ｐ−■の門に
、収集′電極２５は、今やその下に中心を有するように
移動させられた同一のライン・イメージに比例して、追
加の電荷を収集しつつある。

続いて、Ｐ−Ｉで、正の電極が線３９から除去されｆ＠
３８へ与えられる。従って、電荷転送電極６３は、電極
２５のところで集積された電荷の全体を引きつけ、それ
を矢印１６によって表わされるイメージの左方への進行
と同期して、電荷収集電極柄２６のところへもって来る
。この過程は、これら前進ステツブを通して集積された
電荷が出力電極の下に堆積される゛まで継続する。出力
電極は、既知の態様に従って、高速シフト・レジスタ４
４０１つの段であることができる。シフト・レジスタ４
４は、イメージ・データの全体のラインを線１９へ与え
る。次いでそのラインは処理回路２０へ与えられる。

上記の説明から、線３８反び３９を介してどの程度迅速
に電極へ電圧を印加しかつ電極から電圧を除去できるか
が、成功裡に追跡されるイメージ（矢印１６で表わされ
る）の最太速１￥を決定することが分る。電極（例えば
２３及び６１など）はポリシリコンから構成され、従っ
て導電性であるとともに半透明である。これらの電極は
、第２図の断面図を横方向へ、走査アレイの長さ方向へ
配列されている。これら電極への接続は、通常、いずれ
か又は双方の端部からなされ、これは、アレイ１５の長
さの少なくとも半分にわたって、電圧□が比較的貧弱な
導体を通して与えられることを必要とする。ポリシリコ
ン電極を厚くするか又は広くすることによって、その導
電率を増加させることは、成る点を越えると非生産的と
なる。厚くすることは透明１里ケ減少させ、従って装置
の感度を低下させる。表面領埒を広くすると、ライン・
キャパシタンスを増加させる。これは正確なサイクリン
グ速度の許容限界を低下させる。動作速度及び感度の増
大を妨げるこれらの問題点は、Ｗ、５図に示されるよう
に、曲った金属導体４５７々、ｑ４６を設けることによ
って克服される。

第３図はＴＤＩアレイ１５の−Ｅ部表面を示す。

矢印１６で表わされるイメージはこの表面を横切って移
動する。表面の詳細は第３図の拡大図によって最も良（
見ることができる。既知の技法に従って、ウェーハ２１
は酸化障壁４７によって複数のチャネル４８へ分割され
る。障壁４７は電荷の側方への移動υ１を制限し、よっ
て、光によって解放された電子が収集される画素又は電
荷集積場ｐ９Ｔ４２の１つの大きさを限定する。チャネ
ルは、第２図に示されるような電極２３．３１．２４．
３２　などによって横断されている。非常に導電率の高
いかつ比較的に不透明の導体４５．４６が電極液びチャ
ネルを斜めに横切っている。これらの導体は、領域４９
において、例えば電荷収集電極２７反び電荷転送電極３
４のような隣接した型棒対へ接続される。導体４５の全
てはＰ−Ｉを制御する線３日へ接続され、導体４６の全
てはｐ−ｎ’４制御する線３９へ接続される。第３図か
ら、ポリシリコン電極の長さに沿って導電させるのに必
要な距離は、実質的に同じ位相の導体（例えば４５）の
間の距離の半分へ減少されることが分る。更に、導体４
５及び４６は、光に対するウェーハ２１の受光、表面２
２の自由アクセスを妨げるが、この妨害はチャネル４８
を横切って均一に分布しているので、装置の長さ方向に
沿って、イメージの局部的欠損又は質の低下を生じるこ
とはない。

信頼性のある必要な電気接続を達成するため、金属導体
（例えば４６）と１対のポリシリコン電極（１例えば３
１及び２４）との間に最小の接触領域を形成することが
必要である。製造過程を単純化するため、シリコン・ウ
ェーハ２１の最大の長さをできるだけ小さくすることが
望ましい。スキャ゛す・アレイの長さを増加させないで
接続を達成するための追加的表面領域を得るため、集積
方向で（即ち、算３図に対して垂直に）ウエーノ・２１
の大きさを拡張することが望ましい。これは、第３図の
垂直方向で大きい制御電極３１．２４．３２．２５など
を選択して、電荷収集場所４２の垂直方向の大きさを、
チャネル４８の幅に関して長くすることによって達成さ
れる。４２及び４３の如き典型的な電荷収集場所は、そ
れぞれ第３図の太゛い破線及び鎖線によって示される。

かくて、電荷収集場所４２は、第３図においてチャネル
４８の中で電極２４反び３１に中心を有する領域として
表わされる。この領域は、正の電圧が導体４６へ印加さ
れて、位ｆ１ｐ−ｉの間に、電極２４反び３１が実効化
されたときに生じる。同様の電荷収集場所が、チャネル
４８の各々において、電荷２４枚び３１、反び他のＰ−
Ｉ制御電極２６反び２８などの周囲に同時に形成される
。同様に、位相Ｐ−■の間に、電荷収集場所４３が第３
図の下方へ約　　・その長さの半分だけ移動して、電極
２５及び！＋３に中心を有する鎖線部分の領域にな之。

これまでの説明から、感光領域は集積方向で顕著に引き
延ばされることが分る。しかし、前述したように、多く
の電子像処理システムでは、対称形又は正方形の文字の
像を収集することが望まれる。このような結果は、本発
明によれば、第４図に示されるようなアナモルフィック
・レンズ５０の使用によって達成される。アナモルフィ
ック・７、。、　＊、５ｏｓよ９，１つ。。つアカ、′
な光学縮小を達成するために、例えば映画撮影の分野で
使用される既知の光学技術を用いて設計される。それに
よって、本発明においては、文書１２から得られた本質
的に正方形の領域５１が、ＴＤＩアレイ１５の表面上へ
引き延ばされた領域５２として投影される。か（て、４
３のような引き延ばされた場所によって集積された電荷
は、本質的に元の文書の正方形領域５１から反射した光
に比例したものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成されたＴＤＩイメージ感知
プレイを有する文書スキャナの斜視図を示し、第２図は
第１図に示されたＴＤＩ感知アレイを線Ｍ−ｎに沿って
切断した場合の断面図を示し、第３図は第１図に示され
るＴＤＩアレイを線ｍ−ｍに沿って切断した場合の断面
図を示すとともに折り曲げられて載置された電気導体の
拡大図を含み、第４図はアナモルフィック・レンズを禾
発明に使用１．た場合の動作を簡単な形で示した説明的
斜視図である。 １０・・・・イメージ・スキャナ、１１・・・・文書送
り、１２・・・・文書、１３・・・・光源、１４・・・
・レンズ、１５・・・・時間遅延集積（ＴＤＩ）アレイ
、１７・・・・横断領域、２０・・・・処理回路、２１
・・・・シリコン・ウェーハ、２２・・・・受光表面、
２３．２４．２５．２６．２７．２８．２９・・・・電
荷収集電極、３１．３２．３！ｌ、３４．３５，３６．
３７・・・・電荷転送電極、４０・・・・制御回路、４
１・・・・１．に動モータ、４２．４３・・・・電荷′
収集場所、４４・・・・シフト・レジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 放射像パターンな電子像へ変換するイビージ・スキャナ
   であって、複数の連続した感光電荷保持領域及び放射像
   受取表面を有する時間遅延集積アレイと、上記感光電荷
   保持領域の連続方向に沿って上記プレイと放射像パター
   ンを相対的に移動させる手段と、上記放射像パターンを
   表わす電流粉伝導するため上記プレイの放射像受取表面
   に隣接してかつ」−艶感光電荷保持領域の連続方向に対
   して実質的に９０°の角度で配列された複数の制御電極
   と、−ｈ記アレイと放射像パターンの４１対的移動に同
   期して上記制御電極の選択されたものへ制御電圧を印加
   するための制御手段と、−Ｆ記制イ！１１電極を上記制
   御手段へ接続するため上５ｉ１感光電荷保持領域と上記
   制御電極とを斜め方向に横切るように配列された複数の
   電気導体とを具備するイメージスキャナ。