JPS60178663A - 大形イメ−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】 〔発明の技術分野〕 この発明は原稿にほぼ密着して設けられ、光電変換を行
なう受光素子を有する原稿幅と同一寸法の大形イメージ
センサに関し、特に該大形イメージセンサの感度の均一
性の向上に関するものである。

〔従来技術〕

従来、この種の装置として第１図に示すものがあった０
図において、１１は原稿１２を照明する蛍光灯、１３は
レンズ、１４はＣＣＤイメージセンサである。

次に動作について説明する。

蛍光灯１１からの光は、上記原稿１２を照明し、該原稿
１２からの反射光は、上記レンズ１３を通って上記ＣＣ
Ｄイメージセンサ１４に到着する。

そしこの際、原稿１２面上の１ライン分の像は、上記レ
ンズ１３によって、倒立の実像として上記ＣＣＤイメー
ジセンサ１４の受光面上に結像され、受光面上に配列さ
れた２０００素子程度の光センサによって電気信号に変
換される。

ところが、第１図の従来例においては、２１０ｍｓ程度
の幅をもつ原稿１２の像を２０〜３０ＩＩＩＩＩ＋の幅
をもつＣＣＤイメージセンサ１４に縮小して結像するた
め、原稿１２とセンサ１４との間の距離が２０〜３０ｃ
ＩＩ＋必要となり、このことがこの種の光電変換装置の
小形化を妨げる大きな要因となっていた。

そ−こで、最近では小形化できるものとして第２図に示
す大形イメージセンサが考案されている。

第２図において、２１はセンサ基板、２２はロンドレン
ズアレイ、２３は原稿１２を照明するためのＬＥＤアレ
イ、２４はガイド板である。

基本的動作は、第１図に示した従来例と同様であり、原
稿１２は上記ＬＥＤアレイ２３によって均一に照明され
、原稿１２面上の像は上記ロンドレンズアレイ２２によ
りセンサ基板２】上に等倍の正立像として結像される。

この従来装置では、上記センサ基板２１上には、８素子
／ＩＩＩＩＩ＋の密度で、受光素子が一列に配設されて
いるので、８ドツト／ｍｍの解像度での光電変換が実現
でき、また、センサ基板２１と原稿１２との距離は２０
ｍｍ程度であり、第１図の従来例に比べてｌ／１０〜１
／１５になるので、装置の大幅な小形化が実現できる。

第３図は上記第２図の従来装置の受光素子列及びその周
辺の等価回路を示す。図において、３９はフォトダイオ
ード３１と、該フォトダイオード３１と直列に接続され
た容量３２とで構成された受光素子、３７はマトリクス
配線のための２層配線部、３０は共通電極であり、上記
フォトダイオード３１は非晶質シリコンを用いて形成さ
れており、上述したように原稿１２の幅と同一寸法にわ
たって８素子／ｌｌｌｌ１１の密度で配設する必要があ
るため、Ａ４判の原稿を読取るためには１７２８個のフ
ォトダイオード３１が配設されている。そしてこれらの
フォトダイオード３１は３２個を１ブロツクとして、５
４個の受光素子ブロックに分けられ、さらに各受光素子
ブロックのｉ　（１≦ｉ≦３２）番目の受光素子３９同
志は上記２層配線部３７において接続されており、これ
によりマトリクス配線が実現されている。また、３３．
３４は切換えスイッチ、３５は出力端子、３６はスイッ
チ、Ｃｓは線間容量等に起因する浮遊容量である。

次に動作について説明する。

今、第１ブロツクの第１番目の受光素子３９に注目する
と、この第１番目の受光素子３９における光電変換の過
程は、以下の３段階に分けることができる。

まず第１段階は充電期間、即ち第１番目の容量３２へ充
電を行なうための期間である。該期間においては、第３
図に示すように、上記第１番目のスイッチ３３だけをセ
ンサ電圧Ｖｓ側へ倒し、また個別電極側の第１番目のス
イッチ３４だけを出力端子３５側へ倒し、さらにスイッ
チ３６を閉じる。するとこれにより、第１番目の容量３
２はフォトダイオード３１を通してセンサ電圧Ｖｓに充
電される。

第２段階は蓄積期間、即ちフォトダイオード３１の受光
により上記充電電荷が放電され、その残りの電荷を蓄積
している期間である。該期間においては、該第１番目の
ブロックの個別電極側のスイッチ３４は、適音センサ電
圧Ｖｓ側へ接続され、他のブロックの第１番目の受光素
子３９の後述する検出期間の時にだけ、出力端子３５側
へ接続される。また該第１番目のブロックの共通電極側
のスイッチ３３は該ブロックの第２〜第３２番目の受光
素子３９の後述する検出期間においてはセンサ電圧Ｖｓ
側へ接続され、他のブロックの任意の受光素子３９の後
述する検出期間においては、接地側へ接続される。この
蓄積期間中、フォトダイオード３１は常に逆バイアスさ
れており、該フォトダイオード３１からは入射光量に比
例した光電流が流出する。該光電流は第１段階で容量３
２に充電された電荷の放電電流とみなすことができる。

このＭ積時間は、富に一定時間に設定されているため、
蓄積期間中に放電された電荷量を次の第３段階で測定す
れば、入射光量が検出されることとなる。

第３段階は検出期間、即ち上記放電電荷量を検出するた
めの期間である。まず共通電極側の第１番目のスイッチ
３３を接地側に接続し、個別電極側の第１番目のスイッ
チ３４を出力端子３５側に接続し、さらにスイッチ３６
を閉じることにより浮遊容量Ｃｓの電荷をＯにする。そ
してしかる後、スイッチ３６を開き、共通電極側のスイ
ッチ３３をセンサ電圧Ｖｓ側に接続すると、式ｉｌｌに
示す電圧Ｖｏが出力端子３５に現われる。

但し、ΔＱは蓄積期間中に、上記光電流により放電され
る電荷量、Ｃｄは容量３２の値、Ｃｓは浮遊容量である
。

上述したように、出力電圧■０は浮遊容量Ｃ３に依存し
ており、浮遊容量Ｃｓが各受光素子３９間でばらつくと
感度のばらつきになって現われる。

浮遊容置Ｃ５は、上の動作説明かられかるように選択さ
れている受光素子３９に接続されている導体と、その他
の３１本の導体との間の容量である。

第４図は上記２層配線部３７の具体例を示している。図
において、４１は第１導体、４２は第２導体、４３は絶
縁膜、４４は該絶縁膜４３にあけられたコンタクトホー
ルである。

今、第１番目のブロックの第１番目の受光素子３９が、
検出期間になった場合を考える。このとき、各ブロック
の第２〜第３２番目の受光素子３９に接続されている第
１導体４１及び第２導体４２は、上述したように、セン
サ電圧Ｖｓになっているため、浮遊容量Ｃ３は式（２）
で与えられる。

Ｃｓ　−ＣＩ　＋Ｃ２＋Ｃ３−（２） ここで、Ｃ１：第１導体４１と第２導体４２との間の容
量 Ｃ２：第１導体４２の線間容量 Ｃ３：第２導体４３の線間容量 である。

上記容１ｃｓは上記絶縁膜４３をはさんだ平行平板コン
デンサの和として考えられ、受光素子数１７２８個、ブ
ロック数５４個のセンサ基板においては、図から明らか
なように、第１導体・４２と第２導体４３が絶縁膜をは
さんでクロスする点は、各ブロックの第１番目の受光素
子について１７２Ｂ　−５４−１６７４個ある。この数
は、各ブロックの第２〜第３２番目の受光素子３９が検
出期間になった時でも同様であり、従って容量Ｃ１につ
いては、各受光素子間での差はない。

上記容ＩＣ２は、第１導体４１間の線間容量であり、第
４図から明らかなように、各ブロックの１番目の受光素
子に対する第１導体４１の線間容量Ｃ２ｉ　は、ｊ番目
（ｉ＜Ｊ、ｊ≠３２）の受光素子に対する第１導体４１
の線間容量より小さい。

上記容量Ｃ３は、容量Ｃ２の場合と同様であるが、第４
図かられかるように、両端（１番目と３２番目）の第２
導体４２に対しては、片側にしか、他の第２導体４２が
ないため、各ブロックの１番目と３２番目に対する第２
導体４２間の線間容量Ｃ３”は他の受光素子に対する第
２導体４２間の線間容量Ｃ２よりも小さい。

従来の大形イメージセンサに用いるマトリクス配線は、
以上のように構成されているため、各受光素子に対する
浮遊容１１ｃｓにばらつきが生じ、イメージセンサ全体
の感度むらを生じていた。−例としてＣ２について考え
ると、各ブロック内での第１番目の第１導体の長さと第
３２番目の第１導体の長さとの差は１０ｍｍ程度である
が、２層配線をしているため、この長さの差は５４倍と
なり、５４０１長の線間容量にあたり、１０ｐＦ〜３０
ｐＦの容量差を生み出す。一般には上記式（１１のＣｄ
＋Ｃｓは従来は５０〜３００ｐＦであるから、この容量
差は大きな感度むらを引き起こすことになる。

〔発明の概要〕

この発明は、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、第１導体群又は第２導体群の少
なくともいずれか一方の長さをすべて等しくし、該等し
い長さにした導体群の両側方に補助導体を配設すること
により、感度むらのない大形イメージセンサを提供する
ことを目的としている。

〔発明の実施例〕

以下この発明の実施例を図について説明する。

第５図は本発明の一実施例による大形イメージセンサの
マトリクス配線を実施するための２層配線部を示すもの
であり、本実施例イメージセンサの他の部分は上記第３
図と同一構成になっている。

図におい°Ｃ，５１は各受光素子３９に接続された第１
導体で、該容箱１導体５１は絶縁膜４３の下面に配設さ
れ、全て同じ長さで相互に平行になっている。５２は上
記第１導体５１群の両側方に配設された第１？ｉｌｉ助
導体で、これらは上記第１導体５１と同じ長さを有し、
該第１導体５１と平行になっており、上記各受光素子３
９に対応する第１導体５２間の線間容量Ｃ２を均一にす
るためのものである。５３は上記各受光素子ブロックの
ｉ　（１≦ｉ≦３２）番目の第１導体５１同志を接続す
る第２導体で、該容箱２導体は上記絶縁膜４３の上面に
配設され、全て同じ長さで相互に平行になっている。５
４は該第２導体５３の両側方に配設された第２禎助導体
で、これらは上記第２導体５３と同じ長さを有し、該第
２導体５３と平行になっており、上記各受光素子３９に
対応する第２導体間の線間容量Ｃ３を均一にするための
ものである。

そして該第２補助導体５４はコンタクトホール４４を介
して上記第１導体５２に接続されており、また図示して
いないが該第１導体５２の」二端は接地されている。

このように、本実施例では、各受光素子３９の第１導体
５１の長さが等しくなるようにするとともに、第１導体
５１群の両側方に第１補助導体５２を設けたので、上述
した第１導体５１間の線間容量Ｃ２を各受光素子３９に
対して均一にすることができ、また第２導体５３につい
ても、各第２導体５３の長さを相等しくするとともに、
第２導体５３群の両側方に第２禎助導体５４を設けたの
で、上述した第２導体５３間の線間容量Ｃ３を各受光素
子３９に対して均一にすることができ、このように２種
類の補助導体を付加したので、上述した浮遊容量Ｃ３の
ばらつきを従来例に比べ、著しく小さくすることができ
る。

さらに、第１．第２禎助導体５２．５４はそれぞれ第１
導体５１．第２導体５３を形成する際に同時に形成する
ことができ、コスト面からみて、本発明を実施すること
によるコスト増加は、はとんどないことも利点の一つで
ある。

なお、上記実施例では、補助導体を第１及び第２導体５
１．５３の両側方に１個ずつ配設したものを示したが、
補助導体の数は複数ずつでもよく、また、補助導体の幅
及び第１または第２導体との間隔が第１または第２導体
の幅及び間隔とそれぞれ等しい場合について説明したが
、この幅１間隔は必ずしも一致する必要はなく、各受光
素子３９に対する浮遊容量が均一となるような値を選べ
ばよい。また上記実施例では、第１．第２？ｉｌｉ助導
体を設けた場合について説明したが、本発明では上記第
１．第２？ｉｌｉ助導体のうち少なくとも一方を設けれ
ばよい。

また上記実施例では、受光素子としてフォトダイオード
と容量を直列接続したものを示したが、ダイオードを２
鋼面列（向きは逆）に接続したものを用いてもよく、上
記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る大形イメージセンサによ
れば、マトリクス配線を行なう２層配線部において、第
１．第２導体群の少なくともいずれか一方の長さを等し
くにするとともに、該等しくした導体群の両側方に補助
導体を配設したので、各受光素子に対応する浮遊容量の
均一化が容易にでき、感度むらをなくして感度の均一性
を大きく向上できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の光電変換装置を示す斜視図、第２図は従
来の大形イメージセンサを用いた光電変換装置を示す斜
視図、第３図は従来の大形イメージセンサの動作を説明
するための等価回路図、第４図は従来の大形イメージセ
ンサに用いられている２層配線部を示すパターン図、第
５図は本発明の一実施例による大形イメージセンサの２
層配線部のパターン図である。 １２・・・原稿、３９・・・受光素子、５１・・・第１
導体、５２・・・第１禎助導体、５３・・・第２導体、
５４・・・第２補助導体。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人　大岩増雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １１１　原稿の幅方向の直線上に配設されたｍｘｎ個（
   ｍ≧２．　ｎ≧２）の受光素子のｍ個ずつからなるｎ個
   の受光素子ブロックと、該番受光素子ブロックの各受光
   素子に相互に平行に接続された各ブロックに１本の第１
   導体と、上記各受光素子ブロックのｉ（１≦ｉ：５ｍ）
   番目の第１導体同志を接続するｍ本の第２導体とを備え
   、上記各受光素子からの電気信号を上記第１．第２導体
   を介して出力端子に順次出力する大形イメージセンサに
   おいて、上記第１導体群又は第２導体群の少なくともい
   ずれか一方の長さをすべて等しくし、該導体群の両側方
   にこれらと平行に上記各受光素子に対応する浮遊容量を
   均一にする補助導体を設けたことを特徴とする大形イメ
   ージセンサ。