JPS60192362A - 密着形カラ−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８Ａは原稿にほぼ密着して光電変換を行うイメー
ジセンサに関し、特にそのカラー化に関するものである
。

〔従来技術〕

従来、カラー原稿を読取ることの可能な装置として第１
図に示すものがあった。図において、（１０１）は原稿
ドラム、（１０２）は螢光灯、（１０３）はレンズ、（
１０４ａ）（１０４ｂ）はハーフミラ−１（１０５Ｘ１
０６）および（１（７７）　ｔａそれぞれ赤色フィルタ
、緑色フィルタ。

および青色フィルタであり、（１０８）は可視光領域で
、はぼ平坦な感度を有している光電変換素子である。

次に動作について説明する。円柱状のドラム（１０１）
に収付けられた原稿は、白色光源である螢光灯（１０２
）によって照明され、その反射光はレンズ（ＩＯ２）お
よびハーフミラ−（１０４ａ）（１０４ｂ）ＶＣより３
分割される。分割された光はそれぞれ赤色フィルタ（１
０５）　、　緑色フィルタ（１０６）　、および青色フ
ィルタ（１０７）を通して光電変換素子（１０Ｂ）へ導
かねる。

以上のようにして、原稿上の色情報に３原色に分離され
、上記光電変換素子（１０Ｂ）　ＶＣより電気信号に変
換される。

第１図の装置は以上のようＶＣ構成されているので、以
下のような欠点があった。

ｉｌ＋　レンズ（１０３）　、　ハーフミラ−（］０４
ａ）（１０４ｂ）のような光学系を用いているため、原
稿ドラム（Ｘ）１）から光電変換素子（１０８）′−！
で数十ｃｍの距離を要し、装置を小形化することができ
ない。

（２）　光路がハーフミラ−（ｌＯ４ａ）（］−０４ｂ
）　ＶＣより３分割さね、ているため、それぞれの光路
についてアライメントが必要ＶＣなり、その機構が相離
になり、調整不良による色ずれなどが発生しやすい。

このような、第１図の従来例の欠点を除去する光電変換
装置として、第２図のような密着形カラーイメージセン
サが考えられる。図において、（２０１）　ｆｄ原稿、
（１０２）は該原稿（２１）１）を照明するための蛍光
灯、（２Ｄ２）けロッドレンズアレイ、（ｉ３）ｌ−ｔ
センサ基板、（２Ｄ４．）は上記原稿（２０１）のガイ
ド板、（庶）は上記原稿（わｌ）を搬送するための駆動
ローラ、（２Ｄ６）は支持体である。

次に、第２図の光電変換装置の動作について説明する。

原稿（２０１）はガイド板（□□□４）および駆動ロー
ラ（田５）　Ｖｃけさ捷れ、ロッドレンズアレイ（釦２
）の端面力）らの距離が常に一定になるように搬送され
ている。原稿（わｌ）は蛍光灯（１０２）によって照明
され、センサ基板（卸）上Ｖｃｆ／Ｉｆロッドレンズア
レイ（２０２）によって原稿面の等倍の正立実像が結像
される。上記センサ基板（２０３）上Ｖｃは色フィルタ
のついた受光素子が配設さね２ており、原稿（田１）を
色分解して読取ることができる。

次に、上記センサ基板（２０３）上の、受光素子（３０
１）の配列方法について述べる。第３図は、上記センサ
基板（２０３）上の、受光素子（３ｔ）１）の配列を示
したもので、同図（ａ）は、受光素子（３０１）を−線
上に配列し、順番に３種類の色フィルタ（３０２）が収
付けらねでいる。図において、Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青
を示している。オた、同図（ｂ）は受光素子（３０１）
を３列に配設したもので、列ごとに赤、緑。

青のフィルタが収付けらねでいる。この場合、各列の間
隔は副走査方向の送りピッチＰの整数倍に設定しておく
。したがって、２列目の緑のフィルタでおおわれている
受光素子列が、原稿（２）１）の１番目のラインを走査
している時ＶｃＶｉ、１列目および３列目の受光素子列
はそれぞれ１−ｎＰ着目（ｎけ整数）のラインの赤色成
分およびｉ＋ｎＰ査目のラインの青色成分を光電変換し
ていることになる。

［７かし、第３図（ａ）の例では、カラーの原稿（田１
）を８　ｄｏｔｓ／ｍｍで光電変換するためｖｃｎ、２
４　ｄｏｔｓ／ｍｍの受光素子密度が必要となり、約４
Ｃ１７Ｉｍのピッチで、５０００素子余りの受光素子（
３０１）　′ｆｆ：配設するためＶＣは、２００ｍｍ　
ｆ！：越える長さにおいて１０μｍ以下のパターン精度
が要求され、価格面、技術面Ｄ）らみて実現困難である
。

また、第３図（ｂ）の例では、素子密度の面からげ有利
であるが、通常の駆動方式でに配線が複雑になり、非常
に微細な配線パターンが必要になるため、高価なものＶ
ｃなってしオう。

〔発明の概要〕

この発明け、」二記のような従来のものの欠点を除去す
るためＶＣ′ｆ！さねたもので、受光素子としてフォト
ダイオードおよび該フォトダイオードに直列ＶＣ接線さ
れた容量を、３列に配設し、マトリクス配線を織すこと
により、安価で、解像度の優れた密着形カラーイメージ
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、この発明の一実施例を図について説明する。密着
形カラーイメージセンサ全体の構成は第２図と同様であ
り、センサ基板（ゎ３）上の受光素子（３０１）の基本
的な配置は、第３図（ｂ）のようＶＣなっている。第３
図（ｂ）のＡＡ’面での断面を第４図に示す。

第４図において、（４０１）はガラス基板、（４０２）
　Ｉ／′ｉ第１導体、（４０３）は絶縁膜、（４ｏ４）
は第２導体、（４０５）は非晶質シリコン膜、（４０６
）／ｒｉパッシベーション膜、（４０７）は透明電極、
（４０ｓ）　ｌ”ｊ第３導体、（Ｏ）は畏面平坦化膜、
（４１０）は赤色フィルタ、（４１２）　ｕ　８色フィ
ルタ、（４１４）　Ｉ′ｉ青色フィルタであり、（ａｍ
）（４１３）は各フィルタを分離する中間膜、（４１５
）け保瞳膜である。

第５図けこの発明の一実施例に係る密着形カラ−イメー
ジセンサの回路図を示している。図Ｖｃおいて、（５０
１）　ｆｌ上部に赤色フィルタ（４１０）を付加したフ
ォトダイオード、（５０３）はｔ部に緑色フィルタ（４
１２）　’（ｚ付加したフォトダイオード、（５０５）
　ｔｒｙ上部に青色フィルタ（４１４）を付加したフォ
トダイオード、（５０２）（犯４Ｘ５０６）ばそねぞれ
フォトダイオード（５０１Ｘ５０３）（５０５）　ＶＣ
ＩＩＩ列に接続さレタ容量テアリ、実際Ｖｃｔ／″ｉ第
１導体（４０２）　、絶縁膜（釦３）および第２導体（
４０４）で構成さねている。捷た、（５０’ｉ’）〜（
５１２）は共通電極（５２０）側の切換スイッチ、（５
１３）〜（５１５）は個別電極（５２１）側の切換スイ
ッチ、（５１６）　Ｖｉスイッチ、（５１７）は演算増
幅器、（５１Ｂ）は出力端子、（５１９）は線間容量に
起因する浮遊容量である。

捷た、第６図は光電変換を行う場合の各スイッチの動作
を示すタイムチャートであり、（６０１）〜（６ｃｒｅ
）はそれぞれスイッチ５ｒ１（５０’７）、スイッチ５
ｒ２（５０Ｂ）、スイッチ８ｇ１（５０９）、スイッチ
Ｓｏ　（５１６）、スイッチ８１　（５１３）、スイッ
チ８２　（５１４）およびスイッチｓｍ　（５１５）の
動作を示しており、（ａＯＳ）は出力端子（５１Ｂ）で
の波形を示している。

次に、本実施例の動作について説明する。第３図、第４
図に示されているように、フォトダイオード（５：１Ｉ
Ｘ５０３）（５０５）と容１（５０２Ｘ５０４Ｘ５０６
）を、３列に配設されたセンサ基板（２：１３）　Ｈ５
５導図のように、イメージセンサユニットに取付けらね
る。光源には白色蛍光灯（Ｍ）２）を用いているが、タ
ングステンランプ、ハロゲンランプのような白色光源で
もよい。螢光灯により照明さねた原稿（２０１）面の像
は、ロッドレンズアレイによりセンサ基板（２０３）上
に結像さねる。センサ基板［ｉレターサイズ（幅２１６
ｍｍ　）の原稿（２０１）を８本／ｍｍの解像度で読取
るために、１７２８個のフォトダイオード（５０１）（
５０３０艶５）を３列、合計５１８４個のフォトダイオ
ード（５０１Ｘ５０３Ｘ５０５）が配設されている。第
５図からもわかるように、本実施例でｆｉ　６　Ｘ　８
６４のマトリクス構成となっている。したかつて、各共
通電極（５２０）にけそれぞ゛れ切換スイッチ（５ｏ７
）〜（５１２）が１個ずつ収付けられ、８６４個の個別
電極（５２１）にもそ名ぞれ切換スイッチ（５１３）〜
（５１５）が１個ずつ取付けらねでいる。

光電変換のための走査は次のようにして行う。

上記センサ基板（２ｍ＋３）上の５１８４個のフォトダ
イオード（５０１）（５０３Ｘ５０５）は１個ずつ順番
ＶｃＪ択される。

１番目から順＃に５１８４番目までの走査が終了すると
、再び１番目からの走査が始捷る。この周期が１ライン
当りの走査時間Ｔであり、該走査時間Ｔから１個のフォ
トダイオード（艶１）（ｘ）（ｚ５）の選択時間ｔｏを
引いた時間を蓄積時間Ｔθという。

選択時間Ｔｏは第６図のようｌｃ３つの期間τｌ、τ２
゜τ３ＶＣ分けらねる。τ１汀放電期間で、選択された
フォトダイオード（ａ：＋ｘ）（５０ｓ）（５ｏ５）　
Ｋ相当する個別電極（５２１）と、その他の個別側電極
（５２１）との間の浮遊容量０日（５１９）　ＶＣ蓄え
られた電荷を切換スイッチＥｌｌ　−Ｂｎ（５１３）　
〜（５１５）とスイッチ（５１６）を用いて放電する期
間である。この時、共通電極（５ワ）ハ切換スイッチ（
５０’７）〜（５１２）　Ｋより、すべて接地されてい
る。τ２は検出期間で、選択されているフォトダイオー
ド（５：１ＩＸ５０３）（５０５）の接続されている共
通電極（５２））　Ｋ汀センサ甫圧ｖ８が印加さね１、
個別電極（５２１）は切換スイッチ（５１３）〜（５１
５）により演算増幅器（５１７）の十人力へ接続される
。この時の出力電圧について汀後述する。τ３け充電期
間で、スイッチＳｏを閉じ、共通側電極にセンサ゛重圧
７日を印加することにより、選択されたフォトダイオー
ド（５０１）（５０３）（５０５）　ｖｃ　直列接続さ
ねている容量０ｄ（５０２Ｘ５０４Ｘ５０５）へ電荷を
充電する期間である。上記充電期間τ３の終了後、再び
同じフォトダイオード（４０５）が選択されるまでの期
ＩＩＪＩを蓄積期間と呼び、該蓄積期間中は上記フォト
ダイオード（５Ｄ１）（）３）（５ｏａ）　ｖｃ接続さ
れている共通電極（５ワ）の電位が個別電極（５２１）
の電位を越えることがないように、各スイッチを動作さ
せている。

今、１番目のフォトダイオード（５０１）に注目する。

各選択期間ｔｏの最後にある充電期間τ３Ｖｃおいて、
容量ａｄ（５０２）　ｔａ　、フォトダイオードの順方
向電圧を無視するとセンサ電圧７日に充電される。

次に、蓄積期間においては、上述したように、共通側電
極の電位は個別側電極の電位よりも直ぐな　。

ることけないため、フォトダイオードは常に逆バイアス
さねている。したがって、上記容量ｃａ（５０２）に蓄
えられた電荷げ、フォトダイオード（５０１）の光電流
によってのみ放電される。そして、一定の蓄積期間の後
、再び１蒼目のフォトダイオードが選択され、浮遊容１
ｔｃｅが放電さねた後に共通電極（５２０）　Ｋセンサ
電圧Ｖｓｋ印加し７、個別゛電極（５２１）を演算増幅
器（５１７）へ接続すると、出力端子Ｋ　ｎ　、ＶＯＵ
Ｔ−△ｑ／（ｃｄ＋Ｃ日）の出力電圧が得られる。

ここで、△ｑは蓄積期間中に光電流により放電した電荷
量である。また、フォトダイオード（５０１）（５Ｄ３
）（５０５）の副走査方向の配列ピッチは、副走査線密
度７．７本／ｍｍからき捷る副走査ピッチＰ＝１３０μ
ｍの整数倍ｎＰ（ｎｉｊ整数）に設定しであるため１回
の走査では１ライン目の赤は号、１＋ｎライン目の緑１
言号および１＋２ｎ目の青は号を得ることができる。　
′ 次に、本実施例のセンサ基板（涯）の製造プロセスにつ
いて説明する。基板Ｖｃｆｌガラス基板を用い、該ガラ
ス基板の上にＣｒ、　Ａｔ、　ｃｕなどの金属膜を蒸着
し、写真製版プロセスによりパターニングを行い、第１
導体とする。次に、ポリイミド。

５ｉｎ２．　Ｅ１１３Ｎ４などの絶縁膜を形成し、さら
に該絶縁膜の上ＶＣＯｒ、Ｍｏなどの金属膜の蒸着、パ
ターニングを行い、第２導体とし、第１導体との間に容
量Ｃｄを形成する。第２導体の土には、プラズマ０ＶＤ
装置により非晶質シリコンがｎ−１−ｐの順に形成され
、パターニングされる。次に、ポリイミドあるいけ５ｉ
Ｏ２１Ｓｉ！ＩＮ＜等によるパッシベーション膜が形成
され、該パッシベーション膜ニあけらねたコンタクトホ
ール部に透明電極（工ＴＯ膜）が形成され、５１８４個
のフォトダイオード（５ｏｘ）（ｏ３）（ω５）ができ
る。さらに、透明電極に第３導体（４□□□）により、
列方向に接続され、共通電極（５ＺＯ）となる。さらに
、その上部に第４図のようにカラーフィルタを次のよう
なプロセスで作成する。

ｉ１１表面平坦化膜の塗布、（２）ゼラチン塗布、パタ
ーニング、（３）赤染色、（４）中間膜塗布、（５）ゼ
ラチン塗布、パターニング、（６）緑染色、（７）中間
膜塗布、（８）ゼラチン塗布、パターニング、（９）青
染色、（＋０１保膿膜塗布 以上のように、各フォトダイオードからの配線け、第３
導体（ｄ）ｖｃより８６４個単位の６個の共通電極（５
２０）と、直列容量ｃｄを介して各列の同位置にあるフ
ォトダイオードを共通に接続した第１導体（４０２）と
で行うことができるため、谷フォトダイオード間を配線
が通過することもなくカラー化によるパターンの高ＨＭ
（Ｉ化金防ぐことができる。

プロセス上も、カラーフィルタ（４１０Ｘ４１２Ｘ４１
４）の製造プロセスの追加だけで実現でき、安価な密着
形カラーイメージセンサが実現できる。

捷た、上記実施例では、レターサイズ（２１０ｍｍ幅）
の密着形カラーイメージセンサとして６×８６４のマト
リクス構成のものを示したが、マトリクス構成ｉ　３　
Ｘ　１’ｉ’２Ｂでもよい。さらに、カラーフィルタに
関しては、予めカラーフィルタを他のガラス基板の上に
形成しておいて、後でけり合わす方法も考えられる。

また、上記実施例では光重変換回路として電圧測定回路
を設けたが、低人出インピーダンスの積分器を設けても
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Ｆｆ４ｖｃよれば、フォトダイオー
ドと容量を直列接続し、このフォトダイオードと直列容
量の組をマトリクス配線することにより、パターン精度
を増すことなく、３列構成のセンサアレイが実現できる
ため、安価で解像度の優れたカラー読取りができる効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のカラー読取装置を示す断面側面図、第２
図は密着形カラーイメージセンサを示す断面側面図、第
３図にセンサ基板Ｅの受光部の位置を示す平面図、第４
図はこの発明の一実施例による密着形カラーイメージセ
ンサのセンサ基板を示す断面側面図、第５図はこの発明
の一実施例によるｆＡ着着力カラーイメージセンサ回路
図、第６図はこの発明の一実施例による密着形カラーイ
メージセンサの回路の動作を示すタイムチャートである
。 （４０１）・・・ガラス基板、（ω１）（５０３）（５
０５）・・・フォトダイオード、（５０２Ｍ襄）（艶６
）・・・容量、（４０５）・・・非晶質シリコン、（５
２０）・・・共通電離、（超８）・・・第３導体、（５
２１）・・・個別南極、（４，０２）・・・第１導体な
お、図中、同−Ｎ号は同−又に相当部分を示す。 代理人　大岩増雄 第２図 ０Ｊ 第３図 Ｏ２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｆｉｌ　絶碌基板と、該絶縁基板上ＶＣ複数列配設され
   たフォトダイオードと、該フォトダイオードに七ねそれ
   直列に接続された容量とを備えたことを特徴とする密着
   形カラーイメージセンサ。 （２）　上記フォトダイオードが非晶質シリコンで構成
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の密着形カラーイメージセンサ。 （３）　上記フォトダイオードの一方の端子を複数個ず
   つ共通に接続し、上記容量の一方の端子を複数個ずつ共
   通に接続したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ま
   たけ第２項記載の密着形カラーイメージセンサ。