JPS6076861A - 密着型二次元イメ−ジセンサアレイ - 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】 （技術分野） 本発明は、発光と受光の両機能を持つ光トランノスタを
使用した小型かつ低消費電力の密着型二次元イメージセ
ンサアレイに関するものである。

（従来技術） 従来の密着型二次元イメージセンサは第１図に示すよう
な原稿１の全面を光源ランフ０２で一様に照射し、原稿
の濃淡に応じた反射光を光学レンズ系３で絞り、結像点
に置いたＩＶｆｆＯ３、ＣＣＤ　、　ＣＰＤＰ２Ｏ３体
イメージセンサ４で電気信号に変換した。

固体イメージセンサ４は内部をＸＹ方向に細かい画素に
分割し、画素毎に入射光で励起された電荷を成る時間蓄
積し、これをＸＹの走査線で順次読１中Ｉ各− このように、従来の密着型イメージセンサでは光学ンン
ズを使用し、原稿の寸法を任意に選択できる反面、光学
系に成る程度の荏積が必要なことから機器の寸法が大き
くなり、特に第１図でＺ方向を薄くすることは困難であ
った。

７１だ、常時原稿全面を照射するため光量の大きいラン
プを駆動する電力消費が犬であること、電荷蓄、債の際
ｄｒｉｉ光又は暗電流蓄積によるＳ／Ｎ比の劣化、強い
光入力によるプルーミング、スメヤ、及び蓄Ｍ　Ｉｔ；
’ｊ間を一定に保つ必要性から走査はラスクスキャンの
ように周期が一定のモードに限定される欠点があった。

（発明のＴ」的） 本発明はこれらの欠点を解決するため、同−素ｒ−で発
光と受光の機能を持ち、且つ応答の速い光トラノノスク
を二次元に配列し、その発光を受光とを走査に従って切
り替えることを特徴とし、その目的（ｄ小型低消費電力
で読み取り精度が高く、ｎだ、ラスクスキャンの他てセ
ククスキャン、ランダムスキャン等の如く走査の自由な
密着型二次元イメージセンサアレイを提供することで、
以下詳細に説明する。

（発明の構成） 第２図は本発明の密着型二次元イメージセンサアレイの
発光並びに発光動作を行う１画素分の画素回路５を示し
たもので、この画素回路を行方向、列方向の二次元に配
置して密着型二次元イメージセンサアレイを構成するも
のである。第２図の画素回路５の各部は、光トランノス
ク６、パイボーラトランソスタまだはＦＥＴ等を用いた
発光スイ。

チ素子７及び受光スイッチ素子８、抵抗器等を用いた電
流制限器９、オアヶ゛−１・１θ、アンドヶ゛−１・１
１、アンドケゝ−ト１ノの出力端子１２、オアケ゛−ト
１０の入力端子１３からなる。捷だ、Ｒ幻、受光素子８
の外部出力端子１４に接続される抵抗、Ｅは外部電源で
ある。尚、電流制御器９は必ずしも１画素回路に１つは
必要なく、複数の回路で共用するととも可能である。

第３図は本発明に用いる光トランジスタ６の構造を示し
たもので、コレクタをｎ形ＧａＡｓ５ベースをＪ）ノｊ
ｊ、ＧａＡｓ、エミ、りをｎ形ＧａＡｓ　％コンタクト
層（ｔ　、形ＡＡＧ　ａＡ　ｓとしてヘテロ接合を行っ
たもので、その光応答速度は発光、受光共約０２μｓの
高速である。なお、第３図におけるＥ、Ｂ、Ｃはエミッ
タ端子、ベース端子、コレクタ端子である。

第２図の画素回路の動作を次に説明する。

吐ず発光動作は、発光スイッチ素子７をオン、受光スイ
ッチ素子８をオフの状態にすることによす、光１−ラン
ノスク６のエミ、り・ベース間に電流制限器９を介して
電流を流し発光させる。受光動作は発光スイッチ素子７
をオフ、受光スイッチ素−ｆ−ｓをオンの状態において
、光トランジスタ６て受光すれば入射光計に応じ光ｌ・
ランノスタ６にコレクタ電流が流れ出力端子１４に接続
した抵抗Ｒにより受光電圧信号を得る。

址だ、光スイッチ素チア、受光スイッチ素子８共オフに
すれば光トランクスタロは発光・受光共に行われない。

発光スイッチ素子７０オン・オフをコントロールするの
はオアケ８−ト１０の出力でオン、「０」が出力される
とオフとなる受光スイッチ素子８０オン・オフをコント
ロールするの′はアンドケ゛−ト１）であり、列方向並
びに行方向それぞれの走査人力Ｘ　＋　Ｙが共に「１」
の時のみアンドケゞ−ト１１の出力が「Ｉ」となシ受光
スイ。

チ素子８をオンとし、それ以外の萌はアンドケ゛−１・
１１の出力は「０」となり受光スイッチ素子８をオフと
するものである。

第４図は本発明の第１の実施例であり、第２図で示した
画素回路を行方向、列方向の二次元に配列した密着型２
次元イメージセンサアレイを用いる図形読取装置を示し
たものである。第４図において、１５は密着型２次元イ
メ〜ノセンザアレイ（以下２次元センサアレイという）
であり、画素回路５（＋、Ｑ　□　５（１，２）　””
　（ｉ、ｊ）　５（ｒｎ、ｎ）が列（Ｘ）方向、行（Ｙ
）方向に二次元に配列されたものである。１６はＸ走査
回路、１７はＸ走査回路であシ、ラスクスキャンに対応
する場合はシフトレノスタが用いられる。１８はＸ走査
を列方向２の始点より開始するＸスタート信号、１９は
Ｙ走査を行方向の始点より開始するためのＹスタート信
号であり、ラスクスキャンの場合両信号は同時に人力さ
れる。２０は列方向の走査線Ｘを走査するためのＸクロ
、り信号、２１（ｄ行方向の走査線Ｙを走査する／こめ
のＸクロック信号である。２２は走査線Ｘのケ゛−１・
回路、２３はケ゛−１・回路２２のり゛−１・・ぐルス
入力、２４は二次元センサアレイ１．５の出力端子、２
５はザンゾルホールド回路、２６ｉｌｊ、ザンフ０ル・
ξルス入力、２７はホールド出力端子である。

二次元センサアレイ１５を更にくわしく示しだのが第５
図である。

第５図では１列、３列に対応した画素回路５（１，Ｊ）
及びそれに隣接する画素回路とその接続の模様を示して
いる。同一列の各画素回路のアンドケ゛〜１・のＸ人力
は互いに接続され且つＸ走査回路１６よりの走査線と接
続される。同一行の各画素回路のアンドケ゛−１・のＸ
人力は互いに接続され且つＸ走査回路１７よりの走査線
と接続される。同一行の各画素回路の受光スイッチ素子
８の外部出力端子１４は互いに接続され且つ行スイッチ
素子２８を介して出方抵抗Ｒと接続され、出力信号を出
力端子２４より取り出す。この各行の行スイッチ素子２
８の出方抵抗１１１！＋１は互いに接続されて出方抵抗
Ｒと接続されている。行スイ、チ素子２８は走査中細の
行の受光しない画素回路からのａれ電流を防ぐ目的で挿
入するものであり、行の数が少なく漏れ電流の合羽が無
視できる場合は行スイッチ素子ｆｄ特に設ける必要はな
く、タ１部出カ昂；子１４は直接抵抗Ｒに接続してよい
。各画素回路のアンドケ゛−１・１ノの出力端子１２は
当該画素回路の４辺に隣接する４個の画素回路のオアヶ
゛−１・１０の入力端子１３と接続される。址だ、尚該
画素回路のオアヶ＋−１・１θの４つの入力端子１３は
当該画素回路の４辺に隣接する４個の画素回路のアンド
ケ゛−ト１１の出力ψＭｉ子１２と接続さする。

８ｐ′４図と第５図を用いて本発明の第１の実施例の動
作を説明する。

まず、Ｘ走査回路１６、Ｘ走査回路１７にそれぞれスタ
ート信号１８．１９が人力され、Ｘクロ７り信号２０、
Ｘクロック信号２１によシ走査が開始される。このＸク
ロ、り信号はＸクロ、り信号２θがＸ列全列走査する毎
に＋１歩進されるものである。Ｘ走査回路１７の出力は
直接二次元センツーアレイＩ５に入力されるが、Ｘ走査
回路１６の出力Ｘ、はケ’−１−回路２２により光トラ
ンジスタを応答させるのに十分な・ぐルス幅Δτのケ゛
−ト／Ｆ　ル、７．　入力２　、？でケ８−トし、二次
元センサアレイに走査・やルスＸ１として入力する。Ｘ
走査回路１６の歩進間隔ΔＴを周辺回路と整合させるた
め、例えば２０　／ｌＳ　（５０ｋＩ（ｚ　）に選ぶと
ノぞルス幅Δτは１　／Ｚｓ程度で十分であるから発光
に要する電力量は連続点灯の場合に比べＪ／２０となり
大幅に低減する。

Ｘ走査回路ノロの走査及びケ゛−１・回路２２の動作、
並びにＸ走査回路１７の走査により走査線Ｘｉ　、　Ｙ
、ｉが選択されると、画素回路５（１，Ｊ）のＸ。

Ｘ人力にそれぞれ「１」が入力され、そのアンドヶ″−
１・１ノの出力が「１」となって受光スイッチ素子８を
ＯＮの状態として光ｌ・ランノスタ６の受光状ｊ′ルを
開始させ且つそのアンドケ゛−トＩノの出力「１」をそ
の出力端子１２を介して画素回路５（ｉ、　＝　）の４
辺に隣接する４つの画素回路５（１−’　＋　Ｊ　）＋
５（ｉ＋ｊ−１）　＋　５（ｉ　、ｊ＋１）＋　５（ｉ
＋１．　ｊ＋１）のオアヶ＋−１・１０の入力端子１３
に入力してそれらの発光スイッチ素子７をオンとさせる
ことにより、４つの画素回路のそれぞれの光ｌ・ランノ
スタ６を発光状態とする。これにより、画素回路５（ｉ
＋ｊ）の光トランノスタは受光し、その出力電流による
出力信号が出力端子２４より出力される。ザンフ０ルホ
ールド回路２５はＸ走査回路側の各走査・ぐルスＸｉが
オフになる直前にサンプル・ぐルス入力２６にｊ：９２
次元センサアレイ１５の出力他月２４をボールドしセン
サ出力２７を得る。

第６図は上述の動作に対応するタイミング図を示したも
のである。

また、第７図は原稿読み取りのメカニズムを示す二次元
センサアレイのＸ方向に沿った断面図であり、光トラン
ジスタ６□−＋ｒＪ＋６□＋１　・　、各党）・ランノ
スクの上部に設けられる薄型レンズ２９ｉ−１，２Ｊ　
、　２９□＋１・　、遮蔽板３θｉ−＋　＋　３Ｊ　。

３０ｉ＋ｊ　＋　３０ｉ＋２　、透明板３１の如く構成
されており、透明板３ノに原稿１を密着させて読み取り
を行わせる。ここで１番目の光トランジスタ６１が選択
され、受光する時は隣接の光トランジスタ６１　＋　＋
　６４４１を発光させる。３２ａ、３２ｂはその発光光
路であり、遮蔽板３θｉ　、　３０１刊で原稿面反射以
外の直接光・回折光を遮断する。

第８図（ａ）はレンズ２９の指向特性を示したもので、
隣接素子の特性、？３１−４　、３．？ｉ　、　、７．
９□＋１を交叉させ、総合した原稿読み取シ特性は第８
図（ｂ）の３３′になる。まだ、系全体の感度が十分高
い場合、片方の素子のみ発光させた時の特性ば３３“と
なる。

原稿読み取り特性３３’　Ｉ　、：？、？″　の原稿面
での拡がりはほぼ素子間隔ｄに一致させる。以上ばＸ方
向に沿った断面であるが、Ｙ方向に沿った断面も同様の
構０１特性を持たせる。なお、レンズ２９、ｇ蔽板３０
は製造工程で光トランジスタ６と一体にマウントするこ
とが可能である。尚、二次元センーリ−アレイを制御す
る信号は専用の論理回路でタイミングをとり作成するほ
か、マイクロコンピュータを用いて制御することも可能
である。

以上の説明で明らかなように、本発明の第１の実施例に
よれば ■）発光部と受光部が共通となり構造が簡単になること
。

２）結像レンズ系を必要とせず、発光ダイオードランプ
等に使用する透明樹脂レンズで十分であり、遮蔽板を含
めアン−にマウント可能なこと。

３）走査回路を含め同−基板又はチップに集積可能なた
めセンサが小型になること。

４）電流の多い発光部を短かい時間幅のパルスで走査点
灯させるため、消費電力が著しく低減できること。

５）受光が短時間幅動作であるため暗電流の積分はなく
、Ｓ／Ｎ比は向上する。また、強い光入力によるブルー
ミング・スメアも少なくなること。

６）短時間の発光受光で読み取った信号をホールドで出
力するので走査間隔が変わっても感度は変わらない。

等の利点がある。

第４図で説明した第１の実施例は二次元情報全面を順次
読み出すラスクスキャンの例であるが、第０図に示す本
発明の第２の実施例のアドレス駆動（１１ｑ成を用いれ
ば原稿の任意部分を読むセクタスキャン、任意の順序で
走査するランダムスキャンも１」１能である。

第９図において、第４図と同一部分は同一番号をイ；ｊ
している。３４はＸデコーダ、３５はＹデコーダで走査
線（Ｘｌ、Ｙｊ）を選択する場合、Ｘデコーダ３４には
１の数値符号３６、Ｘデコーダ３５にはコの数値符号３
７を入力する。

なお、Ｘデコーダ３４のイネーブル人力ＥＮは第４図の
ケゞ−ト回路２２に相当する機能端子で、これには第４
図のケ゛−ト・ぐルス２３と同じ・ξルス幅Δτの・ぐ
ルスを入力する。

一；１だ、一方二次元センサアレイの各光トラ７ソスタ
素子は半導体の接合で作られていてアレイ各素子の発光
効率、受光感度を揃えることは一般に困ｉ！ＩＩてあり
、従って感度を揃える必要があれば補１１回路を使用す
る。補正回路４０はテスト・動作切替スイッチ４１、感
度を画素毎に記憶するメモリ４２、及び補正器４３より
構成されるテストの時は切替スイッチ４１をＴ側に倒し
、一定濃度の原稿、例えば白紙を標準走査（例えばラス
クスキャン）で読み、出力２７の値を画素毎にアナログ
又はディジタルでメモリ４２にメモリする。動作時は切
替スイッチ４ノをＲ側に倒し、センサ出力２７を補正器
４３に入力し、メモリ４２にメモリした値で補正を行っ
て補正出力４４を得る。画素の感度をメモリして補正す
る方法は従来のセンサでも外部回路で減算法、割算法及
びその組合せを用いて行われていて実現可能な方法であ
る。このような補正回路は本発明の第１の実施例にも当
然適用可能なものである。

なお、走査に使用する数値符号、ｉ　６　、３７は外部
の専用論理回路で、ラスクスキャン、セクタスキャン、
又はベクトルスキャン等、用途に合わぜて発生するか、
マイクロコンピュータの並列ポート又はメモリオリエン
テッドアドレスとして供給し、プログラムによシ走査順
序、走査間隔を制商１する方法をとれば目的に合わせた
走査を容易に実Ｖ睡Ｊ−名ことができる。

第１０図（ａ）　、　（ｂ）は二次元センサアレイの他
の構成を示し／こ他の実施例である。

ｉ′Ａ”　Ｉ　０図（ａ）の二次元センサアレイでは各
画素回路のアンドヶ’−ト１１の出力Ｉ２は左右に隣接
する２個の画素回路のオアケゞ−ト１０の入力１３に１
妾絖されており、左右に隣接する２個の画素回路の光ト
ランノスタを発光させて、その間の選択された画素回路
の光トランジスタを受光させる構成となっている。

第］　０　図（＋））の二次元センサアレイでは各画素
回路のアンドケ゛−１・１１の出力１２は左に隣接する
１個の画素回路のオアケ゛−ト１０の入力１３に接）３
゛［されており、左に隣接する１個の画素回路の光トラ
ンノスクを発光させて、選択された画素回路の光トラン
７スタを受光させる構成となっている。

１、ケ、み取り精度が幾分ゆるやかである場合には上述
の如き二次元センサアレイの構成をとることもできる。

第１１図は本センサを利用した図形局部入力装置の一例
で、本発明のイメージセンサを内蔵した読取へ、ド４５
を手動で図形４６の被読取り個所に移動させる。センサ
出力はセンサ駆動電源、制御信号と共にケーブル４７で
ＩＡインクフェイス４８に接続し、ここでセンサ情報を
必要とする機器４９例えば図形認識装置、パソコン、フ
ァクシミリ、及びＣＡＤ／ＣＡＭ用機器とのインク−フ
ェイスをとる。

なお、ヘッド４５を機械手で移動すれば上記用途のほか
口キットに利用でき、従来小型の読み取りへ、ドがなく
不可能であった図形の局部読み取りに広く利用すること
ができる。

（発明の効果） 本発明は発光受光の機能を共に備えた光トランゾスタを
有する画素回路を二次元に配列して密着型二次元イメー
ジセンサアレイを・構成したもので、発光と受光を単一
の基板又はチップで構成し、装置の構造が簡単であシ、
発受光素子が隣接し、光路が短かく、簡単な薄型レンズ
を密着のみでよく、発受光を短時間かつ素子単体で行う
ため消費電力の低減とＳＡ比が向上し、電荷蓄積時間は
一定にする必要がないことから読み取シ周期に制限はな
く、ランダム走査を含め自由なモードで動作可能４こも
ので、小型で長時間電池、駆動を行うファクシミリ、図
形読取装置に利用することができる。ま／こ、読み取り
時間間陥の制限がないことから、ラスクスギャン以外の
セクタスキャン・ベクトルス・１・＼・ンなど自由なモ
ードの走査に使用できるだめ、図形の１．１゛徴個所を
その判別に適した走査で読み嘔る図形認識装置のセンナ
として利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図に、従来の活着型二次元イメージセンサを示しだ
図、第２図は本発明に用いる画素回路を示し／こ図、第
３図は光トランジスタの断面図、第４図（・、１、本発
明の第１の実施例を示した図、第５図は本発明の第１の
実施例の密着型二次元イメーノセ／リアレイを示した図
、第６図は走査のタイミングの説明図、第７図は原稿：
抗み取りのメカニズムを説明するだめの図、第８図（ｄ
レンズの指向特性を説明するだめの図、第９図は本発明
の第２の実施例を示しだ図、第１０図は本発明のその他
の実施例を示した図、第１１図は本発明の密着型二次元
イメージセンサを用いｉ図形局部入力装置の説明図であ
る。 ｓ　＋　５（＋、＋）　＋　−５（ｍ、。）・・画素回
路、６　・光トラン７スタ、７　・発光スイッチ素子、
８　・受光スイッチ素子、９　・電流制限器、ノ０　オ
アケ゛−１・、１ノ・・・アンドグ８−ト、１２・・出
力端子、１３・・入力端子、１４　・出力端子、１５・
・密着型二次元イメージセンサアレイ、１６−Ｘ走査回
路、１７Ｙ走査回路、１８　・Ｘスタート信号、１９　
・Ｘスタート信号、２０・Ｘクロ、り信号、２１−　Ｙ
クロ、り信号、２２　・ダート回路、２３　ケ″−１・
／ぞルス入力端子、２４　密着型二次元イメージセンサ
アレイ１５の出力端子、２５　・サンプルホールドホー
ルトゝ出力端子、３４　Ｘデコーダ、３５　・Ｙデコー
ダ、４θ　補正回路。 第１Ｎ 第２図 第３図 第４図 手続補正書（自幻 ５８．柑１２８ 昭和　年　月　日 特許庁長官　殿 １　ノコ１件の表示 昭和５８年　特　許　願第１８４４９０号２　発ｊＪＪ
の名称 事件との関係　特許出願人 １４三　所（〒１０５）　東京都港区虎ノ門１丁目７裕
１２号名称（０２９）　Ｓ申＠気工業株式会社代表者　
取綿役社長橋本南海男 ４代ノｊＩｊ人 住　所（〒１０５）　東京都港区虎ノ門１丁目７裕１２
号６　補正の内容 （１）　明細書全文を別紙のとおり補正する。（発明の
名称の欄は変更なし） （２）　図面中、 第５図を第７図に、 第６図を第８図に、 第７図を第５図に、 第８図（ａ）を第６図（ａ）に、第８図（ｂ）　を第６
図（ｂ）に、 第９図を第１０図に、 第ｉｏ図（ａ）を第９図（ａ）に、おＪ：び第１０図（
ｂ）を第９図化）に、 以上それぞれ別紙図面写に未配したとおり改める。 以　上 明　細　：ａ、（全文訂正） １、発明の名称 密着！８！Ｊ、二次元イメーノセンザアレイ２　！侍ｉ
ｆ’ｌ’　請求のＲ竜１柑 発光並びに受光機能を有する光トランジスタと、当該光
トランソスクの発光動作を制御する発光スイッチ素子と
、 当該光トランジスタの受光動作を制飢する受光スイッチ
素子と、 ｉＭＪ記発光発光スイッチ素子ン・オフ制御するだめの
制御回路と、 行方向の走査入力及び列方向の走査人力を受けて前記受
光スイッチ素子のオン・オフ制御を行う選択回路とを有
する画素回路を１画素単位に対応させ、 前記画素回路を行方向並びに列方向に複数回路形成する
如く配置し、旧つ各画素回路の選択回路の出力が各画素
回路に隣接する少なくとも１つの画素回路の制御回路の
入力と接続されたものであって、 行方向並びに列方向の走査入力により受光ずべき画素回
路を選択すると共に、当該画素回路に隣接する少なくと
も一つの画素回路を発光状態とすることを特徴とする密
着型二次元イメージセンザアレイ。 ３、発明の詳細な説明 （技術分野） 本発明は、発光と受光の両機能を持つ光トランジスタを
使用した小型かつ低消費電力の密着型二次元イメージセ
ンサアレイに関するものである。 （技術的背景） 従来の密着型二次元イメージセンサは第１図に示すよう
な原稿１の全面を光源ランプ２て一様に照射し、原稿の
ａ淡に応じた反射光を光学レンズ系３で絞り、結像点に
ｉいたＭＯＳ　、　ＣＣＤ　、　ＣＰＤ等の固体イメー
ジセンサ４で電気信号に変換した。 固体イメージセンサ４は内部をｘｙ方向に細かい画素に
分割し、画素毎に入射光で励起された電荷を成る時間蓄
積し、これをＸＹの走査線で順次読み出した。 この」＝うに、従来の密着型イメージセンサでは−＞’
ｒ−学レンズを使用し、原稿の寸法を任意に選択できる
反１（１１、光学系に成る程度の容積が必要なことから
機器の寸法が大きくなり、特に第１図でＺ方向を−１り
くすることは困鄭であった。 −また、常時原稿全面を照射するため光量の大きいジン
ン０を駆動する電力消費が犬であること、電荷蓄積の際
漏光又は暗電流蓄積によるＳ／Ｎ比の劣化、強い光入力
によるプルーミング、スメヤ、及０・県債時間を一定に
保つ必要性から走査はラスクス・＼・ヤンのように周期
が一定のモードに限定される欠点かあった。 （究明の目的） 不発明＆、ｌ：これらの欠点を角イ決するため、同−素
子−で発尾と受光の（良能を持ち、且つ応答の速い光ｌ
・シンノスタを二次元Ｖ（配列し、その発光と受光と６
−走査に従って切り替えることを特徴とし、その１（的
な７１、小型低消費電力でシスクスキャンの他にセクタ
スキャン、ランダムキャン等の如く走査の自由庁へ中、
防摩−次元イメージセンサアレイを提供することで、以
下詳細に説明する。 （発明の構成） 第２図は本発明の密着型二次元イメージセンサアレイの
発光並びに発光動ｒ「を行う１画素分の画素回路５を示
したもので、との画素回路を行方向、列方向の二次元に
配置して密着型二次元イメージセンサアレイを構成する
ものである。第２図の画素回路５の各部は、光トランジ
スタ６、バイポーラトランジスタ寸たはＦＥＴ等を用い
た発光スイッチ素子？及び受光スイッチ素子８、抵抗器
等を用いた電流制限器９、オアケ゛−ト１θ、ア／１゛
グー１−７１　Ｓアンドダート１１の選択出力嬬子１２
、オアケ゛−１・１００制御入力端子１３からなる。寸
だ、Ｒは受光素子８の外部出力端子１４に接続される抵
抗、Ｅは外部電源である。尚、電流開側１器９（弓、必
ずしも１画素回路に１つは必要なく、複数の回路で共用
するととも可能である。 第３図は本発明に用いる光トランジスタ６の構造の一例
を示したもので、コレクタをｎ形ＧａＡｓ、ベースをｐ
型Ｇａ　Ａ　Ｓ　％エミ、りをｎ形ＧａＡｓ、コンクク
］・層イー１１〕形Ａ　ＩＧ　ａ　Ａ　ｓとしてペテロ
接合を行ったもので、その光応答速度は発光、受光共約
０２μＳの高速である。なお、第３図におけるＥ　、　
Ｂ　、　Ｃはエミ、り端子、ベース端子、コンクタグ１
１１子である。 第２図の画素回路の動作を次に説明する。 １ず発光動作Ｕ１、発光スイッチ素子７をオン、受光ス
イッチ素子８をオフの状態にすることにより、光トラン
ノスタ６のエミッタ・ベース間に電流：１ｉｌｌ限器９
を介して電流を流し発光させる。受’／（＝動作（ｄ発
光スイ、チ素子７をオフ、受光スイッチ素子Ｓをオンの
状態において、ブｅ　ｌ−ランノスク６て受光すれば入
射光量に応じ光トランノスタ６（ｌ（コレクク電流が流
れ出力グｈ１子１４に接続した抵抗ＲＶ′ｃより受ン實
電圧侶号を得る。 寸だ、光スイッチ素子７、受光スイッチ素子８共オフに
すれば光トランジスタ６は発光・受光共Ｖこ行わない。 発光スイッチ素子７のオン・オフをコントロールするの
はオアケゝ−トｌｏの出力であり、１ｌｔｌｌ　？１１
１１人力１３のいずれかが「１」になるとオアゲート１
０より［１」が出力されて受光スイ。 チ素子７をオン、それ以外の時！’ｊ　「Ｏ」が出力さ
れてオフとなる。受光スイッチ素子８のオン・オフ　ｆ
　ニア　７　）ロールするのはアンドヶ゛−Ｊ−１１て
あり、列方向並ひに行方向それぞれの走査入力Ｘ。 ｙが共に「１」の時のみアンドヶ゛−１−７１の出力が
「］」となり受光スイッチ素子８をオフとし、それリグ
１の時はアンドヶ゛−ト１１の出力は［−〇」となり受
光スイッチ素子８をオフとするものである。 第４図は本発明の第１の実施例であり、第２図で示した
画素回路を行方向、列方向の二次元に配列した密着型二
次元イメーノセンザアレイを用いる図形読取装置を丞し
たものである。第４図において、、１５は密着型二次元
イメ−）センサアレイ（以下二次元センサアレイという
）であり、画素回路５（＋、＋）・”（”　＋　２）　
”’　５（’　＋　Ｊ　）　”’　５（ｍ、　ｎ）が列
（Ｘ）方向・行（Ｙ）方向に二次元に配列されたもので
ある。１６けＸ走査回路、１７（はｙ　７ｉ＝査回路で
あり、ラスクスギャンに対応する場合はソフトレノスタ
が用いられる。１８はχ走査を列方向の始点より開始す
るＸスタート信号、１９はＹ走査を行方・向の始点よシ
開始するためのＹスクート信号であり、ラスクスキャン
の場合両信号は同時に入力される。２０は列方向の走査
線Ｘを歩進するためのＸクロ、り信号、２）は行方向の
走査線Ｙを歩進するためのＹクロ、り信号である。２２
Ｑ丁ｊ、走査５′宗Ｘのケ゛−１・回路、２３はケ゛−
ト回路２２のケゝ−トパルス入力、２４は二次元センサ
アレイ１５の出力☆；１．１子、２５はザンゾルボール
ド回路、２６はザンフ０ルノ９ルス入力、２７ｉ／ｉホ
ールド出力端子である。 第５図は原稿読み取りのメカニズムを示す二次ノ￥７セ
ンザアレイのＸ方向に沿った断面図であり、光トランノ
スタ　・６．−１＋　６＋　、６＋　十”　”’、各光
トラン２スタの十１１１３に設けられる薄型レンズ　２
９□−１゜２９１　・　２９１’　−１−＋　°−遮蔽
板−３０１−Ｊ　・　３０】　・　３０１＋１・、？θ
１＋２、透明板　１′の如く構成されており、透明板１
′（ｆこ原稿１を密着させて読み取りを行わせる。 ここて１番目の光トランジスタ６１が選択され、受）１
′、する時は１査接の光トランジスタ６ｉ　−１，６ｉ
＋１を発光させる。３２ａ、３２ｂはその代表的な読取
り光路であり、遮蔽板３θｉ　、３０ｉ＋１で原オ）り
６面反射以外の直接光・回折光を遮断する。 第６図（ａ）はレンズ２９の指向牛イ件を示したもので
、隣接素子の特性３３ｉ　ｊ　、　３３１．３．３゜」
１をズヌさせ、総合した原稿読み取り特性は第６図（ｂ
）の３３′になる。捷だ、系全体の感度か十分高い場合
、片方の素子のみ発光させた時の特性ｄ、３３〃となる
。 原稿読み取り特性３３′、　３３“　の原稿面での拡が
り（はほぼ素子間隔ｄに一致させる。以」二ばＸ方向に
沿った断面であるが、Ｙ方向に沿った断ｍ１も同様の構
造、特４テ１−を持たぜる。なお、レンズ２９、遮蔽板
３０−１製造工程で光トラン２スタ６と一体（ｆこマウ
ントすることか可能である。 二次元センサアレイ１５を更にくわしく示し／ζ。 のが第７図である・ 第７図では１列、３行に対応した画素回路５　（１，＝
　）及びそれに隣接する画素回路とそのづρ続の模様を
示している。同一列の各画素回路のアンドケ゛−トのＸ
入力は互いに接続され且つＸ走査回路Ｊ６よりのノ［査
π９と接続される。同一行の各画素回路のアンドケ゛−
１・のｙ入力は互いに接続され且つＹ走ｊイ［回路１７
よりの走査線と接続される。同一行の各画素回路の受光
スイッチ素子８の外部出力端子ＩＱ−Ｊ、互いに接続さ
れ且つ行スイ、チ素子２８を介して出力抵抗Ｒと］４続
され、出力信号を出力り１１子２４より取り出す。この
各行の行スイッチ７（５子２８の出力抵抗側は互いに接
続されて出力抵抗Ｒと接続されている。行スイッチ素子
２８は走査中細の行の受光しない画先回路からの漏れ電
流を防ぐ目的で挿入するものであり、行の数が少なく　
ｒＡｉｉれ電流の合Ｎ−１か無視できる場合に行スイ。 チ素子２．ｑ　１７Ｊ特に設ける８俄になく、外部出力
Ω；１ミーｆ−／　４は直観抵抗ＩＩに接続してよい。 各画素回路の選択ｆ１１１子１２は当該画素回路の４辺
に隣接する・１個の画素回路の？１ｉｌｌ　御人力苅４
子１３と接続炉れる。 また、当該画素回路のオアゲートｌＯの４つの制御人力
だ１．１子Ｊ３１ｄ、当該画素回路の４辺Ｋ　Ｉｎ接す
る４飼の画素回路の選択出力端子１２と持続される。 第４図と’；）、’ｒ　７図を用いて本発明の第１の実
施例の動作を説明する。 寸ず、Ｘ走査回路１Ｇ、Ｙ走査回路１？にそれぞれスク
ート信号１８．１９が入力され、Ｘクロ７り信号２０、
Ｙクロック信月２１ににり走査が開始される。このＹク
ロ、り信号はＸクロック信号２０がＸを全列走査する毎
にＹ行を４−１歩進きれるものである。Ｙ走査回路１７
の出力は面接二次元センサアレイ１５に人力されるが、
Ｘ走査回路１６の出力Ｘ１′１はグ゛−ト回路２２によ
り光トランジスクを応答させるのに十分な・ぐルス幅Δ
τのクー゛〜１・・９　ルス人力２３てダートシ、二次
元センサアレイに走査がルスＸ１として入ツノする。Ｘ
走査回路１６の歩進６（１隔ΔＴを周辺回路と整合さぜ
るため、例えば２０μ５（５０ｋｌ（ｚ）に選ぶと・ぐ
ルス幅Δτは１μｓ程度で十分であるから発光に要する
電力量は連続点灯の場合に比べＪ／２０となり犬！５ｉ
に低減する。 Ｘ走査回路１６の走査及びケ゛−ト回路２２の動作、並
び（でＹ走査回路１７の走査により走査島ＩＸ１゜Ｙ、
が選択されると、画素回路５（＋＋ａ）のＸ　＋　’／
大入力そえ１．それ１−１」か入力され、そのアンドゲ
ートＩＩの出力がｒＪＪとなって受光スイッチ素子８ｆ
、：　ＯＮの状態として光トランジスタ６の受光状態を
開始させ且つそのアンドケ゛−１−７１の出力「１」を
その選択出力端子Ｉ２を介して画素す路５（ＩＩＪ）に
隣接する４つの画素回路５（１−１，Ｄ＋　”（ＩＩＪ
　’）’５（’　ｒ　Ｊ−ｌ−１）　＋　５（１−１−
１、ｊ＋＋　）の制御人力％ｉｉ子１．ｙに入力してそ
れらの発光スイッチ素子７をオンとさせることにより、
４つの画素回路のそれぞれの光トランノスタ６を発光状
態とする。これにより、画素回路５（ｉ＋ｊ）の光トラ
ンジスタはそのヒ部原稿の濃淡に応じた反射光を受光し
、その出力電流による出力信号が出力☆：Ａ’＋　−３
−２４より出力される。ザンゾルホールド回路２５はＸ
走査回路イ１ｌｌｌの各走査パルスＸｉかオンしこなる
直前にザンフ０ル・ξルス人力２６に」、り二次元セン
サアレイ１５の出力信号２４ｆホール１゛シ、七ンーリ
ー出力２７を得る。 第８図は上述の動作Ｖ（対応するタイミング図を小した
ものである。 Ｔ、’ｆ’；　９１：ｌ　（ａ）　、　（ｂ）　ｕ二次
元センサアレイの他の構成を示した他の実施例である。 第９図（ａ）の二次元センサアレイでｄ各画素回路の選
択出力端子１２は左右に隣接する２個の画素回路の制御
入力端子１３に接続されており、左右に隣接する２個の
画素回路の光トランノスクを発光させて、その間の選択
された画素回路の光トランノスタで受光する構成となっ
ている。 第９図（ｂ）の二次元センサアレイでは各画素回路の選
択出力端子１２は例えは隣接する１個の画素回路の入力
端子１３に接続されており、隣接する１個の画素回路の
光ｌ・ランノスタを発光させて、選択された画素回路の
光トラン２スタで受光する構成となっている。との場合
、第２図のオア回路１３は省略され、制御入力端子は直
接発光スイ。 チ素子７に接続する。 第９図（ａ）　、　（ｂ）はＸ列の隣接素子のみを発光
さぜる構成であるが、Ｙ行の隣接素子のみを発光させる
構成もある。読み取り感度が高い場合には上述の如き二
次元センサアレイの・１．−成をとることもできる。尚
、二次元センサアレイをＲｒｌｌ　４７４する信号ｄ。 専用の論理回路でタイミングをとり作成するほか、マイ
クロコンピュータを用いて制御することも可能である。 以上の説明で明らかなように、本発明の第１の実施例に
よれば １）発光部と受光部が共通となり構造が簡単になること
。 ２）結像レンズ系を必要とせず、発光ダイオードラング
等に使用する透明樹脂レンズで十分であり、遮蔽板を含
めアレーにマウント可能なこと。 ３）走査回路を含め同−基板又はチップに集積可能なた
めセンサが小型になること。 ４）　電流の多い発光部を短かい時間幅の・ｇルスで走
査点灯させるため、消費電力が著しく低減てきること。 ５）受光が短時間幅動作であるため暗電流の積分はなく
、Ｓ／Ｎ比は向上する。また、強い光入力によるブルー
ミング・スノアも少なくなること。 ６）短時間の発光受光で読み取った信号をホールドし、
出力するので走査間隔が変わっても感度は変わらない。 等の利点がある。 第４図で説明した第１の実施例は二次元情報全面を順次
読み出すラスクスキャンの例であるが、第１０図に示す
本発明の第２の実施例のアドレス鳴動構成を用いれば原
稿の任意部分を読むセクタスキャン、任意の順序で走査
するランダムスキャンも可能である。 紀１０図において、第４図表同一部分は同一番号を付し
ている。３４はＸデコーダ、３，５ばＹデコーダで走査
線（Ｘｌ、Ｙ、４　）を選択する場合、Ｘデコーダ３４
には】の数値符号３６、Ｙデコーダ３５にはＪの数値符
号３７を入力する。 なお、Ｘデコーダ３４のイネーブル人力ＥＮは第４図の
ケ゛−１・回路２２に相当する機能端子で、これには第
４図のダートパルス２３と同じパルス幅Δτのケ８−ト
パルス３８を入力する。 丑だ、一方二次元センザアレイの各光トランノスタ素子
は半導体の接合で作られていてアレイ各素子の発光効率
、受光感度を揃えることは一般に困つ１１［であシ、従
って感度を揃える必要があれば補正回路を使用する。補
正回路４ｏはテスト・動作切替スイッチ４１、感度を画
素毎に記憶するメモリ４２、及び補正器４３より構成さ
れる。テストの時は切替スイッチ４）をＴ側に倒し、一
定滓度の原稿、例えば白紙を標準走査（例えばラスクス
キャン）でＪＬみ、出力２７のｆ直を画素毎にアナログ
又ｉ１′：ｊ、ディジクルでメモリ４２Ｖ７ｃメモリす
る。動作＋１；’ｊは切替スイッチ４１をＲ側に倒し、
センサ出力２７を補正器４３に入力し、メモリ４２にメ
モリした値で補正を行って補ｊＥ出力４４を利る。画、
＋５の感度をメモリして補正する方法は従来のセンサで
も外部回路で減算法、割算法及びその組合ぜを用いて行
われでいて実現可能な方法である。このような補正回路
は本発明の第１の実施例にも当然適用可能なものである
。 なお、走査に使用する数値符号３６　、．３７は外部の
専用論理回路で、ラスクスキャン、セクタスギ−１，ン
、又はベクトルスキャン等、用途に合わせで発生するか
、マイクロコンピュータノ並列、Ｉ’−ト又はメモリオ
リエンテッドアドレスとして供給し、グログラムにより
走査順序、走査間隔を制御する方法をとれば目的に合わ
せた種々の走査を容易に実現することができる。 第１１図に５本センサを利用した図形局部スカ装置の一
例で、本発明のイノーノセンサを内蔵した読取へ、ド４
５を手動で図形４６の被＋＋’、１１：取り個所に移動
させる。センサ出力はセンサ駆動電源、制御信号と共に
ケーブル４７てＩ１０インクフェイス４８に接続し、こ
こでセンサ情報を必要とする桟器４９例えば図形認識装
置、・Ｐソコン、７つ−り７ミリ、及びＣＡＤ／ＣＡＭ
用機器等とインターフアイスをとる。 なお、ヘッド４５を機械手で移動すえシｌｌま上記用途
のほかロボットに利用でき、従来小型の読み取りヘッド
がなく不可能であった図形の局部読み取りに広く利用す
ることができる。 （発明の効果） 本発明は発光受光の機能を共に備えた光）・ランノスタ
を有する画素回路を二次元に配列して密着型二次元イメ
ーノセンサアレイを構成したもので、発光と受光を単一
の基板又（ｄチップで構成し、装置の構造が簡単であり
、発受光素子が隣接し、光路が短かく、簡？）′Ｌな薄
型レンズを密着のみでよく、発受光を短時間かつ素子単
体で行うため消費電力の低減とＳ／Ｎ比が向上し、電荷
蓄積時間を一定にする８璧がないことから読み取り周期
に制限はなく、ランダム走査を含め自由なモードで動作
可能なもので、小型で長時間電池駆動を行うファクシミ
リ、図形読取装置に利用することができる。寸だ、読み
取り時間間隔の制限がないことから、ラスタスギャン以
外のセクタスキャン　ベクトルスキャ／など自由なモー
ドの走査に使用できるだめ、（ン１形の特徴個所をその
判別に適した走査で読み取る図形認識装置のセンサとし
て利用することができる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は従来の密着型二次元イメージセンサを示した図
、第２図は本発明に用いる画素回路を示した図１．第３
図は光トランジスタの断面図、第４図は本発明の第１の
実施例を示した図、第５図は原稿読み取りのメカニズム
を説明するだめの図、第６図はレンズの指向！時性を説
明するだめの図、第７図は本発明の第１の実施例の密着
型二次元イメージセンサアレイを示した図、ε３８図は
走査のタイミングの説明図、第９図は本発明の二次元セ
ンサアレイの他の構成を示した図、第１０図は本発明の
第２の実施例を示した図、第１１図は本発明の密着型二
次元イメージセンサを用いた図形局部入力装置の説明図
である。 ５　＋　５（ｊ、ｉ）　＋　５（ｍ、ｎ）・画素回路、
６・・・光トランゾスタ、７・・発光スイッチ素子、８
・・・受光スイッチ素子、９・・・電流制限器、１０−
オアケ゛−ト、１ノ　・アンドヶゞ−ト、１２・選択出
力端子、１３・・・制御入力端子、１４・・出力端子、
１５　密着型二次元イメージセンサアレイ、１６・Ｘ走
査回路、１７・・・Ｙ走査回路、１８・・Ｘスタート信
号、１９・・・Ｙスタート信号、２０・Ｘクロック信号
、２Ｉ・・・Ｙクロ、り信号、２２・・ダート回路、２
３−・ケ゛−ト・ソルス入力端子、２４・・密着型二次
元イメージセンサアレイ１５の出力Ａ１１１子、２５・
・−サングルボールド回路、２６・・ザンノルパルス入
力端子、２７−・ホールド出力Ａ？ｆａ子、３４・・・
Ｘｆコーダ１、’ｉ　５　Ｙデ′コーグ、４θ・・補正
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 発光並びに受光機能を有する光トランジスタと、当該光
   トランジスタの発光動作を制御する発光スイッチ素子と
   、 当該光トランゾスタの受光動作を制御する受光スイ７チ
   累子と、 前記発光スイッチ素子をオン・オフ制御するためのオア
   ケゞ−トと、 行方向の走査入力及び列方向の走査入力を受けて１１１
   Ｉ記受光スイ、チ素子のオン・オフ制御を行うアンドケ
   ゛−１・とを有する画素回路を１画素Ｉｐ位にに＝Ｊ応
   させ、 前記画素回路を行方向並びに列方向に複数回路形成する
   如く配置し、且つ各画素回路のアンドケゝ−１・の出力
   が各画素回路に隣接する少なくとも１つの画素回路のオ
   アケゞ−トの入力と接続されたも行方向並びに列方向の
   走査入力により受光すべき画素回路を遠択すると共に、
   当該画素回路に隣接する少なくとも一つの画素回路を発
   光状態とすることを特徴とする密着型二次元イノーノセ
   ンザアンイ。