JPS61284959A - 読み取り装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばファクシミリ装置の小型化を目積した
もので、実質上原稿と寸法的に１：１に対応させた光電
変換素子アレイを配置した密着型イメージセンサなどの
読み取り装置に関するものである。

〔先行技術〕

密着型イメージセンサには第１図に示す通り、原稿から
の反射光を集束性ロンド・レンズ・アレイを通して検知
する型式があり、実質上原稿１と寸法的に１：１に対応
させた光検知部２が集束性ロンド・レンズ・アレイ３を
介して原稿１に密着している。そして、発光ダイオード
４が原稿１を投光し、その反射光が集束性ロンド・レン
ズ・アレイ３を通過して光検知部２で受光するものであ
る。

又、第２図に示す通りこのアレイ３を用もないで蛍光灯
４゛などの発光源により検知する型式も提案されている
。

本出願人は既に特願昭５８年第１７９８０１号公報にて
光検知部に使われる光電変換素子アレイの回路図を提案
した。

即ち、電荷蓄積型の電気回路を示した第３図によれば、
アモルファスシリコン半導体などによって実現されるフ
ォトダイオードＤｌｌ〜Ｄｌｉ、Ｄ２１＝Ｄ２　ｉ、Ｄ
３１〜Ｄ　３１　％　　・・・・・・Ｄｎｌ〜Ｄｎｉは
複数ｎのグループ０１〜Ｇｎにグループ化される。１つ
のグループＧ１では、フォトダイオードＤＩｌ〜Ｄｌｉ
は共通電極Ｐ１に接続される。この共通電極Ｐ１は負荷
抵抗Ｒ１を介してバイアス電源５に接続される。共通電
極Ｐ１はバッファアンプＡ１に接続され、ライン６に信
号を導出する。フォトダイオードＤＩｌ〜Ｄｌｉは、ア
ナグロスイッチＳＬｌ〜Ｓｌｉを介してライン７に接続
され、このライン７はバイアス電源５の他方の端子に接
続されて接地される。

アナログスイッチ５１１＝３１ｉは、シフトレジスタＳ
Ｒに接続される。このようなグループＧ１に関する構成
は、残余のグループＧ２、Ｇ３、・・・・・・、Ｇｎに
関しても同様であり、対応する参照符を付して説明を省
く。シフトレジスタＳＲはアナログスイッチ３１１〜３
１ｉ、Ｓ２１〜５２１１Ｓ３１〜５３１１　・・・・・
、Ｓｎｌ〜Ｓｎｉを順次的に１つずつ導通して走査する
。

フォトダイオードＤｌｌ〜Ｄｌｉは、蓄積コンデンサＣ
１ｌ〜Ｃ１ｉで示される素子並列容量を有する。

またアナログスイッチ５１１＝Ｓ１ｉには、それぞれ入
力容量５ＣＩＩ〜５Ｃ１ｉを有する。残余のグループＧ
２、Ｇ３、・・・・・、Ｇｎに関しても同様である。

シフトレジスタＳＲがアナログスイッチＳＬｌ〜Ｓｎｉ
を順次的に導通して走査し、例えばアナログスイッチＳ
ｌｌが導通した場合を想定する。

この場合、フォトダイオードＤｌｌが受光している時、
バイアス電源５から負荷抵抗Ｒ１、フォトダイオードＤ
ｌｌ及びアナグロスイッチＳｌｌを介して電流が流れる
。この共通電極Ｐ１におけるフォトダイオードＤｌｌの
受光量に対応した電圧は、バッファアンプＡｌからライ
ン６に導出される。こうして残余のフォトダイオードＤ
１２〜Ｄｌｉも同様に検出され、また他のグループＧ２
、Ｇ３、・・・・・、Ｇｎに関しても同様である。

アナログスイッチ３１１が導通し、このとき、フォトダ
イオードＤｌｌが受光していると、グループＧ１の残余
のフォトダイオードＤＩ２〜Ｄｌｉに並列接続された蓄
積コンデンサＣ１２〜〜Ｃ１ｉ及び残余のアナログスイ
ッチ３１２〜Ｓｌｉの入力容量５Ｃ１２〜５Ｃ１ｉの電
荷がフォトダイオードＤｌｌを介して流れ、その分だけ
バイアス電源５から負荷抵抗Ｒ１を介する電流値が減少
することになる。この実施例では、フォトダイオードＤ
Ｉｌ〜Ｄｎｉは、複数ｎのグループＧ１”Ｇｎに分けら
れている。したがって、例えばグループＧ１に含まれる
フォトダイオードの数はフォトダイオード全数よりも随
分少ない数ｉとなり、受光したフォトダイオードＤｌｌ
にアナログスイッチＳｌｌの導通時に蓄積コンデンサで
き、感度を向上させることが可能となる。

〔発明の目的〕

本発明者は、前述の電気回路を有効に発揮させるべく鋭
意研究の結果、蓄積コンデンサの容量とアナログスイッ
チの入力容量を所定の比に特定すると読み取り画像の鮮
鋭度（コントラスト比）が改善されることを知見した。

本発明は上記知見に基づいて完成されたものであり、そ
の目的は読み取り画像の鮮鋭度及び再現性を改善して忠
実な画像の読み取りが可能となった読み取り装置を提供
せんとするものである。

更に本発明の目的はフォトダイオード及び蓄積コンデン
サを実質的に同一材料で形成して前記目的を有利に達成
せんとするものであり、また製造の効率化も図られた読
み取り装置を提供せんとするものである。

〔目的を達成する手段〕

本発明によれば、電荷蓄積手段を備えて受光により該電
荷蓄積手段を蓄積する複数の光電変換素子と、各光電変
換素子の一端に直列にそれぞれ接続された複数のスイッ
チと該電荷蓄積手段の蓄積に伴って蓄積量を信号として
取り出す手段とを備えて、複数のスイッチが順次時系列
に導通する読み取り装置において、前記電荷蓄積手段が
有する容量を前記スイッチの寄生容量よりも大きくした
ことを特徴とする読み取り装置が提供される。

以下、本発明の詳細な説明する。

第４図は、本出願人が既に特願昭５８年第１７９８０１
号公報にて提案した電荷蓄積型読み取り系の基本回路で
ある。即ち、フォトダイオードＤに並列接続された蓄積
コンデンサＣにはバイアス電源５ａによりバイアス電圧
が印加され、所定量の電荷が蓄積されている。そして、
フォトダイオードＤが原稿からの反射光を受光し、これ
による光電変換量に応じて蓄積コンデンサＣに蓄えられ
た電荷を放電し、適宜、アナログスイッチＳを閉じると
蓄積コンデンサＣに再充電される際、負荷抵抗Ｒに生じ
た電圧を出力端子Ｔに読み出し、光信号が検出されるよ
うになっている。また、ＴＣは結合コンデンサであり、
ＳＣ及びＦＣはそれぞれアナログスイッチＳが有してい
る容量、及び浮遊容量である。

この浮遊容量は第１図に示した通り光電変換素子数ｎが
増すことに伴って大きくなるものであり。

Ｃ，＋ＳＣ と表すことができる。尚、Ｃ１は蓄積コンデンサＣの容
量を表す。

本発明者は次に述べる実験例が示す結果に基づき、Ｃ０
をＳＣよりも大きな値になるように設定すると出力が大
きくなり、読み取り画像の鮮鋭度が向上するという新規
知見に到達した。

即ち、本発明者は第３図の電気回路を実施するに際して
、次の読み取り装置を製作して実験を行った。

第５図は第１図の光検知部２に係り、本発明の読み取り
装置である。即ち、ガラス等から成る透光性基板８上に
、各光電変換素子の一方の電極を電気的に接続するよう
にした、例えばＩＴＯなどから成る透光性共通電極９、
原稿１からの反射光の光通過孔１０を設けた、例えば＾
β、Ｃｒなどの蒸着金属から成る遮光性金属層１１、ア
モルファスシリコンなどから成る光導電体１２及び各光
電変換素子毎に設けられてＡ　ｌ　％　Ｃｒなどの蒸着
金属から成る個別電極１３が順次形成されている。そし
て、透光性共通電極９、遮光性金属層１１及び個別電極
１３を覆うように保護層Ｉ４が被覆されている。この保
護層１４は透明度が要求されておらず、個別電極１３の
各々の隙間に光が入って読み取り画素の分解が劣らない
ように透光性の低いのが望ましい。例えば、シリコーン
樹脂、エポキシ樹脂など比較的安価な樹脂を用いるとよ
い。尚、１５はシフトレジスタ等の駆動回路である。

本発明の装置によれば、原稿１からの反射光βは透光性
基板８側から入射し、各光電変換素子毎に対応して設け
られた光通過孔１０を通り、光導電体１２で光電変換し
て透光性共通電極９及び個別電極１３の間で読み取り信
号が検出される。

本発明者は第３図に示した電気回路を第５図に示した装
置に適用して、各光電変換素子の基本回路におけるＣ１
とＳＣＯ比を変えて出力信号の相対値を測定したところ
、第６図の結果が得られた。

第６図によれば、ＣＩを一定の値に決めてＩＣの仕様に
よりＳＣを変えるとＣ＋／ＳＣが大きくなるのに伴って
相対出力値が大きくなることが判る。これはＳＣを大き
くするとＦＣが大きくなり、スイッチＳを閉じた時、蓄
積コンデンサＣへの電流の回り込みを生じ、負荷抵抗Ｒ
を通る電流が減少するためである。

また、本発明者が種々の実験を繰り返し行った結果、Ｓ
ＣはスイッチＳの寄生容量の他に、基板上に形成した配
線パターンの線間容量の合成されたものが含まれること
が判った。

本発明者はかかる事情に鑑みて鋭意研究の結果、Ｃ＋／
ＳＣを大きくすればバラツキ発生因子の出力信号に及ぼ
す影響を少なくできることを見い出したものである。

即ち、第７図によれば（イ）はＣＩを一定値にしてＣＩ
／ＳＣを変えながら、出力信号の平均値以上の出力信号
増加分をプロットしたものであり、（ロ）は同様にして
出力信号の平均値以下の出力信号減少分をプロットした
ものである。

第７図より明らかな通り、Ｃ＋／ＳＣ＞ｌであれば出力
信号の±１０％以内に設定できることが判リ、この範囲
に設定できれば実用上何ら支障のない読み取り装置が提
供できる。好適にはＣ＋／ＳＣ＞３に設定すればＣＩの
不均一性などに起因した出力信号のバラツキを更に一層
小さくできることは明白である。

本発明者は他の実施例として第５図の装置に代えて第８
図及び第９図に示す読み取り装置を用いても上記の同じ
結果が得られた。

第８図及び第９図においては第２図の読み取り系に用い
られる光検知部であり、第９図は第８図中切断面線Ｘ−
Ｘから見た断面図である。

光透過性の透明材料、例えばガラスなどから成る基板１
６上には、共通電極Ｐｉ、Ｐ２が間隔をあけて形成され
る。共通電極ＰＬ、Ｐ２はクロムやアルミニウムなどが
蒸着されて形成される。共通電極Ｐｉ、Ｐ２上には、フ
ォトダイオードＤＩｌ〜Ｄｌｉ、Ｄ２１〜Ｄ２１を形成
するためのアモルファスシリコン半導体などの光導電体
１７が形成される。光導電体１７上には、スズ−インジ
ウム酸化物などのような光透過性の透明の材料から成る
透明電極１８がスパッタまたは蒸着により形成される。

透明電極１８は、フォトダイオードＤＩｌ〜Ｄｎｉに個
別的に形成される。この透明電極１８には、引出し電極
１９が個別的に接続される。

引出し電極１９は、クロムが蒸発されて形成される。最
上部には、光透過性の透明な材料、例えばガラスなどか
ら成る保護層２０が形成される。共通電極Ｐ１、光導電
体１７及び透明電極１８には、光通過孔２１が形成され
る。　基板１６の背後には、光源としての螢光灯４゛が
配置される。保護１ｉ２０の上方には、原稿１が配置さ
れる。蛍光灯４゛からの光は、基板１６、保護層２０を
経て、原稿１に照射される。原稿ｌの反射光は、光通過
孔２１付近の透明電極１８を透過し、光導電体１７によ
って受光される。

こうして、光通過孔２１の近傍にフォトダイオードＤｌ
ｌ〜Ｄｎｉが形成される。光通過孔２１は、原稿１の幅
方向、即ち蛍光灯４゛の軸線方向に沿って間隔をあけて
配置される。基板１６上にはシフトレジスタＳＲなどの
集積回路が搭載される。

更に、本発明においては、第５図と第８．９図に示した
２種の読み取り装置より明らかな通り、共通電極Ｐ１、
Ｐ２上に形成するアモルファスシリコン半導体などによ
って実現される光導電体はフォトダイオードＤＩｌ〜Ｄ
ｎｉ以外、蓄積コンデンサＣ１ｌ〜Ｃｎｉとして用いる
ことができるという新規知見に基づいている。

即ち、前述した通り、出力信号のバラツキの原因として
ＳＣには基板上に形成した配線パターンの線間容量の合
成されたものも含まれるため、この影響を少なくするた
めにはできるだけ配線数を少なくすればよい。本発明者
はフォトダイオードと蓄積コンデンサを実質的に同じ材
料、即ち光導電体により一体的に形成し、これによりフ
ォトダイオードと蓄積コンデンサを結合するリードを皆
無にしてそれに起因する線間容量を少なくし、ＳＣを小
さくするようにしている。

加えて本発明者はＣ２を大きくせんがためにかかる光導
電体に比較的高抵抗な材料を選択していることも本発明
の目的を有利に達成しており、前述した実施例において
はアモルファスシリコン光導電体を用いている。

かくして、アモルファスシリコン光導電体をフォトダイ
オードＤ１１＝Ｄｎｉ及び蓄積コンデンサＣ１ｌ〜Ｃｎ
ｉに使用するとＳＣに比較してＣ６を大きくすることが
できてＣ，／ＳＣを大きくできるため、バラツキの小さ
くなった高出力信号が得られる。

〔発明の効果〕

上述した通り、本発明の読み取り装置は高出力信号が得
られて読み取り画像の鮮鋭度及び再現性が改善され、忠
実な画像の読み取りが可能となった。

また、アモルファスシリコン光導電体をフォトダイオー
ド及び蓄積コンデンサに使用すれば本発明の目的を達成
せんがために有効であってバラツキの小さくなった高出
力信号が得られた。加えて、両者を一体的に製造できる
という生産効率の向上という利点も有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明読み取り装置の読み取り系を
示す概略図、第３図は本発明に係る電気回路図、第４図
は第３図に示した電気回路図の電荷蓄積型基本回路図、
第５図は本発明の一実施例に用いられる読み取り装置の
斜視図、第６図は本発明の実施例においてＣ＋／ＳＣに
対する相対出力を示す線図、第７図は本発明の実施例に
おいてＣ＋／ＳＣに対する出力信号のバラツキを示す線
図、第８図は本発明の他の実施例に用いられる読み取り
装置の斜視図、第９図は第８図中切断面線Ｘ−Ｘから見
た断面図である。 １・・・・・原稿　　　２・・・・・光検知部８．１６
・・・基板 ９・・・透光性共通電極 １０．２１・・・光通過孔　　１２．１７・・光導電体
１３・・・・・個別電極　　１８・・・・透明電極１９
・・・・・引出し電極 Ｄ　、、Ｄ　１１　ＳＤ　ｎ　１・・・・フォトダイオ
ードｐｔ−ｐｎ・・・・・・・・共通電極 Ｒ，Ｒ１〜Ｒｎ・・・・・・負荷抵抗 Ｓ、Ｓｌｌ〜Ｓｎｉ・・・・アナログスイッチＣ，，Ｃ
１ｌ〜Ｃｎｉ・・・アナログスイッチの蓄積コンデンサ ＳＣ，ＳＣ１１〜ＳＣｎ　ｉ　・アナログスイッチの入
力容量

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電荷蓄積手段を備えて受光により該電荷蓄積手段を蓄積
   する複数の光電変換素子と、各光電変換素子の一端に直
   列にそれぞれ接続された複数のスイッチと、該電荷蓄積
   手段の蓄積に伴って蓄積量を信号として取り出す手段と
   を備えて、複数のスイッチが順次時系列に導通する読み
   取り装置において、前記電荷蓄積手段が有する容量を前
   記スイッチの寄生容量よりも大きくしたことを特徴とす
   る読み取り装置。