JPS6348952A

JPS6348952A - イメ−ジセンサ

Info

Publication number: JPS6348952A
Application number: JP61192483A
Authority: JP
Inventors: Osamu Shimada; 修島田; Tamio Saito; 斎藤　民雄
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1986-08-18
Publication date: 1988-03-01

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は一次元に配列した複数の光導電素子を用いて光
学像を読取るイメージセンサに係り、特にマトリックス
駆動方式によるイメージセンサに関する。

（従来の技術）ファクシミリ、ＯＣＲ，複写礪等における画像読取り手
段としてのイメージセンサとして、読取るべき原稿の幅
以上の７レイ長を持つ長尺の一次元イメージセンサ（密
着型イメージセンサともいう）が注目されている。この
ようなイメージセンサの一つとして、マトリックス駆動
方式と称されるものがある。この方式は例えば文献１：
昭和５９年電気四学会連合大会予稿集ｐｐ、　３−９９
〜３−１０２［ＣｄＳ系密着型イメージセンサ］に記載
されているように、−次元に配列された複数の光導電素
子を連続した複数の素子からなる複数の群に分割し、一
方の電極を各群毎に共通接続し、他方の電極を列配線お
よび行配線からなる２層マトリックス配線により各群間
で対応するものどうし共通接続して構成され、光導電素
子を群中位で順次選択しながら画像信号を読出すもので
ある。

具体的にＡ４サイズの原稿を読取る場合を例にとると、
光導電素子の総数は１７２８＠（８ドツト／扁）であり
、行配線の本数をα、共通接続配線の本数をβとして、
α×β＝１７２８となる。ここで、従来では配線の本数
をルカ少なくすることによって、イメージセンサの構造
をＩ！！５１１化し、製造をより容易にすることを主眼
として、文献２：昭和５９年電子通信学会全国大会論文
集Ｎｏ、１３３５　ｖｏ１５゜１）１０７　（１９８５
）に記載されているように、α、βの和が最小に近く、
なおかつ回路構成上有利となるとなるように、すなわち
α−５４，β＝３２に設定していた。

このとき、駆動電圧のデユーティ比、すなわち駆動電圧
印加周期をＴ１とし、駆動電圧印加時間をＴ２としたと
きのＴ２　／Ｔｔの比は、駆動電圧を文献１中に記載さ
れている如く共通接続配線側に印加する場合でＴ２／Ｔ
ｔ＝１／β＝　０．０３１２５、駆動電圧を行配線側に
印加する場合でＴ２／Ｔ１＝１／α−０，０１８５となる。

しかしながら、このようなデユーティ比で駆動した場合
には、光導Ｎ素子に駆動電圧が印加されない期間中に生
じた光電流による蓄積電荷が、駆１ｌｌＩ電圧の印加期
間中に十分放出されず残留電荷として残ってしまう。こ
の結果、読取った画像に残像が生じ、光応答特性が悪化
するため、読取りの高速化が難しいという問題がある。

また、この問題は光導電素子上の照度を例えば２００ル
クス以上と大きくすることによって解決されるが、その
場合には原稿面を照明する光源の大型化や消費電力の増
大を沼くことになり、好ましくない。この観点から最近
では光導電素子上の照度を１００ルクス以下に抑えるこ
とが要求されている。

（発明が解決しようとする問題点）このように従来のマトリックス駆動方式の光導電型イメ
ージセンサでは、光導電素子上の照度を大きくすること
なく光応答特性を向上させることはできず、高速読取り
が難しいという問題があった。

従って、本発明はマトリックス駆動方式による光導電型
イメージセンサにおいて、光導電素子上の照度が１００
ルクスＰｉ！度と低照度であっても良好な光応答特性が
得られ、読取りの高速化を図ることができるイメージセ
ンサを提供することを目的とする。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明は上記目的を達成するため、駆動手段から行配線
または共通接続配線に印加される駆動電圧の印加周期を
Ｔ１とし、印加時間をＴ２としたとき、Ｔ２／ＴＬ≧０
．０３４としたことを特徴とする。

（作用）光導電素子を上記の条件を満たすデユーティ比で駆動す
ると、光導電素子上の照度が１００ルクス程度の場合で
あってもモジュレーション・レシオとして２以上の値が
得られ、良好な光応答特性が得られる。これにより読取
り速度の高速化が図られる。

（実施例）第１図は本発明の一実１ｈ例に係るイメージセンサの回
路図である。本実施例は読取るぺぎ最大の原稿としてＡ
４サイズを想定し、その原稿幅と同じ長さく２１６ｍ＋
）にわたって光導電素子を配列した実効長２１６Ｍのイ
メージセンサに本発明を適用した例であり、光導電素子
の総数はその密度を８ドツト、７Ｍとして１７２８個で
ある。

第１図において、１７２８個の光導電素子Ｄ１〜［）　
１７２８は光導電層、例えば帯状のアモルファスシリコ
ン膜と、これに接して両側から対向して設けられたブレ
ーナ構造の電極群とからなり、−次元に配列され、１６
個ずつを１単位とする１０８個の群に分割されている。

光導電素子Ｄ１〜［）１７２８の一方の電極は、各群毎
に共通接続配線ＬＡ１〜ＬＡ１０８によって共通接続さ
れ、また各他方の電極は個別に列配線ＬＢＩ〜Ｌ　Ｂ　
１０８に接続されている。

列配ＩＬＢ１〜Ｌ　Ｂ　１０８はこれに層間絶縁膜を介
して設けられた行配線ＬＣＩ〜ＬＣ１Ｂと共にマトリッ
クス配線を構成しており、これらの行配線ＬＣ１〜ＬＣ
１６により、列配置ｊｌＬＢｌ　〜ＬＢ１０８を介して
光導電素子Ｄ１〜［）１７２８の他方のＮ極が各群間で
対応するものどうし共通接続されている。

そして、行配線ＬＣＩ〜ＬＣ１６に駆動手段としての駆
動電圧発生回路ＤＲが接続され、共通接続配線ＬＡ１〜
ＬＡ１０８画像信号読出しのためのアナログスイッチ８
１〜８１０８介して信号出力線ＬＯが接続され、信号出
力線ＬＯの終端に負荷抵抗ＲＬおよび増幅器△ＭＰが接
続されている。さらに、共通接続配線ＬＡ１〜ＬＡ１０
８は、それぞれ非選択時（対応するアナログスイッチが
オフ状態のとき）の電位を安定化するためのプルダウン
抵抗Ｒ１〜Ｒ１０８を合して接地されている。これらア
ナログスイッチ８１〜８１０８．信号出力線ＬＯ，負荷
抵抗ＲＬ、増幅器△ＭＰおよびプルダウン抵抗Ｒ１〜Ｒ
１０８によって画像信号読出しのための検出回路ＤＥＴ
が構成される。

光導電素子Ｄ１〜［）１７２８に結像された画像を読取
るときには、第２図に示すようにアナログスイッチ８１
〜８１０８が順次一定期間ずつ閉じられ、その各期間中
に駆動電圧発生回路ＤＲから行配線ＬＣ１〜ＬＣ１６に
順次パルス状の電圧が印加される。これにより例えばア
ナログスイッチＳ１が閉じている期間中に、光導電素子
Ｄ１〜［）１６からの信号電流が順次共通接続配線ＬＡ
１を通して信号出力線Ｌ○に導かれ、負荷抵抗ＲＬおよ
び増幅器ＡＭＰを介して画像信号出力Ｖｏｕｔとしてシ
リアルに取出される。以下、同様にアナログスイッチ８
１〜８１０８が順次閉じられ、その各期間中に対応する
光導電素子からの電流が順次画像信号出力ＶＯｔ＋ｔと
して取出される。

本実施例の場合、駆動電圧のデユーティ比、すなわち駆
動電圧発生回路ＯＲから行配線ＬＣＩ〜ＩＣ１ａに印加
される駆動電圧の印加周期をＴ１とし、駆！ＩＩＩ電圧
の印加時間をＴ２としたときのＴ２．／Ｔｌの比は、Ｔ
２　／Ｔｔ　＝　１／１６＝０．０６２５である。これ
は従来のＡ４サイズ用イメージセンサにおける駆動電圧
のデユーティ比（０，０３１２５または０．０１８５）
より大きく、これによって光応答特性の向上と読取りの
高速化が図られている。

この効果を確認するために本発明者が行なった実験結果
を説明する。第３図は駆動電圧のデユーティ比Ｔ２　／
ＴＩに対する光導電素子の出力特性（Ｖ／Ｖｏ　）と、
光応答特性としてのＭＲ（モジュレーション・レシオ）
の変化を示したものである。ここで、出力特性は駆動電
圧を常時光導電素子に印加したときの出力電圧ＶＯと、
駆動電圧を周期的に印加したときの出力電圧Ｖとの比Ｖ
／ＶＤで表わしている。

第４図は実験に供した光導電素子のサンプルを示したも
ので、ガラス基板１上に接１１ｉ１である厚さ２０００
人のａ−３ｉＮｘ層２を介して、光導電層である厚さ１
μｍのａ−８ｉ：Ｈ（水素化アモルファスシリコン）層
３を形成し、その上にオーミックコンタクト用の厚さ５
００人のｎ”−ａ−８ｉ：８層４と、厚さ２０００人の
１１層５からなる櫛歯状′Ｒ極６ａ、６ｂを対向して設
けたものである。

第５図は実験に使用した回路であり、ＬＥＤ駆動電源か
らの第６図Ａに示す電圧波形が印９０されるＬＥＤアレ
イによって光導電素子に表面の照度が１００ルクスとな
るようにガラス基板側から光を入射するとともに、光導
電素子に第６図Ｂに示すようにパルス電圧発生源から１
２Ｖの駆動電圧を周期Ｔ１でＴ２なる時間ずつ操返し印
加し、そのときの出力変化（第６図Ｃ）を観測した。ま
た、このときの出力変化Ｃのエンベロープを第６図りに
示す。ここで、第３図におけるモジュレーション・レシ
オＭ　Ｒは、第６図りにおける出力の最小値１２に対す
る、最大値１１と最小値１２との差の比、すなわちＭＲ
−（ｉｌ−ｉ２）／ｉ２で定義される。

第３図に示されるように、ＭＲはデユーティ比Ｔ２　／
Ｔｔが大きくなるに従って増加し、Ｔ２　／　ＴＩ　＝
０．０３４で一般的な実用上の下限である２に達する。

従って、Ｔ２／ＴＩは本発明のごと＜　０．０３４以上
であることが要求される。

また、出力特性に関してはデユーティ比Ｔ２．／Ｔ１を
小さくする程Ｖ　／　Ｖ　ｏが大きくなるが、Ｔ２　／
　ＴＩ　＝０．０３３偉で飽和し、それ以上の増加は望
めなくなる。従って、Ｔ２　、／Ｔ工＝０．０３４未満にすることは出力特性
向上の面からは無意味と言える。

なお、マトリックス駆動方式では連続した２個以上の光
導電素子で一つの群を構成するので、デユーティ比Ｔ２
／ＴＩの上限はいうまでもなく０．５になる。

第１図に示した本発明の一実施例に係るイメージセンサ
においては、Ｔ２　／ＴＩ　＝０．０６２５であるから
、第３図の結果よりＭＲ”＝４．５となり、光応答特性
は約１０５倍良好となるので、それだけ読取りの高速化
が図られる。また、このときの出力特性はＴ２−３〜１
２μｓｅＣのいずれにおいてもＶ／Ｖ口＝２以上と良好
となる。

また、上記実施例によれば行配線ＬＣＩ〜ＬＣＩＧの本
数が従来の３２本から１６本と半分になることで、マト
リックス配線部の幅（行配線配列方向の寸法）も半分に
なるため、イメージセンサの小型化を図ることもできる
。さらに、共通接続配線ＬＡ１〜しＡｌＯ３の本数は１
０８本と従来の２（８となるが、光導電素子の一つの群
を構成する素子数が１６であることにより、共通接続配
線ＬＡ１〜ｌ　Ａ　１０８のピッチは２ｍとなり、この
ピッチ内に十分な大きさの接続パッドを形成することが
可能となる。これにより、共通接続配線用の接続パッド
を光導電素子の配列方向と直交する方向に並べる必要が
なくなるから、接続パッドの形成によるイメージセンサ
の幅寸法の増大が防止される。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
例えば上記実施例では駆動電圧を印加する側の配線であ
る行配線の本数を１６本としたが、これは実用上駆動電
圧印加側の配線の本数が２のべき乗であることが、ディ
ジタル回路を用いて実現される駆動電圧発生回路ＤＲの
構成上最適であることによる。このようなことを考慮し
ない場合は、１１０．０３４　舛２９．ＬＬ−リ、駆ｔ
ｌｌ！圧が印加される側の配線の本数は３０本以下、２
本以上とすればよい。

また、上記実施例では行配線に駆動電圧発生回路ＤＲを
接続し、共通接続配線に検出回路ＤＥＴを接続した場合
にも、本発明を適用することができる。

また、上記実施例では光導電素子として光導電素子のみ
を用いたものを示したが、光導電素子と分離用ダイオー
ドとを直列にしたものを用いてもよい。

さらに、上記実施例ではＡ４サイズの原稿を読取ること
が可能なイメージセンサについて説明したが、読取り可
能な最大の幅が８５サイズの幅に相当する、実効長１２
８Ｍのイメージセンサ（光導Ｎ素子の総数は密度が８ド
ツト／Ｓの場合で１０２４個）等にも本発明を適用する
ことができる。その他、本発明は要旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することが可能である。

［発明の効果］本発明によれば、光導電素子上の照度が１００ルクス程
度と低照度であってもモジュレーション・レシオの大き
い良好な光応答特性が得られ、読取りの高速化を図るこ
とができるマトリックス駆動方式の光導電型イメージセ
ンサを提供することができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明の一実施例に係るイメージセンサの回路
図、第２図はその動作を示すタイミング図、第３図は同
実施例の効果を説明するための光導電素子の駆動電圧の
デユーティ比とモジュレーション・レシオおよび出力特
性との関係を実測した結果を示す図、第４図（ａ）（ｂ
）は第３図の実験に用いた光導電素子サンプルの断面図
および電極部の平面図、第５図は同じく上記実験に用い
た回路を示す図、第６図は第５図の各部の電圧波形を示
す図である。Ｄ１〜［）　１７２８・・・光導電素子、ＬＡＩ〜Ｌ　
Ａ　１０８・・・共通接続配線、ＬＢ１〜１３１７２８
・・・列配線、ＬＣ１〜ＬＣ１６・・・行配線、ＤＲ・
・・駆動電圧発生回路（駆動手段）、Ｓ１〜５１０８・
・・読出し用アナログスイッチ、ＲＬ・・・負荷抵抗、
ＡＭＰ・・・増幅器、Ｒ１−Ｒ１０８・・・プルダウン
抵抗、ＤＥＴ・・・検出手段。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦Ｉ７ °第２　図Ｔ殖１第３図（ａ）　　　　　　　（ｂ）棺　ｌ！！９１第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）読取るべき原稿の幅以上の長さにわたって一次元
に配列され、連続した複数の素子からなる複数の群に分
割された複数の光導電素子と、これら複数の光導電素子
の一方の電極を各群毎に共通接続する共通接続配線と、
前記光導電素子の他方の電極に個別に接続された列配線
と、これらの列配線を介して前記光導電素子の他方の電
極を各群間で対応するものどうし共通接続する行配線と
、これらの行配線および前記共通接続配線のいずれか一
方に順次駆動電圧を印加する駆動手段と、この駆動手段
による駆動電圧の印加に伴なって前記行配線および前記
共通接続配線の他方を流れる電流を順次検出することに
より、前記光導電素子上に結像される光学像に対応した
画像信号を読出す検出手段とを備えたイメージセンサに
おいて、前記駆動手段からの駆動電圧印加周期をＴ＿１
とし、駆動電圧印加時間をＴ＿２としたとき、Ｔ＿２／Ｔ＿１≧０．０３４としたことを特徴とするイ
メージセンサ。
（２）前記行配線および前記共通接続配線のうち、前記
駆動手段からの駆動電圧が印加される側の配線の本数を
２本以上、３０本以下とすることにより、前記Ｔ＿２／
Ｔ＿１≧０．０３４の条件を満足するようにしたことを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のイメージセンサ
。
（３）前記光導電素子がアモルファスシリコンを光導電
層としたものであることを特徴とする特許請求の範囲第
１項記載のイメージセンサ。