JPH02302165A - 画像読取装置 - 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） 本発明はファクシミリやイメージスキャナ等の画像読取
部に使用され、原稿幅に対して１：１の幅の受光部アレ
イを有する画像読取装置に係り、特に前記受光部アレイ
を複数のブロック毎に分割し、ブロック毎に画像の読み
取りを行なうマトリックス駆動方式の画像読取装置に関
するものである。

（従来の技術） 従来、画像読取装置としては、複数の受光素子をライン
状に配置した受光素子アレイと、これを駆動する駆動回
路から構成される。各受光素子に発生した電荷は、各受
光素子を順次選択するスイッチにより一本の出力線に時
系列的に抽出されるようになっている。そして、前記受
光素子アレイを構成する複数の受光素子を個々に駆動す
るためには、多数の駆動用ＩＣチップを必要としていた
。

そこで、近年ａ−３ｔ薄膜トランジスタ（以下、Ｔ　Ｐ
　Ｔ　）によるスイッチングを数画素分同時に行なう並
列処理により、駆動用ＩＣチップの数を軽減して低価格
化を可能とするマトリックス駆動型画像読取装置が提案
されている。

このマトリックス駆動型画像読取装置は、例えば第４図
に示すように、原稿幅と略同じ長さのライン状の受光素
子アレイ５０をに個のブロックの受光素子群に分割して
いる。一つの受光素子群を形成するＮ個の受光素子５１
は、’Ｉ’　Ｆ　Ｔ　５２のドレイン部にそれぞれ接続
されている。そして、ＴＦＴ５２のソース部は、マトリ
ックス回路５３を介して受光素子群毎にＮ本の共通信号
線５４に接続されている。各Ｔ　Ｐ　Ｔ”　５２のゲー
ト部は、ブロック毎に導通ずるようにゲートパルス発生
回路５５に接続されている。各受光素子５１で発生ずる
光電荷は一定時間蓄積された後、ＴＦＴ５２を電荷転送
用のスイッチとして用いてブロック毎に順次共通信号線
５４に導かれ、アナログマルチプレクサの００Ｍ出力に
抽出される。

その動作について一個の受光素子５１から成る一画素分
の等価回路（第５図）を参照して説明する。初期状態と
してリセットスイッチＲ１，Ｒ２ともに閉じると、受光
素子５１を構成するフォトダイオードＰＤには逆バイ−
、ｓスミ圧（ＶＢ　）が印加され、共通信号線５４電位
（■［）は０■にリセットされる。受光素子アレイ上に
配置された原稿（図示せず→に光源（図示せず）からの
光が放射されると、その反射光がフォトダイオードＰＤ
に照射し、フォトダイオード側の容量＜ＣＤ　、　ＣＱ
ｄ）には原稿の濃淡に応じた光の明暗信号に基づいて生
じた光電流Ｉｐによる光電荷の供給がなされる。一定時
間光電荷を蓄積したのち、ゲートパルス発生回路からの
信号ＶＧに基づきＴ　Ｆ　’Ｔ”　５２がオン状態とな
り、フォトダイオードＰＤと共通信号線５４１ＦＩを接
続して電荷を転送する。マルチプレクサの信号入力は電
位検出方式によりハイインピーダンスとしているなめ、
電荷は全て回路中の容量に保存される。従って、前記電
荷転送とは、フォトダイオード側の容！　（ＣＤ　、　
Ｃｏｄ）と共通信号線側界ｉ　ｃｃｔ　、　ＣｇＳ）と
の間での電荷の再配分を意味している。続いて、転送完
了後のＶ　ｌ。

を検知した後、次のブロックの画素信号を転送するため
に、共通信号線５４はＲ３２によりリセットされる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記マトリックス駆動型画像読取装置によ
ると、マトリックス回路５３は第６図に示すように、絶
縁膜７０を介して配線７１．７１を多層とした薄膜技術
による多層配線で形成されているので、構造的に次のよ
うな問題点が存在した。

すなわち、この多層配線はマトリックス状に配線される
ため配線間に交差部が存在し、この部分に結合容量ＣＣ
を生じさせてしまう。この交差部は、一本の共通信号線
に対して共通信号！１５４の数Ｎから１を減じた数に等
しい数だけ存在する。

また、平行信号線間においても結合容量ｃｐが生じる。

従って、フォトダイオードＰＤに蓄積された電荷がＴ　
Ｐ　Ｔ　５２を介して各共通信号線５４の固定容量（配
線容量）ＣＬに転送される際、各共通信号線５４間の電
位差により前記結合容量Ｃｃ。

ｃｐにも電荷が蓄積される。その結果、固定容量（配線
容Ｊｉ）ＣＬに蓄積される電荷量が変化するクロストー
ク現象が生じ、各フォトダイオードＰＤで生じた電荷を
アナログマルチプレクサの００Ｍ出力に正確に抽出でき
ず画像品質を劣化させるという欠点があった。

本発明は上記実情に鑑みてなされたもので、マトリック
ス駆動を行ないながらクロストークの影響を排除するが
できる画像読取装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記従来例の問題点を解消するなめ本発明は、受光部ア
レイを複数の受光部群に分割し、マトリックス駆動によ
って前記各受光部群からの信号を読み取る画像読取装置
において、次の構成を特徴としている。

前記受光部アレイ上に配置し、前記各受光部群に照射す
る光の通過を制御する液晶シャッターを設ける。

前記各受光部群の各受光部からの光を導く第１の光導路
を設ける。

前記受光部の個数に対応する光電変換素子を有するセン
サ部に光を導く第２の光導路を設ける。

前記第１の光導路と第２の光導路とは、マトリヴクス状
に接続されている。

（作用） 本発明によれば、液晶シャッターの開閉を制御すること
により、受光部群毎に受光部の個数に対応する光電変換
素子に接続し、受光部に入射する光を電気信号として読
み取る。すなわち、受光部に入射した光は、マトリック
ス状に接続された第１の光導路及び第２の光導路を介し
て、受光部の個数に対応する光電変換素子を有するセン
サ部に導きかれ、このセンサ部で電気信号に変換される
。

従って、マトリックス構造となる光導路では光信号とし
て伝搬されるので、光導路１０中においては互いに電気
的な影響を受は合うことがない。

（実施例） 本発明の一実施例について図面を参照しながら説明する
。

第１図は実施例に係る画像読取装置の平面説明図であり
、第２図は第１図のｎ−ｎ′線断面説明図、第３図は第
１図のｍ−ｍ’線断面説明図である。

セラミック等から成る絶縁基板１上には、画素毎に離散
的に第１の光導路２が形成されている。

この光導路２は副走査方向に長尺に設けられ、その周囲
には、外部からの光の侵入を遮断するとともに、光導路
２内を光が反射しながら伝搬するように遮光ＩＥｆｉ３
，４が設けられている。光導路２の材料としては、伝搬
光の損失が少ない材料、例えばガラス、Ｓｉｎ、、Ａｌ
２Ｏ，等の酸化物、ＣａＦ、、ＢａＦ２等のフッ化物、
ＡｇＣｌ、ＮａＣ１等のハロゲン化物等が適当である。

また、遮光膜３．４の材料としては、入射光の波長域で
反射係数が大きい金属薄膜、例えばＣｒ、ＡＩ、Ａｇ、
Ｔｉ等が適している。

光導路２の端部上の遮光膜４には画素に対応する複数の
方形状の開口部４ａが形成され、原稿（図示せず）から
の反射光を光導路２内に入射させるための受光部５を構
成している。開口部４ａの形状は方形状としたが、副走
査方向に４１ｉ１長い長方形状としてもよい。また、前
記受光部５は、１６個／　ｍ　ｍで形成する場合、日本
工業規格Ｂ４サイズの原稿を読み取り可能とするために
２０４８個が設けられ、全体としてライン状の受光部ア
レイを構成している。そして、６４個の受光部５を１ブ
ロツクとして受光部アレイを３２ブロツクに分割し、各
受光部群６を覆うようにそれぞれ液晶シャッター７が配
置されている。

液晶シャッター７は、液晶７ｂを透明電極（■’Ｔ’０
）７ａと１荷向フイルター７Ｃとで挟持して構成され、
各液晶シャッタ−７の透明電極（ＩＴＯ）７ａの引き出
し部７ａ′には制御線８が接続されている。鋼内フィル
ター７Ｃは、受光部５に入射する光の位相を合わせ、光
の減衰を防ぐためのものである。制御線８の端部８′か
ら外部より透明型ｆｆ１（ＩＴＯ）７ａに電圧が印加さ
れると、液晶７ｂの分子の配列方向を変化させることに
より、液晶シャッター７が光学的に開状態となる。また
、透明電極７ａの引き出し部７ａ’と遮光膜４との間に
は両者を電気的に遮断する絶縁層９が介在されている。

各光導路２の反受光部５側の端部は、主走査方向に長尺
に形成された第２の光導路１０にそれぞれ接続されてい
る。先導路１０の下層には前記遮光膜３，４と同材料で
遮光膜１１が形成されており、遮光［３と遮光膜１１と
により光導路１０内を光が反射しながら伝搬するように
構成されている。光導路２と光導路１０とは、前記遮光
膜３により光学的に遮断された多層構造をなしており、
また、遮光膜３に形成された開口部３ａを介して光導路
同士がマトリックス状に接続されている。

光導路１０の端部には、光導路２及び光導路１０中を伝
搬した光を電気信号に光電変換するセンサ部２０が配置
されている。このセンサ部２０は、前記受光部の個数に
対応する光電変換素子を有し、例えば、帯状の光な変換
層（ａ−３ｉ）２２を離散的に形成した６４個の金属な
ｆｆ！２１と帯状の透明電極２３とで挟んだ薄膜サンド
イッチ構造のイメージセンサやＣＯＤイメージセンサに
より構成されている。このセンサ部２０はＴＯチップ３
０に接続され、ＩＣ内の駆動回路により画素毎に電荷を
時系列的に抽出するようになっている。

次に、センサ部２０として薄膜サンドイッチ構造のイメ
ージセンサを使用した場合の画像読取装置の製造工程に
ついて説明する。

ガラス、セラミック等の絶縁性部材から成る絶縁基板１
上にクロム（Ｃｒ）を着膜し、フィトリソ法でエツチン
グして複数の金属電極２１を離散的に形成する。次いで
アモルファスシリコン（ａ−３ｔ）を着膜して帯状の光
導電層２２を形成する。次いで光導電層２２上に酸化イ
ンジウム・スズ（１’ｌ”Ｏ）から成る帯状の透明電極
２３を形成し、個別な極２１．光導電層２２．透明電１
ｊｉ２３が重なり合った部分が光電変換素子となるセン
サ部２０を形成する。そして、光電変換素子の受光部面
積を規定すると共に、後述する遮光ＰＩＡｔｉとの電気
的な遮断を行なうための絶縁層２４を光電変換素子の両
側に形成する。

次に、絶縁基板１上のセンサ部２０を除いた部分にクロ
ム（Ｃｒ）を蒸着して遮光膜１１を形成し、ついで低融
点のガラス等の伝搬光の損失が少ない材料をセンサ部２
０を含んだ油分に塗布する。

次に、前記ガラス等をフォトリソ法によりエツチングし
てパターニングし、複数の光導路１０を形成する。複数
の光導１ｉＩ８１０を覆うように再度クロム（Ｃｒ）を
蒸着して遮光膜３を形成し、フォトリソ法によるエツチ
ングにより遮光膜３の所望の位置（光導路２と光導路１
０とが交差する位置）に開口部３ａを形成する。

次いで、ガラス等の伝搬光の損失が少ない材料を全面に
再度塗布し、フォトリソ法によりエツチングしてパター
ニングし、光導路９ど直交する複数の光導路２を形成す
る。そして、全面にクロム（Ｃｒ）を蒸着して遮光膜４
を形成し、フォ１へリン法によるエツチングにより先導
路２の端部を受光部５とするための開口部４ａを形成す
る。

次いで遮光膜４の端部に絶縁層９を＠膜し、全ての受光
部５を覆うような帯状の酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ
）をスパッタリング法により着膜し、次いで６４個の受
光部５を−・つの受光部群６として、各受光部群６をそ
れぞれ覆う複数の透明を極７ａをフォトリソエツチング
によるバターニングにより形成する。そして、各透明電
極７ａの引き出し部７ａ′に接続される制御線８をクロ
ム（Ｃｒｌの蒸着及びバターニングにより形成する。

全ての受光部５部分を覆うように帯状に液晶７ｂを塗布
し、液晶７ｂ上に偏向フィルター７Ｃを配置して液晶シ
ャッター７を構成する。

ＩＣチップ３０を基板１上に実装し、ＩＣチップ３０の
バッドとセンサ部２０の金属電極２１の端部２１′とを
ボンディングワイヤ４０で接続する。

センサ部２０としてＣＣＤイメージセンサを用いる場合
には、受光部５及び光導路２．１０を形成した後、光導
路１０の端部にＣＣＤイメージセンサの受光頭載が対応
するように配置すればよい。

次に本実施例の動作について説明する。

制御線８に電圧を加えることにより、多数の液晶シャッ
ター７の内の一つを開状態とする。液晶シャッター７が
開状態となると、その下に位置する受光部群６に上方よ
り原稿からの反射光が照射し、受光部５を介して光導路
２へ導かれる。光導路２に入射した光は、遮光膜３，４
で反射を繰り返しながら伝搬し、開口部３ａ、光導路１
０を介してその端部からセンサ部２０に導かれて電気信
号に変換され、ＩＣチップ３０の駆動回路により一画素
毎に時系列的に抽出される。

６４ビツトの信号の抽出が終わるのに同期して、制御線
８への電圧の供給及び遮断により当該液晶シャッター７
が開状態から閉状態となり、隣接する液晶シャッター７
が開状態となる。そして、上記同様６４ビツトの信号の
抽出を行なう。この動作を繰り返して、全ビットの信号
の抽出を行なう。

本実施例によれば、従来マトリックス状のＳ　１ｍ配線
で電気信号として伝送していた部分を、光導路２，１０
で形成して光信号として伝搬させるので、光導路同士で
互いに電気的な影響を受は合うことがない、また、ＩＣ
チップ３０の近１労まで光信号として伝搬させることが
できるので、センサ部２０における配線（金属電極２１
の引き出し部）の長さをビット間で均一に形成すること
、ができ、配線容量の差異による各ビットのバラツキを
防ぐことができる。

（発明の効果） 本発明によれば、液晶シャッターの開閉を制御すること
により、光導路を介して光を光電変換素子に導き、この
光な変換素子で受光部に入射する光を電気信号として読
み取る。従って、マトリックス構造の光導路においては
、光信号として伝搬されるので、光導路間土間において
互いに電気的な影響を受は合うことがない。よって、マ
トリックス駆動を行ないながらクロストークの影響を排
除して雑音の発生を防止し、画像品質の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像読取装置の一実施例を示す平面説
明図、第２図は第１図のｎ−ｎ’線断面説明図、第３図
は第１図のｍ−ｍ’線断面説明図、第４図はマトリック
ス駆動型画像読取装置の等価回路図、第５図は同上の画
像読取装置の一画素分の等価回路図、第６図はマトリッ
クス回路の結合容量の説明図である。 １・・・・・・絶縁基板 ２・・・・・・光導路 ３．４・・・・・・遮光膜 ５・・・・・・受光部 ６・・・・・・受光部群 ７・・・・・・液晶シャッター ８・・・・・・制御線 １０・・・・・・光導路 １１・・・・・・遮光膜 ２０・・・・・・センサ部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 受光部アレイを複数の受光部群に分割し、マトリックス
   駆動によって前記各受光部群からの信号を読み取る画像
   読取装置において、 前記受光部アレイ上に配置し、前記各受光部群に照射す
   る光の通過を制御する液晶シャッターと、前記各受光部
   群の各受光部からの光を導く第１の光導路と、 前記受光部の個数に対応する光電変換素子を有するセン
   サ部に光を導く第２の光導路とを具備し、前記第１の光
   導路と第２の光導路とは、マトリックス状に接続されて
   いることを特徴とする画像読取装置。