JPH0354959A - 密着型イメージセンサ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、原稿を縮小せずに読み取る小型ファクシミリ
等に用いる密着型イメージセンサに関するものである． 〔従来の技術〕 密着型イメージセンサは縮小光学系を用いずに原稿を読
み取ることができるので、光路長が短く、装置を小型化
することができる．このため、近乞小型ファクシミリや
バーコードリーダ等の読み取り装置として広く使用され
ている． 密着型イメージセンサには種々のものがある力匁以下で
説明する密着型イメージセンサは、多数のホトダイオー
ドによって光電ｆ：喚され蓄積された電荷をスイッチイ
ンク素子であるブロッキングダイオードによって、順次
切り換えて取り出すものである．かかる密着型イメージ
センサは、センサ素子を構戒する光電変換素子とスイッ
チインク素子とが同一構造のダイオードによって横或さ
れているので、センサ素子の集積度の向上を図ることが
でき、また製造が容易である． 第９図は、従来の密着型イメージセンサのセンサ素子を
示す概略断面図である．第９図に示す密着型イメージセ
ンサは、シッットキーダイオードにより同一電極５１上
にホトダイオード５２とブロッキングダイオード５３と
を形威したものである．尚、５４ａ・５４ｂは上部電極
である．この構造によれば、容易に逆極性の結合ができ
、しかもホトダイオード５２とブロッキングダイオード
５３とを同一の工程で形威できるので、製造工程の簡略
化を図ることができる． ところで、密着型１次元イメージセンサは、原稿を読み
取るために、原稿サイズと同一の長尺のものが必要にな
る．たとえば、Ａ４サイズの原稿を読み取るには、８個
／ｍ−のセンサ素子を用いたとして、約２０００個近い
センサ素子が必要になる．そして、かかるセンナ素子の
各々から蓄積された情報を読み取るため、マトリックス
駆動を多用している．同復に、密着型２次元イメージセ
ンサにおいても、更に多数のセンサ素子の各々から蓄積
された情報を読み取るため、マトリックス駆動を多用し
ている． 〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、従来の密着型イメージセンサでは、マト
リンクス駆動をするための電極回路と電極回路とが交差
する部分、すなわちクロスオーバ部（非コンタクト部）
では、回路をＩＩＩ戊する７ａ極と電極との間に、絶縁
物が介在しているので、クロスオーバ部がコンデンサと
して機能し、クロスオーバ部の１つ１つが浮遊容量にな
る．しかも、マトリックス駆動の密着型イメージセンサ
ではクロスオーバ部の数が多いので、クロスオーバ部に
よる静電容量のために、センサ素子の応答が遅くなり、
またダイオード間のクロストークが生ずるという問題が
あった． 本発明は、上記事情に基づいてなされたものであり、高
速駆動が可能で、且つクロスオーバ部におけるクロスト
ークを防止することができる密着型イメージセンサを提
供することを目的とするものである． （！１１Ｍを解決するための手段〕 上記目的を達戒するための本発明は、光信号を光の強度
に応じて電気信号に変換するホトダイオードと、該ホト
ダイオードに蓄積された情報を読み出すためのスイッチ
インク素子として機能するプロッキングダイオードとを
逆極性に結合し、マトリンクス駆動する密着型イメージ
センナにおいて、複数存在する前記ホトダイオードのカ
ソード間又はアノード間の電位差を常に零ボルトに維持
する第１制御手段を設けたことを特徴とするものである
． また、前記ホトダイオードが情報を蓄積する蓄積時に、
ホトダイオードのカソード側又はアノード側と前記プロ
ッキングダイオードのカソード側又はアノード側の電位
差を零ボルトに維持する第２制御手段を設けてもよい． 〔作用〕 本発明は前記の構戒により、第１制御手段によって複数
存在するホトダイオードのカソード間又はアノード間の
電位差は、常に零ボルトに維持されているので、ホトダ
イオードのカソード間又はアノード間のクロスオーバ部
におけるクロストークを減少することができる。

また、クロスオーバ部における電極間の電圧が零ボルト
であるので、クロスオーハ部における眉間絶縁膜の耐圧
は低いものでよく、したがってセンサの製造が容易にな
る． そして、前記ホトダイオードが情報を蓄積する蓄積時に
、ホトダイオードのカソード側又はアノード側と前記プ
ロッキングダイオードのカソード側又はアノード側の電
位差を零ポルトに維持する第２Ｍ１８手段を設けること
により、たとえばＶ！着型２次元イメージセンサのよう
に、ホトタイオードのカソード側又はアノード側の電極
と、プロンキングダイオードのカソード側又はアノード
側の電極との間のクロスオーバ部が存在する場合にも、
かかるクロスオーバ部におけるクロストークを減少する
ことができる． 〔実施例〕 以下に本発明の１実施例を第１図から第４図までを参照
して説明する． 第４図は本発明の１実施例である密着型１次元イメージ
センサのセンサ素子の概略断面図である．第４図におい
て、ｌは絶縁材料、たとえばガラス基板である．ガラス
基板ｌの上部には下部電極２が配置され、その下部電極
２の左端部にはｐｉｎ構造のプロフキングダイオード５
、右端部には同構造のホトダイオード６が下からｐ，ｌ
，ｎの順に形威され、各々の上部にはＩＴ○（［ｎｄｉ
ｕ■ＴｉｎＯｘｉｄｅ）等の透明導電Ｍ７を介して、上
部電極３が接合されている．尚、８はセンサ素子間を絶
縁するための絶縁層である． 上記の構或のセンサ素子は、同一下部電極２上にプロン
キングダイオード５とホトダイオード６とが下からｐ，
ｉ，ｎの順に形戒されているので、バック・トウ・バッ
クの結合を有するセンサ素子の形成が容易であり、製造
工程の簡略化を図ることができる．また、ブロッキング
ダイオード５とホトダイオード６とが分離されているの
で、ａ−Ｓｔ膜を用いたｐｉｎ構造のダイオードにより
プロッキングダイオード５とホトダイオード６とを形威
しても、素子間のクロストーク〈生或キーリアの横方向
への移動〉が生じない．また、センサ素子の裏面側に配
置された図示しない光源からの光が素子と素子との間か
らも入射するので、完全密着型イメージセンサの製造が
可能になる．第１図は本発明の１実施例である密着型１
次元イメージセンサの接続図、第２図はそのセンサ素子
の等価回路図である．第１図及び第２図において、ＩＯ
はホトダイオード６に蓄積された情報を読み出す続出時
にプロンキングダイオード５に例えば−５ｖのパルスを
与え、蓄積時にはブロフキングダイオード５のカソード
側をＯＶに制御する制御・駆動部、２０は常にホトダイ
オード６のカソード側をＯｖに維持する制御部、３０は
制御部２０を介して送られてくるホトダイオード６から
の情報を読み取る読取部である．また、合計６４０個の
画素に対して、制御・駆動部１０内の４０個の入力チャ
ンネルと読取部３０内の１６個の出力ブロックとにより
、順次駆動・読取を行う．制御部２０はオペアンブ２ｌ
と帰還インピーダンス２２とから戒る．尚、点線の丸印
内はクロスオーバ部である。

次に、本実施例の密着型１次元イメージセンサの動作に
ついて説明する．図示しない原稿からの光がホトダイオ
ード６に入射すると、ホトダイオード６はその光信号を
電気信号に変換して蓄積する。制御・駆動部１０は１か
ら４０までの入力チャンネルにより−５ｖのパルスを順
次ブロッキングダイオード５に与え、−５Ｖを与えたプ
ロンキングダイオード５にバック・トゥ・バックに結合
されているホトダイオード６を読み取り可能な状態とし
、一方その他のブロッキングダイオード５のカソード側
にＯｖを与えて、ホトダイオード６に蓄積動作をさせる
．読取部３０は制御部２０を介してホトダイオード６に
蓄積された電気信号を読み取る． 第３図は本実施例の密着型１次元イメージセンサの動作
を説明するためのタイξングチャートである．第３図に
示すタイミングチ＋一トにおいては、現時点Ａでは、入
力チャンネル２が「一５Ｖ」を供給している．したがっ
て、人力チャンネル２に接続されたプロツキングダイオ
ード５がＯＮ状態となり、人力チャンネル２に接続され
たホトダイオード６に蓄積された情報の読み出しが可能
となる．この状態で、読取部３０は、制御・駆動部ＩＯ
の入力チャンネル２により読み出し可能状態におかれた
１６個のホトダイオード６に蓄積された情報を出力ブロ
ック１から出力ブロック１６により１度に読み出す．こ
の間、他の入力チャンネル１及び入力チャンネル３から
入力チャンネル４０に接続されたプロッキングダイオー
ド５はＯＦＦ状態になっているので、これらに接続され
たホトダイオード６は蓄積動作を行っている．次に、入
力チャンネル３に接続されているホトダイオード６が読
み取り可能な状態となり、以下順次、制御・駆動部ＩＯ
により、各ホトダイオード６を読み出し可能な状態にし
て、読取部３０により各ホトダイオード６に蓄積された
情報を読み取る．制御部２０のオペアンブ２１には帰還
インピーダンス２２により負帰還がかけられているので
、イマジナル・ショートの現象により、差動入力電圧Ｖ
ｄがＯｖ１すなわちホトダイオード６のカソード側は常
にＯｖとなる。また、制御・駆動回路ＩＯは、これから
読み出しをおこなうホトダイオード６に対しては、プロ
ンキングダイオード５のカソード側に−５ｖを与え、一
方、蓄積動作を行っているホトダイオード６に対しては
、ブロッキングダイオード５のカソード側の電位をＯｖ
に維持する．したがって、第３図のＡ点の時点では入力
チャンネル２以外に接続されているプロッキングダイオ
ード５のカソード側と全てのホトダイオード６のカソー
ド側は制御・駆動部ｌＯと制御部２０とにより、Ｏｖに
維持されていることになる．したがって、ホトダイオー
ド６のクロスオーバ部は、静電容量があっても、電極と
電極との間に電位差が生しないので、かかるクロスオー
バ部における浮遊容量が回路の動作に影響を及ぼすこと
はない．このように、本実施例の密着型イメージセンサ
では、クロスオーバ部に存在する浮遊容量の殆どは回路
の動作に影響を及ぼさないので、ホトダイオード６間の
クロストークを防止することができると共に、浮遊容量
によるセンサの応答速度の遅延を防止し、高速駆動が可
能となる。また、クロスオーバ部の電極間電圧が０■で
あるので、眉間絶縁膜の耐圧が低くてもよく、この点で
製造が容易となり、且つ廉価なものとなる．以上の実施
例において、発明者等が、人力側に４０個のシフトレジ
スク、出力側に１６個のオペアンプ、８ｏｌｌｌｌ長の
センサで１ラインあたり１．　０ｍｓｅｃの高速駆動（
入力パルス中が約２４μｓｅｃ　）により実験をした結
果、Ｓ／Ｎ比が３５ｄＢ以上となる良好なデータが得ら
れた． 尚、第１図から第４図に示した実施例においては、ホト
ダイオード６のカソード例の電位をＯｖとする場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、複数存在するホトダイオード６のカソード間の電位
差を零ボルトにするものであれば、ホトダイオード６の
カソード例の電位はＯＶでなくともよい．すなわちホト
ダイオード６のカソード側の電位をＯｖとするのは一つ
の実施例にすぎない． ところで、上記の実施例では、プロツキングダイオード
５のカソード側の電極はクロスオーバ部をもたないため
必ずしもプロツキングダイオード５のカソード側の電位
をホトダイオード６のカソード側の電位と同じに、すな
わちＯｖに維持する必要はない．しかしながら、第１図
に示す密着型１次元イメージセンサではホトダイオード
６のカソード側の電極と、プロッキングダイオード５の
カソード例の電極とが逆方向に引き出されているが、第
５図に示す密着型１次元イメージセンサのように、ホト
ダイオード６のカソード側の電極と、ブロッキングダイ
オード５のカソード側の電極とが同一方向に引き出され
ている場合には、ブロッキングダイオード５のカソード
側の電極とホトダイオード６のカソード例の電極とのク
ロスオーバ部（第５図の点線丸印で示す部分）が存在す
る。

したがって、この場合にはホトダイオード６が情報を蓄
積する蓄積時には、プロツキングダイオード５のカソー
ド例の電極をＯｖに維持することにより、ホトダイ−ノ
ード６のカソード側とブロッキングダイオード５のカソ
ード側の電位差を零ボルトにすることができ、かかるク
ロスオーバ部におけるクロストークを防止することがで
きる。

第６図は密着型２次元イメージセンサの接続図である．
第６図に示す密着型２次元イメージセンサにおいても、
第５図に示す密着型１次元イメージセンサと同様にホト
ダイオード６のカソード側の電極とブロッキングダイオ
ード５のカソード側の電極とのクロスオーバ部（第６図
の点線丸印で示す部分）が存在する。したがって、この
場合にも蓄積時には、プロッキングダイオード５のカソ
ード側の電極をＯｖに維持することにより、ホトダイオ
ード６のカソード側とプロンキングダイオード５のカソ
ード側の電位差を零ボルトにすることができ、かかるク
ロスオーバ部におけるクロストークを防止することがで
きる． 以上に説明した実施例においては、ホトダイオードとプ
ロッキングダイオードをバック・トウ・バンクに結合し
てマトリックス駆動する密着型イメージセンサについて
その詳細な内容を記した力ξ本発明はホトダイオードと
ブロッキングダイオードをフロント・トゥ・フロントに
結合してマトリックス駆動する密着型イメージセンサの
場合をも含む． 例えば、第７図にホトダイオードとプロッキングダイオ
ードをフロント・トウ・フロントに結合した１実施例で
ある密着型イメージセンサのセンサ素子の概略断面図を
示す．また第８図はそのセンサ素子の等価回路図である
． 第７図はガラス基板１上に分離した下部電極２ａ，２ｂ
を形威し、各々の下部電極２ａ，２ｂ上に各々プロッキ
ングダイオード５及びホトダイオード６とを形威し、そ
の上にブロ７キングダイオード５とホトダイオード６と
を結合する上部電極３を形戒した場合の実施例である。

ここでプロッキングダイオード５とホトダイオード６は
、下から順にｐ，ｔ，ｎの順に形威していて、上部電極
３で両ダイオードを結合しているので両ダイオードのカ
ソード側同士を結合することによりフロント・トゥ・フ
ロントを実現している．下部電極２ａはプロンキングダ
イオードのアノード側であり、第８図に示す＋５ｖのパ
ルスを与えることによりプロツキングダイオード５を駆
動する．また下部電極２ｂは、ホトダイオード６のアノ
ード側であり、この下部電極２ｂを通してホトダイオー
ド６に蓄積された電荷を取り出す。尚第４図、第２図に
示すものと同一の機能を有するものには同一の符号を付
すことによりその詳細な説明を省略する．上記したよう
に第７図、第８図に示すようなフロント・トウ・フロン
ト結合の密着型イメージセンサにおいても、バンク・ト
ウ・バック結合の場合と全く同様に本発明が適用できる
． 〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、複数存在するホト
ダイオードのカソード間又はアノード間の電位差を常に
零ボルトに維持することにより、電極と電極とのクロス
オーバ部における浮遊容量による影響を防止し、高速駆
動が可能で、且つクロスオーバ部におけるクロストーク
を防止することができる密着型イメージセンサを提供す
ることができる． さらに、ホトダイオードのカソード側（アノード側）と
プロッキングダイオードのカソード側（アノード側）の
クロスオーバ部が存在する密着型イメージセンサにおい
ては、ホトダイオードのカソード側（アノード側）とプ
ロッキングダイオードのカソード側（アノード側）の電
位差をホトダイオードが情報を蓄積する蓄積時に零ボル
トに維持することにより、クロスオーバ部における電極
間の浮遊容量の影響を防止し、高速駆動が可能で、且つ
クロスオーバ部におけるクロストークを防止することが
できる密着型イメージセンサを提｛』（することができ
る．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例である密着型１次元イメージ
センサの接続図、第２図はそのセンサ素子の等価回路図
、第３図は本実施例の密着型１次元イメージセンサの動
作を説明するためのタイミングチャート、第４図は本発
明の１実施例である密着型１次元イメージセンサのセン
サ素子の概略断面図、第５図は他の密着型１次元イメー
ジセンサの接続図、第６図は密着型２次元イメージセン
サの接続図、第７図は本発明のもう１つの実施例である
フロント・トウ・フロント結合の密着型１次元イメージ
センサのセンサ素子の概略断面図、第８図はそのセンサ
素子の等価回路図、第９図は従来の″ｆｉ着型イメージ
センサのセンサ素子を示す概略断面図である．

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）光信号を光の強度に応じて電気信号に変換するホ
   トダイオードと、該ホトダイオードに蓄積された情報を
   読み出すためのスイッチインク素子として機能するブロ
   ッキングダイオードとを逆極性に結合し、マトリックス
   駆動する密着型イメージセンサにおいて、複数存在する
   前記ホトダイオードのカソード間又はアノード間の電位
   差を常に零ボルトに維持する第１制御手段を設けたこと
   を特徴とする密着型イメージセンサ。
2. （２）前記ホトダイオードが情報を蓄積する蓄積時に、
   ホトダイオードのカソード側又はアノード側と前記ブロ
   ッキングダイオードのカソード側又はアノード側の電位
   差を零ボルトに維持する第２制御手段を設けた請求項１
   記載の密着型イメージセンサ。