JPH04321368A - 画像読み取り装置及びその駆動方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリやスキャ
ナ等に用いられる画像読み取り装置に係り、特に画像を
高速かつ正確に読み取ることができる画像読み取り装置
及びその駆動方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像読み取り装置としては、受光
素子を含むセンサ部の集合体を原稿の幅と同程度の幅を
持つようにライン状に形成した１次元の受光素子アレイ
を有し、原稿と密着して用いられる１次元密着型イメー
ジセンサを用いた画像読み取り装置があった。

【０００３】このイメージセンサの構成単位であるセン
サ部は、図６のイメージセンサの断面説明図に示すよう
に、透明な基板１上に形成された光電変換部である受光
素子（フォトダイオード）２、スイッチング素子である
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３及び採光部４とから成り
、透明な基板１の裏側から採光部４を通って入射した光
が、原稿５の面で反射されて受光素子２の受光部に達し
、ここで反射光はその照度に応じて電気信号に変換され
、薄膜トランジスタ３のＯＮ／ＯＦＦにより順次読み出
される読み出し方法となっていた（特開昭６３−９３５
８号公報参照）。

【０００４】上記のような１次元密着型イメージセンサ
における２次元の画像の読み取り動作（走査）は、セン
サの読み取り方向（主走査方向）に１次元センサを電気
的に走査し、この主走査方向と直交する副走査方向に機
械的手段にて１次元センサまたは読み取られる原稿５を
相対的に移動させて次の１ラインの読み取り（走査）を
行うようになっていた。１次元密着型イメージセンサの
機械的走査方法には主として、原稿５を移動するタイプ
とセンサユニットを移動するタイプがあり、原稿を搬送
するタイプはファクシミリ等に用いられ、センサユニッ
トを移動するタイプはスキャナ等に用いられている。

【０００５】また、従来の画像読み取り装置には、透明
基板上に受光素子が２次元のマトリクス状に配列され、
２次元の領域を順次１行毎に読み取ることができる２次
元密着型イメージセンサを用いたものも提案されていた
。

【０００６】２次元密着型イメージセンサは、受光素子
を有するセンサ部を行方向と列方向の２次元に配置して
形成されたセンサ部エリアと各行または各列を選択的に
走査する走査回路から構成されている。センサ部の構成
及び作動原理は１次元密着型イメージセンサと同様のも
のである。そして、入射光の光量に応じて各受光素子に
発生した電荷は、駆動用ＩＣに転送され、電流値または
電圧値として読み取られ、画像信号として出力されるよ
うになっていた（特開昭６４−６２９８０号公報参照）
。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の１次元密着型イメージセンサを用いた画像読み取り
装置では、２次元の画像の読み取りを行う場合、副走査
方向の読み取りを、解像度に合わせたピッチで原稿また
はセンサユニットを移動させて行うため、読み取りに時
間が掛かってしまうという問題点があった。

【０００８】また、上記従来の２次元密着型イメージセ
ンサを用いた画像読み取り装置では、１度に読み取れる
受光素子の数、すなわち１本のゲート線に接続されたセ
ンサ部のセル数が、読み取ることのできる原稿の読み取
り幅に相当することになるが、駆動用ＩＣの端子数によ
り、１度に読み取れる受光素子数が限定されるため、原
稿の読み取り幅が狭くなり、従って幅の広い原稿の読み
取り方法が困難となって、読み取りに時間が掛かってし
まうという問題点があった。

【０００９】本発明は上記実情に鑑みて為されたもので
、十分な読み取り幅（面積）を有し、高速度で原稿を読
み取ることができる画像読み取り装置及びその駆動方法
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するための請求項１記載の発明は、基板上に２次元の
マトリクス状に配置された複数の受光素子と、前記受光
素子にそれぞれ接続して前記受光素子で発生した電荷を
転送するスイッチング素子と、前記スイッチング素子か
ら引き出された配線を介して接続し、前記受光素子に発
生した電荷を読み取って画像信号として出力する駆動用
ＩＣとを有する２次元イメージセンサを用いた画像読み
取り装置において、前記２次元イメージセンサを一単位
として主走査方向に複数個連続して配置したことを特徴
としてる。

【００１１】上記従来例の問題点を解決するための請求
項２記載の発明は、請求項１記載の画像読み取り装置に
おいて、スイッチング素子を制御するゲート線を、複数
個の２次元イメージセンサの主走査方向のスイッチング
素子に対して共通線とし、前記複数個の２次元イメージ
センサを全て同じタイミングで駆動する駆動用ＩＣとし
たことを特徴としている。

【００１２】上記従来例の問題点を解決するための請求
項３記載の発明は、請求項２記載の画像読み取り装置に
おける駆動方法において、主走査方向に共通線となって
いるゲート線にゲートパルスを印加し、複数個の２次元
イメージセンサの主走査方向の受光素子で発生した電荷
を同じタイミングで各駆動用ＩＣに読み出すことを特徴
としている。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明によれば、複数個の受光素
子を２次元のマトリクス状に配置した２次元イメージセ
ンサを主走査方向に複数個連続して配置し、１度に読み
取れる受光素子の数を多くした画像読み取り装置として
いるので、原稿の読み取り幅を大きくすることができ、
読み取り時間を短縮することができる。

【００１４】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の画像読み取り装置において、イメージセンサの主走
査方向にゲート線を共通線とし、共通のゲート線の動作
により主走査方向の１行のラインを全て同じタイミング
で駆動させる駆動用ＩＣを有し、順次各行のラインを読
み取る画像読み取り装置としているので、単位時間当た
りの読み取り範囲を大きくすることができ、原稿の読み
取り時間を短縮することができる。

【００１５】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の画像読み取り装置において、主走査方向に共通線と
なっているゲート線にゲートパルスを印加し、複数のイ
メージセンサの主走査方向の１行のラインを全て同じタ
イミングで駆動させて各行のラインを各駆動用ＩＣに順
次読み取る画像読み取り装置の駆動方法としているので
、単位時間当たりの読み取り範囲を大きくすることがで
き、原稿の読み取り時間を短縮することができる。

【００１６】

【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。図１は、本発明の一実施例に係る画像読み
取り装置のイメージセンサ部分の平面説明図、図２は、
図１の部分拡大図、図３は、図２のＡ−Ａ′部分の断面
説明図である。また、図６と同様の構成をとる部分につ
いては同一の符号を使って説明する。

【００１７】本実施例の画像読み取り装置は、説明を簡
単にするために図１に示すように、主走査方向に連続し
て配置された２個の２次元密着型イメージセンサとなる
よう構成されている。イメージセンサ１１ａは駆動用Ｉ
Ｃ１２ａで駆動され、イメージセンサ１１ｂは駆動用Ｉ
Ｃ１２ｂで駆動されるようになっている。

【００１８】ここで、イメージセンサ１１ａと１１ｂは
ゲート線１３を横方向に共通としており、ゲート線１３
は主走査方向に平行な配置となっている。また、駆動用
ＩＣ１２の入力端子に接続されるデータ線１４は副走査
方向に平行に配置され、図１に示すように、イメージセ
ンサ１１ａのそれぞれのデータ線は駆動用ＩＣ１２ａに
、イメージセンサ１１ｂのそれぞれのデータ線は駆動用
ＩＣ１２ｂに接続されている。

【００１９】イメージセンサ１１は、ガラス等の絶縁性
の基板１上に形成された受光素子を含むセンサ部から成
るマトリクス状のセンサ部エリアと、それぞれのセンサ
部に配線部分を介して接続された駆動用ＩＣ１２とから
構成されている。各センサ部は、図２に示すように、光
電変換部である受光素子２と、スイッチング素子である
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３及び採光部４から構成さ
れ、受光素子２の透明電極は薄膜トランジスタ３のドレ
イン電極３１に接続されている。そして、薄膜トランジ
スタ３のゲート電極２４は行毎に共通のゲート線１３に
、ソース電極３２は列毎に共通のデータ線１４にそれぞ
れ接続され、更にデータ線１４は駆動用ＩＣ１２に接続
されている。

【００２０】次に、本実施例におけるセンサ部の受光素
子と薄膜トランジスタの具体的構成について、図２のＡ
−Ａ′部分の断面説明図である図３を使って説明する。

【００２１】受光素子２は、図３の断面説明図に示すよ
うに、ガラス等の絶縁性の基板１上に窒化シリコン、水
素化アモルファスシリコン、ｎ＋　水素化アモルファス
シリコンを順次積層して、その上に形成された下部共通
電極となるクロム（Ｃｒ）等による金属電極２１と、各
受光素子毎に分割形成された水素化アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）から成る光導電層２２と、同様に分
割形成された酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）から成る
上部透明電極２３とが順次積層するサンドイッチ型を構
成している。

【００２２】尚、ここでは下部の金属電極２１は列方向
に連続的に形成され、金属電極２１の上に光導電層２２
が離散的に分割して形成され、上部透明電極２３も同様
に離散的に分割して個別電極となるよう形成されること
により、光導電層２２を金属電極２１と透明電極２３で
挟んだ部分が各受光素子を形成している。

【００２３】また、薄膜トランジスタの構成は、図３に
示すように、前記基板１上にゲート電極２４としてのク
ロム（Ｃｒ１）層、ゲート絶縁層２５としてのシリコン
窒化膜（ＳｉＮｘ　）、半導体活性層２６としての水素
化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）層、ゲート電
極２４に対向するよう設けられたトップ絶縁層２７とし
てのシリコン窒化膜（ＳｉＮｘ　）、オーミックコンタ
クト層２８としてのｎ＋　水素化アモルファスシリコン
（ｎ＋　ａ−Ｓｉ：Ｈ）層、ドレイン電極３１とソース
電極３２としてのクロム（Ｃｒ２）層、その上に絶縁層
としてポリイミド層３３、更にその上に配線層３０また
はトップ絶縁層２７の上部においてはａ−Ｓｉ：Ｈ層の
遮光用としてのアルミニウム（Ａｌ）の遮光層３０′と
を順次積層した逆スタガ構造のトランジスタである。

【００２４】本実施例では、説明を簡単にするために、
主走査方向に連続して配置する２次元密着型イメージセ
ンサの数を２個としたが、３個以上で構成し、原稿の読
み取り幅を大きくすることも可能である。

【００２５】そして、本実施例の画像読み取り装置は、
原稿固定型とし、図４の断面概略図に示すように、光源
１５とイメージセンサ１１とから成る読み取りユニット
が、駆動系１６に組み込まれたステージ１７に固定され
た構造となっている。このステージ１７が駆動系１６上
を移動することで、副走査方向にイメージセンサ１１を
移動させるものである。

【００２６】次に、本実施例の画像読み取り装置におけ
る原稿の読み取り方法について、図５の等価回路図を使
って具体的に説明する。

【００２７】イメージセンサ１１ａのセンサ部エリアは
、センサ部がｍ行×ｎ列のマトリクス状に配置されて形
成されていて、図５に示すように、各センサ部中の受光
素子２は、フォトダイオードＰａｉ，ｊ　（ｉ＝１〜ｍ
，　ｊ＝１〜ｎ）と寄生容量により等価的に表すことが
できる。各受光素子２は各薄膜トランジスタＴａｉ，ｊ
　（ｉ＝１〜ｍ，　ｊ＝１〜ｎ）のドレイン電極にそれ
ぞれ接続されている。そして、薄膜トランジスタＴａｉ
，ｊのソース電極はデータ線１４を介して負荷容量Ｃａ
ｊ　（ｊ＝１〜ｎ）にそれぞれ接続され、さらにデータ
線１４は駆動用ＩＣ１２ａに接続されている。

【００２８】また、イメージセンサ１１ｂはイメージセ
ンサ１１ａと同一形状で、ｍ行×ｎ列のセンサ部エリア
を持ち、各センサ部中のフォトダイオードはＰｂｉ，ｊ
　（ｉ＝１〜ｍ，　ｊ＝１〜ｎ）と、薄膜トランジスタ
はＴｂｉ，ｊ　（ｉ＝１〜ｍ，　ｊ＝１〜ｎ）と表すこ
とができる。そして、薄膜トランジスタＴｂｉ，ｊ　の
ソース電極は負荷容量Ｃｂｊ　（ｊ＝１〜ｎ）に接続さ
れ、データ線は駆動用ＩＣ１２ｂに接続されている。

【００２９】各薄膜トランジスタＴａｉ，ｊ　及びＴｂ
ｉ，ｊ　のゲート電極には、行毎に導通するようにゲー
ト線１３を介してゲートパルス発生回路が接続されてい
る。そして、薄膜トランジスタＴａｉ，ｊ　及びＴｂｉ
，ｊ　はゲート線Ｇｉ　（ｉ＝１〜ｍ）を共通としてお
り、ゲートパルスφＧｉによりイメージセンサ１１ａ，
１１ｂのｉ行目の薄膜トランジスタが全て同時にオンす
るようになっている。

【００３０】各受光素子に発生する光電荷は一定時間受
光素子の寄生容量と薄膜トランジスタのドレイン・ゲー
ト間のオーバーラップ容量に蓄積された後、薄膜トラン
ジスタＴａｉ，ｊ　及びＴｂｉ，ｊ　を電荷転送用のス
イッチとして用いて、データ線に接続された負荷容量Ｃ
ａｊ　、Ｃｂｊ　に転送蓄積される。

【００３１】次に、具体的動作について説明する。各受
光素子に電荷が発生すると、まず共通ゲート線Ｇ１にゲ
ートパルスφＧ１が印加される。これにより、イメージ
センサ１１ａ、１１ｂの１行目の各薄膜トランジスタＴ
ａ１，１　〜Ｔａ１，ｎ　及びＴｂ１，１〜Ｔｂ１，ｎ
　が一斉にオンとなり、１行目の各受光素子Ｐａ１，１
　〜Ｐａ１，ｎ　及びＰｂ１，１　〜Ｐｂ１，ｎ　で発
生して寄生容量等に蓄積された電荷が各負荷容量Ｃａｊ
　、Ｃｂｊ　に転送蓄積される。そして、各負荷容量に
蓄えられた電荷によりデータ線１４の電位が変化し、こ
の電圧値を駆動用ＩＣ１２ａ、１２ｂ内のアナログスイ
ッチＳＷｊ　（ｊ＝１〜ｎ）をオンして読み出し、出力
線（ＣＯＭａ，ＣＯＭｂ）に抽出する。すなわち、１回
のゲートパルスで、イメージセンサ１１ａ，１１ｂの１
行目の受光ラインが同時に読み出されることになる。

【００３２】このようにして、ゲート線Ｇ２〜Ｇｍにゲ
ートパルスφＧ２〜φＧｍが順次印加されることにより
、２〜ｍ行目の薄膜トランジスタを各行毎にオンし、受
光素子に発生した電荷を転送し、読み出すことになる。 本実施例では主走査方向に共通なゲート線の本数をｍ本
、データ線の本数をｎ本としているので、１回のスキャ
ンによりｍ本のゲート線を順次オンすると、ｍライン分
の長さ×ｎライン分の幅に相当する大きな領域（面積）
の読み取りを行うことが可能である。

【００３３】１回のスキャンの読み取りが終了したら、
駆動系１６によりステージ１７を副走査方向にｍライン
分だけ移動させる。このときの精度は解像度に応じた画
素ピッチのｍ倍に対応したものであれば良い。そして、
ステージ１７が停止したら次のスキャンを始める。この
ようにして、画像読み取り装置が駆動される。

【００３４】本実施例の画像読み取り装置によれば、ゲ
ート線を共通線として、主走査方向に複数の２次元密着
型イメージセンサを連続して配置しているので、読み取
り幅（面積）を広くすることができ、また、各イメージ
センサの駆動用ＩＣが同時に駆動するようにしているの
で、単位時間当たりの読み取り範囲をイメージセンサの
数に比例して広くすることができ、原稿全体の読み取り
時間を短縮することができる効果がある。

【００３５】また、１回のスキャンに要する時間を長く
しても原稿の読み取り時間の短縮が可能であるため、１
スキャンに要する時間を長くすることにより、読み取り
感度を向上させることができる効果がある。

【００３６】本実施例の画像読み取り装置の駆動方法に
よれば、主走査方向に連続して配置された複数の２次元
密着型イメージセンサを、それぞれのイメージセンサに
対応した複数の駆動用ＩＣにより同時に駆動させるよう
にしているので、例えば、同一形状のｎ個のイメージセ
ンサを同時に駆動させると単位時間当たりの読み取り範
囲をｎ倍にすることができ、原稿の読み取り時間を短縮
させることができる効果がある。

【００３７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、複数個の
受光素子を２次元のマトリクス状に配置した２次元イメ
ージセンサを主走査方向に複数個連続して配置し、１度
に読み取れる受光素子の数を多くした画像読み取り装置
としているので、原稿の読み取り幅を大きくすることが
でき、読み取り時間を短縮することができる効果がある
。

【００３８】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の画像読み取り装置において、イメージセンサの主走
査方向にゲート線を共通線とし、共通のゲート線の動作
により主走査方向の１行のラインを全て同じタイミング
で駆動させる駆動用ＩＣを有し、順次各行のラインを読
み取る画像読み取り装置としているので、単位時間当た
りの読み取り範囲を大きくすることができ、原稿の読み
取り時間を短縮することができる効果がある。

【００３９】請求項３記載の発明によれば、請求項２記
載の画像読み取り装置において、主走査方向に共通線と
なっているゲート線にゲートパルスを印加し、複数のイ
メージセンサの主走査方向の１行のラインを全て同じタ
イミングで駆動させて各行のラインを各駆動用ＩＣに順
次読み取る画像読み取り装置の駆動方法としているので
、単位時間当たりの読み取り範囲を大きくすることがで
き、原稿の読み取り時間を短縮することができる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の一実施例に係る画像読み取り装置
に用いられる２次元密着型イメージセンサの平面概略図
である。

【図２】　　図１の円内の拡大説明図である。

【図３】　　図２のＡ−Ａ′部分の断面説明図である。

【図４】　　本発明の一実施例に係る画像読み取り装置
の断面概略図である。

【図５】　　本実施例の画像読み取り装置の等価回路図
である。

【図６】　　従来のイメージセンサの断面説明図である
。

【符号の説明】

１…基板、　　２…受光素子、　　３…薄膜トランジス
タ、　　４…採光部、　　５…原稿、　　１１…イメー
ジセンサ、　　１２…駆動用ＩＣ、　　１３…ゲート線
、　　１４…データ線、　　１５…光源、　　１６…駆
動系、　　１７…ステージ、　　２１…金属電極、　　
２２…光導電層、　　２３…透明電極、　　２４…ゲー
ト電極、　　２５…ゲート絶縁層、　　２６…半導体活
性層、　　２７…トップ絶縁層、　　２８…オーミック
コンタクト層、　　３０…配線層、　　３０′…遮光層
、　　３１…ドレイン電極、　　３２…ソース電極、　
　３３…層間絶縁層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基板上に２次元のマトリクス状に配置
   された複数の受光素子と、前記受光素子にそれぞれ接続
   して前記受光素子で発生した電荷を転送するスイッチン
   グ素子と、前記スイッチング素子から引き出された配線
   を介して接続し、前記受光素子に発生した電荷を読み取
   って画像信号として出力する駆動用ＩＣとを有する２次
   元イメージセンサを用いた画像読み取り装置において、
   前記２次元イメージセンサを一単位として主走査方向に
   複数個連続して配置したことを特徴とする画像読み取り
   装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の画像読み取り装置にお
   いて、スイッチング素子を制御するゲート線を、複数個
   の２次元イメージセンサの主走査方向のスイッチング素
   子に対して共通線とし、前記複数個の２次元イメージセ
   ンサを全て同じタイミングで駆動する駆動用ＩＣとした
   ことを特徴とする画像読み取り装置。
3. 【請求項３】　　請求項２記載の画像読み取り装置にお
   ける駆動方法において、主走査方向に共通線となってい
   るゲート線にゲートパルスを印加し、複数個の２次元イ
   メージセンサの主走査方向の受光素子で発生した電荷を
   同じタイミングで各駆動用ＩＣに読み出すことを特徴と
   する画像読み取り装置の駆動方法。