JPH0546166U - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マトリクス駆動方式の密着型イメージセンサ
において、各ブロック間に生じる浮遊容量によるカップ
リングを防止し、読み取り精度を向上させることにあ
る。 【構成】 各ブロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n から各ブロック
配線１４に至るまでのそれぞれの間にグランドパターン
１８を設けることにより、各ブロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n
と各ブロック配線１４間とを静電シールドするようにし
た。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案はイメージセンサに関し、さらに詳しくは、ファクシミリ、イメージス キャナ、デジタル複写機、電子黒板などの原稿読み取り部に使用される密着型イ メージセンサの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】

近年ファクシミリなどの原稿読み取り部には、縮小光学系が必要なＣＣＤを用 いたイメージセンサに代わって、原稿を等倍で読み取ることのできる密着型イメ ージセンサが広く使用されている。密着型イメージセンサとしては、光電変換素 子からの電気信号をブロック単位で順番に読み出すマトリクス駆動方式のものが 主流で、これら光電変換素子には通常フォトダイオードが用いられている。

【０００３】 マトリクス駆動方式のイメージセンサとしては、たとえば、逆極性で直列接続 されたフォトダイオードとブロッキングダイオードとがガラスなどの絶縁基板上 にアレイ状に複数形成され、かつ、一定個数毎にブロックに区分されていて、こ れらフォトダイオードにブロック単位で駆動パルスを印加するためのブロック配 線と、これらフォトダイオードからブロック単位で電気信号を導き出すためのマ トリクス配線とを備えたものがある。

【０００４】 このようなイメージセンサから一部を抜き出した配線図を図５に示す。同図に 示すように、フォトダイオードＰＤとブロッキングダイオードＢＤとは一定個数 毎にブロックＢ_k ，Ｂ_k+1 に区分されていて、マトリクス配線１はフォトダイオ ードＰＤのアノード電極とブロックＢ_k ，Ｂ_k+1 間で相対的に同一位置にあるも の同士で共通に接続され、ブロック配線２はブロッキングダイオードＢＤのアノ ード電極とブロックＢ_k ，Ｂ_k+1 単位で共通に接続されている。なお図５では、 説明を簡単にするため、１ブロック当たりのフォトダイオードＰＤなどの数、つ まりチャンネル数を「３」にしている。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

マトリクス駆動方式であるから、これらフォトダイオードＰＤにはブロックＢ _k ，Ｂ_k+1 単位で順番に駆動パルスＶ_D が印加されてゆくが、隣接するブロック Ｂ_k ，Ｂ_k+1 の各同一チャンネル間には浮遊容量Ｃ_S が存在しているため、或る ブロックＢ_k に駆動パルスＶ_D が印加されると、その次のブロックＢ_k+1 にも影 響が及ぶという問題があった。

【０００６】 たとえば、第ｋ番目のブロックＢ_k 内の各フォトダイオードＰＤに黒のデータ が読み取られ、第ｋ＋１番目のブロックＢ_k+1 内の各フォトダイオードＰＤに白 のデータが読み取られたとすると、第ｋ番目のブロックＢ_k 内の各フォトダイオ ードＰＤの端子間電圧Ｖ_H は、光電流が流れていないので駆動パルスが印加され て充電された時のままの電位で保持されているが、第ｋ＋１番目のブロックＢ_{k+ 1} 内の各フォトダイオードＰＤの端子間電圧Ｖ_L は、光電流が流れているので駆 動パルスが印加されて充電された時の電位よりも低くなっている。

【０００７】 この状態で第ｋ番目のブロックＢ_k に駆動パルスＶ_D が印加されると（このと き第ｋ＋１番目のブロックＢ_k+1 内の各ブロッキングダイオードＢＤのアノード 電極は接地された状態になっている。）、駆動パルスＶ_D に含まれる高周波成分 はこれらの浮遊容量Ｃs を経て第ｋ＋１番目のブロックＢ_k+1 内の各フォトダイ オードＰＤの容量および各ブロッキングダイオードＢＤの容量にも流れ込み、こ れらフォトダイオードＰＤの端子間電圧Ｖ_L が変動してしまうのである。

【０００８】 ところで浮遊容量によるカップリング対策としては、たとえば特開平１−１４ ４６７５号公報に光電変換素子とマトリクス配線との間にガード電極を設けたも のが開示されているが、この発明では光電変換素子相互間の影響を取り除くこと はできない。また、特開昭６３−８４１５２号公報に光電変換素子を構成する各 上部個別電極間に補助電極を設けたものも開示されているが、この発明では各上 部個別電極間に補助電極を設けるためのスペースが必要で、イメージセンサ全体 がかなり大きくなってしまうなど、実用的ではなかった。

【０００９】 そこで本考案者らは、これらの問題を解決し、イメージセンサの読み取り精度 を向上させるため鋭意研究を重ねた結果、本考案に至った。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

本考案に係るイメージセンサの要旨とするところは、複数の光電変換素子が絶 縁基板上に形成され、かつ、一定個数毎にブロックに区分されていて、該光電変 換素子と直接又は間接的に該ブロック単位で共通に接続されるブロック配線と、 該光電変換素子と直接又は間接に該ブロック間で相対的に同一位置にあるもの同 士で共通に接続されるマトリクス配線とを備えたイメージセンサにおいて、少な くとも前記ブロックの間にグランドパターンが設けられていることにある。

【００１１】 また、かかるイメージセンサにおいて、前記ブロック配線の間にもグランドパ ターンが設けられていることにある。

【００１２】

【作用】

かかるイメージセンサによれば、各ブロック間はグランドパターンにより静電 シールドされていて、駆動パルスに含まれる高周波成分が隣接するブロックに流 れ込むようなことはなく、そのほとんどはグランドパターンを経てグランドに落 ちる。これにより駆動パルスに含まれる高周波成分が隣接するブロックに及ぼす 影響は低減され、読み取り精度は向上させられる。

【００１３】 また、各ブロック間だけでなく、各ブロック配線間もグランドパターンにより 静電シールドされていると、駆動パルスに含まれる高周波成分が隣接するブロッ クに及ぼす影響はさらに低減され、読み取り精度はさらに向上させられる。

【００１４】

【実施例】

次に、本考案に係るイメージセンサの実施例について図面に基づき詳しく説明 する。

【００１５】 図１において、符号１０は本考案に係るイメージセンサで、ガラスなどの絶縁 基板１２上に、フォトダイオードおよびブロッキングダイオードのアレイから成 るブロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n と、これらのフォトダイオードにブロックＢ_1,Ｂ_{2, ...} Ｂ_n 単位で駆動パルスを印加するためのブロック配線１４と、これらのフォ トダイオードからブロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n 単位で電気信号を導き出すためのマ トリクス配線１６とが配設されていて、これらブロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n 間およ びブロック配線１４間にグランドパターン１８が配設されて構成されている。ま たブロック配線１４およびマトリクス配線１６の端部には、駆動回路や信号処理 回路などに接続するための入力端子２０と出力端子２２とが設けられている。

【００１６】 ここで、このイメージセンサ１０から一部を抜き出した詳細な平面図を図２に 示すとともに、その配線図を図３に示す。なお図３では、説明を簡単にするため チャンネル数を「３」にしている。

【００１７】 これらの図に示すように、絶縁基板１２上に形成された複数のフォトダイオー ドＰＤおよびブロッキングダイオードＢＤは一定個数毎に区分され、前述したブ ロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n を構成している。フォトダイオードＰＤとブロッキング ダイオードＢＤとは、上面にあるカソード電極同士で接続配線２４により接続さ れている。また、ブロッキングダイオードＢＤの下面にあるアノード電極は共通 電極２６によりブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 （k=1,2,...n）単位で共通に接続 されてブロック配線１４に接続され、フォトダイオードＰＤの下面にあるアノー ド電極は引出配線２８介してブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 間で相対的に同一位 置にあるもの同士でマトリクス配線１６により共通に接続されている。つまりこ こでは、ブロック配線１４はフォトダイオードＰＤと間接的にブロックＢ_k-1 ， Ｂ_k ，Ｂ_k+1 単位で共通に接続されている。

【００１８】 そして、本実施例の特徴であるグランドパターン１８は、ブロックＢ_k 内で一 番端のフォトダイオードＰＤとその次のブロックＢ_k+1 内で反対側の一番端のフ ォトダイオードＰＤとの間、要するにブロックＢ_k とブロックＢ_k+1 との間に設 けられている。さらにこれらのグランドパターン１８は、このような各ブロック Ｂ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 間から各ブロック配線１４間にかけて連続的に設けられ、 ブロック配線１４の入力端子２０付近で共通に接続されて接地されている。

【００１９】 本実施例では、フォトダイオードＰＤが入射光量に応じて光電流を発生させる 光電変換素子であり、ブロッキングダイオードＢＤはこれらのフォトダイオード ＰＤをブロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n 単位で選択駆動するためのスイッチング素子で ある。これらは通常、同一構造の薄膜半導体から形成され、たとえば、アモルフ ァスシリコンa-Si、水素化アモルファスシリコンa-Si:H、水素化アモルファスシ リコンカーバイドa-SiC:H 、アモルファスシリコンナイトライドなどの他、シリ コンと炭素、ゲルマニウム、スズなどの他の元素との合金から成るアモルファス シリコン系半導体の非晶質あるいは微結晶を pin型、 nip型、ni型、pi型、pn型 、 MIS型、ヘテロ接合型、ホモ接合型、ショットキーバリアー型、あるいはこれ らを組み合わせた型などに単層又は多層に堆積させたものが用いられる。

【００２０】 このイメージセンサ１０によれば、各ブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 間はこれ らの間に設けられたグランドパターン１８によって静電シールドされているので 、駆動パルスＶ_D に含まれる高周波成分が隣接するブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_{k+ 1} 、特にブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 間で同一チャンネルであるフォトダイオ ードＰＤに流れ込むようなことは起こらない。すなわち、ブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 内の各チャンネルとグランドパターン１８との間には浮遊容量Ｃ_S ’が 存在し、駆動パルスＶ_D に含まれる高周波成分はこれらの浮遊容量Ｃ_S ’とグラ ンドパターン１８とを経てグランドに落ちることになるので、隣接するブロック Ｂ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 に流れ込むようなことは起こらない。

【００２１】 たとえば前述同様に、第ｋ番目のブロックＢ_k 内の各フォトダイオードＰＤに 黒のデータが読み取られ、第ｋ＋１番目のブロックＢ_k+1 内の各フォトダイオー ドＰＤに白のデータが読み取られたとすると、第ｋ番目のブロックＢ_k 内の各フ ォトダイオードＰＤの端子間電圧Ｖ_H は、光電流が流れていないので駆動パルス Ｖ_D が印加されて充電された時のままの電位で保持されているが、第ｋ＋１番目 のブロックＢ_k+1 内の各フォトダイオードＰＤの端子間電圧Ｖ_L は、光電流が流 れているので駆動パルスＶ_D が印加されて充電された時の電位よりも低くなって いる。

【００２２】 この状態で第ｋ番目のブロックＢ_k に駆動パルスＶ_D が印加されると、駆動パ ルスＶ_D に含まれる高周波成分はこれらの浮遊容量Ｃs ’とグランドパターン１ ８とを経てグランドに落ちるので、第ｋ＋１番目のブロックＢ_k+1 内の各フォト ダイオードＰＤの容量などに流れ込んで、これらの端子間電圧Ｖ_L を変動させる ようなことはないのである。

【００２３】 このようにイメージセンサ１０には、各ブロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n 間および各 ブロック配線１４間にグランドパターン１８が設けられていて、ブロックＢ_1,Ｂ _2,... Ｂ_n 間、特に同一チャンネル間での相互影響が大幅に低減されるため、読 み取り精度を飛躍的に向上させることができる。しかも、グランドパターン１８ を設けるためのスペースは各ブロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n 間にのみ確保すれば良い ので、イメージセンサ全体が極端に大きくなってしまうこともなく、極めて実用 的である。

【００２４】 以上、本考案に係るイメージセンサの一実施例を詳述したが、本考案は上述し た実施例に限定されることなく、その他の態様でも実施し得るものである。

【００２５】 たとえば図４に示すように、前述したグランドパターン１８をさらに延ばし、 ブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 全体を取り囲むように接続したグランドパターン ３０であっても良い。これらのグランドパターン３０はマトリクス配線１６の下 側を通って共通に接続されている。このイメージセンサ３２によれば、ブロック Ｂ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n 間の静電シールドはより完全なものとなり、さらに読み取り精 度を向上させることができる。

【００２６】 またグランドパターン１８，３０は、ブロック配線１４などと同様に絶縁基板 １２上に直接形成されたものでなく、接続配線２８などと同様に層間絶縁膜など の上に形成されたものでも良い。さらには両者の上に形成されたものであっても 良い。

【００２７】 また図示は省略するが、グランドパターンがブロック間にだけ形成され、ブロ ック配線間には形成されていなくても、ブロック間は十分に静電シールドされる ことになる。したがってグランドパターンは、少なくともブロックの間に設けら れていれば良い。

【００２８】 またグランドパターンは細い線状のものでなくても、たとえばブロック配線な どの配線パターンが形成されていないスペースのほぼ全域にわたって形成された 、いわゆるベタのものでも良い。さらにグランドパターンは連続的でなく、たと えばブロック間とブロック配線間とで分離したものなど、非連続的なものでも良 い。このようにグランドパターンの形状は特に限定されるものではない。

【００２９】 一方、フォトダイオードとブロッキングダイオードとがこれまでの実施例と逆 の位置にあって、フォトダイオードのアノード電極がブロック配線に接続され、 ブロッキングダイオードのアノード電極がマトリクス配線に接続されたものでも 良い。この場合、ブロック配線はフォトダイオードと直接的にブロック単位で共 通に接続されていて、マトリクス配線はフォトダイオードと間接的に接続されて いることになる。また、フォトダイオードとブロッキングダイオードとがアノー ド電極同士で接続されたものでも良く、さらにフォトダイオードＰＤなどの数も 特に限定されるものではない。

【００３０】 これまで、ブロック配線はフォトダイオードにブロック単位で駆動パルスを印 加するためのものとして、マトリクス配線はフォトダイオードからブロック単位 で電気信号を導き出すためのものとして説明してきたが、これらは逆であっても 良い。すなわち、マトリクス配線側から駆動パルスを印加してブロック配線側か ら電気信号を導き出すようにしても良いのである。

【００３１】 また、スイッチング素子としてブロッキングダイオードを用いたものでなく、 ＴＦＴを用いたものでも良い。さらに、光電変換素子としてフォトダイオードを 用いたものだけでなく、たとえばCdS-CdSeなどを用いたいわゆる光導電型のもの であっても良い。

【００３２】 その他本考案は、レンズアレイなどを用いた密着型イメージセンサだけでなく 、いわゆる完全密着型イメージセンサにも適用し得るもので、さらに素子面入射 型だけでなく、ガラス面入射型のイメージセンサにも適用し得るなど、その主旨 を逸脱しない範囲内で当業者の知識に基づき種々なる改良、修正、変形を加えた 態様で実施し得るものである。

【００３３】

【考案の効果】

本考案に係るイメージセンサは、少なくともブロックの間にグランドパターン が設けられていて、このグランドパターンにより各ブロック間は静電シールドさ れているので、隣接するブロック間での相互影響は低減され、読み取り精度を向 上させることができる。さらにブロック配線の間にもグランドパターンが設けら れていて、各ブロック間だけでなく各ブロック配線間も静電シールドされている ので、より一層読み取り精度を向上させることができる。しかも、グランドパタ ーンを設けるためのスペースはブロック間にだけ確保すれば良いので、イメージ センサ全体が極端に大きくなってしまうこともなく極めて実用的であるなど、優 れた効果を奏する。

【提出日】平成４年１月１７日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】 これらの図に示すように、絶縁基板１２上に形成された複数のフォトダイオー ドＰＤおよびブロッキングダイオードＢＤは一定個数毎に区分され、前述したブ ロックＢ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n を構成している。フォトダイオードＰＤとブロッキング ダイオードＢＤとは、上面にあるカソード電極同士で接続配線２４により接続さ れている。また、ブロッキングダイオードＢＤの下面にあるアノード電極は共通 電極２６によりブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 （k=1,2,...n）単位で共通に接続 されてブロック配線１４に接続され、フォトダイオードＰＤの下面にあるアノー ド電極は引出配線２８を介してブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 間で相対的に同一 位置にあるもの同士でマトリクス配線１６により共通に接続されている。つまり ここでは、ブロック配線１４はフォトダイオードＰＤと間接的にブロックＢ_k-1 ，Ｂ_k ，Ｂ_k+1 単位で共通に接続されている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】 またグランドパターン１８，３０は、ブロック配線１４などと同様に絶縁基板 １２上に直接形成されたものでなく、接続配線２４などと同様に層間絶縁膜など の上に形成されたものでも良い。さらには両者の上に形成されたものであっても 良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るイメージセンサの一実施例を示す
配置図である。

【図２】図１に示したイメージセンサの一部を抜き出し
て示す平面図である。

【図３】図１および図２に示したイメージセンサの配線
図である。

【図４】本考案に係るイメージセンサの他の実施例を示
す平面図である。

【図５】従来のイメージセンサの一例を示す配線図であ
る。

【符号の説明】

１０，３２；イメージセンサ １２；絶縁基板 １４；ブロック配線 １６；マトリクス配線 １８，３０；グランドパターン ＰＤ；フォトダイオード（光電変換素子） Ｂ_1,Ｂ_2,... Ｂ_n ；ブロック Ｖ_D ；駆動パルス

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１月１７日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光電変換素子が絶縁基板上に形成
   され、かつ、一定個数毎にブロックに区分されていて、
   該光電変換素子と直接又は間接的に該ブロック単位で共
   通に接続されるブロック配線と、該光電変換素子と直接
   又は間接に該ブロック間で相対的に同一位置にあるもの
   同士で共通に接続されるマトリクス配線とを備えたイメ
   ージセンサにおいて、 少なくとも前記ブロックの間にグランドパターンが設け
   られていることを特徴とするイメージセンサ。ブロック
   配線は、光電変換素子とブロック単位で共通に接続され
   ている。
2. 【請求項２】 前記ブロック配線の間にもグランドパタ
   ーンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載
   のイメージセンサ。