(57)【要約】【課題】  光源の発光制御が簡易であり、かつ、読取画像の高精細化が可能な構成で、被写体画像をカラー画像として良好に読み取ることができるフォトセンサ、及び、該フォトセンサを適用した画像読取装置を提供する。【解決手段】  フォトセンサは、透明な絶縁性基板ＳＵＢの一面側に、最上層の受光部となる第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡと、中間層の受光部となる第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢと、最下層の受光部となる第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣと、が積層形成された構成を有している。ここで、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡの半導体層１１ａの膜厚は５０ｎｍ、第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢの半導体層１１ｂの膜厚は１５０ｎｍ、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣの半導体層１１ｃの膜厚は３００ｎｍに設定されている。【選択図】  図４
2006196496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明な絶縁性基板上に設けられた受光手段により、被写体のカラー画像に応じた複数の色成分の光を検出して、電気信号に変換して出力するフォトセンサにおいて、
前記受光手段は、前記複数の色成分の光の各々に対応した受光感度を有する複数の受光部を備え、
前記複数の受光部は、薄膜トランジスタ構造を有するとともに、前記絶縁性基板上に、平面的な広がりが相互に重なるように積層して形成されていることを特徴とするフォトセンサ。
【請求項２】
前記複数の受光部は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体層の膜厚により、前記各色成分の光に対する受光感度が設定されていることを特徴とする請求項１記載のフォトセンサ。
【請求項３】
前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体層は、アモルファスシリコン膜により形成されていることを特徴とする請求項２記載のフォトセンサ。
【請求項４】
前記複数の受光部は、少なくとも、前記各色成分の光における第１の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第１の受光部と、第２の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第２の受光部と、第３の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第３の受光部と、が積層された構成を有することを特徴とする請求項１記載のフォトセンサ。
【請求項５】
前記第１及び第２の受光部は、各々、前記半導体層を挟んで形成されたドレイン電極及びソース電極と、前記半導体層の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された透過性を有する電極材料からなる上部ゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された透過性を有する電極材料からなる下部ゲート電極と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有し、
前記第３の受光部は、前記半導体層を挟んで形成されたドレイン電極及びソース電極と、前記半導体層の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された透過性を有する電極材料からなる上部ゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された遮光性を有する電極材料からなる下部ゲート電極と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有していることを特徴とする請求項４記載のフォトセンサ。
【請求項６】
前記第１乃至第３の受光部を構成する前記ドレイン電極及び前記ソース電極は、各々、アモルファスシリコン膜からなり、前記半導体層と一体的に形成されていることを特徴とする請求項５記載のフォトセンサ。
【請求項７】
前記第１の波長帯域の中心波長は、４５０ｎｍであり、前記第２の波長帯域の中心波長は、５５０ｎｍであり、前記第３の波長帯域の中心波長は、６００ｎｍであることを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載のフォトセンサ。
【請求項８】
前記フォトセンサは、前記第１の受光部を構成する前記半導体層の膜厚が５０ｎｍに設定され、前記第２の受光部のチャネル領域を構成する前記半導体層の膜厚が１５０ｎｍに設定され、前記第３の受光部のチャネル領域を構成する前記半導体層の膜厚が３００ｎｍに設定され、前記光が、前記第１乃至第３の受光部を構成する前記半導体層を順次透過することを特徴とする請求項７記載のフォトセンサ。
【請求項９】
前記フォトセンサは、少なくとも、前記第１及び第２の受光部間、並びに、前記第２及び第３の受光部間に、アモルファスシリコン膜からなる調整層を備えていることを特徴とする請求項４乃至７のいずれかに記載のフォトセンサ。
【請求項１０】
前記フォトセンサは、前記被写体からの前記光が透過する前記アモルファスシリコン膜の膜厚総計が、前記第１の受光部において前記第１の受光部を構成する前記半導体層を含めて５０ｎｍとなるように設定され、前記第２の受光部において前記第１の受光部を構成する前記半導体層、前記調整層及び前記第２の受光部を構成する前記半導体層を含めて２００ｎｍとなるように設定され、前記第３の受光部において前記第１の受光部を構成する前記半導体層、前記調整層、前記第２の受光部を構成する前記半導体層及び前記第３の受光部を構成する前記半導体層を含めて５００ｎｍとなるように設定されていることを特徴とする請求項９記載のフォトセンサ。
【請求項１１】
前記第１乃至第３の受光部を構成する前記半導体層の膜厚は、各々同一に設定されていることを特徴とする請求項９又は１０記載のフォトセンサ。
【請求項１２】
複数のフォトセンサが配列されたフォトセンサアレイを備え、所望の被写体に光を照射して反射した光のうち、前記被写体のカラー画像に応じた複数の色成分の光を前記フォトセンサにより検出して、前記カラー画像に応じた電気信号として読み取る画像読取装置において、
前記フォトセンサは、各々、前記複数の色成分の光の各々に対応した受光感度を有する複数の受光部を備え、
前記複数の受光部が、薄膜トランジスタ構造を有するとともに、前記絶縁性基板上に、平面的な広がりが相互に重なるように積層して形成されていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項１３】
前記複数の受光部は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体層がアモルファスシリコン膜により形成され、前記アモルファスシリコン膜の膜厚により、前記各色成分の光に対する受光感度が設定されていることを特徴とする請求項１２記載の画像読取装置。
【請求項１４】
前記画像読取装置は、少なくとも、
前記フォトセンサアレイに配列された前記複数のフォトセンサの前記複数の受光部を、一斉にリセット状態に設定する制御信号を出力する上部ゲート駆動手段と、
前記フォトセンサアレイに配列された前記複数のフォトセンサの前記複数の受光部を、一斉に読み出し状態に設定する制御信号を出力する下部ゲート駆動手段と、
前記フォトセンサアレイに配列された前記複数のフォトセンサの前記複数の受光部を、一斉にプリチャージ状態に設定する制御信号を出力するプリチャージ手段と、
前記フォトセンサアレイに配列された前記複数のフォトセンサの前記複数の受光部から、前記被写体のカラー画像に応じた前記各色成分の光を検出して生成された前記電気信号を、前記各色成分ごとに個別に読み出す読み出し手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１２記載の画像読取装置。
【請求項１５】
前記複数の受光部は、少なくとも、前記各色成分の光における第１の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第１の受光部と、第２の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第２の受光部と、第３の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第３の受光部と、が積層された構成を有することを特徴とする請求項１２記載の画像読取装置。
【請求項１６】
前記第１乃至第３の受光部は、各々、少なくとも、前記半導体層を挟んで形成されたドレイン電極及びソース電極と、前記半導体層の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された上部ゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された下部ゲート電極と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有していることを特徴とする請求項１５記載の画像読取装置。
【請求項１７】
前記第１の波長帯域の中心波長は、４５０ｎｍであり、前記第２の波長帯域の中心波長は、５５０ｎｍであり、前記第３の波長帯域の中心波長は、６００ｎｍであることを特徴とする請求項１５又は１６記載の画像読取装置。
【請求項１８】
前記フォトセンサは、前記被写体に反射した前記光が透過する前記アモルファスシリコン膜の膜厚総計が、前記第１の受光部において前記第１の受光部を構成する前記半導体層を含めて５０ｎｍとなるように設定され、前記第２の受光部において前記第１及び前記第２の受光部を構成する前記半導体層を含めて２００ｎｍとなるように設定され、前記第３の受光部において前記第１乃至前記第３の受光部を構成する前記半導体層を含めて５００ｎｍとなるように設定されていることを特徴とする請求項１５乃至１７のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１９】
前記第１乃至第３の受光部を構成する前記半導体層の膜厚は、各々異なるように設定されていることを特徴とする請求項１８記載の画像読取装置。
【請求項２０】
前記第１乃至第３の受光部を構成する前記半導体層の膜厚は、各々同一に設定されていることを特徴とする請求項１８記載の画像読取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フォトセンサ及び画像読取装置に関し、特に、被写体画像をカラー画像として読み取ることができるフォトセンサ、及び、該フォトセンサを適用した画像読取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、印刷物や写真等の被写体画像を読み取る画像読取装置としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）等の光電変換素子（フォトセンサ）をライン状又はマトリクス状に配列して構成されるフォトセンサアレイを備えたものが知られている。このような画像読取装置においては、上記フォトセンサアレイ上の検知面に載置された被写体に対して、光を照射し、その反射光を各フォトセンサにより読み取り、電気信号に変換することにより、被写体画像を読み取ることができる。
【０００３】
ここで、被写体画像をカラー画像として読み取る（撮像する）技術としては、一般に、被写体画像の明暗成分（明度階調）のみを検出するモノクローム型のフォトセンサからなるフォトセンサアレイと、該フォトセンサアレイの背面側（検知面側とは反対側）等に配置された、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の光を発光可能な光源と、を備えた構成や、上記モノクローム型のフォトセンサアレイと、該フォトセンサアレイの検知面側であって、各フォトセンサに対応して配置された赤、緑、青のカラーフィルタと、フォトセンサアレイの背面側等に配置された、単色（例えば、白色）の光を発光可能な光源と、を備えた構成等が知られている。
【０００４】
前者の構成においては、光源を赤、緑、青の各色で順次切り換えて発光させ、被写体に照射された赤色光、緑色光、青色光の各反射光が、フォトセンサアレイを構成する各モノクローム型フォトセンサに入射した際に得られる信号レベルに基づいて、赤、緑、青の各色ごとの画像データを時系列的に読み取り、各画像データを合成することにより、被写体のカラー画像が生成される。このような構成を有する画像読取装置としては、例えば、特許文献１等に記載されている。
【０００５】
また、後者の構成においては、光源から被写体に照射された単色光（白色光）の反射光が、フォトセンサアレイ上に配置された赤、緑、青の各カラーフィルタを介して、各モノクローム型フォトセンサに入射した際に得られる信号レベルに基づいて、赤、緑、青の各色ごとの画像データを同時に一括して読み取り、各画像データを合成することにより、被写体のカラー画像が生成される。このような構成を有する画像読取装置としては、例えば、特許文献２等に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−３２６８１号公報（第２頁、図５）
【特許文献２】特開２０００−３２４２９８号公報（第３頁〜第４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したような従来の画像読取装置においては、以下に示すような課題を有していた。
すなわち、光源を赤、緑、青の各色で順次切り換えて発光させ、各色の反射光をモノクローム型のフォトセンサにより時系列的に検出する方式（上記前者の構成）においては、光源の発光制御が複雑になるうえ、読取時間が長くなるという問題を有していた。
【０００８】
また、光源から照射される単色光の反射光を、カラーフィルタを介して検出する方式（上記後者の構成）においては、各フォトセンサに対応して赤、緑、青の各色のフィルタを設ける必要があるうえ、赤、緑、青の各色に対応した３個のフォトセンサを一組（一読取画素）として被写体画像の読取が行われるため、読取画像を高精細なカラー画像として読み取るためにはフォトセンサやフィルタを小型化してフォトセンサアレイを高精細化しなければならないという問題を有していた。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、光源の発光制御が簡易であり、かつ、読取画像の高精細化が可能な構成で、被写体画像をカラー画像として良好に読み取ることができるフォトセンサ、及び、該フォトセンサを適用した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】
【００１０】
請求項１記載の発明は、透明な絶縁性基板上に設けられた受光手段により、被写体のカラー画像に応じた複数の色成分の光を検出して、電気信号に変換して出力するフォトセンサにおいて、前記受光手段は、前記複数の色成分の光の各々に対応した受光感度を有する複数の受光部を備え、前記複数の受光部は、薄膜トランジスタ構造を有するとともに、前記絶縁性基板上に、平面的な広がりが相互に重なるように積層して形成されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のフォトセンサにおいて、前記複数の受光部は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体層の膜厚により、前記各色成分の光に対する受光感度が設定されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項２記載のフォトセンサにおいて、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体層は、アモルファスシリコン膜により形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１記載のフォトセンサにおいて、前記複数の受光部は、少なくとも、前記各色成分の光における第１の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第１の受光部と、第２の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第２の受光部と、第３の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第３の受光部と、が積層された構成を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項４記載のフォトセンサにおいて、前記第１及び第２の受光部は、各々、前記半導体層を挟んで形成されたドレイン電極及びソース電極と、前記半導体層の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された透過性を有する電極材料からなる上部ゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された透過性を有する電極材料からなる下部ゲート電極と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有し、前記第３の受光部は、前記半導体層を挟んで形成されたドレイン電極及びソース電極と、前記半導体層の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された透過性を有する電極材料からなる上部ゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された遮光性を有する電極材料からなる下部ゲート電極と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有していることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項５記載のフォトセンサにおいて、前記第１乃至第３の受光部を構成する前記ドレイン電極及び前記ソース電極は、各々、アモルファスシリコン膜からなり、前記半導体層と一体的に形成されていることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項４乃至６のいずれかに記載のフォトセンサにおいて、前記第１の波長帯域の中心波長は、４５０ｎｍであり、前記第２の波長帯域の中心波長は、５５０ｎｍであり、前記第３の波長帯域の中心波長は、６００ｎｍであることを特徴とする。
【００１５】
請求項８記載の発明は、請求項７記載のフォトセンサにおいて、前記フォトセンサは、前記第１の受光部を構成する前記半導体層の膜厚が５０ｎｍに設定され、前記第２の受光部のチャネル領域を構成する前記半導体層の膜厚が１５０ｎｍに設定され、前記第３の受光部のチャネル領域を構成する前記半導体層の膜厚が３００ｎｍに設定され、前記光が、前記第１乃至第３の受光部を構成する前記半導体層を順次透過することを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項４乃至７のいずれかに記載のフォトセンサにおいて、前記フォトセンサは、少なくとも、前記第１及び第２の受光部間、並びに、前記第２及び第３の受光部間に、アモルファスシリコン膜からなる調整層を備えていることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載のフォトセンサにおいて、前記フォトセンサは、前記被写体からの前記光が透過する前記アモルファスシリコン膜の膜厚総計が、前記第１の受光部において前記第１の受光部を構成する前記半導体層を含めて５０ｎｍとなるように設定され、前記第２の受光部において前記第１の受光部を構成する前記半導体層、前記調整層及び前記第２の受光部を構成する前記半導体層を含めて２００ｎｍとなるように設定され、前記第３の受光部において前記第１の受光部を構成する前記半導体層、前記調整層、前記第２の受光部を構成する前記半導体層及び前記第３の受光部を構成する前記半導体層を含めて５００ｎｍとなるように設定されていることを特徴とする。
請求項１１記載の発明は、請求項９又は１０記載のフォトセンサにおいて、前記第１乃至第３の受光部を構成する前記半導体層の膜厚は、各々同一に設定されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項１２記載の発明は、複数のフォトセンサが配列されたフォトセンサアレイを備え、所望の被写体に光を照射して反射した光のうち、前記被写体のカラー画像に応じた複数の色成分の光を前記フォトセンサにより検出して、前記カラー画像に応じた電気信号として読み取る画像読取装置において、前記フォトセンサは、各々、前記複数の色成分の光の各々に対応した受光感度を有する複数の受光部を備え、前記複数の受光部が、薄膜トランジスタ構造を有するとともに、前記絶縁性基板上に、平面的な広がりが相互に重なるように積層して形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の画像読取装置において、前記複数の受光部は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成する半導体層がアモルファスシリコン膜により形成され、前記アモルファスシリコン膜の膜厚により、前記各色成分の光に対する受光感度が設定されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項１４記載の発明は、請求項１２記載の画像読取装置において、前記画像読取装置は、少なくとも、前記フォトセンサアレイに配列された前記複数のフォトセンサの前記複数の受光部を、一斉にリセット状態に設定する制御信号を出力する上部ゲート駆動手段と、前記フォトセンサアレイに配列された前記複数のフォトセンサの前記複数の受光部を、一斉に読み出し状態に設定する制御信号を出力する下部ゲート駆動手段と、前記フォトセンサアレイに配列された前記複数のフォトセンサの前記複数の受光部を、一斉にプリチャージ状態に設定する制御信号を出力するプリチャージ手段と、前記フォトセンサアレイに配列された前記複数のフォトセンサの前記複数の受光部から、前記被写体のカラー画像に応じた前記各色成分の光を検出して生成された前記電気信号を、前記各色成分ごとに個別に読み出す読み出し手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項１５記載の発明は、請求項１２記載の画像読取装置において、前記複数の受光部は、少なくとも、前記各色成分の光における第１の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第１の受光部と、第２の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第２の受光部と、第３の波長帯域を有する色成分の光に対する受光感度が高く設定された第３の受光部と、が積層された構成を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の画像読取装置において、前記第１乃至第３の受光部は、各々、少なくとも、前記半導体層を挟んで形成されたドレイン電極及びソース電極と、前記半導体層の上方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された上部ゲート電極と、前記チャネル領域の下方に透過性を有する絶縁膜を介して形成された下部ゲート電極と、を有するダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有していることを特徴とする。
【００２２】
請求項１７記載の発明は、請求項１５又は１６記載の画像読取装置において、前記第１の波長帯域の中心波長は、４５０ｎｍであり、前記第２の波長帯域の中心波長は、５５０ｎｍであり、前記第３の波長帯域の中心波長は、６００ｎｍであることを特徴とする。
請求項１８記載の発明は、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の画像読取装置において、前記フォトセンサは、前記被写体に反射した前記光が透過する前記アモルファスシリコン膜の膜厚総計が、前記第１の受光部において前記第１の受光部を構成する前記半導体層を含めて５０ｎｍとなるように設定され、前記第２の受光部において前記第１及び前記第２の受光部を構成する前記半導体層を含めて２００ｎｍとなるように設定され、前記第３の受光部において前記第１乃至前記第３の受光部を構成する前記半導体層を含めて５００ｎｍとなるように設定されていることを特徴とする。
【００２３】
請求項１９記載の発明は、請求項１８記載の画像読取装置において、前記第１乃至第３の受光部を構成する前記半導体層の膜厚は、各々異なるように設定されていることを特徴とする。
請求項２０記載の発明は、請求項１８記載の画像読取装置において、前記第１乃至第３の受光部を構成する前記半導体層の膜厚は、各々同一に設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るフォトセンサ及び画像読取装置は、所望の被写体に光を照射して反射した光のうち、被写体のカラー画像に応じた色成分（例えば、赤、緑、青の各色成分）の光を、フォトセンサアレイに配列された複数のフォトセンサにより検出し、該検出信号（読取データ信号）に基づいて、被写体のカラー画像を生成する画像読取装置において、各フォトセンサが薄膜トランジスタ構造を有する複数の受光部（例えば、第１〜第３の受光部）を相互に積層した構成を有し、各受光部により、各々異なる波長帯域を有する色成分の光を吸収して検出するように構成されている。
【００２５】
ここで、複数の受光部は、チャネル領域を構成する半導体層がアモルファスシリコン膜により形成され、該アモルファスシリコン膜の膜厚を適宜設定することにより、上記各色成分に対応した波長帯域の光に対して高い光吸収特性を有するように設定することができ、カラーフィルタを適用した場合と同等の分光感度特性を実現することができる。
【００２６】
特に、被写体に反射した光が透過するアモルファスシリコン膜の膜厚総計が、第１の受光部において５０ｎｍとなるように設定することにより、第１の受光部において中心波長４５０ｎｍの波長帯域を有する青色成分の光を良好に吸収することができ、第２の受光部において２００ｎｍとなるように設定することにより、第２の受光部において中心波長５５０ｎｍの波長帯域を有する緑色成分の光を良好に吸収することができ、第３の受光部において５００ｎｍとなるように設定することにより、第３の受光部において中心波長６００ｎｍの波長帯域を有する赤色成分の光を良好に吸収することができる。
【００２７】
また、本発明によれば、上記膜厚に設定されたアモルファスシリコン膜を半導体層として用いた受光部を、３層積層した素子構造を適用することにより、１画素分の読取画素領域（画素面積）で、入射する光（被写体からの反射光）に含まれる青色成分、緑色成分、赤色成分を一括して同時に検出することができるので、被写体画像を高精細なカラー画像として読み取ることができるとともに、従来技術に適用されるような光源の発光色を制御する必要がなく、また、カラーフィルタを用いることもなく、被写体の色に対応した検出信号を短時間で読み取り、適正なカラー画像を迅速に生成することができる。
【００２８】
また、各受光部にダブルゲート型フォトセンサを適用することにより、単一の素子構造で選択機能とフォトセンス機能を持たせることができるので、周知のＣＣＤのように、各フォトセンサを選択状態にするための選択トランジスタを、各読取画素ごとに個別に設ける必要がなく、システムの小型化や読取画素の高密度化を容易に実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係るフォトセンサ、及び、該フォトセンサを適用した画像読取装置について、実施の形態を示して詳しく説明する。
まず、本発明に適用して良好なフォトセンサ、及び、該フォトセンサを適用したフォトセンサシステムの構成及び制御動作について説明する。
【００３０】
ここで、本発明に適用可能なフォトセンサとしては、フォトセンサ自体にフォトセンス機能と選択トランジスタ機能とを持たせた、いわゆる、ダブルゲート型の薄膜トランジスタ構造を有するフォトセンサ（以下、「ダブルゲート型フォトセンサ」と記す）を良好に適用することができる。
【００３１】
＜ダブルゲート型フォトセンサ＞
図１は、本発明に係る画像読取装置に適用可能なダブルゲート型フォトセンサの素子構造を示す概略断面図である。
図１（ａ）に示すように、ダブルゲート型フォトセンサＰＳは、概略、励起光（ここでは、可視光）の入射により電子−正孔対が生成されるアモルファスシリコン等の半導体層（チャネル領域）１１と、該半導体層１１の両端に、各々ｎ＋シリコンからなる不純物層（オーミックコンタクト層）１７、１８を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明なドレイン電極１２（ドレイン端子Ｄ）及びソース電極１３（ソース端子Ｓ）と、半導体層１１の上方（図面上方）にブロック絶縁膜（ストッパ膜）１４及び上部ゲート絶縁膜１５を介して形成され、酸化スズ膜やＩＴＯ膜（インジウム−スズ酸化膜）等の透明電極層からなり、可視光に対して透過性を示すトップゲート電極ＴＧｘ（上部ゲート電極；トップゲート端子ＴＧ）と、半導体層１１の下方（図面下方）に下部ゲート絶縁膜１６を介して形成され、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択された導電性材料からなり、可視光に対して不透明なボトムゲート電極ＢＧｘ（下部ゲート電極；ボトムゲート端子ＢＧ）と、を有して構成されている。
【００３２】
そして、このような構成を有するダブルゲート型フォトセンサＰＳは、図１（ａ）に示すように、例えば、ガラス基板等の透明な絶縁性基板ＳＵＢ上に形成されている。また、該ダブルゲート型フォトセンサＰＳを含む絶縁性基板ＳＵＢの一面側全体には保護絶縁膜１９が被覆形成されて、ダブルゲート型フォトセンサＰＳの電気的、物理的、化学的な損傷や浸食を防止するように構成されている。
【００３３】
ここで、図１（ａ）に示したダブルゲート型フォトセンサＰＳおいては、基本的な素子構造として、トップゲート絶縁膜１５、ブロック絶縁膜１４、ボトムゲート絶縁膜１６を構成する絶縁膜、及び、トップゲート電極ＴＧｘ上に設けられる保護絶縁膜１９は、いずれも半導体層１１を励起する可視光に対して高い透過率を有する材質、例えば、窒化シリコンや酸化シリコン等により構成されていることにより、図面下方に設けられた光源（図示を省略）からの放射光を図面上方に透過させるとともに、保護絶縁膜１９の上面に設けられた検知面ＤＴＣに載置された被写体に反射して、図面上方からダブルゲート型フォトセンサＰＳ（詳しくは、半導体層１１）に入射する光のみを検知する構造を有している。
【００３４】
なお、このようなダブルゲート型フォトセンサＰＳは、一般に、図１（ｂ）に示すような等価回路により表される。ここで、ＴＧはトップゲート電極ＴＧｘに電気的に接続されたトップゲート端子、ＢＧはボトムゲート電極ＢＧｘに電気的に接続されたボトムゲート端子、Ｄはドレイン電極１２に電気的に接続されたドレイン端子、Ｓはソース電極１３に電気的に接続されたソース端子である。
【００３５】
＜フォトセンサシステム＞
次いで、上述したダブルゲート型フォトセンサを絶縁性基板上に２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを備えたフォトセンサシステムについて説明する。
図２は、ダブルゲート型フォトセンサを適用したフォトセンサシステムの概略構成図である。なお、ここでは、複数のダブルゲート型フォトセンサを２次元配列して構成されるフォトセンサアレイを示して説明するが、複数のダブルゲート型フォトセンサを、例えば、直線状（Ｘ方向）に１次元配列してラインセンサアレイを構成し、該ラインセンサアレイを延在方向と垂直方向（Ｘ方向に直交するＹ方向）に移動させて２次元領域を走査（スキャン）するものであってもよい。
【００３６】
フォトセンサシステムは、図２に示すように、大別して、複数のダブルゲート型フォトセンサＰＳを、例えば、ｎ行×ｍ列（ｎ、ｍは任意の自然数）のマトリクス状に配列したフォトセンサアレイ１００と、各ダブルゲート型フォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧ（トップゲート電極ＴＧｘ）を行方向に接続して伸延するトップゲートラインＬｔと、各ダブルゲート型フォトセンサＰＳのボトムゲート端子ＢＧ（ボトムゲート電極ＢＧｘ）を行方向に接続して伸延するボトムゲートラインＬｂと、各ダブルゲート型フォトセンサＰＳのドレイン端子Ｄ（ドレイン電極１２）を列方向に接続して伸延するドレインライン（データライン）Ｌｄと、ソース端子Ｓ（ソース電極１３）を接地電位に共通に接続するソースライン（コモンライン）Ｌｓと、トップゲートラインＬｔに接続されたトップゲートドライバ（上部ゲート駆動手段）１１０と、ボトムゲートラインＬｂに接続されたボトムゲートドライバ（下部ゲート駆動手段）１２０と、ドレインラインＬｄに接続されたドレインドライバ（プリチャージ手段、読み出し手段）１３０と、を有して構成されている。
【００３７】
なお、図２において、トップゲート制御信号は、トップゲートドライバ１１０において、リセット電圧（リセットパルス）又はキャリア蓄積電圧のいずれかとして、トップゲートラインＬｔに選択的に出力される信号φＴ１、φＴ２、…φＴｉ、…φＴｎを生成するための制御信号であり、ボトムゲート制御信号は、ボトムゲートドライバ１２０において、読み出し電圧又は非読み出し電圧のいずれかとして、ボトムゲートラインＬｂに選択的に出力される信号φＢ１、φＢ２、…φＢｉ、…φＢｎを生成するための制御信号、ドレイン制御信号は、ドレインドライバ１３０において、ドレインラインＬｄにプリチャージ電圧Ｖpgを印加するタイミングを制御するプリチャージ信号である。詳しくは、駆動制御方法において説明する。
【００３８】
（駆動制御方法）
次いで、上述したフォトセンサアレイシステム（ダブルゲート型フォトセンサ）の駆動制御方法について、図面を参照して簡単に説明する。
図３は、ダブルゲート型フォトセンサを適用したフォトセンサシステムの駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
【００３９】
上述したセンサアレイ１００の駆動制御方法は、例えば、図３に示すように、所定の処理動作期間（１処理サイクル）に、リセット期間Ｔrst、電荷蓄積期間Ｔａ、プリチャージ期間Ｔprch及び読み出し期間Ｔreadを設定することにより実現される。
まず、リセット期間Ｔrstにおいては、トップゲートドライバ１１０によりトップゲートラインＬｔを介して、ｉ行目（ｉは１≦ｉ≦ｎの任意の整数）のダブルゲート型フォトセンサＰＳのトップゲート端子ＴＧにリセットパルス（例えば、トップゲート電圧Ｖtg＝＋１５Ｖのハイレベル；リセット制御信号）φＴｉを印加して、半導体層１１に蓄積されているキャリア（ここでは、正孔）を放出するリセット動作（初期化動作）を実行する。
【００４０】
次いで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、トップゲートドライバ１１０によりトップゲート端子ＴＧにローレベル（例えば、トップゲート電圧Ｖtg＝−１５Ｖ）のバイアス電圧φＴｉを印加することにより、上記リセット動作を終了し、電荷蓄積動作（キャリア蓄積動作）を開始する。
【００４１】
ここで、電荷蓄積期間Ｔａにおいては、例えば、図１に示したダブルゲート型フォトセンサＰＳが形成された透明な絶縁性基板ＳＵＢの背面側（図１下方）に設けられた光源（図示を省略）から、センサアレイ１００の上面の検知面ＤＴＣに載置された被写体に対して照射された光の反射光が透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｘを通過して半導体層１１に入射する。これにより、電荷蓄積期間Ｔａ中に半導体層１１に入射した光量に応じて、半導体層１１の入射有効領域（キャリア発生領域）で電子−正孔対が生成され、半導体層１１とブロック絶縁膜１４との界面近傍（チャネル領域周辺）に正孔が蓄積される。
【００４２】
そして、プリチャージ期間Ｔprchにおいては、上記電荷蓄積期間Ｔａに並行して、ドレイン制御信号として供給されるプリチャージ信号φpgに基づいて、ドレインドライバ１３０によりドレインラインＬｄを介して、ドレイン端子Ｄにプリチャージパルス（例えば、ドレイン電圧ＶＤ（＝プリチャージ電圧Ｖpg）＝＋５Ｖ；プリチャージ制御信号）を印加し、ドレイン電極１２に電荷を保持させるプリチャージ動作を実行する。
【００４３】
次いで、読み出し期間Ｔreadにおいては、上記プリチャージ期間Ｔprchを経過した後、ボトムゲートドライバ１２０によりボトムゲートラインＬｂを介して、ボトムゲート端子ＢＧに読み出しパルス（例えば、ボトムゲート電圧（＝読み出しパルス電圧）Ｖbg＝＋１０Ｖのハイレベル；読み出し制御信号）φＢｉを印加することにより、電荷蓄積期間Ｔａにチャネル領域に蓄積されたキャリア（正孔）に応じたドレイン電圧ＶＤ（＝データ電圧Ｖrd；電気信号）を、ドレインラインＬｄを介して、ドレインドライバ１３０により読み出す読み出し動作が実行される。
【００４４】
ここで、読み出しパルスφＢｉの印加期間（読み出し期間）におけるドレイン電圧ＶＤ（データ電圧Ｖrd）の変化傾向は、電荷蓄積期間Ｔａに蓄積されたキャリアが多い場合（明状態）には、電圧が急峻に低下する傾向を示し、一方、蓄積されたキャリアが少ない場合（暗状態）には緩やかに低下する傾向を示すので、例えば、読み出し期間Ｔreadの開始から所定の時間経過後のデータ電圧Ｖrdを検出することにより、ダブルゲート型フォトセンサＰＳに入射した光の量、すなわち、被写体の明暗パターンに対応した明度データ（明暗情報）を検出することができる。
【００４５】
そして、このような特定の行（ｉ行目）に対する一連の明度データ検出動作を１サイクルとして、上述したセンサアレイ１００の各行（ｉ＝１、２、・・・ｎ）に対して、同等の動作処理を繰り返すことにより、ダブルゲート型フォトセンサＰＳを適用したセンサアレイ１００を、被写体の２次元画像を明度データとして読み取るフォトセンサシステムとして動作させることができる。
【００４６】
次に、本発明に係るフォトセンサについて具体的に説明する。ここでは、上述したダブルゲート型フォトセンサの素子構造を適用したフォトセンサの実施形態について説明する。
＜フォトセンサの第１の実施形態＞
図４は、本発明に係るフォトセンサの素子構造の第１の実施形態を示す概略断面図であり、図５は、本実施形態に係るフォトセンサにおける各受光部の光の吸収状態を示す概念図である。ここでは、図示の都合上、図１に示したダブルゲート型フォトセンサの素子構造を簡略化して示すとともに、対応する構成については、同一又は同等の符号を付して説明する。また、図５においては、図示の都合上、ハッチングを省略して示す。
【００４７】
本実施形態に係るフォトセンサは、図４に示すように、ガラス基板等の透明な絶縁性基板ＳＵＢの一面側に、最上層の受光部となる第１のダブルゲート型フォトセンサ（第１の受光部）ＰＳＡと、中間層の受光部となる第２のダブルゲート型フォトセンサ（第２の受光部）ＰＳＢと、最下層の受光部となる第３のダブルゲート型フォトセンサ（第３の受光部）ＰＳＣと、が積層形成された構成を有している。なお、図示を省略したが、絶縁性基板ＳＵＢの背面側（図面下方）に、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡの上面に設けられる検知面ＤＴＣ上に載置された被写体に対して白色光を照射する光源（面光源）が配置された構成を有するものであってもよい。
【００４８】
第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡは、概略、アモルファスシリコンからなる半導体層１１ａの両端に接続形成されたドレイン電極１２ａ及びソース電極１３ａと、半導体層１１ａの上方に上部ゲート絶縁膜１５ａを介して形成された透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧａと、半導体層１１ａの下方に下部ゲート絶縁膜１６ａを介して形成されたボトムゲート電極ＢＧａと、トップゲート電極ＴＧａを含む上部ゲート絶縁膜１５ａ上に、被覆形成された保護絶縁膜１９ａと、を有して構成されている。なお、図１に示した不純物層（オーミックコンタクト層）１７、１８及びブロック絶縁膜（ストッパ膜）１４については、図示を省略した。
【００４９】
ここで、図１に示した素子構造と同様に、上部ゲート絶縁膜１５ａ、下部ゲート絶縁膜１６ａ及び保護絶縁膜１９ａは、窒化シリコンや酸化シリコン等の透過率の高い絶縁膜により構成され、さらに、少なくともボトムゲート電極ＢＧａが、上記図１に示した素子構造とは異なり、酸化スズ膜やＩＴＯ膜等の透過率の高い電極層（透明電極層）により構成されている。
【００５０】
これにより、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡの上方から入射する光は、保護絶縁膜１９ａ、トップゲート電極ＴＧａ及び上部ゲート絶縁膜１５ａを介して半導体層１１ａに入射するとともに、さらに、当該半導体層１１ａを透過し、下部ゲート絶縁膜１６ａ及びボトムゲート電極ＢＧａを透過して、下層に形成された第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢに入射する。
【００５１】
また、第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢは、上記第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡと同様に、概略、アモルファスシリコンからなる半導体層１１ｂと、ドレイン電極１２ｂ及びソース電極１３ｂと、上部ゲート絶縁膜１５ｂと、透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｂと、下部ゲート絶縁膜１６ｂと、ボトムゲート電極ＢＧｂと、トップゲート電極ＴＧｂを含む上部ゲート絶縁膜１５ｂ上に、被覆形成された層間絶縁膜１９ｂと、を有して構成されている。
【００５２】
ここで、上部ゲート絶縁膜１５ｂ、下部ゲート絶縁膜１６ｂ及び層間絶縁膜１９ｂは、窒化シリコンや酸化シリコン等の透過率の高い絶縁膜により構成され、さらに、少なくともボトムゲート電極ＢＧｂも、酸化スズ膜やＩＴＯ膜等の透過率の高い透明電極層により構成されている。
【００５３】
これにより、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡを透過して、第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢの上方から入射する光は、層間絶縁膜１９ｂ、トップゲート電極ＴＧｂ及び上部ゲート絶縁膜１５ｂを透過して半導体層１１ｂに入射するとともに、さらに、当該半導体層１１ｂを透過して、下部ゲート絶縁膜１６ｂ及びボトムゲート電極ＢＧｂを介して、下層に形成された第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣに入射する。
【００５４】
また、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣは、上記図１に示した素子構造と同様に、概略、アモルファスシリコンからなる半導体層１１ｃの両端に接続形成されたドレイン電極１２ｃ及びソース電極１３ｃと、半導体層１１ｃの上方に上部ゲート絶縁膜１５ｃを介して形成された透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｃと、半導体層１１ｃの下方に下部ゲート絶縁膜１６ｃを介して形成された不透明なボトムゲート電極ＢＧｃと、トップゲート電極ＴＧｃを含む上部ゲート絶縁膜１５ｃ上に、被覆形成された層間絶縁膜１９ｃと、を有して構成されている。
【００５５】
ここで、図１に示した素子構造と同様に、上部ゲート絶縁膜１５ｃ、下部ゲート絶縁膜１６ｃ及び層間絶縁膜１９ｃは、窒化シリコンや酸化シリコン等の透過率の高い絶縁膜により構成され、また、ボトムゲート電極ＢＧｃは、クロム、クロム合金、アルミ、アルミ合金等から選択された不透明な電極層により構成されている。
【００５６】
これにより、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ及び第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢを透過して、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣの上方から入射する光は、層間絶縁膜１９ｃ、トップゲート電極ＴＧｃ及び上部ゲート絶縁膜１５ｃを透過して半導体層１１ｃに入射する。なお、当該半導体層１１ｃを透過した光は、下部ゲート絶縁膜１６ｃを介して不透明なボトムゲート電極ＢＧｂにより遮光されて下層に形成された絶縁性基板ＳＵＢへの入射が阻止される。
【００５７】
さらに、本実施形態に係るフォトセンサにおいては、各受光部のダブルゲート型フォトセンサの半導体層を構成するアモルファスシリコン膜の膜厚を、例えば次のように設定する。
（１）第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡの半導体層１１ａ：膜厚５０ｎｍ
（２）第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢの半導体層１１ｂ：膜厚１５０ｎｍ
（３）第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣの半導体層１１ｃ：膜厚３００ｎｍ
【００５８】
このような素子構造を有するフォトセンサ（各ダブルゲート型フォトセンサ）における光吸収特性は、まず、最上層の第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡにおいて、半導体層１１ａを構成するアモルファスシリコン膜の膜厚を５０ｎｍに設定することにより、図５中、矢印ＬＹａに示すように、当該半導体層１１ａ（アモルファスシリコン膜）に入射した光のうち、波長４５０ｎｍ及びその近傍波長域（第１の波長帯域）を有する青色光のみが半導体層（チャネル領域）１１ａに吸収される。
【００５９】
また、中間層のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢにおいては、半導体層１１ｂを構成するアモルファスシリコン膜の膜厚を１５０ｎｍに設定することにより、実質的に、当該半導体層１１ｂの膜厚（１５０ｎｍ）に半導体層１１ａの膜厚（５０ｎｍ）を加えた膜厚総計２００ｎｍのアモルファスシリコン膜が形成されることになり、上記第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡの半導体層１１ａを透過する光のうち、図５中、矢印ＬＹｂに示すように、波長５５０ｎｍ及びその近傍波長域（第２の波長帯域）を有する緑色光のみが半導体層（チャネル領域）１１ｂに吸収される。
【００６０】
さらに、最下層のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣにおいては、半導体層１１ｃを構成するアモルファスシリコン膜の膜厚を３００ｎｍに設定することにより、実質的に、当該半導体層１１ｃの膜厚（３００ｎｍ）に半導体層１１ａの膜厚（５０ｎｍ）及び半導体層１１ｂの膜厚（１５０ｎｍ）を加えた膜厚総計５００ｎｍのアモルファスシリコン膜が形成されることになり、上記第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡの半導体層１１ａ及び第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢの半導体層１１ｂを透過する光のうち、図５中、矢印ＬＹｃに示すように、波長５５０ｎｍ及びその近傍波長域（第３の波長帯域）を有する赤色光のみが半導体層（チャネル領域）１１ｃに吸収される。
【００６１】
ここで、本実施形態においては、各受光部のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣが、各々、図１に示した素子構造と同様に、個別のダブルゲート型フォトセンサとしての構成を有しているが、上記各ダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣに対して、図３に示した駆動制御方法を同時に（並行して）実行することにより、各半導体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃに個別に吸収された特定の波長（色成分）を有する光を同時に検出することができる。
なお、各受光部のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣを、個別に、又は、単独で駆動制御することにより、任意の波長（色成分）の光のみを検出することもできる。
【００６２】
ここで、本発明に係るアモルファスシリコン膜の光吸収特性について詳しく説明する。
図６は、本実施形態に係るフォトセンサに適用されるアモルファスシリコン膜の膜厚と吸収波長の関係を説明するための図である。ここで、図６（ａ）は、ＮＴＳＣ方式の映像信号規格における、赤、緑、青の各色における一般的な分光感度特性（分光特性）を示す図であり、図６（ｂ）は、本実施形態に係るフォトセンサに適用されるアモルファスシリコン膜（半導体層）の膜厚に対する吸収波長特性（光吸収特性）を示す図である。なお、図６（ｂ）においては、図６（ａ）に示した分光感度特性との差異を明確にするため、同一グラフに特性曲線を重ねて示した。
【００６３】
ＮＴＳＣ方式の映像信号規格における、赤、緑、青の各色における一般的な分光感度特性（等色関数）は、図６（ａ）に示すように、青色光は波長４５０ｎｍ及びその近傍波長域に比較的急峻なピークを有し、緑色光は波長５５０ｎｍ及びその近傍波長域に比較的急峻なピークを有し、赤色光は波長６００ｎｍ及びその近傍波長域に比較的急峻なピークを有している。
【００６４】
これに対して、本実施形態に示したように、アモルファスシリコン膜の膜厚総計を設定した場合の吸収波長特性は、図６（ｂ）に示すように、膜厚総計が５０ｎｍの場合には、概ね波長４５０〜４７０ｎｍになだらかなピークを有し、膜厚総計が２００ｎｍの場合には、概ね波長５４０〜５６０ｎｍになだらかなピークを有し、膜厚総計が５００ｎｍの場合には、概ね波長５９０〜６１０ｎｍになだらかなピークを有している。
【００６５】
すなわち、図６（ｂ）に示すように、アモルファスシリコン膜の膜厚を適宜設定することにより、ＮＴＳＣ方式のＲＧＢ分光感度特性におけるピークと略同等のピークを有する吸収波長特性が得られることが判明した。
したがって、赤、緑、青の各色に対応して各受光部（ダブルゲート型フォトセンサ）を構成する半導体層の実質的な膜厚（すなわち、膜厚総計）を適宜設定することにより、赤、緑、青の各色の波長の光のみを吸収するカラーフィルタを適用した場合と同様の分光感度特性を実現することができる。
【００６６】
このようなアモルファスシリコン膜における吸収波長特性について、光学的な理論に基づいてさらに検証すると、まず、一般に、特定の膜質を有する透明膜における光吸収は次の（１１）式の微分方程式で表すことができる。
ｄＩ(λ)/ｄｘ＝−α(λ)・Ｉ(λ)      ・・・（１１）
ここで、Ｉ(λ)は光強度、ｘは透明膜の表面からの深さ（膜厚に相当する）、αは当該透明膜における光吸収係数である。
【００６７】
透明膜の表面（ｘ＝０）における光強度Ｉ(λ)をＩ０とすると、上記（１１）式は、次の（１２）式で表すことができる。
Ｉ＝Ｉ０・exp｛−α(λ)・ｘ｝      ・・・（１２）
この結果を再度（１１）式に代入すると、次の（１３）式が得られる。
ｄＩ(λ)/ｄｘ＝−Ｉ０・α(λ)・exp｛−α(λ)・ｘ｝      ・・・（１３）
【００６８】
上記（１３）式より、深さｘのところでの吸収スペクトルは次の（１４）式の分光スペクトル特性を有するカラーフィルタを適用した場合と等価になる。
Ｓ(λ)＝α(λ)・exp｛−α(λ)・ｘ｝      ・・・（１４）
上記（１４）式におけるＳ(λ)がＲＧＢ表色系の等色関数（図６（ａ）に示した分光感度特性）に近似していれば、当該透明膜（すなわち、半導体層を構成するアモルファスシリコン膜）自体をＲＧＢカラーフィルタと等価の機能を有する構成として適用することができる。
【００６９】
そこで、Ｓ(λ)の波長依存性を検証するために上記（１４）式をλで微分すると、次の（１５）式を得ることができる。
ｄＳ(λ)/ｄλ＝{１−α(λ)・ｘ}・ｄα/ｄλ・exp{−α(λ)・ｘ}  ・・・（１５）
ここで、αが単調である（ｄα/ｄλが正又は負で０にならない）とすると、次の（１６）式を満たすλで極大ピークを示す。
１−α(λ)・ｘ＝０      ・・・（１６）
【００７０】
一方、ＲＧＢ表色系の等色関数のピーク波長は、上述したように、青色系（Ｂ）において概ね４５０ｎｍ、緑色系（Ｇ）において概ね５５０ｎｍ、赤色系（Ｒ）において概ね６００ｎｍであるので、これらのピーク波長で上記（１６）式が成り立つような深さｘでの光吸収が検出されれば、近似的に青、緑、赤の各色の光成分とみなすことができる。
【００７１】
ここで、本実施形態に係るフォトセンサの受光部（ダブルゲート型フォトセンサの半導体層）に適用されるアモルファスシリコン膜の光吸収スペクトルは、一般に強い波長依存性を有し、かつ、可視光領域で単調な変化を示すことが知られているので、上述した技術思想を良好に適用することができる。
【００７２】
次いで、上記透明膜としてアモルファスシリコン膜を適用した場合において、上述した青、緑、赤の各色成分の波長の光を検出するために適した膜厚を導出する。
図７は、アモルファスシリコン膜における光の波長と光吸収係数との関係を示す特性図である。
【００７３】
図７に示した特性図により、アモルファスシリコン膜における青、緑、赤の各色の波長の光吸収係数αは、青色の場合、概ねα（４５０ｎｍ）＝２．０Ｅ＋７ｍ−１程度（図中、α（ｂ）点）であり、緑色の場合、概ねα（５５０ｎｍ）＝５．０Ｅ＋６ｍ−１程度（図中、α（ｇ）点）であり、赤色の場合、概ねα（６００ｎｍ）＝２．０Ｅ＋６ｍ−１程度（図中、α（ｒ）点）であることから、上記（１６）式に基づいて、最適な膜厚（深さｘ）を求めると、青色の場合には概ね５０ｎｍ程度であり、緑色の場合には概ね２００ｎｍ程度であり、赤色の場合には概ね５００ｎｍ程度という数値が算出される。
すなわち、単一のアモルファスシリコン膜の膜厚、もしくは、複数のアモルファスシリコン膜の膜厚総計を、各々、５０ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍに設定することにより、各々、青色、緑色、赤色の特定の色成分を有する光のみを吸収することができる。
【００７４】
したがって、本実施形態に係るフォトセンサによれば、上述したようにアモルファスシリコン膜が膜厚によって光吸収特性が異なる（吸収波長が膜厚に依存する）ことに着目し、受光部となるダブルゲート型フォトセンサを相互に平面的に重なるように積層形成した素子構造において、各ダブルゲート型フォトセンサの半導体層を構成するアモルファスシリコン膜を青、緑、赤の各色に対応させた膜厚に設定することによって、カラーフィルタを適用した場合と同等の分光感度特性を実現することができる。
【００７５】
特に、上述した（１）〜（３）に示したような膜厚を有するアモルファスシリコン膜を半導体層として用いたダブルゲート型フォトセンサを、３層積層した素子構造を適用することにより、１画素分の読取画素領域（画素面積）で、入射する光（被写体からの反射光）に含まれる青色成分、緑色成分、赤色成分を一括して同時に検出することができるので、当該素子構造を高密度化して被写体画像を高精細なカラー画像として読み取ることができるとともに、従来技術に示したような光源の発光色を制御する必要がなく、また、カラーフィルタを用いることもなく、被写体の色に対応した検出信号を短時間で読み取り、適正なカラー画像を迅速に生成することができる。
【００７６】
また、周知のＣＣＤにおいては、各フォトセンサを選択状態にするための選択トランジスタを、各フォトセンサごとに個別に設ける必要があるため、読取精度を向上させるために読取画素数を増加させると、システム自体が大型化するという問題を有しているのに対して、本実施形態のように、フォトセンサを構成する各受光部にダブルゲート型フォトセンサを適用することにより、単一の素子構造で選択機能とフォトセンス機能を持たせることができるので、一層のシステムの小型化や、読取画素の高密度化を図ることができる。
【００７７】
なお、図５（ｂ）に示したように、アモルファスシリコン膜の膜厚を適宜設定した構成においては、ＮＴＳＣ方式の分光感度特性に比較して、吸収波長のピークは略一致するものの、各特性曲線は、上記ピークを中心にして、比較的緩やかな波長域の広がりを有している。このような特性曲線を理想値（ＮＴＳＣ方式の分光感度特性）により近似させるためには、例えば、上記特性曲線を数学的に補正（例えば、マトリクス補正）する手法や、フィルタ等の光学素子を付設して素子構造により補正する手法、特性曲線の歪みを補正する分光特性を有する光を放射する光源（バックライト）を適用する手法等を、単独で、又は、これらを適宜組み合わせて適用することができる。
【００７８】
＜フォトセンサの第２の実施形態＞
次に、本発明に係るフォトセンサの第２の実施形態について、図面を参照して説明する。
図８は、本発明に係るフォトセンサの素子構造の第２の実施形態を示す概略断面図である。ここで、上述した第１の実施形態と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。
【００７９】
本実施形態に係るフォトセンサは、図８に示すように、絶縁性基板ＳＵＢの一面側に、最上層の受光部となる第１のダブルゲート型フォトセンサ（第１の受光部）ＰＳＤと、中間層の受光部となる第２のダブルゲート型フォトセンサ（第２の受光部）ＰＳＥと、最下層の受光部となる第３のダブルゲート型フォトセンサ（第３の受光部）ＰＳＦと、が積層形成された構成を有している。なお、図示を省略したが、本実施形態においても、絶縁性基板ＳＵＢの背面側（図面下方）に、被写体に対して白色光を照射する光源（面光源）が配置された構成を有するものであってもよい。
【００８０】
第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤは、概略、アモルファスシリコンからなる半導体層１１ｄの両端に一体的に薄膜形成されたドレイン電極１２ｄ及びソース電極１３ｄと、半導体層１１ｄの上方に上部ゲート絶縁膜１５ｄを介して形成された透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｄと、トップゲート電極ＴＧｄを含む上部ゲート絶縁膜１５ｄ上に、被覆形成された保護絶縁膜１９ｄと、を有して構成されている。
【００８１】
ここで、半導体層１１ｄ及びドレイン電極１２ｄ、ソース電極１３ｄは、一体的にパターン形成されたアモルファスシリコン膜に対して、当該ドレイン電極１２ｄ及びソース電極１３ｄの形成領域にのみ不純物を注入することにより導電性を付与し、半導体層１１ｄの形成領域には不純物を注入しないようにして半導体特性を保持することにより形成される。また、図１に示した素子構造と同様に、上部ゲート絶縁膜１５ｄ及び保護絶縁膜１９ｄは、透過率の高い絶縁膜により構成されている。
【００８２】
また、第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＥは、上記第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤと同様に、概略、アモルファスシリコンにより一体的に薄膜形成された半導体層１１ｅ、ドレイン電極１２ｅ及びソース電極１３ｅと、半導体層１１ｅの上方に形成された上部ゲート絶縁膜１５ｅと、を有して構成されている。
ここで、上部ゲート絶縁膜１５ｅは、透過率の高い絶縁膜により構成され、上述した第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤとの層間絶縁膜として機能も有している。
【００８３】
また、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＦは、概略、上記第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤと同様に、アモルファスシリコンにより一体的に薄膜形成された半導体層１１ｆ、ドレイン電極１２ｆ及びソース電極１３ｆと、半導体層１１ｆの上方に形成された上部ゲート絶縁膜１５ｆと、半導体層１１ｆの下方に下部ゲート絶縁膜１６ｆを介して形成された不透明なボトムゲート電極ＢＧｆと、を有して構成されている。
ここで、上部ゲート絶縁膜１５ｆ及び下部ゲート絶縁膜１６ｆは、透過率の高い絶縁膜により構成され、上述した第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＥとの層間絶縁膜として機能も有している。
【００８４】
さらに、本実施形態に係るフォトセンサにおいては、上述した第１の実施形態に示した（１）〜（３）と同様に、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤの半導体層（アモルファスシリコン膜）１１ｄの膜厚が５０ｎｍに設定され、第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＥの半導体層１１ｅの膜厚が１５０ｎｍに設定され、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＦの半導体層１１ｆの膜厚が３００ｎｍに設定されている。
【００８５】
すなわち、本実施形態に係るフォトセンサにおいては、各々異なる膜厚を有するアモルファスシリコン膜からなる半導体層１１ｄ、１１ｅ、１１ｆが層間絶縁膜１５ｅ、１５ｆのみを介して、３層積層され、さらに、当該３層の半導体層１１ｄ、１１ｅ、１１ｆに対して、最上部（上部ゲート絶縁膜１５ｄ上）に単一のトップゲート電極ＴＧｄが設けられ、最下部（下部ゲート絶縁膜１６ｆ下）に単一のボトムゲート電極を備えた構成を有している。
【００８６】
これにより、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤの上方から入射する光は、保護絶縁膜１９ｄ、トップゲート電極ＴＧｄ及び上部ゲート絶縁膜１５ｄを介して半導体層１１ｄに入射するとともに、さらに、当該半導体層１１ｄを透過して、下層に形成された第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＥに入射する。
【００８７】
また、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤを介して、第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＥの上方から入射する光は、上部ゲート絶縁膜１５ｅを介して半導体層１１ｅに入射するとともに、さらに、当該半導体層１１ｅを透過して、下層に形成された第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＦに入射する。
【００８８】
また、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤ及び第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＥを介して、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＦの上方から入射する光は、上部ゲート絶縁膜１５ｆを介して半導体層１１ｆに入射する。なお、当該半導体層１１ｆを透過した光は、下部ゲート絶縁膜１６ｆを介して不透明なボトムゲート電極ＢＧｆにより遮光されて下層に形成された絶縁性基板ＳＵＢへの入射が阻止される。
【００８９】
そして、本実施形態に係るフォトセンサにおいても、上述した第１の実施形態と同様に、各受光部のダブルゲート型フォトセンサを構成するアモルファスシリコン膜（半導体層１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）の膜厚を、上記（１）〜（３）に示したように、各々、５０ｎｍ、１５０ｎｍ、３００ｎｍに設定することにより、図５に示した場合と同様に、各受光部（ダブルゲート型フォトセンサ）により、各々特定の波長を有する光が吸収、検出される。
【００９０】
ここで、本実施形態においては、各受光部のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤ、ＰＳＥ、ＰＳＦが、共通（単一）のトップゲート電極ＴＧｄ及びボトムゲート電極ＢＧｆを有する構成を有しているので、各ダブルゲート型フォトセンサＰＳＤ、ＰＳＥ、ＰＳＦに対して、図３に示した駆動制御方法を実行することにより、各半導体層１１ｄ、１１ｅ、１１ｆに個別に吸収された特定の波長（色成分）を有する光を同時に検出することができる。
【００９１】
したがって、本実施形態に係るフォトセンサによれば、上述した第１の実施形態と同様に、ダブルゲート型フォトセンサを３層積層した素子構造において、青、緑、赤の各色に対応した光吸収特性を有するように各半導体層（アモルファスシリコン膜）の膜厚を設定することによって、当該素子構造を高密度化して被写体画像を高精細なカラー画像として読み取ることができるとともに、光源の複雑な発光制御やカラーフィルタを適用することなく、適正なカラー画像を迅速に生成することができる。
【００９２】
特に、本実施形態によれば、各受光部のダブルゲート型フォトセンサＰＳＤ、ＰＳＥ、ＰＳＦを構成する半導体層１１ｄ、１１ｅ、１１ｆに対して、共通（単一）のトップゲート電極ＴＧｄ及びボトムゲート電極ＢＧｆが設けられた構成を有しているので、フォトセンサの素子構造を一層薄型化することができるとともに、トップゲートラインＬｔ及びボトムゲートラインＬｂの本数を削減することができるので、配線構造を簡素化して、設計容易性や歩留まりの向上を図ることができる。
【００９３】
なお、上述した第１の実施形態においては、各受光部ごとに独立したダブルゲート型フォトセンサを備え、かつ、各ダブルゲート型フォトセンサが図１に示した基本構造を有する場合について説明し、一方、第２の実施形態においては、各受光部ごとにアモルファスシリコン膜により一体的に形成された半導体層及びソース電極、ドレイン電極を有し、かつ、トップゲート電極及びボトムゲート電極を各受光部に共通に設けた構成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、第１の実施形態において、半導体層及びソース電極、ドレイン電極をアモルファスシリコン膜により一体的に形成された構成を適用するものであってもよいし、第２の実施形態において、半導体層及びソース電極、ドレイン電極を個別の薄膜により形成した構成（図１に示した基本構造）を適用するものであってもよい。
【００９４】
＜フォトセンサの第３の実施形態＞
次に、本発明に係るフォトセンサの第３の実施形態について、図面を参照して説明する。
図９は、本発明に係るフォトセンサの素子構造の第３の実施形態を示す概略断面図である。ここで、上述した第１及び第２の実施形態と同等の構成については、同一又は同等の符号を付してその説明を簡略化する。
【００９５】
上述した各実施形態においては、各受光部を構成するダブルゲート型フォトセンサの半導体層（アモルファスシリコン膜）の膜厚を、各々、青、緑、赤の各色成分に対応した光吸収特性を有するように、最上層の受光部で５０ｎｍ、中間層の受光部で１５０ｎｍ、最下層の受光部で３００ｎｍに設定した場合を示したが、本実施形態においては、各受光部の半導体層の膜厚を均一に設定した構成を有している。
【００９６】
すなわち、本実施形態に係るフォトセンサは、図９（ａ）、（ｂ）に示すように、第１及び第２の実施形態に示した素子構造において、各受光部を構成するダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ〜ＰＳＣ、ＰＳＤ〜ＰＳＦの半導体層（アモルファスシリコン膜）１１ａ〜１１ｃ、１１ｄ〜１１ｆの膜厚を、各々５０ｎｍに設定した構成を有し、さらに、最上層と中間層の各受光部間に、膜厚１００ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる第１のダミー層（調整層）ＤＭＡが設けられ、中間層と最下層の各受光部間に、膜厚２５０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる第２のダミー層（調整層）ＤＭＢが設けられた構成を有している。
【００９７】
これにより、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＤの上方から入射する光は、各々、保護絶縁膜１９ａ、１９ｄ、トップゲート電極ＴＧａ、ＴＧｄ及び上部ゲート絶縁膜１５ａ、１５ｄを透過して半導体層１１ａ、１１ｄに入射する。半導体層１１ａを透過した光は、下部ゲート絶縁膜１６ａ、ボトムゲート電極ＢＧａ、層間絶縁膜２０Ａ及び第１のダミー層ＤＭＡを介して、下層に形成された第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢに入射し、半導体層１１ｄを透過した光は、層間絶縁膜２０Ａ及び第１のダミー層ＤＭＡを透過して、下層に形成された第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＥに入射する。
【００９８】
また、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡを介して、第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢの上方から入射する光は、層間絶縁膜１９ｂ、トップゲート電極ＴＧｂ及び上部ゲート絶縁膜１５ｂを介して半導体層１１ｂに入射し、第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＥの上方から入射する光は、上部ゲート絶縁膜１５ｅを透過して半導体層１１ｅに入射する。半導体層１１ｂを透過した光は、下部ゲート絶縁膜１６ｂ、ボトムゲート電極ＢＧｂ、層間絶縁膜２０Ｂ及び第２のダミー層ＤＭＢを介して、下層に形成された第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣに入射し、半導体層１１ｅを透過した光は、層間絶縁膜２０Ｂ及び第２のダミー層ＤＭＢを透過して、下層に形成された第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＦに入射する。
【００９９】
さらに、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ及び第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢを介して、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣの上方から入射する光は、層間絶縁膜１９ｃ、トップゲート電極ＴＧｃ及び上部ゲート絶縁膜１５ｃを透過して半導体層１１ｃに入射し、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＦの上方から入射する光は、上部ゲート絶縁膜１５ｆを透過して半導体層１１ｆに入射する。なお、当該半導体層１１ｃ、１１ｆを透過した光は、下部ゲート絶縁膜１６ｃ、１６ｆを介して不透明なボトムゲート電極ＢＧｃ、ＢＧｆにより遮光されて下層に形成された絶縁性基板ＳＵＢへの入射が阻止される。
【０１００】
そして、本実施形態に係るフォトセンサにおいても、上述した第１及び第２の実施形態と同様に、まず、最上層の受光部のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＤにおいて、アモルファスシリコン膜からなる半導体層１１ａ，１１ｄの膜厚が５０ｎｍに設定されていることにより、波長４５０ｎｍ近傍の青色光のみが吸収される。
【０１０１】
また、中間層の受光部を構成するダブルゲート型フォトセンサＰＳＢ、ＰＳＥにおいては、最上層の受光部における膜厚５０ｎｍのアモルファスシリコン膜に加え、膜厚１００ｎｍの第１のダミー層ＤＭＡ、及び、膜厚５０ｎｍの半導体層１１ｂ，１１ｅにより、アモルファスシリコン膜の膜厚総計が２００ｎｍに設定されていることにより、波長５５０ｎｍ近傍の緑色光のみが半導体層１１ｂ，１１ｅに吸収される。
【０１０２】
さらに、最下層の受光部を構成するダブルゲート型フォトセンサＰＳＣ、ＰＳＦにおいては、最上層の受光部における膜厚５０ｎｍのアモルファスシリコン膜、膜厚１００ｎｍの第１のダミー層ＤＭＡ、中間層の受光部における膜厚５０ｎｍのアモルファスシリコン膜に加え、膜厚２５０ｎｍの第２のダミー層ＤＭＢ、及び、膜厚５０ｎｍの半導体層１１ｃ，１１ｆにより、アモルファスシリコン膜の膜厚総計が５００ｎｍに設定されていることにより、波長６００ｎｍ近傍の赤色光のみが半導体層１１ｃ，１１ｆに吸収される。
【０１０３】
すなわち、本実施形態においては、各受光部のダブルゲート型フォトセンサの半導体層に至までに透過するアモルファスシリコン膜の膜厚を、上記（１）〜（３）に示した場合と同様に、各々、５０ｎｍ、２００ｎｍ、５００ｎｍに設定することにより、図５に示した場合と同様に、各受光部（ダブルゲート型フォトセンサ）により、各々特定の波長を有する光が吸収されて検出される。
【０１０４】
したがって、本実施形態に係るフォトセンサによれば、各受光部のダブルゲート型フォトセンサを構成する半導体層（アモルファスシリコン膜）の膜厚を均一化することができるので、各受光部における素子特性のバラツキを抑制することができるとともに、製造プロセスの簡素化を図ることができる。
【０１０５】
なお、上述した各受光部におけるアモルファスシリコン膜の膜厚（５０ｎｍ）、及び、第１及び第２のダミー層におけるアモルファスシリコン膜の膜厚（１００ｎｍ、２５０ｎｍ）は、一例を示したものに過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。要するに、フォトセンサの一方側から入射する光（被写体に反射した光）が、膜厚総計が５０ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる最上層の半導体層、膜厚総計が２００ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる中間層の半導体層、及び、膜厚総計５００ｎｍのアモルファスシリコン膜からなる最下層の半導体層に各々吸収されるものであれば、他の膜厚に設定されているものであってもよいことは言うまでもない。
【０１０６】
なお、上述した各実施形態においては、フォトセンサを構成する各受光部として、ダブルゲート型フォトセンサを適用した場合ついて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各受光部（半導体層を構成するアモルファスシリコン膜）の光吸収特性が、青、緑、赤の各色に対応するように当該膜厚が設定され、かつ、各受光部が積層構造を有するものであれば、他の光電変換素子を適用するものであってもよい。
【０１０７】
＜画像読取装置＞
次に、上述した各実施形態に係るフォトセンサを適用可能な画像読取装置の全体構成について説明する。
図１０は、本発明に係る画像読取装置の全体構成の一実施形態を示すブロック図である。なお、図２に示したフォトセンサシステムと同等の構成については、同一の符号を付して、その説明を簡略化又は省略する。
【０１０８】
図１０に示すように、本実施形態に係る画像読取装置は、大別して、図２に示したフォトセンサシステムと同様の構成を有するフォトセンサアレイ１００と、トップゲートドライバ（上部ゲート駆動手段）１１０と、ボトムゲートドライバ（下部ゲート駆動手段）１２０と、ドレインドライバ（プリチャージ手段、読み出し手段）１３０と、に加え、ドレインドライバ１３０を介して読み出されたアナログ信号からなる読み取りデータ信号を、デジタル信号からなる画像出力信号（画像データ）に変換するアナログ−デジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄコンバータ」と記す）１４０と、フォトセンサアレイ１００が形成された透明な絶縁性基板ＳＵＢの背面側に配置され、フォトセンサアレイ１００上に載置された被写体に所定の照射光を照射するバックライト（光源）ＢＬと、フォトセンサアレイ１００による被写体画像の読み取り動作制御や、画像データの照合、加工等の所定の処理を実行する外部機能部２００とのデータのやり取り等を行うコントローラ１５０と、コントローラ１５０のワークエリアとして用いられ、取得した画像データや読み取り動作に関連する処理データ等を一時的に保存（記憶）するＲＡＭ１６０と、コントローラ１５０の制御プログラムや制御用各種データを保持するＲＯＭ１７０と、を有して構成されている。
【０１０９】
ここで、フォトセンサアレイ１００として、上述した各実施形態に示したフォトセンサを適用し、バックライトＢＬからフォトセンサアレイ１００を介して被写体に照射された光の反射光に含まれる青、緑、赤の各色成分を、積層構造を有する（最上層、中間層及び最下層に設けられた）各受光部により、同一タイミングで検出する場合にあっては、フォトセンサアレイ１００の各層の受光部に対して、共通に設けられた単一のトップゲートドライバ１１０及びボトムゲートドライバ１２０により、各層の同一行にリセットパルス又は読み出しパルスが同時に印加されて、リセット期間又は読み出し期間が同時に設定され、また、各層の受光部（すなわち、青、緑、赤の各色成分）に対応して個別に設けられた、後述するコラムスイッチを備えたドレインドライバ１３０により、各層の全列にプリチャージ電圧が印加されてプリチャージ期間が同時に設定されるとともに、上記読み出し期間において各層の全列からドレイン電圧が同時に個別のコラムスイッチに読み出される。
【０１１０】
なお、ドレインドライバ１３０は、例えば、単一のプリチャージスイッチ（プリチャージ手段）１３２と、各層ごとに個別に設けられたコラムスイッチ（読み出し手段）１３１及びアンプ１３３と、からなる構成を適用することができ、上記プリチャージ期間においては、コントローラ１５０から供給されるドレイン制御信号（プリチャージ信号）に基づいて、プリチャージスイッチ１３２により、各層の各列のドレインラインＬｄに所定のプリチャージパルス（プリチャージ電圧Ｖpg）を一斉に印加し、上記読み出し期間においては、各列のドレインラインＬｄの電圧（ドレイン電圧ＶＤ）を、各層ごとに設けられたコラムスイッチ１３１により一括して読み出し、アンプ１３３を介して所定の信号レベルを有する各色成分ごとの読取データ信号（シリアル信号）としてコントローラ１５０に出力する。
【０１１１】
したがって、本実施形態に係る画像読取装置によれば、フォトセンサアレイに２次元配列されたフォトセンサとして、ダブルゲート型フォトセンサを相互に平面的に重なるように３層積層した素子構造を有し、かつ、各層のダブルゲート型フォトセンサの半導体層を構成するアモルファスシリコン膜の膜厚、もしくは、該半導体層に至までのアモルファスシリコン膜の膜厚総計を、青、緑、赤の各色成分に対応した光吸収特性を有するように設定することによって、カラーフィルタを適用した場合と同等の分光感度特性を実現することができるので、フォトセンサアレイを各行ごとに読取駆動制御ことにより、被写体からの反射光に含まれる青色成分、緑色成分、赤色成分を一括して同時に検出することができ、被写体画像を高精細なカラー画像として迅速に読み取ることができる。
また、上記フォトセンサとしてダブルゲート型フォトセンサを適用することにより、素子構造を小型、薄型化することができるので、システムの小型化や読取画像の高精細化を比較的容易に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明に係る画像読取装置に適用可能なダブルゲート型フォトセンサの素子構造を示す概略断面図である。
【図２】ダブルゲート型フォトセンサを適用したフォトセンサシステムの概略構成図である。
【図３】ダブルゲート型フォトセンサを適用したフォトセンサシステムの駆動制御方法の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】本発明に係るフォトセンサの素子構造の第１の実施形態を示す概略断面図である。
【図５】本実施形態に係るフォトセンサにおける各受光部の光の吸収状態を示す概念図である。
【図６】本実施形態に係るフォトセンサに適用されるアモルファスシリコン膜の膜厚と吸収波長の関係を説明するための図である。
【図７】アモルファスシリコン膜における光の波長と光吸収係数との関係を示す特性図である。
【図８】本発明に係るフォトセンサの素子構造の第２の実施形態を示す概略断面図である。
【図９】本発明に係るフォトセンサの素子構造の第３の実施形態を示す概略断面図である。
【図１０】本発明に係る画像読取装置の全体構成の一実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１１３】
ＰＳＡ〜ＰＳＦ      ダブルゲート型フォトセンサ
ＳＵＢ      絶縁性基板
ＤＴＣ      検知面
１１ａ〜１１ｆ      半導体層
ＴＧａ〜ＴＧｄ      トップゲート電極
ＢＧａ〜ＢＧｆ      ボトムゲート電極
１００      フォトセンサアレイ
１１０      トップゲートドライバ
１２０      ボトムゲートドライバ
１３０      ドレインドライバ
【図１】
2006196496.tif 000003
【図２】
2006196496.tif 000004
【図３】
2006196496.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
2006196496.tif 000008
【図７】
2006196496.tif 000009
【図８】
2006196496.tif 000010
【図９】
2006196496.tif 000011
【図１０】
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