(57)【要約】【課題】  十分な光電変換量が得られ、その結果、原稿の読取スピードや原稿への照射光量に対応した最適な感度を得ることができる光電変換装置およびこれを備えた画像読取装置、光電変換方法を提供する。【解決手段】  本発明の光電変換装置は、光電変換素子を有するＴＦＴ７のドレインＤに接続された補助容量１７に電荷を所定量充電し、上記補助容量１７への所定量の電荷の充電完了後、上記ＴＦＴ７を非導通状態にして該ＴＦＴ７に光を所定時間照射した後、上記補助容量１７の電荷に基づいて、上記ＴＦＴ７を含むセンサ基板２０の光電変換量を検出する光電変換装置であり、上記ＴＦＴ７を非導通状態にして該ＴＦＴ７に光を所定時間照射している時に、上記ＴＦＴ７のゲートＧにゲート電圧を印加する駆動ＩＣ１９と、上記駆動ＩＣ１９によって印加されるゲート電圧を可変制御するコントロール・通信基板２４とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光性半導体層を有する薄膜トランジスタのドレイン電極に接続された補助容量に電荷を所定量充電し、上記補助容量への所定量の電荷の充電完了後に、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射し、上記感光性半導体層に光を所定時間照射した後に、上記補助容量の電荷に基づいて、上記薄膜トランジスタを含む光電変換素子の光電変換量を検出する光電変換装置において、
上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、上記薄膜トランジスタのゲート電極にゲート電圧を印加するゲート電圧印加手段と、
上記ゲート電圧印加手段によって印加されるゲート電圧を可変制御するゲート電圧制御手段とを備えていることを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
複数の薄膜トランジスタを非導通状態にして、それぞれの感光性半導体層に強度の異なる光を照射している時間内で、最強の光が照射された薄膜トランジスタの光電流値またはそれを蓄積した値と、最弱の光が照射された薄膜トランジスタの光電流値またはそれを蓄積した値との差を最大の感度とした場合、
上記ゲート電圧制御手段は、
上記ゲート電圧を、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を照射している時間内で最大の感度が得られる値に設定することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
上記ゲート電圧制御手段によって設定されるゲート電圧の値は、薄膜トランジスタを非導通状態にしたときの、該薄膜トランジスタへの光の照射時間と、その時の光電変換量との関係から導き出された値であることを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
上記ゲート電圧制御手段は、
上記ゲート電圧印加手段に基準となるゲート電圧を上記薄膜トランジスタのゲート電極に印加させ、そのとき検出された光電変換量から、該ゲート電極に印加するゲート電圧の値を設定することを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項５】
感光性半導体層を有する薄膜トランジスタのドレイン電極に接続された補助容量に電荷を所定量充電し、上記補助容量への所定量の電荷の充電完了後に、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射し、上記感光性半導体層に光を所定時間照射した後に、上記補助容量の電荷に基づいて、上記薄膜トランジスタを含む光電変換素子の光電変換量を検出する光電変換方法において、
複数の薄膜トランジスタを非導通状態にして、それぞれの感光性半導体層に強度の異なる光を照射している時間内で、最強の光が照射された薄膜トランジスタの光電流値またはそれを蓄積した値と、最弱の光が照射された薄膜トランジスタの光電流値またはそれを蓄積した値との差を最大の感度とした場合、
上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、最大の感度となるゲート電圧を上記薄膜トランジスタのゲート電極に印加することを特徴とする光電変換方法。
【請求項６】
原稿画像に対応して複数個配置された、請求項１に記載の光電変換装置と、
各光電変換装置によって検出された光電変換素子の光電変換量を原稿画像の入力画像情報として出力する画像情報出力手段とを備えていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項７】
原稿画像に、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ照射する光照射手段を備え、
上記画像情報出力手段は、光照射手段による各色の照射光に応じて検出された光電変換素子の光電変換量から入力画像情報をカラー画像として出力することを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
【請求項８】
上記光電変換装置を１次元に配置したことを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
【請求項９】
上記光電変換装置を２次元に配置したことを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
【請求項１０】
上記各補助容量への電荷の充電が、一括して行われることを特徴とする請求項６に記載の画像読取装置。
【請求項１１】
複数のデータ線と、
上記データ線と交差する複数の走査線と、
上記データ線及び走査線の交点にそれぞれ設けられた感光性半導体層を有する薄膜トランジスタと、上記薄膜トランジスタのドレイン電極に接続され、電荷が充電される補助容量とを含む光電変換素子と、
上記薄膜トランジスタのソース電極に接続され、上記薄膜トランジスタによる光電変換量を検出する光電変換量検出手段と、
上記光電変換量検出手段よって検出された結果を、画像情報として出力する画像情報出力手段とを備え、
上記補助容量は、所定量の電荷が充電されると共に、上記薄膜トランジスタが非導通状態のときに上記感光性半導体層への光照射により電荷が放電され、
上記光電変換量検出手段は、上記感光性半導体層への光照射完了後の上記補助容量の電荷に基づいて、上記光電変換素子の光電変換量を検出する２次元イメージセンサであって、
上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、上記薄膜トランジスタのゲート電極にゲート電圧を印加するゲート電圧印加手段と、
上記ゲート電圧印加手段によって印加されるゲート電圧を可変制御するゲート電圧制御手段とを備えていることを特徴とする２次元イメージセンサ。
【請求項１２】
上記データ線、走査線、薄膜トランジスタ、補助容量が透明基板上に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の２次元イメージセンサ。
【請求項１３】
上記透明基板の上記薄膜トランジスタの形成面側の表面に透明な保護層が形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の２次元イメージセンサ。
【請求項１４】
上記透明基板の上記薄膜トランジスタの形成面とは反対側の面に、光照射手段が設けられ、上記薄膜トランジスタの形成面に配置した被照射物に光を照射し、該被照射物からの反射光を上記薄膜トランジスタに照射することを特徴とする請求項１１に記載の２次元イメージセンサ。
【請求項１５】
上記光照射手段の光照射を制御する光照射制御手段を備え、
上記光照射制御手段は、上記補助容量に所定量の電荷が充電された後、一定時間光の照射を行うように上記光照射手段を制御し、
上記光電変換量検出手段は、上記光照射手段による一定時間の光照射後に光照射を停止した状態で、上記補助容量の電荷に基づいて、上記光電変換素子による光電変換量を検出することを特徴とする請求項１１に記載の２次元イメージセンサ。
【請求項１６】
請求項１０記載の２次元イメージセンサの駆動方法において、
複数の薄膜トランジスタを非導通状態にして、それぞれの感光性半導体層に強度の異なる光を照射している時間内で、最強の光が照射された薄膜トランジスタの光電流値またはそれを蓄積した値と、最弱の光が照射された薄膜トランジスタの光電流値またはそれを蓄積した値との差を最大の感度とした場合、
上記の各薄膜トランジスタに接続された全ての補助容量に所定量の電荷が充電された後、上記走査線を駆動することで薄膜トランジスタを順次導通状態とし、上記補助容量の電荷に基づいて上記光電変換素子による光電変換量を検出するステップを含み、
上記ステップにおいて、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、最大の感度となるゲート電圧を上記薄膜トランジスタのゲート電極に印加することを特徴とする２次元イメージセンサの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換素子の光電変換量を検出する光電変換装置に関し、特に、光電変換装置を用いた、パーソナルコンピュータや情報端末等における画像読取用として好適に用いられる画像読取装置および２次元イメージセンサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、パーソナルコンピュータやファクシミリ等の画像入力には、１次元イメージセンサと機械的走査を組み合わせた画像読取装置（例えば、イメージスキャナ）が用いられてきた。この場合、１次元イメージセンサを原稿に対して移動させて走査するか、あるいは原稿を移動させて走査する必要があり、何れも機械的に走査する必要があるため、画像の読取速度が遅く、また、装置の小型化・軽量化が制限されていた。
【０００３】
一方、機械的走査が不要な密着型２次元イメージセンサが種々提案されている。これらの多くは、クロストークを防ぐための画素選択トランジスタと、フォトセンサとしてのフォトダイオードやフォトトランジスタとで１画素が形成されており、各画素を２次元マトリクス状に配列して２次元イメージセンサを構成している。
【０００４】
ところが、前述したように、機械的走査が不要な密着型２次元イメージセンサは、高速な画像読み出しや軽量・薄型化が可能なため、多くの提案が行なわれているが、未だに実用化された例はない。
【０００５】
この主要因の一つは、画素構造及びアレイ構造の複雑さにある。つまり、現在量産されているアクティブマトリクス型液晶ディスプレイで用いられるＴＦＴアレイの場合に比べて、フォトセンサを形成するための製造プロセスが増加したり、画素構造が複雑になったり、画素面積が増加して高解像度化が困難である等の問題があった。
【０００６】
また、フォトセンサ自体にフォトセンサ機能と選択機能とを持たせる構造の場合でも、例えば逆スタガー型薄膜トランジスタとコプラナ−型薄膜トランジスタとを、半導体層を単一層にして組み合わせた複雑な構造となっており、製造プロセスが複雑になるという問題があった。
【０００７】
そこで、上記の各問題点を解消するために、例えば特許文献１には、感光性半導体層を有するフォトトランジスタと、上記フォトトランジスタのドレイン電極に接続された補助容量とを有するセンサ基板と、上記フォトトランジスタのソース電極に接続され、上記センサ基板による光電変換量を検出する検出ＩＣとを備えた光電変換装置が開示されている。この光電変換装置では、補助容量に、所定量の電荷が充電されると共に、フォトトランジスタが非導通状態のときに感光性半導体層への光照射により生じる電荷が充電され、検出ＩＣは、補助容量の電荷に基づいて、センサ基板の光電変換量を検出するようになっている。これにより、フォトセンサを構成する画素構造を簡素化することができるので、使用可能な画素数を増加させることができ、その結果、高解像度化が可能となる。しかも、製造プロセスの簡略化も可能となる。
【特許文献１】特開２００４−４７６１８（２００４年２月１２日公開）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示された光電変換装置では、ゲート駆動信号がローレベルのときの薄膜トランジスタのゲート電極に印加されるゲート電圧が一定であったため、該薄膜トランジスタへの光の照射時間（照射光量）によっては光変換量（感度）が十分に得られない場合があった。従って、このような光電変換装置を画像読取装置に適用した場合には、原稿の読取スピードや原稿への照射光量によっては十分な感度が得られないことになる。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、十分な光電変換量が得られ、その結果、原稿の読取スピードや原稿への照射光量に対応した最適な感度を得ることができる光電変換装置およびこれを備えた画像読取装置、光電変換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、図１７（グラフ１）、図１８（グラフ２）から、読取スピードによって最大感度が得られるＴＦＴのゲートオフ電圧（Ｖｇｌ電圧）が異なることを見出した。また、図１９（グラフ３）から、照射光量（単色光時と複色光時）によって最大感度が得られるＴＦＴのＶｇｌ電圧が異なることを見出した。つまり、ＴＦＴのゲートオフ電圧の値を固定的にした場合、読取スピードや照射光量によっては十分に感度を得ることができていないことが分かった。
【００１１】
ここで、最大の感度とは、複数の薄膜トランジスタを非導通状態にして、それぞれの感光性半導体層に強度の異なる光を照射している時間内で、最強の光が照射された薄膜トランジスタの光電流値またはそれを蓄積した値と、最弱の光が照射された薄膜トランジスタの光電流値またはそれを蓄積した値との差をいう。
【００１２】
従って、本発明に係る光電変換装置は、上記課題を解決するために、感光性半導体層を有する薄膜トランジスタのドレイン電極に接続された補助容量に電荷を所定量充電し、上記補助容量への所定量の電荷の充電完了後に、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射し、上記感光性半導体層に光を所定時間照射した後に、上記補助容量の電荷に基づいて、上記薄膜トランジスタを含む光電変換素子の光電変換量を検出する光電変換装置において、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、上記薄膜トランジスタのゲート電極にゲート電圧を印加するゲート電圧印加手段と、上記ゲート電圧印加手段によって印加されるゲート電圧を可変制御するゲート電圧制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
上記の構成によれば、薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、ゲート電圧制御手段によって、ゲート電極に可変制御されたゲート電圧が印加されるようになるので、検出される光電変換量を制御することができる。
【００１４】
これにより、検出される光電変換量、すなわち非導通状態の薄膜トランジスタに流れる光電流が最大となるようなゲート電圧を該薄膜トランジスタのゲート電極に印加することができるので、十分な光電変換量が得られる、すなわち最適な感度が得られる光電変換装置を実現することができる。
【００１５】
この場合、上記ゲート電圧制御手段は、上記ゲート電圧を、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を照射している時間内で最大の感度が得られる値に設定するようにすればよい。
【００１６】
上記ゲート電圧制御手段によって設定されるゲート電圧の値は、薄膜トランジスタを非導通状態にしたときの、該薄膜トランジスタへの光の照射時間と、その時の光電変換量との関係から導き出された値であってもよい。
【００１７】
上記ゲート電圧制御手段は、上記ゲート電圧印加手段に基準となるゲート電圧を上記薄膜トランジスタのゲート電極に印加させ、そのとき検出された光電変換量から、該ゲート電極に印加するゲート電圧の値を設定するようにしてもよい。
【００１８】
本発明に係る光電変換方法は、上記課題を解決するために、感光性半導体層を有する薄膜トランジスタのドレイン電極に接続された補助容量に電荷を所定量充電し、上記補助容量への所定量の電荷の充電完了後に、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射し、上記感光性半導体層に光を所定時間照射した後に、上記補助容量の電荷に基づいて、上記光電変換素子の光電変換量を検出する光電変換方法において、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、最大の感度となるゲート電圧を上記薄膜トランジスタのゲート電極に印加することを特徴としている。
【００１９】
上記の構成によれば、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、最大の感度となるゲート電圧を上記薄膜トランジスタのゲート電極に印加することで、検出される光電変換量、すなわち非導通状態の薄膜トランジスタに流れる光電流が最大となる。
【００２０】
従って、非導通状態の薄膜トランジスタへの光の照射量（照射時間×光強度）に応じた適切なゲート電圧で、最大の感度（光電変換量）を得ることができる光電変換方法を提供することができる。
【００２１】
本発明に係る画像読取装置は、上記の課題を解決するために、原稿画像に対応して複数個配置された、前述の光電変換装置と、各光電変換装置によって検出された光電変換素子の光電変換量を原稿画像の入力画像情報として出力する画像情報出力手段とを備えていることを特徴としている。
【００２２】
上記の構成によれば、前述の光電変換装置を備えているので、十分な光電変換量が得られ、その結果、原稿の読取スピードや原稿への照射光量に対応した最適な感度を得ることができる。
【００２３】
これにより、原稿画像に忠実な入力画像情報を画像情報出力手段から出力することができる。
【００２４】
また、上記原稿画像に、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ照射する光照射手段を備え、上記画像情報出力手段は、光照射手段による各色の照射光に応じて検出された光電変換素子の光電変換量から入力画像情報をカラー画像として出力するようにしてもよい。
【００２５】
この場合、単色光時の動作、すなわち読取スピードが速い時と、複色光時の動作、すなわち読取スピードが遅い時とで、最適な感度（光電変換量）が得られるゲート電圧は異なるので、光電変換装置のゲート電圧制御手段によって、単色光時の動作と、複色光時の動作とで印加するゲート電圧を変更するようにすれば、各々の場合における感度を最大にすることが可能となる。
【００２６】
また、上記構成の画像読取装置において、上記光電変換装置を１次元に配置してもよいし、上記光電変換装置を２次元に配置してもよい。
【００２７】
上記画像入力装置において、光電変換装置は１次元に配置してもよいし、２次元に配置してもよい。
【００２８】
このように、光電変換装置を１次元に配置した場合、家庭用のファクシミリ装置に用いられているようなハンディスキャナ等の携帯型の画像入力装置に好適に用いることができる。
【００２９】
また、光電変換装置を２次元に配置した場合、フラットヘッドスキャナ等に好適に用いられる。この場合、原稿画像の全体を一度に読み込むことが可能となる。
【００３０】
上記各補助容量への電荷の充電を、一括して行ってもよい。
【００３１】
この場合、充電時間が短縮されるという効果を奏する。
【００３２】
本発明に係る２次元イメージセンサは、上記の課題を解決するために、複数のデータ線と、上記データ線と交差する複数の走査線と、上記データ線及び走査線の交点にそれぞれ設けられた感光性半導体層を有する薄膜トランジスタと、上記薄膜トランジスタのドレイン電極に接続され、電荷が充電される補助容量とを含む光電変換素子と、上記薄膜トランジスタのソース電極に接続され、上記薄膜トランジスタによる光電変換量を検出する光電変換量検出手段と、上記光電変換量検出手段よって検出された結果を、画像情報として出力する画像情報出力手段とを備え、上記補助容量は、所定量の電荷が充電されると共に、上記薄膜トランジスタが非導通状態のときに上記感光性半導体層への光照射により電荷が放電され、上記光電変換量検出手段は、上記感光性半導体層への光照射完了後の上記補助容量の電荷に基づいて、上記光電変換素子の光電変換量を検出する２次元イメージセンサであって、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、上記薄膜トランジスタのゲート電極にゲート電圧を印加するゲート電圧印加手段と、上記ゲート電圧印加手段によって印加されるゲート電圧を可変制御するゲート電圧制御手段とを備えていることを特徴としている。
【００３３】
上記の構成によれば、簡単な構成で２次元のイメージを精度よく読み取ることが可能となる。
【００３４】
上記構成の２次元イメージセンサにおいて、上記データ線、走査線、薄膜トランジスタ、補助容量が透明基板上に形成してもよい。
【００３５】
また、上記透明基板の上記薄膜トランジスタの形成面側の表面に透明な保護層を形成してもよい。
【００３６】
さらに、上記透明基板の上記薄膜トランジスタの形成面とは反対側の面に、光照射手段が設けられ、上記薄膜トランジスタの形成面に配置した被照射物に光を照射し、該被照射物からの反射光を上記薄膜トランジスタに照射するようにしてもよい。
【００３７】
また、上記光照射手段の光照射を制御する光照射制御手段を備え、上記光照射制御手段は、上記補助容量に所定量の電荷が充電された後、一定時間光の照射を行うように上記光照射手段を制御し、上記光電変換量検出手段は、上記光照射手段による一定時間の光照射後に光照射を停止した状態で、上記補助容量の電荷に基づいて、上記光電変換素子による光電変換量を検出するようにしてもよい。
【００３８】
本発明に係る２次元イメージセンサの駆動方法は、上記課題を解決するために、上記の各薄膜トランジスタに接続された全ての補助容量に所定量の電荷が充電された後、上記走査線を駆動することで薄膜トランジスタを順次導通状態とし、上記補助容量の電荷に基づいて上記薄膜トランジスタを含む光電変換素子による光電変換量を検出するステップと、上記ステップにおいて、上記薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、最大の感度となるゲート電圧を上記薄膜トランジスタのゲート電極に印加することを特徴としている。
【００３９】
上記の構成によれば、簡単な構成で２次元のイメージを精度よく読み取ることが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明に係る光電変換装置は、以上のように、薄膜トランジスタを非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、上記薄膜トランジスタのゲート電極にゲート電圧を印加するゲート電圧印加手段と、上記ゲート電圧印加手段によって印加されるゲート電圧を可変制御するゲート電圧制御手段とを備えていることで、最大の感度となるようなゲート電圧を該薄膜トランジスタのゲート電極に印加することができるので、十分な光電変換量が得られる、すなわち最適な感度が得られる光電変換装置を実現することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の一実施の形態について説明すれば、以下の通りである。
【００４２】
はじめに、本発明の光電変換装置に適用されるフォトセンサおよびこのフォトセンサを用いた２次元イメージセンサ（画像読取装置）について説明し、その後で、光電変換量検出方法について説明する。
【００４３】
上記フォトセンサは、基本的には、逆スタガー型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の構成となっている（上部ゲート電極が光透過性の材質ならば、コプラナ−型薄膜トランジスタの構成となってもよい）。すなわち、図２に示すように、フォトトランジスタ７では、以下のような構成となっている。
【００４４】
すなわち、ガラス等からなる透明な絶縁性基板（透明基板）９上に、クロム（Ｃｒ）等からなるボトムゲート電極１１が形成されており、このボトムゲート電極１１及び絶縁性基板９を覆うように、窒化シリコン（ＳｉＮ）からなるボトムゲート絶縁膜（保護層）１３が形成されている。
【００４５】
上記ボトムゲート電極１１上には、ボトムゲート電極１１と対向する位置に、ｉ型アモルファス・シリコン（ｉ−ａ−Ｓｉ）で形成された半導体層（感光性半導体層）１２が形成されており、この半導体層１２を挟んで、該半導体層１２上に所定の間隔を有して相対向する位置にソース電極１０及びドレイン電極１５が形成されている。
【００４６】
これらソース電極１０及びドレイン電極１５は、それぞれｎ+ シリコン層４を介して半導体層１２と接続されている。
【００４７】
ソース電極１０及びドレイン電極１５の上部には絶縁膜１４が形成され、これらによりトランジスタ（逆スタガー型薄膜トランジスタ）が構成されている。
【００４８】
このフォトトランジスタ７に対して、絶縁性基板９側のバックライトユニット１８から照射光２が照射され、この照射光２が開口部６を透過し、原稿１に反射して、シリコン層４に照射される。
【００４９】
そして、上記構成のフォトトランジスタ７は、ボトムゲート電極１１に印加する電圧を制御することにより、導通状態と非導通状態を制御することができる。例えば、フォトトランジスタ７のボトムゲート電極１１に正電圧を印加すると、半導体層１２にｎチャンネルが形成され、ここで、ソース電極１０−ドレイン電極１５間に正電圧を印加すると、ソース電極１０側から電子が供給されて、電流が流れる。
【００５０】
上記フォトトランジスタ７のゲート電圧とドレイン電流との関係を示すと図３に示すグラフのようになる。曲線Ｉ１は、光照射時のゲート電圧とドレイン電流との関係を示し、曲線Ｉ２は、光無照射時のゲート電圧とドレイン電流との関係を示すグラフである
すなわち、図３に示す曲線Ｉ１に示すように、非導通状態（ボトムゲート電極１１に負電圧を印加した状態）での光照射時には、半導体層１２に光電流が誘起され、ソース電極１０−ドレイン電極１５間に、照射光により誘起された電子正孔の数、すなわち照射光の光量に応じたドレイン電流が流れる。また、光無照射時には、図３に示す曲線Ｉ２で示すように、ドレイン電流は極めて小さく、例えば、１０-14Ａ（アンペア）程度にすることができる。その結果、フォトトランジスタ７は、光照射時のドレイン電流（Ｉ１）と光無照射時のドレイン電流（Ｉ２）の差を大きく取ることができる。また、この光照射時のドレイン電流と、光無照射のドレイン電流を所定の時間蓄積する事により、その差をより大きく取る事ができ、ダイナミックレンジの大きな光電変換装置を得ることができる。このダイナミックレンジをフォトトランジスタ７の感度とする。
【００５１】
次に、上記構成の光電変換装置をフォトセンサとして利用した２次元イメージセンサについて、図４及び図５を参照しながら以下に説明する。
【００５２】
図４は、２次元イメージセンサの概略構成ブロック図を示し、図５は、２次元イメージセンサの概略を示す斜視図である。なお、ここで説明する２次元イメージセンサは、密着型のイメージセンサを示す。また、本実施の形態では、二次元のイメージセンサについて説明するが、本発明の光電変換装置は、フォトセンサとして１次元のイメージセンサに適用することも可能である。
【００５３】
本実施の形態に係る２次元イメージセンサは、図４に示すように、マトリクス状に配列された複数の画素（図示せず）を有し、センサ部（フォトセンサ）を構成する平板状のセンサ基板（光電変換素子）２０を備えており、該センサ基板２０の外周には、複数の駆動ＩＣ１９…と、複数の検出ＩＣ（光電変換量検出手段）２５…とが接続されている。
【００５４】
駆動ＩＣ１９は、センサ基板２０に画素毎に設けられた後述するＴＦＴ７（図１参照）を駆動するものであって、センサ基板２０に設けられたゲートライン２２…に接続されている。ゲートライン２２…のライン数は、センサ基板２０の大きさや、画素ピッチにもよるが、数百〜数千ラインであり、これらゲートライン２２…を、複数個の駆動ＩＣ１９…で分担している。この場合、１つの駆動ＩＣ１９の出力数は、例えば数百となる。
【００５５】
これら各駆動ＩＣ１９は、駆動プリント基板２１に実装されており、各駆動ＩＣ１９と駆動プリント基板２１とで、駆動回路２８を構成している。
【００５６】
駆動プリント基板２１は、コントロール・通信基板（光照射制御手段）２４に接続されており、駆動ＩＣ１９の制御及びコントロール・通信基板２４とのインターフェイスを行う回路を搭載している。
【００５７】
一方、検出ＩＣ２５は、センサ基板２０に設けられたＴＦＴ７が駆動した結果得られた、センサ基板２０からの出力を検出するものである。各検出ＩＣ２５は、センサ基板２０のデータライン２３…に接続されている。データライン２３…のライン数も、センサ基板２０の大きさや、画素ピッチによるが、数百〜数千ラインであり、これらデータライン２３…からの出力の検出を、複数個の検出ＩＣ２５…で分担している。１つの検出ＩＣ２５の入力数は、例えば数百となる。
【００５８】
これら各検出ＩＣ２５は、検出プリント基板（画像情報出力手段）２６に実装されており、各検出ＩＣ２５と検出プリント基板２６とで、検出回路（検出手段）２９を構成している。
【００５９】
検出プリント基板２６は、コントロール・通信基板２４と接続されており、検出ＩＣ２５の制御及びコントロール・通信基板２４とのインターフェイスを行う回路を搭載している。
【００６０】
コントロール・通信基板２４は、ＣＰＵやメモリ等、センサ基板２０のライン読み出し走査やフレーム周期と同期を持たない信号を扱う回路が搭載された構成で、外部回路との通信及び、光電変換装置全般の制御を行うものである。このコントロール・通信基板２４の詳細については後述する。
【００６１】
バックライトユニット１８は、ＬＥＤ、光導光板、光拡散板より構成される。
【００６２】
ＬＥＤの点燈・消灯は、コントロール・通信基板２４により制御される。
【００６３】
上記構成の２次元イメージセンサは、図５に示すように、駆動プリント基板２１および検出プリント基板２６がバックライトユニット１８のセンサ基板２０とは反対側の面に入り込むようにして設けられている。この場合、駆動ＩＣ１９および検出ＩＣ２５は断面略コの字状に形成されている。このような構成にすることで、２次元イメージセンサの小型化を図っている。
【００６４】
また、上記の２次元イメージセンサにおいては、センサ部分となるセンサ基板の所定の領域に、透明な保護膜３が形成され、該センサ基板２０表面が保護されるようになっている。
【００６５】
ここで、上記構成のフォトセンサの一般的な動作について、図１を中心に以下に説明する。図１は、１画素に対応するフォトセンサの概略ブロック図を示す図である。
【００６６】
上述のように、図２に示すＴＦＴからなるフォトトランジスタ７には、絶縁性基板９側のバックライトユニット１８から照射光２が照射され、この照射光２が開口部６を透過し、原稿１に反射して、コンタクト層となるシリコン層４に照射される。
【００６７】
そして、フォトトランジスタ７は、ボトムゲート電極１１に印加する電圧を制御することにより、導通状態と非導通状態を制御することができる。例えば、フォトトランジスタ７のボトムゲート電極１１に正電圧を印加すると、半導体層１２にｎチャンネルが形成され、ここで、ソース電極１０−ドレイン電極１５間に正電圧を印加すると、ソース電極１０側から電子が供給されて、電流が流れる。
【００６８】
また、図３の曲線Ｉ１に示すように、非導通状態（ゲート電極に負電圧を印加した状態）での光照射時には、半導体層１２に光電流が誘起され、ソース電極１０−ドレイン電極１５間に、照射光により誘起された電子正孔の数、すなわち照射光の光量に応じたドレイン電流が流れる。また、光無照射時には、図３の曲線Ｉ２で示すように、ドレイン電流は極めて小さく、例えば、１０-14Ａ（アンペア）程度にすることができる。
【００６９】
その結果、上記のフォトトランジスタ７は、光照射時のドレイン電流（Ｉ１）と光無照射時のドレイン電流（Ｉ２）の差を大きく取ることができる。
【００７０】
また、所定の電荷を補助容量１７に充電し、この電荷を光照射時のドレイン電流と、光無照射のドレイン電流で所定の時間放出し、放出後に補助容量に残った電荷を検出ＩＣ２５で検出することにより、その差をより大きく取る事ができ、ダイナミックレンジの大きな光電変換装置を得ることができる。
【００７１】
上記検出ＩＣ２５は、図１に示すように、内部に、積分アンプ３３、ローパスフィルタ３４、増幅アンプ３５、サンプルホールド回路３６等を、該検出ＩＣ２５が検出するライン数分（例えば数百ライン）備え、サンプルホールド回路３６の後段に、アナログマルチプレクサ３７と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換回路３８とを、１つずつ備えている。
【００７２】
また、この検出ＩＣ２５では、各構成回路のオフセット及びノイズを除去するために、二重相関サンプリングを行うようになっている。
【００７３】
このような構成の検出ＩＣ２５において、データライン２３を通って検出ＩＣ２５に入力した補助容量１７の電荷は、まず、負入力として積分アンプ３３に入力され、これにて、積分アンプ３３からは、入力した電荷に比例した電位が出力される。また、積分アンプ３３の正入力には、基準電圧（Vref）３２が接続されている。
【００７４】
上記積分アンプ３３の出力は、ノイズを低減するために設けられたローパスフィルタ３４を通って増幅アンプ３５に入力し、所定倍に増幅されて出力される。
【００７５】
そして、増幅アンプ３５の出力は、サンプルホールド回路３６に入力して一旦保持され、保持された値は、アナログマルチプレクサ３７の複数入力の１入力に出力される。
【００７６】
アナログマルチプレクサ３７の出力は、次段のＡ／Ｄ変換回路３８に入力され、該Ａ／Ｄ変換回路３８にて、アナログデータからデジタルデータに変換され、画像データとして、コントロール・通信基板２４に出力される。
【００７７】
また、上記積分アンプ３３には、リセットスイッチ３０が設けられており、該
リセットスイッチ３０は、検出ＩＣ２５のコントロール部３１の出力により制御される。このコントロール部３１は、検出ＩＣ２５の制御、及び検出プリント基板２６とのインターフェイスを行うものである。
【００７８】
また、上記構成のフォトトランジスタ７は、ゲート電極１１（以下、ゲートＧと称する）に接続されたゲートライン２２を介して駆動ＩＣ１９に接続されている。この駆動ＩＣ１９は、上記ゲートＧにゲート電圧を印加するためのＩＣであり、コントロール・通信基板２４に接続されている。
【００７９】
上記コントロール・通信基板２４は、上記駆動ＩＣ１９を駆動制御するための基板であり、ゲートＧに印加すべき電圧値を生成するための電圧制御部（ゲート電圧生成部）１０１と、本画像読取装置における読取スピードを切り替えるための読取スピード切替信号を生成する読取スピード切替信号生成部１０２と、本画像読取装置における読取モードを切り替えるためのモード切替信号を生成するためのモード切替信号生成部１０３とを含んでいる。
【００８０】
上記読取スピード切替信号生成部１０２は、本画像読取装置が判断した読取スピード（原稿の予備走査か本走査かを判断した結果を示す信号）を読取スピード切替え信号として生成するようになっている。なお、画像読取装置が読取スピードを判断するのではなく、該画像読取装置に設けられた操作パネル（図示せず）から読取スピードを入力するようにしてもよい。
【００８１】
上記モード切替信号生成部１０３は、本画像読取装置が判断したモード（原稿が白黒原稿であるかカラー原稿であるかを判断したモード）をモード切替信号として生成するようになっている。なお、画像読取装置がモードを判断するのではなく、該画像読取装置に設けられた操作パネル（図示せず）からモードを入力するようにしてもよい。
【００８２】
上記電圧制御部１０１は、上記読取スピード切替信号生成部１０２にて生成された読取スピード切替信号と、上記モード切替信号生成部１０３にて生成されたモード切替信号とに基づいて、上記フォトトランジスタ７の感度が最大となるゲート電圧値を生成し、上記駆動ＩＣ１９を介して該フォトトランジスタ７のゲートＧに印加するようになっている。
【００８３】
この電圧制御部１０１では、入力される読取スピード切替信号とモード切替信号と、予め読取スピードおよびモードとフォトトランジスタ７の感度が最大となるゲート電圧との関係から、該フォトトランジスタ７の感度が最大となるゲートゲート電圧を導くようになっている。具体的には、予め読取スピードおよびモードとフォトトランジスタ７の感度が最大となるゲート電圧との関係をテーブル化し、入力された読取スピード切替信号とモード切替信号からゲート電圧を求めるようにしている。
【００８４】
本実施の形態の一例では、図１７〜図１９に示す感度特性結果からフォトトランジスタ７の感度が最大となるゲート電圧として、下記に示す２種類の条件においてそれぞれＶｇｌ＝Ｈｉｇｈ、Ｖｇｌ＝Ｌｏｗとして設定した。
【００８５】
（１）読取スピードが６フレーム／秒のとき：Ｖｇｌ＝−７Ｖ（Ｈｉｇｈ）
（２）読取スピードが３フレーム／秒のとき：Ｖｇｌ＝−１１．５Ｖ（Ｌｏｅ）
すなわち、電圧制御部１０１は、必要に応じてゲート電圧ＶｇｌをＨｉｇｈまたはＬｏｗを選択して、駆動ＩＣ１９に伝送するようになっている。
【００８６】
なお、図１では、説明の便宜上、コントロール・通信基板２４が駆動ＩＣ１９を直接制御しているように記載しているが、実際には、図４に示すように、コントロール・通信基板２４は、駆動プリント基板２１を介して駆動ＩＣ１９を制御している。
【００８７】
また、上記構成のフォトセンサは、図１に示すように、補助容量１７のＴＦＴドレインと反対側の電極を、基準電圧３２とは別の電圧（ＣＳ電極駆動電圧４０）で駆動するようになっている。なお、図１に示す基準電圧３２は一定の電圧であり、ＣＳ電極駆動電圧４０は２値の電圧である。
【００８８】
ここで、上記構成のフォトセンサの動作について図６のタイミングチャートを参照しながら以下に説明する。
【００８９】
次に、時間を追って、上記構成のフォトセンサの各部の動作を説明する。図６は、本フォトセンサにおける各部のタイムチャートを示している。なお、このタイムチャートでは、説明の便宜上、区間１の時間ｔ１以前に補助容量１７には電荷は存在しないものとする。
【００９０】
（１）区間１の時間ｔ１〜ｔ５
区間１の時間ｔ１で積分アンプ３３のリセットスイッチ３０がオンからオフされ、積分アンプ３３のリセットが解除される。時間ｔ２でゲート駆動信号がオンされ、ＴＦＴ７がオンすると、ゲートからドレインＤとソースＳヘ電荷が漏れ込むフィードスルー現象が生じ、漏れ込んできた電荷（正孔）により、積分アンプ３３の出力は下降する。フィードスルー現象は、ＴＦＴ７では、ゲートＧとドレインＤとの間、及びゲートＧとソースＳとの間に、ゲートＧとオーバーラップする部分があり、該オーバラップ部分に寄生容量が存在しているために起こる（図１参照）。
【００９１】
積分アンプ３３の波形が、時間ｔ２以降において、時間ｔ１時よりも値Ｗ１下降しているのは、上述のフィードスルー現象の影響である。また、このとき、積分アンプ３３の出力は、センサ基板２０のデータライン２３の時定数により、立ち下がりが遅れることとなる。
【００９２】
積分アンプ３３の出力が入力されるローパスフィルタ３４の出力は、時間ｔ２より、積分アンプ３３の出力値に向かって時定数を持って下降していく。この下降は、最終的に値Ｗ１になる。
【００９３】
ローパスフィルタ３４の出力が入力される増幅アンプ３５の出力は、積分アンプの出力値×Ｇ（ゲイン）に向かって下降していく。この下降は最終的に値Ｗ１×Ｇになり、この値を時間ｔ３でサンプルホールドする。このサンプリングされた値がＴＦＴ７の寄生容量及び、補助容量からのフィードスルー信号成分である。
【００９４】
次いで、時間ｔ４で積分アンプ３３のリセットスイッチ３０がオフからオンされると、積分アンプ３３の帰還容量３９がショートされ、積分アンプ３３の出力は、基準電圧（Ｖｒｅｆ）になる。この為、ローパスフィルタ３４および増幅アンプ３５の出力もＶｒｅｆになる。
【００９５】
時間ｔ５でＣＳ電極駆動電圧がオンされると、補助容量より電荷(正孔)がＴＦＴ７のドレインＤに流れ込んでくるが、積分アンプ３３がリセットされているため、この電荷は消滅する。
【００９６】
（２）区間１の時間ｔ６〜ｔ７
時間ｔ６でゲート駆動信号がオフされると、ＴＦＴ７の主にゲートとソースＳとの間の寄生容量によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が、積分アンプ３３の帰還容量３９に流れ込むが、積分アンプ３３はリセット状態のため、流れ込んで来た電荷は消滅する。これに対して、ＴＦＴ７の主にゲートとドレインＤとの間の寄生容量によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が、補助容量１７に流れ込みＴＦＴドレイン電圧は、Ｗ２だけ下降する。
【００９７】
次いで、時間ｔ７でＣＳ電極駆動電圧がオフされると、補助容量１７より電荷(電子)がＴＦＴ７のドレインＤに流れ込んでくる。この電荷により、積分アンプ３３の出力は、値Ｗ３まで下降する。
【００９８】
この時、ＴＦＴ７に光が照射されると、光電流により、補助容量１７の電荷は、ＴＦＴ７のソースＳ側に流れ、それに伴ってＴＦＴドレイン電圧は上昇する（区間１のｔ７〜区間２のｔ２）。また、光が照射されないＴＦＴ７では、光電流が発生しないため、補助容量の１７の電荷は保持され、ＴＦＴドレイン電圧も変化しない。
【００９９】
さらに、光が照射されている画素ときのＴＦＴ７のゲートＧには、２種類のゲート電圧（Ｖｇｌ＝ＨｉｇｈとＶｇｌ＝Ｌｏｗ）が選択的に印加されるようになっている。この場合、図６から、ＴＦＴのドレイン電圧は、ゲート電圧Ｖｇｌ＝Ｈｉｇｈを印加したときのほうが、ゲート電圧Ｖｇｌ＝Ｌｏｗを印加したときよりも上昇していることが分かる。
【０１００】
（３）区間２の時間ｔ１〜ｔ４
区間２の時間ｔ１で積分アンプ３３のリセットスイッチ３０がオンからオフされ、積分アンプ３３のリセットが解除される。時間ｔ２でゲート駆動信号がオンされ、ＴＦＴ７がオンすると、ゲートからドレインＤとソースＳヘ電荷が漏れ込むフィードスルー現象が生じ、漏れ込んできた電荷（正孔）により、積分アンプ３３の出力は下降する。このとき、区間１の時間ｔ６およびｔ７で、補助容量１７に注入された電荷（電子）もソースＳ側へ流れ、積分アンプ３３の出力は上昇する。この時の電荷量は、ＴＦＴへの光の照射の状況により異なる。
【０１０１】
図６においては、完全に光が当たるＴＦＴ（画素）と当たらないＴＦＴの場合を示している。この電荷量の違いにより、光が当たっていたＴＦＴの積分アンプの出力と、光が当たっていないＴＦＴの積分アンプの出力にはＷ４（ｔ３）の差が出る。この下降は、最終的に値Ｗ４×Ｇになり、この値を時間ｔ３でサンプルホールドする。このサンプルホールドされた値が、光が照射された画素と、照射されていない画素の検出値の差となる。
【０１０２】
次に、時間ｔ４で積分アンプ３３のリセットスイッチ３０がオフからオンされると、積分アンプ３３の帰還容量３９がショートされ、積分アンプ３３の出力は、基準電圧（Ｖｒｅｆ）になる。この為、ローパスフィルタ３４および増幅アンプ３５の出力もＶｒｅｆになる。
【０１０３】
続いて、時間ｔ５でＣＳ電極駆動電圧がオンされると、補助容量１７より電荷(正孔)がＴＦＴ７のドレインに流れ込んでくるが、積分アンプ３３がリセットされているため、この電荷は消滅する。
【０１０４】
（２）区間２の時間ｔ６〜ｔ７
時間ｔ６でゲート駆動信号がオフされると、ＴＦＴ７の主にゲートとソースＳとの間の寄生容量によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が、積分アンプ３３の帰還容量３９に流れ込むが、積分アンプ３３はリセット状態のため、流れ込んで来た電荷は消滅する。これに対して、ＴＦＴ７の主にゲートとドレインＤとの間の寄生容量によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が、補助容量１７に流れ込みＴＦＴドレイン電圧は、Ｗ２だけ下降する。
【０１０５】
次に、時間ｔ７でＣＳ電極駆動電圧がオフされると、補助容量より電荷(電子)がＴＦＴ７のドレインに流れ込んでくる。この電荷により、積分アンプ３３の出力は、値Ｗ３まで下降する。この時ＴＦＴ７に光が所定の時間照射されると、光電流により、補助容量１７の電荷は、ＴＦＴ７のソース側に流れ、それに伴ってＴＦＴドレイン電圧は上昇する（区間２のｔ７〜）。また、光が照射されないＴＦＴ７では、光電流が発生しないため、補助容量の１７の電荷は保持され、ＴＦＴドレイン電圧も変化しない。
【０１０６】
以上のように、区間１から区間２の動作を１回行うことにより区間２の時間ｔ３において光電変換量を１回検出することが出来る。また、区間１から区間２の動作を繰り返すことにより、上記検出動作が繰り返され、区間１，２の時間ｔ３において、光電変換量を連続して検出する事が出来る。
【０１０７】
上記構成の光電変換装置を備えた２次元イメージセンサにおける他の検出動作について、図７および図８を用いて説明する。図７は、２次元イメージセンサの動作の流れを示すフローチャートである。
【０１０８】
この図に示すように、２次元イメージセンサの動作は、全ての画素における補助容量１７に所定の電荷を充電（一括充電）する一括充電期間（ステップＳ１〜Ｓ４）と、バックライトユニット１８から光を照射する光照射期間（ステップＳ５）と、各画素の画像情報を取得するスキャン期間（ステップＳ６〜１７）とからなる。
【０１０９】
図８は、図１に示した２次元イメージセンサの動作を示すタイミングチャートである。なお、図８では、１フレーム期間にスキャンするライン数（行数）が５１２本の場合の例を示している。
【０１１０】
また、図８では、スキャン期間が時間ｔ１〜ｔ５、一括充電期間が時間ｔ５〜ｔ９、光照射期間がｔ９〜ｔ１（次のフレーム期間において１行目のスキャンを開始する時間ｔ１）のタイミングでそれぞれ行われるものとしている。ここで、時間ｔ５〜ｔ９において行われる一括充電は、次のフレームにおいてスキャン処理を行うためになされるものである。すなわち、時間ｔ１〜ｔ５におけるスキャン処理が行われる前には、その前のフレーム期間において一括充電がなされているものとする。ただし、以下の説明では、説明の便宜上、一括充電期間（時間ｔ６）から動作を開始するものとして説明する。
【０１１１】
（１）一括充電期間
まず、時間ｔ６（図８参照）で、コントロール・通信基板２４が、全ての画素におけるＴＦＴ７をオンにする。すなわち、コントロール・通信基板２４からの指示に基づいて、駆動ＩＣ１９が全てのＴＦＴ７に対するゲート駆動信号をオンにする（ステップＳ１（図７参照））。
【０１１２】
なお、この際、積分アンプ３３のリセットスイッチ３０がオンとなっているものとする。したがって、ＴＦＴ７がオンになることによって、ボトムゲート電極１１からドレインＤとソースＳヘ電荷が漏れ込むフィードスルー現象が生じるが、ＴＦＴドレイン電圧は基準電圧Ｖｒｅｆになる。
【０１１３】
ここで、全てのゲート駆動信号をオンにするための方法について、以下に説明する。図９は、駆動ＩＣ１９に搭載されるゲートドライバの概略回路図を示している。なお、この図では、２５６出力構成の場合を示しているが、より多くのゲート（ゲートライン）の駆動を行う場合には、複数のゲートドライバを、カスケード接続して駆動すればよい。
【０１１４】
図９に示したゲートドライバは、カスケード接続された複数のＤ-TYPEのフリップフロップからなるシフトレジスタ５１と、フリップフロップと同数のＡＮＤゲート５２とからなる。なお、図９におけるシフトレジスタ５１は、Ｄ-TYPEのフリップフロップを用いているが、これに限らず、他のタイプのフリップフロップを用いてもよい。
【０１１５】
ＯＥ端子(ローアクティブ)はゲートドライバ出力(ＯＧ１〜ＯＧ２５６)の出力制御を行うものであり、ＯＥ端子がハイの場合には、全出力はローレベルに保たれるようになっている。ＯＥ端子からの出力イネーブル信号は各ＡＮＤゲート５２の一方の入力端子に入力され、シフトレジスタ５１における各段のフリップフロップの出力端子Ｑからの出力信号はそれぞれ対応するＡＮＤゲート５２の他方の入力端子に入力される。
【０１１６】
図１０（ａ）および図１０（ｂ）は、図９に示したゲートドライバによって、全ての出力線を同時にオンにする方法を説明するためのタイミング図であり、２つの方式（方式Ａおよび方式Ｂ）を示している。
【０１１７】
図１０（ａ）に示した方式Ａは、スタートパルス(ＳＴＰＬ）及び、シフトクロック（ＣＬＯＣＫ）を入力することによって全ての出力を同時に駆動する方法である。
【０１１８】
方式Ａでは、期間ｔａ１〜ｔａ４で全てのシフトレジスタ５１の出力（ＯＧ１ｉ〜ＯＧ２５６ｉ）がオンされる。そして、期間ｔａ２からｔａ３で、ＯＥ端子がローとされることにより、シフトレジスタ５１の各出力（ＯＧ１ｉ〜ＯＧ２５６ｉ）が出力端子（ＯＧ１〜ＯＧ２５６）へ出力される。この方式では、図９のフリップフロップのＰＲＥＳＥＴ端子、ＣＬＥＡＲ端子が不要であるので、シフトレジスタ５１の回路構成が簡単になる。
【０１１９】
図１０（ｂ）に示した方式Ｂは、シフトレジスタ５１のＰＲＥＳＥＴ端子をオンとすることにより、期間ｔｂ１〜ｔｂ４でシフトレジスタ５１の各出力（ＯＧ１ｉ〜ＯＧ２５６ｉ）をオンにさせる。そして、期間ｔｂ２らｔｂ３でＯＥ端子がローとされることにより、シフトレジスタ５１の各出力（ＯＧ１ｉ〜ＯＧ２５６ｉ）が出力端子（ＯＧ１〜ＯＧ２５６）へ出力される。この方式では、ＣＬＯＣＫによる制御がないので、全てのゲート駆動信号をオンにするのに要する時間を方式Ａに比べて短くすることができる。
【０１２０】
これらの方式Ａまたは方式Ｂのいずれかの方法により、全てのゲート駆動信号をオンにすることが可能である。
【０１２１】
次に、時間ｔ７で、コントロール・通信基板２４は、ＣＳ電極駆動電圧をオン（Ｖｃｓ）にする（ＣＳ電極駆動信号をオンにする）（ステップＳ２）。これにより、補助容量１７より電荷(正孔)がＴＦＴ７のドレインに流れ込むが、積分アンプ３３がリセットされているため、この電荷は消滅する。
【０１２２】
次に、時間ｔ８で、コントロール・通信基板２４は、全ての画素におけるＴＦＴ７をオフにする。すなわち、コントロール・通信基板２４からの指示に基づいて、駆動ＩＣ１９が全てのＴＦＴ７に対するゲート駆動信号をオフにする（ステップＳ３）。これにより、ＴＦＴ７の主にゲートとソースＳとの間の寄生容量によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が積分アンプ３３の帰還容量３９に流れ込むが、積分アンプ３３はリセット状態のため、流れ込んで来た電荷は消滅する。
また、ＴＦＴ７の主に、ゲートとドレインＤとの間の寄生容量によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が補助容量１７に流れ込む。これにより、ＴＦＴドレイン電圧はＷ１だけ下降する。
【０１２３】
次に、時間ｔ９で、コントロール・通信基板２４は、ＣＳ電極駆動電圧をオフ（Ｖ０）にする（ＣＳ電極駆動信号をオフにする）（ステップＳ４）。ＣＳ電極駆動電圧Ｖｃｓがオフされると、ＴＦＴのドレイン電圧はＴＦＴがオフされて非導通になっているため、ＣＳ電極駆動電圧４０のオン−オフ電圧の差に相当する分(値Ｗ２)だけ下降する。これにより、全ての画素における補助容量１７に所定量の電荷が充填（一括充電）される。
【０１２４】
（２）光照射期間
次に、時間ｔ９から次のフレーム期間において１行目のゲートラインに対するスキャンを開始する時間ｔ１まで、コントロール・通信基板２４は、バックライトユニット１８を制御して光を照射させる（ステップＳ５）。上記したように、バックライトユニット１８から照射された光は、センサ基板２０における開口部６を介して原稿に照射される。そして、原稿によって反射された光は、ＴＦＴ７に照射される。これにより、ＴＦＴ７をオフにした状態で、ＴＦＴ７に所定の期間だけ原稿からの反射光が照射されることになる。
【０１２５】
この結果、原稿によって反射された光が照射されたＴＦＴ７では、ソース・ドレイン電極間を光電流が流れる。これにより、補助容量１７の電荷は、ＴＦＴ７のソース側に流れ、それに伴ってＴＦＴドレイン電圧は上昇する。
【０１２６】
一方、光が照射されないＴＦＴ７では、光電流が発生しないため、補助容量１７の電荷量は保持され、ＴＦＴドレイン電圧も変化しない。
【０１２７】
（３）スキャン期間
次に、各画素の画像情報を取得するスキャン期間に移行する。なお、スキャン処理は、ライン毎に順次行われる。すなわち、１行目から、最終行（例えば５１２行）まで、順次、同様のスキャン処理が行われる。
【０１２８】
まず、時間ｔ１で、コントロール・通信基板２４が、スキャンを行うラインにおける各画素の積分アンプ３３のリセットスイッチ３０をオンからオフに切り替え、積分アンプ３３のリセットを解除する（ステップＳ６）。
【０１２９】
次に、時間ｔ２で、コントロール・通信基板２４は、駆動ＩＣ１９を制御して、スキャンを行うラインにおける各画素のゲート駆動信号をオンにする（ステップＳ７）。すなわち、スキャンを行うＴＦＴ７をオンにする。
【０１３０】
ここで、ゲート駆動信号がオンされ、ＴＦＴ７がオンすると、ゲートＧからドレインＤとソースＳヘ電荷が漏れ込むフィードスルー現象が生じ、電荷（正孔）が漏れ込む。このとき、補助容量１７に注入された電荷（電子）もソースＳ側へ流れ、積分アンプ３３の出力は上昇する。
【０１３１】
なお、この時ソースＳ側へ流れる電荷量は、ＴＦＴ７への光の照射の状況により異なる。すなわち、ＴＦＴ７は、照射された光量に応じて抵抗値が変化する光検出素子であるため、原稿からの反射光が当たるＴＦＴ７（画素）と、原稿からの反射光が当たらないＴＦＴ７（画素）では、ソースＳ側へ流れる電荷量が異なる。また、このようにしてソースＳ側へ流れた電荷は、積分アンプ３３の負入力へ入力される。
【０１３２】
次に、時間ｔ３で、入力された電荷量に比例する電圧が積分アンプ３３から出力される（ステップＳ８）。
【０１３３】
なお、図８におけるＴＦＴドレイン（ＴＦＴ７のドレインＤ）の電圧、積分アンプ３３の出力、ローパスフィルタ３４の出力、増幅アンプ３５の出力では、完全に光が当たるＴＦＴ７と光が当たらないＴＦＴ７の場合とを示している。そして、図８に示したように、光が当たるＴＦＴ７の積分アンプ３３の出力と、光が当たらないＴＦＴ７の積分アンプ３３の出力には、時間ｔ３においてＷ３の差が生じる。
【０１３４】
また、時間ｔ３では、積分アンプ３３から出力された値（信号）が、ローパスフィルタ３４を介して増幅アンプ３５に入力され、所定のゲインｇを掛けられ、増幅される（ステップＳ９）。すなわち、増幅アンプ３５において、上記の差Ｗ３にゲインｇを掛けることによりＷ３×ｇの出力が得られる。この増幅後の電荷量の差が、光が照射された画素と、照射されていない画素の検出値の差となる。
【０１３５】
また、時間ｔ３では、増幅アンプ３５で増幅された値が、サンプルホールド回路３６に送られ、一旦保持（サンプルホールド）される（ステップＳ１０）。
【０１３６】
次に、時間ｔ４で、コントロール・通信基板２４は、積分アンプ３３のリセットスイッチ３０をオフからオンに切り替える（ステップＳ１１）。これにより、積分アンプ３３の帰還容量３９がショートされ、積分アンプ３３の出力は、基準電圧Ｖｒｅｆになる。したがって、ローパスフィルタ３４および増幅アンプ３５の出力も基準電圧Ｖｒｅｆになる。
【０１３７】
次に、時間ｔ５で、コントロール・通信基板２４は、駆動ＩＣ１９を制御してゲート駆動信号をオフとさせ、ＴＦＴ７をオフにさせる（ステップＳ１２）。これにより、ＴＦＴ７の主にゲートＧとソースＳとの間の寄生容量によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が積分アンプ３３の帰還容量３９に流れ込むが、積分アンプ３３はリセット状態のため、流れ込んで来た電荷は消滅する。これに対して、ＴＦＴ７の主にゲートＧとドレインＤとの間の寄生容量によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が補助容量１７に流れ込みＴＦＴドレイン電圧はＷ１だけ下降する。
【０１３８】
次に、コントロール・通信基板２４は、全てのラインに対して、ステップＳ６〜Ｓ１２までの処理を行ったか否かを判断する（ステップＳ１３）。
そして、上記の処理を行っていないラインが残っている場合には、残っているラインに対してステップＳ６〜Ｓ１２の処理を行う。
【０１３９】
一方、全てのラインについてＳ６〜Ｓ１２の処理を終えた場合には、コントロール・通信基板２４は、サンプルホールド回路３６にサンプルホールドしている値を、アナログマルチプレクサ３７の複数入力の各入力に出力させる（ステップＳ１４）。
【０１４０】
そして、アナログマルチプレクサ３７に入力された値は、Ａ／Ｄ変換回路３８に出力され、Ａ／Ｄ変換回路３８にて、アナログデータからデジタルデータに変換されて画像データとされる（ステップＳ１５）。
【０１４１】
また、Ａ／Ｄ変換回路３８によって生成された画像データは、コントロール部３１および検出プリント基板２６を介してコントロール・通信基板２４に出力される（ステップＳ１６）。
【０１４２】
次に、コントロール・通信基板２４は、全てのフレームのスキャンを完了したか否かを判断する（ステップＳ１７）。そして、スキャンを行っていないフレームが残っている場合には、次のフレームについて、ステップＳ１からの処理を行う。一方、全てのフレームのスキャンを完了した場合には、コントロール・通信基板２４は、動作を終了する。
【０１４３】
以上のように、一括充電期間、光照射期間、スキャン期間を１回（１サイクル）行うことにより、各画素における光電変換量を１回検出することができる。また、一括充電期間、光照射期間、スキャン期間からなるサイクルを繰り返すことにより、各サイクルのスキャン期間における時間ｔ３において各画素における光電変換量を連続して検出する事が可能となる。
【０１４４】
また、２次元イメージセンサでは、ＴＦＴ７にフォトセンサ機能と画素選択機能とを持たせている。
これにより、フォトセンサ部（センサ基板２０）を小さくし、画素を高密度化させることができ、かつ、構造が簡単なフォトセンサを実現できる。
【０１４５】
また、２次元イメージセンサでは、補助容量１７に所定量の電荷を充填しておき、この補助容量１７に充填した電荷が、光電流として所定の時間流出した後、補助容量１７に蓄積されている電荷を差分することによって得られる電荷量を、光電変換量として検出している。
【０１４６】
このため、光照射時に生じた光電流そのものを検出する場合に比べて、ダイナミックレンジの大きな光電変換装置を実現することができる。
【０１４７】
また、２次元イメージセンサでは、ＣＳ電極駆動電圧Ｖｃｓを用いることにより、補助容量１７に所定量の電荷を一括充電することが可能となっている。
【０１４８】
これにより、複雑な構造を必要とせず、単純なタイミング制御で各画素における補助容量１７への電荷の充填（充電）を行うことができ、かつ、ダイナミックレンジの大きなフォトセンサを実現できる。
【０１４９】
ここでも、前述のように、光が照射されている画素ときのＴＦＴ７のゲートＧには、２種類のゲート電圧（Ｖｇｌ＝ＨｉｇｈとＶｇｌ＝Ｌｏｗ）が選択的に印加されるようになっている。この場合、図８から、ＴＦＴのドレイン電圧は、ゲート電圧Ｖｇｌ＝Ｈｉｇｈを印加したときのほうが、ゲート電圧Ｖｇｌ＝Ｌｏｗを印加したときよりも上昇していることが分かる。
【０１５０】
ここで、上記構成のフォトセンサのあらに別の動作について図１１のタイミングチャートを参照しながら以下に説明する。なお、図１１に示すタイミングチャートは、上述した図６に示すタイミングチャートとほぼ同じであるが、区間（２）における積分アンプの出力、ローパスフィルタの出力、増幅アンプの出力の極性が逆になっている点で異なる。
【０１５１】
すなわち、図１１は、本装置における各部のタイムチャートを波形Ａ〜Ｈによって示している。ここで本タイムチャートでは、繰り返し簡易な方法で光電変換量を求めることができることを説明するため、また動作と動作の繋がりをわかり易く説明するために２回の動作を区間を分けて説明する。
【０１５２】
なお、このタイムチャートでは、説明する便宜上、区間１の時間ｔ１以前に補助容量１７には電荷は存在しないとし、また波形ＤのＣＳ電極駆動電圧をＶ２、波形ＥのＴＦＴ７のドレイン電圧をＶｒｅｆにしている。
（１）区間１の時間ｔ１〜ｔ３
波形Ｂに示すように、区間１の時間ｔ１で積分アンプ３３のリセットスイッチ３０がオンからオフされ、積分アンプ３３のリセットが解除される。
【０１５３】
波形Ｃに示すように、時間ｔ２でゲート駆動信号がオンされ、ＴＦＴ７がオンすると、ゲートからドレインＤとソースＳヘ電荷が漏れ込むフィードスルー現象が生じ、漏れ込んできた電荷（正孔）により、波形Ｆに示すように積分アンプ３３の出力は下降する。フィードスルー現象は、ＴＦＴ７では、ゲートとドレインＤとの間、及びゲートとソースＳとの間に、ゲートとオーバーラップする部分（図４参照）があり、該オーバーラップ部分に寄生容量４１が存在しているために起こる。
【０１５４】
波形Ｆに示すように、積分アンプ３３の出力が、時間ｔ３で時間ｔ１時よりも値Ｗ１下降しているのは、フィードスルー現象の影響である。また、このとき、積分アンプ３３の出力は、センサ基板２０のデータライン２３の時定数により、立ち下がりが遅れることとなる。
【０１５５】
波形Ｇに示すように、積分アンプ３３の出力が入力されるローパスフィルタ３４の出力は、時間ｔ２から積分アンプ３３の出力値に向かって時定数を持って下降していく。この下降幅は、最終的に値Ｗ１になる。
【０１５６】
波形Ｈに示すように、ローパスフィルタ３４の出力が入力される増幅アンプ３５の出力は、積分アンプ３３の出力値×Ｇ（ゲイン）に向かって下降していく。この下降幅は最終的に値Ｗ１×Ｇになり、この値を時間ｔ３（波形Ａに示すサンプルホールド信号におけるパルス出力のタイミング）でサンプルホールドする。この値Ｗ１×Ｇがフィードスルー信号成分である。このように区間１においてもサンプルホールドすることとしたのは、回路の動作として、後述する区間２と同一のタイミングで動いていることを前提としているためである。
【０１５７】
また、波形Ｄに示すように、ＣＳ電極駆動電圧４０は本実施例においては、２値の電圧（Ｖ２，Ｖ３）をとるがｔ１〜ｔ３においては、Ｖ２の値をとる。Ｖ２とＶ３の関係は、Ｖ２＞Ｖ３である。このＶ２、Ｖ３は、補助容量１７の容量結合により、ＴＦＴ７のドレインＤと接続されており、ＴＦＴ７のオフ時に、波形Ｄの時間ｔ６に示すようにＣＳ電極駆動電圧をＶ２からＶ３へ下降させると、波形Ｅの時間ｔ６〜ｔ１に示すようにＴＦＴドレイン電圧も相対的にＶ２−Ｖ３の電位差分（Ｗ３）下降する。
【０１５８】
なお、ＶｒｅｆとＶ２、Ｖ３との大小関係は、必ずしも、Ｖ２＞Ｖｒｅｆ＞Ｖ３であるとは限らない。これは、コンデンサによる容量結合なので、すなわち、Ｖ２とＶ３の電位差でＶｒｅｆの電位差を作るので、補助容量への充電量、ＬＳＩの動作電圧などにより、大小関係が決まるからである。
【０１５９】
（２）区間１の時間ｔ４〜ｔ６
波形Ｂに示すように、区間１の時間ｔ４で積分アンプ３３のリセットスイッチ３０がオフからオンされると、積分アンプ３３の帰還容量３９がショートされ、波形Ｆに示すように積分アンプ３３の出力は、基準電圧（Ｖｒｅｆ）になる。この為、波形Ｇおよび波形Ｈに示すようにローパスフィルタ３４および増幅アンプ３５の出力もＶｒｅｆになる。なお、波形Ｅに示すように、ＴＦＴ７のドレイン電圧もＶｒｅｆを維持する。
【０１６０】
また、時間ｔ４以前に、ゲート駆動信号がオンの状態で、積分アンプ３３が、その作用（仮想短絡）によって電荷を全て帰還容量３９に引っ張ってくるから、補助容量１７は、電荷が開放された状態（電圧ｖｒｅｆに対して電荷が０）となる。したがって、積分アンプ３３および帰還容量３９は、光の照射前に補助容量１７の電荷を開放する開放手段として機能する。上記のようにＴＦＴ７のドレイン電圧がＶｒｅｆになっているのは、ＴＦＴ７のドレイン側で発生した電荷が積分アンプ３３の帰還容量３９に全て移動するからである。
【０１６１】
なお、積分アンプ３３は、リセットスイッチ３０がオン／オフによらず、入力端子上の電荷を、帰還容量に３９に引っ張って来るように動作する。但し、帰還容量３９の電荷を０にするには、リセットスイッチ３０をオンする。
【０１６２】
また、説明の便宜上、区間１の時間ｔ１以前に補助容量１７には電荷は存在しないと仮定したが、上記のとおり、補助容量１７に電荷が存在していたとしても、ゲート駆動信号がオンの状態で、時間ｔ４にてリセットスイッチ３０をオフからオンにすることによって、補助容量１７の電荷を０にすることができる。
【０１６３】
波形Ｃに示すように、時間ｔ５でＴＦＴ７のゲート駆動信号がオフされると、ＴＦＴ７の主にゲートとソースＳとの間の寄生容量４１によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が、積分アンプ３３の帰還容量３９に流れ込むが、波形Ｂに示すように積分アンプ３３はリセット状態（オンの状態）のため、流れ込んで来た電荷は消滅する。これに対して、ＴＦＴ７の主にゲートとドレインＤとの間の寄生容量４１によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が、補助容量１７に流れ込み、波形Ｅに示すようにＴＦＴ７のドレイン電圧は、Ｗ２だけ下降する。また、ゲート駆動信号がオフ状態なので、補助容量１７の電荷が積分アンプ３３に引っ張られることもない。
【０１６４】
次いで、波形Ｄに示すように時間ｔ６でＣＳ電極駆動電圧４０がＶ２から、Ｖ３に降圧されると、それに伴いドレインＤの電位が、値Ｗ３下降する。
【０１６５】
時間ｔ６において、ＴＦＴ７に光２がバックライトユニット１８により所定の時間照射されると、光電流により、補助容量１７に、ＴＦＴ７のソースＳ側から電荷が流れ補助容量１７に電荷が蓄積される。それに伴ってＴＦＴ７のドレイン電圧は上昇する（区間１のｔ６〜区間２のｔ１（波形Ｅの破線））。また、光２が照射されないＴＦＴ７では、光電流が発生しないため、補助容量１７に電荷は流れ込まず、ＴＦＴ７のドレイン電圧も変化しない（区間１のｔ６〜区間２のｔ１（波形Ｅの実線））。
【０１６６】
上述の光電流による補助容量１７への電荷の充電は、ＴＦＴ７のドレイン側の電圧を、Ｖｒｅｆから変化させ、ＴＦＴ７のソースＳ−ドレインＤ間に発生した電圧差により、ＴＦＴ７の受光時のオフ抵抗を通して、補助容量１７へ電荷を充電するようにしている。
【０１６７】
上記Ｖ２−Ｖ３の電位差を大きくすれば、ＴＦＴ７のドレインＤとソースＳ間の電位差も大きくなり、光２が照射された場合に、ＴＦＴ７を流れる電荷量を増やすことが出来る。これにより、光２が照射された画素と、光２が照射されない画素との充電量の差（充電差）をより大きく出来る。さらに、Ｖ２−Ｖ３の電位差を大きくする事により、光２が照射されない画素と、光２が照射される画素との一定量の充電差を作るのに要する光２の照射時間を短くする事が出来る。
【０１６８】
ここでも、前述のように、光が照射されている画素ときのＴＦＴ７のゲートＧには、２種類のゲート電圧（Ｖｇｌ＝ＨｉｇｈとＶｇｌ＝Ｌｏｗ）が選択的に印加されるようになっている。この場合、図１１から、ＴＦＴのドレイン電圧は、ゲート電圧Ｖｇｌ＝Ｈｉｇｈを印加したときのほうが、ゲート電圧Ｖｇｌ＝Ｌｏｗを印加したときよりも上昇していることが分かる。
【０１６９】
（３）区間２の時間ｔ１〜ｔ３
波形Ｂに示すように、区間２の時間ｔ１で積分アンプ３３のリセットスイッチ３０がオンからオフされ、補助容量１７に蓄積された電荷を帰還容量３９に引っ張る前準備として積分アンプ３３のリセットが解除される。また、ＣＳ電極駆動電圧がＶ３よりＶ２に昇圧されると、補助容量１７の電圧は、値Ｗ３上昇する。
【０１７０】
また、波形Ｃに示すように、時間ｔ２でゲート駆動信号がオンされ、ＴＦＴ７がオンすると、ゲートからドレインＤとソースＳヘ電荷が漏れ込むフィードスルー現象が生じ、漏れ込んできた電荷（正孔）により、波形Ｆに示すように、積分アンプ３３の出力は下降する。このとき、区間１の時間ｔ５、区間１のｔ６〜区間２のｔ１で補助容量１７に注入された電荷（電子）もソースＳ側へ流れ、帰還容量３９に引っ張られて蓄積される。
【０１７１】
この時間ｔ２で、ＴＦＴ７のドレイン電圧がＶｒｅｆになり、次の光照射に備えて補助容量１７の電荷が開放された状態となる。言い換えると、ＴＦＴ７のドレイン電圧をＶｒｅｆにするように、積分アンプ３３が、補助容量１７に蓄積された電荷（電子）を、全て帰還容量３９に引っ張ってくる。
【０１７２】
ここで、時間ｔ２〜ｔ５における波形Ｆに示すように、光２が当たるＴＦＴ７（画素）と光２が当たらないＴＦＴ７（画素）とで、積分アンプ３３の出力の下降幅が異なる。これは、区間１の時間ｔ５、区間１のｔ６〜区間２のｔ１で補助容量１７に注入された電荷量が、ＴＦＴ７への光２の照射の状況により異なるためである。
【０１７３】
具体的には、光２が当たらないＴＦＴ７の場合、フィードスルー現象に起因する電荷（ｔ５での電子と、ｔ２での正孔）のみが帰還容量３９に引っ張られて蓄積されるのに対し、光２が当たるＴＦＴ７の場合、フィードスルー現象に起因する電荷（ｔ５での電子と、ｔ２での正孔）と、光電流によって補助容量１７に注入された電荷（正孔）が合算され、帰還容量３９に蓄積される電荷量に違いが生じる。
【０１７４】
この結果、波形Ｆの時間ｔ２〜ｔ５において実線にて、光２が当たらないＴＦＴ７に接続された積分アンプ３３の出力を示すように、積分アンプ３３の出力はＶｒｅｆから僅かに下降するのに対し、破線にて光２が当たるＴＦＴ７に接続された積分アンプ３３の出力を示すように、その出力はさらにＷ４下降する。すなわち、光２が当たっていたＴＦＴ７の積分アンプ３３の出力と、光２が当たっていないＴＦＴ７の積分アンプ３３の出力にはＷ４（ｔ３）の差が出る。
【０１７５】
なお、積分アンプ３３は反転増幅回路なので、ｔ６〜ｔ１におけるＴＦＴ７のドレイン電圧の高い方（破線）の波形Ｅは、ｔ２〜ｔ５における積分アンプ３３の出力では、出力の低い方（破線）の波形Ｆとなる。
【０１７６】
この下降は、波形Ｈに示すように最終的に、増幅アンプ３５の出力として値Ｗ４×Ｇになり、この値を時間ｔ３（波形Ａに示すサンプルホールド信号におけるパルス出力のタイミング）でサンプルホールド回路３６によりサンプルホールドする（光電変換量検出手段）。このサンプルホールドした値が、光２が照射された画素と、光２が照射されていない画素の検出値の差となる。この値をアナログマルチプレクサ３７、Ａ／Ｄ変換回路３８、コントロール部３１を介して光電変換量として出力する。
【０１７７】
ここでも、前述のように、光が照射されている画素ときのＴＦＴ７のゲートＧには、２種類のゲート電圧（Ｖｇｌ＝ＨｉｇｈとＶｇｌ＝Ｌｏｗ）が選択的に印加されるようになっている。この場合、図１１から、ＴＦＴのドレイン電圧は、ゲート電圧Ｖｇｌ＝Ｈｉｇｈを印加したときのほうが、ゲート電圧Ｖｇｌ＝Ｌｏｗを印加したときよりも上昇していることが分かる。
【０１７８】
（４）区間２の時間ｔ４〜ｔ５
波形Ｂに示すように、区間２の時間ｔ４で積分アンプ３３のリセットスイッチ３０がオフからオンされると、積分アンプ３３の帰還容量３９がショートされ、次の光照射に備えて帰還容量３９の電荷を０にする。また、これに伴って、積分アンプ３３の出力は、基準電圧（Ｖｒｅｆ）に復帰する。この為、波形Ｇ及び波形Ｈに示すようにローパスフィルタ３４および増幅アンプ３５の出力もＶｒｅｆに復帰する。
【０１７９】
次に、波形Ｃに示すように、時間ｔ５でゲート駆動信号がオフされると、ＴＦＴ７の主にゲートとソースＳとの間の寄生容量４１によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が、積分アンプ３３の帰還容量３９に流れ込むが、積分アンプ３３はリセット状態のため、流れ込んで来た電荷は消滅する。
【０１８０】
これに対して、ＴＦＴ７の主にゲートとドレインＤとの間の寄生容量４１によるフィードスルー現象により、電荷（電子）が、補助容量１７に流れ込み、波形Ｅに示すように、ＴＦＴドレイン電圧は、Ｗ２だけ下降する。次いで、波形Ｄに示すように時間ｔ６でＣＳ電極駆動電圧がＶ２から、Ｖ３に降圧されると、それに伴いドレインＤの電位が、Ｗ３の全体を下降する。
【０１８１】
このように、補助容量１７の電荷開放と帰還容量３９のリセットが完了した時間ｔ６において、ＴＦＴ７に光２が所定の時間照射されると、光電流により、補助容量１７に、ＴＦＴ７のソースＳ側から電荷が流れ、それに伴ってＴＦＴ７のドレイン電圧は上昇する（区間２のｔ６〜（波形Ｅの破線））。また、光が照射されないＴＦＴ７では、光電流が発生しないため、補助容量１７に電荷は流れ込まず、ＴＦＴ７のドレイン電圧も変化しない（区間２のｔ６〜（波形Ｅの実線））。
【０１８２】
以上のように、区間１から区間２の動作を１回行うことにより、区間２の時間ｔ３において光電変換量を１回検出することができる。また、実際の駆動においては区間２〜区間２の動作を繰り返すことにより、上記検出動作が繰り返され、時間ｔ３において、光電変換量を連続して検出する事が出来る。
【０１８３】
上記構成のフォトセンサを用いた画像読取装置では、原稿の色、すなわちモノクロであるかカラーであるかを特に考慮して説明していないが、以下においては、原稿がカラーであるかモノクロであるかを判断し、それぞれの場合（カラーモード、モノクロモード）においてセンサの感度を最大にするような制御について説明する。
【０１８４】
ここで、上記構成のフォトセンサを複合画像読取装置に適用した場合について説明する。すなわち、本実施の形態にかかる２次元イメージセンサ（本センサ）は、原稿（新聞や雑誌，名詞，写真，バーコード，２次元コード（ＱＲコード（Quick Response code）等）など）の画像を取り込んで、デジタルの画像データとして外部の情報処理装置に出力する、小型（ハンディタイプ）のイメージセンサ（画像読取装置）である。
【０１８５】
本センサでは、原稿の読み取りたい部分をセンサ基板（２次元の光検出アレイ）の表面に密着させる。そして、センサ基板の裏面に配されたバックライトの光を原稿に照射し、その反射光を、センサ基板にマトリクス状に形成された受光画素によって受光する。
このとき、センサ基板の各受光画素は、原稿画像における微小部分（各受光画素に対向する部分）からの反射光をそれぞれ受光し、微小部分に応じた画像データ（画素データ）を生成する。
【０１８６】
そして、本センサでは、各受光画素の生成した画素データを処理する（集める）ことによって、センサ基板に密着している全原稿部分の画像データ（原稿画像データ；画像の電子データ）を取得するようになっている。
すなわち、本センサは、原稿の画像を２次元的に読み取るタイプの、機械的走査の不要な、小型，薄型，軽量であり、かつ振動に強い密着型２次元イメージセンサ（エリアセンサ）である。
【０１８７】
図１２は、本センサの構成を示すブロック図である。この図に示すように、本センサは、バックライト部１１１、ＬＥＤ制御部１１２、センサ部（センサ基板）１１３、センサ制御部１１４、信号処理部１１５、外部インターフェース（外部Ｉ／Ｆ）１１６、ＣＰＵ１１７を備えた構成である。
【０１８８】
ここで、バックライト部１１１は、図１に示すバックライトユニット１８に相当し、センサ部１１３は、図１に示すセンサ基板２０に相当している。また、ＬＥＤ制御部１１２、外部Ｉ／Ｆ１１６、ＣＰＵ１１７は、図４に示すコントロール・通信基板２４に相当し、信号処理部１１５は、図４に示す検出ＩＣ２５および検出プリント基板２６に相当し、センサ制御部１１４は、図４に示す駆動ＩＣ１９および駆動プリント基板２１に相当し、センサ部１１３は、図４に示すセンサ基板２０に相当し、バックライト部１１１は、図４に示すバックライトユニット１８に相当している。
【０１８９】
上記バックライト部（照明部）１１１は、３色（赤，緑，青）の光を生成する３種類のＬＥＤを備えており、これら３色の光を原稿に照射するバックライト基板である。
【０１９０】
上記センサ部（画像データ生成部，光検出アレイ）１１３は、マトリクス状に配列された複数の受光画素を有する、平板状のセンサ基板（２次元の光検出アレイ）である。
【０１９１】
図１３は、バックライト部１１１およびセンサ部１１３の構成を示す断面図である。
【０１９２】
この図に示すように、バックライト部１１１およびセンサ部１１３は、互いに積層されている。そして、バックライト部１１１は、導光体１２４，光散乱板１２２，集光レンズシート１２１およびＬＥＤ１２３を備えている。
【０１９３】
上記ＬＥＤ（照明部，発光素子）１２３は、赤色(Ｒ)、緑色(Ｇ)、青色(Ｂ)の光を導光体１２４に照射する、３種類のＬＥＤを備えた発光ダイオード（light-emitting diode）である。
【０１９４】
上記導光体１２４は、ＬＥＤ１２３の光を側面から入射し、表面（光散乱板２２側の面）から、面状光として出射するものである。
【０１９５】
上記光散乱板１２２は、導光体１２４から照射された光を散乱させて、輝度の均一性を図るものである。集光レンズシート１２１は、光散乱板１２２を透過した均一輝度の光の進路を、センサ部１１３に向けるよう調整するものである。集光レンズシート１２１、光散乱板１２２は、必要に応じて設けると良い。
【０１９６】
また、図１３に示すように、センサ部１１３は、透明基板１３１上に、フォトセンサ群（受光部）１３２の形成されたものである。
【０１９７】
上記透明基板１３１は、ガラスや石英等からなる透明な絶縁性基板である。
【０１９８】
上記フォトセンサ群１３２は、本センサの受光画素となるフォトセンサを、透明基板１３１上にマトリクス状に配列したものである。
【０１９９】
図１２に示したＬＥＤ制御部（照明部）１１２は、バックライト部１１１の３種類のＬＥＤを独立に駆動（ＯＮ／ＯＦＦ）するための駆動回路である。
【０２００】
上記センサ制御部（画像データ生成部，受光部）１１４は、センサ部１１３における各フォトセンサ１３３を駆動（電源供給など）するための回路である。
【０２０１】
上記信号処理部（画像データ生成部，制御部）１１５は、センサ部１１３の各フォトトランジスタ（図示せず）から画素データを取得するものである。
【０２０２】
さらに、外部Ｉ／Ｆ１１６は、本センサに接続されたパーソナルコンピュータ（ＰＣ）との通信（原稿画像データの送信，ＰＣユーザーからの指示入力の受信）を制御するインターフェイスである。
【０２０３】
上記ＣＰＵ（画像データ生成部、制御部）１１７は、本センサの全動作を制御する、本センサの中枢部である。
【０２０４】
すなわち、上記ＣＰＵ１１７は、ＬＥＤ制御部１１２，センサ制御部１１４，信号処理部１１５を制御して、原稿画像の全微小部分に応じた画素データを取得する。そして、これらの画素データを処理して、センサ部１１３に密着している画像全体に応じた１画像データを生成する機能を有している。
【０２０５】
ここで、ＣＰＵ１１７による、画像読取処理（原稿画像データの生成動作）について説明する。
【０２０６】
まず、ユーザーは、原稿の読み取りたい部分に本センサのセンサ部１１３を密着させる。そして、ユーザーは、本センサに接続されているＰＣに対し、画像読取の指示を入力する。
【０２０７】
ＰＣを介してから画像読取の指示入力を受けると、ＣＰＵ１１７は、ＬＥＤ制御部１１２を制御して、バックライト部１１１から原稿に向けて照射光を照射する。
【０２０８】
この照射光は、センサ部１１３における透明基板１３１および各フォトセンサ１３３の開口部を透過し、原稿（原稿の微小部分）に反射されて、フォトトランジスタに照射される。なお、原稿からの反射光量は、光の照射された微小部分における反射率（すなわち色）に応じて決定される。
【０２０９】
また、ＣＰＵ１１７は、センサ制御部１１４を制御して、フォトトランジスタをアクティブにしておく。
【０２１０】
これにより、フォトトランジスタに、原稿Ｐからの照射光量に応じたドレイン電流が流れる。また、フォトトランジスタに接続された補助容量には、あらかじめ所定の電荷がプリチャージされている。従って、この補助容量から、上記のドレイン電流量に応じた量の電荷が流出する。
【０２１１】
そして、信号処理部１１５が、ＣＰＵ１１７の制御により、チャージアンプ（図示せず）等を用いて、各フォトセンサ１３３の補助容量から流出した電荷量に基づいた、電圧信号を生成する。
【０２１２】
さらに、信号処理部１１５は、生成した電圧信号を、アナログ―デジタルコンバータを用いて、デジタル信号に変換する。このデジタル信号が、原稿Ｐ（原稿画像）における微小部分に応じた（各受光画素（フォトセンサ１３３）に応じた）画素データとなる。
【０２１３】
その後、ＣＰＵ１１７が、これらの画素データに基づいて、バックライト部１１１に密着している全原稿画像に応じたデジタルの画像データ（原稿画像データ）を生成する。
【０２１４】
なお、ＣＰＵ１１７は、カラーの原稿画像データを得るためには、バックライト部１１１から、赤，緑，青の３色の光を原稿Ｐに向けて順に（それぞれ単独で）照射する。そして、それぞれの光で読み取った３つの原稿画像データを合成し、カラーの原稿画像データを生成することとなる。
【０２１５】
一方、モノクロの原稿画像データは、１種類の単色光（赤，緑，青のいずれか）を用いて得ることができる。
【０２１６】
次に、本センサの特徴的な画像読取方法である、仮読取を含む画像読取処理（複合画像読取処理）について説明する。
【０２１７】
この仮読取（仮読取工程）は、モノクロの原稿画像データを生成し、このデータを用いて、原稿画像の読み取りたい部分（所望の部分）にセンサ部１１３を密着させられているか否かをテストする（確認する）ための工程（センサ部１１３の位置合わせのための工程）である。
【０２１８】
複合画像読取処理では、仮読取で位置合わせを行った後、カラーの原稿画像データを生成（本読取）を行うこととなる。
【０２１９】
図１４は、ＣＰＵ１１７による複合画像読取処理の流れを示すフローチャートである。
【０２２０】
この図に示すように、複合画像読取処理では、ＣＰＵ１１７は、バックライト部１１１に密着している原稿画像に応じた原稿画像データを、ＬＥＤ１２３における単色（例えば緑色）のＬＥＤを用いて、モノクロで生成する（ステップＳ２１；仮読取）。
【０２２１】
そして、ＣＰＵ１１７は、モノクロの原稿画像データを、外部Ｉ／Ｆ１１６を介してＰＣに送信する。ＰＣは、図示しない表示画面を用いて、モノクロの原稿画像データをユーザーに表示する。
【０２２２】
そして、ユーザーは、モノクロの原稿画像データの表示に基づいて、センサ部１１３によって原稿の所望の部分を読み取れているか否かを判断する（ステップＳ２２）。そして、読み取れていないと判断した場合（センサ部１１３の位置が悪いと判断した場合）、ユーザーは、原稿上におけるセンサ部１１３の位置を変化させる。
【０２２３】
また、ＣＰＵ１１７は、所定周期（例えば、サブフレーム周期；約０．２秒間隔）で、モノクロの原稿画像データを生成し、ＰＣに送り続ける。そして、ＰＣは、受信した原稿画像データを、次々に、画面表示する。
【０２２４】
そして、ユーザーは、センサ部１１３を適宜的に移動させ、センサ部１１３の移動に応じて刻々と変化する表示画面上の原稿画像データを確認する。
【０２２５】
ここで、原稿における所望部分を読み取れる状態となったと判断した場合（センサ部１１３の位置が適切になったと判断した場合）、ユーザーは、ＰＣに対し、カラーの原稿画像データの生成を指示する。
【０２２６】
これを受けて、ＰＣは、本センサのＣＰＵ１１７に対し、カラーモード信号を送信する。カラーモード信号を受信したＣＰＵ１１７は、ＬＥＤ１２３における３色のＬＥＤを順に点灯し、カラーのカラーの原稿画像データを生成する（ステップＳ２３）。なお、カラーの原稿画像データに生成に要する時間は、約１秒である。
【０２２７】
図１５は、上記のカラーモード信号と、本センサの動作と示すタイミングチャートである。
【０２２８】
この図に示すように、カラーモード信号を受けるまで（カラーモード信号がハイとなるまで）、ＣＰＵ１１７は、緑色ＬＥＤを周期的に点灯させる（Ｇ点灯）。そして、ＣＰＵ１１７は、信号処理部１１５を制御して、緑色ＬＥＤの点灯の度に、緑色のモノクロの原稿画像データを生成し、ＰＣに送信する（画像生成（画像読み出し））。ここで、カラーモード信号を受けるまでは、読取スピードは高速モードとなり、カラーモード信号を受けた後は、読取スピードは低速モードとなる。ここで、高速モードとは、前述した６フレーム／秒の読取スピードであり、低速モードとは、前述した３フレーム／秒の読取スピードである。なお、これらの読取スピードに限定されるものではない。
【０２２９】
その後、ＰＣが、送信された画像を逐次的に表示する。
【０２３０】
また、ＣＰＵ１１７は、緑色ＬＥＤの点灯前に、センサ部１１３の受光画素（フォトセンサ）における補助容量の電荷を初期化する（プリチャージ状態（飽和状態）とする）。
【０２３１】
一方、カラーモード信号を受けると、ＣＰＵ１１７は、赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを順に点灯（Ｒ点灯，Ｇ点灯，Ｂ点灯）する。なお、各ＬＥＤの点灯の間に、上記の初期化を行う。そして、ＣＰＵ１１７は、各色に応じた原稿画像データを生成し、それらを合成してＰＣに送信する。そして、ＰＣが、受信したカラーの原稿画像データを表示画面に表示する。
【０２３２】
また、図１４に示すように、カラーの原稿画像データの表示を受けたユーザーは、原稿画像の所望部分をセンサ部１１３によって読み取れているか否か（所望部分にセンサ部１１３を密着させられているか否か）を、この時点で再確認する（ステップＳ２４）。
【０２３３】
そして、センサ部１１３の配置が悪いと判断した場合、ユーザーは、ＰＣに対し、再度の仮読取を指示する。この指示を受けて、ＰＣは、カラーモード信号の送信を停止し（カラーモード信号をローとし）、ＣＰＵ１１７に対し、仮読取の指示を送る。
【０２３４】
これを受けて、ＣＰＵ１１７は、処理をステップＳ１に戻し、緑色ＬＥＤを用いて、再度、モノクロの原稿画像データの生成を行う。
【０２３５】
一方、ステップＳ２４において、センサ部１１３の位置が適切であると判断した場合であって、カラー画像を保存するか否かを判断する（ステップＳ２５）。ここで、読み取ったカラーの原稿画像データを保存したい場合、ユーザーは、カラーの原稿画像データの保存をＰＣに指示する。これを受けて、ＰＣは、この原稿画像データを保存し（ステップＳ２６）、本センサのＣＰＵ１１７に対し、読取終了の指示を送信する。これを受けて、ＣＰＵ１１７は、複合画像読取処理を終了する。
【０２３６】
一方、保存は不要である場合、ユーザーは、その旨をＰＣに指示する。これを受けて、ＰＣは、ＣＰＵ１１７に対し、上記と同様に、センサのＣＰＵ１１７に対し、読取終了の指示を送信する。
【０２３７】
以上のように、本センサでは、ＣＰＵ１１７が、バックライト部１１１から照射される単色（緑色）の光に応じた原稿画像データ（モノクロ（単色）の原稿画像データ）を生成し、ユーザーに表示する仮読取（仮読取工程）を実行するようになっている。
【０２３８】
そして、本センサでは、このような仮読取工程の後、ユーザーの指示に基づいて、ＣＰＵ１１７が、複数色の光に応じた原稿画像データ（多色原稿画像データ）を生成する本読取（本読取工程）を行うようになっている。
【０２３９】
すなわち、本センサでは、仮読取工程において、単色（緑色）の原稿画像データを生成し、これによって読取状態（センサ部１１３の位置）をテストするようになっている。従って、仮読取工程でカラーの（多色の）原稿画像データを生成する構成に比して、原稿画像データの生成に関する消費電力や時間を低減させられる。このため、仮読取工程を短時間で行えるようになっている。
【０２４０】
また、仮読取工程で解像度や分解能を落とさないため、本読取工程と同様の鮮明な画像によって読取状態を確認できる。従って、本センサの読取状態を正確に確認できる。
【０２４１】
さらに、本センサでは、仮読取工程と本読取工程とを、同一のバックライト部１１１，センサ部１１３，信号処理部１１５，ＣＰＵ１１７によって行うようになっている。
【０２４２】
従って、仮読取工程用と本読取工程用との２つのセンサ部を備える構成に比して、仮読取工程と本読取工程とで、画像の読取状態にずれが生じない。
このため、仮読取工程の結果が良好であれば、本読取工程を同様に良好に実施できる（すなわち、仮読取工程の信頼性を高められる）。
【０２４３】
また、２つのセンサ部を備えることによるコストアップや、全体サイズの大型化を回避できる。
【０２４４】
また、本センサでは、図１４のステップＳ２１・２２に示したように、ＣＰＵ１１７が、ユーザーから指示（カラーモード（本読取工程）への移行指示）を受けるまで、仮読取工程を繰り返し行うように設定されている。
【０２４５】
従って、ユーザーは、本センサの読取状態（原稿に対するセンサ部１１３の位置）を変えながら、仮読取工程を連続的に実施できる。
【０２４６】
すなわち、高速の仮読取工程を繰り返すことで、モノクロの原稿画像データを連続的に（ほぼリアルタイムに）表示させながら、読取状態の調整（センサ部１１３の位置合わせ）を行える。従って、仮読取工程に要する時間を短縮できる。
【０２４７】
また、本センサでは、本読取工程でカラーの原稿画像データを生成する際、バックライト部１１１が、赤，緑，青の光を１色づつ原稿に照射する構成である。そして、ＣＰＵ１１７が、各色の原稿画像データをそれぞれ生成した後、それらを合成して、カラーの原稿画像データを生成するようになっている。
【０２４８】
すなわち、本読取工程では、ＣＰＵ１１７が、単色の原稿画像データを時分割で複数の生成し、それらを合成することとなる。従って、単色の原稿画像データのみを生成する仮読取工程に要する時間を、本読取工程に比して格段に早められる（３分の１程度とできる）。
【０２４９】
また、本センサは、原稿の画像を２次元的に読み取る、機械的走査の不要な密着型２次元イメージセンサ（エリアセンサ）である。従って、ラインセンサに比して、仮読取工程および本読取工程に要する時間を短縮できる。
【０２５０】
なお、ラインセンサを用いるスキャナでは、解像度を落としたとしても、仮読取工程によって原稿画像データを取得するために、ラインセンサの操作に数秒の時間がかかる。従って、仮読取工程で、原稿画像データを連続的に表示させることは困難である。
【０２５１】
また、本センサでは、センサ部１１３をバックライト部１１１の上部に配置している。そして、バックライト部１１１を透過した光を原稿で反射させ、センサ部１１３に照射させるようになっている。このため、原稿およびセンサ部１１３への光照射に関し、光学系を用いる必要がない。このため、本センサは、小型，薄型，軽量のエリアセンサとなっている。
【０２５２】
また、本センサでは、バックライト部１１１が、赤，緑および青の３原色の光を原稿に照射できるように設定されている。これにより、天然色の原稿原稿画像データ（原稿画像を忠実に再現した原稿原稿画像データ）を得ることが可能となっている。
【０２５３】
また、仮読取工程では、バックライト部１１１が、緑色の光を原稿に照射するようになっている。緑色は、光の可視領域の中央に位置する色であり、ユーザーにとって視認しやすい。従って、ユーザーは、仮読取工程において、原稿の読取状態を容易に確認できる。
【０２５４】
また、本センサでは、フォトセンサとして、可視光領域に良好な感度を有するものを使用することが好ましい。すなわち、フォトセンサを構成する半導体（光電変換材料）として、可視光領域の真中の色（緑）に感度のピークを合わせた材料を用いることが好ましい。例えば、フォトトランジスタに用いられるアモルファスシリコン半導体として、緑色にピーク感度を有するものを用いることが好ましい。
【０２５５】
これにより、ピーク感度に対応する緑色の単色光を用いて仮読取工程を実行することで、単色の原稿画像データの取得を効率よく行える。また、仮読取工程における、低消費電力化、Ｓ／Ｎ向上、あるいは、受光速度（読取速度）の向上を図れる。
【０２５６】
なお、本センサでは、ＣＰＵ１１７が、信号処理部１１５から伝達された画素データを処理して原稿画像データを生成するとしている。ここで、ＣＰＵ１１７は、画素データや原稿画像データを一時的に記憶するためのメモリを備えておくことが好ましい。また、ＣＰＵ１１７に、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を備えるようにしてもよい。そして、ＣＰＵ１１７が、ＤＳＰを用いて、画素データから原稿画像データを生成するようにしてもよい。
【０２５７】
また、本実施の形態では、ＣＰＵ１１７が、３色の原稿画像データを合成してカラーの原稿画像データを生成するとしている。
【０２５８】
しかしながら、これに限らず、ＣＰＵ１１７が、生成した３色の原稿画像データをそれぞれＰＣに送信し、ＰＣが、これらを合成してカラーの原稿画像データを生成・表示するようにしてもよい。
【０２５９】
また、本センサでは、ＣＰＵ１１７は、仮読取工程で取得した画像データの解像特性を、本読取工程で取得した画像データの解像特性と等しくするように設定してもよい。これにより、仮読取工程でのテスト精度（原稿の位置合わせ精度など）を向上させられる。ここで、解像特性とは、単位面積（あるいは単位長さ）あたりの画素数のことであり、一般には、ｄｐｉ（dots per inch）といった単位で表現されるものである。
【０２６０】
また、本実施の形態では、図１４のＳ２４において、原稿における所望部分を読み取れていると判断した場合、ユーザーが、ＰＣに対し、カラーの原稿画像データの生成を指示するとしている。
【０２６１】
ここで、この指示は、ＰＣにおけるカラーモードに移行するためのボタンを押すか、あるいは、ＰＣの画面に示されている、制御ソフト（本センサを駆動するためのソフトウェア）のカラーモードボタンをクリックする等によって行われる。
【０２６２】
また、本実施の形態では、図１４のＳ２４において、原稿における所望部分を読み取れていないと判断した場合、ＣＰＵ１１７が、処理をＳ２１に戻すとしている。しかしながら、これに限らず、Ｓ２２あるいはＳ２３に戻すようにしてもよい。
【０２６３】
また、本実施の形態では、図１４のＳ２２やＳ２４において、センサ部１１３によって原稿の所望の部分を読み取れているか否かを判断するとしている。これは、実際には、センサ部１１３における画素形成領域（フォトセンサ（受光画素）の形成されている領域）が原稿の所望部分に対向しているか否かの判断である。
なお、Ｓ２２やＳ２４では、上記の判断の他に、センサ部１１３（センサ部１１３の画素形成領域）と原稿の所望部分との向きが適切であるか否かを判断することも好ましい。
【０２６４】
また、センサ部１１３における画素形成領域のサイズが原稿より大きい場合、Ｓ２２やＳ２４において、本センサによる読取範囲を確認するようにしてもよい。すなわち、この場合、ＣＰＵ１１７は、ＰＣを介したユーザーの指示により、原稿の所望部分だけをセンサ部１１３によって読み取るように、読取範囲を設定する。そして、Ｓ２１やＳ２３において、ＣＰＵ１１７が、ＰＣを介して、読取範囲をユーザーに表示する。そして、Ｓ２２およびＳ２４において、読取範囲が適切であるとユーザーが判断するまで、ＣＰＵ１１７は、ユーザーに指定された読取範囲でモノクロの原稿画像データを生成することとなる。
【０２６５】
また、同様に、Ｓ２１あるいはＳ２３において、画像の解像度あるいは分解能を設定できるようにしてもよい。この場合、ＣＰＵ１１７は、ユーザーの所望の解像度あるいは分解能を設定できるまで、ユーザーに指定された解像度あるいは分解能で、モノクロの原稿画像データを生成することとなる。
【０２６６】
また、本センサでは、バックライト部１１１にＬＥＤ１２３（３色のＬＥＤ）を備え、その光を用いて画像読取を行うとしている。しかしながら、バックライト部１１１に使用可能な発光素子は、ＬＥＤに限らない。バックライト部１１１に対しては、単色の光を照射可能であり、かつ、３色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の光を照射可能なものであれば、ＥＬ発光素子など、どのような発光素子でも適用できる。
【０２６７】
また、本実施の形態では、本センサを、原稿の画像を２次元的に読み取る、機械的走査の不要な密着型２次元イメージセンサ（エリアセンサ）であるとしている。しかしながら、本センサを、原稿画像をラインセンサによって走査するタイプのスキャナとして構成することも可能である。
【０２６８】
すなわち、本センサをスキャナとして構成する場合、仮読取（プレスキャン）では、ラインセンサにおける１色の発光素子だけから光を照射して画像を読み取り、モノクロの原稿画像データを生成する。その後、本読取（本スキャン）では、ラインセンサにおける３色の発光素子から光を照射して画像を読み取り、カラーの原稿画像データを生成することとなる。
【０２６９】
この構成でも、仮読取にかかる時間を、本読取の３分の１程度とできる。また、１つのセンサを用いて仮読取と本読取とを行うため、２種類の読取間における、センサの違いによる読取画像の相違を防止できる。
【０２７０】
また、本実施の形態では、仮読取において、バックライト部１１１から緑の光を原稿に照射し、ＣＰＵ１１７が、緑色の原稿画像データを生成するとしている。しかしながら、仮読取で使用する光の色は、これに限らず、青や赤でもよい。
【０２７１】
ここで、仮読取に使用される光を発光するＬＥＤ（例えば緑色のＬＥＤ（発光素子））は、他の色のＬＥＤよりもトータル使用時間が長くなる。このため、仮読取に使用される光としては、寿命の長いＬＥＤから発光される光を用いることが好ましい。
【０２７２】
また、仮読取に使用される光の色を、使用する度に切り替えてもよい。例えば、本センサの電源がユーザーによって入れ直される度に（ＯＦＦ状態からＯＮ状態となったタイミングで）、ＣＰＵ１１７が仮読取工程で使用する光の色を切り替えるように、シーケンスを組み込んでおいてもよい。これにより、各色のＬＥＤの使用時間が平均され、特定のＬＥＤ（発光素子）のみが短期間で劣化してしまう不具合を回避できる。
【０２７３】
また、ＣＰＵ１１７は、ユーザーの指示に応じて、仮読取に用いる色を変えるようにしてもよい。ここで、原稿画像において多く使用されている色に近い色の単色光を用いると、仮読取で得られる原稿画像データをより鮮明にできる。
また、仮読取工程において、発光光度の高い光、あるいは、センサ部１１３において比較的に高感度で受光される色の光を用いれば、原稿画像データの生成処理を早められる（あるいは、仮読取での照射光量を削減できる）。
【０２７４】
また、仮読取工程においてモノクロの原稿画像データを得るために、単色光ではなく、混色光（互いに異なる波長を有する光が混ざったもの）を用いてもよい。
【０２７５】
このような混色光は、バックライト部１１１の３色のＬＥＤのうち、２つ以上のＬＥＤから同時に光を照射することで生成できる。例えば、全ＬＥＤから同時に光照射を行うと、白色の混色光を原稿に照射できる。
【０２７６】
このような混色光を原稿に照射して得られる反射光をセンサ部１１３で読み取ることでも、モノクロの画像データを取得できる。
【０２７７】
このように、本センサでは、仮読取工程において、単色光あるいは混色光によってモノクロの原稿画像データを取得できる。なお、単色光を用いる場合には、仮読取工程での消費電力を低減できる。一方、混色光を用いる場合には、３つのＬＥＤから光照射を行うため、光量を増大できる。従って、センサ部１１３（フォトセンサ）による受光特性の向上（Ｓ／Ｎや受光速度の向上）を図れる。
【０２７８】
また、本実施の形態では、本読取において、バックライト部１１１から赤，緑，青の３色の光を順に原稿に照射し、ＣＰＵ１１７が、カラーの原稿画像データを生成するとしている。
【０２７９】
しかしながら、これに限らず、本センサを、これら以外の３色の光を照射する構成としても、また、２色あるいは４色以上の光を照射する構成としてもよい。
【０２８０】
すなわち、本センサは、仮読取でモノクロの原稿画像データを生成する一方、本読取で、モノクロより色の多い（多色の）原稿画像データを生成するように設定されていればよい。この場合には、本読取において、天然色の原稿画像データ（原稿画像を忠実に再現した原稿画像データ）を得られないこともある。しかしながら、この場合でも、本読取で、仮読取よりも情報（色数）の多い原稿画像データを得られる。
【０２８１】
また、本実施の形態では、本センサがＰＣと接続されており、ユーザーが、ＰＣの入力部を用いて（ＰＣを介して）、本センサに指示を送るとしている。
しかしながら、これに限らず、本センサに、ユーザーからの指示を受け付ける入力部を備え、この入力部を介してユーザーの指示をＣＰＵ１１７に伝達するようにしてもよい。
【０２８２】
また、本実施の形態では、本センサによって生成した原稿画像データをＰＣの表示部に表示するとしている。しかしながら、これに限らず、本センサに表示画面を備え、この画面に原稿画像データを表示するようにしてもよい。
【０２８３】
上記のように、入力部および表示画面を本センサに備える場合、本センサをＰＣに接続する必要はなくなる。
【０２８４】
例えば、本センサを板形状とし、一方の面を画像読取面（保護膜の形成された面）とするとともに、他方の面（裏面）に、画像データを表示する表示画面を設けるようにしてもよい。
【０２８５】
本センサを上記のような板形状とする場合、本センサは、原稿読取面を原稿に向けた状態で、原稿上に載置される。そして、ユーザーは、仮読取工程において、原稿読取面の背面にある表示画面を見ながら、本センサの位置を調整することとなる。これにより、ユーザーは、実際の原稿の状態を、その直上にある表示画面を見ることで確認できる(原稿と表示画面とを同じ視線上で観察できる)。従って、ユーザーの操作性を向上できる（本センサと原稿との位置合わせを容易に行える）。
【０２８６】
以上の説明では、読出しスピード及び照射光量に応じて最適な感度となるような、ゲート電圧を予め設定しておき、薄膜トランジスタの非導通状態及び受光時に、設定されたゲート電圧のうち、その時の条件（読出しスピード及び照射光量）に応じたゲート電圧を選択し、選択したゲート電圧を薄膜トランジスタのゲート電極に印加する２次元イメージセンサについて説明した。
【０２８７】
すなわち、この場合には、Ｖｇｌの値を例えば２種類用意（位置合わせ用と、本読み取り用）しておき（この電圧は、製品出荷時に標準値を設定しておく、またユーザーがこの２種類の値を変更できるようにしても良い）、画像読み込み時の位置合わせには、高い電圧のＶｇｌにて速く画像を読み込み込む。この位置合わせの後に、本読込みを、低い電圧のＶｇｌにて行う。
【０２８８】
なお、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、薄膜トランジスタの非導通状態及び受光時に、読出しスピード及び照射光量を検出し、この検出値に基づいて最適な感度となるようなゲート電圧を導き出し、そのゲート電圧を薄膜トランジスタのゲート電極に印加するようにしてもよい。
【０２８９】
すなわち、この場合には、高めの電圧のＶｇｌによる読取りスピードを速く設定した仮読み込みを行い（既存のスキャナのプリスキャンと同じ）、その値を元に、白黒差のダイナッミクレンジが大きくなるように、Ｖｇｌ電圧、照射時間を決定する。このときのＶｇｌ及び、照射時間の決定は、図１６に示すように、２次元イメージセンサの外部に設けられた外部回路内のＶｇｌコントロール部によってＶｇｌ制御信号に基づいて行われる。
【０２９０】
以上のように、本実施の形態に係る光電変換装置は、図１に示すように、感光性半導体層を有するＴＦＴ７のドレインＤに接続された補助容量１７に電荷を所定量充電し、上記補助容量１７への所定量の電荷の充電完了後に、上記ＴＦＴ７を非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射し、上記感光性半導体層に光を所定時間照射した後に、上記補助容量１７の電荷に基づいて、上記ＴＦＴ７を含むセンサ基板２０の光電変換量を検出する装置であって、上記ＴＦＴ７を非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、上記ＴＦＴ７のゲートＧにゲート電圧を印加する駆動ＩＣ１９と、上記駆動ＩＣ１９によって印加されるゲート電圧を可変制御するゲート電圧制御手段としてのコントロール・通信基板２４を備えている。
【０２９１】
上記の構成によれば、ＴＦＴ７を非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、コントロール・通信基板２４によって、ゲートＧに可変制御されたゲート電圧が印加されるようになるので、検出される光電変換量を制御することができる。
【０２９２】
これにより、検出される光電変換量、すなわち非導通状態のＴＦＴ７に流れる光電流が最大となるようなゲート電圧を該ＴＦＴ７のゲートＧに印加することができるので、十分な光電変換量が得られる、すなわち最適な感度が得られる光電変換装置を実現することができる。
【０２９３】
この場合、上記コントロール・通信基板２４は、上記ゲート電圧を、上記ＴＦＴ７を非導通状態にして上記感光性半導体層に光を照射している時間内で最大の光電流が得られる値に設定するようにすればよい。
【０２９４】
上記ゲート電圧制御手段によって設定されるゲート電圧の値は、薄膜トランジスタを非導通状態にしたときの、該薄膜トランジスタへの光の照射時間と、その時の光電変換量との関係から導き出された値であってもよい。
【０２９５】
具体的には、図１７〜図１９に示すような感度特性のグラフや光電流特性のグラフから、各読取スピード、各モードによって最大の感度が得られるゲート電圧を求めておき、この求めたゲート電圧になるようにコントロール・通信基板２４内の電圧制御部１０１によって制御するようにすればよい。つまり、電圧制御部１０１は、読取スピード切替信号生成部１０２からの信号と、モード切替信号生成部１０３からの信号に基づいて最適なゲート電圧となるように制御している。
【０２９６】
また、図１６に示すような構成とすることで、リアルタイムで感度が最大となる最適なゲート電圧を設定することも可能となる。つまり、コントロール・通信基板２４によって、上記駆動ＩＣ１９に基準となるゲート電圧（印加可能な最大のゲート電圧）を上記ＴＦＴ７のゲートＧに印加させ、そのとき検出された光電変換量から、該ゲートＧに印加するゲート電圧の値を設定する。
【０２９７】
また、本発明に係る光電変換方法は、ＴＦＴ７を非導通状態にして該ＴＦＴ７を構成する感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、検出される光電変換量が最大となるゲート電圧を上記ＴＦＴ７のゲートＧに印加する方法である。
【０２９８】
上記の構成によれば、上記ＴＦＴ７を非導通状態にして上記感光性半導体層に光を所定時間照射している時に、検出される光電変換量が最大となるゲート電圧を上記ＴＦＴ７のゲートＧに印加することで、検出される光電変換量、すなわち非導通状態のＴＦＴ７に流れる光電流が最大となる。
【０２９９】
従って、非導通状態のＴＦＴ７への光の照射量（照射時間×光強度）に応じた適切なゲート電圧で、最大の感度（光電変換量）を得ることができる光電変換方法を提供することができる。
【０３００】
そして、上記構成を用いた画像読取装置は、前述の光電変換装置を原稿画像に対応して複数個配置し、各光電変換装置によって検出されたセンサ基板２４の光電変換量を原稿画像の入力画像情報として出力する構成である。
【０３０１】
上記の構成によれば、前述の光電変換装置を備えているので、十分な光電変換量が得られ、その結果、原稿の読取スピードや原稿への照射光量に対応した最適な感度を得ることができる。
【０３０２】
これにより、原稿画像に忠実な入力画像情報を出力することができる。
【０３０３】
また、上記原稿画像に、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ照射するバックライトユニット１８を備え、該バックライトユニット１８による各色の照射光に応じて検出されたセンサ基板２０の光電変換量から入力画像情報をカラー画像として出力するようにしてもよい。
【０３０４】
この場合、単色光時の動作、すなわち読取スピードが速い時と、複色光時の動作、すなわち読取スピードが遅い時とで、最適な感度（光電変換量）が得られるゲート電圧は異なるので、光電変換装置のコントロール・通信基板２４によって、単色光時の動作と、複色光時の動作とで印加するゲート電圧を変更するようにすれば、各々の場合における光電変換量を最大にすることが可能となる。
【０３０５】
なお、本実施の形態では、上記構成の画像読取装置において、上記光電変換装置を２次元に配置した２次元イメージセンサについて説明したが、光電変換装置は１次元に配置してもよい。
【０３０６】
このように、光電変換装置を１次元に配置した場合、家庭用のファクシミリ装置に用いられているようなハンディスキャナ等の携帯型の画像入力装置に好適に用いることができる。
【０３０７】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０３０８】
本発明は、原稿を忠実に読み取ることが可能なので、特に、読取精度を要するイメージスキャナなどの画像読取装置に適用でき、さらに、機械的な走査機構を有しないので、装置の小型化が図れるので、ハンディタイプのスキャナにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０３０９】
【図１】本発明の実施形態を示すものであり、光電変換装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す光電変換装置の概略構成断面図である。
【図３】図３に示す光電変換装置におけるゲート電圧−ドレイン電流特性を示すグラフである。
【図４】図１に示す光電変換装置を用いた２次元イメージセンサの概略ブロック図である。
【図５】図５に示した２次元イメージセンサの概略斜視図である。
【図６】図１に示す光電変換装置における検出動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる２次元イメージセンサにおける動作の流れを示すフローチャートである。
【図８】本発明の一実施形態にかかる２次元イメージセンサの動作を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の一実施形態にかかる２次元イメージセンサに適用されるゲートドライバの概略回路図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図９に示したゲートドライバの出力を、一括オンさせる場合のゲートドライバの動作の一例を示すタイミングチャートであり、図１０（ｂ）は、図９に示したゲートドライバの出力を、一括オンさせる場合のゲートドライバの動作の他の例を示すタイミングチャートである。
【図１１】図１に示す光電変換装置の動作を示す他のタイミングチャートである。
【図１２】本発明のさらに他の２次元イメージセンサの構成を示すブロック図である。
【図１３】図１２に示した２次元イメージセンサにおける、バックライト部およびセンサ部の構成を示す断面図である。
【図１４】図１２に示した２次元イメージセンサにおける、複合画像読取処理の流れを示すフローチャートである。
【図１５】図１２に示した２次元イメージセンサの動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】本発明の光電変換装置において、ゲート電圧の設定のための概略構成を示すブロック図である。
【図１７】非導通状態の薄膜トランジスタに印加されるゲート電圧変化による感度特性を示すグラフである。
【図１８】非導通状態の薄膜トランジスタに印加されるゲート電圧変化による感度特性を示すグラフである。
【図１９】非導通状態の薄膜トランジスタに印加されるゲート電圧及び光量変化による光電流特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【０３１０】
１    原稿
２    照射光
３    保護膜
４    シリコン層
６    開口部
７    ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
９    絶縁性基板
１０    ソース電極
１１    ボトムゲート電極
１２    半導体層
１３    ボトムゲート絶縁膜
１４    絶縁膜
１５    ドレイン電極
１７    補助容量
１８    バックライトユニット
１９    駆動ＩＣ（ゲート電圧印加手段）
２０    センサ基板（光電変換素子）
２１    駆動プリント基板
２２    ゲートライン
２３    データライン
２４    コントロール・通信基板（ゲート電圧制御手段）
２５    検出ＩＣ
２６    検出プリント基板
２８    駆動回路
２９    検出回路
３０    リセットスイッチ
３１    コントロール部
３２    基準電圧
３３    積分アンプ
３４    ローパスフィルタ
３５    増幅アンプ
３６    サンプルホールド回路
３７    アナログマルチプレクサ
３８    Ａ／Ｄ変換回路
３９    帰還容量
４０    ＣＳ電極駆動電圧
４１    寄生容量
５１    シフトレジスタ
５２    ＡＮＤゲート
１０１  電圧制御部
１０２  読取スピード切替信号生成部
１０３  モード切替信号生成部
１１１  バックライト部
１１２  ＬＥＤ制御部
１１３  センサ部
１１４  センサ制御部
１１５  信号処理部
１１６  外部インターフェイス
１１７  ＣＰＵ
１２１  集光レンズシート
１２２  光散乱板
１２３  ＬＥＤ
１２４  導光体
１３１  透明基板
１３２  フォトセンサ群
１３３  フォトセンサ
Ｄ  ドレイン
Ｇ  ゲート
Ｓ  ソース
Ｐ  原稿
Ｖｃｓ  ＣＳ電極駆動電圧
Ｖｇｌ  ゲート電圧
Ｖｒｅｆ  基準電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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