(57)【要約】【課題】微細なカラーフィルタを用いることなく、被写体を高精細な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、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡと、第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢと、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣと、が平面的に２次元配列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
2007180423.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、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、
前記フォトセンサは、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、前記複数の色成分の光の各々に対応した前記受光感度を有する所定数の前記受光部を一組として、前記絶縁性基板上に２次元配列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】
前記フォトセンサは、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、を一組として、前記絶縁性基板上に２次元配列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５】
前記第１乃至第３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光性を有する絶縁膜を介して形成された透光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光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又は５記載のフォトセンサ。
【請求項７】
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２００ｎｍ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５００ｎｍに設定されていることを特徴とする請求項６記載のフォトセンサ。
【請求項８】
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、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に対応した受光感度を有する複数の受光部を備え、
前記フォトセンサが、薄膜トランジスタ構造を有するとともに、前記複数の色成分の光の各々に対応した前記受光感度を有する所定数の前記受光部を一組として、絶縁性基板上に２次元配列されていることを特徴とする画像読取装置。
【請求項９】
前記受光部は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成するアモルファスシリコン膜からなる半導体層であって、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８記載の画像読取装置。
【請求項１０】
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８記載の画像読取装置。
【請求項１１】
前記フォトセンサは、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、を有することを特徴とする請求項８記載の画像読取装置。
【請求項１２】
前記第１乃至第３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光性を有する絶縁膜を介して形成された透光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光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１１記載の画像読取装置。
【請求項１３】
前記絶縁性基板は透明であり、
前記画像読取装置は、該絶縁性基板及び該フォトセンサの一部を透過して前記被写体に光を照射し、前記フォトセンサは、前記被写体により反射された光を受光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１４】
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１１乃至１３のいずれかに記載の画像読取装置。
【請求項１５】
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２００ｎｍ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５００ｎｍに設定されていることを特徴とする請求項１４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等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（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）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、単色光（例えば、白色光）を発光可能な光源と、を備えた構成等が知られている。
【０００４】
このような画像読取装置においては、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１等に記載されている。
【０００５】
【特許文献１】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】
【０００６】
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、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、一読取画素当たりの画像データを各色成分ごとに分解して別個のフォトセンサで読み取るため、被写体画像を高精細なカラー画像として読み取るためには小型化されたフォトセンサに対応する微細化されたカラーフィルタを設ければならないという問題を有していた。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、微細なカラーフィルタを用いることなく、被写体画像を高精細な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】
【０００８】
請求項１記載の発明は、透明な絶縁性基板上に設けられ、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、前記フォトセンサは、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、前記複数の色成分の光の各々に対応した前記受光感度を有する所定数の前記受光部を一組として、前記絶縁性基板上に２次元配列されていることを特徴とする。
【０００９】
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。
【００１０】
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、前記フォトセンサは、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、を一組として、前記絶縁性基板上に２次元配列されていることを特徴とする。
【００１１】
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乃至第３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光性を有する絶縁膜を介して形成された透光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光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。
【００１２】
請求項６記載の発明は、請求項４又は５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。
請求項７記載の発明は、請求項６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２００ｎｍ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５００ｎｍに設定されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項８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、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に対応した受光感度を有する複数の受光部を備え、前記フォトセンサが、薄膜トランジスタ構造を有するとともに、前記複数の色成分の光の各々に対応した前記受光感度を有する所定数の前記受光部を一組として、絶縁性基板上に２次元配列されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の画像読取装置において、前記受光部は、前記薄膜トランジスタのチャネル領域を構成するアモルファスシリコン膜からなる半導体層であって、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。
【００１５】
請求項１０記載の発明は、請求項８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。
【００１６】
請求項１１記載の発明は、請求項８記載の画像読取装置において、前記フォトセンサは、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、を有することを特徴とする。
【００１７】
請求項１２記載の発明は、請求項１１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、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光性を有する絶縁膜を介して形成された透光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光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。
【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、前記絶縁性基板は透明であり、前記画像読取装置は、該絶縁性基板及び該フォトセンサの一部を透過して前記被写体に光を照射し、前記フォトセンサは、前記被写体により反射された光を受光することを特徴とする。
【００１９】
請求項１４記載の発明は、請求項１１乃至１３のいずれかに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。
【００２０】
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の画像読取装置において、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２００ｎｍ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５００ｎｍに設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
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、その検出信号（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、透明な絶縁性基板上に平面的に２次元配列した構成を有し、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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の受光部において膜厚が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及び青色成分の光を良好に吸収することができ、第３の受光部において膜厚が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及び緑色成分、青色成分の光を良好に吸収することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、上記所定の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、絶縁性基板上に２次元配列した素子構造を適用することにより、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、カラーフィルタを用いることなく、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。
【００２５】
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】
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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からなる半導体層（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、酸化スズやＩＴＯ（インジウム−スズ酸化物）等の透明電極材料からなり、可視光に対して透過性（透光性）を有するトップゲート電極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（遮光性を有する）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。
【００２９】
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とともに、当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。
【００３０】
ここで、図１（ａ）に示したダブルゲート型フォトセンサＰＳにおいては、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が、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（透光性）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）からの放射された光が図面上方に透過するとともに、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（図示を省略）に反射した光のみが、図面上方からダブルゲート型フォトセンサＰＳの半導体層１１に入射する。
【００３１】
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。
【００３２】
（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マトリクス状に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。
【００３３】
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は任意の正の整数）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。
【００３４】
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、後述する駆動制御方法において説明する。
【００３５】
（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。
【００３６】
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、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。
【００３７】
次いで、電荷蓄積期間Ｔａにおいて、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。
【００３８】
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（ａ）下方）に配置された光源（図示を省略）から放射され、センサアレイ１００の各層を透過して検知面ＤＴＣに載置された被写体（図示を省略）に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）にキャリヤ（正孔）が蓄積される。
【００３９】
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）を印加して、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。
【００４０】
次いで、上記電荷蓄積期間Ｔａ及びプリチャージ期間Ｔprchが経過した後の読み出し期間Ｔreadにおいては、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。
【００４１】
ここで、読み出しパルスφＢｉの印加期間（読み出し期間Ｔread）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。
【００４２】
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、例えば各行（ｉ＝１、２、・・・ｎ）ごとに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により被写体の２次元画像を明度データとして読み取ることができる。
【００４３】
＜フォトセンサの実施形態＞
次に、本発明に係るフォトセンサの素子構造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宜参照しながら説明する。
図４は、本発明に係るフォトセンサの素子構造の一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。
【００４４】
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、第１のダブルゲート型フォトセンサ（第１の受光部）ＰＳＡと、第２のダブルゲート型フォトセンサ（第２の受光部）ＰＳＢと、第３のダブルゲート型フォトセンサ（第３の受光部）ＰＳＣと、が平面的に配列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）には、上記第１乃至第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ〜ＰＳＣが配列されたセンサアレイ上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（可視光）を照射するための光源（例えば面光源）が配置された構成を有するものであってもよい。
【００４５】
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１５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１６を介して形成された遮光性の導電性材料からなるボトムゲート電極ＢＧａと、を有して構成されている。
【００４６】
第２のダブルゲート型フォトセンサＰＳＢも同様に、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、透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｂと、ボトムゲート電極ＢＧｂと、を有して構成され、また、第３のダブルゲート型フォトセンサＰＳＣも同様に、概略、アモルファスシリコンからなる半導体層１１ｃと、ドレイン電極１２ｃ及びソース電極１３ｃと、透明電極層からなるトップゲート電極ＴＧｃと、ボトムゲート電極ＢＧｂと、を有して構成されている。
【００４７】
ここで、各半導体層１１ａ〜１１ｃとトップゲート電極ＴＧａ〜ＴＧｃ間に設けられる上部ゲート絶縁膜１５、各半導体層１１ａ〜１１ｃとボトムゲート電極ＢＧａ〜ＢＧｃ間に設けられる下部ゲート絶縁膜１６、及び、ダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ〜ＰＳＣ上に被覆形成される保護絶縁膜１９は、窒化シリコンや酸化シリコン等の透光性を有する絶縁膜により構成されている。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に相当する構成については、図示を省略した。
【００４８】
そして、本実施形態に係るフォトセンサにおいては、特に、各ダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ〜ＰＳＣの半導体層１１ａ〜１１ｃ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２００ｎｍ
（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５００ｎｍ
【００４９】
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、第１のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡにおいては、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（矢印ＬＹ（Ｂ））のみが半導体層（チャネル領域）１１ａに吸収される。
【００５０】
また、第２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２００ｎｍに設定することにより、図５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（矢印ＬＹ（Ｇ））と青色光（矢印ＬＹ（Ｂ））が半導体層（チャネル領域）１１ｂに吸収される。
【００５１】
さらに、第３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５００ｎｍに設定することにより、図５に示すように、波長６００ｎｍ及びその近傍波長域（第３の波長帯域）を有する赤色光（矢印ＬＹ（Ｒ））と、青色光（矢印ＬＹ（Ｂ））及び緑色光（矢印ＬＹ（Ｇ））が半導体層（チャネル領域）１１ｃに吸収される。
【００５２】
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）を有する光の量（明度データ）を同時に検出することができる。すなわち、本実施形態においては、ダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣにより、各々、青色光単独、青色光と緑色光、青色光と緑色光と赤色光の各光量が同時に検出される。なお、各受光部のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣにおいて、各半導体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃに吸収されなかった光（透過した光）は、ボトムゲート電極ＢＧａ〜ＢＧｃで吸収又は反射され、絶縁性基板ＳＵＢの下方には放射されない。
【００５３】
次いで、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（ダブルゲート型フォトセンサ）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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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（受光感度）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膜厚を適宜設定することにより、赤、緑、青の各色の光を、単独で、もしくは、複数色の光を選択的に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。
【００５７】
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。
【００５８】
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）
【００５９】
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。
【００６０】
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）
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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を、単独で、もしくは、複数の色成分を有する光を選択的に吸収することができる。
【００６５】
このように、本実施形態においては、各半導体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃとなるアモルファスシリコン膜の膜厚を、上述した（１）〜（３）に示したように設定した３個のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣを一組とし、各ダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣにより、被写体からの反射される光に含まれる特定の波長の光を吸収して、当該光の量に応じた明度データを検出することができる。
【００６６】
ここで、上述した膜厚に設定した場合においては、青色の光は単独でダブルゲート型フォトセンサＰＳＡにより検出されるものの、緑色及び赤色の光については、ダブルゲート型フォトセンサＰＳＢ、ＰＳＣにより、他の色とともに（緑色と青色、赤色と緑色と青色として）検出されることになる。
【００６７】
このような明度データから、緑色及び赤色の各光の明度データのみを抽出するためには、例えば、各ダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣにより検出された明度データの差分を算出するデータ処理を行うことにより、一読取画素（３個一組のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣにより形成される画素）におけるＲＧＢ各色ごとの明度データを取得することができる。
【００６８】
以下、明度データの差分演算を行うデータ処理について簡単に説明する。
波長が各々５０ｎｍ（青色）、２００ｎｍ（緑色）、５００ｎｍ（赤色）の単色光の強度をＩ（Ｂ）、Ｉ（Ｇ）、Ｉ（Ｒ）とし、これらの光を重ね合わせた光（入射光）が３個一組のダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣからなる読取画素に入射したとき、各ダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣから出力（検出）される電圧信号Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３（データ電圧Ｖrd）は、次のように表すことができる。
【００６９】
Ｖ１＝ｂ１×Ｉ（Ｂ）                                      ・・・（２１）
Ｖ２＝ｇ２×Ｉ（Ｇ）＋ｂ１×Ｉ（Ｂ）                      ・・・（２２）
Ｖ３＝ｒ３×Ｉ（Ｒ）＋ｇ２×Ｉ（Ｇ）＋ｂ１×Ｉ（Ｂ）      ・・・（２３）
ここで、ｂ１、ｇ２、ｒ３は、半導体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃとなるアモルファスシリコン膜の青色、緑色、赤色の各波長の光に対する感度であって、これらは、物性値（膜厚や吸収係数など）より決定される既知の値である。
【００７０】
このことから、上記（２１）式から入射光の青色成分の強度Ｉ（Ｂ）を直接検出することができ、また、上記（２２）式から（２１）式を減算すること（（２２）式と（２１）式の差分）により入射光の緑色成分の強度Ｉ（Ｇ）を検出することができ、さらに、上記（２３）式から（２２）式を減算すること（（２３）式と（２２）式の差分）により入射光の赤色成分の強度Ｉ（Ｒ）を検出することができる。したがって、各ダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣにより検出された電圧信号（明度データ）の差分を算出することにより、一読取画素におけるＲＧＢ各色ごとの明度データを取得することができる。
【００７１】
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絶縁性基板ＳＵＢ上に平面的に２次元配列した素子構造において、ダブルゲート型フォトセンサＰＳＡ、ＰＳＢ、ＰＳＣの半導体層１１ａ、１１ｂ、１１ｃを構成する各アモルファスシリコン膜の膜厚を、入射光（被写体からの反射光）に含まれる特定の波長に対応させて設定することにより、例えば青色成分、緑色及び青色成分、緑色、青色及び赤色成分の各波長を有する光を一括して同時に検出することができ、ＲＧＢの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。よって、微細なカラーフィルタを用いることなく、被写体画像を高精細なカラー画像として良好に読み取ることができる。
【００７２】
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。
【００７３】
なお、上述した実施形態において、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。
【００７４】
また、上述した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、アモルファスシリコンからなる半導体層を備えた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ているものであれば、他の光電変換素子を適用するものであってもよい。
【００７５】
＜画像読取装置＞
次に、上述した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８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。
【００７６】
図８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白色光（可視光）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。
【００７７】
ここで、フォトセンサアレイ１００として、上述した実施形態に示したフォトセンサ（ダブルゲート型フォトセンサ）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（厳密には、青色光単独の成分、青色光と緑色光を含む成分、青色光と緑色光と赤色光を含む成分）を、絶縁性基板上に平面的に２次元配列された各受光部（ダブルゲート型フォトセンサ）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、同一行の各受光部のダブルゲート型フォトセンサ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、各色成分（すなわち、青色光単独の成分、青色光と緑色光を含む成分、青色光と緑色光と赤色光を含む成分）に対応して個別に設けられたコラムスイッチを備えたドレインドライバ１３０により、各列の受光部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列の受光部からドレイン電圧（上述した電圧信号；データ電圧Ｖrd））が同時に個別のコラムスイッチに読み出される。
【００７８】
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、各色成分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、各色成分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の電圧信号（データ電圧Ｖrd）を、各色成分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。コントローラ１５０においては、読取データ信号に含まれる各色成分の電圧信号を、上述したデータ処理により差分演算を行い、各読取画素におけるＲＧＢ各色ごとの明度データを取得して、被写体のカラー画像を生成する。
【００７９】
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絶縁性基板上に平面的に２次元配列した素子構造を有し、かつ、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の膜厚を、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】
【００８０】
【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】
【００８１】
ＰＳＡ〜ＰＳＣ      ダブルゲート型フォトセンサ
ＳＵＢ      絶縁性基板
ＤＴＣ      検知面
１１ａ〜１１ｃ      半導体層
ＴＧａ〜ＴＧｃ      トップゲート電極
ＢＧａ〜ＢＧｃ    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】
2007180423.tif 000003
【図２】
2007180423.tif 000004
【図３】
2007180423.tif 000005
【図４】
2007180423.tif 000006
【図５】
2007180423.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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