(57)【要約】【課題】  Ｒ、Ｇ、Ｂ色の光源を順次点灯して、同一画素でカラー画像データを読み取る構成の２次元イメージセンサを備えた画像読取装置で、読み取った画像データと読取対象物間の高い忠実度を保ったまま、画像データの読取時間を短縮化した画像読取装置を得る【解決手段】  １水平走査期間内に、プリチャージ動作に続いてＲＧＢ色に対応した露光および検出動作を連続して行い、画像データを読み取る。さらに１水平走査期間内において、プリチャージ動作の後、ＲＧＢ色の光源のうち、最も照射エネルギーの高い光源色の発光の応じた露光を最初に行う。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数色の光源を順次点灯して、同一フォトセンサ画素でカラー画像データを読み取る２次元イメージセンサ部を備えた画像読取装置において、
１水平走査期間内に、プリチャージ動作に続いて前記複数色に対応した露光および検出動作を連続して行い、前記画像データを読み取ることを特徴とする画像読取装置。
【請求項２】
前記１水平走査期間内において、前記プリチャージ動作の後、前記複数色の光源のうち、最も照射エネルギーの高い光源色の発光に応じた露光を最初に行い、前記光源色に応じた前記検出動作を行なうことを特徴とする請求項１に記載の画像読取装置。
【請求項３】
前記フォトセンサ画素の領域は、採光部の領域とフォトダイオード部の領域とを有し、
前記採光部の領域と前記フォトダイオード部の領域の面積比が、４：６から６：４の範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の画像読取装置。
【請求項４】
複数色の光源を順次点灯して、同一フォトセンサ画素でカラー画像データを読み取る２次元イメージセンサ部を備えた画像読取装置の画像データ読取方法において、
１水平走査期間内に、プリチャージ動作に続いて前記複数色に対応した露光および検出動作を連続して行い、前記画像データを読み取ることを特徴とする画像読取装置の画像データ読取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元イメージセンサを備えた画像読取装置、その画像データ読取方法に関するものであり、スキャナ、ファクシミリ、光学文字読取装置等の画像入力装置に好適に採用可能である。
【背景技術】
【０００２】
スキャナ・ファクシミリなどの画像入力装置の画像読取装置部には、縮小光学系を用いて一次元センサ上に原稿像を縮小させて読み取る縮小型イメージセンサや、原稿幅以上の長尺な一次元イメージセンサを用いてセンサ上に等倍像を結像させて読み取る等倍型（密着型）イメージセンサ、または透光性基板上に形成されたセンサ基板の裏面から光を導入し、原稿で反射させてその反射光を読取る完全密着型イメージセンサなどが用いられている。
【０００３】
完全密着型イメージセンサは光学系を必要としない為に装置構成が簡潔であり、小型化が可能であるという特徴を持つ。しかしながら１次元の完全密着型イメージセンサの場合には、原稿を読み取る際に読取タイミングと同期して原稿を送り出す機械的走査機構が必要であり小型化の制約となっている。
【０００４】
一方、１次元の完全密着型イメージセンサを２次元へ展開するという試みは従来から行われており、例えば下記特許文献１および２などで、その構成は周知である。２次元密着型イメージセンサでは原稿を送り出す必要がない為に上記機械的走査機構が不要であり、画像読取装置の小型化が可能である。
【０００５】
２次元イメージセンサの応用製品として、近年、液晶パネル内にフォトセンサを設け被対象物の影を検出しタッチ位置を決定するタッチパネルや、２次元センサアレイの上にＸ線を可視光に変換するシンチレータを設ける構成のフラットパネルＸ線撮像表示装置などが製品化されている。
【０００６】
なお、２次元イメージセンサにおいて、読取対象物から光学的な画像を取込んでカラー画像データを取得する為には、カラーフィルタを用いる方法と、ＲＧＢ３色（以降Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青を表す）の光源を順次点灯して色ごとに画像を読み取り、読み取った３枚の画像データを合成する方法とがある。
【０００７】
前者はカラーフィルタを用いるため、画像データの読み取りは１回でよく、高速で読み取ることが可能である。しかしながら、カラー画像データを読み取るためにはＲＧＢ３色分の画素が必要になる為に解像度を上げて高い忠実度を得ることが困難である。
一方、後者はＲＧＢ３色の光源を用いて画像データの読み取りを行えば、同一画素でＲＧＢの画像データを読み取ることが可能となり、解像度を上げて読取データと読取対象物間の高い忠実度を得やすい利点がある。しかしながら、画像データの読み取りはＲＧＢ３色に応じて３回に分けて行う必要があるため、読取時間が増大する。
【０００８】
ここで、図１０を用いて従来技術の画像データ読取動作を説明する。図１０の（ａ）および（ｂ）では画像読取動作時のタイミングシーケンスを２例示している。（ａ）は画像を１画面毎に露光（その結果として電荷がフォトダイオードに蓄積される）して読み取るタイミングシーケンスを示しており、（ｂ）は一行（以降１ラインと称す。走査線１本に相当する。）毎に露光し画像データの読み取りを行うタイミングシーケンスを示している。
【０００９】
先ず図１０の（ａ）に示す１画面毎に露光し画像データの読み取りを行うシーケンスを採った場合、露光から検出までの時間がパネル上部とパネル下部で大きく異なる。それゆえ保持期間中にフォトダイオードおよびＴＦＴのリークにより画素電位が変化してしまい、読取画像データが輝度傾斜を持つ問題がある。特に外光の影響が無視できない状況では、フォトダイオードのリーク電流が大きくなるために輝度傾斜が発生し易く、２次元イメージセンサに使用するのは好適ではない。
【００１０】
一方、図１０の（ｂ）に示す１ライン毎に露光し画像読取を行うシーケンスでは、露光時間が短い為に、外光の影響によってフォトダイオードのリーク電流が増加する場合においても、画質に与える影響が小さい（すなわち輝度傾斜が生じにくい）。従って、２次元イメージセンサに適している画像読取シーケンスである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１−０６２９８０号公報
【特許文献２】特開平５−０６８１３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図１０の（ｂ）に示すように１ライン毎に画素電位をリファレンス電位にプリチャージ動作をして露光する必要がある為、１画面毎に露光し、画像データの読み取りを行なうシーケンスと比較して、プリチャージ・露光時間が走査線本数分増加することになる。従って、画像データの読取時間は長くなる。特にカラー画像の読み取りでは、１ライン毎にＲＧＢ３回に分けて画像データの読み取りを行なう必要があるため、画像データ読取時間が大幅に増加することが課題であった。
【００１３】
そこで、本発明は複数の色の光源を順次点灯して、同一画素でカラー画像データを読み取る構成の２次元イメージセンサを備えた画像読取装置において、読み取った画像データと読取対象物間の高い忠実度を保ったまま、画像データの読取時間を短縮化した画像読取装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による画像読取装置は、複数色の光源を順次点灯して、同一フォトセンサ画素でカラー画像データを読み取る２次元イメージセンサ部を備えた画像読取装置において、１水平走査期間内に、プリチャージ動作に続いて前記複数色に対応した露光および検出動作を連続して行い、前記画像データを読み取ることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明による画像読取装置の画像データ読取方法は、複数色の光源を順次点灯して、同一フォトセンサ画素でカラー画像データを読み取る２次元イメージセンサ部を備えた画像読取装置の画像データ読取方法において、１水平走査期間内に、プリチャージ動作に続いて前記複数色に対応した露光および検出動作を連続して行い、前記画像データを読み取ることを特徴とする
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る画像読取装置において、１ライン毎にプリチャージ動作に続いて複数色に対応した露光および検出動作を連続して行い、各色に応じた画像データを読み取ることで、画像データの読取時間を短縮することが可能となり、読み取った画像データと読取対象物間の高い忠実度を保ったまま高速でカラー画像データを読み取ることができる画像読取装置を提供できる。
【００１７】
本発明に係る画像読取装置の画像データ読取方法においては、１ライン毎にプリチャージ動作に続いて複数色に対応した露光および検出動作を連続して行い、各色に応じた画像データを読み取ることで、画像データの読取時間を短縮することが可能となり、読み取った画像データと読取対象物間の高い忠実度を保ったまま高速でカラー画像データを読み取ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１ないし３に係る画像読取装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１ないし３に係る画像読取装置を構成する２次元イメージセンサ部の画素の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態１ないし３に係る画像読取装置を構成する２次元イメージセンサ部の画素の断面図である。
【図４】受光素子アレイ部の読込手順を表したフローチャート図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る画像データ読取シーケンス図である。
【図６】本発明の実施の形態１ないし３に係る２次元イメージセンサ部の一部を抜粋した構成図である。
【図７】本発明の実施の形態２に係る３in１タイプのＬＥＤでの画像データ読取シーケンスを示した図である。
【図８】本発明の実施の形態３に係る採光部面積とフォトダイオード面積の１画素内での占有比率と最適露光時間との関係を示した相関図である。
【図９】図２の変形例である。
【図１０】従来の画像データ読取シーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、説明が重複して冗長になるのを避けるため、各図において同一または相当する機能を有する要素には同一の符号を付してある。
【００２０】
実施の形態１．
始めに、本発明の実施の形態１に係る画像読取装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る画像読取装置１の概略の構成を示した概略構成図である。図２は、図１におけるフォトセンサ画素（以降「フォトセンサ画素」は「画素」と略称す）１３の領域を拡大した平面図である。また、図３は図２のIII−III線に沿って切断した断面図である。
【００２１】
ここで、本実施の形態の画像読取装置１は、図１に示すように２次元イメージセンサ部５と、そのセンサ部５から読み出された画像データ信号を信号処理して画像入力装置が利用できる画像データを生成する信号処理回路１９と、背面光源４とで構成されている。
さらに上記２次元イメージセンサ部５は、ガラス等の絶縁性基板１０上に形成された受光素子アレイ部１４と、走査回路１７と、読出回路１８と、信号処理回路１９とで構成されている。受光素子アレイ部１４は、絶縁性基板１０上に形成された互いに交差する複数のゲート配線２（Ｇ１〜Ｇｍ）と複数のデータ配線３（Ｓ１〜Ｓｎ）と、それらの交差部にｎ×ｍ個の２次元マトリクス状に配置された複数の画素１３とで構成されており、それらの画素１３は、フォトダイオードＰＤと薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：以下、ＴＦＴと称す）１１と採光部（非図示）で構成されている。
また、背面光源４は、絶縁性基板１０の背面（受光素子アレイ部１４が形成されていない面）側に設置されており、その光源としてＲＧＢ３色の発光素子を具備する。また、読取動作に際しては、図示していない読取対象物が絶縁性基板１０に対して受光素子アレイ部１４側に配置される。
【００２２】
上記画像読取装置１の構成において、背面光源４から出射した光は、先ず２次元イメージセンサ部５の絶縁性基板１０を透過し、次に受光素子アレイ部１４の各画素１３内の採光部（非図示）を通過し、上記読取対象物で反射して、受光素子アレイ部１４に再度入射する。その反射光が受光素子アレイ部１４のフォトダイオードＰＤに受光して読取対象物の画像データとして読み込まれる。
【００２３】
さらに図２および図３を用いてフォトダイオードＰＤとＴＦＴ１１の接続構成を詳細に説明する。図２および図３において、図示したフォトダイオードＰＤのカソード（下部）電極２５は、第一コンタクトホール２２を介して画素１３毎に電荷転送するＴＦＴ１１のドレイン電極に接続されている。またＴＦＴ１１のゲート電極は行毎に共通のゲート配線２（Ｇ１〜Ｇｍ）に、ソース電極２１は列毎に共通のデータ配線３（Ｓ１〜Ｓｎ）に第二コンタクトホール２３を介して接続されている。画素１３の中程に配置されたフォトダイオードＰＤの周囲には、光が透過するように上記採光部２０が設けられている。また、フォトダイオードＰＤのアノード（上部）電極２６は第三コンタクトホール２４を介してバイアス配線１５に接続されており、受光素子アレイ部１４の周囲で共通バイアス引出配線１６に接続されている（図１）。この共通バイアス引出配線１６には、信号処理回路１９からバイアス配線電位Ｖｂｉａｓが供給されている。
【００２４】
図１ないし図３において、各ゲート配線２（Ｇ１〜Ｇｍ）は、走査回路１７（ゲート配線ドライバ）により走査されることにより活性化／非活性化され、接続されたＴＦＴ１１のＯＮ／ＯＦＦを制御して各画素１３の選択、非選択動作を行う。なお、ゲート配線２は、活性化時はその電位がＶｇｈ、非活性化時はＶｇｌ時である。一方、各データ配線３（Ｓ１〜Ｓｎ）は読出回路１８に接続されており、各ゲート配線２（Ｇ１〜Ｇｍ）の選択期間中に各画素１３に蓄積された電荷の読出し、及び各画素電位を初期電位Ｖｒｅｆへプリチャージするリセット動作を行う（この初期充電動作をプリチャージ動作と称する：以降ＰＣ動作とも称する）。
【００２５】
次に、図２ないし図５を用いて、画像データの読取時間をＲＧＢ３色の画像を順次読み取る方式よりも短縮することが可能な本発明に係わる画像データ読取スキームを説明する。
【００２６】
先ず受光素子アレイ部１４の読取手順を表したフローチャートを図４に示した。本実施の形態１では、２次元マトリクス状のイメージセンサ部５の画像データ読み取りに際し、走査線（行）毎の線順次読取方式を採用しており、走査線一本に相当する一行（以降１ラインと称す）分の画素１３の読み取りに要する期間は１水平走査周期に相当する。
【００２７】
図４にて、先ず初期充電ステップで、ＴＦＴ１１をＯＮしてデータ配線３（Ｓ１〜Ｓｎ）を通じ、受光素子アレイ部１４中の１ライン分の画素１３中のフォトダイオードＰＤのカソード電極２５を初期電位Ｖｒｅｆに充電する（ＰＣ動作）。
次に、露光（その結果、フォトダイオードＰＤに電荷が蓄積される。以後、露光と蓄積は同時に行われるものとして区別して説明しない）ステップで、ＴＦＴ１１をＯＦＦし、一定期間フォトダイオードＰＤに光を当てて、当たった光量に応じてフォトダイオードＰＤのカソード電極２５の電位が初期値Ｖｒｅｆ−△Ｖからバイアス配線電位Ｖｂｉａｓに向かって減少（放電）する。ここで、△ＶはＴＦＴ１１がＯＦＦする際に生じるフィードスルーによるカソード電極２５の電位下降量である。
【００２８】
なお、本実施の形態では、初期充電ステップがあるので、シャッタ機構などで露光を制限する必要は特になく、所定の期間光を当てるだけでよい。
【００２９】
次に、検出保持ステップで、再度ＴＦＴ１１をＯＮし、データ配線３（Ｓ１〜Ｓｎ）を通じてフォトダイオードＰＤのカソード電極２５の電位を読出回路１８内の検出回路２８（サンプルホールド（以降Ｓ／Ｈと称す）回路を含む）に読込み、保持する。
次に、変換転送ステップで、読出回路１８に保持されている読取データをＡ／Ｄ変換し、画像データとして信号処理回路１９へ出力する。
以上で、１ライン分の画素１３の画像データの読み取り動作が終了する。受光素子アレイ部１４の全画素１３を読み取るためには、上述の１ライン毎の読取フローを全行分に亘り繰り返す。
【００３０】
次に、図５を用いて１ライン毎の読取シーケンスについて詳細に説明する。初めに時刻ｔ０からｔ１の期間に１ライン目のゲート配線２を活性化し、データ配線３およびＴＦＴ１１を介して画素電位Ｖｐｉｘｅｌ（１）を初期電位Ｖｒｅｆに初期化する（ＰＣ動作）。
次に、時刻ｔ１ａからｔ２の期間、Ｒの光を点灯させて露光する。ここで、露光時間は読取対象物の反射／非反射のダイナミックレンジを十分確保できるように予め調整してある。
次に、時刻ｔ２ａからｔ３の期間に、同一ラインのゲート配線２を再び活性化してＴＦＴ１１およびデータ配線３を介して画素電位の読取動作（検出）を行う。
ここで、上述の画素電位Ｖｐｉｘｅｌ（１）とは、即ちフォトダイオードＰＤのカソード電極２５電位と等価である。符号（１）は１ライン目を表す。
【００３１】
次に図６の（ａ）にて読出回路１８の一構成例を示す。同図に示した積分回路２７を用いれば、読出しと画素電位ＶｐｉｘｅｌのＰＣ動作を同時に行うことができる。
【００３２】
ここで、図６の（ａ）に示す検出回路２８では、ゲート配線２（Ｇ１〜Ｇｍ）の活性化前後に２回路のＳ／Ｈ回路を通じて２度のサンプリングを行い、その差分を検出する。
次に図６の（ｂ）を用いて検出動作の詳細なタイミングを説明する。まず、積分回路２７のリセット用スイッチをＯＦＦし、リセット状態を解除する。次に、時刻ｔｓｈ1でＳａｍｐｌｅ／Ｈｏｌｄ１のスイッチをＯＮし、積分回路２７の出力をＳ／Ｈする。すなわち、Ｓａｍｐｌｅ／Ｈｏｌｄ１にはゲート配線２（Ｇ１〜Ｇｍ）活性化前のデータ配線３（Ｓ１〜Ｓｎ）の基準データが保持されることになる。次に、ゲート配線２（Ｇ１〜Ｇｍ）を活性化することで、積分回路２７の出力として画素電位が得られる。時刻ｔ３でゲート配線２（Ｇ１〜Ｇｍ）を非活性とした後に、時刻ｔｓｈ２でＳａｍｐｌｅ／Ｈｏｌｄ２のスイッチをＯＮし、積分回路２７の出力をＳ／Ｈする。その後に、Ｓａｍｐｌｅ／Ｈｏｌｄ１のデータとＳａｍｐｌｅ／Ｈｏｌｄ２のデータの差分を取り、データを後段のＡ／Ｄコンバータ２９へ伝送する。
このように、ゲート配線２（Ｇ１〜Ｇｍ）活性化後のデータから同活性化前のデータを差し引いて、その差分を計測することで、Ｒの光を照射されたことにより変化した分の画素電荷量を正確に検出することが可能となる。なお、サンプリングされたデータを後段のＡ／Ｄコンバータ２９へ伝送しなければ、次のデータの取込は行うことができない。
【００３３】
続いて、時刻ｔ３ａ以降に、Ｇ・Ｂの順に適正な時間、露光と検出を繰り返すことで１ライン分のカラー画像データの読み取りが完了する。前述のように読み取られた画像データは色ごとにＡ／Ｄコンバータ２９へ伝送しなければならないが、図５で示したように例えばＲのデータはＧの露光時間や検出時間に並行して行うことで、転送時間を短縮可能である。さらに、前記一連の動作を走査線本数分繰り返し行うことでカラー画像データの読み取りが完了する。
【００３４】
ここで、図５に示す１ライン毎にＲＧＢを連続して画像データを読み取るシーケンスでは、ＰＣ動作は１ラインにおいて最初に読み取るＲの光源を点灯する前に１回行うだけよい。図１０の（ｂ）に示すＲＧＢ３色に対応して１ライン毎に３回ＰＣ動作と露光を繰り返して画面を読み取る従来方式と比較して、数１に示す時間分、画像データの読取時間の短縮化が可能となる。
【００３５】
【数１】
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なお、本実施の形態１では画像データの読み取りをＲＧＢの順に行うとしたが、この限りではない。
【００３６】
また、図５中では１ライン毎にＲＧＢ光源を順次点灯し画像データの読み取りを行なう読取シーケンスについて述べたが、フォトダイオードＰＤのリーク電流が小さく、外光の影響を受けにくい場合は、１回のＰＣ動作でＲＧＢ光源を順次点灯し、複数ラインまとめて画像データの読み取りを行なう読取シーケンスとしても良い。
【００３７】
実施の形態２．
次に本発明に係わる第２の実施の形態について図７を用いて説明する。図７は１ライン毎に露光し画像データの読み取りを行う読取シーケンスにおいて、背面光源４の発光素子として３in１タイプのＬＥＤを使用した場合の画像データの読取シーケンスを示している。なお、図７の（ａ）は最適な読取シーケンス、（ｂ）は、（ａ）との比較対象例として最適化されていない読取シーケンスを例示した。
【００３８】
近年、１つのパッケージに３色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）の小さなＬＥＤが埋め込まれたＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：表面実装デバイス）型ＬＥＤと呼ばれるものが普及しており、これを使用することで１つのパッケージの中であらゆる色を作り出すことが可能である。一般的にＬＥＤはＲが最も照射エネルギーが高く、すなわち発光効率が良いため、３ｉｎ１タイプのＬＥＤはＲの輝度が高い傾向にある。従って、３ｉｎ１タイプのＬＥＤを画像読取装置１の背面光源４に使用する場合、フォトダイオードＰＤのカソード電極２５の電位の減少（放電）が他色の光源を入射した場合と比較して最も速い。すなわち、Ｒの最適露光時間が最も短いことになる。
【００３９】
ここで図７の（ａ）および（ｂ）に示す画像データの読取シーケンスについて説明する。ＰＣ動作、露光(Ｒ)、検出(Ｒ)兼ＰＣ動作の一連の動作は実施の形態１で図５を用いて行った説明と同様であるので、ここでは詳しい説明を省略する。
３ｉｎ１タイプのＬＥＤを用いた場合において、最も照射エネルギーが低い光の露光時間（Ｇ）が最長となる。ここで、数２と数３が成り立つ状況において、本実施例の効果が得られる。
【００４０】
【数２】
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【００４１】
【数３】
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また、後述では数４が成立つ事を前提とする。
【００４２】
【数４】
2012134889.tif 000006
【００４３】
図７の（ａ）の画像データの読取シーケンスにおいて、始めに１ライン目の画像データ読み取りは、ＰＣ動作、露光（Ｒ）、検出（Ｒ）兼ＰＣ動作の順に実施する。続いて、露光（Ｇ）と平行して転送（Ｒ）を行う。さらに、検出（Ｇ）兼ＰＣ動作、露光（Ｂ）と平行して転送（Ｇ）、検出（Ｂ）を実施する。データ（Ｂ）の転送は、２ライン目のＰＣ動作期間および露光（Ｒ）の期間中に実施することで、１ライン分の画像データの読取動作が完了する。
【００４４】
一方、図７の（ｂ）の読取シーケンスは、最も露光時間が長い色（図中ではＧ）の読み取りから行なっている。画像データの読み取りの流れは、図中（ａ）と同様であるが、２ライン目の露光（Ｇ）期間が転送（Ｂ）期間を超えてしまい、図７（ｂ）の読み取りシーケンス中に示すロス時間が生じる。
【００４５】
すなわち、図７の（ａ）に示すように、ライン毎の露光を露光時間が最短であるＲから行うと効率良く画像データの読み取りが可能であり、Ｒ以外から露光を行う場合と比較して、図７の（ｂ）の読取シーケンス中に示すロス時間分、画像データの読取時間の短縮が可能となる。
【００４６】
なお、上述の実施の形態２では、背面光源４の発光素子として３in１タイプのＬＥＤを使用して画像データの読取り例について説明したが、発光素子として３in１タイプのＬＥＤの採用が必須ではなく、単品のＲ、Ｇ、Ｂ発光のＬＥＤを並列配置させても数２と数３が成り立つ状況においては、数式上記と同様に読取シーケンス中のロス時間を無くすことができ、画像データの読取時間の短縮が可能である。
【００４７】
実施の形態３．
次に本発明に係わる第３の形態について図２、図３、図８を用いて説明する。図８は図２に示した採光部２０の面積とフォトダイオードＰＤの面積の１画素１３内での占有比率（ＰＤ面積／（採光部+ＰＤ面積））をパラメタとして最適露光時間［ａ．ｕ］（ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｕｎｉｔｓの略で任意単位を表す。図８ではＡ点を１．０として比率でグラフ化している。）を測定した測定結果である。なお、測定は１画素１３の面積は一定（＝解像度一定）として、フォトダイオードＰＤ上のメタル配線領域などの無効領域の面積が同程度となるサンプルで評価を行なった。
【００４８】
前述したように完全密着型イメージセンサでは、光透過性基板の裏面側より入射された光を図２に示す採光部２０を通して原稿へ照射し、原稿からの反射光をフォトダイオードＰＤで検出する。仮に図８に示す点Ａのように、１画素１３に占める採光部２０の面積の割合が大きい場合には、入射光量が多い為にフォトダイオードＰＤに照射される光量は多くなるが、フォトダイオードＰＤの面積が小さい為に単位時間辺りに生成される総電荷量は小さい。一方、図８に示す点Ｂのように、１画素１３に占める採光部２０の面積の割合が小さい場合には、フォトダイオードＰＤの面積が大きいために、入射光に対して効率よく電荷が得られるが、入射光量が小さい為に単位時間辺りに生成される総電荷量は小さくなる。
上記サンプルで評価の結果、単位時間辺りに生成される総電荷量が最も効率よく得られる条件は、図８の点Ｃで示したフォトダイオードＰＤと採光部２０の面積比が同程度となる場合であった。理想的にはフォトダイオードＰＤと採光部２０の面積比は１：１（図８中の実線上）が最適露光時間を短くすることができる為に望ましいが、図８に示すようにフォトダイオードＰＤの面積：採光部面積＝４：６〜６：４の範囲でも、十分短い露光時間でかつ効率よく画像データの読み取りが可能であることが明らかとなった（図８中の破線の範囲）。
上述の最適露光時間の短縮により、画像データの読み取り時間を短縮化することができる。ここで、上記「フォトダイオードＰＤの面積」とは、１画素１３内においてメタル配線領域などの無効領域を除いたフォトダイオードＰＤの露光に供する領域を表す面積である。
【００４９】
他の実施の形態．
図２では、フォトダイオードＰＤを画素１３の中央部に配置したが、図９に示すように採光部２０の周囲をフォトダイオードＰＤで囲む画素形状とすることも容易である。更には、画素の左半面をフォトダイオードＰＤ、右半面を採光部２０に割り振るなど、必用に応じて種々の変形例を設計することが可能である。
【００５０】
本本実施の形態１〜３の背面光源では、Ｒ，Ｇ，Ｂ  ３色のＬＥＤ発光素子またはＲＧＢパッケージ型のＬＥＤ素子を採用したが、ＬＥＤ発光素子の発光色はＲ，Ｇ，Ｂ  ３色である必用はなく複数の色数であれば画像データの読取時間を短縮化することができ、さらにはＲ，Ｇ，Ｂの各色の補色を採用するなど、Ｒ，Ｇ，Ｂ以外の色のＬＥＤ発光素子を追加してもよく、信号処理回路１９で適宜色変換処理が可能である。
また、Ｒ，Ｇ，Ｂまたはそれ以外の色の発光素子としてＬＥＤである必用もなく、例えばＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）やプラズマ発光源など発光応答の速い発光素子を複数配置して背面光源を構成してもよい。
【００５１】
また、本実施の形態１〜３のＴＦＴはアモルファスシリコンを用いた、逆スタガ型のチャネルエッチタイプについて記述したが、プレナー型の構造でも良い。また、ポリシリコンＴＦＴや有機トランジスタ、酸化物半導体を用いたトランジスタやクリスタル（結晶）シリコンを用いたＭＯＳトランジスタを用いても良い。
【００５２】
また、本実施の形態１〜３の光電変換素子はＰＩＮ型のフォトダイオードを前提として記載したが、ＰＩＮ型に限るものではなく、ＭＩＳ型やＰＮ型、ＮＩＮ型のフォトダイオード、フォトトランジスタなどの光電変換の機能を有する素子であればすべて適用可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１  画像読取装置
２  ゲート配線
３  データ配線
４  背面光源
５  ２次元イメージセンサ部
１０  絶縁性基板
１１  ＴＦＴ
１３  画素
１４  受光素子アレイ部
１５  バイアス配線
１６  共通バイアス引出配線
１７  走査回路
１８  読出回路
１９  信号処理回路
２０  採光部
２１  ソース電極
２２  第一コンタクトホール
２３  第二コンタクトホール
２４  第三コンタクトホール
２５  カソード電極
２６  アノード電極
２７  積分回路
２８  検出回路
２９  Ａ／Ｄコンバータ
ＰＤ  フォトダイオード
Ｇ１〜Ｇｍ  走査回路端子
Ｓ１〜Ｓｎ  読出回路端子
【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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