JPH03126260A - イメージセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、光センサに関し、特にファクシミリの読み取
り装置における光検知器として用いて好適なイメージセ
ンサに関する。

（従来の技術その課題） ラインイメージセンサは一次元光検知器アレイであり、
ファクシミリにおける読み取り装置を小形化するなめに
開発された。現在広く使われているファクシミリにおけ
る読み収り装置は、ＭＯＳ又はＣＯＤでなるラインイメ
ージセンサとこのラインイメージセンサに像を投映する
ための大形のレンズとでなっていた。この読み取り装置
ではレンズを含む光学系が大形になるから、ファクシミ
リも大形にならざるを得なかった。

そこで、ファクシミリの小形化を図るために、Ｃｄ５−
ＣｄＳｅ光導電素子アレイやアモルファスＳｉ光ダイオ
ードアレイなどの薄膜検知素子アレイでなる密着型ライ
ンイメージセンサが開発された。

Ｃｄ５−ＣｄＳｅ光導電素子アレイは大きな光電流と各
素子の感度の均一性に特徴がある。そこで、このアレイ
を採用すれば、マトリックス駆動方式を適用して簡単な
読み取り回路で文字等の像を読み収ることができる。た
だし、Ｃｄ５−ＣｄＳｅアレイでは光応答速度が低いた
め、ファクシミリの読み取り装置における光検知器とし
て用いた場合、伝送速度を高くできない。

他方、アモルファスＳｉ光ダイオードアレイでは光応答
速度はＣｄ５−ＣｄＳｅアレイより１００倍も速い、し
かしながら、アモルファス光Ｓｔダイオードアレイでは
直接駆動方式の読み取り回路を採用せざるを得ないとい
う問題点がある。直接駆動方式では多数のアナログスイ
ッチを用いるから読み取り回路の構成が複雑になり、ひ
いては各光検知素子を高い密度で集積して読み取りの分
解能を向上するのが困難である。

このように従来のイメージセンサには光応答速度または
分解能に関して解決すべき課題があった。

そこで、本発明の目的は、光応答速度が速くてしかも分
解能が高いイメージセンサの提供にある。

（課題を解決するための手段） 本発明では、基板上に蒸着された半絶縁性のＰｂ２Ｃｒ
Ｏ５薄膜と、このＰｂ２ＣｒＯ５薄ｊ模上に形成された
金属薄膜とからなり、該金属薄膜はほぼ等間隔に列状に
配列されたｎ（ｎは２以上の整数）対のインターディジ
タル構造電極をなしていることを特徴とするイメージセ
ンサにより前述の課題を解決する。

また、本発明では、上記構成において、前記インターデ
ィジタル構造電極はｍ（ｍは２以上の整数）個の電極群
に区分されて、該各電極群はｐ（ｐは２以上でｎ以下の
整数）対の前記インターディジタル構造電極で構成され
ており、前記各電極群内では各前記インターディジタル
構造電極における片方の櫛状電極は前記金属薄膜で互い
に接続され、他方の櫛状電極は電気的に互いに分離され
ており、 前記電極群相互の間では前記インターディジタル構造′
ｒｒｈ極は電気的に互いに分離されていることを特徴と
するイメージセンナにより前記課題を解決する。

（作用） 本発明ではインターディジタル構造の電極が形成された
半絶縁性のＰｂ２ＣｒＯ！！薄膜を光検知手段として用
いる。インターディジタル構造電極は１対の櫛状電極を
微小な間隙で対向させてなる。

本発明においてはｎ対のインターディジタル構造電極を
有し、これらはほぼ等間隔に列状に配列されている。１
対のインターディジタル構造電極とこれらインターディ
ジタル構造電極郡分のＰｂ２Ｃｒ０．５薄膜とで１つの
光検知素子をなしている。

そこで、この発明のイメージセンサは、ｎ個の光検知素
子がほぼ等間隔で列状に配列されてなる光検知素子アレ
イである。

Ｐｂ２ＣｒＯ！ｌは１９６８年にネガス（Ｎｅｇａｓ）
により誘電体物質として発明されたまま長い期間にわた
って注目されなかったがこの物質について本発明者らに
より可視光および紫外光領域における光起電力効果と光
導電効果とが発見され光電効果素子への利用が検討され
てきた。その結果、Ｐ　ｂ　２　Ｃｒ　Ｏ５を薄膜化し
、その薄膜上に金属の薄膜の電極対を設けることにより
、該電極の縁とＰｂ２ＣｒＯ５との境界にショットキー
バリヤーが形成されることが判明した。そのショットキ
ーバリヤーにおける光電効果を利用して光検知素子が得
られることが確認された０本発明では、インターディジ
タル構造電極を採用してショットキーバリヤー領域を長
くして光に対する感応域の密度を高くすることにより、
素子配列方向における単位長さの受光部当りの光電流を
増大し、光検知素子の集積密度を高くできるようにしで
ある。

Ｐｂ２ＣｒＯｙ５薄膜はアモルファスＳｉ薄膜より抵抗
率が高いから素子間の分離が容易であり、マトリックス
駆動方式の読み収り回路で光信号を読み収ることができ
る。

このように本発明のセンサでは、素子間の分離が容易で
大きな光電流が得られるから、光検知素子を高い密度で
集積でき、従来のイメージセンサより高い分解能を得る
ことができる。また、光電流が大きいから、マトリック
ス駆動方式の読み取り回路において、光検知素子の負荷
となる抵抗の大きさを小さくしても光信号を検知できる
。したがって、本発明のセンサでは、従来のアモルファ
スＳｔ光ダイオードアレイと同程度に光速度で文字等の
像を読み取ることができる。

（実施例） 次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。

第１図は本発明の一実施例の平面形と断面形とを対応さ
せて示す図である。この実施例はガラス基板１とｐｂ２
ｃｒｏ！！薄膜２と共通電極３と個別電極４とからなっ
ている。

ガラス基板１はコーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ）社製のＮ
ｏ、７０５９でなり、幅３５關、長さ３５關、厚さ０．
４＋＋ｍである。

Ｐｂ２ＣｒＯａ薄膜２は磁気収束による電子ビーム蒸＠
（ＥＢＥ）法により基板１に０．６５μｍの厚さに蒸着
されている。このＰｂ２Ｃｒ０−３薄膜の製作方法につ
いては、Ｓ、Ｈｏｒｉｔａ　ａｎｄに、Ｔｏｄａ、　”
Ｐｒｅｐａｒａ電極ｏｎ　ｏｆ　ＰｂｘＣｒＯｘ　ｔｈ
ａｎ　ｆｌｌｌｌｌｓｂｙ　ａｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ−
ｂｅａｌｌｅｖａｐｏｒａ電極ｏｎ　ｔｅｃｈｎｉｑｕ
ｅ゛′＾ｐｐ１．　Ｐｈｙｓ、八３６．１３１　（１９
８６）に詳しい記載がある。

電極３，４は４２０人の厚さのＡｕ薄膜でなる。

Ａｕ薄膜のｍ槓はＰｂ２ＣｒＯ５薄膜２の蒸着工程に引
き続いて行われ、そのときの真空度は１×１０−’　ｔ
ｏｒｒ以下であり、温度は室温である。

Ｐｂ２ＣｒＯ５薄膜２の全面に蒸着されたＡｕ薄膜に電
子ビームリソグラフィ技術により電［！３゜４の形にパ
ターンが描かれ、次にカリウム沃素飽和溶液によりエツ
チングをし、最後に酸素プラズマによりホトレジストを
除去し、薄膜形成工程が終了する。

第２図は、第１図実施例における１つの光検知素子の部
分を示す平面図である。共通電極３と個別電極４とで構
成される１対のインターディジタル構造電極とＰｂ２Ｃ
ｒＯ５薄Ｊｌ！２とで１つの光検知素子がなっている１
本図に明瞭に示されているようにインターディジタル構
造電極は、共通電極３としての櫛形電極と個別電＃１４
としての櫛形電極とを微小な間隙で対向させてなる。そ
の微小間隙は２μｍである。この実施例における１対の
インターディジタル構造電極では、共通型Ｉ＃１３１１
１！１に５本の指状電極３１が設けてあり、個別電極４
側に６本の指状電極４１が設けである。第１図および第
２図において斜線を付して示す部分は半絶縁性のＰｂ２
ＣｒＯ５薄膜２である。

第１図の実施例は３２個の光検知素子を１例に配列して
なる。第３図に平面図で示すように、これら素子は１止
当り８個の密度で集積されている。

各素子の長さは１００μｍであり、幅は１２０μｍであ
る。１対のインターディジタル構造電極とこれら電極郡
分のｐｂ２ｃｒ□、薄膜２とで１つの光検知素子が構成
されている。これら各光検知素子は５μｍの電極間隙で
分離されている。したがって、素子間隔は１２５μｍと
なる。Ｐｂ２Ｃｒ　Ｏ＝ｓ　′ｗＡ膜２の抵抗率が十分
に高いから、格別の手段を横することなく５μｍの間隙
だけで素子間の分離は十分である。

この実施例ではインターディジタル構造電極は３２対あ
るが（前述のｎ＝３２）、共通ｔ［！３側の櫛形電極は
８つずつを１群としてＡｕ薄膜で互いに接続されており
、他方の櫛形電極は前述のとおりに５μｍの間隙で電気
的に互いに分離されている。３２対のインターディジタ
ル構造電極は４つの電極群に区分され（前述のｍ＝４　
）　、電極群相互は微小な間隙で電気的に分離されてい
る。各電極群には８対〈前述のＰ＝８）のインターディ
ジタル構造ｔ′Ｊ＃ｌがある。したがって、この実施例
においては、片方の電極を共通にする８個の光検知素子
が１つの光検知素子群をなし、実施例全体では４つの光
検知素子群がある。

次に第１図実施例に適用する読み取り回路について述べ
る。第４図はその読み取り回路を示す回路図である。こ
の読取り回路は、マトリックス駆動方式の読み取り回路
である０本図において、ｙ、、Ｙ２．Ｙ、、Ｙ、、はそ
れぞれ８素子の光検知素子群を示す、スイッチＳ　Ｗ　
＋〜ＳＷ４は負の直流電圧Ｅを光検知素子群￥１〜Ｙ４
に順次に印加する。Ｉ−Ｖコンバータは、テキサス・イ
ンスツルメンツ社製のＴＬＣ２７４ＣＰでなり、低入力
バイアス電流の演算増幅器を含む電流−電圧変換器によ
り、ラインイメージセンサの各光検知素子からの出力電
流を電圧に変換する。この１−Ｖコンバータにおける感
度は１０ｍＶ／ｎＡである。コンパレータはＩ−Ｖコン
バータの出力をＴＴＩ、レベルのディジタル信号に変換
する。シフトレジスタはコンパレータから出力される８
ビツトの並列にディジタル信号を時系列ディジタル信号
に変換する。

第５図は第１図の実施例により文字を読み取るための試
験的な光学系の構成を示す概念図である。

ここでＨｅ−Ｎｅレーザが出力するレーザ光は波長５４
３．５ｎｍで、パワー０．６ｍｗである。

レンズはそのレーザ光を線状に拡げて読み取り対象のネ
ガフィルムに集束する。実施例のラインイメージセンサ
はそのネガフィルムの下面に密着されている。

次に、第１図実施例における光検知素子の光電特性につ
いて述べるや 第６図は静的状態における印加電圧に対する光電流およ
び暗電流を示す特性図である。このときの照射光の強度
は４６ｍｗ／ｃｍ２である。本図から一４０Ｖの電圧で
十分な光電流が得られることが分かる。

第４図は印加電圧−１０Ｖのときの光強度と光ｔ　ｍと
の関係を示す特性図である。本図から、光電流と光強度
とは対数値において比例していることが分かる。

第８図は照射される光の変調周波数に対する光電流の偏
移を示す特性図である。音響工学変調器で０と２７　ｍ
　ｗ　／　ｃ　ｍ　２とに光の強度を変えて本図の特性
を得た６本図でＩＫＨｚの変調周波数のときの光電流を
１００％として正規化して示しである０本図から電流偏
移が５０％になるのは１２０ＫＨｚであることが分かる
。この光応答速度はアモルファスＳ１光ダイオードアレ
イと同じ程度の速さである。そして、この光応答速度は
１ｍ５ｅｃ／ラインの速度で文章を読み取るのに十分に
足りるだけの早さである。−Ｐｂ２Ｃｒ０５センサの読
み取りにおけるマトリックス駆動方式では電荷蓄積時間
を要しないから上述の読取り速度が得られるのである。

これに対しアモルファスＳｉ光ダイオードアレイでは電
荷蓄積時間が読取り速度に関し重要な要素となる。

次に第１図実施例における光検知素子の均一性について
述べる。

第９図および第１０図は光検知素子に関する光電流およ
び暗電流の分散をそれぞれ示す図である。

これらの特性は光強度４６ｍｗ／ｃｍ’、印加電圧−１
０■の静的条件下で試験をして得な。

第１１図はパルス電圧を検知素子に加えるという動作状
態の条件下における光電流と暗電流との各素子での分散
状態を示す図である。これらの特性から、本実施例にお
ける検知感度の均一性は十分に実用に供し得る程度であ
ることが明らかになつた。

第１２図は、第５図の構成でネガフィルムの文字等の像
を検知し、マトリックス駆動方式の回路で読み取り、コ
ンピュータで蓄積し、蓄積した情報を読み出すとともに
、プリンタでプリントして画像を得る順序とその画像を
示す概念図である２ここでは、読み取りは走査速度１ｍ
５ｅｃ／ラインで行った。

（発明の効果） 以上に実施例を挙げて詳しく説明したように、本発明に
よれば、光応答速度が従来のアモルファスＳｉ光ダイオ
ードアレイと同程度に遠く、しかもマトリックス駆動方
式の読み取り回路が適用できるから高密度集積ができ、
したがって分解能が高い密着型ラインイメージセンサを
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面形と断面形とを対応さ
せて示す図、第２図は第１図実施例における１つの光検
知素子の部分を抽出して示す部分平面図、第３図は第１
図の実施例における１０個の光検知素子分の部分を示す
平面図、第４図は第１図の実施例から文字等の画像の情
報を読み収る回路を示す図、第５図は第１図の実施例に
より文字を読み取るための試験的な光学系の構成を示す
図、第６図は第１図の実施例における光検知素子に関す
る印加電圧対出力電流の特性図、第７図はその光検知素
子に関する光強度対光電流の特性図、第８図はその光検
知素子に関する変調周波数対光電流面移の特性図、第９
図および第１０図は第１図実施例を構成している光検知
素子に関する光電流および暗電流の素子間での分散をそ
れぞれ示す図、第１１図は第１図実施例を構成している
光検知器における光電流と暗電流の素子間での分散を示
す図、第１２図は第５図の構成でネガフィルムの像を検
知して画像をプリントする手順とプリントされた画像を
示す図である。 １・・・ガラス基板、２・・・Ｐｂ２ＣｒＯ５薄膜、３
・・・共通電極１，４・・・個別電極、３１．４１・・
・指状電極。 第 ３ 図 第５ 図 −１０ ２０ ３０ 印　力Ｏ電　だ （Ｖ） ４０ ５０ ｊ ０ 紙強度 （ｍＷ／ｃｍ２） ００ １ 光　ｔ〉良 （ｎＡ） ０ 日（ｉ　電シ作ヒ　（ρＡ） ０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に蒸着された半絶縁性のＰｂ＿２ＣｒＯ＿
   ５薄膜と、このＰｂ＿２ＣｒＯ＿５薄膜上に形成された
   金属薄膜とからなり、該金属薄膜はほぼ等間隔に列状に
   配列されたｎ（ｎは２以上の整数）対のインターディジ
   タル構造電極をなしていることを特徴とするイメージセ
   ンサ。
2. （２）前記インターディジタル構造電極はｍ（ｍは２以
   上の整数）個の電極郡に区分されて、該各電極郡はｐ（
   ｐは２以上でｎ以下の整数）対の前記インターディジタ
   ル構造電極で構成されており、前記各電極郡内では各前
   記インターディジタル構造電極における片方の櫛状電極
   は前記金属薄膜で互いに接続され、他方の櫛状電極は電
   気的に互いに分離されており、 前記電極郡相互の間では前記インターディジタル構造電
   極は電気的に互いに分離されていることを特徴とする請
   求項１に記載のイメージセンサ。