JPS62204656A - 光電変換装置 - Google Patents

光電変換装置

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JPS62204656A
JPS62204656A JP61047831A JP4783186A JPS62204656A JP S62204656 A JPS62204656 A JP S62204656A JP 61047831 A JP61047831 A JP 61047831A JP 4783186 A JP4783186 A JP 4783186A JP S62204656 A JPS62204656 A JP S62204656A
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light
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photocurrent
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Kosuke Ikeda
光佑 池田
Hiroko Wada
裕子 和田
Noboru Yoshigami
由上 登
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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、ファクシミリ装置、およびインテリジェント
コピアや光ディスクなど各種OA機器の画像入力部に用
いられる光電変換装置に関するものである。
従来の技術 近年、ファクシミリ装置や各種OA機器の画像情報入力
装置の小型化や画像ひずみの改良を目積して、原稿と同
一寸法の密着型ラインセンサを開発し、これを用いた画
像読取装置が使用され始めている。この分野では、情報
伝達の高速化に伴い、その読取速度を決める光センサの
応答速度の向上が強く望まれている。
光導電素子の応答速度を改善する方法として、バイアス
光を用いる方法がある。この方法にもとづく光電変換装
置の基本構成を第2図に示す。すなわち、基台1に設け
たLEDなどの一方光源2Aから出た光が原稿3に当た
り、その反射光が集束性ファイバアレイなどの導光系4
を通って光導電素子5に当たり、かつ一方光源2Aと同
種の光源2Bから出た光がバイアス光として直接光導電
素子に当たるようになっている。この方法では、光電流
がたとえば第3図(a)に示すような立上り波形をもつ
光導電素子の場合はその効果が小さく、第3図(b)に
示すようなS字形の立上り波形をもつ光導電素子の場合
はその効果が非常に大きい。このことは本出願人の提案
にかかる特願昭59−181751号に示されている通
りである。
なお、光電流がS字形の立上りを示すというのは、第3
図(b)に示すように、光電流JPの時間tに対する増
加率すなわち微分係数dJp/dtがt=tO(>O)
で最大値を示すものを云う、また。
S字形の立上りを示す光導電素子は逆に立下りが速いの
で、バイアス光により立上りを速くすると、立上り、立
下りを含めての全体の応答速度が速くなる(ナショナル
 テクニカル レポート:National Tech
nical Reprot、 Vol、31. No、
2+PP、30〜38. 1985参照)。
発明が解決しようとする問題点 さて、光導電素子にバイアス光を照射すると、このバイ
アス光による光電流Jpbが流れ、さらに原稿からの反
射光による信号光電流Jpsが加わり、合計の光電流J
 pt(= J pb+ J ps)が流れるよう番こ
なる。電気信号として取出すときにはJptからJpb
を差引いたJpsを用いるが、ラインセンサの場合は個
別の光導電素子のJptから一定のJpbを差引くこと
になる。したがって、ラインセンサ番こつきものの、個
別の光導電素子の感度にノ(ラツキカtある場合には、
信号成分として得られるJpt(個別) −Jpb(一
定)のバラツキが大きくなると&Nう欠点が生じる。こ
の欠点は、Jpbが大きし)場合にはさらに大きな問題
となる。
本発明は1以上のような光電流の応答速度力を遅いとい
う欠点をなくすとともに、ノ(イアス光番こよる光電法
成分を小さくした高速応答の光電変換装置を提供せんと
するものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するため本発明は、絶縁性透明基板上
に形成された主走査方向に並んだ複数個の光導電体瞑に
対向電極を設けてなる光導電素子群を有し、原稿からの
反射光が導光系を通して前記光導電素子に当たる構成と
された光電変換装置において、前記光導電素子群を構成
するとともに光電流の光照射に対する応答がS字形の立
上り特性を示す光導電素子と、光源と、この光源からの
光を原稿を照射する長波長光と前記光導電素子を直接照
射する短波長光とに分光する手段とを有する構成とした
ものである。
作用 S字形の立上りを示す理由は、光導電性膜中に多数存在
するトラップのためである(アール、エイチ、ビューベ
、 R,H,Bube、フォトコンダクテイビテイ オ
ブ ソリツズ: Photoconductivity
of 5olids、ジョン ウィリー アンド サン
ズ:John Wiley & 5onsyニユー ヨ
ーク: New Yorky1960、 pp、284
〜287参照)。S字形の立上りを示すのは、光照射に
より発生したキャリアがこのトラップに捕ま5るため有
効な光キャリアになり慢ず、このトラップが埋まって後
初めて光電流が立上るためと考えられている。バイアス
光の効果は、このトラップを予め埋めておくことにある
。短波長の光がバイアス光としてより有効であるのは、
短波長の光は光導電膜の極く表面で吸収され、この表面
近傍には特にトラップが多いのでこの効果が著しいため
であると考えられる。一方、表面近傍では再結合中心も
多いので光キャリアの寿命も短く、バイアス光による光
電流も小さくて済む。
実施例 本発明は、第1図に示すように、光電流の立上り特性が
S字形の光導電素子5を用い、基台1の光源2からの光
を1MMB2照射するための長波長光9Aと、直接光導
電素子5を照射するための短波長光9Bとに分光する手
段を有する構成の光電変換装置であることを特徴として
いる。すなわち、絶縁性透明基板の上に形成された主走
査方向に並んだ複数個の光導電体膜に対向電極を設けて
なる光導電素子群を有し、原稿3からの反射光が導光系
4を通して光導電素子5に当たる構成とされた光電変換
装置において、前記光導電素子群を構成するとともに光
電流の光照射に対する応答がS字形の立上り特性を示す
光導電素子5と、光源2と、この光源2からの光を、原
稿3を照射する長波長光9Aと光導電素子5を直接照射
するバイアス用の短波長光9Bとに分光する手段たとえ
ばフィルタ8A、8Bとを有する構成としたものである
。8Aは長波長用フィルタ、8Bは短波長用フィルタで
ある。6は信号処理のための回路部、7は短波長光9B
が通過するスリットである。バイアス用の短波長光9B
は、直流すなわち常時照射の方が低照度で効果が大きい
光導電素子5としては、光電流がS字形の立上り特性を
有するものなら何でも良いが、光電流が大きくて電気信
号処理の容易なII−VI族化合物半導体でなるものが
好ましい。なかでも、Cd5−CdSe固溶体を主体と
してなるものは特に光電流が大きく、しかも可視光全域
に感度をもたせることもできるので、さらに好ましい。
Cd5−CdSe固溶体のなかでも、Cd S eの分
量が40モル%以上のものでは、バイアス光の効果が特
に大きい。40モル%以上にCdSeの分量が増すと、
光電流の立下り時間は短くなるが、逆に立上り時間は長
くなり、バイアス光はこの立上り時間を短くする効果が
大きい。
Cd5−CdSe固溶体の場合、不純物として添加する
Cu濃度を高くしても光電流の立下り時間は短くなり、
逆に立上りはS字形を示し、その時間は長くなる。Cu
濃度は0.01モル%以上が好ましい。
一般に、光導電素子5を流れる光電流は、照射光の波長
に関して第4図のような分光感度を有している。波長域
(A)では、光導電体膜の固有吸収域であるため、光吸
収が盛んで光電流がピークを示す領域であり、通常はこ
の領域の発光波長を有するLEDや単色蛍光灯などを用
いて原稿を照射する。波長域(B)は光導電体膜の吸収
がさらに強く、多くは表面でのみ吸収され、再結合が盛
んであるので、光キャリアの寿命が短くなり光電流は領
域(A)より小さくなる。波長域(C)は、光導電体膜
の吸収がなくなるため、感度は小さいか殆んどない。
さて、本発明では、光源2の光をたとえば第1図のよう
にフィルタ8A、8Bにより分光し、原稿3の照射には
フィルタ8Aにより分光した波長域(A)の長波長光9
Aを用い、バイアス光としては、フィルタ8Bにより分
光した波長域(B)の短波長光9Bを用いる。分光の手
段は、プリズム、回折格子など利用しても良い。光源2
としては少なくとも波長域(A)、(B)の両方の光を
含むものなら何でも良いが1通常のW−ランプ。
蛍光灯などが簡便である。長波長光9Aによる原稿から
の反射光が導光系4を通って光導電素子5に達したとき
の光強度の最大値E(λ^)と、光導電素子5をスリッ
ト7を介して直接照射する短波長光9Bによるバイアス
光の光導電素子5面での光強度E(λB)とが等しいと
き、後者の光(λB)による光電流Jp(λ0)が前者
の光(λ^)による光電流JP(λA)の半分以下であ
ることが好ましい。これには、短波長光9Bの光の中心
波長が長波長光9Aの中心波長より100止以上短波長
であることが必要である。
光4′w1素子5を直接照射する短波長光9Bによるバ
イアス光の光強度は、原稿3からの反射光が導光系4を
通って光導電素子群に達する長波長光9Aによる光強度
の最大値(原稿3の白地に対応する)を100とした場
合、5以上50以下であることが好ましい。バイアス光
の強度が50を越え、さらに100を越えても、応答時
間は短くなるが、電気信号の処理上は50位までが好ま
しい。
このように、光導電素子群において、原稿3からの間接
的な信号光による電気信号Jpsにこの光導電素子群を
直接照射するバイアス信号Jpbが重畳するので、この
バイアス信号をキャンセルするための回路が必要である
次に1本発明の実験例について説明する。第5図に示す
ごとく、ガラス基板11(コーニング社。
#7059.230X25X1.2mm)上に、0.0
1モル%のCuを含んだ厚さ4000人のCdS、、、
Se、、、の蒸着膜を形成し、フォトエツチングにより
主走査方向に島状(90X 350μrrr)に8ビッ
ト/mmの割合で1728ビツト配置する。この島状の
CdS@、、Ss、。
膜を500℃でCdC11,の飽和蒸気中で加熱処理し
て光電的に活性化し、光導電体膜12とした後に、島状
の膜12の各々にNiCr/Auの対向電極すなわち共
通側電極13と個別側電極14を形成する。対向電極の
ギャップは60μmである。電極形成後の様子は第5図
の概略図によって示されている。ここで15は絶縁フィ
ルム、 16はフィルムリードである。
このようにして作製した光導電素子群のうち、1素子を
選んで光電流1分光スペクトルを測定した。その結果を
第6図に示す、 680nmにピークを有し、400n
mではピーク値の175程度となる。この1素子にDC
LOVを印加し、W−ランプの光を干渉フィルター(東
芝KL−57)により分光してこれを光チゴッパにより
lHzで点滅(0,5secずつ)させた570nmを
用い、素子面での光強度を15μW/aJ (約100
立ux)として、光電流の時間に対する立上り、立下り
特性を測定した。その波形を第7図(a)に示す、また
バイアス光として6μW/dの定常光を照射し、同じW
−ランプの光を干渉フィルター(東芝K L−40)で
分光した400nmの光を当てた場合を第7図(b)に
、また比較のため信号光と同じ分光波長の光を当てた場
合を第7図(c)に示す。
ここでJpbはバイアス光による光電流、Jpsは信号
光による光電流を表わすとするとともに、バイアス光な
しでもバイアス光ありでも、立上り時間τrはJpsが
0からその飽和値50%に上がるまでの時間、立下り時
間τdはJpsが飽和値からその50%に下がるまでの
時間であるとして、これから得られた光応答特性を次表
にまとめる。
このように1本発明によるJpbが従来のJpbよりず
っと小さい。また同じ強度のバイアス光に照射した場合
、本発明によるバイアス光方式の方が応答速度を速くす
る効果が大きい。
発明の効果 本発明は光応答速度(光電流の立上り時間、立下り時間
)が極めて速く、しかもバイアス光による充電流成分を
小さくしたため、センサの特性バラツキの小さい光電変
換装置およびこれを用いた高速画像読取装置の実現に大
きく寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にもとづく光電変換装置の祷成断面図、
第2図は従来のバイアス光を用いる場合の光電変換装置
の構成断面図、第3図(a)は従来の光導電素子の光電
流の光応答特性図、同図(b)は本発明で用いる光導電
素子の光電流の光応答特性図、第4図は本発明で用いる
光導電素子の光電流の分光スペクトルを示す図、第5図
は電極形成後の光電変換部を示す概念図、第6図はCd
S、、28s、、、を主成分とする光導電素子の光電流
の分光スペクトルを示す図、第7図′(a)はCdS、
、、Se、、、を主成分とする光導電素子の光電流の光
応答特性図、同図(b)は本発明の短波長バイアス光を
当てた場合のバイアス光電流Jpbと信号光電流Jps
の光応答特性図、同図(c)は従来の信号光と同種の光
源をバイアス光に用いた場合のバイアス光電流Jpbと
信号光電流Jpsの光応答特性を示す図である。 2・・・光源、3・・・原稿、4・・・導光系、5・・
・光導電素子、8・・・長波長用フィルタ(分光する手
段)。 8・・・短波長用フィルタ(分光する手段)、9A・・
・長波長光、9B・・・短波長光 代理人    森   本   義   弘第1図 ^ 2−一一光洗 J−/?、痛 BA−4蝉し6111フイルダ(4紳eiる11斐)I
B−−−’H1:J18flj7x)L 9(4Ht7
1H1’j)qA−−−五彼4光 9B−一−giL波渠光 第2図 @3図 時間t(任趣凡カ 第4図 45     b     7     θ″i &(
11簿五ソ宜ン ぢ5j図 第6図 ジ死L &tn−ン 第7図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁性透明基板上に形成された主走査方向に並んだ
    複数個の光導電体膜に対向電極を設けてなる光導電素子
    群を有し、原稿からの反射光が導光系を通して前記光導
    電素子に当たる構成とされた光電変換装置において、前
    記光導電素子群を構成するとともに光電流の光照射に対
    する応答がS字形の立上り特性を示す光導電素子と、光
    源と、この光源からの光を原稿を照射する長波長光と前
    記光導電素子を直接照射する短波長光とに分光する手段
    とを有することを特徴とする光電変換装置。 2、光導電体膜がII−VI族化合物半導体を主体としてな
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の光電変
    換装置。 3、光導電体膜がCdS−CdSe固溶体を主体として
    なることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の光電
    変換装置。 4、CdSeの分量が40モル%以上であることを特徴
    とする特許請求の範囲第3項記載の光電変換装置。 5、光導電体膜が0.01モル%以上のCuを含有する
    ことを特徴とする特許請求の範囲第2項から第4項まで
    のいずれかに記載の光電変換装置。   6、短波長光の中心波長が、長波長光の中心波長より1
    00nm以上短波長であることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項から第5項までのいずれかに記載の光電変換
    装置。 7、長波長光による原稿からの反射光が導光系を通って
    きた光による光電流の最大値を100として、短波長光
    による光電流が5〜50であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項から第6項までのいずれかに記載の光電
    変換装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6236959A (ja) * 1985-08-09 1987-02-17 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像読取装置
JP2002267767A (ja) * 2001-03-12 2002-09-18 Canon Inc シート検知装置

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