JPS62198987A - 画像読み取り装置 - 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、画像読み取り装置に係り、特に、２次元のイ
メージセンサに関する。

〔従来技術およびその問題点〕

水素化アモルファスシリコン等のアモルファス半導体薄
膜あるいは硫化カドミウム（ＣｄＳ）−セレン化カドミ
ウム（ＣｄＳｅ）等の多結晶薄膜を光導電体層として使
用したサンドイッチ型の光電変換素子は、優れた光電変
換特性を有しており、かつ構造が簡単で大面積化が容易
であることから、原稿と同一幅のセンサ部を有する密着
型イメージセンサ、すなわち縮小光学系を必要としない
大面積デバイスとして原稿読み取り装置への幅広い利用
が注目されている。

この密着型イメージセンサは、微細な光電変換素子を原
稿の読み取り幅に相当する長さ分だけ直線上に配列し、
原稿からの反射光により生じた個々の素子の抵抗変化を
選択回路により時系列信号としてとり出すもので、通常
、第１０図に示す如く、左右の発光ダイオード（ＬＥＤ
）アレイからなる光源１１１により、照射された原稿１
１２からの反射光をライトフォーカシングロッドレンズ
アレイと呼ばれる導光系１１３で、光電変換素子からな
る受光素子アレイ１１４に導き、そこで原稿の像を等倍
の正立像として結像するように構成されており、受光素
子アレイは受光した光量の大小を光電流の大小に変換し
、原稿の読み取りが行なわれる。

このような装置では、原稿の長尺化に伴い、光電変換素
子の数も多くなっており、信号線も多く、処理回路が複
雑である。

またこのライトフォーカシングロッドレンズアレイは光
ファイバを用いているため、その屈折率変化を大きくす
ることができないことから開口率が小さく、高価である
という欠点があった。

また、光源は原稿面と受光素子アレイとの間に配置され
ねばならない上、光源と原稿面との間には必ずある一定
の間隔が必要であり、真の意味で密着とすることができ
なかった。

そこで、開口率が大きく先便用効率の高い導光系を備え
た密着型イメージセンサを形成すべく、透明基板の１方
の面に受光素子を配設すると共に他方の面に多層薄膜か
らなる導光系を形成し、他方の面を入射面としたもの（
特開昭５９−１２１９４７号公報）等も提案されている
。

しかしながら、依然として光源は原稿面と受光索子アレ
イとの間に配置されねばならず、装置の小型化には限界
があった。

ところで、ＯＡ化が進むにつれて、マークシート等を利
用した処理もしばしば用いられるようになっている。

このようなマークシートの読み取りには、上記密着型イ
メージセンサのような高い解像度は不要であり、例えば
、マトリックス状に分割された光電変換素子を配置する
と共に各光電変換素子に対応してＬＥＤアレイをマトリ
ックス状に配置し、各位置における穴の有無を検出する
という方法がとられている。

しかしながら、このような装置においても信号処理が複
雑である」二検出しようとするマーク数に対応した数の
ＬＥＤを配設しなければならず、装置が大型となるとい
う欠点は解消し得ながった。

また、読み取り精度を高めるためには各素子を同一特性
となるように形成する必要があり、製造技術的にも高度
なものが要求される。

更に、プリント基板の穴の有無を検査する検査工程では
、第１１図に示す如く、ＬＥＤＩＯＩからの光を所望の
ガイド孔１０２を具えたテンプレート１０３上に載置し
たプリント基板１０４を介してホトダイオードアレイ１
０５で検出する方法が用いられることが多い。

この方法ではホトダイオードアレイのピッチが４　ｍｍ
以上も大きい１−１位置合わせが難しく、また装置が大
型である１−高価であるという欠点があった。

更に、第１２図に示す如く、プリント基板等のサンプル
２０１を介して到達する光をビデオカメラ２０２でとら
えるという方法も提案されてはいるが、第１３図に拡大
図を示す如く、板の厚さが厚、い場合、周縁部の穴から
の光は遮断されてしまい、誤動作が起こり易い上、画像
処理用ソフトが必要であり、高価で装置が大型化してし
まうという問題があった。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、構造が簡
単でかつ製造が容易な小型の画像読み取り装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段および作用〕そこで、本
発明で−は、透光性の上部電極と遮光性の下部電極とに
よって光電変換層を挾んだサンドイッチ構造の光電変換
素子の該上部電極上に所定の間隔で窓部を具備した遮光
性の導電部材を積層せしめてなるセンサを構成し、該セ
ンサの該導電部材側に読み増るべき物体を配置すると共
に、該物体の後方から物体を介して前記窓部にスポット
光を順次照射し、該物体を透過した光を該センサによっ
て検出し、検出信号をスポット光の照射位置と同期して
取り出すことにより画像の読み取りを行なうようにして
いる。

かかる構成では遮光層、低抵抗層を兼ねる金属で光電変
換層の両面をはさみスポット光を照射することにより、
クロストークがなく低雑音、高速の読み取りを達成する
ことができる。

またかかる構成では、レンズ系も不要である上、センサ
は１個の素子で構成されているため、位置による各層の
膜厚のバラツキがある場合にも複数のセンサを分割形成
した場合のように検出信号のバラツキとなることもない
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。

実施例１ 第１図は、プリント基板の検査工程における穴の検出に
用いられる検出装置を示す図である。

この検査装置は、透光性の１５ｃ＋ｎＸ１５ｃｍＸ０．
５ｍｍのガラス基板１上に形成された１６×１６ドツト
（ピッチ７．６２ｍ＋ｓ）で０．６ｍｍφの窓、Ｗを有
するクロム層からなる遮光性の導電膜２と、酸化インジ
ウム錫層からなる透光性の下部電極３と、ｎ　−ｉ　−
ｐ水素化アモルファスシリコン層からなる光電変換層４
とアルミニウム層からなる上部電極５とからなるサンド
イッチ型の光電変換素子からなるセンサ部Ｓと、１６Ｘ
１６ドツト（ピッチ７．６２ｍｍ）のＬＥＤアレイから
なる光源６を具えてなるもので、穴８のを無を検査すべ
きプリント基板７を介して該センサ部Ｓの窓Ｗを順次ス
ポット照射し、穴８を透過した光が、前記窓Ｗを介して
前記センサ部に入ることにより、光電変換層に発生する
電流変化を検出し、これを、前記光源の照射位置（どの
窓を照射したか）に同期させ、前記窓Ｗに対応する位置
における穴８の有無を検出するものである。

次にこのセンサ部を構成する光電変換素子の製造方法に
ついて説明する。

まず、第２図（ａ）に示す如く透光性のガラス基板１上
に、導電膜２としてのクロム層をスパッタ法によって成
膜する。

そして、第２図（ｂ）に示す如くフォトリソ法により、
０．６ｍｍφの窓Ｗを１６Ｘ１６ドツト（ピッチ７．６
２ｍｍ）で形成する。

次いで、スパッタ法により、膜厚８００人の酸化錫（Ｓ
ｎＯ２）層からなる下部電極３を成膜する。（第２図（
Ｃ））このとき、スパッタ条件は、第１表に示す如くで
あった。

第１表 更に、第２図　ｄ　）に示す如くプラズマＣＶＤ法によ
り、アモルファスシリコンｎ層、アモルファスシリコン
１層、アモルファスシリコ２９層の３層からなるアモル
ファスシリコン層４を形成する。このときアモルファス
シリコンｎ層、アモルファスシリコ２１層、アモルファ
スシリコ２９層の各層の厚さは夫々１５０人、５ｏｏｏ
人、５゜０人とし、ｐ層を形成するためのドーパントと
してはジボラン（８２ＨＧ）　、ｎ層を形成するための
ドーパントとしてはホスフィン（ＰＨ３）を夫々添加し
た。なお、プズマＣＶＤ条件は、第２表に示す如くであ
る。

第２表 そして最後に、内寸１４ｃｍＸ１４ｃｍのメタルマスク
を用いて、抵抗加熱蒸管法により、膜厚１　ｕｔａのＡ
、１７層からなる上部電極５を形成する。

このようにして形成したセンサＳを、１６×１６ドツト
（ピッチ７．６２報）のＬＥＤアレイからなる前記光源
と組合わせてセンサシステムを構成している。

読み取りに際しては、まず原稿すなわちプリント基板の
端部に設けられた位置合わせ穴を用いて、位置合わせを
行ない、読み取るべき穴の位置にセンサ部の窓Ｗが対応
するようにプリント基板を設置する。

この後、光源を前記窓Ｗをプリント基板を介してから順
次スポット照射していく。

そして、照射された窓に穴８が存在するときは、光源か
らの光は、六８を介してセンサに当り矢印しに示すよう
に、窓Ｗを介して、光電変換素子に入光する。このとき
、光電変換素子には、光電流が流れ、電気信号として出
力される。

また、穴が存在しないときは、矢印Ｌ′に示す如く、原
稿光はプリント基板面で反射するため、光電変換素子か
らの電気信号はない。

このようにして、順次とり出される電気信号を前記光源
の点灯位置を決定する駆動系（図示せず）と同期して前
記電気信号を読み出すことにより、プリント基板上の穴
の有無の検出が行なわれる。

この検出装置では、光学系も不要でありプリント基板と
センサ面とを真に密着した状態で設置できるため、装置
の大幅な小型化が可能である。

また、光を走査することにより、光電変換素子すなわち
センサを、画素に分割する必要がなく、１個の光電変換
素子であればよいため、製造が極めて容易で、センサを
マトリックス状に配列した７トリツクス型のイメージセ
ンサのように、各センサのセンサ特性のバラツキによる
読み取り誤差もない。更には、マトリックス型のイメー
ジセンサに比べ、信号線数が大幅に減少し、処理回路が
簡単になる。

この検出装置を用いてプリント基板の穴検出を行なった
結果０．００５秒／枚の速さで計測することができた。

ここで、光入射側の導電膜２は、外部および隣接する穴
（プリント基板上の）からの不要な光を遮光する作用と
、面抵抗を下げ光応答速度を向上する作用を有している
。

透明導電膜と金属電極とでアモルファスシリコン層を挾
んだサンドイッチ型のセンサは基本的に、第３図に示す
如く容量Ｃと抵抗Ｒからなる等価回路で表わされ、光又
は電気的応答速度は、ＣＲ時定数で決定される。透明導
電膜は膜厚を大きくすることができないためシート抵抗
でせいぜい１〜１０Ωとするのが限界だが、クロム層か
らなる導電膜２を介在させることによりシート抵抗は１
〜１０ｍΩと１／１０００程度になり、２〜３ケタの応
答速度の向」二をはかることができる。この結果ＬＥＤ
の点灯周波数の向上および計１４１１＋時間の短縮が可
能となる。

実施例２ 次に、本発明の他の実施例について説明する。

第４図は、プリント基板の検査上程における穴の検出に
用いられる検出装置を示す図である。

この検出装置は、１５ｃｍＸ　１５ｃｍｘ　Ｑ、　　５
ｍｍのステンレス基板（下部電極）１１」−にｐ　−ｉ
　−ｎアモルファスシリコン層１２からなる光電変換層
と、膜厚１０００人の酸化インジウム錫（Ｉ　ＴＯ）層
からなる上部電極１３と、６０Ｘ６０ドツト（ピッチ２
報）で０．５ｍｍφの窓Ｗ１を形成してなるアルミニウ
ム層からなる遮光性の導電膜１４とを順次積層せしめて
なるサンドイッチ型の光電変換素子からなるセンサ部Ｓ
′と、６０Ｘ６０ドツト（ピッチ２ｍｍ）のＬＥＤアレ
イからなる光源１５とを具えてなるものである。そして
読み取りに際しては、プリント基板１６を介して該セン
サ部Ｓ′の窓Ｗ１を順次該光源１５によってスポット照
射し、マークが無いとき、プリント基板の穴１７を透過
した光が、前記窓Ｗ１を介してセンサ部に入ることによ
り、光電変換層に発生する抵抗変化を検出し、これを前
記光源の照射位置（どの窓を照射したか）に同期させ、
前記窓Ｗ１に対応する位置における穴１７の有無を検出
するものである。穴がないときは、光がこのマークで遮
られ、センサ部への光の入射はない。

次に、このセンサ部を構成する光量変換素子の製造方法
について説明する。

まず、第５図（ａ）に示す如く、ステンレス基板１１上
に、プラズマＣＶＤ法により、アモルファス９９３２９
層、アモルファス９９３２１層、アモルファスシリコン
ｎ層、の３層からなるるアモルファスシリコン層１２を
形成する。このときアモルファス９９３２９層、アモル
ファス９９３２１層、アモルファスシリコンｎ層の各層
の厚さは夫々５００人、５０００人、１５０人とし、ｐ
層を形成するためのドーパントとしてはジボラン（Ｂ２
Ｈ６）、ｎ層を形成するためのドーパントとしてはホス
フィン（ＰＨ３）を夫々添加した。

なおプラズマＣＶＤ条件は第３表に示す如くである。　
　　　　　　　　　　　　　　　　／／″ 第３表 次いで、第５図（ｂ）に示す如く、スパッタ法により、
内寸１４ｃｍＸ１４ｃｍのメタルマスク（図示せず）を
用いて１０００人の１７０層からなる上部電極１３を堆
積する。このときのスパッタ条件は、第４表に示す如く
である。なお 第４表 この１７０層のシート抵抗は２０Ωであった。

続いて、同じメタルマスクを用いて、第５図（ｃ）に示
す如く、電子ビーム蒸菅法により膜厚２Ｂのアルミニウ
ム層からなる遮光性の導電膜１４（シート抵抗１０ｍΩ
）を形成する。

そして最後に、第５図（ｄ）に示す如く、フォトリソ法
により、該アルミニウム層をバターニングし、６０Ｘ６
０ドツト（ピッチ２１１１ｍ）で径０．５關φの窓Ｗ１
を形成する。

このようにして形成されたセンサ部を６０×６０ドツト
のＬＥＤアレイからなる光源と組合わせてなるセンサシ
ステムも、実施例１に示したセンサシステムと同様に、
小型でかつ微小な穴検出が可能である。このセンサシス
テムを用いてプリント基板の穴検出を行なった結果、０
．１秒／枚の速さで検査することができた。

次に、このようなセンサにおける該遮光性の導電膜の存
在による雑音低下、光応答速度の向りについて測定した
。

まず、該導電膜の膜厚を変化させ実施例２と同様にして
形成した８０ｍ５口のセンサについて、第６図に示す如
く、ＬＥＤ２０からの光をセンサ２１で検知し、出力Ｖ
　ｏｕｔを測定した結果は、第７図に示す如くであった
。横軸は膜厚（Ｍ）たて。

軸は光応答速度（周波数）とした。この図からも明らか
なように導電膜の存在によって光応答速度は大幅に向上
している。

また、隣の穴からもれてくる光雑音すなわちクロストー
クを、第８図に示す如く、センサＳ′から約１市離間し
て配された穴径１ｆｆＩ１１の穴３０を１つ有する厚さ
ｌｌｌｌ１１のサンプル３１の上方に更に約１　ｍｍ離
間してピッチ３市で３個のＬ　Ｅ　Ｄ　ｎ　−１，ｎ　
。

ｎｉｌを配置した測定装置を用いて測定した。ここでは
該ＬＥＤアレイを順次、交流点灯し、それと同期した出
力を検知する。該穴３０はｎの上にあるものとする。こ
のときのＬＥＤのＮｏ（横軸）とｎ番目のＬＥＤで規格
化した光起電力どの関係を第９図に示す。ここでは遮光
性の導電膜１４を形成した場合を曲線ａで、形成しない
場合を曲線すで示す。曲線ａ、ｂの比較からも、遮光性
の導電膜をつけることにより隣接ビットへの光もれは１
／１０００以下になっている。

なお、実施例では、プリント基板の穴の検出を行なった
場合について説明したが、光の有無のみならず、透光性
の程度を検出するような場合、例えば、マークシートの
読み取りや、カードリーダ等にも適用可能である。

また、光源としても、ＬＥＤアレイに限定されることな
く、ドツトマトリックスＬＥＤ、　　ド・ソトマトリッ
クスＥＬ、ＦＤＰあるいはＨｅ−Ｎｅレーザのような走
査光学系等の他の光源を用いても良いことはいうまでも
ない。

更に、センサを構成する各層の材料についても、何ら実
施例に限定されるものではない。

加えて、光電変換素子の窓の形状については、円形に限
らず、適宜変更可能である。

〔効果〕

以上説明してきたように、本発明によれば、センサを構
成する透光性の」二部電極と遮光性の下部電極とで光電
変換層を挾んだ光電変換素子を分割することなく、透光
性の」−都電極側に多数の窓を穿孔した遮光性の導電膜
を形成するのみで１個の素子として使用し、この素子の
該遮光性の導電膜側に配置される検出物体を介して該窓
をスポ・ント光によって順次照射し、検出物体を透過し
た光を該光電変換素子によって検出し、検出信号をスポ
ット光の照射位置と同期してとり出すことにより画像の
読み取りを行なうようにしているため、応答速度が早く
、センサの構造は極めて簡単で、製造が容易であり、信
号線数も少なく処理回路も簡単である。また読み取り誤
差も少なく信頼性の高いものとなっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明実施例のプリント基板の穴を検出する
検査装置を示す図、第２図（ａ）乃至（ｅ）は、同検査
装置の製造工程図、第３図は、通常のセンサの等価回路
を示す図、第４図は、本発明の他の実施例のプリント基
板の穴を検出する検査装置を示す図、第５図（ａ）乃至
（ｄ）は、同検査装置の製造工程図、第６図は、センサ
の光応答速度を測定するための装置を示す図、第７図は
、導電膜の膜厚と光応答速度との関係を示す図、第８図
は、クロストークの測定装置を示す図、第９図は、該遮
光性導電膜のａ無によるクロストークの状態を比較した
図、第１０図は、通常の密着型イメージセンサを示す図
、第１１図乃至第１３図は、従来例のプリント基板の検
査装置である。 １・・・基板、２・・・遮光性の導電膜、３・・・下部
電極、４・・・光電変換層、５・・・上部電極、６・・
・光源、Ｓ。 Ｓ′・・・センサ部、７・・・プリント基板、８・・・
穴、Ｗ・・・窓、１１・・・ステンレス基板（下部電極
）、１２・・・アモルファスシリコン層、１３・・・上
部電極、１４・・・遮光性の導電膜、１５・・・光源、
Ｗｌ・・・窓、１６・・・プリント基板、１７・・・穴
、２０・・・ＬＥＤ。 ２１・・・センサ、３０・・・穴、３１・・・サンプル
、１１１・・・光源、１１２・・・原稿、１１３・・・
導光系、１１４・・・受光素子アレイ、１０１・・・Ｌ
ＥＤ。 １０２・・・ガイド孔、１０３・・・テンプレート、１
０４・・・プリント基板、１０５・・・ホトダイオード
アレイ、２０１・・・サンプル、２０２・・・ビデオカ
メ第１図 第３図 第２図（０） 第２図（ｂ） 第２図（Ｃ） ｌ。 第２図（ｄ） 第２図（ｅ） 第４図 第５図（Ｑ） 第５図（ｂ） 第５図（Ｃ） υｖ１ 第５図（ｄ） 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）透光性の第１の電極と遮光性の第２の電極とによ
   って光電変換層を挾んだサンドイッチ構造の光電変換素
   子の該第１の電極側に、所定の間隔で複数の窓部の穿孔
   せしめられた遮光性の導電膜を配設してなるセンサと、 スポット光源からなる光照射手段とを具え、該センサの
   前記遮光性の導電膜側に被検出物体を配置すると共に該
   被検出物体の側から該光照射手段により、前記窓部を順
   次スポット照射し、被検出物体を透過した光を、前記セ
   ンサによって検出し、 検出信号を前記光照射手段の照射位置に同期して取り出
   すようにしたことを特徴とする画像読み取り装置。 （２）前記遮光性の第２の電極は、金属基板であること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の画像読み
   取り装置。 （３）前記透光性の第１の電極は、透光性基板上に形成
   された透明導電膜であることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項記載の画像読み取り装置。 （４）前記光電変換素子の光電変換層はアモルファスシ
   リコン層から構成されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第（１）乃至第（３）項のいずれかに記載の画像
   読み取り装置。 （５）前記第１の電極は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）
   層から構成されていることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の画像読み
   取り装置。（６）前記第２の電極は、クロム（Ｃｒ）層
   から構成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
   （３）項記載の画像読み取り装置。 （７）前記遮光性の導電膜は、アルミニウム膜であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の画像読
   み取り装置。 （８）前記光照射手段は、前記窓部の位置に対応して配
   列されたＬＥＤアレイからなることを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項記載の画像読み取り装置。