【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
(1) 発明の技術分野
本発明は光学文字読取装置（以下OCRという）
用の光電変換装置に関するものである。
(2) 従来技術と問題点
現在OCRの原稿読取系としては、タングステ
ンランプ又はハロゲンランプ、及び必要な波長帯
の光を選択するための光フイルタと、縮小レンズ
系と、MOS、CCD等のイメージセンサの組合せ
からなる読取系が使用されている。ところがこの
ような読取系では原稿から受光素子（MOS、
CCD）までの光路長が長くなり装置の小型化が
困難であり、また結像調整が複雑となる等の欠点
を有している。
(3) 発明の目的
本発明は上記従来の欠点に鑑み、コンパクトな
OCRの原稿入力装置を実現するために必要な光
電変換装置を提供することを目的とするものであ
る。
(4) 発明の構成
そしてこの目的は本発明によれば、光源と導光
系と受光素子アレイからなるOCR用光電変換装
置において、光源を発光中心波長605〜700nｍの
橙赤色LEDアレイとし、受光素子アレイは動作
層をCdSeを主成分とする混晶の光導電素子とし
たことを特徴とするOCR用光電変換装置を提供
することによつて達成される。
(5) 発明の実施例
第１図は本発明による光電変換装置の構造を示
す図である。
同図において、１は中心波長が605〜700nｍの
橙赤色LEDアレイを用いた光源、２は読取りさ
れるべき原稿、３はCdSeを主成分とする光導電
素子アレイ、４は原稿により反射光を光導電素子
アレイに導き、その受光面に原稿の等倍率実像を
結像するセルホツクレンズ等の導光系をそれぞれ
示している。
第１図に於ける光源について次に説明する。
従来OCRの原稿用紙は入力として不要な枠、
数字、行線、フオーマツト文字等は赤又は朱色で
印刷されている。これらがもし入力されると必要
な入力文字と重なつて入力され文章、数式等の判
読が不可能となる。従つて赤又は朱色の印刷情報
の入力は阻止させる必要がある。このため必要な
入力情報を赤インク、赤ボールペン等で書くこと
は禁止され、必要な入力情報は黒鉛筆、黒・青ボ
ールペン、黒・青インク、黒・青スタンプで書き
込まれる。
第２図は各種原稿色の光反射スペクトルを測定
した結果を示したものである。同図において横軸
には波長を、縦軸には反射率をとり、曲線Ａによ
り赤（東洋インクカラーコード番号6055）、曲線
Ｂにより朱肉、曲線Ｃにより赤スタンプ、曲線Ｄ
によりあずき色（東洋インクカラーコード番号
6022）、曲線Ｅにより青（東洋インクカラーコー
ド6215）、曲線Ｆによりうす黒（東洋インクカラ
ーコード番号6294）、曲線Ｇにより黒（東洋イン
クカラーコード番号6301）のそれぞれの特性を示
した。
なお曲線Ｈは上質白色紙の特性であり、直線Ｉ
は白レベルと黒レベルの仮想識別レベルを示した
もので上方が白、下方が黒である。
第２図において、赤、朱色系統の色は590nｍ
以上の波長では白色とほぼ同等の大きい反射を
し、570nｍ以下では黒色系統とほぼ同等の小さ
い反射を示している。一方黒色系統はほぼ全波長
範囲にわたり反射が小さ波長依存性が少ない。ま
た青系統の色は550nｍより450nｍ付近で反射が
多く、可視光範囲では黒系統と同様に反射が少な
い。従つてOCRの読み取り光源としては赤、朱
色をドロツプアウトするために605nｍ以上の長
波長の光源が適している。また700nｍ以上の光
は人間の目には感じないので装置調整が困難であ
る。従つて本発明のOCR用光電変換装置の光源
としては中心波長が605〜700nｍとした。
またこの中心波長が605〜700nｍの光は赤色で
ありこの波長範囲は比較的揮度の高いLEDが作
り易く、光源としてLEDを使用することは可能
である。実際に市販されている赤色LEDの輝度
波長特性の測定例を下表及び第３図に示した。
(1) Technical field of the invention The present invention is an optical character reader (hereinafter referred to as OCR)
The present invention relates to a photoelectric conversion device for. (2) Prior art and problems The current OCR document reading system uses a tungsten lamp or halogen lamp, an optical filter to select light in the required wavelength range, a reduction lens system, and images such as MOS and CCD. A reading system consisting of a combination of sensors is used. However, in such a reading system, the light receiving element (MOS,
The optical path length up to the CCD (CCD) is long, making it difficult to miniaturize the device, and the image formation adjustment becomes complicated. (3) Purpose of the invention In view of the above-mentioned drawbacks of the conventional technology, the present invention provides a compact
The purpose of this invention is to provide a photoelectric conversion device necessary for realizing an OCR document input device. (4) Structure of the Invention According to the present invention, in a photoelectric conversion device for OCR consisting of a light source, a light guiding system, and a light receiving element array, the light source is an orange-red LED array with an emission center wavelength of 605 to 700 nm, and the light receiving The element array is achieved by providing an OCR photoelectric conversion device characterized in that the active layer is a mixed crystal photoconductive element whose main component is CdSe. (5) Embodiments of the Invention FIG. 1 is a diagram showing the structure of a photoelectric conversion device according to the present invention. In the figure, 1 is a light source using an orange-red LED array with a center wavelength of 605 to 700 nm, 2 is the original to be read, 3 is a photoconductive element array whose main component is CdSe, and 4 is the light reflected by the original. A light guiding system such as a self-cleaning lens is shown that guides the light to the photoconductive element array and forms a real image of the original at the same magnification on the light receiving surface thereof. Next, the light source in FIG. 1 will be explained. Conventional OCR manuscript paper has unnecessary frames for input,
Numbers, line lines, format characters, etc. are printed in red or vermilion. If these are input, they will be input overlapping the necessary input characters, making it impossible to decipher sentences, mathematical formulas, etc. Therefore, it is necessary to prevent the input of red or vermilion printed information. Therefore, writing the necessary input information with red ink, red ballpoint pen, etc. is prohibited, and the necessary input information is written with black pencil, black/blue ballpoint pen, black/blue ink, or black/blue stamp. FIG. 2 shows the results of measuring the light reflection spectra of various original colors. In the figure, the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents reflectance. Curve A represents red (Toyo Ink color code number 6055), curve B represents vermilion, curve C represents red stamp, and curve D
Maroon (Toyo Ink color code number)
6022), curve E shows the characteristics of blue (Toyo Ink color code 6215), curve F shows the characteristics of light black (Toyo Ink color code number 6294), and curve G shows the characteristics of black (Toyo Ink color code number 6301). Note that the curve H is a characteristic of high-quality white paper, and the straight line I
indicates virtual discrimination levels of white level and black level, with white at the top and black at the bottom. In Figure 2, red and vermilion colors are 590nm.
At wavelengths above 570 nm, it has a large reflection that is almost the same as white, and at wavelengths below 570 nm, it shows a small reflection that is almost equivalent to black. On the other hand, the black color has low reflection over almost the entire wavelength range and little wavelength dependence. Also, blue-based colors reflect more at around 450 nm than 550 nm, and like black-based colors, they reflect less in the visible light range. Therefore, a light source with a long wavelength of 605 nm or more is suitable as an OCR reading light source in order to drop out red and vermilion colors. Furthermore, since light with a wavelength of 700 nm or more is not perceptible to the human eye, it is difficult to adjust the equipment. Therefore, the light source of the OCR photoelectric conversion device of the present invention has a center wavelength of 605 to 700 nm. Furthermore, light with a center wavelength of 605 to 700 nm is red, and it is easy to produce LEDs with relatively high volatility in this wavelength range, making it possible to use LEDs as light sources. Examples of measuring the brightness wavelength characteristics of red LEDs that are actually commercially available are shown in the table below and Figure 3.
【表】
また第１図に示した導光系の１例の波長−物
面、像面距離依存性として４ラインペアに対する
MTF依存性を第４図及び第５図で示した。同図
より、光源、導光系の組合わせでは、第１図に示
す構成が距離20mm程度に収納されており、大幅な
装置のコンパクト化が可能であることを示してい
る。
次に第１図に於ける受光素子アレイについて説
明する。
受光素子としては光導電効果を利用するのが回
路構成が容易である。その材料としては禁制帯幅
が720nｍであり、かつ赤色領域で波長感度特性
の低下があまりないCdSeが適している。またＳ
およびTeを添加して混晶にしてもよいが、その
主成分はあくまでCdSeである。そのCdSeの波長
感度特性を第６図に示す。図より600〜700nｍの
橙赤色に対する感度が良好であることがわかる。
次に実際に第１図の構成を組み、OCR入力系
として確認を行なつた結果を説明する。この時測
定に用いた光源は表の橙（605nｍ）、赤（660n
ｍ）を用い、受光素子にはCdSeを用いた。また
原稿色として東洋インクカラーコード6055（赤）、
6022（あづき）、6215（青）、6294（うす黒）、6301
（黒）を選んだ。このうち入力してはならない色
は赤（6055）およびあづき色（6022）である。
第７図は上記構成の光源アレイの１素子に注目
して電流を流したときの入力電流に対する白原稿
から反射してくる光により光電変換された素子明
抵抗依存性を示した図である。同図において曲線
Ａは光源として中心波長605nｍの橙色LED、曲
線Ｂは中心波長660nｍの赤色LEDを用いた場合
をそれぞれ示している。図よりCdSe素子は橙〜
赤色領域にわたり光電変換機能を有していること
がわかる。
第８図は各種原稿色によるコントラスト（各種
原稿色による明抵抗／白原稿による明抵抗）の入
力電流依存性を測定した結果を示した図である。
同図において曲線Ａは黒（東洋インクカラーコー
ド6301、実線は波長605nｍの橙色光源、点線は
波長660nｍの赤色光源の場合であり、以下同様）
曲線Ｂは青（6215）、曲線Ｃはうす黒（6294）、曲
線Ｄはあずき色（6022）、曲線Ｅは赤（6055）、直
線Ｆは仮想二値化レベルをそれぞれ示す。
なおコンントラストが１に近いほど信号として
光電変換されないこと、すなわち、その色は入力
されないことを示す。
第８図において、赤（6055）は605nｍ及び
660nｍの光源では入力されないが、あづき色
（6022）は605nｍの波長ではコントラスト2.5を越
える。しかし660nｍではコントラスト1.5以内で
入力されない。二値化レベルの取り方にもよるが
605nｍではこのようなあずき色に対しては赤原
稿に対して不認識のマージンが狭く、二値化レベ
ルの設定がやつかいであるが不可能ではない。こ
れは前述の第２図の波長特性からもあづき色
（6022）はドロツプアウトしにくいことがわかる。
従つていろいろな赤に対して充分なマージンをみ
こんでドロツプアウト効果を求める場合には
620nｍ以上の波長の光源であることが望ましい。
(6) 発明の効果
以上、詳細に説明したように本発明のOCR用
光電変換装置は光源に橙赤色LEDを用い受光素
子アレイにCdSeを主成分とする光導電素子を用
いることによりLEDアレイは輝度が極めて大き
いため、それ自体を小さくしても充分な発光を行
なうことができ、また輝度が大きいことから小さ
い電流で充分な発件を行なうことができるため電
源もまた小さくすることができる。また従来必要
であつた色フイルタを用いずに特定波長帯の光に
対して検知することができるため、その分小さく
することができる。これらにより光電変換装置は
コンパクトとなり、OCRに用いてその小型化が
実現し得るといつた効果大なるものである。[Table] Also, the wavelength-object plane and image plane distance dependence of one example of the light guide system shown in Fig. 1 is shown for 4 line pairs.
MTF dependence is shown in FIGS. 4 and 5. The figure shows that the combination of the light source and the light guide system shown in Figure 1 can be housed within a distance of about 20 mm, indicating that the device can be made significantly more compact. Next, the light receiving element array shown in FIG. 1 will be explained. As a light-receiving element, it is easy to construct a circuit that utilizes the photoconductive effect. A suitable material for this is CdSe, which has a forbidden band width of 720 nm and whose wavelength sensitivity characteristics do not deteriorate much in the red region. Also S
Although it is also possible to add Te and Te to form a mixed crystal, the main component is CdSe. Figure 6 shows the wavelength sensitivity characteristics of CdSe. From the figure, it can be seen that the sensitivity to orange-red light in the range of 600 to 700 nm is good. Next, we will explain the results of actually constructing the configuration shown in FIG. 1 and verifying it as an OCR input system. The light sources used for this measurement were the orange (605nm) and red (660nm) shown in the table.
m) was used, and CdSe was used for the light receiving element. In addition, Toyo Ink color code 6055 (red) is used as the manuscript color.
6022 (adzuki), 6215 (blue), 6294 (light black), 6301
I chose (black). Among these, the colors that must not be input are red (6055) and maroon (6022). FIG. 7 is a diagram showing the dependence of the bright resistance of the element photoelectrically converted by the light reflected from the white original against the input current when a current is passed through one element of the light source array having the above structure. In the figure, curve A shows a case where an orange LED with a center wavelength of 605 nm is used as a light source, and curve B shows a case where a red LED with a center wavelength of 660 nm is used as a light source. From the figure, the CdSe element is orange.
It can be seen that it has a photoelectric conversion function over the red region. FIG. 8 is a diagram showing the results of measuring the input current dependence of contrast (bright resistance due to various original colors/bright resistance due to white original) due to various original colors.
In the figure, curve A is black (Toyo Ink color code 6301, the solid line is for an orange light source with a wavelength of 605 nm, and the dotted line is for a red light source with a wavelength of 660 nm; the same applies hereafter).
Curve B shows blue (6215), curve C shows pale black (6294), curve D shows maroon (6022), curve E shows red (6055), and straight line F shows the virtual binarization level. Note that the closer the contrast is to 1, the more the color is not photoelectrically converted as a signal, that is, the color is not input. In Figure 8, red (6055) is 605nm and
Although it is not input by a 660nm light source, the contrast of maroon (6022) exceeds 2.5 at a wavelength of 605nm. However, at 660nm, the contrast is less than 1.5 and cannot be input. It depends on how the binarization level is taken.
At 605 nm, the margin of non-recognition for such a maroon color is narrower than for a red original, and the binarization level setting is difficult, but not impossible. This is also clear from the wavelength characteristics shown in Figure 2 above, which shows that maroon (6022) is less likely to drop out.
Therefore, if you want to obtain a dropout effect with sufficient margin for various reds,
A light source with a wavelength of 620 nm or more is desirable. (6) Effects of the Invention As explained above in detail, the OCR photoelectric conversion device of the present invention uses an orange-red LED as a light source and a photoconductive element whose main component is CdSe as a light receiving element array. Since the luminance is extremely high, it is possible to emit sufficient light even if the device itself is made small, and since the luminance is large, sufficient light can be emitted with a small current, so the power supply can also be made small. Furthermore, since it is possible to detect light in a specific wavelength band without using a color filter that was conventionally required, the size can be reduced accordingly. As a result, the photoelectric conversion device can be made compact, which has a great effect in that it can be used for OCR and can be miniaturized.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明によるOCR用光電変換装置の
構造を示す図、第２図は各種原稿色に対する反射
率の波長特性を示す図、第３図は表に示した橙赤
色光源の発光波長スペクトラムを示す図、第４図
はセルフオツクレンズの波長−原稿・像面間距離
依存性を示す図、第５図は各波長による物面、像
面間距離の4lpMTF依存性を示す図、第６図は
CdSe膜の波長感度特性を示す図、第７図はLED
アレイ入力電流に対するCdSe受光素子の明抵抗
依存性を示す図、第８図はLED入力電流に対す
る各種原稿色のコントラスト依存性を示す図であ
る。
図面において、１は橙赤色LEDを用いた光源、
２は原稿、３はCdSeを主成分とする光導電素子
アレイ、４は導光系をそれぞれ示す。
Figure 1 is a diagram showing the structure of the photoelectric conversion device for OCR according to the present invention, Figure 2 is a diagram showing the wavelength characteristics of reflectance for various original colors, and Figure 3 is the emission wavelength spectrum of the orange-red light source shown in the table. Figure 4 is a diagram showing the dependence of the wavelength of the self-occurring lens on the distance between the original and the image plane. Figure 5 is a diagram showing the dependence of the distance between the object plane and the image plane at each wavelength on 4lpMTF. The diagram is
A diagram showing the wavelength sensitivity characteristics of CdSe film, Figure 7 is LED
FIG. 8 is a diagram showing the bright resistance dependence of the CdSe light-receiving element on the array input current, and FIG. 8 is a diagram showing the contrast dependence of various original colors on the LED input current. In the drawing, 1 is a light source using an orange-red LED,
2 is a manuscript, 3 is a photoconductive element array whose main component is CdSe, and 4 is a light guiding system.