JPH0575787A - Photoelectric converter - Google Patents

Photoelectric converter

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Publication number
JPH0575787A
JPH0575787A JP3236482A JP23648291A JPH0575787A JP H0575787 A JPH0575787 A JP H0575787A JP 3236482 A JP3236482 A JP 3236482A JP 23648291 A JP23648291 A JP 23648291A JP H0575787 A JPH0575787 A JP H0575787A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
photoelectric conversion
conversion element
light
conversion device
translucent
Prior art date
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Pending
Application number
JP3236482A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuto Kawai
達人 川合
Takayuki Ishii
石井  隆之
Toshihiro Saiga
敏宏 雑賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
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Priority to JP3236482A priority Critical patent/JPH0575787A/en
Publication of JPH0575787A publication Critical patent/JPH0575787A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To increase an MTF (modulation transfer function) in the subscanning direction sufficiently high even when an original read speed (that is, original feed speed) is high. CONSTITUTION:Only part of an area to be read depending on a critical angle of an original luminous flux propagating through a transparent protection member placed on a photoelectric conversion element 101 in the photoelectric converter is lighted by a luminous flux. Thus, e.g. a light shield layer 103 is expanded to leave only a part between adjacent photoelectric conversion elements 101 is left as a window 102.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、光学画像を電気信号に
変換する光電変換装置に関し、特にファクシミリ,イメ
ージリーダ,ディジタル複写機および電子黒板等の入力
部に用いられる光電変換装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photoelectric conversion device for converting an optical image into an electric signal, and more particularly to a photoelectric conversion device used for an input unit such as a facsimile, an image reader, a digital copying machine and an electronic blackboard.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ファクシミリ,イメージリーダ等
の小型化,高性能化のために、光電変換装置として、等
倍光学系をもつ長尺ラインセンサの開発が行われてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to reduce the size and improve the performance of facsimiles, image readers, etc., a long line sensor having an equal magnification optical system has been developed as a photoelectric conversion device.

【0003】さらに、小型化,低コスト化のため、等倍
ファイバーレンズアレイ(ロッドレンズアレイ)を用い
ずに、ガラス等の透明スペーサを介してイメージセンサ
が原稿からの反射光を直接検知する光電変換装置も提案
されている。
Further, for downsizing and cost reduction, a photoelectric sensor in which an image sensor directly detects reflected light from an original through a transparent spacer such as glass without using a 1 × fiber lens array (rod lens array). Conversion devices have also been proposed.

【0004】図1および図2は、本願出願人が先に提案
した上述のような従来の光電変換装置を模式的に示した
断面図である。図1は、従来の光電変換装置の光電変換
素子アレイの主走査方向から見た模式的断面図であり、
図2は、その光電変換素子アレイの副走査方向から見た
模式的断面図である。
FIG. 1 and FIG. 2 are cross-sectional views schematically showing a conventional photoelectric conversion device as described above, which the applicant of the present invention has previously proposed. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a photoelectric conversion element array of a conventional photoelectric conversion device as viewed from the main scanning direction,
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the photoelectric conversion element array as seen from the sub-scanning direction.

【0005】ここで、1は透光性センサ基板であり、ガ
ラス等の透光性基板上に半導体プロセス等により形成さ
れた光電変換素子(例えば、CCDアレイ)および照明
窓,電荷蓄積用コンデンサ,スイッチングトランジスタ
等を有している。1′は透光性センサ基板1上を覆う透
光性保護部材である。2は透光性実装基板であり、ガラ
ス等の透光性基板上に厚膜印刷法あるいはフォトリソグ
ラフィ法等により形成された配線部4を有している。配
線部4は透光性センサ基板1と不図示の駆動回路部とを
電気的に接続する。そして、透光性実装基板2上に透光
性センサ基板1を接着層5により接着してある。3は原
稿6を照明する光源でありLED(発光ダイオード)チ
ップを複数個アレイ状に配列させたLEDアレイからな
る。原稿6は透光性保護部材1′上に薄い空気層を介し
て密着もしくは極く近接して配置されている。なお、原
稿6の読み取り位置、透光性センサ基板1の照明窓の配
列位置および光源3のアレイ方向の光軸は、原稿6の読
み取り位置から降ろした垂直平面内に存在するような位
置に設定されている。
Here, 1 is a translucent sensor substrate, which is a photoelectric conversion element (for example, a CCD array) formed by a semiconductor process or the like on a translucent substrate such as glass, an illumination window, a charge storage capacitor, It has a switching transistor and the like. Reference numeral 1'denotes a translucent protective member that covers the translucent sensor substrate 1. Reference numeral 2 denotes a translucent mounting substrate, which has a wiring portion 4 formed on a translucent substrate such as glass by a thick film printing method or a photolithography method. The wiring portion 4 electrically connects the translucent sensor substrate 1 and a drive circuit portion (not shown). Then, the translucent sensor substrate 1 is adhered onto the translucent mounting substrate 2 with the adhesive layer 5. Reference numeral 3 is a light source for illuminating the original 6, and is composed of an LED array in which a plurality of LED (light emitting diode) chips are arranged in an array. The original 6 is placed on the translucent protective member 1'in close contact with or in close proximity to it through a thin air layer. The reading position of the original 6, the arrangement position of the illumination windows of the translucent sensor substrate 1, and the optical axis of the light source 3 in the array direction are set at positions such that they are in a vertical plane lowered from the reading position of the original 6. Has been done.

【0006】図3は上記の透光性センサ基板1に形成さ
れたパターンの、光電変換素子近傍の拡大図を示す。図
中、101は光電変換素子、102は照明窓である。照
明窓102は光電変換素子101にはさまれた部分a
と、それ以外の部分bとに分かれる。103は光電変換
素子101と透光性センサ基板との間に設けられた遮光
層であり、光源からの光が直接光電変換素子101に入
射するのを防いでいる。
FIG. 3 is an enlarged view of the pattern formed on the translucent sensor substrate 1 in the vicinity of the photoelectric conversion element. In the figure, 101 is a photoelectric conversion element, and 102 is an illumination window. The illumination window 102 is a portion a sandwiched by the photoelectric conversion elements 101.
And the other part b. A light shielding layer 103 is provided between the photoelectric conversion element 101 and the translucent sensor substrate, and prevents light from the light source from directly entering the photoelectric conversion element 101.

【0007】以上の構成において、図1に示すように、
光源3からの照明光は、透光性実装基板2および透光性
センサ基板1内の照明窓102を透過して原稿6に照射
され、原稿6から反射した情報光が透光性センサ基板1
上に光電変換素子101に入射して、光電変換素子10
1により電気信号に変換される。各光電変換素子101
からの信号は、不図示の駆動回路部により時系列信号と
して出力される。
In the above structure, as shown in FIG.
Illumination light from the light source 3 is transmitted through the translucent mounting substrate 2 and the illumination window 102 in the translucent sensor substrate 1 to illuminate the document 6, and the information light reflected from the document 6 is transmitted through the translucent sensor substrate 1.
When incident on the photoelectric conversion element 101, the photoelectric conversion element 10
1 is converted into an electric signal. Each photoelectric conversion element 101
Is output as a time-series signal by a drive circuit unit (not shown).

【0008】次に、この光電変換素子の電気信号への変
換と読み出しの動作について、図4の回路図を参照し
て、ある光電変換素子に注目して説明する。図中のSは
注目光電変換素子、C1 は電荷蓄積用コンデンサ、ST
1,ST2 は注目光電変換素子に直列に連なるスイッチ
ングトランジスタ、C2 は読み出し用コンデンサ、およ
びAは読み出し用増幅器(アンプ)である。S′,S″
…は注目光電変換素子以外の光電変換素子であり、これ
らにもそれぞれ固有の電荷蓄積用コンデンサ,スイッチ
ングトランジスタ等が連なるが、簡略化のため省略して
ある。
Next, the operation of the photoelectric conversion element for converting into an electric signal and reading will be described with reference to the circuit diagram of FIG. 4, focusing on a certain photoelectric conversion element. In the figure, S is the photoelectric conversion element of interest, C 1 is a charge storage capacitor, and ST
Reference numerals 1 and ST 2 are switching transistors connected in series with the photoelectric conversion element of interest, C 2 is a reading capacitor, and A is a reading amplifier. S ', S "
Are photoelectric conversion elements other than the photoelectric conversion element of interest, and a charge storage capacitor, a switching transistor, etc., which are peculiar to each of them, are connected to them, but are omitted for simplification.

【0009】まず、光電変換素子Sは光の入射により照
度Eの明るさで照明されると、その抵抗値が変わり、そ
れにより光電流Iが流れて電荷蓄積用コンデンサC1
電荷が蓄積される。所定の電荷蓄積時間の後、スイッチ
ングトランジスタST1 がオン状態となることで、コン
デンサC1 に蓄積されていた電荷がそれぞれ後段のコン
デンサC2 へ転送され、アンプAを通って順次読み出さ
れる。その後、スイッチングトランジスタST1 がいっ
たんオン状態となり、コンデンサC1 の残留電荷が放電
された後、スイッチングトランジスタST1 は再びオフ
状態となり、次の読み取りのための信号電荷の蓄積が始
まる。
First, when the photoelectric conversion element S is illuminated with the brightness of the illuminance E due to the incidence of light, its resistance value changes, whereby the photocurrent I flows and the charge is stored in the charge storage capacitor C 1. It After the predetermined charge storage time, the switching transistor ST 1 is turned on, so that the charges stored in the capacitor C 1 are transferred to the subsequent capacitors C 2 and sequentially read through the amplifier A. After that, the switching transistor ST 1 is turned on once, the residual charge of the capacitor C 1 is discharged, and then the switching transistor ST 1 is turned off again, and the accumulation of the signal charge for the next reading is started.

【0010】さて、以上説明したような光電変換装置に
おいて、高品質の画像を得るためには、原稿に記載され
た細い線や細かい文字なども、つぶれたりせずに明瞭に
読み取れる能力を持つことが望ましい。この読み取り能
力を評価する指標としてMTF(変調伝達関数)値が用
いられている。MTF値は、通常白黒の細かい縞模様の
パターンを有する試験原稿を用い、この原稿を読み取っ
た時の、白縞に対応する出力と黒縞に対応する出力のコ
ントラスト比で評価される。
In the photoelectric conversion device as described above, in order to obtain a high quality image, it is necessary to have a capability of clearly reading thin lines and fine characters written on a document without being crushed. Is desirable. An MTF (modulation transfer function) value is used as an index for evaluating this reading ability. The MTF value is evaluated using the contrast ratio between the output corresponding to the white stripes and the output corresponding to the black stripes when a test original having a pattern of fine black and white stripes is usually used.

【0011】主走査方向MTF値を測定するには、試験
原稿をその縞模様のパターンが主走査方向に対して直交
するように向けて置き、光電変換素子で読み取りを行
う。この時、各光電変換素子は交互にパターンの白縞
部,黒縞部に対向するので、これらの信号のコントラス
ト比をとればよい。
In order to measure the MTF value in the main scanning direction, the test original is placed with its striped pattern oriented orthogonally to the main scanning direction, and the photoelectric conversion element is used for reading. At this time, since each photoelectric conversion element alternately faces the white stripe portion and the black stripe portion of the pattern, the contrast ratio of these signals may be taken.

【0012】副走査方向MTF値を測定するには、試験
原稿を、その縞模様のパターンが主走査方向に対して平
行するように向けて置き、この原稿を原稿送りローラに
よって少しづつ送りながら光電変換素子で読み取りを行
う。この時、光電変換素子は、原稿が送られるにつれて
次々にパターンの白縞部,黒縞部に対向するが、白縞部
に対向している時の信号出力と黒縞部に対向している時
の信号出力のコントラスト比をとれば良い。
In order to measure the MTF value in the sub-scanning direction, the test original is placed with its striped pattern parallel to the main scanning direction, and the original is fed by the original feeding roller little by little and photoelectrically transferred. Read with the conversion element. At this time, the photoelectric conversion element faces the white stripe portion and the black stripe portion of the pattern one after another as the document is fed, but opposes the signal output and the black stripe portion when facing the white stripe portion. The contrast ratio of the signal output at that time may be taken.

【0013】主走査方向MTF値は光電変換素子上に投
影された原稿像の鮮鋭度等の光学的要因や、各光電変換
素子からの出力の電気的クロストークなどの要因が重畳
して決まる。一方、副走査方向MTF値は上述の光学的
要因と、その他に光電変換素子の光応答性や、原稿の送
り動作と信号電荷の蓄積動作とのマッチングなどの要因
が重畳して決まる。
The MTF value in the main scanning direction is determined by superimposing optical factors such as the sharpness of the original image projected on the photoelectric conversion element and electrical crosstalk of the output from each photoelectric conversion element. On the other hand, the MTF value in the sub-scanning direction is determined by superimposing the above-mentioned optical factors and other factors such as the photoresponsiveness of the photoelectric conversion element and the matching between the document feeding operation and the signal charge accumulating operation.

【0014】従来用いられていたような原稿読み取り速
度の比較的遅い光電変換装置においては、副走査方向M
TF値に対する光電変換素子の光応答性や、原稿送り動
作の影響などは小さく、無視することができた。
In the photoelectric conversion device having a relatively slow original reading speed, which has been used conventionally, in the sub-scanning direction M
The photoresponsiveness of the photoelectric conversion element with respect to the TF value and the influence of the document feeding operation were small and could be ignored.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】近年、ファクシミリや
イメージリーダ等の高性能化に伴なって、原稿読み取り
速度の高速化が求められてきている。ところが、上記従
来例のような光電変換装置では、原稿読み取り速度を高
速化すると、特に副走査方向のMTFが低下するという
問題が生じていた。
In recent years, as the performance of facsimiles, image readers and the like has improved, there has been a demand for higher document reading speed. However, in the photoelectric conversion device as in the above-described conventional example, when the document reading speed is increased, there is a problem that the MTF in the sub-scanning direction is particularly lowered.

【0016】この問題点をさらに詳しく検討するため
に、原稿の送りに伴なう光電変換素子面の照度と光電流
Iの推移を、1つの光電変換素子に注目して追ってみ
る。
In order to study this problem in more detail, the transition of the illuminance on the photoelectric conversion element surface and the photocurrent I associated with the feeding of the original will be traced by focusing on one photoelectric conversion element.

【0017】試験原稿を前述のように副走査方向MTF
値を測定するためのセッティングにして送る時、注目光
電変換素子Sは原稿が送られるにつれて次々にパターン
の白縞部,黒縞部に対向する。それに従って、注目光電
変換素子S面の照度も次々に変化する。この時の照度E
と光電流I,蓄積コンデンサC1 に蓄えられる電荷量
Q、およびアンプAにより読み出されたこの光電変換素
子からの信号出力の推移を図5に示す。
As described above, the test original is subjected to MTF in the sub-scanning direction.
When the setting is made for measuring the value and sending, the photoelectric conversion element S of interest opposes the white stripe portion and the black stripe portion of the pattern one after another as the document is sent. Accordingly, the illuminance on the target photoelectric conversion element S surface also changes one after another. Illuminance E at this time
FIG. 5 shows transitions of the photocurrent I, the amount of electric charge Q stored in the storage capacitor C 1 , and the signal output from the photoelectric conversion element read by the amplifier A.

【0018】ここで、原稿送りローラ(図示しない)に
よる原稿送りは理想的であって、原稿送りパルスが送ら
れれば瞬間的にそのローラが微動して原稿が微少量送ら
れ、その後は次に原稿送りパルスが送られるまで静止し
ているものとする。また、1回毎の原稿の送り量は白縞
の幅および黒縞の幅と同じで、かつ原稿送りの位相が正
しく合っており、例えば黒縞読み取りの後に1回原稿送
りが行われれば、正確に次の白縞が光電変換素子Sの読
み取り位置に来るものとする。
Here, document feeding by a document feeding roller (not shown) is ideal. When a document feeding pulse is sent, the roller is momentarily moved slightly to feed a small amount of the document, and thereafter, It shall be stationary until the document feed pulse is sent. Further, the document feed amount for each time is the same as the width of the white stripes and the width of the black stripes, and the phase of the document feed is correct. For example, if the document feed is performed once after reading the black stripes, It is assumed that the next white stripe is exactly at the reading position of the photoelectric conversion element S.

【0019】図5に示すように、時刻T1 で原稿が微少
量送られ、その白縞部分が注目光電変換素子Sの読み取
り位置にやって来る。光電変換素子面の照度はEb から
aに上昇する。これに伴ない、光電流Iも上昇する。
光電流Iの立ち上がりは、光電変換素子の特性等によ
り、一般に多少の遅れを伴なうが、やがて照度Ea で安
定な光電流Ia に達する。この状態で信号電荷がコンデ
ンサC1 に蓄積されて行き、時刻T1 から定められた蓄
積時間τを経過した後、スイッチングトランジスタST
1 がON状態となる。
As shown in FIG. 5, a small amount of the document is fed at time T 1 , and the white stripe portion comes to the reading position of the photoelectric conversion element S of interest. Illumination of the photoelectric conversion element surface rises from E b to E a. Along with this, the photocurrent I also rises.
The rising of the photocurrent I is generally accompanied by some delay due to the characteristics of the photoelectric conversion element and the like, but eventually reaches a stable photocurrent I a at the illuminance E a . In this state, the signal charge is accumulated in the capacitor C 1 , and after the predetermined accumulation time τ has elapsed from the time T 1 , the switching transistor ST
1 turns ON.

【0020】コンデンサC1 に蓄積された電荷Qa は読
み出しコンデンサC2 に転送された後、アンプAによっ
て読み出され、電荷Qa に対応する出力aが出力端に現
われる。ここで図5のqa は光電流の立ち上がりの遅れ
のため、本来蓄積されるべきであるのに蓄積されなかっ
た電荷である。
The charge Q a accumulated in the capacitor C 1 is transferred to the read capacitor C 2 and then read by the amplifier A, and the output a corresponding to the charge Q a appears at the output end. Here, q a in FIG. 5 is a charge that should originally be accumulated but has not been accumulated due to the delay of the rising of the photocurrent.

【0021】その後、コンデンサC1 ,C2 はリセット
され、再び次の読み取りのための電荷蓄積が始まる。こ
の頃、時刻はちょうどT2 となり、再び原稿が微小量送
られ、その原稿の黒縞部分が注目光電変換素子Sの読み
取り位置にやって来る。このため光電変換素子面の照度
はEa からEb に低下し、これに伴ない光電流Iも低下
する。光電流Iの立ち下がりもやはり一般に多少の遅れ
を伴なうが、やがて照度Eb で安定な光電流Ib に達す
る。以下、同様に信号電荷の蓄積が行われ、時刻T2
ら蓄積時間τを経過した後、電荷Qb が読み出されて出
力bが現われる。ここで、図5の電荷qb は光電流立ち
下がりの遅れのために、本来蓄積されるべきでないのに
蓄積された電荷である。
After that, the capacitors C 1 and C 2 are reset, and charge accumulation for the next reading is started again. Around this time, the time is just T 2 , the document is fed by a small amount again, and the black stripe portion of the document comes to the reading position of the photoelectric conversion element S of interest. Therefore, the illuminance on the photoelectric conversion element surface decreases from E a to E b , and the photocurrent I also decreases accordingly. The fall of the photocurrent I also generally involves some delay, but eventually reaches a stable photocurrent I b at the illuminance E b . Thereafter, the signal charges are similarly stored, and after the storage time τ has passed from the time T 2 , the charge Q b is read out and the output b appears. Here, the charge q b in FIG. 5 is the charge that should have not been stored due to the delay of the fall of the photocurrent, but it should have been stored.

【0022】図6は何のパターンも印刷されていない、
地の白い紙を原稿とした時(以下、これを白原稿と呼
ぶ)の、また図7は全面に一様にベタ黒を印刷した紙を
原稿とした時(以下、これを黒原稿と呼ぶ)の、それぞ
れ注目光電変換素子面の照度E,光電流I,蓄積電荷の
Q、および信号出力の推移を示す。図6と図7の縦軸,
横軸は上述の図5と共通である。
FIG. 6 shows that no pattern is printed,
When a white background paper is used as an original (hereinafter referred to as a white original), and in FIG. 7, a paper on which a solid black is uniformly printed is used as an original (hereinafter referred to as a black original). 4) shows transitions of the illuminance E, the photocurrent I, the accumulated charge Q, and the signal output of the target photoelectric conversion element surface. 6 and 7 vertical axis,
The horizontal axis is common to FIG. 5 described above.

【0023】この場合、原稿が均一な白原稿または黒原
稿なので、光電変換素子面の照度(センサ面照度とも称
する)は原稿送り動作に関係なく一定の照度EA または
Bである。光電流もまた一定の光電流IA またはIB
であり、蓄積電荷も一定の電荷QA またはQB である。
従って、出力端に現われる出力もまた、一定の値Aまた
はBとなる(なお、EA ≫EB ,IA ≫IB ,QA ≫Q
B ,A≫Bである)。
In this case, since the original is a uniform white or black original, the illuminance on the photoelectric conversion element surface (also referred to as sensor surface illuminance) is a constant illuminance E A or E B regardless of the original feeding operation. The photocurrent is also a constant photocurrent I A or I B
And the accumulated charge is also a constant charge Q A or Q B.
Therefore, the output appearing at the output terminal also has a constant value A or B (note that E A >> E B , I A >> I B , Q A >> Q).
B , A >> B ).

【0024】この時、副走査方向MTFは、At this time, the sub-scanning direction MTF is

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】で与えられる。Is given by

【0027】前述の光電変換素子面の照度,光電流,蓄
積電荷、および信号出力の間に、直線的な比例関係があ
ると仮定すると、上記MTFは、
Assuming that there is a linear proportional relationship between the illuminance on the surface of the photoelectric conversion element, the photocurrent, the accumulated charge, and the signal output, the above MTF is

【0028】[0028]

【数2】 [Equation 2]

【0029】となる。It becomes

【0030】原稿送り速度が遅い場合には、原稿が微小
量づつ送られる間隔T2 −T1 が大きいので、光電流の
立ち上がり、または立ち下がりの遅れによる電荷qa
たはqb はQA ,QB に比して小さく、上式(2)の右
辺第2項は無視できる。このため、近似的に
When the document feeding speed is slow, the interval T 2 -T 1 for feeding the document by a small amount is large, so that the charge q a or q b due to the delay of the rising or falling of the photocurrent is Q A , It is smaller than Q B and the second term on the right side of the above equation (2) can be ignored. Therefore, approximately

【0031】[0031]

【数3】 [Equation 3]

【0032】となる。It becomes

【0033】次に、原稿送り速度が速い場合の同様の図
を図8,図9,図10に示す。すなわち、図8は原稿と
して4LP/mm(1mmの間に4本の黒線縞)の矩形
波チャートを読み取る場合、図9は原稿として白原稿を
読み取る場合、図10は原稿として黒原稿を読み取る場
合をそれぞれ示す。
Next, similar drawings when the document feeding speed is high are shown in FIG. 8, FIG. 9 and FIG. That is, FIG. 8 is for reading a rectangular wave chart of 4 LP / mm (four black line stripes in 1 mm) as an original, FIG. 9 is for reading a white original as an original, and FIG. 10 is for reading a black original as an original. Each case is shown.

【0034】この場合、原稿が微小量づつ送られる間隔
2 −T1 が非常に短くなり、これに伴ない電荷蓄積時
間τも短くなるので、蓄積電荷量QA ,QB は低い原稿
送り速度の場合と比べて大幅に減少する。しかし、q
a ,qb で示される電荷量は、光電変換素子の立ち上が
り,立ち下がり特性によって決定されるので、ほとんど
変化しない。
In this case, the interval T 2 -T 1 for feeding the document by a minute amount becomes very short, and the charge accumulation time τ becomes short accordingly, so that the accumulated charge amounts Q A , Q B are low. Significantly reduced compared to the speed case. However, q
a, the amount of charge represented by q b is the rise of the photoelectric conversion element, since it is determined by the falling characteristic hardly changed.

【0035】従って、上式(2)で示したTherefore, as shown in the above equation (2)

【0036】[0036]

【数4】 [Equation 4]

【0037】の右辺第2項が無視し得ない程大きくな
り、MTFは低下する。
The second term on the right side of the above becomes so large that it cannot be ignored, and the MTF decreases.

【0038】さらにまた、原稿送り速度を速くしようと
すると、前述のように原稿を微小量づつ送る間隔を短く
しなければならないが、この場合、原稿の正確な間欠送
りが難しくなる。すなわち、高速原稿送りの場合、原稿
の動きはもはや、瞬間的に送られては静止し、また瞬間
的に送られては静止しという理想的な間欠送りではなく
なり、常に動いているという連続的な動きに近くなる。
この状態での矩形波チャートを読み取る時の光電変換素
子面の照度,光電流,蓄積電荷および信号出力の変化を
図11に示す。
Further, in order to increase the document feeding speed, it is necessary to shorten the interval for feeding the document by a small amount as described above, but in this case, it becomes difficult to accurately feed the document. That is, in the case of high-speed document feeding, the movement of the document is no longer the ideal intermittent feeding in which the document is momentarily fed and then stopped, and is momentarily fed and then stopped. It is close to the movement.
FIG. 11 shows changes in illuminance, photocurrent, accumulated charge and signal output on the surface of the photoelectric conversion element when reading the rectangular wave chart in this state.

【0039】この場合、光電変換素子面の照度Eは、図
11に示すように、時間に対して矩形波状に変化する状
態から、正弦波状または三角波状に変化する状態に変わ
ってくる。この場合は、例え光電変換素子の立ち上が
り,立ち下がりの遅れが無くとも、本来蓄積されるべき
であるのに蓄積されない電荷量qa ′または本来蓄積さ
れるべきでないのに蓄積される電荷量qb ′が生じ、M
TFは低下する。
In this case, the illuminance E on the surface of the photoelectric conversion element changes from a rectangular wave shape to a sinusoidal wave shape or a triangular wave shape with respect to time, as shown in FIG. In this case, even if there is no delay in rising or falling of the photoelectric conversion element, the amount of charge q a ′ that should be accumulated but should not be accumulated or the amount of charge q that is not accumulated but should be accumulated. b 'is generated, M
TF decreases.

【0040】以上述べたような理由により、従来の光電
変換装置においては、原稿読み取り速度を高速化するた
めに原稿送り速度を速くすると、特に副走査方向のMT
Fが低下するという問題があった。
For the reasons described above, in the conventional photoelectric conversion device, when the document feeding speed is increased to increase the document reading speed, MT in the sub-scanning direction is increased.
There was a problem that F was lowered.

【0041】そこで、本発明の目的は上述のような問題
点を解消し、原稿読み取り速度が高速であっても副走査
方向のMTF(変調伝達関数)が十分に高い光電変換装
置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and provide a photoelectric conversion device having a sufficiently high MTF (modulation transfer function) in the sub-scanning direction even when the original reading speed is high. It is in.

【0042】[0042]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は透光性基板上に一体に形成された複数の光
電変換素子と、該光電変換素子の上に密着して形成され
た透光性保護部材とを有し、該透光性保護部材上に薄い
空気層を介して密着もしくは極く近接して配された原稿
面上の画像を読み取って電気信号に変換する光電変換装
置において、前記透光性保護部材中を進行する原稿照明
光束の臨界角によって定まる被読取領域の一部のみを照
明する照明部分の限定の手段を施したことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of photoelectric conversion elements integrally formed on a translucent substrate, and the photoelectric conversion elements are formed in close contact with each other. A photoelectric conversion device having a translucent protective member, which reads an image on a document surface which is arranged in close contact or in close proximity to the translucent protective member via a thin air layer and converts the image into an electric signal. In the above, the means for limiting the illuminated portion for illuminating only a part of the read area determined by the critical angle of the document illuminating light flux traveling through the translucent protection member is provided.

【0043】また、本発明はその一形態として、前記照
明部分の限定は、前記光電変換素子の形成されている前
記透光性基板の平面上に形成された遮光層の形状によっ
て成されていることを特徴とすることができる。
Further, as one mode of the present invention, the illumination portion is limited by the shape of the light shielding layer formed on the plane of the transparent substrate on which the photoelectric conversion element is formed. Can be characterized.

【0044】また、本発明は他の形態として、前記照明
部分の限定は、照明用光源の発光指向性,該照明用光源
の配置,前記透光性保護部材の屈折率,前記透光性基板
の形状等の諸条件によって定まる、前記透光性保護部材
中を進行する照明光束の角度を制限することによって成
されていることを特徴とすることができる。
As another aspect of the present invention, the illuminating portion is limited to the light emitting directivity of the illuminating light source, the arrangement of the illuminating light source, the refractive index of the translucent protective member, and the translucent substrate. It can be characterized by limiting the angle of the illumination light flux that travels through the light-transmitting protective member, which is determined by various conditions such as the shape.

【0045】また、本発明は他の形態として、相隣り合
う前記光電変換素子の間の部分を除いて、該光電変換素
子の周辺部が前記遮光層によって覆われていることを特
徴とすることができる。
As another aspect of the present invention, the peripheral portion of the photoelectric conversion element is covered with the light shielding layer except for the portion between the photoelectric conversion elements adjacent to each other. You can

【0046】また、本発明は他の形態として、前記照明
用光源が前記光電変換素子の直下以外の場所に配置され
ていることを特徴とすることができる。
As another aspect of the present invention, the illumination light source may be arranged at a position other than directly under the photoelectric conversion element.

【0047】[0047]

【作用】本発明では、原稿照明光束が、光電変換素子上
に設置された透光性保護部材中を進行するその原稿照明
光束の臨界角によって定まる被読取領域の一部のみを照
明するように構成したので、光学的要因によるMTFの
劣化が抑えられ、これによって原稿読み取り速度が高速
であっても副走査方向のMTFが十分高くなる。
According to the present invention, the original illuminating light flux illuminates only a part of the area to be read which is determined by the critical angle of the original illuminating light flux traveling in the translucent protection member provided on the photoelectric conversion element. Since it is configured, the MTF deterioration due to optical factors is suppressed, and thus the MTF in the sub-scanning direction becomes sufficiently high even when the document reading speed is high.

【0048】[0048]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0049】図12は本発明の第1の実施例の光電変換
装置における透光性センサ基板上に形成されたパターン
の、光電変換素子近傍の拡大図を示す。図中、101は
光電変換素子、102は照明窓、103は遮光層であ
る。図3に示した前述の従来例と比較して、本実施例は
遮光層103が拡張され、相隣り合う光電変換素子10
1の間の部分のみを窓として残すように形成されている
ことがわかる。
FIG. 12 is an enlarged view in the vicinity of the photoelectric conversion element of the pattern formed on the translucent sensor substrate in the photoelectric conversion device of the first embodiment of the present invention. In the figure, 101 is a photoelectric conversion element, 102 is an illumination window, and 103 is a light shielding layer. Compared with the above-described conventional example shown in FIG. 3, in this example, the light shielding layer 103 is expanded, and the photoelectric conversion elements 10 adjacent to each other are provided.
It can be seen that only the portion between 1 is left as a window.

【0050】図13は本実施例の、また図14は従来
の、図12における切断線A−A′または図3の切断線
B−B′を通り紙面に垂直な面内の光線の光路を表わす
概略図を示す。図中、1は透光性センサ基板、1′はこ
の基板1上の透光性保護部材、3は光源、6は原稿を示
す。光源3からの照明光により、原稿6の表面は照明窓
の広さに相当する部分が照明され、そこで反射された光
束が光電変換素子101に入射する。しかし、透光性保
護部材1′の中の光束の臨界角θC で定まる被読取領域
RAの外側からの反射光は光電変換素子101には入射
しない。
FIG. 13 shows the optical path of a light ray in the present embodiment, and FIG. 14 shows the conventional in-plane light ray passing through the cutting line AA ′ in FIG. 12 or the cutting line BB ′ in FIG. A schematic diagram is shown. In the figure, 1 is a translucent sensor substrate, 1'is a translucent protective member on the substrate 1, 3 is a light source, and 6 is an original. The surface of the original 6 is illuminated by the illumination light from the light source 3, and the light flux reflected there enters the photoelectric conversion element 101. However, the reflected light from the outside of the read area RA determined by the critical angle θ C of the light flux in the translucent protection member 1 ′ does not enter the photoelectric conversion element 101.

【0051】図14の従来例においては、照明窓102
が広いので、被読取領域RA内は全て照明光により照明
されている。
In the conventional example shown in FIG. 14, the illumination window 102 is used.
Is large, the entire area RA to be read is illuminated with illumination light.

【0052】一方、図13の本実施例においては、照明
窓102が狭く制限されているので、被読取領域RA内
の一部LAにしか照明光により照明されておらず、実質
的な被読取領域RA′は従来例よりもはるかに狭くな
る。これにより、本実施例では不要な回り込み光が光電
変換素子101に入射するのが阻止され、これにより高
速原稿読み取り時の光学的なMTFの低下を防止するこ
とができる。
On the other hand, in the present embodiment shown in FIG. 13, since the illumination window 102 is narrowly limited, only a portion LA in the read area RA is illuminated by the illumination light, and the read target is substantially read. The area RA 'becomes much narrower than in the conventional example. As a result, in the present embodiment, unnecessary wraparound light is prevented from entering the photoelectric conversion element 101, and thus it is possible to prevent the optical MTF from decreasing during high-speed document reading.

【0053】(他の実施例)図15は本発明の第2の実
施例の光電変換装置における透光性センサ基板上のパタ
ーンの、光電変換素子近傍の拡大図を示す。図中、参照
番号は図12と共通である。また、図15の切断線C−
C′を通り紙面に垂直な面内の光線の光路を表わす概略
図を図16に示す。
(Other Embodiments) FIG. 15 is an enlarged view of the pattern on the transparent sensor substrate in the photoelectric conversion device of the second embodiment of the present invention in the vicinity of the photoelectric conversion element. In the figure, reference numerals are the same as those in FIG. Also, the cutting line C- in FIG.
FIG. 16 is a schematic diagram showing the optical path of a light ray in a plane passing through C'and perpendicular to the plane of the drawing.

【0054】本実施例においては、遮光層103は、図
3の従来例において光電変換素子101の両側に広がっ
ていた照明窓の片側部分を図15に示すように覆うよう
に拡張されている。また、光源3は図16に示すように
光電変換素子101の直下にはなく、斜めから光電変換
素子101を照明するように偏寄して傾けられて配置さ
れている。このため、光源3の照明光は原稿6面上の被
読取領域RAの一部LAのみを照明し、この被照明領域
LAと被読取領域RAの重なった部分が実質的な被読取
領域RA′となる。その結果、本実施例は前述の第1の
実施例におけると同様、実質的な被読取領域RA′が狭
くなり、光学的MTFが向上する。
In the present embodiment, the light shielding layer 103 is expanded so as to cover one side portion of the illumination window, which has spread to both sides of the photoelectric conversion element 101 in the conventional example of FIG. 3, as shown in FIG. Further, the light source 3 is not directly below the photoelectric conversion element 101 as shown in FIG. 16, but is inclined and arranged so as to illuminate the photoelectric conversion element 101 obliquely. Therefore, the illumination light of the light source 3 illuminates only a part LA of the read area RA on the surface of the document 6, and the overlapping portion of the illuminated area LA and the read area RA is substantially the read area RA '. Becomes As a result, in the present embodiment, as in the first embodiment described above, the read area RA 'is substantially narrowed and the optical MTF is improved.

【0055】このように、本発明実施例によれば、光学
的MTFが改善されているので、試験原稿の白縞を読む
時の光学変換素子面の照度と、黒縞を読む時の照度との
コントラストが従来例に比べてより高くなり、原稿を高
速で送って読み取る場合でも、光電変換装置の出力信号
のコントラストが高くなり、十分な値のMTFを得るこ
とができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, since the optical MTF is improved, the illuminance of the optical conversion element surface at the time of reading the white stripe of the test document and the illuminance at the time of reading the black stripe. Is higher than that of the conventional example, and even when a document is sent at high speed for reading, the contrast of the output signal of the photoelectric conversion device is high and a sufficient value of MTF can be obtained.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光電変換素子を覆う透光性保護部材中を進行する原稿照
明光束の臨界角によって定まる被読取領域の一部のみを
照明するようにしたので、光学的MTFの劣化が抑えら
れ、これによって原稿読み取り速度が高速であっても副
走査方向のMTFが十分に高い光電変換装置を得ること
ができる効果がある。
As described above, according to the present invention,
Since only a part of the area to be read, which is determined by the critical angle of the document illumination light flux traveling through the translucent protection member that covers the photoelectric conversion element, is illuminated, deterioration of the optical MTF is suppressed, thereby reading the document. Even if the speed is high, it is possible to obtain a photoelectric conversion device having a sufficiently high MTF in the sub-scanning direction.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の光電変換装置の構成を主走査方向から模
式的に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a conventional photoelectric conversion device from a main scanning direction.

【図2】図1の従来装置の副走査方向から見た模式的断
面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the conventional apparatus of FIG. 1 viewed from the sub-scanning direction.

【図3】図1,図2の従来の透光性センサ基板に形成さ
れたパターンの、光電変換素子近傍の拡大図である。
FIG. 3 is an enlarged view of a pattern formed on the conventional translucent sensor substrate of FIGS. 1 and 2 in the vicinity of a photoelectric conversion element.

【図4】図3の光電変換素子からの電気信号の読み出し
を行う回路構成を示す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit configuration for reading an electric signal from the photoelectric conversion element of FIG.

【図5】図4の回路を用いて矩形波チャートの試験原稿
を読み取るときの、従来の注目光電変換素子面の照度,
光電流,電荷蓄積コンデンサに蓄えられる電荷量および
増幅器により読み出された信号出力の推移を示す波形図
である。
FIG. 5 is a diagram showing the illuminance of the conventional photoelectric conversion element surface of interest when a test document of a rectangular wave chart is read using the circuit of FIG.
FIG. 6 is a waveform diagram showing a transition of a photocurrent, a charge amount stored in a charge storage capacitor, and a signal output read by an amplifier.

【図6】何も印刷されていない白い紙を原稿(白原稿)
としたときの従来の注目光電変換素子面の照度等の推移
を示す波形図である。
[Figure 6] White paper with nothing printed on it is the original (white original)
FIG. 7 is a waveform diagram showing the transition of the illuminance and the like on the conventional photoelectric conversion element surface in such a case.

【図7】全面に一様にベタ黒を印刷した紙を原稿(黒原
稿)とした時の従来の注目光電変換素子面の照度等の推
移を示す波形図である。
FIG. 7 is a waveform diagram showing changes in the illuminance and the like on the conventional photoelectric conversion element surface when a document (black document) on which solid black is uniformly printed is used as a document.

【図8】原稿送り速度が速い場合の矩形波チャートの試
験原稿を読み取る場合の従来の理論上の注目光電変換素
子面の照度等の推移を示す波形図である。
FIG. 8 is a waveform diagram showing changes in illuminance and the like of a conventional theoretical photoelectric conversion element surface when reading a test document of a rectangular wave chart when the document feeding speed is fast.

【図9】原稿送り速度が速い場合の白原稿を読み取る場
合の従来の注目光電変換素子面の照度等の推移を示す波
形図である。
FIG. 9 is a waveform diagram showing a transition of illuminance and the like on a conventional photoelectric conversion element surface of interest when a white original is read at a high original feeding speed.

【図10】原稿送り速度が速い場合の黒原稿を読み取る
場合の従来の注目光電変換素子面の照度等の推移を示す
波形図である。
FIG. 10 is a waveform diagram showing a transition of illuminance and the like on a conventional photoelectric conversion element surface of interest when reading a black original when the original feeding speed is fast.

【図11】原稿送り速度が速い場合の矩形波チャートの
試験原稿を読み取る場合の従来の実際上の注目光電変換
素子面の照度等の推移を示す波形図である。
FIG. 11 is a waveform diagram showing a transition of the illuminance and the like of a conventional practical photoelectric conversion element surface when reading a test document of a rectangular wave chart when the document feeding speed is fast.

【図12】本発明の第1の実施例の光電変換装置の透光
性センサ基板に形成されたパターンの、光電変換素子近
傍の拡大図である。
FIG. 12 is an enlarged view in the vicinity of a photoelectric conversion element of a pattern formed on a translucent sensor substrate of the photoelectric conversion device according to the first example of the present invention.

【図13】図12の本発明実施例における切断線A−
A′を通り紙面に垂直な面内の光線の光路を表わす概略
光路図である。
FIG. 13 is a section line A- in the embodiment of the present invention shown in FIG.
It is a schematic optical-path figure showing the optical path of the light ray in a surface which passes A'and is perpendicular to the paper surface.

【図14】図3の従来例における切断線B−B′を通り
紙面に垂直な面内の光線の光路を表わす概略光路図であ
る。
FIG. 14 is a schematic optical path diagram showing an optical path of a light ray in a plane which passes through a cutting line BB ′ in the conventional example of FIG. 3 and is perpendicular to the paper surface.

【図15】本発明の第2の実施例の光電変換装置の透光
性センサ基板に形成されたパターンの、光電変換素子近
傍の拡大図である。
FIG. 15 is an enlarged view in the vicinity of a photoelectric conversion element of a pattern formed on a translucent sensor substrate of a photoelectric conversion device according to a second example of the present invention.

【図16】図15の本発明実施例における切断線C−
C′を通り紙面に垂直な面内の光線の光路を表わす概略
光路図である。
16 is a cutting line C- in the embodiment of the present invention of FIG.
It is a schematic optical-path figure showing the optical path of the in-plane light ray which passes C'and is perpendicular | vertical to a paper surface.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 透光性センサ基板 1′ 透光性保護部材 2 透光性実装基板 3 光源 4 配線部 5 接着層 6 原稿 101 光電変換素子 102 照明窓 103 遮光層 S 注目光電変換素子 C1 ,C2 コンデンサ ST1 ,ST2 スイッチングトランジスタ A 読み出し用増幅器1 translucent sensor substrate 1 'transmissive protecting member 2 translucent mounting board 3 source 4 wiring section 5 adhesive layer 6 original 101 photoelectric conversion element 102 illumination window 103 light-shielding layer S interest photoelectric conversion elements C 1, C 2 capacitors ST 1 , ST 2 switching transistor A readout amplifier

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 透光性基板上に一体に形成された複数の
光電変換素子と、該光電変換素子の上に密着して形成さ
れた透光性保護部材とを有し、該透光性保護部材上に薄
い空気層を介して密着もしくは極く近接して配された原
稿面上の画像を読み取って電気信号に変換する光電変換
装置において、 前記透光性保護部材中を進行する原稿照明光束の臨界角
によって定まる被読取領域の一部のみを照明する照明部
分の限定の手段を施したことを特徴とする光電変換装
置。
1. A light-transmitting substrate comprising: a plurality of photoelectric conversion elements integrally formed on a light-transmitting substrate; and a light-transmitting protective member formed in close contact with the photoelectric conversion elements. A photoelectric conversion device for reading an image on a document surface arranged in close contact or very close to a protective member via a thin air layer and converting the image into an electric signal, the original illumination traveling through the translucent protective member. A photoelectric conversion device comprising means for limiting an illuminating part for illuminating only a part of a read region determined by a critical angle of a light beam.
【請求項2】 前記照明部分の限定は、前記光電変換素
子の形成されている前記透光性基板の平面上に形成され
た遮光層の形状によって成されていることを特徴とする
請求項1に記載の光電変換装置。
2. The illuminating portion is limited by the shape of a light shielding layer formed on a plane of the light transmissive substrate on which the photoelectric conversion element is formed. The photoelectric conversion device described in 1.
【請求項3】 前記照明部分の限定は、照明用光源の発
光指向性,該照明用光源の配置,前記透光性保護部材の
屈折率,前記透光性基板の形状等の諸条件によって定ま
る、前記透光性保護部材中を進行する照明光束の角度を
制限することによって成されていることを特徴とする請
求項2に記載の光電変換装置。
3. The limitation of the illuminating portion is determined by various conditions such as the light emission directivity of the illuminating light source, the arrangement of the illuminating light source, the refractive index of the translucent protective member, and the shape of the translucent substrate. The photoelectric conversion device according to claim 2, wherein the photoelectric conversion device is formed by limiting an angle of an illumination light flux that travels through the translucent protection member.
【請求項4】 相隣り合う前記光電変換素子の間の部分
を除いて、該光電変換素子の周辺部が前記遮光層によっ
て覆われていることを特徴とする請求項3に記載の光電
変換装置。
4. The photoelectric conversion device according to claim 3, wherein a peripheral portion of the photoelectric conversion element is covered with the light shielding layer except a portion between the photoelectric conversion elements adjacent to each other. ..
【請求項5】 前記照明用光源が前記光電変換素子の直
下以外の場所に配置されていることを特徴とする請求項
3に記載の光電変換装置。
5. The photoelectric conversion device according to claim 3, wherein the illumination light source is arranged at a place other than directly below the photoelectric conversion element.
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