JPH07221925A

JPH07221925A - イメージセンサ

Info

Publication number: JPH07221925A
Application number: JP6011854A
Authority: JP
Inventors: Tadahiko Hamaguchi; 忠彦浜口; Takeshi Takeda; 岳竹田; Hiroshi Ishihara; 啓石原; Nobuyoshi Miyazaki; 信義宮崎
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-02-03
Filing date: 1994-02-03
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】有機光導電体で作製された画素を複数個配列
した画素列を複数のブロックに分けマトリクス駆動を行
うイメージセンサに於て、各画素が、光源３からの光が
直接照射される光電変換素子８と、原稿からの反射光２
が照射される光電変換素子８とを直列に接続することに
よって構成されることを特徴とするイメージセンサ。【効果】各マトリックスに電圧が印加されていない間
も電荷を蓄積することが可能となり、実用的な出力をも
った安価なイメージセンサが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像信号を電気信号に変
換し、電気信号として取り出すイメージセンサに用いら
れる画像読み取り素子に関するものであり、有機系の光
導電材料を光電変換材料として使用したセンサに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】光センサは光強度の計測に、またロボッ
ト、各種オートメーションシステムにおける位置センサ
として、また情報通信、情報処理における画像情報の読
み取りなどに広く用いられている。特に画像情報処理の
技術、能力の進歩した今日、高性能な画像情報の入力装
置としてのイメージセンサの進歩が強く望まれている。
ファクシミリ、ワードプロセッサ、電子ファイルシステ
ムなどは画像入力装置を必要とする代表的な装置であ
る。

【０００３】このような入力装置としては、ビデオカメ
ラのような二次元情報を取り出すものと、ラインセンサ
を利用して画像をスキャンして読み出すイメージスキャ
ナーが考えられるが、通常十分な解像力（画素数）を得
るためにラインセンサを使用したイメージスキャナが使
用されている。ラインセンサとしては、結晶シリコンを
使用した電荷結合素子が代表的であるが、素子の大きさ
に限界があって、大きな面積の画像を読み取るには縮小
光学系を使用するか、素子を多数高精度に並べる必要が
ある。それに対して硫化カドミウム、アモルファスシリ
コンを光導電面としたセンサは比較的大きな面積が可能
であり、ロッドレンズアレイを併用して等倍密着型のラ
インセンサが一部実用化されている。

【０００４】しかし、従来のこのような光導電材料は成
膜の方法に制約があって量産性が低く、実質的には大面
積の画像をスキャンする長いラインセンサを作ることは
困難であった。一方光導電材料として有機系の材料を使
用したセンサは、成膜が塗布液からの塗布によって行う
ことができ容易であり、生産性に優れていること、大面
積化が容易であること、暗導電性が低くシグナル／ノイ
ズ比を大きく取れるなどいくつかの有利な点を有してい
る。そのため有機材料を光導電面に使用したイメージセ
ンサの例がいくつか知られている。（例えば特開昭61-2
85262号公報、特開昭61-291657号公報、特開平1-184961
号公報等参照）。

【０００５】このようなセンサの電気信号の読み出し方
法としては、電荷をコンデンサに蓄積し読み出す電荷蓄
積型と、光電流そのものを読み出す光電流型とがある
が、前者の方が感度の点から好ましい。また、各画素に
一つづつアナログスイッチを接続する方式と、図8に示
すように複数の画素を一ブロックとして各ブロックにア
ナログスイッチを接続する方式（以下、マトリックス駆
動方式と呼ぶ）があるが、後者の方がより少ないスイッ
チでセンサを駆動することが可能であり、より安価なセ
ンサを作製することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機系
の材料を使用したセンサにおいて、マトリックス駆動を
行なう場合、電荷蓄積型において電荷を蓄積する時間
は、各マトリックスに対応するアナログスイッチにより
マトリックスに電圧を印加している時間に限られてしま
う。その結果電荷蓄積時間は「（１ラインの走査時間）
／（マトリックス数）」と１ラインの走査時間に比べて
短くなり、有機系の材料で得られる明電流値では、信号
処理が難しくなる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは有機光導電
材料を用いたイメージセンサに関する上記課題について
鋭意検討した結果、各画素を以下の構成にすることによ
って有機系の材料を使用したセンサでマトリクス駆動を
行なった場合、各マトリックスに電圧が印加されていな
い間も電荷を蓄積することが可能になり、蓄積時間を１
ラインの走査時間に等しくすることができることを見い
だし本発明を完成した。

【０００８】即ち、本発明の要旨は、有機光導電体で作
製された画素を複数個配列した画素列を複数のブロック
に分けマトリクス駆動を行うイメージセンサに於て、各
画素が、光源からの光が直接照射される光電変換素子
と、原稿からの反射光が照射される光電変換素子とを直
列に接続することによって構成されることを特徴とする
イメージセンサに存する。

【０００９】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本発明
の画像読み取り素子を用いたセンサの全体構成の一例を
図1に示す。この例ではいわゆる密着型のラインセンサ
の例が示されている。LEDアレイ(3)からなる光源はライ
ンセンサの光導電変換素子部(5)を常に照射している。
原稿面(4)にLEDアレイ(3)よりなる光源から照射、反射
した光はロッドレンズアレイ(2)によってラインセンサ
の光導電変換素子部(1)に照射される。光電変換素子部
(1)と(5)は直列に接続されて画素を形成している。個々
の画素で光電変換された信号はマトリクス駆動によって
逐次時系列信号として読み出されていく。

【００１０】センサ中の光電変換素子のうちいわゆるサ
ンドイッチ型素子の構成例を図2に示す。この場合、電
極(6)を設けた支持体(9)上にブロッキング層(7)と光導
電体層(8)が形成され、さらにその上に電極(10)が設け
られる。この場合、ブロッキング層(7)は正電極となる
電極(6)に直接接して設けられる。ブロッキング層は有
機光導電体層と正電極が整流性のないオーミック性接触
を形成して、暗電流が増加し、S/N比が低下するのを防
ぐために形成される。なお、ブロッキング層は無くても
よい。ブロッキング層の材質としては、6-66-12、6-66-
11、6-66-610、等の共重合ナイロン樹脂、アルコキシア
ルキルナイロン、ポリウレタン、フェノール樹脂、カゼ
イン、ポリビニルアセタール、硬化エポキシ樹脂、酸化
珪素、酸化チタン、酸化アルミニウム、炭化珪素等が挙
げられる。

【００１１】少なくとも一方の電極は光の入射通路にな
り十分光を透過する透明電極であることが必要である。
透明電極としては酸化インジウム、酸化スズ、インジウ
ム・スズ酸化物膜などの金属酸化物、また金、アルミニ
ウムなどの金属の薄い膜が挙げられる。もう一方の対向
する電極には種々の金属が使用でき、例えばアルミニウ
ム、チタン、金、銀、銅、ニッケル、クロム、モリブデ
ン、タンタル、タングステンなどが挙げられる。支持体
側から露光を行う場合、支持体も十分光を透過すること
が必要である。

【００１２】ここで用いられる有機光導電体層として
は、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、多環キノン顔料、
ペリレン顔料、メロシアニン顔料、スクウェアリウム顔
料等の電荷発生物質をバインダー中に分散させた電荷発
生層と、ヒドラゾン誘導体、ピラゾリン誘導体、カルバ
ゾール、インドール、オキサジアゾール等の複素環誘導
体、トリフェニルアミン等アリールアミンの誘導体、ス
チルベン誘導体、側鎖あるいは主鎖に上記の化合物を有
する高分子化合物などの電荷移動物質をバインダー樹脂
に分散した電荷移動層とを積層した層構成、該電荷発生
物質および該電荷移動物質を真空蒸着によって積層した
層構成が挙げられる。

【００１３】この光電変換素子を２つ直列に接続するこ
とによって画素を形成する。図3〜図6に示すように、１
つの光電変換素子には光源(3)からの光を直接照射し、
もう１つの光電変換素子には原稿からの反射光を照射す
る。２つの素子を直列に接続する構成としては、片方の
素子の上部電極をもう片方の素子の下部電極として用い
る（図3）、双方の素子の上部電極を共通とする（図
4）、２つの異なった基板上の素子を例えばワイヤなど
を用いて電気的に接続する（図5）、２つの素子を積層
する（図6）構成が挙げられる。本発明では有機光導電
体、特に積層構成の光導電体を用いるので、光源からの
光が直接照射される素子に流れる電流には整流特性があ
り、この作用によって画素が属するマトリックスに電圧
が印加されていない状態でも、他の画素間との蓄積電荷
の移動を阻止し、原稿からの反射光が照射される素子の
電流を蓄積し続けることが可能となる。なお、光源は図
1に示すように同一の光源で、光電変換部と原稿面とを
照射する場合と、それぞれ別の光源で照射する場合と
がある。

【００１４】

【実施例】以下に本発明をより詳細に説明するため、実
施例を挙げ説明するが、本発明はこの例に限定されるも
のではない。実施例まず、インジウム・スズ酸化物（ITO）の透明電極を、1
mmあたり8素子、全体で1728素子のマトリクス配線とし
て、ガラス板上にパターンニングした。

【００１５】次に共重合ナイロン（ダイセル（株）製、
商品名ダイアミドT171）をｎ−プロパノールに溶解し、
塗布液１を得た。また、電荷発生物質としてオキシチタ
ニウムフタロシアニン10gをジメトキシエタンでサンド
グラインダーによって分散処理し、ポリビニルブチラー
ル樹脂（積水化学（株）製、商品名エスレックBH-3）5g
をジメトキシエタンに溶解した液と混合し塗布液２を得
た。さらに、ポリカーボネート（商品名ノバレックス70
25A、三菱化成（株）製）100g、下記式(1)に示される化
合物160g、下記式(2)で表される化合物40gをジオキサン
中に溶解し塗布液３を得た。

【００１６】まず、上記ガラス板の一部に塗布液１を浸
漬塗布し、乾燥後0.3μmのブロッキング層を設けた。そ
の上に塗布液２を浸漬塗布、乾燥し、0.4μmの電荷発生
層を設け、その上に塗布液３を浸漬塗布、乾燥し、0.5
μmの電荷移動層を設けた。次に上記ガラス板の他の部
分に塗布液３を浸漬塗布、乾燥し、0.5μmの電荷移動層
を設け、その上に塗布液２を浸漬塗布、乾燥し、0.4μm
の電荷発生層を設けた。さらにその上に塗布液１を浸漬
塗布し、乾燥後0.3μmのブロッキング層を設けた。

【００１７】この上にアルミニウムを真空蒸着し対向電
極を設け、図4の構成の画素を作成した。１つの光電変
換素子のI-V特性（光照射時）を図7に示す。この整流特
性によりマトリクス駆動時の蓄積時間を１ライン走査時
間と等しくすることが可能となる。次に電荷蓄積型マト
リクス駆動の基本回路で、アナログスイッチ、アンプ、
2値化の回路を接続し受光部を形成した。さらに、ロッ
ドレンズアレイ、LED照明系を取り付け、図1に示すライ
ンイメージセンサを作成した。また LEDアレイはBU480
1（スタンレー電気（株）製、出力ピーク波長：570nm）
を用い、原稿面照度が100luxとなるように照明系を作製
した。このイメージセンサにより、原稿を読み込んだと
ころ、良好な画像が得られた。

【００１８】

【化１】

【００１９】

【発明の効果】以上の本発明の構成によって、有機系の
イメージセンサにおいて、マトリクス駆動を行った場合
でも、各マトリックスに電圧が印加されていない間も電
荷を蓄積することが可能となり、実用的な出力をもっ
た、マトリクス駆動による安価なイメージセンサが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明画像読み取り素子を用いるイメージセン
サの全体構成の説明図。

【図２】サンドイッチ型の光電変換素子の一例を説明す
る図面。

【図３】画素の構成の一例を説明する図面

【図４】画素の構成の一例を説明する図面

【図５】画素の構成の一例を説明する図面

【図６】画素の構成の一例を説明する図面。

【図７】光電変換素子の電流ー電圧特性を示すグラフ。

【図８】マトリックス駆動方式を説明する図面。

【符号の説明】

１：光電変換素子２：ロッドレンズアレイ３：LEDアレイ４：原稿５：光電変換素子６：電極７：ブロッキング層８：光導電体層９：支持体１０：電極１１：ワイヤー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 31/08 (72)発明者竹田岳神奈川県鎌倉市大船５丁目１番１号三菱電機株式会社パーソナル情報機器開発研究所内 (72)発明者石原啓神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地三菱化成株式会社総合研究所内 (72)発明者宮崎信義神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地三菱化成株式会社総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機光導電体で作製された画素を複数個配
列した画素列を複数のブロックに分けマトリクス駆動を
行うイメージセンサに於て、各画素が、光源からの光が
直接照射される光電変換素子と、原稿からの反射光が照
射される光電変換素子とを直列に接続することによって
構成されることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】光電変換素子に直接照射する光源と、原稿
に照射する光源とが同一であることを特徴とする請求項
１記載のイメージセンサ。
【請求項３】光電変換素子に直接照射する光源と、原稿
に照射する光源とが異なることを特徴とする請求項１記
載のイメージセンサ。
【請求項４】光電変換素子が、電極を設けた支持体上に
少なくともブロッキング層と光導電体層を配し、その上
にさらに電極を設けた構成からなることを特徴とする請
求項１、２又は３記載のイメージセンサ。
【請求項５】光源からの光が直接照射される光電変換素
子と原稿からの反射光が照射される光電変換素子が直列
に接続された画素において、一方の光電変換素子の上部
電極と、もう一方の光電変換素子の下部電極とを共通に
することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のイ
メージセンサ。
【請求項６】光源からの光が直接照射される光電変換素
子と原稿からの反射光が照射される光電変換素子が直列
に接続された画素において、双方の光電変換素子の上部
電極を共通とすることを特徴とする請求項１、２、３又
は４記載のイメージセンサ。
【請求項７】光源からの光が直接照射される光電変換素
子と原稿からの反射光が照射される光電変換素子を有す
る画素において、一方の光電変換素子の上部電極と、も
う一方の光電変換素子の下部電極とを、電気的に接続す
ることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のイメ
ージセンサ。
【請求項８】光源からの光が直接照射される光電変換素
子と原稿からの反射光が照射される光電変換素子とを、
積層して成膜することを特徴とする請求項１、２、３又
は４記載のイメージセンサ。