JPS59107679A - 光検出器エレメントのマトリツクスを使用する読み取り装置 - 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】 産業上の矛Ｕ七也艷 本発明は、光検出器エレメントのマトリックスを使用す
る、文書の逐点式読み取り装置に関する。

更に詳しくは、これはテレコピア用の文書解析において
使用される読み取り装置に関する。

従来技術 公知技術、特にＡＣＴＡ　Ｆｌ、ＥＣＴ１？０ＮＩＣＡ
、νｏｊ！　、　２１゜階１　、　ＰＰ　５５−７９　
（１９７８）に開示された技術によれば、テレコピアの
文８解析手段は、帯状に置かれた多数の光検出器エレメ
ントにより構成される読み取りヘッドを含む。一般的に
、標準的なＡ４サイズの文書を読み取るために、該帯状
検出器は、文書の１ラインの解析を可能とする１７２８
個の一列に配列された光検出器エレメントを有している
。

該光検出器エレメントと電子処理回路との接続の数を減
するために、これら光検出器エレメントの多重化アドレ
スがある。これらのアドレス回路は実際のストリップ上
に作られる。第１図には、この種の公知のストリップの
例を示している。第１図の特殊な場合において、該スト
リップの読み取りへ・７ドを構成している光検出器エレ
メントは、軸Ｘ−Ｘに沿って配列されたフォトダイオー
ド２であるが、これらは全く同様に光抵抗１、フォトト
ランジスタおよび一般的に受けた光放射に比例する電流
を与える任意のエレメントであり得る。これら光検出器
エレメントは、ｐ群に分けられて配列され、各群９個の
エレメントからなっている。

２つの回路ＥｘおよびＢｙは、各光検出器エレメントを
別々にアドレスすることを可能とするスイッチを制御す
る。これらのスイッチは、一般に、ＭＯＳ）ランシスタ
ーによって構成され、そのグリッドは回路ＥｘおよびＥ
ｙに接続されている。

回路Ｅにはｐ個の接続を有し、該各接続は、成る特定の
群の全ての光検出器エレメントを選ぶことができる。回
路Ｅｙは９個の接続を有し、その各接続は、各群におい
て特定の列を占めているすべての光検出器エレメントを
選ぶことができる。エレメントが回路Ｅにおよび回路Ｅ
Ｖによる選択が同時になされた場合、１つの光検出器エ
レメントが活性化される。即ち、該エレメントは出力回
路Ｓの接続Ｓ　＋　＋　　・・・、Ｓｑに、受けた照明
の関数である信号を与えることができる。

前記ストリップの各光検出器ニレメンＩ・の状態の解析
は以下のようにしてなされる。初期状態において、Ｅに
のｐ接続ＸＩ、　　Ｘ２．　　・・・、　ｘｐおよびＥ
ｙのｑ接続Ｙｌ、Ｙ２　・・・、ｙｑは、全てのスイッ
チが開放状態にあるようなある電気状態にある。次いで
、９個の光検出器エレメントからなる第１群が、スイッ
チ１１の閉を制御する電気的状態を、回路Ｅχの接続Ｘ
１に出現させることにより、選ばれる。次いで、該第１
群の第１光検出器エレメントが、回路Ｂｙの接続Ｙ１に
、スイッチｒｎの閉を制御する電気的状態を出現させる
ことにより、活性化される。そのとき、出力回路Ｓの接
続Ｓ１上に、活ｉｌｌ化された光検出器エレメントの関
数である電気的状態が出現する。この信号が集められ、
次いでスイッチ１１１が開放される。同様なことが前記
第１ＪＩＹの各光検出器エレメントについて行われる。

次にスイッチ■１が開放され、第１群に対するのと同じ
一連の操作が他の群の各々につき実施される。

このＭＯＳスイッチ−フォトダイオードシステムの主な
欠点は、出力回路Ｓの接続Ｓ　１＋　　Ｓ　２・・・、
ＳＱへの低いレベルの信号の出力にある。

従って、回路Ｅｙの接続Ｙ１により制御されるスイッチ
１１１１１２１・・・、Ｉｐｌの閉成は、出力回路Ｓの
接続Ｓ１上に、前記低いレベル信号の処理に有害な、無
視できないスイッチングノイズを生ずる。同様に、回路
ＥＶの接続Ｙ２．Ｙ３　・・・ＹＱにより制御される各
スイッチの閉成は、出力回路Ｓの対応する接続Ｓ２．Ｓ
３．　　・・・、　　Ｓｑにスイッチングノイズを生ず
る。

発明の目的 そこで、本発明は、主として、従来の問題を解決した、
多重光検出器用の独創的なマトリックスを提供せんとす
るものである。

本発明のもう一つの目的は、上記装置において、ＭＯＳ
スイッチ−フォトダイオードの基本エレメントを、一方
が感光性である互いに逆方向に接続された２つのダイオ
ードから構成される基本エレメントで置換することによ
り、スイッチノイズを減衰させることである。

発明の概要 更にくわしくは、本発明は、光検出器エレメントのマト
リックスを用いる文書の逐点式読み取り装置に係り、該
装置は、軸Ｘ−Ｘ沿って一列に配列され、入力端子およ
び出力端子を各々有する９個の基本エレメントから各々
なるｐ群の基本エレメントと、各々が所定の群の各基本
エレメントの入力端子に連結されいるｐ個の接続を有す
る回路と、各々が各群の特定の列を占有している各基本
エレメントの出力端子に接続された９個の接続を有する
出力回路とを有している。そして、本発明により、各基
本エレメントがフォトダイオードと光感応性のないダイ
オードとにより構成されており、該フォトダイオードの
電極の一方が前記ダイオードの同じ極性の電極に接続さ
れており、該フォトダイオードの他方の電極が前記基本
エレメントの出力端子であり、該フォトダイオードと接
続していない前記ダイオードの電極が該基本エレメント
の入力端子であり、且つｐＨｌの接続を有するアドレス
回路がシフトシジスター型のものである。

好ましい方式では、各基本エレメントのダイオードは、
いかなる光放射にたいしても非感応性になされた同じ基
本エレメントのフォトダイオードと同一のフォトダイオ
ードである。この好ましい構成は各ストリップの製造を
簡略化する。

［同一のフォトダイオード」なる用語は、同一の半導体
層によって構成されたフォトダイオードを意味するもの
と理解されたい。しかしながら、これらフォトダイオー
ドの電極はその性質またはその厚さにおいて異なっても
よい。このフォトダイオードは、どのような型、例えば
ショットキー型、ＰＮ型、ＰＩＮ（Ｐ−真性−Ｎ）型、
Ｍｉｓ（金属−絶縁体一半導体）型または同様のフォト
ダイオードでもよい。フォトダイオードは水素化無定形
シリコン、多結晶質シリコン、ヒ素化ガリウム（ＧａＡ
ｓ）およびセレン化カドミウムの中から選ばれる半導体
によって作られる。

０ 本発明の第２の特徴に従えば、軸Ｘ−Ｘと直交する軸Ｙ
−Ｙの各基本エレメントはニ ー絶縁基板； 一軸Ｘ−Ｘの両側に対称に配置され、且つ負にドープさ
れた半導体層により部分的にを覆われている軸Ｙ−ｙに
沿った２つの電極； −前記層および電極間空間を覆っている真性半導体層； 一前記層を覆い且つ上記光検出器の入力面を構成してい
る光透過性ショットキー電極；および−軸Ｘ−Ｘにより
分けられた一方の半平面に含まれる前記電極の一部を覆
っている光不透過性樹脂； によって構成されている。

このフォトダイオードは上部の共通電極を介し照明され
る。また、フォトダイオードを透明基板を介して照明す
ることもできる。これら２つの態様は、全ての型のダイ
オードおよび半導体について考えることができる。

本発明のもう一つの特徴に従えば、軸Ｙ−Ｙの各光検出
器エレメントはニ ー光透過性絶縁基板； 〜軸Ｘ−Ｘにより分りられた小平面内の軸Ｙ−Ｙ上に設
けられ、光検出器の入力面を構成している光透過性ショ
ットキー電極； 一軸Ｘ−Ｘにより分けられた他方の小平面内において、
前記光透過性電極に対して対称に配置された光不透過１
！ｈショットキー電川；−軸ｙ−ｙに沿って配置され、
ｎつ部分的に各電極を覆っている真性半導体層； 一前記層を覆っている強く負にトープされた半導体層；
および −前記強く負にドープされた２１〈導体層を覆っている
光透過性電極、 によって構成されている。

更に、本発明は、本発明に従って同一の基板上に数個の
読み取り装置を有している、カラー文刊の逐点読み取り
用装置にも係る。該数個の読み取り装置は、同一の軸Ｘ
−Ｘにそって配列され、かつ各読み取り装置の基本エレ
メントは光のスペクト】　ｌ ルの一部を吸収するフィルターによって覆われている。

例えば、同一の基板上に、数百１ｔｊｊｊの間隔で平行
に３つの読み取り装置を配置することが可能である。カ
ラー読み取り装置を（ｑるために、例えば各読み取り装
置を着色フィルターで覆うことができ、これら色は補色
、即ら赤、緑および青であり得る。色読み取り装置を得
るためのもう一つの方法は、例えば光学スペクトルの一
部に対して感応するフォトダイオードをｉカぶことであ
る。この色読み取り装置の読み取り時間Ｉｔ：、　ｔ＋
’を−の読み取りヘッドを有する装置の読み取り時間と
実質的に同じである。なんとなれば、これら３つの電気
的に独立な読み取りヘッドが同時に動作するからである
。

１貫 以下本発明を添付図面を参照しつつ非限定的な実施例に
より更に一層詳しく説明する。

第２ａ図はダイオードを形成する、本発明の基３ ２ 本エレメント１を示すものである。フォトダイオード２
はダイオード３と、逆方向に接続される。

共通の電極は、図におけるようにカソードであってもア
ノードであってもよい。電圧■はダイオード３の電極か
らフォトダイオード２の電極２までの基本エレメントの
端子間の電位差を表す。電流Ｉはダイオード３→フオト
ダイオード２の方向を正とする。

第２ｂ図は、該基本エレメントの電流−電圧特性を示す
ものである。フォトダイオード２およびダイオード３の
各々は飽和電流または逆方向電流を有する。この電流は
極めて小さく、はぼ１Ｏ−１２Ａ程度である。この電流
を、フォトダイオード２に対してはＩ　ｓ２で表し、ま
た、ダイオード３に対してはＩｎで表示する。１ｉＩｐ
ｈは、フォトダイオード２を照射するフォトンにより生
成される電流を表す。

破線で示した曲線は、フォトダイオード２が照射されて
いない場合の基本エレメント１の特性を示すものである
。基本エレメント１の端子間の電４ 圧がどうであれ、装置を流れる電流はＩ　Ｓ２とＩ８３
との間にある。即ち、ノ、（本エレメント１は、非導電
性であり、従って、開７ｉｋスイッチとして機能する。

実線の曲線は、フォトダイオード２が照射されている場
合にお＆Ｊる基本エレメント１の特性を表す。分極電圧
がＶｏ以下である場合、電流は一■幻と０との間にある
。すなわち、そのとき、基本エレメント１は非導電性と
なっている。分極電圧がＶｏを越える場合には、基本エ
レメントｌは導電性となる。従って、電流はｒｓ２＋ｒ
ｐｈに等しい漸近値まで分極電圧に比例する。

基本ニレメンＨは第３図に示された読み取り装置の本質
的部分である。基本エレメント１は、軸Ｘ−Ｘに沿って
一列に配列され、各々ｑ個のエレメントからなるｐ群に
構成されている。フォトダイオード２の群は読み取りヘ
ソ１′１を構成する。

この装置はシフトレジスター型回路Ｅおよび回路Ｓによ
り構成されている。回ｒ／３　Ｆについて、その９個の
接続の各々は１つの群の基本エレメントの１　へ 非光感応性ダイオード全てに連結され、該回路Ｓについ
ては、ｑｌｌ！ｉｔの接続の各々が、各群の特定の列を
占有する全てのフォトダイオードに接続されている。シ
フトレジスターの使用により、従来入力回路に使用され
一部いたスイッチが不要となり、従って、信号はより一
部ノイズが低（なる。

基本エレメント１の解析は以下のようにしてなされる。

回路Ｅは、第１群のエレメントが活性であるように、即
ちこれらエレメントの特性が第２ｂ図の実線で示される
ようになるように、接続Ｅ１に成る電圧を供給する。第
３図の双本エレメントの場合において、電圧はＶＯを越
える電位に相当する。他の接続Ｅ２．Ｅ３．　　・・・
、Ｅｐに対し、回路Ｅは、全群のエレメントが開放スイ
ッチとして（第２ｂ図の一点鎖線）で機能するようにす
る電圧を供給する。第３図の基本エレメントの場合にお
いて、該電圧はＶｏ以下の電圧に相当し、これら基本エ
レメントは、従って非導電性にある。

出力画１？３ｓは、例えばＣＭＯＳトランジスタによっ
て構成される一部のスイッチ、および基本エレメントに
より供給される信号を使用可能なレベルに増幅するため
の演算増幅器を含む。スイッチの状態は、接続Ｓ＋、　
　・・・、Ｓｑが恒久的にアースされるようになってい
る。これによって、ノイズ並びに迷走電流は著しく制限
され、結果的に演算増幅器によって与えられる信号の質
が改善されることになる。

第１群の各基本ニレメンＩ・１を順次読み取るためには
、接続Ｓ　Ｉ　＋　　・・・Ｓｑが連続的に演算増幅器
に接続されるようにスイッチを制御することのみが必要
とされる。

回路Ｓが、単一の信号演算増幅器の代りに各出力接続Ｓ
１　・・・Ｓｑごとに演算増幅器を肴するようになるな
らば、１つの同一の群に属する基本エレメントの同時の
読み取りが可能である。

第１群の基本エレメントのすべてが読み取られた場合、
回路Ｅは、該ｆＩＹの基本エレメントが開放スイッチと
して機能するような電圧を接続Ｅ１に印加する。

他の群の基本エレメントは第１群の場合と同じ７ ６ ように順次読み取られる。異なる群の選択は、各接続Ｂ
１．　　・・・、Ｅｐに、該接続に連結された基本エレ
メントを導電性にする分極電圧矩形波パルスを順次印加
することによりなされる。

本発明の利点の１つは、出力回路Ｓの接続Ｓ１、・・・
ＳＱにおける寄生ノズルの減小である。

もう１つの利点は、ストリップ状の基本エレメント１の
単純化にある。第４図は、本発明による基本エレメント
１の一態様を示すものである。基本エレメント１は、軸
Ｘ−にに沿って　１００μｍの間隔で配列されている。

絶縁基板１１上において、各基本エレメント１は、厚さ
３０００人のＮｉＣｒまたはＩｎ２Ｏ３被覆にエツチン
グされた２つの電極１２．１３を含む。

これら電極１２および１３は、軸Ｙ−Ｙに沿って配列さ
れている。軸Ｘ−Ｘが電極１２と１３との間を通ってい
る。上記エツチング操作並びに以下の被覆の付着は任意
の公知方法により実施される。厚さ　１００人のＮ型不
純物で強くドープされた、水素化無定形シリコン被覆１
４は、各電極１２および１３の一部に付着される。被覆
１４の機能はより良好なオーミ’７り８ コンタクトを保証することである。被覆１４は、５００
０〜１ｏｏｏｏ人の範囲の厚さを有する真性水素化無定
形シリコン被ｒｆ１１５により被覆される。被覆１５上
には、光透過性でかつ十分に導電性のショットキー金属
被覆１６が積層される。この金属は、例えばプラチナで
ある。最後に、光不透過性樹脂層１７が、軸Ｘ−Ｘによ
って分けられる一方の半面に軸ｙ−Ｙに沿って積層され
る。従って、共通の電極、ショットキー金属および基板
」二の各電極を有する２つのダイオードがあり、樹脂で
被覆されていないダイオードが感光性である。

第５図はもう一つの可能な態様を示すものであり、そこ
で光線は透明な絶縁基板１８を横切って前記ダイオード
並びにフォトダイオードに達する。

光透過性でかつ十分な導電性の、しかも１００人の厚さ
を有する、ショットキー金属製被覆２０が積層され、次
いで、光不透過性珪つ厚さ１０００人のショットキー金
属被１ｉ１９が積ＩＮされる。例えば、該ショットキー
金属はプラチナである。被覆１９及び２０は、５０００
〜１００００人の範囲の厚さを有する真性　ｑ の水素化無定形シリコン被ｔＷ２１により覆われている
。更に、この層２１は、Ｎ型不純物で強くドープされ且
つ厚さ　１００人の水素化無定形シリコン被覆２２で覆
われている。被覆２２は、厚さ３０００人のＮｉＣｒ電
極２３で覆われている。

他の可能な態様は、ＰＩＮダイオード、ＰＮダイオード
またはＭＩＳダイオードを有する光検出器の使用を可能
とする。

また、例えば多結晶質シリコン、ＧａＳｅ、　ＣｄＳｅ
などの、任意の他の半導体を、薄膜形状で積層して使用
することも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は公知の、−列に配列された多数の光検出器エレ
メントからなる読み取り装置回路を示す図であり、 第２ａ図は本発明の装置の基本エレメントを示す図であ
り、 第２ｂ図は第２ａ図に示した基本エレメントの電流−電
圧特性を示す図であり、 第３図は本発明による光検出器エレメントの読み取り装
置の回路を示す図であり、 第４図は本発明の装置の基本エレメントの一態様を示す
図であり、 第５図は本発明の装置の基本エレメントのもう一つの態
様を示す図である。 （主な参照番号） １・・基本エレメント、２・・フォトダイオード、３・
・ダイオード、　　１１・・絶縁基板、１２、１３・・
電極、　　　１４・・Ｎ型シリコン被覆、１５・・真性
シリコン被覆、 １６・・ショットキー金属被覆、 １７・・光不透過樹脂層、 １９．２０・・ショットキー金属、 ２１・・真性シリコン被覆、２２・・Ｎ型シリコン被覆
２３・・電極、 出願人　コミサリア　タ　レネルジー アトミソク 代理人　弁理士　新居　正彦 Ｉ ０

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　軸Ｘ−Ｘに沿って一列に配列され、入力端子
   と出力端子とを各々備えたｑｌｌＩｉＩの基本エレメン
   トから各々なるｐ群の基本エレメントと、夫々所与の群
   の各基本エレメントの入力端子に連結された９個の接続
   を有する回路と、夫々異なる群における特定の列を占有
   している各基本エレメントの出力端子に連結された９個
   の接続を有する出力回路とを包含する、光検出器エレメ
   ントのマトリックスを使用する、文書の逐点読み取り用
   装置において、各基本エレメントが、フォトダイオード
   と、光感応性でないダイオードとから構成され、該フォ
   トダイオードの電極の一方が該ダイオードの同じ極性の
   電極に接続されており、該フォトダイオードのもう一つ
   の電極が前記基本エレメントの出力端子であり、前記フ
   ォトダイオードと接続されていない前記ダイオードの電
   極が基本エレメントの入力端子であり、かつ 前記回路はシフトレジスフ型であり、その接続の各々に
   分極電圧矩形波パルスを供給して、該接続に連結された
   前記エレメントを導電性とする、ことを特徴とする、上
   記文書の逐点読み取り装置。
2. （２）　　前記各エレメントのダイオードがフォトダイ
   オードであり、かつあらゆる光に対して非感応性とされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の装
   置。
3. （３）　　軸Ｙ−Ｙの各基本エレメントが、絶縁基板と
   、 軸Ｘ−Ｘの両側に軸Ｘ−Ｘに対して対称に配列された、
   軸ｖ−Ｙに沿った２つの電極と、 各電極を部分的に覆っている、負にドープされた半導体
   被覆と、 前記被覆および電極空間を田っている、真性半導体被覆
   と、 光透過性でかつ前記真４１し１と導体被覆を覆っている
   ショットキー電極と、 軸Ｘ−Ｘによって分けられる一方の平面において前記シ
   ョットキー電極の一部を覆う光不透過性樹脂と、 によって構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の装置。
4. （４）軸Ｙ−Ｙの前記各エレメントが、光透過性絶縁基
   板と、 光透過性で、かつ軸Ｘ−Ｘにより分けられた半面内に軸
   Ｙ−■に沿って配置されたショットキー電極と、 光不透過性で、且つ軸Ｘ−Ｘに関し前記ショットキー電
   極と対称に配列された、ショットキー電極と、 軸Ｙ−Ｙに沿って配列され、部分的に各電極を覆ってい
   る真性半導体被覆と、 前記真性半導体被覆を覆っている、強く負にドープされ
   た半導体被覆と、 前記強く負に１−プされた被覆を覆っている電極と、 によって構成されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載の装置。
5. （５）同一の基板上に、特許１１ＦＪ求の範囲第１項に
   記載の読み取り装置が同一の軸Ｘ−Ｘに沿って配列され
   たカラー文書の逐点式読み取り装置において、該読み取
   り装置が同一であり、かつ 同一の装置の基本エレメントが光学スペクトルの一部を
   吸収する同一のフィルターによって覆われている、 ことを特徴とする、カラー文書の逐点式読み取り装置。