JPS62193364A - 光応答特性補正方法 - 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〕 本発明は光応答特性補正方法に係シ、特に光導電型素子
の光応答特性補正方法に関する。

〔従来技術〕

近年、電子技術の発展に作って、各種の画像伝送或は処
理装置が普及しつつある。この種の装置においては、原
稿の画像を電気信号に変換するイメージセンサが不可欠
である。イメージセンサは通常、光学的信号を電気的信
号に変換する光電変換素子、原稿を照明するだめの光源
、原稿からの反射先金光電変換素子に導くための光学系
（非結としては、電荷結合素子（以下、　ＣＣＤと記す
）が用いられる事が多いが、　ＣＯＤはそれ自体は小型
であるにもかかわらず、光学系がミラーやレンズ等の大
きな部品から構成される装置全体を小型化するのに障害
となっていた。そのため非晶質シリコン（ａ−８ｌ）や
Ｃｄ’ｓ　−ＣｄＴｓ等の非晶質半導体を用いた光電変
換素子、ＬＥＤアレイ、結像性光ファイ　−パ（商品名
セルフォック）を用いた、いわゆる密着センナが開発さ
れ普及しつつある。非晶質半導体を用い九光電変換素子
としては電極からの電荷担体の注入を許す光導電型と注
入を許さない光ダイオーｒ型とに分けられる。光導電型
は一般に変換効率が高く、大きな信号を取る事ができる
ため、高品位の画像信号を得る事ができ、また低コスト
で製造が可能であるという長所を持っている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、光導電型は光入力の変化に対する応答が
遅く、高速動作には向かないとされていた。

大祭ＢＥＮとのｍｆＰ刊汁ｒ綴λ　臀道愉刑轡工箇高速
動作を可能にする応答特性補正方法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〕

上記の問題点は、光導電型素子の出力信号に、この出力
信号の時間についての微分又は差分の補正信号を加えた
ことを特徴とする本発明の光応答特性補正方法によって
解決される。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を用いて詳細に説明
する。

まず、本発明の詳細な説明に先立って、光導電型素子に
ついて簡単に説明する。

光導電型素子においては、電子に対するオーミック電極
を持つとすると、その光電流工は次式％式％ 従って、印加電圧Ｖが一定ならば、光電流１゜は電子の
密度ｎに比例する。光照射によって光導電層中に毎秒Ｇ
個の割合で電子−正孔対が発生すると電子の密度ｎの時
間的変化は、次式で表わされる。

ここでτは電子の再結合寿命τｌｌｆ。と次式の関係が
ある。

（２）式の一般解は （Ｃは任意定数） となるが、−ω＜１＜ωの範囲でｎが有限な値となるた
めには とならなくてはならない。

この（５）式を用いて光導電型素子の応答特性について
説明する。

今、暗状態（ｔ＜Ｏ）からステツブ状に光が照射された
（ｔ≧０）とすると、第５図（＆ンに示すようＫ、■子
−正孔対の単位時間当シの発生数Ｇ　（ｔ）は、Ｇ（ｔ
）＝　０　（ｔ＜　０　）　ｐ　ｃ（ｔ）＝ｃ０（ｔ≧
０）となる。又第５図（ｂ）に示すように、電子の密度
ｎは ｎ＝０（ｔ（０）。

となる。

τに比べて十分に時間が経過すると ｎ＝Ｇｏτ　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
７）となる。

次に定常的に光が照射されている状態（ｔ＜０）から急
に暗状態（ｔ≧０）となったとすると、第５図（ｃ）に
示すように電子−正孔対の単位時間当シの発生数ｃ　（
ｇは、 Ｇ（ｔ）＝Ｇ　　（ｔ＜０）　、　Ｇ（ｔ）＝Ｏ（ｔ≧
０）となる。又第５図（ｄ）に示すように、電子の密度
ｎは ｎ　＝　Ｇ　τ（１（０） 式（ｓ）　ｐ　（ｓ）に示されるように、光導電型素子
の光応答時間は式（３）で示したτに依存することがわ
がる。

次に本発明の原理について説明する。今、式（５）で表
される電子の密度ｎの時間微分をとると、＝−−ｎ−１
−Ｇ（リ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（９）τ 式（９）よシ、 ｎ　　　ｄｎ Ｇ（ｔ）＝−＋−・・・αＱ τ　　ｄｔ ここで電子の密度ｎは光電流工、に比例するからＧ（ｔ
）＝−＋−αＩ十・μｔ　　　　　　　・・・αυ　　
　ｄｎ τ　ｔｉｔｐａｔ となる。

電子−正孔対の単位時間当シの発生数Ｇ　（ｔ）は入射
光量に比例するので１式αυによりて光電流工。

と光電流工、の時間微分との一次結合によって入射光の
光信号が完全に再現できることが示された。

以下、本発明の実施例について述べる。

第６図は光導電型素子の構造図で６　！０　、　（ａ）
は平面図、（ｂ）は平面図（、）におけるＡＡ’方向の
縦断面図である。

第６図に示したように、ガラス基板６０１上にモノシラ
ンガス（５ＩＨ４）を原料ガスとしてグロー放電分解法
（以下、ＧＤ法と記す）によシ非晶質シリコン（ａ−８
ｔ：Ｈ）の薄膜６０２を約１μｍの厚さに堆積させ、そ
の上にフォスフイン（ＰＨ３）をＳｉＨ４に混合したガ
スを原料ガスとして、ＧＤ法により、ｎ”　ａ−８ｔ　
：　ＨＩＭ　６０３を堆積させ、さらにその上にアルミ
ニウム（Ａｔ）電極６０４及び６０５を設ける。Ａｔ電
極６０４，６０５は互いに、一定の距＠Ｌを隔てて対向
するように設けられ、長さＷを増すために櫛歯状に形成
される。ｎ”ａ−８ｉ　Ｈ層６０３によりて、電極６０
４又は電極６０５からａ−８１：Ｈの薄膜６０２中に、
電子は注入できるが正孔は注入できず、そのために光電
流工、は電子の密ｆｆｎに比例して流れることになる。

光はＡｌｔ極間６０６側又はガラス基板６０１側から入
射させる。電極６０４．６０５間に一定の電圧をかけ、
流れる電流値を測定する事によって光電流■、を測定す
ることができる。

第１図は本発明の光応答特性補正方法の第１実施例を説
明するための補正回路の回路図である。

第１図において、光導電型素子１０１の一端は直流電圧
源１０２に接続されて定電圧が加えられ、他端は電流電
圧変換用のオゾアング１０３の反転入力端子に接続され
る。オプアンプ１０３の出力端は微分回路１０４に接続
され、この微分回路１０４ここでτは出力ｖｐの変化に
おける時定数から算出される値であるが、τは照度りが
大きい場合、光パルスが繰シ返し照射される場合には小
さくなる等の変化があるので実際の使用条件に合せて決
める必要がある。

第２図は上記第１笑施例の補正回路の動作を説明するた
めの波形図であり、（ａ）は入射光の照度りを示した波
形図、（ｂ）は出力ｖｐの波形図、（、）は出力ｖｐ′
の波形図である。

第２図において、出力ｖｐは照度りの変化に対して著し
く立ち上り時間、減衰時間が遅れているが、ｖｐ　／は
Ｖに比べて立ち上り時間、減衰時間の遅れがともに大き
く改善されておシ、本発明が、光導電型素子の光応答特
性の改善に著しい効果を持つことがわかる。

第３図は本発明の光応答特性補正方法の第２実施例を説
明するための補正回路の回路図である。

なお本実施例はラインセンナに応用した場合の例である
。第３図において、光導電型素子３ｏ１゜〜３０１ｎの
一端は直流電圧を加える直流電圧源３０２と接続され、
他端は光導電型素子３０１□〜３０１ｎから流れ込んだ
光電流を蓄積するためのコンデンサ３０３．〜３０３ｎ
とアナログスイッチ３０４１〜３０４ｎとに接続される
。アナログスイッチ３０４１〜３０４ｎはシフトレジス
タ３０５□〜３０５ｎによって順次閉じられて、コンデ
ンサ３０３１〜３ｏ３ｎから光電流が順次域シ出される
。コンデンサ３０３□〜３０３ｎはアナログスイッチ３
０４１〜３０４ｎを介してＡ／Ｄ変換器３０６に接続さ
れ、光電流はデジタル信号に変換される。このデジタル
信号はラインメモリ３０７に記憶され、１行分のデータ
が記憶された後、このデータは別のラインメモリ３０８
に転送される。この時ラインメモリ３０７には新しい１
行分のデータが記憶される。ラインメモリ３０８に記憶
されたｔ＝ｔｎにおける出力ｖｐ（ｔｎ）と、ラインメ
モリ３０７に記憶されたｔ＝ｔｎ＋１における出力ｖｐ
（ｔｎ＋１）を同時に読み出して、加算回路３０９で次
式で示されるｖ′ｐ（ｔｎ＋１）を出力し、マｐ（ｔｎ
＋１）を補正する。

Ｌ　Ｐ（を叶１）　＝　Ｖｐ（ｔｎ＋１）＋　ｔｎ＋１
−ｔｎ（”’（ｉｎ＋１　）−ｖｐ（ｔｎ）　）第４図
は上記第２実施例の補正回路の動作を説明する波形図で
ある。ラインセンサは１行当り１ｍ５ｅｃの速さで読み
出しを行い、ラインセンナに光を照射する光源は一定周
期で点滅させた。（ａ）は光源を１　ｍ５ｅｃ毎に点滅
させた時の照度りを示し、（ｂ）はその時のＡ／Ｄ変換
器の出力ｖｐ及び補正後の出力ｖｐ′を示す。（ｃ）は
光源を４ｍｇｅｔ毎に点滅させた時の照度りを示し、（
ｄ）はその時のＡ／Ｄ変換器の出力ｖｐ及び補正後の出
力ｖｐ′を示す。

第４図（、）　、　（ｅ）の照度りの入射光に対し、そ
れぞれ第４図（ｂ）　、　（ｄ）に示したように、Ａ／
Ｄ変換器の出力ｖｐ　（図中黒丸）に対して、補正後の
出力Ｖｐ　／　（図中白丸）は立ち上がり時間、減衰時
間ともに大きく改善されていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上詳細に示したように本発明の光応答特性補正方法に
よれば、変換効率が高く、大きな信号が取れ、且つ製造
コストの低い光導電型素子を高速動作の要求される用途
に用いることができる。本発明は例えば高品位な画像信
号と高速な画像読取りの要求される画像読取装置等に好
適に用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光応答特性補正方法の第１実施例を説
明するための補正回路の回路図である。 第２図は上記第１実施例の補正回路の動作を説明するた
めの波形図である。 第３図は本発明の光応答特性補正方法の第２実施例を説
明するための補正回路の回路図である。 第４図は上記第２実施例の補正回路の動作を説明する波
形図である。 第５図（、）〜（ｄ）は光導電型素子の光応答特性を説
明するための波形図である。 第６図は光導電型素子の構造図であシ、（ａ）は平面図
、（ｂ）は平面図（ａ）　ＫおけるＡＡ’方向の縦断面
図である。 １０１・・・光導電型素子、１０２・・・直流型出源、
１０３・・・オグアング、１０４−・・微分回路、１０
５゜３０９・・・加算回路、３０６・・・Ａ／Ｄ変換器
、３０７゜３０８・・・ラインメモリ。 代理人弁理士　　山　下　積　平 第１図 第２図 （Ｇ） 第４図 ｔｏ　　ｔｌ　　　ｔ２　　　−−−−−−−−　　ｔ
ｎ　　ｔｎ＋１ｔｏｔ噌’２−−−−−−−−−−ｔｎ
ｔｎ÷１第５図 （Ｃ） ト０ 第６図 （ａ） （ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光導電型素子の出力信号に、この出力信号の時間につい
   ての微分又は差分の補正信号を加えたことを特徴とする
   光応答特性補正方法。