JP2003529955A - 蛍光物質を使用したイメージ・センサの応答向上 - Google Patents
蛍光物質を使用したイメージ・センサの応答向上Info
- Publication number
- JP2003529955A JP2003529955A JP2001500338A JP2001500338A JP2003529955A JP 2003529955 A JP2003529955 A JP 2003529955A JP 2001500338 A JP2001500338 A JP 2001500338A JP 2001500338 A JP2001500338 A JP 2001500338A JP 2003529955 A JP2003529955 A JP 2003529955A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image sensor
- pixel array
- wavelength
- phosphor layer
- photons
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title description 5
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 17
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 13
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 7
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 7
- 238000003491 array Methods 0.000 description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 2
- 102100029774 Eukaryotic translation initiation factor 1b Human genes 0.000 description 1
- 101001012792 Homo sapiens Eukaryotic translation initiation factor 1b Proteins 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
- H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
(57)【要約】
イメージ・センサのイメージ応答の向上に関する方法および装置が開示されている。イメージ・センサ（８０）内において、入射光子とイメージ・センサ・アレイ（８３）の間に蛍光層（８１）が配置され、それにおいては蛍光層が、入射光子を第１の波長から第２の波長に変換する。
Description
【０００１】
（Ｉ． 発明の分野）
本発明は、イメージ・センサの光応答性の向上に関する。
【０００２】
（ＩＩ． 背景情報）
相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージ・センサは、その多くの利点か
らイメージング・アプリケーションにおける電荷結合デバイス（ＣＣＤ）の代替
選択肢として注目されてきた。ＣＭＯＳイメージ・センサは、一般にＣＣＤイメ
ージ・センサと比較した場合に、より低い電源を使用し、より高い機能的な集積
化を伴う、よりシンプルなシステム・レベルの設計を有している。これらの事実
は、コストを下げることに貢献する一方、カメラ・オン・チップ（camera on a
chip）の可能性を提供する。たとえば、ビデオ・カメラおよびディジタル・カメ
ラにおいては、この種の特徴が極めて望ましいものであり、装置をＴＶのリモー
ト・コントロール装置並のサイズまで小さくし、高い可搬性をもたらす。それに
加えて、ＣＭＯＳイメージ・センサの消費電力が低いことから、バッテリ使用時
にも長時間にわたって高い解像度のカラー・イメージを記録することが可能にな
る。
らイメージング・アプリケーションにおける電荷結合デバイス（ＣＣＤ）の代替
選択肢として注目されてきた。ＣＭＯＳイメージ・センサは、一般にＣＣＤイメ
ージ・センサと比較した場合に、より低い電源を使用し、より高い機能的な集積
化を伴う、よりシンプルなシステム・レベルの設計を有している。これらの事実
は、コストを下げることに貢献する一方、カメラ・オン・チップ（camera on a
chip）の可能性を提供する。たとえば、ビデオ・カメラおよびディジタル・カメ
ラにおいては、この種の特徴が極めて望ましいものであり、装置をＴＶのリモー
ト・コントロール装置並のサイズまで小さくし、高い可搬性をもたらす。それに
加えて、ＣＭＯＳイメージ・センサの消費電力が低いことから、バッテリ使用時
にも長時間にわたって高い解像度のカラー・イメージを記録することが可能にな
る。
【０００３】
ＣＭＯＳイメージ・センサは、一般に、使用するピクセル・アレイのタイプに
応じて、大きく２つのカテゴリに分けることが可能であり、その１つは受動ピク
セル・アレイとするカテゴリ、残り１つは能動ピクセル・アレイとするカテゴリ
である。受動ピクセル・アレイにおいては、各ピクセルが単にフォトダイオード
によって生成される電荷を収集し、収集した電荷をイメージ処理のためのイメー
ジング回路に転送する。これに対して能動ピクセル・アレイは、各ピクセル内に
増幅回路が備わり、フォトダイオードが生成した電荷によって表される信号を増
幅した後に、処理のためのイメージング回路に転送される。能動ピクセル・アレ
イに対する受動ピクセル・アレイの利点は、各ピクセルが最小のコンポーネント
を有することであり、それによって高いフィル・ファクタが可能になり、ひいて
は高い量子効率がもたらされる。フィル・ファクタとは、一般に、光電性エリア
対ピクセル全体のサイズの比を言う。量子効率は、光電感度の測定値であり、１
つのピクセルが捕獲した光子によって生成される電子の、そのピクセルのエリア
全体にわたって入射する光子に対する比を言う。しかしながら、受動ピクセル・
アレイの１つの欠点は、生成される電荷レベルが場合によっては低く、そのため
イメージ回路をドライブして高画質イメージを生成する上で充分ではなくなるこ
とが挙げられる。能動ピクセル・アレイにおいては、ピクセルが、電荷によって
表される信号を増幅し、イメージング回路を充分にドライブすることができる。
ところが、増幅のために使用する回路がいくつか増えることから、フィル・ファ
クタが一般に低く、したがってそれが量子効率に影響する。このため能動ピクセ
ル・アレイは、通常、ピクセルの光電エリア外の光子をピクセルの光電性エリア
に集光するマイクロレンズを使用して低い量子効率を補正している。しかしなが
ら、マイクロレンズは高価であり、一般に能動ピクセル・アレイ・センサの製造
コストを引き上げることになる。
応じて、大きく２つのカテゴリに分けることが可能であり、その１つは受動ピク
セル・アレイとするカテゴリ、残り１つは能動ピクセル・アレイとするカテゴリ
である。受動ピクセル・アレイにおいては、各ピクセルが単にフォトダイオード
によって生成される電荷を収集し、収集した電荷をイメージ処理のためのイメー
ジング回路に転送する。これに対して能動ピクセル・アレイは、各ピクセル内に
増幅回路が備わり、フォトダイオードが生成した電荷によって表される信号を増
幅した後に、処理のためのイメージング回路に転送される。能動ピクセル・アレ
イに対する受動ピクセル・アレイの利点は、各ピクセルが最小のコンポーネント
を有することであり、それによって高いフィル・ファクタが可能になり、ひいて
は高い量子効率がもたらされる。フィル・ファクタとは、一般に、光電性エリア
対ピクセル全体のサイズの比を言う。量子効率は、光電感度の測定値であり、１
つのピクセルが捕獲した光子によって生成される電子の、そのピクセルのエリア
全体にわたって入射する光子に対する比を言う。しかしながら、受動ピクセル・
アレイの１つの欠点は、生成される電荷レベルが場合によっては低く、そのため
イメージ回路をドライブして高画質イメージを生成する上で充分ではなくなるこ
とが挙げられる。能動ピクセル・アレイにおいては、ピクセルが、電荷によって
表される信号を増幅し、イメージング回路を充分にドライブすることができる。
ところが、増幅のために使用する回路がいくつか増えることから、フィル・ファ
クタが一般に低く、したがってそれが量子効率に影響する。このため能動ピクセ
ル・アレイは、通常、ピクセルの光電エリア外の光子をピクセルの光電性エリア
に集光するマイクロレンズを使用して低い量子効率を補正している。しかしなが
ら、マイクロレンズは高価であり、一般に能動ピクセル・アレイ・センサの製造
コストを引き上げることになる。
【０００４】
ＣＭＯＳイメージ・センサ・テクノロジは決して新しいテクノロジではなく、
ＣＭＯＳイメージ・センサおよびＣＣＤイメージ・センサは、ともに同時期に開
発されている。ＣＣＤイメージ・センサの使用に比べてＣＭＯＳイメージ・セン
サを使用することの利点は（前述したように）少なくないが、イメージング・ア
プリケーションにおいては、ＣＣＤイメージ・センサがＣＭＯＳイメージ・セン
サを圧倒してきた。その主な理由としては、ＣＭＯＳイメージ・センサがＣＣＤ
によって生成されるイメージに匹敵する画質を提供し得なかったこと、つまり光
電性における問題であり、ＣＣＤイメージ・センサがＣＭＯＳイメージ・センサ
の上を行っていた。しかしながらＣＭＯＳイメージ・センサは、各種の複雑かつ
高価な画質向上テクノロジを使用した光電性の向上によって急速に広まりつつあ
る。しかしながら、コストの点から見れば、ＣＣＤイメージング・デバイスと比
較してコストが低いというＣＭＯＳイメージ・センサの利点が、画質向上テクノ
ロジに起因して大きく損なわれてしまった。そこで、より高画質のイメージが生
成可能であり、かつ可能であれば、コストにおけるＣＭＯＳセンサの利点を維持
できるＣＭＯＳセンサの光電性の向上が望まれている。
ＣＭＯＳイメージ・センサおよびＣＣＤイメージ・センサは、ともに同時期に開
発されている。ＣＣＤイメージ・センサの使用に比べてＣＭＯＳイメージ・セン
サを使用することの利点は（前述したように）少なくないが、イメージング・ア
プリケーションにおいては、ＣＣＤイメージ・センサがＣＭＯＳイメージ・セン
サを圧倒してきた。その主な理由としては、ＣＭＯＳイメージ・センサがＣＣＤ
によって生成されるイメージに匹敵する画質を提供し得なかったこと、つまり光
電性における問題であり、ＣＣＤイメージ・センサがＣＭＯＳイメージ・センサ
の上を行っていた。しかしながらＣＭＯＳイメージ・センサは、各種の複雑かつ
高価な画質向上テクノロジを使用した光電性の向上によって急速に広まりつつあ
る。しかしながら、コストの点から見れば、ＣＣＤイメージング・デバイスと比
較してコストが低いというＣＭＯＳイメージ・センサの利点が、画質向上テクノ
ロジに起因して大きく損なわれてしまった。そこで、より高画質のイメージが生
成可能であり、かつ可能であれば、コストにおけるＣＭＯＳセンサの利点を維持
できるＣＭＯＳセンサの光電性の向上が望まれている。
【０００５】
（要約）
イメージ・センサの光応答の向上に関する方法および装置が開示されている。
入射光子とイメージ・センサの間に蛍光層が配置され、それにおいて蛍光層は、
入射光子を第１の波長から第２の波長に変換する。
入射光子とイメージ・センサの間に蛍光層が配置され、それにおいて蛍光層は、
入射光子を第１の波長から第２の波長に変換する。
【０００６】
本発明のそのほかの特徴ならびに利点は、添付の図面および以下の説明から明
らかなものとなろう。
らかなものとなろう。
【０００７】
以下、添付の図面を参照して例を示すことによって本発明の説明を行うが、こ
れらは限定を意味するものではない。
れらは限定を意味するものではない。
【０００８】
（詳細な説明）
以下、イメージ・センサのイメージ応答を向上させる方法および装置について
説明する。一実施形態においては、イメージ・センサがピクセル・アレイを有す
る。各ピクセルは、入射光を電荷に変換するように構成され、蛍光層がピクセル
・アレイと入射光の間に配置される。蛍光層は、入射光を吸収し、そのイメージ
・センサの最適量子効率に対応する波長の光として再放射する。本発明の理解を
補助するため、次にＣＭＯＳイメージ・センサにおけるピクセルの動作について
簡単な説明を行うが、これは限定の意味としてとらえられるべきものではない。
説明する。一実施形態においては、イメージ・センサがピクセル・アレイを有す
る。各ピクセルは、入射光を電荷に変換するように構成され、蛍光層がピクセル
・アレイと入射光の間に配置される。蛍光層は、入射光を吸収し、そのイメージ
・センサの最適量子効率に対応する波長の光として再放射する。本発明の理解を
補助するため、次にＣＭＯＳイメージ・センサにおけるピクセルの動作について
簡単な説明を行うが、これは限定の意味としてとらえられるべきものではない。
【０００９】
図１は、能動ピクセル・アレイを有する一例のＣＭＯＳイメージ・センサにお
ける１つのピクセルを表した回路図である。この図を参照してピクセルの動作に
ついて説明する。トランジスタＭ４は、フォトダイオードＤ１をリセット電力（
ここではＶＣＣＴ）にプリチャージするために使用される。フォトダイオードＤ
１上に光子が照射されると、電子−正孔ペアが生成され、電子がＮタイプのウェ
ルによって収集されてダイオードＤ１を低い電圧にドライブする。この電圧は、
光強度およびプリチャージ以降の時間、つまり一般に蓄積時間と呼ばれる時間の
関数である。サンプリング・トランジスタＭ３およびストレージ・キャパシタＣ
１は、「電子シャッタ」を構成し、トランジスタＭ３に対して印加されるＳＡＭ
ＰＬＥ信号がデアサートされると、ストレージ・キャパシタＣ１がフォトダイオ
ードＤ１から分離され、フォトダイオードＤ１両端の瞬時的なアナログ電圧を捕
獲する。トランジスタＭ２は、アクセス・デバイスであり、トランジスタＭ１は
、ソース−フォロワのトップを構成する。負荷デバイスＭＬは、それぞれのビッ
ト・ラインに共通である。
ける１つのピクセルを表した回路図である。この図を参照してピクセルの動作に
ついて説明する。トランジスタＭ４は、フォトダイオードＤ１をリセット電力（
ここではＶＣＣＴ）にプリチャージするために使用される。フォトダイオードＤ
１上に光子が照射されると、電子−正孔ペアが生成され、電子がＮタイプのウェ
ルによって収集されてダイオードＤ１を低い電圧にドライブする。この電圧は、
光強度およびプリチャージ以降の時間、つまり一般に蓄積時間と呼ばれる時間の
関数である。サンプリング・トランジスタＭ３およびストレージ・キャパシタＣ
１は、「電子シャッタ」を構成し、トランジスタＭ３に対して印加されるＳＡＭ
ＰＬＥ信号がデアサートされると、ストレージ・キャパシタＣ１がフォトダイオ
ードＤ１から分離され、フォトダイオードＤ１両端の瞬時的なアナログ電圧を捕
獲する。トランジスタＭ２は、アクセス・デバイスであり、トランジスタＭ１は
、ソース−フォロワのトップを構成する。負荷デバイスＭＬは、それぞれのビッ
ト・ラインに共通である。
【００１０】
図２はタイミング・チャートであり、この図を参照して図１に示したピクセル
の動作の説明をさらに補足する。最初にトランジスタＭ４に対してＲＥＳＥＴ（
リセット）がアサートされ、フォトダイオードＤ１が概略でＶＣＣＴにプリチャ
ージされる。ＳＡＭＰＬＥ（サンプル）は、ＲＥＳＥＴ（リセット）と同時にア
サートされるので、フォトダイオードＤ１と同じレベルまでストレージ・キャパ
シタＣ１をプリチャージすることが可能になる。ＲＥＳＥＴ（リセット）がデア
サートになりトランジスタＭ４がオフになると蓄積が開始され、フォトダイオー
ドＤ１に対する光子の照射によるフォトダイオードＤ１の端子間の電圧降下を記
録する。ＳＡＭＰＬＥ（サンプル）のアサートが継続しているので、ストレージ
・キャパシタＣ１の電圧降下は、フォトダイオードＤ１の端子間の電圧降下に対
応することになる。ＳＡＭＰＬＥ（サンプル）がデアサートになり、それによっ
てトランジスタＭ３がオフになると、ストレージ・キャパシタＣ１がフォトダイ
オードＤ１から分離されてフォトダイオードＤ１の端子間の電圧降下の瞬時値を
捕獲する。読み出しは、ワードラインＷＬのアサートによって行ごとに実施され
、これがトランジスタＭ２をオンにするのでストレージ・キャパシタＣ１の端子
間の電圧降下が負荷デバイスＭＬの端子間にアサートされ、かつ行内の各ピクセ
ルのビット・ラインＢＬがドライブされる。
の動作の説明をさらに補足する。最初にトランジスタＭ４に対してＲＥＳＥＴ（
リセット）がアサートされ、フォトダイオードＤ１が概略でＶＣＣＴにプリチャ
ージされる。ＳＡＭＰＬＥ（サンプル）は、ＲＥＳＥＴ（リセット）と同時にア
サートされるので、フォトダイオードＤ１と同じレベルまでストレージ・キャパ
シタＣ１をプリチャージすることが可能になる。ＲＥＳＥＴ（リセット）がデア
サートになりトランジスタＭ４がオフになると蓄積が開始され、フォトダイオー
ドＤ１に対する光子の照射によるフォトダイオードＤ１の端子間の電圧降下を記
録する。ＳＡＭＰＬＥ（サンプル）のアサートが継続しているので、ストレージ
・キャパシタＣ１の電圧降下は、フォトダイオードＤ１の端子間の電圧降下に対
応することになる。ＳＡＭＰＬＥ（サンプル）がデアサートになり、それによっ
てトランジスタＭ３がオフになると、ストレージ・キャパシタＣ１がフォトダイ
オードＤ１から分離されてフォトダイオードＤ１の端子間の電圧降下の瞬時値を
捕獲する。読み出しは、ワードラインＷＬのアサートによって行ごとに実施され
、これがトランジスタＭ２をオンにするのでストレージ・キャパシタＣ１の端子
間の電圧降下が負荷デバイスＭＬの端子間にアサートされ、かつ行内の各ピクセ
ルのビット・ラインＢＬがドライブされる。
【００１１】
前述したようにＣＭＯＳイメージ・センサは、光電子効果の原理に基づいてイ
メージを取り込む。シリコンの光電性エリアに入った光子は、光強度に比例して
電子を放出させる。別の見方をすれば、１つの方法においては、ＣＭＯＳセンサ
の光電性は、ピクセルの光電性エリアに到達できる光の強度によって決定される
と言うことができる。しかしながらカラーを弁別するためには、方法の１つによ
るとピクセル・アレイの表面に各種のカラー・フィルタを設けることになり、詳
しくは後述するが、それがＣＭＯＳセンサの光電性に影響を与える。１つの方法
においては、ピクセル・アレイのピクセルのそれぞれの上に１つの原色（つまり
レッド、グリーン、またはブルー）が照射されるようにカラー・フィルタ・アレ
イが入射光のカラーを分解する。つまり、カラー・フィルタ・アレイ内の各フィ
ルタのポジションは、ピクセル・アレイ内のピクセルによって取り込まれるパタ
ーンを決定する。各ピクセルはフィルタリングされた後の入射光を電荷として取
り込み、それが電圧信号に変換されてイメージング回路によって処理される。一
般にカラー・フィルタは、現存する市販カラー・フィルタ・アレイ（ＣＦＡ）材
料を使用して、ピクセル・アレイ表面に適用される。しかしながらこの構成にお
いては、センサによって検出可能な光強度のおおむね３分の２がフィルタ・アレ
イによってブロックされてしまい、その結果センサの光電性が低下する。一実施
形態によれば、ピクセル・アレイの光電性を向上させるために、センサ表面にマ
イクロレンズを配置する。このマイクロレンズは、それがなければピクセルの非
光電性エリアを照射することになる光子をピクセルの光電性エリアに集光させる
。このようにしてセンサの有効フィル・ファクタを、マイクロレンズの効率にも
よるが、２倍もしくは３倍にすることができる。図３は、以上述べたこの種の構
成を示している。
メージを取り込む。シリコンの光電性エリアに入った光子は、光強度に比例して
電子を放出させる。別の見方をすれば、１つの方法においては、ＣＭＯＳセンサ
の光電性は、ピクセルの光電性エリアに到達できる光の強度によって決定される
と言うことができる。しかしながらカラーを弁別するためには、方法の１つによ
るとピクセル・アレイの表面に各種のカラー・フィルタを設けることになり、詳
しくは後述するが、それがＣＭＯＳセンサの光電性に影響を与える。１つの方法
においては、ピクセル・アレイのピクセルのそれぞれの上に１つの原色（つまり
レッド、グリーン、またはブルー）が照射されるようにカラー・フィルタ・アレ
イが入射光のカラーを分解する。つまり、カラー・フィルタ・アレイ内の各フィ
ルタのポジションは、ピクセル・アレイ内のピクセルによって取り込まれるパタ
ーンを決定する。各ピクセルはフィルタリングされた後の入射光を電荷として取
り込み、それが電圧信号に変換されてイメージング回路によって処理される。一
般にカラー・フィルタは、現存する市販カラー・フィルタ・アレイ（ＣＦＡ）材
料を使用して、ピクセル・アレイ表面に適用される。しかしながらこの構成にお
いては、センサによって検出可能な光強度のおおむね３分の２がフィルタ・アレ
イによってブロックされてしまい、その結果センサの光電性が低下する。一実施
形態によれば、ピクセル・アレイの光電性を向上させるために、センサ表面にマ
イクロレンズを配置する。このマイクロレンズは、それがなければピクセルの非
光電性エリアを照射することになる光子をピクセルの光電性エリアに集光させる
。このようにしてセンサの有効フィル・ファクタを、マイクロレンズの効率にも
よるが、２倍もしくは３倍にすることができる。図３は、以上述べたこの種の構
成を示している。
【００１２】
図４は、シリコンから作られたＣＭＯＳイメージ・センサのスペクトル応答を
示している。ＣＭＯＳイメージ・センサは、一般に９００〜１０００ナノメート
ル（ｎｍ）の範囲に最適量子応答を有している。言い換えると、ＣＭＯＳイメー
ジ・センサは、赤外線波長領域内において最適量子効率で動作するということに
なる。ＣＭＯＳセンサが可視スペクトルを電荷に変換する場合には、効率のよい
変換が得られず、したがってＣＭＯＳセンサは、最適量子効率で動作しないこと
になる。したがって、最適量子効率スペクトル内でＣＭＯＳセンサを動作させる
ことが望ましい。
示している。ＣＭＯＳイメージ・センサは、一般に９００〜１０００ナノメート
ル（ｎｍ）の範囲に最適量子応答を有している。言い換えると、ＣＭＯＳイメー
ジ・センサは、赤外線波長領域内において最適量子効率で動作するということに
なる。ＣＭＯＳセンサが可視スペクトルを電荷に変換する場合には、効率のよい
変換が得られず、したがってＣＭＯＳセンサは、最適量子効率で動作しないこと
になる。したがって、最適量子効率スペクトル内でＣＭＯＳセンサを動作させる
ことが望ましい。
【００１３】
図５は、本発明の一実施形態に従ったＣＭＯＳイメージ・センサ５０を示して
いる。ＣＭＯＳセンサ５０は、カラー・フィルタ・アレイ５１およびピクセル・
アレイ５５を包含している。カラー・フィルタ・アレイ５１とピクセル・アレイ
５５の間には、蛍光層５３が介挿されており、それがカラー・フィルタ・アレイ
５１を通過する可視光を吸収し、ＣＭＯＳピクセル・アレイ５５の最適量子効率
に対応する波長にエネルギをシフトする。その原理は、管の内側表面にコーティ
ングされた蛍光物質が蛍光管によって生成された紫外線を吸収し、可視光として
再放射する蛍光管に類似している。それと同様に、イメージ・センサ５０内では
、カラー・フィルタ・アレイ５１を通過した光が蛍光層５３によって吸収され、
ピクセル・アレイ５５が最適量子効率で動作する赤外線スペクトル領域において
再放射される。一般に、ピクセル・アレイ内のフォトダイオードのシリコンは、
可視光スペクトルより赤外線スペクトルにおいて感度が高くなる。この現象は、
ソリッド・ステートの物理学の原理に一致する。
いる。ＣＭＯＳセンサ５０は、カラー・フィルタ・アレイ５１およびピクセル・
アレイ５５を包含している。カラー・フィルタ・アレイ５１とピクセル・アレイ
５５の間には、蛍光層５３が介挿されており、それがカラー・フィルタ・アレイ
５１を通過する可視光を吸収し、ＣＭＯＳピクセル・アレイ５５の最適量子効率
に対応する波長にエネルギをシフトする。その原理は、管の内側表面にコーティ
ングされた蛍光物質が蛍光管によって生成された紫外線を吸収し、可視光として
再放射する蛍光管に類似している。それと同様に、イメージ・センサ５０内では
、カラー・フィルタ・アレイ５１を通過した光が蛍光層５３によって吸収され、
ピクセル・アレイ５５が最適量子効率で動作する赤外線スペクトル領域において
再放射される。一般に、ピクセル・アレイ内のフォトダイオードのシリコンは、
可視光スペクトルより赤外線スペクトルにおいて感度が高くなる。この現象は、
ソリッド・ステートの物理学の原理に一致する。
【００１４】
図６および７に、蛍光物質の励起スペクトルおよび放射スペクトルの特性を示
す。理想を述べれば、蛍光物質が４００〜７００ナノメートルの範囲の励起スペ
クトルを有していることが望ましい。放射スペクトルに関しては、９００〜１０
００ナノメートルの波長で放射が行われることが望ましい。図６および７に示し
た放射スペクトルは、英国エセックス州のＰｈｏｓｐｈｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ（フォスファ・テクノロジ）から入手可能な蛍光物質ＵＭＰＫＣ６０＃５２
９６に対応している。
す。理想を述べれば、蛍光物質が４００〜７００ナノメートルの範囲の励起スペ
クトルを有していることが望ましい。放射スペクトルに関しては、９００〜１０
００ナノメートルの波長で放射が行われることが望ましい。図６および７に示し
た放射スペクトルは、英国エセックス州のＰｈｏｓｐｈｏｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏ
ｇｙ（フォスファ・テクノロジ）から入手可能な蛍光物質ＵＭＰＫＣ６０＃５２
９６に対応している。
【００１５】
図８に、本発明の別の実施形態に従ったＣＭＯＳイメージ・センサを示す。Ｃ
ＭＯＳセンサ８０は、ピクセル・アレイ８３および蛍光層８１を包含している。
ピクセル・アレイ８３に入射した光子は、まず蛍光層８１によって吸収され、そ
の後、イメージ・センサ８０が最適量子効率で動作できる赤外線波長において再
放射される。この構成においては、カラー・フィルタ・アレイが使用されない。
蛍光層８１は、複数の蛍光ドット８２を包含し、各ドット８２は、ピクセル・ア
レイ８３内のピクセル８５に対応している。各蛍光ドット８２は、可視スペクト
ル内における特定波長の光子を吸収し、赤外線スペクトルに含まれる波長の光子
を再放射する。このようにして、蛍光層８１が色分解を行う。別の見方をすれば
、蛍光層内の特定の波長（つまりレッド、クリーンまたはブルー）を吸収する各
蛍光物質の位置が、ピクセル・アレイ内のピクセルによって取り込まれるＲＧＢ
パターンを決定するということになる。各蛍光ドットが１つの波長だけを吸収し
、赤外線波長において放射が行われることから、カラー・フィルタ・アレイが必
要なくなる。
ＭＯＳセンサ８０は、ピクセル・アレイ８３および蛍光層８１を包含している。
ピクセル・アレイ８３に入射した光子は、まず蛍光層８１によって吸収され、そ
の後、イメージ・センサ８０が最適量子効率で動作できる赤外線波長において再
放射される。この構成においては、カラー・フィルタ・アレイが使用されない。
蛍光層８１は、複数の蛍光ドット８２を包含し、各ドット８２は、ピクセル・ア
レイ８３内のピクセル８５に対応している。各蛍光ドット８２は、可視スペクト
ル内における特定波長の光子を吸収し、赤外線スペクトルに含まれる波長の光子
を再放射する。このようにして、蛍光層８１が色分解を行う。別の見方をすれば
、蛍光層内の特定の波長（つまりレッド、クリーンまたはブルー）を吸収する各
蛍光物質の位置が、ピクセル・アレイ内のピクセルによって取り込まれるＲＧＢ
パターンを決定するということになる。各蛍光ドットが１つの波長だけを吸収し
、赤外線波長において放射が行われることから、カラー・フィルタ・アレイが必
要なくなる。
【００１６】
蛍光層を使用する１つの利点は、蛍光物質が光子を吸収し、より長い時間にわ
たって再放射が行われるように時間ドメインを調整できることである。これによ
り、特定のイメージを用いて、ピクセル・アレイのピクセルを、より長い時間に
わたって露光することが可能になる。ＣＭＯＳセンサのサンプリング時間は、ピ
クセル・アレイの表面に入射する光子のより完全な浸透が可能になるように調整
し、長くなった時間に適応させることができる。
たって再放射が行われるように時間ドメインを調整できることである。これによ
り、特定のイメージを用いて、ピクセル・アレイのピクセルを、より長い時間に
わたって露光することが可能になる。ＣＭＯＳセンサのサンプリング時間は、ピ
クセル・アレイの表面に入射する光子のより完全な浸透が可能になるように調整
し、長くなった時間に適応させることができる。
【００１７】
図９に、本発明の一実施形態に従ったＣＭＯＳイメージ・センサ９０を示す。
この実施形態においては、イメージ・センサ９０が等方性放射リフレクタ９１、
蛍光層９３、およびピクセル・アレイ９５を包含している。等方性放射リフレク
タの役割は、次のように説明できる。一般に、ＣＭＯＳイメージ・センサに入る
入射光は、赤外線波長成分を有している。赤外線波長成分は、蛍光層９３によっ
て変換された赤外線波長の光子が、入射光の赤外線波長成分と区別できないとい
う意味において、ピクセル・アレイ９５によって生成されるＲＧＢパターンと干
渉する。等方性放射リフレクタは、入力光の赤外線波長成分を蛍光層９３から外
れるように反射させることによって赤外線のフィルタリングを行う。等方性放射
リフレクタ９１のもう１つの役割は、蛍光層が一般に、変換後の赤外線波長の光
子を両方向に、つまりピクセル・アレイ９５の方向だけでなく、等方性放射リフ
レクタ９１の方向にも放射することに関係する。等方性放射リフレクタ９１は、
伝播してきた赤外線波長の光子を反射させて蛍光層９３側に戻す。等方性放射リ
フレクタは市販されており、たとえばカリフォルニア州サンタローザにあるＯＣ
ＬＩから入手することができる。
この実施形態においては、イメージ・センサ９０が等方性放射リフレクタ９１、
蛍光層９３、およびピクセル・アレイ９５を包含している。等方性放射リフレク
タの役割は、次のように説明できる。一般に、ＣＭＯＳイメージ・センサに入る
入射光は、赤外線波長成分を有している。赤外線波長成分は、蛍光層９３によっ
て変換された赤外線波長の光子が、入射光の赤外線波長成分と区別できないとい
う意味において、ピクセル・アレイ９５によって生成されるＲＧＢパターンと干
渉する。等方性放射リフレクタは、入力光の赤外線波長成分を蛍光層９３から外
れるように反射させることによって赤外線のフィルタリングを行う。等方性放射
リフレクタ９１のもう１つの役割は、蛍光層が一般に、変換後の赤外線波長の光
子を両方向に、つまりピクセル・アレイ９５の方向だけでなく、等方性放射リフ
レクタ９１の方向にも放射することに関係する。等方性放射リフレクタ９１は、
伝播してきた赤外線波長の光子を反射させて蛍光層９３側に戻す。等方性放射リ
フレクタは市販されており、たとえばカリフォルニア州サンタローザにあるＯＣ
ＬＩから入手することができる。
【００１８】
図１０は、本発明に従ったイメージング・システム１００を示している。この
イメージング・システム１００は、たとえばビデオ・カメラまたはディジタル・
カメラ、あるいはディジタル・プロセッシングに関係する任意のシステムとする
ことができる。図に示されているように、本発明に従って蛍光層を備えたイメー
ジ・センサ１０１は、イメージング回路１０３に結合され、さらにそれがメモリ
・デバイス１０５に結合されている。メモリ・デバイス１０５は、イメージのス
トアが可能な半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスクとすることができる
。イメージング・システム１００は、次のように動作する。すなわち、イメージ
を含む入射光が本発明に従って設計されたイメージ・センサ１０１を照射する。
イメージ・センサ１０１は、図１および２を参照して説明した形態においてイメ
ージを取り込む。ピクセルによって生成された電荷は、処理のためにイメージン
グ回路１０３に渡される。電気信号によって表されたイメージは、イメージング
回路１０３によって処理された後、メモリ・デバイス１０５にストアされるか、
あるいはイメージング・システムの外に転送されることになる。
イメージング・システム１００は、たとえばビデオ・カメラまたはディジタル・
カメラ、あるいはディジタル・プロセッシングに関係する任意のシステムとする
ことができる。図に示されているように、本発明に従って蛍光層を備えたイメー
ジ・センサ１０１は、イメージング回路１０３に結合され、さらにそれがメモリ
・デバイス１０５に結合されている。メモリ・デバイス１０５は、イメージのス
トアが可能な半導体メモリ、磁気ディスクまたは光ディスクとすることができる
。イメージング・システム１００は、次のように動作する。すなわち、イメージ
を含む入射光が本発明に従って設計されたイメージ・センサ１０１を照射する。
イメージ・センサ１０１は、図１および２を参照して説明した形態においてイメ
ージを取り込む。ピクセルによって生成された電荷は、処理のためにイメージン
グ回路１０３に渡される。電気信号によって表されたイメージは、イメージング
回路１０３によって処理された後、メモリ・デバイス１０５にストアされるか、
あるいはイメージング・システムの外に転送されることになる。
【００１９】
以上の明細においては、本発明の具体的な実施形態を参照してその説明を行っ
てきた。しかしながら、付随する特許請求の範囲に示される本発明の精神ならび
に範囲はさらに広く、それから逸脱することなしにこれに対する各種の修正およ
び変更が可能なことは明らかであろう。したがって、明細書ならびに図面は、限
定としてではなく例示として扱われるべきである。
てきた。しかしながら、付随する特許請求の範囲に示される本発明の精神ならび
に範囲はさらに広く、それから逸脱することなしにこれに対する各種の修正およ
び変更が可能なことは明らかであろう。したがって、明細書ならびに図面は、限
定としてではなく例示として扱われるべきである。
【図１】
例として示すＣＭＯＳイメージ・センサのピクセル・アレイ内の１つのピクセ
ルを表した回路図である。
ルを表した回路図である。
【図２】
図１に示したピクセルのタイミング・チャートである。
【図３】
カラー・フィルタおよびマイクロレンズを含むピクセルの断面図である。
【図４】
シリコンから作られた例示のＣＭＯＳイメージ・センサの応答スペクトルを示
したグラフである。
したグラフである。
【図５】
本発明の一実施形態に従ったカラー・フィルタ・アレイ、蛍光層、およびピク
セル・アレイを包含するＣＭＯＳイメージ・センサを示している。
セル・アレイを包含するＣＭＯＳイメージ・センサを示している。
【図６】
本発明の一実施形態に使用される蛍光物質の励起スペクトルを示している。
【図７】
上記の本発明の実施形態に使用される上記の蛍光物質の放射スペクトルを示し
ている。
ている。
【図８】
本発明の一実施形態に従った蛍光層およびピクセル・アレイを包含するＣＭＯ
Ｓイメージ・センサを示している。
Ｓイメージ・センサを示している。
【図９】
本発明の一実施形態に従った等方性放射リフレクタ、蛍光層、およびピクセル
・アレイを包含するＣＭＯＳイメージ・センサを示している。
・アレイを包含するＣＭＯＳイメージ・センサを示している。
【図１０】
本発明の一実施形態に従った蛍光層を使用するイメージング・デバイスを示し
ている。
ている。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ
，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，
ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ
Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ
)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，
ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，
ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，Ｃ
Ｎ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ
，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，
ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，Ｋ
Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ
，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，
ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，Ｓ
Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ
，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB01 BA14 CA02 CB11
DD12 FA06 GC07 GC08 GC20
GD04
5C024 AX01 CX41 CY04 EX43 GX03
GX09 GY31
5F049 NA03 NB03 RA08 SZ20 TA13
UA04
Claims (24)
- 【請求項１】 イメージ・センサ；および、 前記イメージ・センサに適合された蛍光層であって、第１の波長の前記入射光
子を第２の波長の光子に変換する蛍光層； を包含する装置。 - 【請求項２】 前記イメージ・センサはピクセル・アレイを有し、各ピクセ
ルは、入射光子を電気信号に変換するように適合されていることを特徴とする前
記請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 前記第１の波長は４００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲にあ
るものとし、前記第２の波長は９００ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲にあるも
のとすることを特徴とする前記請求項１記載の装置。 - 【請求項４】 前記蛍光層は、第１の時間ドメインの前記入射光子を第２の
時間ドメインにシフトすることを特徴とする前記請求項１記載の装置。 - 【請求項５】 さらに、カラー・フィルタ・アレイを包含し、前記蛍光層が
前記カラー・フィルタ・アレイと前記ピクセル・アレイの間に配置されることを
特徴とする前記請求項１記載の装置。 - 【請求項６】 さらに等方性放射リフレクタを包含し、前記蛍光層が前記等
方性放射リフレクタと前記ピクセル・アレイの間に配置されることを特徴とする
前記請求項１記載の装置。 - 【請求項７】 さらに複数のマイクロレンズを包含し、前記蛍光層が前記マ
イクロレンズと前記ピクセル・アレイの間に配置されることを特徴とする前記請
求項２記載の装置。 - 【請求項８】 前記ピクセル・アレイは、受動ピクセル・アレイであること
を特徴とする前記請求項２記載の装置。 - 【請求項９】 前記ピクセル・アレイは、能動ピクセル・アレイであること
を特徴とする前記請求項２記載の装置。 - 【請求項１０】 イメージセンサを用意し、 第１の波長の前記入射光子を第２の波長の光子に変換する蛍光層をイメージ・
センサに対応させて配置する方法。 - 【請求項１１】 前記蛍光層は、 ４００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲にある前記第１の波長の光子を吸収し；
かつ、 ９００ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲にある前記第２の波長の光子を再放射
することを特徴とする前記請求項１０記載の方法。 - 【請求項１２】 前記蛍光層は、 第１の時間ドメインにおいて光子を吸収し；かつ、 第２の時間ドメインにおいて光子を再放射することを特徴とする前記請求項１
０記載の方法。 - 【請求項１３】 さらに、カラー・フィルタ・アレイを配置することを包含
し、その際、前記蛍光層が前記カラー・フィルタ・アレイと前記イメージ・セン
サの間になるように配置することを特徴とする前記請求項１０記載の方法。 - 【請求項１４】 さらに、等方性放射リフレクタを配置することを包含し、
その際、前記蛍光層が前記等方性放射リフレクタと前記イメージ・センサの間に
なるように配置することを特徴とする前記請求項１０記載の方法。 - 【請求項１５】 さらに、複数のマイクロレンズを配置することを包含し、
その際、前記蛍光層が前記マイクロレンズと前記イメージ・センサの間になるよ
うに配置することを特徴とする前記請求項１０記載の方法。 - 【請求項１６】 メモリ・デバイス； イメージ・センサ； 前記イメージ・センサに対応し、第１の波長の前記入射光子を第２の波長の光
子に変換する蛍光層；および、 前記イメージ・センサおよび前記メモリ・デバイスに結合されたイメージング
回路であって、前記イメージ・センサから受け取った電気信号を処理するように
構成され、さらにその処理を行った電気信号を前記メモリ・デバイス内にストア
するように構成されたイメージング回路； を包含するシステム。 - 【請求項１７】 前記イメージ・センサはピクセル・アレイを有し、各ピク
セルは、入射光子を電気信号に変換するように適合されていることを特徴とする
前記請求項１６記載のシステム。 - 【請求項１８】 前記第１の波長は４００ｎｍから７００ｎｍまでの範囲に
あるものとし、前記第２の波長は９００ｎｍから１０００ｎｍまでの範囲にある
ものとすることを特徴とする前記請求項１６記載のシステム。 - 【請求項１９】 前記蛍光層は、第１の時間ドメインの前記入射光子を第２
の時間ドメインにシフトすることを特徴とする前記請求項１６記載のシステム。 - 【請求項２０】 さらに、カラー・フィルタ・アレイを包含し、前記蛍光層
が前記カラー・フィルタ・アレイと前記イメージ・センサの間に配置されること
を特徴とする前記請求項１６記載のシステム。 - 【請求項２１】 さらに等方性放射リフレクタを包含し、前記蛍光層が前記
等方性放射リフレクタと前記イメージ・センサの間に配置されることを特徴とす
る前記請求項１６記載のシステム。 - 【請求項２２】 さらに複数のマイクロレンズを包含し、前記蛍光層が前記
マイクロレンズと前記ピクセル・アレイの間に配置されることを特徴とする前記
請求項１７記載のシステム。 - 【請求項２３】 前記ピクセル・アレイは、受動ピクセル・アレイであるこ
とを特徴とする前記請求項１７記載のシステム。 - 【請求項２４】 前記ピクセル・アレイは、能動ピクセル・アレイであるこ
とを特徴とする前記請求項１７記載のシステム。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/325,005 | 1999-06-02 | ||
| US09/325,005 US6597398B1 (en) | 1999-06-02 | 1999-06-02 | Image sensor response enhancement using fluorescent phosphors |
| PCT/US2000/013718 WO2000074140A1 (en) | 1999-06-02 | 2000-05-17 | Image sensor response enhancement using fluorescent phosphors |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003529955A true JP2003529955A (ja) | 2003-10-07 |
| JP2003529955A5 JP2003529955A5 (ja) | 2007-07-05 |
| JP4426139B2 JP4426139B2 (ja) | 2010-03-03 |
Family
ID=23266043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001500338A Expired - Fee Related JP4426139B2 (ja) | 1999-06-02 | 2000-05-17 | 蛍光物質を使用したイメージ・センサの応答向上 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6597398B1 (ja) |
| EP (1) | EP1183733B1 (ja) |
| JP (1) | JP4426139B2 (ja) |
| KR (1) | KR20020059254A (ja) |
| AU (1) | AU4857200A (ja) |
| CA (1) | CA2373595C (ja) |
| DE (1) | DE60035586T2 (ja) |
| TW (1) | TW492256B (ja) |
| WO (1) | WO2000074140A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007281820A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Canon Inc | 固体撮像素子及び撮像方法 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1199886B1 (en) * | 2000-10-13 | 2004-03-10 | Applied Scintillation Technologies Ltd. | Infrared camera with phosphor coated CCD |
| US7139028B2 (en) * | 2000-10-17 | 2006-11-21 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup apparatus |
| TWI229539B (en) * | 2003-02-27 | 2005-03-11 | Elecvision Inc | Small image sensing device and image sensing element thereof |
| US7277602B1 (en) * | 2003-03-17 | 2007-10-02 | Biomorphic Vlsi, Inc. | Method and system for pixel bus signaling in CMOS image sensors |
| US7541596B2 (en) | 2006-07-05 | 2009-06-02 | Omnivision Technologies, Inc. | Method and apparatus for increasing light absorption in an image sensor using energy conversion layer |
| US20080074505A1 (en) * | 2006-07-26 | 2008-03-27 | Intematix Corporation | Phosphors for enhancing sensor responsivity in short wavelength regions of the visible spectrum |
| US7830434B2 (en) * | 2006-08-16 | 2010-11-09 | Intematix Corporation | Semiconductor color image sensor responsive at shorter wavelengths |
| TW200915551A (en) * | 2007-05-10 | 2009-04-01 | Koninkl Philips Electronics Nv | Spectrum detector and manufacturing method therefore |
| DE102007053307A1 (de) * | 2007-11-08 | 2009-05-14 | Robert Bosch Gmbh | Kamera zur Erfassung eines Fahrzeugumfeldes |
| JP2012519276A (ja) * | 2009-03-01 | 2012-08-23 | タウ・サイエンス・コーポレーション | 固体光源を利用した量子効率高速測定装置 |
| KR101686079B1 (ko) * | 2010-12-27 | 2016-12-13 | 삼성전자주식회사 | 깊이 영상 생성 장치 및 방법 |
| US9635325B2 (en) * | 2015-05-29 | 2017-04-25 | Semiconductor Components Industries, Llc | Systems and methods for detecting ultraviolet light using image sensors |
| EP3270125A1 (en) * | 2016-07-12 | 2018-01-17 | ams AG | Optical sensor, spectrometer and method for a spectrometer |
| US11061119B2 (en) | 2018-10-10 | 2021-07-13 | Sensors Unlimited, Inc. | Pixels for time of flight (TOF) imaging |
| US20220052090A1 (en) * | 2020-08-17 | 2022-02-17 | Au Optronics Corporation | Sensing device |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4603259A (en) * | 1983-04-08 | 1986-07-29 | General Electric Company | X-ray image converter devices using rare earth oxyhalide phosphors |
| JPH02276996A (ja) * | 1989-04-18 | 1990-11-13 | Seiko Instr Inc | Ｘ線イメージセンサー |
| JPH04322467A (ja) | 1991-04-22 | 1992-11-12 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPH04326763A (ja) | 1991-04-26 | 1992-11-16 | Olympus Optical Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JPH06205768A (ja) * | 1992-08-18 | 1994-07-26 | Philips Electron Nv | Ｘ線検査装置 |
| DE69432283T2 (de) * | 1993-12-01 | 2004-01-22 | Sharp K.K. | Display für dreidimensionale Bilder |
| US5631704A (en) * | 1994-10-14 | 1997-05-20 | Lucent Technologies, Inc. | Active pixel sensor and imaging system having differential mode |
| WO1997028641A1 (en) | 1996-01-22 | 1997-08-07 | California Institute Of Technology | Active pixel sensor array with multiresolution readout |
| US5990506A (en) * | 1996-03-20 | 1999-11-23 | California Institute Of Technology | Active pixel sensors with substantially planarized color filtering elements |
| JPH10149776A (ja) * | 1996-11-18 | 1998-06-02 | Kasei Optonix Co Ltd | プラズマディスプレイ用蛍光膜 |
| JP3003597B2 (ja) * | 1996-11-18 | 2000-01-31 | 日本電気株式会社 | 固体撮像素子 |
| US5976411A (en) * | 1997-12-16 | 1999-11-02 | M.A. Hannacolor | Laser marking of phosphorescent plastic articles |
| US6208393B1 (en) * | 1998-09-30 | 2001-03-27 | Intel Corporation | Liquid crystal color filter with integrated infrared blocking |
-
1999
- 1999-06-02 US US09/325,005 patent/US6597398B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-05-17 KR KR1020017015271A patent/KR20020059254A/ko not_active Application Discontinuation
- 2000-05-17 DE DE60035586T patent/DE60035586T2/de not_active Expired - Fee Related
- 2000-05-17 WO PCT/US2000/013718 patent/WO2000074140A1/en active IP Right Grant
- 2000-05-17 EP EP00930815A patent/EP1183733B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-05-17 AU AU48572/00A patent/AU4857200A/en not_active Abandoned
- 2000-05-17 JP JP2001500338A patent/JP4426139B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-05-17 CA CA002373595A patent/CA2373595C/en not_active Expired - Fee Related
- 2000-05-25 TW TW089110141A patent/TW492256B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007281820A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Canon Inc | 固体撮像素子及び撮像方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2373595A1 (en) | 2000-12-07 |
| US20030133029A1 (en) | 2003-07-17 |
| TW492256B (en) | 2002-06-21 |
| DE60035586D1 (de) | 2007-08-30 |
| CA2373595C (en) | 2006-01-10 |
| KR20020059254A (ko) | 2002-07-12 |
| US6597398B1 (en) | 2003-07-22 |
| DE60035586T2 (de) | 2008-04-17 |
| WO2000074140A1 (en) | 2000-12-07 |
| AU4857200A (en) | 2000-12-18 |
| EP1183733B1 (en) | 2007-07-18 |
| EP1183733A1 (en) | 2002-03-06 |
| JP4426139B2 (ja) | 2010-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108200367B (zh) | 像素单元和形成像素单元的方法及数字相机成像系统组件 | |
| US10225504B2 (en) | Dark current reduction in image sensors via dynamic electrical biasing | |
| US7808023B2 (en) | Method and apparatus providing integrated color pixel with buried sub-wavelength gratings in solid state imagers | |
| US8228411B2 (en) | Circuit and photo sensor overlap for backside illumination image sensor | |
| TWI524752B (zh) | 用於高解析度影像及視訊擷取之裝置及方法 | |
| CN108305884B (zh) | 像素单元和形成像素单元的方法及数字相机成像系统组件 | |
| CN103782582B (zh) | 具有混合型异质结构的图像传感器 | |
| US6661457B1 (en) | Pixel read-out architecture | |
| JP2003529955A (ja) | 蛍光物質を使用したイメージ・センサの応答向上 | |
| CN108200366B (zh) | 像素单元和形成像素单元的方法及数字相机成像系统 | |
| US10187600B2 (en) | Four shared pixel with phase detection and full array readout modes | |
| US9312299B2 (en) | Image sensor with dielectric charge trapping device | |
| US20070237888A1 (en) | Methods to make sidewall light shields for color filter array | |
| CN108282625B (zh) | 像素单元和形成像素单元的方法及数字相机成像系统组件 | |
| JP2007201009A (ja) | 固体撮像素子 | |
| US10777601B1 (en) | CMOS image sensor with compact pixel layout | |
| JPWO2018030213A1 (ja) | 固体撮像素子、固体撮像素子の瞳補正方法、撮像装置及び情報処理装置 | |
| JP2000036586A (ja) | 抵抗性負荷を有するソリッドステ―ト光学的撮像ピクセル | |
| JP2019523589A (ja) | Ｃｍｏｓピクセル、画像センサおよびカメラ、並びにｃｍｏｓピクセルを読み出すための方法 | |
| CN109951656A (zh) | 一种图像传感器和电子设备 | |
| JPH06163863A (ja) | 固体撮像装置 | |
| CN109863603A (zh) | 具有电子收集电极和空穴收集电极的图像传感器 | |
| JP5253856B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| US10477126B1 (en) | Dual eclipse circuit for reduced image sensor shading | |
| JP2008066352A (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070517 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070517 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20091110 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091210 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121218 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131218 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |