JPH01271706A - 光フィルタ及び該光フィルタを用いた光電センサー - Google Patents
光フィルタ及び該光フィルタを用いた光電センサーInfo
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- JPH01271706A JPH01271706A JP63101785A JP10178588A JPH01271706A JP H01271706 A JPH01271706 A JP H01271706A JP 63101785 A JP63101785 A JP 63101785A JP 10178588 A JP10178588 A JP 10178588A JP H01271706 A JPH01271706 A JP H01271706A
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- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 20
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- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 5
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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。
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、光フィルタ及び該光フィルタを用いた光電セ
ンサーに関する。
ンサーに関する。
従来、フォトダイオードと色フィルタを組み合わせた光
電センサーは、第5図に示すようなものが用いられてい
る。すなわち、ガラス等の透明絶縁基板10片側にフォ
トダイオードD1が形成され、もう一方の側にR(赤〕
、G(緑)、B(青)の色フィルタ2R,2G 、2B
が接着されて成る。こ2こで、前記フォトダイオードD
1をアモルファスシリコン等の薄膜デバイスで形成する
とすれば、フォトダイオードDlは透明導電膜3、アモ
ルファスシリコン層4及び裏面電極5で構成される。
電センサーは、第5図に示すようなものが用いられてい
る。すなわち、ガラス等の透明絶縁基板10片側にフォ
トダイオードD1が形成され、もう一方の側にR(赤〕
、G(緑)、B(青)の色フィルタ2R,2G 、2B
が接着されて成る。こ2こで、前記フォトダイオードD
1をアモルファスシリコン等の薄膜デバイスで形成する
とすれば、フォトダイオードDlは透明導電膜3、アモ
ルファスシリコン層4及び裏面電極5で構成される。
ところで、従来のこの種の光電センサーでは、色認識を
するためには、少なくとも3種類(R。
するためには、少なくとも3種類(R。
G、B)の色フィルタが必要であシ、製作上非常に複雑
となる。また、このような光電センサーを1画素として
アレイ状にし、イメージセンサ−を構成する場合には、
前記色フィルタの微細化が非常に困難となシ、技術的な
課題となっている。
となる。また、このような光電センサーを1画素として
アレイ状にし、イメージセンサ−を構成する場合には、
前記色フィルタの微細化が非常に困難となシ、技術的な
課題となっている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、工程が簡
単でコストや生産性に優れ、*114fl化が容易な色
フィルタを提供すると共に、微細なイメージセンサ−等
の画素としても使用できる光電センサーを提供すること
を目的とする。
単でコストや生産性に優れ、*114fl化が容易な色
フィルタを提供すると共に、微細なイメージセンサ−等
の画素としても使用できる光電センサーを提供すること
を目的とする。
本発明は、透明絶縁基板と、該透明絶縁基板に接して形
成され、少なくとも透明絶縁基板と異なる屈折率を有す
る薄膜とようなる光フィルタであって、前記薄膜の膜厚
を変化させることにより、前記透明絶縁基板を通過する
光の波長を変化させたことを特徴とするものであシ、ま
た、上記光フィルタと対応する位置に透明絶縁基板を介
して光電変換素子を設けて成る光1tセンサーである。
成され、少なくとも透明絶縁基板と異なる屈折率を有す
る薄膜とようなる光フィルタであって、前記薄膜の膜厚
を変化させることにより、前記透明絶縁基板を通過する
光の波長を変化させたことを特徴とするものであシ、ま
た、上記光フィルタと対応する位置に透明絶縁基板を介
して光電変換素子を設けて成る光1tセンサーである。
〔作 用〕
次に、本発明の詳細な説明する。一般に透明基板に薄膜
が形成された場合、その光の干渉は第6図に示すように
なる。すなわち、屈折率nO* n2の二つの媒質の中
間に屈折率n1、厚さd、の薄膜があるとぎ、これに上
方から振幅lの光が入射した場合反射率、透過率を求め
てみる。この場合、光は薄膜内で多重反射をするが、こ
れらのおのおのの光は薄膜の上下両面は平行であるとみ
なせるので互いに同一方向に向かい互いに干渉し合う。
が形成された場合、その光の干渉は第6図に示すように
なる。すなわち、屈折率nO* n2の二つの媒質の中
間に屈折率n1、厚さd、の薄膜があるとぎ、これに上
方から振幅lの光が入射した場合反射率、透過率を求め
てみる。この場合、光は薄膜内で多重反射をするが、こ
れらのおのおのの光は薄膜の上下両面は平行であるとみ
なせるので互いに同一方向に向かい互いに干渉し合う。
したがって、反射率、透過率は多重反射して出てきた各
党の振幅を合成して求めなければならない。
党の振幅を合成して求めなければならない。
いま、上面での反射率をrl、透過率を−、上下両のそ
れらをrl2 p δ12とすれば合成振幅rはr=r
Of+tOItOI′r12e”” t01t01’r
oIr12”e ”δ1.、、、、、−、。
れらをrl2 p δ12とすれば合成振幅rはr=r
Of+tOItOI′r12e”” t01t01’r
oIr12”e ”δ1.、、、、、−、。
jo+ja’r1□e ””
111=ro1+ 1+roIrI2e叩δ1 となる。ここで δl= n、dlcos 9’1 λ である。エネルギー保存の法則によりt。1tO1’
=rO1”であるから となる。同様に したがって、エネルギー反射率および透過率は次のよう
になる。
111=ro1+ 1+roIrI2e叩δ1 となる。ここで δl= n、dlcos 9’1 λ である。エネルギー保存の法則によりt。1tO1’
=rO1”であるから となる。同様に したがって、エネルギー反射率および透過率は次のよう
になる。
となる。
ここで具体的な実施例として透明基板に石英がラス、薄
膜に窒化シリコン膜を用いた場合には、屈折率はそれぞ
れn。=1(空気)、n1=2.0、n、=l、45
となシ式16)、にこれらの値を導入すると となる。つまシ、基板を貫通する光の透過も反射もδl
の値によって変化する。ここでδlは垂直入射光のみを
考えると δ1= dt I
slス となる。ここで式17)の値、つまシ透過率Tが極大を
とるためには、δ!=0、π、・・・nπであればよい
。
膜に窒化シリコン膜を用いた場合には、屈折率はそれぞ
れn。=1(空気)、n1=2.0、n、=l、45
となシ式16)、にこれらの値を導入すると となる。つまシ、基板を貫通する光の透過も反射もδl
の値によって変化する。ここでδlは垂直入射光のみを
考えると δ1= dt I
slス となる。ここで式17)の値、つまシ透過率Tが極大を
とるためには、δ!=0、π、・・・nπであればよい
。
式181より
λ= 、id、 、 8dl、−z・2nd。
となり、窒化シリコン膜の膜厚を変化させることによシ
、入射光のある波長の光の透過率を極大にすることがで
きる。例えば、X = 66001 (赤色)の光を考
えれば で透過率を極大にすることができるのである。
、入射光のある波長の光の透過率を極大にすることがで
きる。例えば、X = 66001 (赤色)の光を考
えれば で透過率を極大にすることができるのである。
この発明は、上記原理を利用したもので、第1図はこの
発明の一実施例を示している。すなわち、れの膜厚を有
する部分1図において2R、2G 。
発明の一実施例を示している。すなわち、れの膜厚を有
する部分1図において2R、2G 。
2Bで示す部分)を通過する光の透過率は第2図に示す
ようになる。つまシ色フィルタを用いることなくR(赤
)、G(緑)、B(青)のカラーフィルターを、窒化シ
リコン膜2の膜厚のみを変化させることによって構成で
きるのである。また、ここで窒化シリコン膜2は石英基
板表面lの保護膜も兼ねているう 次に、第3図は前記カラーフィルタを使用したカフ−セ
ンサーを示すもので、以下、このカラーセンサーについ
て説明する。まず、ガラス基板1等から成る透明絶縁基
板11の片面に、それぞれR(赤ン、G(緑]、B(青
)に対応する膜質を有する窒化シリコン膜等の表面保護
膜νが形成されている。この表面保護膜枝が形成された
基板11の反対側には、アモルファスシリコン等により
構成されるフォトダイオードDが形成されている。フォ
トダイオードDの構成は、まずITO等の透明導電膜絽
が形成され、さらにアモルファスシリコン層14が形見
戊されている。そのアモルファスシリコン層14 !r
:、には、R,G、Hのフィルタ位置にそれぞれ対応す
るAe等の裏面電極15a 、 15b 、 15Cが
形成されている。
ようになる。つまシ色フィルタを用いることなくR(赤
)、G(緑)、B(青)のカラーフィルターを、窒化シ
リコン膜2の膜厚のみを変化させることによって構成で
きるのである。また、ここで窒化シリコン膜2は石英基
板表面lの保護膜も兼ねているう 次に、第3図は前記カラーフィルタを使用したカフ−セ
ンサーを示すもので、以下、このカラーセンサーについ
て説明する。まず、ガラス基板1等から成る透明絶縁基
板11の片面に、それぞれR(赤ン、G(緑]、B(青
)に対応する膜質を有する窒化シリコン膜等の表面保護
膜νが形成されている。この表面保護膜枝が形成された
基板11の反対側には、アモルファスシリコン等により
構成されるフォトダイオードDが形成されている。フォ
トダイオードDの構成は、まずITO等の透明導電膜絽
が形成され、さらにアモルファスシリコン層14が形見
戊されている。そのアモルファスシリコン層14 !r
:、には、R,G、Hのフィルタ位置にそれぞれ対応す
るAe等の裏面電極15a 、 15b 、 15Cが
形成されている。
次に動作について説明すると、まず表面保護漢和が形成
された透明絶縁基板11側(図中上方)から光が入射す
ると、表面保護膜ルの膜厚に応じた波長の光がIRI
、 IGI 、 IBIの膜を通過し、透明絶縁基板1
1を通ってフォトダイオード七ルに到達する。
された透明絶縁基板11側(図中上方)から光が入射す
ると、表面保護膜ルの膜厚に応じた波長の光がIRI
、 IGI 、 IBIの膜を通過し、透明絶縁基板1
1を通ってフォトダイオード七ルに到達する。
到達した光はそこで光電変換によシ光の波長と強さに応
じた電流に変わυ外部へ取シ出されるのである。これに
よシ入射した光が赤、緑、青に分けられ検出されるので
ある。
じた電流に変わυ外部へ取シ出されるのである。これに
よシ入射した光が赤、緑、青に分けられ検出されるので
ある。
第4図は第3図に示したカラーセンサーを一画素として
持つイメージセンサを示している。図中りが一画素を示
しておシ、表面保護膜η、透明絶縁基板2】、透明導電
膜ス、アモ〃ファスシリコン層別、裏面室IfM25a
、 25b 、 25Cよシ構成されている。また各
画素は透明導電膜nと裏面電極鍵。
持つイメージセンサを示している。図中りが一画素を示
しておシ、表面保護膜η、透明絶縁基板2】、透明導電
膜ス、アモ〃ファスシリコン層別、裏面室IfM25a
、 25b 、 25Cよシ構成されている。また各
画素は透明導電膜nと裏面電極鍵。
25b、δCによりマトリックス状に接続されている。
表面保護膜ηが形成された透明絶縁基板側(図中下方)
から入射した光は第3図の場合と同様に入射した光の波
長と強さに応じた電流が出力され、透明導電膜スと裏面
1M、極25a 、 25b 、 25Cで場所を指定
すれば、その場所の光入力が検出できるのである。
から入射した光は第3図の場合と同様に入射した光の波
長と強さに応じた電流が出力され、透明導電膜スと裏面
1M、極25a 、 25b 、 25Cで場所を指定
すれば、その場所の光入力が検出できるのである。
本発明は上記のように、透明絶縁基板と、該透明絶縁基
板に接して形成され、少なくとも透明絶縁基板と異なる
屈折率を有する薄膜とよシなる光フィルタであって、前
記薄膜の膜厚を変化させることにより、前記透明絶縁基
板を通過する光の波長を変化させたことを特徴とするも
のであり、薄膜の膜厚を変化させるだけ形成できるため
、低コストで生産性に優れた光フィルタを提供できる。
板に接して形成され、少なくとも透明絶縁基板と異なる
屈折率を有する薄膜とよシなる光フィルタであって、前
記薄膜の膜厚を変化させることにより、前記透明絶縁基
板を通過する光の波長を変化させたことを特徴とするも
のであり、薄膜の膜厚を変化させるだけ形成できるため
、低コストで生産性に優れた光フィルタを提供できる。
また、上記光フィルタと対応する位置に透明絶縁基板を
介して光電変換素子を設けるだけで光電センサーを構成
できるため、低コストで生産性に優れた光電センサーを
提供できる。さらに、フォトリソグラフ工程等により薄
膜の微細加工も容易にできるため、イメージセンサ−の
画素等の集積デバイスへの応用も期待できる。
介して光電変換素子を設けるだけで光電センサーを構成
できるため、低コストで生産性に優れた光電センサーを
提供できる。さらに、フォトリソグラフ工程等により薄
膜の微細加工も容易にできるため、イメージセンサ−の
画素等の集積デバイスへの応用も期待できる。
第1図は請求項1.2に係る光フィルタの一例を示す断
面図、第2図は同上の原理を説明する特外因、第3図は
請求項3.4に係る光電センサーの一例を示す断面図、
第4図は上記光電センサーを1画素に用いたイメージセ
ンサ−の要部を示す斜視図、第5図は従来の光電センサ
ーを示す断面図、第6図は薄膜中での光の反射屈折を説
明する図である。 1・・・透明絶縁基板、2・・・薄膜、D・・・光電変
換素子。
面図、第2図は同上の原理を説明する特外因、第3図は
請求項3.4に係る光電センサーの一例を示す断面図、
第4図は上記光電センサーを1画素に用いたイメージセ
ンサ−の要部を示す斜視図、第5図は従来の光電センサ
ーを示す断面図、第6図は薄膜中での光の反射屈折を説
明する図である。 1・・・透明絶縁基板、2・・・薄膜、D・・・光電変
換素子。
Claims (4)
- (1)透明絶縁基板と、該透明絶縁基板に接して形成さ
れ、少なくとも透明絶縁基板と異なる屈折率を有する薄
膜とよりなる光フィルタであって、前記薄膜の膜厚を変
化させることにより、前記透明絶縁基板を通過する光の
波長を変化させたことを特徴とする光フィルタ。 - (2)前記薄膜が前記透明絶縁基板の表面保護膜である
ことを特徴とする請求項1記載の光フィルタ。 - (3)透明絶縁基板と、該透明絶縁基板の一面に接して
形成され、少なくとも透明絶縁基板と異なる屈折率を有
する薄膜と、前記透明絶縁基板の他面に接して形成され
た光電変換素子とよりなる光電センサー。 - (4)前記光電変換素子が薄膜で形成された請求項3記
載の光電センサー。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63101785A JPH01271706A (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 光フィルタ及び該光フィルタを用いた光電センサー |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63101785A JPH01271706A (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 光フィルタ及び該光フィルタを用いた光電センサー |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01271706A true JPH01271706A (ja) | 1989-10-30 |
Family
ID=14309837
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63101785A Pending JPH01271706A (ja) | 1988-04-25 | 1988-04-25 | 光フィルタ及び該光フィルタを用いた光電センサー |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01271706A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03208014A (ja) * | 1990-01-10 | 1991-09-11 | Nikon Corp | イメージ検出装置 |
JP2006041542A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Magnachip Semiconductor Ltd | イメージセンサ及びその製造方法 |
JP2007013188A (ja) * | 2005-06-30 | 2007-01-18 | Csem Centre Suisse D'electronique & De Microtechnique Sa | カラー・イメージ・センサ |
WO2008012235A1 (fr) * | 2006-07-25 | 2008-01-31 | Commissariat A L'energie Atomique | Structure matricielle de filtrage optique et capteur d'images associé |
US8766385B2 (en) | 2006-07-25 | 2014-07-01 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Filtering matrix structure, associated image sensor and 3D mapping device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59172609A (ja) * | 1983-03-23 | 1984-09-29 | Canon Inc | カラ−フイルタ− |
JPS63148201A (ja) * | 1986-12-11 | 1988-06-21 | Fujitsu Ltd | 反射型カラ−フイルタの製造方法 |
-
1988
- 1988-04-25 JP JP63101785A patent/JPH01271706A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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FR2904432A1 (fr) * | 2006-07-25 | 2008-02-01 | Commissariat Energie Atomique | Structure matricielle de filtrage optique et capteur d'images associe |
US8587080B2 (en) | 2006-07-25 | 2013-11-19 | Commissariat A L'energie Atomique | Optical filtering matrix structure and associated image sensor |
US8766385B2 (en) | 2006-07-25 | 2014-07-01 | Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives | Filtering matrix structure, associated image sensor and 3D mapping device |
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