JPH0135290B2 - - Google Patents
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- JPH0135290B2 JPH0135290B2 JP55023314A JP2331480A JPH0135290B2 JP H0135290 B2 JPH0135290 B2 JP H0135290B2 JP 55023314 A JP55023314 A JP 55023314A JP 2331480 A JP2331480 A JP 2331480A JP H0135290 B2 JPH0135290 B2 JP H0135290B2
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- 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
- H01L27/148—Charge coupled imagers
-
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- 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
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- H01L31/00—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/08—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
- H01L31/10—Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. phototransistors
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- H01L31/112—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by field-effect operation, e.g. junction field-effect phototransistor
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
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- H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
- H04N23/84—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
- H04N23/843—Demosaicing, e.g. interpolating colour pixel values
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
- H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は色彩像のソリツド・ステート・センサ
ーに関し、特に高い空間解像度および良好な色彩
像サンプリングを提供する色彩像センサー列に関
する。
ーに関し、特に高い空間解像度および良好な色彩
像サンプリングを提供する色彩像センサー列に関
する。
1つのソリツド・ステートの像センサー列から
複数の色彩信号を生じることが広く認められた目
標である。1つの列中の全色性の像感知素子が列
状の像感知素子上にこれと一体的に配置された一
連の色フイルタによつて色彩に対し選択的に感応
性を持たせられるソリツド・ステートの色彩像感
知素子列が公知である。色彩の詳細についての人
間の視覚感度に基く有効な像の情報量を最大化す
るこのようなフイルタ列に対する非常に有効な形
態について、1976年7月20日発行のBayerの米国
特許第3971065号および1977年9月6日発行の
Dillonの米国特許第4047203号に記載されている。
このような素子列の固有の解像能力は、この素子
列において形成される像感知素子数により制約を
受ける許りでなく、素子列中の素子の一部(即
ち、縁の感知素子)が微細部の解像度に寄与する
事実によつても制約を受ける。その結果、特定の
構成に対しては最適化されても、このような一体
フイルタ形色彩像感知素子列の空間解像度は、同
数の素子の単色像感知素子列とは同レベルにはな
らない。
複数の色彩信号を生じることが広く認められた目
標である。1つの列中の全色性の像感知素子が列
状の像感知素子上にこれと一体的に配置された一
連の色フイルタによつて色彩に対し選択的に感応
性を持たせられるソリツド・ステートの色彩像感
知素子列が公知である。色彩の詳細についての人
間の視覚感度に基く有効な像の情報量を最大化す
るこのようなフイルタ列に対する非常に有効な形
態について、1976年7月20日発行のBayerの米国
特許第3971065号および1977年9月6日発行の
Dillonの米国特許第4047203号に記載されている。
このような素子列の固有の解像能力は、この素子
列において形成される像感知素子数により制約を
受ける許りでなく、素子列中の素子の一部(即
ち、縁の感知素子)が微細部の解像度に寄与する
事実によつても制約を受ける。その結果、特定の
構成に対しては最適化されても、このような一体
フイルタ形色彩像感知素子列の空間解像度は、同
数の素子の単色像感知素子列とは同レベルにはな
らない。
最近、同サイズの単色用素子列の潜在解像力に
等しい潜在解像力を有するソリツド・ステートの
色彩像感知素子列が開発された。この素子列は、
複数の重合されたチヤネルを有する漸新な像感知
素子(例えば、1つの3色感知装置に対する3つ
の重合チヤネル)に基くもので、各チヤネルは半
導体物質による異なる光の吸収により異なるスペ
クトル応答を有する。このような素子列は、
「Research Disclo−sure」の1978年8月号、第
72巻、No.17240の86頁(英国ハンプシヤ州ハーバ
ントのIndustrial Oppo−tunities Limitcd刊)
に記載されている。この試みはソリツド・ステー
トの色彩感知素子列の解像度の改善における大き
な突破口を示すものであるが、3色感応列のため
の多重合チヤネルの製作は複雑であり、装置内に
3つの重合チヤネルの形成が必要となる。更に、
基本色の各々における空間解像度が実質的に等し
いため人間の眼によるよりも更に有効にこのよう
な素子列により情報が得ることができるが、人間
の眼の空間解像度は主として緑色にある。
等しい潜在解像力を有するソリツド・ステートの
色彩像感知素子列が開発された。この素子列は、
複数の重合されたチヤネルを有する漸新な像感知
素子(例えば、1つの3色感知装置に対する3つ
の重合チヤネル)に基くもので、各チヤネルは半
導体物質による異なる光の吸収により異なるスペ
クトル応答を有する。このような素子列は、
「Research Disclo−sure」の1978年8月号、第
72巻、No.17240の86頁(英国ハンプシヤ州ハーバ
ントのIndustrial Oppo−tunities Limitcd刊)
に記載されている。この試みはソリツド・ステー
トの色彩感知素子列の解像度の改善における大き
な突破口を示すものであるが、3色感応列のため
の多重合チヤネルの製作は複雑であり、装置内に
3つの重合チヤネルの形成が必要となる。更に、
基本色の各々における空間解像度が実質的に等し
いため人間の眼によるよりも更に有効にこのよう
な素子列により情報が得ることができるが、人間
の眼の空間解像度は主として緑色にある。
本発明によれば、同等のサイズの単色感応素子
により生じるものと同等の空間解像度を有する色
信号を生じ得るソリツド・ステートの色彩像感知
素子列を提供し、かつ一体フイルタ構造の色彩像
感知素子列の相対的な構成の簡素さと色のサンプ
リング効率を両立させる問題は、(a)各々が第1と
第2の光信号を生じるため上下に重合された光感
応チヤネルを有する列状の半導体の像感知素子を
特徴とし、前記2つのチヤネルの固有のスペクト
ル応答は半導体物質による光の吸収が異なる故に
異なり、(b)列状の像感知素子上に配された列状の
色フイルタ素子を特徴とし、この列状の色フイル
タ素子は、(1)この素子により生じる光信号が第1
のスペクトル範囲内の光の波長に対する素子の応
答を表わす1成分と第2のスペクトル範囲内の光
の波長に対する素子の応答を表わす1成分を有す
るように像感知素子のスペクトル応答を個々に調
整するための第1の相対透過率を有する素子と、
(2)素子により生じる光信号が第1のスペクトル範
囲内の光の波長に対する素子の応答を表わす1成
分と第3のスペクトル範囲内の光の波長に対する
素子の応答を表わす1成分を有するように像感知
素子の各応答を個々に調整するための第2の相対
透過率を有する素子を有するハイブリツド形色彩
像感知素子列により解決される。
により生じるものと同等の空間解像度を有する色
信号を生じ得るソリツド・ステートの色彩像感知
素子列を提供し、かつ一体フイルタ構造の色彩像
感知素子列の相対的な構成の簡素さと色のサンプ
リング効率を両立させる問題は、(a)各々が第1と
第2の光信号を生じるため上下に重合された光感
応チヤネルを有する列状の半導体の像感知素子を
特徴とし、前記2つのチヤネルの固有のスペクト
ル応答は半導体物質による光の吸収が異なる故に
異なり、(b)列状の像感知素子上に配された列状の
色フイルタ素子を特徴とし、この列状の色フイル
タ素子は、(1)この素子により生じる光信号が第1
のスペクトル範囲内の光の波長に対する素子の応
答を表わす1成分と第2のスペクトル範囲内の光
の波長に対する素子の応答を表わす1成分を有す
るように像感知素子のスペクトル応答を個々に調
整するための第1の相対透過率を有する素子と、
(2)素子により生じる光信号が第1のスペクトル範
囲内の光の波長に対する素子の応答を表わす1成
分と第3のスペクトル範囲内の光の波長に対する
素子の応答を表わす1成分を有するように像感知
素子の各応答を個々に調整するための第2の相対
透過率を有する素子を有するハイブリツド形色彩
像感知素子列により解決される。
本発明の望ましい実施態様によれば、各々の像
感知素子は、第1の光信号を生じるため主として
光の青および緑の波長に応答する上部のチヤネル
と、第2の光信号を生じるため主として光の赤お
よび緑の波長に応答する上部のチヤネル下方に配
される埋設されたチヤネルとを有する。列状のシ
アンおよび黄のフイルタ素子は列状の像感応素子
上に配され、これによりシアンのフイルタ素子の
下方に位置された像感知素子からの第1と第2の
光信号はそれぞれ(1)青プラス緑の光と(2)緑の光を
表わし、黄のフイルタの下方に配された像感知素
子からの第1と第2の光信号はそれぞれ(1)緑の光
と(2)緑プラス赤の光を表わす。前記ハイブリツド
形色彩像感応素子列の出力信号からの比較的高い
解像度の緑と比較的低い解像度の赤と青の色信号
を分離するため公知のマトリツクス手法が用いら
れる。
感知素子は、第1の光信号を生じるため主として
光の青および緑の波長に応答する上部のチヤネル
と、第2の光信号を生じるため主として光の赤お
よび緑の波長に応答する上部のチヤネル下方に配
される埋設されたチヤネルとを有する。列状のシ
アンおよび黄のフイルタ素子は列状の像感応素子
上に配され、これによりシアンのフイルタ素子の
下方に位置された像感知素子からの第1と第2の
光信号はそれぞれ(1)青プラス緑の光と(2)緑の光を
表わし、黄のフイルタの下方に配された像感知素
子からの第1と第2の光信号はそれぞれ(1)緑の光
と(2)緑プラス赤の光を表わす。前記ハイブリツド
形色彩像感応素子列の出力信号からの比較的高い
解像度の緑と比較的低い解像度の赤と青の色信号
を分離するため公知のマトリツクス手法が用いら
れる。
本発明を添付図に関して詳細に説明する。
第1図は、本発明によるハイブリツド形色彩像
センサーの特徴を示している。全体的に100で示
される像センサーは、受光面104と、上部の光
感応チヤネル106と、下部の光感応チヤネル1
08を有する2重に重合されたチヤネル電荷移送
素子102を含む。前記チヤネルは第1図では簡
単に示されるが、このチヤネルを構成する実際の
半導体構造については更に以下に示す事例におい
て説明する。線形列状の分岐間に配された第1と
第2の位相の透明な伝送極板110と112はそ
れぞれ上下のチヤネル内で同時の電荷移送を構成
するために半導体素子の表面上に設けられてい
る。2相の電荷移送素子は説明を簡単にするため
に示した。本発明によれば3相又は4相の素子も
又構成することもできることを理解すべきであ
る。この2相の移送極板110と112の構成
は、電荷移送素子において2相の電荷移送を行う
ためのいくつかの公知の構成から選択することが
できる。例えば、Academic Press社刊(1975年
版)のSequinとTompsett共著「電荷移送素子」
を参照されたい。
センサーの特徴を示している。全体的に100で示
される像センサーは、受光面104と、上部の光
感応チヤネル106と、下部の光感応チヤネル1
08を有する2重に重合されたチヤネル電荷移送
素子102を含む。前記チヤネルは第1図では簡
単に示されるが、このチヤネルを構成する実際の
半導体構造については更に以下に示す事例におい
て説明する。線形列状の分岐間に配された第1と
第2の位相の透明な伝送極板110と112はそ
れぞれ上下のチヤネル内で同時の電荷移送を構成
するために半導体素子の表面上に設けられてい
る。2相の電荷移送素子は説明を簡単にするため
に示した。本発明によれば3相又は4相の素子も
又構成することもできることを理解すべきであ
る。この2相の移送極板110と112の構成
は、電荷移送素子において2相の電荷移送を行う
ためのいくつかの公知の構成から選択することが
できる。例えば、Academic Press社刊(1975年
版)のSequinとTompsett共著「電荷移送素子」
を参照されたい。
隣接する1対の電荷移送極板はこの電荷移送素
子の単位セルを形成する。113で示す1つのセ
ルは第1図では点線で示されている。1対の出力
接点114と116がそれぞれ上下のチヤネルに
設けられている。
子の単位セルを形成する。113で示す1つのセ
ルは第1図では点線で示されている。1対の出力
接点114と116がそれぞれ上下のチヤネルに
設けられている。
2重に重合されたチヤネル電荷移送構造体10
2上には列状の減色フイルタ素子118が配さ
れ、各フイルタ素子は電荷移送素子の1つの単位
セル上に配されている。列状のフイルタ素子11
8は、受光面104からの光の青の波長を遮断す
るための第1のタイプ(黄)のフイルタ120
と、入射光からの赤の波長を除去するための第2
のタイプ(シアン)のフイルタ122からなる。
更に、本発明による素子は、可視光の波長のみを
透過させる広帯域の遮断フイルタ124を有す
る。
2上には列状の減色フイルタ素子118が配さ
れ、各フイルタ素子は電荷移送素子の1つの単位
セル上に配されている。列状のフイルタ素子11
8は、受光面104からの光の青の波長を遮断す
るための第1のタイプ(黄)のフイルタ120
と、入射光からの赤の波長を除去するための第2
のタイプ(シアン)のフイルタ122からなる。
更に、本発明による素子は、可視光の波長のみを
透過させる広帯域の遮断フイルタ124を有す
る。
簡素化形態において、第1図に示したハイブリ
ツド形像センサーの作用は下記の如く説明するこ
とができる。半導体物質による光の吸収が異なる
ため、多重合チヤネル形の半導体構造体102の
上部チヤネル106は、比較的短い波長域と中間
波長域、例えば青と緑において固有の大きなスペ
クトル感度を有するように構成することができ
る。下部のチヤネル108は、中間波長域と比較
的長い波長域、例えば緑と赤において固有の大き
なスペクトル感度を有するように構成できる。こ
の上下のチヤネルは、緑に対して実質的に等しい
感度を有するよう構成される。黄の減色フイルタ
は半導体素子の受光面104に当る光から青の成
分を除去するため、黄のフイルタ素子の下方にお
かれた単位セルの上部チヤネルは入射光の緑成分
と対応する光信号S1を生じる。下部チヤネルは
入射光に応答して入射光の緑と赤の成分を表わす
信号S2を生じる。もしこの信号S1が信号S2
から控除されると、入射光の主として赤の成分を
表わす信号が得られる。
ツド形像センサーの作用は下記の如く説明するこ
とができる。半導体物質による光の吸収が異なる
ため、多重合チヤネル形の半導体構造体102の
上部チヤネル106は、比較的短い波長域と中間
波長域、例えば青と緑において固有の大きなスペ
クトル感度を有するように構成することができ
る。下部のチヤネル108は、中間波長域と比較
的長い波長域、例えば緑と赤において固有の大き
なスペクトル感度を有するように構成できる。こ
の上下のチヤネルは、緑に対して実質的に等しい
感度を有するよう構成される。黄の減色フイルタ
は半導体素子の受光面104に当る光から青の成
分を除去するため、黄のフイルタ素子の下方にお
かれた単位セルの上部チヤネルは入射光の緑成分
と対応する光信号S1を生じる。下部チヤネルは
入射光に応答して入射光の緑と赤の成分を表わす
信号S2を生じる。もしこの信号S1が信号S2
から控除されると、入射光の主として赤の成分を
表わす信号が得られる。
シアンのフイルタ素子は入射光から赤の成分を
除去する。シアンのフイルタ素子の下方におかれ
た単位セルの上部チヤネルは入射光に応答して入
射光の青と緑の成分を表わす光信号S3を生じ
る。このような単位セルの下部チヤネルは入射光
に応答して入射光の主として緑の成分を表わす光
信号S4を生じる。もし信号S4が信号S3から
控除されると、入射光の主として青の成分を表わ
す信号が生じる。従つて、ハイブリツド形色彩像
形成素子列の各単位セルは、人間の視覚組織が最
も微細部迄識別し得る色成分である入射光の緑の
成分を表わす光信号を生じるのである。この素子
列の別の各セルは、人間の眼にとつては比較的低
い空間解像度でよい色成分であるところの入射光
の赤又は青の成分が得られる光信号を生じる。
除去する。シアンのフイルタ素子の下方におかれ
た単位セルの上部チヤネルは入射光に応答して入
射光の青と緑の成分を表わす光信号S3を生じ
る。このような単位セルの下部チヤネルは入射光
に応答して入射光の主として緑の成分を表わす光
信号S4を生じる。もし信号S4が信号S3から
控除されると、入射光の主として青の成分を表わ
す信号が生じる。従つて、ハイブリツド形色彩像
形成素子列の各単位セルは、人間の視覚組織が最
も微細部迄識別し得る色成分である入射光の緑の
成分を表わす光信号を生じるのである。この素子
列の別の各セルは、人間の眼にとつては比較的低
い空間解像度でよい色成分であるところの入射光
の赤又は青の成分が得られる光信号を生じる。
入射光の内の可視光の波長のみを通す広帯域遮
断フイルタ124はその応答性を更に向上させる
ために本素子上に配してもよい。2つのチヤネル
から3つの色信号を生じるための最適な信号処理
法は、無論、ある信号から他の信号を控除する如
き簡単なものではなく、以下に説明される信号分
離を最適化するための公知のマトリツクス法を用
いる。更に、シアンおよび黄のフイルタの相対比
率は、人間の視覚組織に対して素子出力を更に個
別調整を行うため第1図に示したものとは異なる
ものとなることに留意すべきである。例えば、人
間の眼は、青の光で照射されるよりは赤の光で照
射された細部がより良く識別できるため、本素子
列においてはシアンのフイルタよりは黄のフイル
タを余計に設けられる。
断フイルタ124はその応答性を更に向上させる
ために本素子上に配してもよい。2つのチヤネル
から3つの色信号を生じるための最適な信号処理
法は、無論、ある信号から他の信号を控除する如
き簡単なものではなく、以下に説明される信号分
離を最適化するための公知のマトリツクス法を用
いる。更に、シアンおよび黄のフイルタの相対比
率は、人間の視覚組織に対して素子出力を更に個
別調整を行うため第1図に示したものとは異なる
ものとなることに留意すべきである。例えば、人
間の眼は、青の光で照射されるよりは赤の光で照
射された細部がより良く識別できるため、本素子
列においてはシアンのフイルタよりは黄のフイル
タを余計に設けられる。
このハイブリツド形の像感知装置によつて生成
される光信号は2相の移送信号P1とP2を用い
て周期的に読出されて極板110と112の電荷
移送を生じ、その各チヤネルにおける光信号を出
力接点114と116に移動させる。
される光信号は2相の移送信号P1とP2を用い
て周期的に読出されて極板110と112の電荷
移送を生じ、その各チヤネルにおける光信号を出
力接点114と116に移動させる。
第2図は、ハイブリツド形像感知素子列の2重
に重合されたチヤネル構造に対する望ましい実施
形態を示している。このチヤネル構造はP形のケ
イ素基板202上に形成され、その上にN形のケ
イ素層208がエピタキシヤル形成される。P形
層207はエピタキシヤル層208内に拡散法に
より形成され、又N形層206はP形層207内
にイオン注入法により形成されることが望まし
い。ゲート酸化物膜209は本装置の表面上に配
される。2相の電極210,212はゲート酸化
膜上におかれ、ウインドは接点214と216に
対する酸化膜層に設けられる。この接点はそれぞ
れN形層206と208における強くドープされ
たランド部からなる。減色フイルタ素子220と
222は単位セル上に配され、広帯域遮断フイル
タ224は本素子の光学的作用を有する面域にお
かれる。
に重合されたチヤネル構造に対する望ましい実施
形態を示している。このチヤネル構造はP形のケ
イ素基板202上に形成され、その上にN形のケ
イ素層208がエピタキシヤル形成される。P形
層207はエピタキシヤル層208内に拡散法に
より形成され、又N形層206はP形層207内
にイオン注入法により形成されることが望まし
い。ゲート酸化物膜209は本装置の表面上に配
される。2相の電極210,212はゲート酸化
膜上におかれ、ウインドは接点214と216に
対する酸化膜層に設けられる。この接点はそれぞ
れN形層206と208における強くドープされ
たランド部からなる。減色フイルタ素子220と
222は単位セル上に配され、広帯域遮断フイル
タ224は本素子の光学的作用を有する面域にお
かれる。
第3a図は、第2図に示した素子の偏倚されな
い状態を示す定性的エネルギ帯域図である。第3
図bは、本素子の偏倚された状態を示し、又上部
チヤネル(チヤネル1)と下部チヤネル(チヤネ
ル2)の相対的位置を示す定性的エネルギ帯域図
である。チヤネル1とチヤネル2において生成さ
れる電子により表わされる光起電電荷は各N形層
206,208内に保持される。信号キヤリアと
しての正孔を用いる素子は各層のドーパントのタ
イプを反対にすることにより提供される。第2図
に示される構成においては、上下のチヤネル即ち
チヤネル1とチヤネル2は埋込みチヤネルであ
る。あるいは又、上部チヤネル即ちチヤネル1を
表面チヤネルとすることにより第2図に示される
素子よりも少ない半導体層を有する多重合チヤネ
ル構造が提供され得る。第4図は、表面チヤネル
と埋込みチヤネルを有する電荷移送素子の構成を
示している。この多重合チヤネル構造は、その上
にケイ素のN形のエピタキシヤル生長層408が
形成されるP形のケイ素基板402上に形成され
る。イオン注入法又は拡散法により形成されたケ
イ素のP形層406をN形層408に形成して構
造体を完成する。ゲート酸化膜層409は素子の
表面におかれる。接点414と416のためのウ
インドが酸化膜中に設けられ、この接点は高度に
ドープされたN形域により形成される。移送電極
構造体410と412は絶緑層の表面上におかれ
る。420と422で示される減色フイルタは電
荷移送素子の単位セル上におかれ、広帯域遮断フ
イルタ424はこの素子の活動域におかれる。
い状態を示す定性的エネルギ帯域図である。第3
図bは、本素子の偏倚された状態を示し、又上部
チヤネル(チヤネル1)と下部チヤネル(チヤネ
ル2)の相対的位置を示す定性的エネルギ帯域図
である。チヤネル1とチヤネル2において生成さ
れる電子により表わされる光起電電荷は各N形層
206,208内に保持される。信号キヤリアと
しての正孔を用いる素子は各層のドーパントのタ
イプを反対にすることにより提供される。第2図
に示される構成においては、上下のチヤネル即ち
チヤネル1とチヤネル2は埋込みチヤネルであ
る。あるいは又、上部チヤネル即ちチヤネル1を
表面チヤネルとすることにより第2図に示される
素子よりも少ない半導体層を有する多重合チヤネ
ル構造が提供され得る。第4図は、表面チヤネル
と埋込みチヤネルを有する電荷移送素子の構成を
示している。この多重合チヤネル構造は、その上
にケイ素のN形のエピタキシヤル生長層408が
形成されるP形のケイ素基板402上に形成され
る。イオン注入法又は拡散法により形成されたケ
イ素のP形層406をN形層408に形成して構
造体を完成する。ゲート酸化膜層409は素子の
表面におかれる。接点414と416のためのウ
インドが酸化膜中に設けられ、この接点は高度に
ドープされたN形域により形成される。移送電極
構造体410と412は絶緑層の表面上におかれ
る。420と422で示される減色フイルタは電
荷移送素子の単位セル上におかれ、広帯域遮断フ
イルタ424はこの素子の活動域におかれる。
第5a図は、第4図に示した素子の偏倚されな
い状態を示す定性的エネルギ帯域図である。第5
b図は第4図に示した素子の偏倚された状態を示
す定性的エネルギ帯域図である。第5b図から判
るように、チヤネル1は素子の表面からP形層4
06内のある地域迄延在する。チヤネル2はチヤ
ネル1の底部からN形層408を経てP形層40
2内のある地域迄延在する。
い状態を示す定性的エネルギ帯域図である。第5
b図は第4図に示した素子の偏倚された状態を示
す定性的エネルギ帯域図である。第5b図から判
るように、チヤネル1は素子の表面からP形層4
06内のある地域迄延在する。チヤネル2はチヤ
ネル1の底部からN形層408を経てP形層40
2内のある地域迄延在する。
ケイ素の吸収係数α(λ)は400nmにおける5
×104cm-1から600nmにおける3×103cm-1にあ
る。前記の素子の上下のチヤネル間の界面が素子
の受光面下方で深さ「d」にあれば、上部チヤネ
ルの固有感度は1−e-〓(〓)dとなり、下部チヤネル
の固有感度はe-〓(〓)dとなり。上部チヤネルに吸収
されなかつた全入射光が下部チヤネルに吸収され
るものとすれば、深さd=1μmがスペクトルの
緑(550nm)の領域において略々等しい上下の
チヤネルの感度を得ることが判つた。その結果の
上部チヤネルに対する相対スペクトル感度は第6
a図に示され、下部チヤネルに対する相対スペク
トル感度は第6b図に示される。
×104cm-1から600nmにおける3×103cm-1にあ
る。前記の素子の上下のチヤネル間の界面が素子
の受光面下方で深さ「d」にあれば、上部チヤネ
ルの固有感度は1−e-〓(〓)dとなり、下部チヤネル
の固有感度はe-〓(〓)dとなり。上部チヤネルに吸収
されなかつた全入射光が下部チヤネルに吸収され
るものとすれば、深さd=1μmがスペクトルの
緑(550nm)の領域において略々等しい上下の
チヤネルの感度を得ることが判つた。その結果の
上部チヤネルに対する相対スペクトル感度は第6
a図に示され、下部チヤネルに対する相対スペク
トル感度は第6b図に示される。
上部チヤネルが入射光の緑成分を主として表わ
す信号を生じ下部チヤネルが入射光の赤成分が得
られる信号を生じることを欲する時、第6c図に
示される相対透過率を有する黄のフイルタが光感
応素子におかれる。下部チヤネルが入射光の緑成
分を表わす光信号を生じ上部チヤネルが入射光の
青成分が得られる光信号を生じることを要する
時、第6d図に示された相対透過特性を有するシ
アンのフイルタが光感応素子上におかれる。理想
的には、ハイブリツド形像センサーの青の感度は
ピークが450nm付近でなければならず、赤の感
度はピークが600nm付近でなければならない。
これを達成するためには、第6e図に示した相対
透過特性を有する広帯域遮断フイルタは素子の活
動域上におかれる。全てのフイルタを所定位置に
おけば、各チヤネルのスペクトル感度は第6f図
に示す如くになる。
す信号を生じ下部チヤネルが入射光の赤成分が得
られる信号を生じることを欲する時、第6c図に
示される相対透過率を有する黄のフイルタが光感
応素子におかれる。下部チヤネルが入射光の緑成
分を表わす光信号を生じ上部チヤネルが入射光の
青成分が得られる光信号を生じることを要する
時、第6d図に示された相対透過特性を有するシ
アンのフイルタが光感応素子上におかれる。理想
的には、ハイブリツド形像センサーの青の感度は
ピークが450nm付近でなければならず、赤の感
度はピークが600nm付近でなければならない。
これを達成するためには、第6e図に示した相対
透過特性を有する広帯域遮断フイルタは素子の活
動域上におかれる。全てのフイルタを所定位置に
おけば、各チヤネルのスペクトル感度は第6f図
に示す如くになる。
第6f図から判るように、各チヤネルのスペク
トル感度は、各チヤネルにより生じた信号が公知
の色補正マトリツクス手法を用いて適正に処理さ
れる時良質の色の再現が可能なように十分な色分
離を提供するのである。
トル感度は、各チヤネルにより生じた信号が公知
の色補正マトリツクス手法を用いて適正に処理さ
れる時良質の色の再現が可能なように十分な色分
離を提供するのである。
第7図は、本発明によるハイブリツド形色彩像
センサーのための1つの可能な読出し方式を示し
ている。全体的に700で示されたハイブリツド
形色彩像センサーは、光起電電荷がCCDの電荷
移送セル内に蓄積されるリニアCCDとして構成
されている。このCCDが適正にクロツクされる
と、チヤネル1およびチヤネル2からの光信号は
それぞれ出力接点714と716に順次移送され
る。適当な増巾後、この2つのチヤネルからの信
号は3つの出力回線752,754,756に対
するに対しスイツチング回路750により割当て
られる。この出力回線に生じる信号はサンプル兼
保持回路758,760,762によつてサンプ
リングされて保持される。適当なマトリツクス7
64が線形変態を行つて1組の3色の出力信号
(青、緑、赤)を生じる。
センサーのための1つの可能な読出し方式を示し
ている。全体的に700で示されたハイブリツド
形色彩像センサーは、光起電電荷がCCDの電荷
移送セル内に蓄積されるリニアCCDとして構成
されている。このCCDが適正にクロツクされる
と、チヤネル1およびチヤネル2からの光信号は
それぞれ出力接点714と716に順次移送され
る。適当な増巾後、この2つのチヤネルからの信
号は3つの出力回線752,754,756に対
するに対しスイツチング回路750により割当て
られる。この出力回線に生じる信号はサンプル兼
保持回路758,760,762によつてサンプ
リングされて保持される。適当なマトリツクス7
64が線形変態を行つて1組の3色の出力信号
(青、緑、赤)を生じる。
第8図には別の読出し方式が示されるが、この
場合別個の多重合チヤンネル形像感知域800に
光信号が蓄積され、この像感知域から光信号が並
列に移送ゲート804によつて多重合チヤネル
CCD素子802に対して移送される。チヤネル
1およびチヤネル2からの光信号はCCD内でそ
れぞれ出力接点814および816に対して移送
される。これ等の出力信号は第7図に示されたも
のと類似の方法で処理される。
場合別個の多重合チヤンネル形像感知域800に
光信号が蓄積され、この像感知域から光信号が並
列に移送ゲート804によつて多重合チヤネル
CCD素子802に対して移送される。チヤネル
1およびチヤネル2からの光信号はCCD内でそ
れぞれ出力接点814および816に対して移送
される。これ等の出力信号は第7図に示されたも
のと類似の方法で処理される。
線間移送タイプのハイブリツド形像感知素子列
は第9図に示される。個々の多重合感知域900
内で生成された光信号は、移送ゲート904によ
つて複数の垂直方向の線間CCD素子902に移
送される。各線からの光信号は次に移送ゲート9
07により水平方向のCCD素子906に対して
移送される。これ等の光信号は、第7図に示され
た方法と同様な方法で処理されるように出力ゲー
ト914と916に対しシフトされるのである。
は第9図に示される。個々の多重合感知域900
内で生成された光信号は、移送ゲート904によ
つて複数の垂直方向の線間CCD素子902に移
送される。各線からの光信号は次に移送ゲート9
07により水平方向のCCD素子906に対して
移送される。これ等の光信号は、第7図に示され
た方法と同様な方法で処理されるように出力ゲー
ト914と916に対しシフトされるのである。
第1図は本発明によるハイブリツド光感応素子
列の斜視図、第2図は本発明の望ましい実施態様
によるハイブリツド形色彩像感知素子列の一部を
示す縦断面図、第3a図は第2図のチヤネル構造
の偏倚されない状態を示す定性的なエネルギ帯域
図、第3b図は第2図のチヤネル構造の偏倚され
た状態を示す定性的なエネルギ帯域図、第4図は
本発明によるハイブリツド形色彩像感知素子列の
別のチヤネル構造を示す部分的縦断面図、第5a
図は第4図の偏倚されない状態の別のチヤネル構
造を示す定性的エネルギ帯図、第5b図は第4図
の偏倚された状態の別のチヤネル構造を示す定性
的エネルギ帯図、第6a図は上部チヤネルの相対
的なスペクトル感度を示すグラフ、第6b図は下
部チヤネルの相対的なスペクトル感度を示すグラ
フ、第6c図は黄フイルタの相対的な透過率を示
すグラフ、第6d図はシアン・フイルタの相対的
な透過率を示すグラフ、第6e図は広帯域遮断フ
イルタの相対的な透過率を示すグラフ、第6f図
はろ波後のチヤネルのスペクトル感度を示すグラ
フ、第7図は光信号がリニアCCDの電荷伝送チ
ヤネルにおいて生成される本発明によるリニア・
ハイブリツド形色彩像センサーの読出し構成を示
す図、第8図は光信号が別の光集中域で生成され
て読出しのため隣接のリニアCCDに送られる本
発明のリニア形色彩像センサーの別の読出し構成
を示す図、および第9図は本発明により構成され
る線間伝送タイプの面域色彩像センサーを示す図
である。 100……像センサー、102……電荷移送素
子、104……受光面、106……上部光感応チ
ヤネル、108……下部光感応チヤネル、11
0,112……透明移送極板、114,116…
…出力接点、120……黄フイルタ、122……
シアンフイルタ、124……広帯域遮断フイル
タ、202……P形ケイ素基板、206……N形
層、207……P形層、208……エピタキシヤ
ル層、210,212……極板、214,216
……接点、220,222……減色フイルタ素
子、224……広帯域遮断フイルタ。
列の斜視図、第2図は本発明の望ましい実施態様
によるハイブリツド形色彩像感知素子列の一部を
示す縦断面図、第3a図は第2図のチヤネル構造
の偏倚されない状態を示す定性的なエネルギ帯域
図、第3b図は第2図のチヤネル構造の偏倚され
た状態を示す定性的なエネルギ帯域図、第4図は
本発明によるハイブリツド形色彩像感知素子列の
別のチヤネル構造を示す部分的縦断面図、第5a
図は第4図の偏倚されない状態の別のチヤネル構
造を示す定性的エネルギ帯図、第5b図は第4図
の偏倚された状態の別のチヤネル構造を示す定性
的エネルギ帯図、第6a図は上部チヤネルの相対
的なスペクトル感度を示すグラフ、第6b図は下
部チヤネルの相対的なスペクトル感度を示すグラ
フ、第6c図は黄フイルタの相対的な透過率を示
すグラフ、第6d図はシアン・フイルタの相対的
な透過率を示すグラフ、第6e図は広帯域遮断フ
イルタの相対的な透過率を示すグラフ、第6f図
はろ波後のチヤネルのスペクトル感度を示すグラ
フ、第7図は光信号がリニアCCDの電荷伝送チ
ヤネルにおいて生成される本発明によるリニア・
ハイブリツド形色彩像センサーの読出し構成を示
す図、第8図は光信号が別の光集中域で生成され
て読出しのため隣接のリニアCCDに送られる本
発明のリニア形色彩像センサーの別の読出し構成
を示す図、および第9図は本発明により構成され
る線間伝送タイプの面域色彩像センサーを示す図
である。 100……像センサー、102……電荷移送素
子、104……受光面、106……上部光感応チ
ヤネル、108……下部光感応チヤネル、11
0,112……透明移送極板、114,116…
…出力接点、120……黄フイルタ、122……
シアンフイルタ、124……広帯域遮断フイル
タ、202……P形ケイ素基板、206……N形
層、207……P形層、208……エピタキシヤ
ル層、210,212……極板、214,216
……接点、220,222……減色フイルタ素
子、224……広帯域遮断フイルタ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 列状の複数の半導体像感知素子であつて、そ
の少くとも幾つかが第1と第2の光信号を生成す
るために重合された上部と下部の光感応チヤネル
を有し、前記上部と下部の光感応チヤネルの固有
のスペクトル感度が前記半導体像感知素子の物質
による光の吸収の相違により異なるように構成さ
れた前記複数の半導体像感知素子と、 前記列状の複数の半導体像感知素子上に配置さ
れた列状の複数の色フイルタ素子と、 を備えたことを特徴とし、更に前記列状の色フイ
ルタ素子が、 (1) 前記半導体像感知素子により生じる光信号
が、第1のスペクトル範囲内の光の波長に対す
る前記半導体像感知素子の感度を表わす1成分
と、第2のスペクトル範囲内の光の波長に対す
る前記半導体像感知素子の感度を表わす1成分
とを有するように前記半導体像感知素子のスペ
クトル感度を個々に調整するための第1の透過
率を有する複数の素子と、 (2) 前記半導体像感知素子により生じる光信号
が、前記第1のスペクトル範囲内の光の波長に
対する前記半導体像感知素子の感度を表わす1
成分と、第3の範囲内の光の波長に対する前記
半導体像感知素子の感度を表わす1成分とを有
するように前記半導体像感知素子のスペクトル
感度を個々に調整するための第2の透過率を有
する複数の素子と、 から成ることを特徴とするハイブリツド形色彩像
感知素子列。 2 前記上部の光感応チヤネルが前記半導体像感
知素子の物質の表面に対し約1ミクロンの深さ迄
延在することを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の素子列。 3 前記第1と第2と第3のスペクトル範囲内の
光の波長がそれぞれ緑、青、赤の波長に対応する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2
項記載の素子列。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US06/015,973 US4214264A (en) | 1979-02-28 | 1979-02-28 | Hybrid color image sensing array |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS55117931A JPS55117931A (en) | 1980-09-10 |
JPH0135290B2 true JPH0135290B2 (ja) | 1989-07-25 |
Family
ID=21774631
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2331480A Granted JPS55117931A (en) | 1979-02-28 | 1980-02-26 | Hybrid color image sensor array |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4214264A (ja) |
EP (1) | EP0015711B1 (ja) |
JP (1) | JPS55117931A (ja) |
DE (1) | DE3062858D1 (ja) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4277801A (en) * | 1980-02-04 | 1981-07-07 | Rca Corporation | Color filter having vertical color stripes with a nonintegral relationship to CCD photosensors |
US4882616A (en) * | 1981-06-29 | 1989-11-21 | Nippon Electric Co., Ltd. | Color filter for a solid state imaging device |
US4404586A (en) * | 1981-12-15 | 1983-09-13 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state color imager with stripe or mosaic filters |
US4443813A (en) * | 1981-12-15 | 1984-04-17 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state color imager with two layer three story structure |
US4536658A (en) * | 1983-01-05 | 1985-08-20 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Hybrid Schottky infrared focal plane array |
FR2540320B1 (fr) * | 1983-01-28 | 1986-08-22 | Thomson Csf | Dispositif a transfert de charge photosensible de type lineaire pour l'analyse d'images en couleurs |
US4514755A (en) * | 1983-07-08 | 1985-04-30 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state color imager with two layer three story structure |
US4589030A (en) * | 1983-07-25 | 1986-05-13 | Kley Victor B | Solid state camera |
JPS60130274A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-11 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
US4829368A (en) * | 1986-04-07 | 1989-05-09 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid color pickup apparatus |
EP0270567B1 (en) * | 1986-05-08 | 1996-10-23 | Santa Barbara Research Center | Infrared imager |
US4939369A (en) * | 1988-10-04 | 1990-07-03 | Loral Fairchild Corporation | Imaging and tracking sensor designed with a sandwich structure |
EP0568312A3 (en) * | 1992-04-27 | 1993-12-29 | Seiko Instr Inc | Semiconductor device with driver chip and methods of manufacture |
US5298771A (en) * | 1992-11-09 | 1994-03-29 | Xerox Corporation | Color imaging charge-coupled array with photosensitive layers in potential wells |
US5696626A (en) * | 1995-10-12 | 1997-12-09 | Xerox Corporation | Photosensitive silicon chip having a ridge near an end photosite |
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