JPH061828B2 - 視覚センサ− - Google Patents
視覚センサ−Info
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- JPH061828B2 JPH061828B2 JP61046577A JP4657786A JPH061828B2 JP H061828 B2 JPH061828 B2 JP H061828B2 JP 61046577 A JP61046577 A JP 61046577A JP 4657786 A JP4657786 A JP 4657786A JP H061828 B2 JPH061828 B2 JP H061828B2
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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
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
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- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、人間の目に代る視覚センサーに関するもので
ある。
ある。
さらに詳しくは、ＣＣＤ型，ＭＯＳ型，ＣＰＤ型，ＢＢ
Ｄ型等の半導体固体撮像素子のカラー化特性を改良し、
室内光でも色あざやかなカラー撮像を得ることができる
ビデオカメラや監視カメラやロボットの目等に使用され
るカラー化視覚センサーを提供するものである。
Ｄ型等の半導体固体撮像素子のカラー化特性を改良し、
室内光でも色あざやかなカラー撮像を得ることができる
ビデオカメラや監視カメラやロボットの目等に使用され
るカラー化視覚センサーを提供するものである。
従来の技術 従来、一般にカラー化視覚センサーとしては、半導体固
体撮像素子の素子表面のホトセンサーアレイにモザイク
状あるいはストライプ状の色フィルターアレイを位置合
せして装着し、この色フィルターにより固体撮像素子画
素部に入射してきた光をそれぞれの色要素に対応した光
に分光し、色信号としてホトセンサーで読み出すカラー
化固体撮像素子が用いられている。
体撮像素子の素子表面のホトセンサーアレイにモザイク
状あるいはストライプ状の色フィルターアレイを位置合
せして装着し、この色フィルターにより固体撮像素子画
素部に入射してきた光をそれぞれの色要素に対応した光
に分光し、色信号としてホトセンサーで読み出すカラー
化固体撮像素子が用いられている。
発明が解決しようとする問題点 ところが、これらのカラーフィルタ分光透過率は、例え
ば３色方式の場合、第３図に示す通りであり、実際にシ
リコン基板内のホトダイオードまで到達し、光電流とし
て利用される光は第３図中の斜線のみである。つまりカ
ラー化を行うと、必然的に白黒の場合に比べて感度は大
幅に劣化することになる。
ば３色方式の場合、第３図に示す通りであり、実際にシ
リコン基板内のホトダイオードまで到達し、光電流とし
て利用される光は第３図中の斜線のみである。つまりカ
ラー化を行うと、必然的に白黒の場合に比べて感度は大
幅に劣化することになる。
従って、光学感度を向上させるためには、シリコン基板
内に形成されたホトセンサーアレイであるシリコンホト
ダイオードの感度を向上させるか転送効率の向上あるい
は転送部や駆動部のノイズを減少させて増幅率を上げる
必要がある。さらにまた、色バランスを向上させるため
には、分光感度特性を視感度に合せる必要がある。とこ
ろが、転送効率を向上させたり、転送部や駆動部のノイ
ズを減少させることは、現状の半導体装置製造プロセス
（固体撮像素子の製造プロセス）を用いている限り限界
があった。一方、シリコンホトダイオードでは低い青感
度を向上させるために、シリコンホトダイオードの拡散
深さを浅くするとか、シリコンホトダイオードの代り
に、ホトセンサー膜として光導電膜、例えばＺｎＳｅ−
Ｚｎ１−ｘＣｄｘＴｅ（ニュービコン膜）やアモルファ
スシリコン等を半導体基板上に積層させることが提案さ
れている。
内に形成されたホトセンサーアレイであるシリコンホト
ダイオードの感度を向上させるか転送効率の向上あるい
は転送部や駆動部のノイズを減少させて増幅率を上げる
必要がある。さらにまた、色バランスを向上させるため
には、分光感度特性を視感度に合せる必要がある。とこ
ろが、転送効率を向上させたり、転送部や駆動部のノイ
ズを減少させることは、現状の半導体装置製造プロセス
（固体撮像素子の製造プロセス）を用いている限り限界
があった。一方、シリコンホトダイオードでは低い青感
度を向上させるために、シリコンホトダイオードの拡散
深さを浅くするとか、シリコンホトダイオードの代り
に、ホトセンサー膜として光導電膜、例えばＺｎＳｅ−
Ｚｎ１−ｘＣｄｘＴｅ（ニュービコン膜）やアモルファ
スシリコン等を半導体基板上に積層させることが提案さ
れている。
しかるに、第２図の特性に示されるごとく、シリコンホ
トダイオード、ニュービコン膜、アモルファスシリコン
（α−Ｓｉ）の相対感度特性は人間の目の視感度特性と
は大幅にズレており、人間の目に近いセンサーとしては
十分満足されるものではない。すなわち、従来のもので
は第２図に示す程度の分光感度を得るのが現状であり、
いずれも視感度特性とは大幅にズレている。例えばＳｉ
ダイオードでは浅く形成しても固体撮像素子をカラー化
する場合に必要な青感度（４００〜４８０ｎｍ領域）
は、１０〜２０％が限界であった。つまり、この場合実
際の色信号として取り出せる光電流は、青成分が非常に
少くなり、全体としての感度低下を来たしていた。ま
た、ニュービコン膜やアモルファスシリコン膜では、青
色感度は向上できるが、赤色感度が強すぎたり、さら
に、成膜工程が複雑であり、実用化されていない現状に
ある。
トダイオード、ニュービコン膜、アモルファスシリコン
（α−Ｓｉ）の相対感度特性は人間の目の視感度特性と
は大幅にズレており、人間の目に近いセンサーとしては
十分満足されるものではない。すなわち、従来のもので
は第２図に示す程度の分光感度を得るのが現状であり、
いずれも視感度特性とは大幅にズレている。例えばＳｉ
ダイオードでは浅く形成しても固体撮像素子をカラー化
する場合に必要な青感度（４００〜４８０ｎｍ領域）
は、１０〜２０％が限界であった。つまり、この場合実
際の色信号として取り出せる光電流は、青成分が非常に
少くなり、全体としての感度低下を来たしていた。ま
た、ニュービコン膜やアモルファスシリコン膜では、青
色感度は向上できるが、赤色感度が強すぎたり、さら
に、成膜工程が複雑であり、実用化されていない現状に
ある。
以上のような欠点に鑑み、本発明は、目の視感度に類似
した光電流をとり出し、全体としての色信号バランスを
改善することにより、カラー化固体撮像素子の光感度お
よび色バランスを向上することを目的とするものであ
る。
した光電流をとり出し、全体としての色信号バランスを
改善することにより、カラー化固体撮像素子の光感度お
よび色バランスを向上することを目的とするものであ
る。
問題点を解決するための手段 本発明は、センサー物質として、ニュービコン膜やアモ
ルファスシリコン膜のような従来より知られている光導
電膜の代わりに人間の視感度に類似した生体より抽出し
た視物質であるバクテリオロドプシンを含む細胞膜（紫
膜）を用い、従来のＳｉホトダイオードアレイ等に比べ
５００〜６００ｎｍの波長域で、光感度のよい視感度に
似た前記視物質の膜を固体撮像素子上に一体形成するこ
とにより、カラー化ホトセンサーとしての色信号バラン
スおよび感度を改善するものである。
ルファスシリコン膜のような従来より知られている光導
電膜の代わりに人間の視感度に類似した生体より抽出し
た視物質であるバクテリオロドプシンを含む細胞膜（紫
膜）を用い、従来のＳｉホトダイオードアレイ等に比べ
５００〜６００ｎｍの波長域で、光感度のよい視感度に
似た前記視物質の膜を固体撮像素子上に一体形成するこ
とにより、カラー化ホトセンサーとしての色信号バラン
スおよび感度を改善するものである。
作用 すなわち、生体物質から抽出した視物質であるバクテリ
オロドプシンを含む細胞膜（紫膜）の分光感度特性は、
第１図ｄに示すように人間の視感度曲線と非常によく似
ており、従って、カラーフィルタを通して得られる色信
号を人間の目で見ている条件にバランスよく合わせるこ
とが可能となり、色再現性の良好なカラー固体視覚セン
サーを実現できる。
オロドプシンを含む細胞膜（紫膜）の分光感度特性は、
第１図ｄに示すように人間の視感度曲線と非常によく似
ており、従って、カラーフィルタを通して得られる色信
号を人間の目で見ている条件にバランスよく合わせるこ
とが可能となり、色再現性の良好なカラー固体視覚セン
サーを実現できる。
実施例 第１図は本発明の一実施例の視覚センサを示し、１は下
地のｎ型Ｓｉ半導体基板（以下基板という）、２は画素
部領域、３は駆動部、４は金属配線、５は電極、６，
６′は絶縁膜、７はカラーフィルター、８はガラス基
板、９はフィルタ層、１０は透明電極、１１は視物質
膜、１２はコンタクト電極、13はn+拡散領域、１４はゲ
ート電極、１５はｐウェル拡散領域、１６はｎ型拡散部
である。
地のｎ型Ｓｉ半導体基板（以下基板という）、２は画素
部領域、３は駆動部、４は金属配線、５は電極、６，
６′は絶縁膜、７はカラーフィルター、８はガラス基
板、９はフィルタ層、１０は透明電極、１１は視物質
膜、１２はコンタクト電極、13はn+拡散領域、１４はゲ
ート電極、１５はｐウェル拡散領域、１６はｎ型拡散部
である。
上記センサーをさらに説明すると、例えば、第１図ａ〜
ｃに示すように、下地Ｓｉ半導体基板（以下基板とい
う）１の中央部に光学像を感知する画素部領域２が形成
され、この領域２は、画像に基づく信号電荷を蓄積する
電荷蓄積用拡散部と前記画像にもとずく信号電荷を電気
信号として転送する電荷転送領域となる電荷結合素子
（ＣＣＤ）等で構成されている。さらに、この画素部２
の周囲には、画素部２を駆動するシフトレジスタあるい
はＣＣＤ等よりなる駆動部３が設けられており、全体と
してＣＣＤ型固体撮像素子を構成している。次に、第１
図ｃに示すように、前記電荷蓄積用のn型拡散部１６と
それぞれの画素に対応したホトセンサーとなる視物質膜
（後述する）を接続するためのコンタクト電極１２を形
成する。
ｃに示すように、下地Ｓｉ半導体基板（以下基板とい
う）１の中央部に光学像を感知する画素部領域２が形成
され、この領域２は、画像に基づく信号電荷を蓄積する
電荷蓄積用拡散部と前記画像にもとずく信号電荷を電気
信号として転送する電荷転送領域となる電荷結合素子
（ＣＣＤ）等で構成されている。さらに、この画素部２
の周囲には、画素部２を駆動するシフトレジスタあるい
はＣＣＤ等よりなる駆動部３が設けられており、全体と
してＣＣＤ型固体撮像素子を構成している。次に、第１
図ｃに示すように、前記電荷蓄積用のn型拡散部１６と
それぞれの画素に対応したホトセンサーとなる視物質膜
（後述する）を接続するためのコンタクト電極１２を形
成する。
さらに、視物質（バクテリオロドプシンを含む細胞膜
（紫膜））を膜状に形成したホトセンサーとなる視物質
膜１１を画素部２全面に積層した後、透明電極（例えば
ＩＴＯ膜）１０を画素部領域２上全面に形成し、モザイ
ク状あるいはストライプ状のカラーフィルタ７を画素部
前面に接着する。
（紫膜））を膜状に形成したホトセンサーとなる視物質
膜１１を画素部２全面に積層した後、透明電極（例えば
ＩＴＯ膜）１０を画素部領域２上全面に形成し、モザイ
ク状あるいはストライプ状のカラーフィルタ７を画素部
前面に接着する。
第１図ａ，ｂでは、あらかじめガラス板８上にカラーフ
ィルタ層９が形成されたものを接着剤を介し透明電極１
０上に接着した場合を示してあるが、透明電極１０上に
カラーフィルター層９を直接形成してもよい。
ィルタ層９が形成されたものを接着剤を介し透明電極１
０上に接着した場合を示してあるが、透明電極１０上に
カラーフィルター層９を直接形成してもよい。
なお、第１図ａ，ｂにおいて、配線４は駆動部間を接続
する金属配線であり、電極５は外部リードに接続するた
めの電極（パッド）である。
する金属配線であり、電極５は外部リードに接続するた
めの電極（パッド）である。
また、第１図ｃは、ＣＣＤ型固体撮像素子の１画素部分
（第１図Ａ）の断面拡大図を示し、ホトセンサーとなる
視物質膜１１で光電変換された信号電荷は拡散部１６に
蓄積され、n+拡散領域１３には、６をゲート絶縁膜とし
ポリシリコンゲート電極１４をゲートするＭＯＳトラン
ジスタにて信号電荷が拡散部１６から転送される。
（第１図Ａ）の断面拡大図を示し、ホトセンサーとなる
視物質膜１１で光電変換された信号電荷は拡散部１６に
蓄積され、n+拡散領域１３には、６をゲート絶縁膜とし
ポリシリコンゲート電極１４をゲートするＭＯＳトラン
ジスタにて信号電荷が拡散部１６から転送される。
なお、バクテリオロドプシンを含む好塩菌より単離して
得ることができる紫膜１１をホトセンサー膜として用い
る場合にはラングミュアー・プロジェクト法や電着法を
用いることで容易に視物質膜として薄膜形成できる。
得ることができる紫膜１１をホトセンサー膜として用い
る場合にはラングミュアー・プロジェクト法や電着法を
用いることで容易に視物質膜として薄膜形成できる。
なお、上記実施例では、２次元ＣＣＤ型固体撮像素子の
ソース電極に視物質を接続した場合を示したが、ゲート
電極に視物質を接続しても同様の効果が得られることは
言うまでもない。また、一次元のセンサーに利用できる
ことも明らかである。さらにまた、本発明において視物
質としては、好塩菌以外の生物より抽出したバクテリオ
ロドプシンを安定化させて用いることも可能となる。
ソース電極に視物質を接続した場合を示したが、ゲート
電極に視物質を接続しても同様の効果が得られることは
言うまでもない。また、一次元のセンサーに利用できる
ことも明らかである。さらにまた、本発明において視物
質としては、好塩菌以外の生物より抽出したバクテリオ
ロドプシンを安定化させて用いることも可能となる。
発明の効果 以上述べてきたように、固体撮像素子のホトセンサーと
して、バクテリオロドプシンを含む細胞膜（紫膜）を用
いることにより、第１図ｄに示すように人間の視感度と
同様な分光感度特性を持つ高感度な視覚センサーを実現
できる。さらにまた、ストライプ状またはモザイク状カ
ラーフィルタと一体化することにより、従来必要であっ
た赤外カットフィルターを用いなくても色バランスの優
れたカラー化視覚センサーを実現できる。
して、バクテリオロドプシンを含む細胞膜（紫膜）を用
いることにより、第１図ｄに示すように人間の視感度と
同様な分光感度特性を持つ高感度な視覚センサーを実現
できる。さらにまた、ストライプ状またはモザイク状カ
ラーフィルタと一体化することにより、従来必要であっ
た赤外カットフィルターを用いなくても色バランスの優
れたカラー化視覚センサーを実現できる。
第１図ａは本発明の一実施例の視覚センサーの平面図、
第１図ｂは同ａのＸ―Ｘ′線における断面図、第１図ｃ
は同ｂ中のＡ部の拡大断面図、第１図ｄは本発明で用い
る紫膜の分光感度特性を示す図、第２図は一般の固体撮
像素子で用いられているシリコンホトダイオード等の分
光感度特性図、第３図は一般に用いられているＲ．Ｇ．
Ｂ型モザイクフィルタおよび赤外カットフィルタの分光
透過率を示す図である。 ２……固体撮像素子の画素部、１０……透明電極、１１
……視物質膜、１２……コンタクト電極。
第１図ｂは同ａのＸ―Ｘ′線における断面図、第１図ｃ
は同ｂ中のＡ部の拡大断面図、第１図ｄは本発明で用い
る紫膜の分光感度特性を示す図、第２図は一般の固体撮
像素子で用いられているシリコンホトダイオード等の分
光感度特性図、第３図は一般に用いられているＲ．Ｇ．
Ｂ型モザイクフィルタおよび赤外カットフィルタの分光
透過率を示す図である。 ２……固体撮像素子の画素部、１０……透明電極、１１
……視物質膜、１２……コンタクト電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 7210−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｂ (72)発明者 津田 圭四郎 茨城県新治郡桜村吾妻３丁目941棟 (72)発明者 小川 一文 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 審査官 内野 春喜
Claims (1)
- 【請求項１】カラー化用の固体撮像素子の電荷蓄積領域
および電荷転送領域を含む画素部領域上に、光の強さに
応じて光電流または光起電力を生じるバクテリオロドプ
シンを含む視物質膜を、前記蓄積領域に接続されたコン
タクト電極と透明電極に挟んで形成したことを特徴とす
る視覚センサー。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61046577A JPH061828B2 (ja) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | 視覚センサ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61046577A JPH061828B2 (ja) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | 視覚センサ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62203367A JPS62203367A (ja) | 1987-09-08 |
| JPH061828B2 true JPH061828B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=12751154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61046577A Expired - Lifetime JPH061828B2 (ja) | 1986-03-04 | 1986-03-04 | 視覚センサ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061828B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19918359C2 (de) * | 1999-04-22 | 2002-10-31 | Deckel Maho Gmbh | Werkzeugmaschine mit einer Arbeitsraumabdeckung |
| JP2012169584A (ja) * | 2011-01-27 | 2012-09-06 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子及び撮像装置 |
-
1986
- 1986-03-04 JP JP61046577A patent/JPH061828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62203367A (ja) | 1987-09-08 |
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