JPH0652802B2 - 受光装置 - Google Patents
受光装置Info
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- JPH0652802B2 JPH0652802B2 JP59236711A JP23671184A JPH0652802B2 JP H0652802 B2 JPH0652802 B2 JP H0652802B2 JP 59236711 A JP59236711 A JP 59236711A JP 23671184 A JP23671184 A JP 23671184A JP H0652802 B2 JPH0652802 B2 JP H0652802B2
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
- G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
-
- 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
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- H01L31/20—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof such devices or parts thereof comprising amorphous semiconductor materials
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の属する技術分野］ 本発明は、色センサー等の受光装置に関する。
［発明の技術的背景とその問題点］ 単結晶シリコンや非晶質シリコン(a-si)を用いた色セン
サーは、従来より知られている。
サーは、従来より知られている。
第13図に、従来例（特開昭58-106863，特開昭58-3158
5，特開昭58-12585，特開昭58-12586，特開昭58-1258
7，特開昭58-12588，特開昭58-12589）としてのa-si色
センサーの構造断面図を示す。(2)はガラスなどの透光
性基板で、(4R),(4G),(4B)は透光性基板(2)の一方の主
面に設けられた３個の感光領域で、これらの感光領域は
透光性基板(2)側から透光性電極(6R),(6G),(6B)全領域
に渡つて一様に形成された非晶質半導体からなる光活性
層(8)及び金属電極(10R),(10G),(10B)が積層された構造
となつている。(12R),(12G),(12B)は、夫々赤色、緑
色、青色フイルターで、感光領域(4R),(4G),(4B)に対向
するように配置されている。(8)の光活性層はPIN型a-si
フオトダイオードなどで構成されている。以上の様な構
成により、各感光領域(4R),(4G),(4B)は、夫々赤色、緑
色、青色を感知し、出力信号のレベルから、入射光の組
成及び強度を知ることができる。
5，特開昭58-12585，特開昭58-12586，特開昭58-1258
7，特開昭58-12588，特開昭58-12589）としてのa-si色
センサーの構造断面図を示す。(2)はガラスなどの透光
性基板で、(4R),(4G),(4B)は透光性基板(2)の一方の主
面に設けられた３個の感光領域で、これらの感光領域は
透光性基板(2)側から透光性電極(6R),(6G),(6B)全領域
に渡つて一様に形成された非晶質半導体からなる光活性
層(8)及び金属電極(10R),(10G),(10B)が積層された構造
となつている。(12R),(12G),(12B)は、夫々赤色、緑
色、青色フイルターで、感光領域(4R),(4G),(4B)に対向
するように配置されている。(8)の光活性層はPIN型a-si
フオトダイオードなどで構成されている。以上の様な構
成により、各感光領域(4R),(4G),(4B)は、夫々赤色、緑
色、青色を感知し、出力信号のレベルから、入射光の組
成及び強度を知ることができる。
しかしながら、赤色、緑色、青色のカラーフイルターが
上記従来の色センサーでは不可欠であり、構造コストが
高くなる原因となつていた。更に、各種の波長を有する
光が混在した入射光を、光の３原色である赤、緑、青色
成分に分割するためには、最大限３個の感光領域が１単
位受光素子として平面的に配置される必要があり、解像
度の向上に対する阻害要因となつていた。
上記従来の色センサーでは不可欠であり、構造コストが
高くなる原因となつていた。更に、各種の波長を有する
光が混在した入射光を、光の３原色である赤、緑、青色
成分に分割するためには、最大限３個の感光領域が１単
位受光素子として平面的に配置される必要があり、解像
度の向上に対する阻害要因となつていた。
この問題の解決策の一方法として、感光領域を積層した
受光装置が提案されている（特開昭59-4183，特開昭59-
4184）。これは、各感光領域で発生する光電流の大きさ
の比によつて、入射光色を検知する方法である。
受光装置が提案されている（特開昭59-4183，特開昭59-
4184）。これは、各感光領域で発生する光電流の大きさ
の比によつて、入射光色を検知する方法である。
しかしながら、この方法は、単色光が入射する場合にの
み有効であり、種々の色成分が混在した入射光を各種の
色成分に識別することは困難であつた。また、光電流の
比を検知した後に、その比に対応する色を決定するなど
検知法も複雑であるという問題があつた。
み有効であり、種々の色成分が混在した入射光を各種の
色成分に識別することは困難であつた。また、光電流の
比を検知した後に、その比に対応する色を決定するなど
検知法も複雑であるという問題があつた。
［発明の目的］ 本発明は、上述した従来装置の問題点を改良したもので
あり、１個の感光領域単独で、赤、緑、青色などの各種
色フイルターを具備せずに、入射光の色成分を容易に検
知し得る電圧検知型の受光装置を提供するとともに、従
来よりも解像度の高い受光装置を提供することを目的と
する。
あり、１個の感光領域単独で、赤、緑、青色などの各種
色フイルターを具備せずに、入射光の色成分を容易に検
知し得る電圧検知型の受光装置を提供するとともに、従
来よりも解像度の高い受光装置を提供することを目的と
する。
［発明の概要］ 本発明は順方向に直列に接続され、各々異なる感光波長
領域を有する複数の光起電力セルから構成されるセル群
と、前記セル群の両端を電気的に接続して、電気的な閉
回路を形成するための接続手段を備え、前記各光起電力
セルの両端部に発生する電圧を検出して、受光装置に入
射する光の色成分を求めるようにした受光装置を得るも
のである。
領域を有する複数の光起電力セルから構成されるセル群
と、前記セル群の両端を電気的に接続して、電気的な閉
回路を形成するための接続手段を備え、前記各光起電力
セルの両端部に発生する電圧を検出して、受光装置に入
射する光の色成分を求めるようにした受光装置を得るも
のである。
［発明の効果］ 本発明による受光装置によれば、受光側に各種色フイル
ターを具備せずに、入射光の色成分を検知することがで
きる。
ターを具備せずに、入射光の色成分を検知することがで
きる。
従来は、例えば赤、緑、青色フイルターを用いた３種の
感光領域の平面配置して入射光色の識別を行つてきた
が、本発明に従い例えば積層型に各フオトダイオードを
直列接続するように構成すれば、平面的に見て１種の感
光領域で入射光色を識別できる。その結果、入射光色の
解像度を大きく向上させることができる。
感光領域の平面配置して入射光色の識別を行つてきた
が、本発明に従い例えば積層型に各フオトダイオードを
直列接続するように構成すれば、平面的に見て１種の感
光領域で入射光色を識別できる。その結果、入射光色の
解像度を大きく向上させることができる。
ある波長成分（色成分）の入射光強度とその色成分を割
り当てられた各フオトダイオードの両端に発生する電圧
は、(16),(20)式で示される通り比例するので、入射光
強度も容易に知ることができる。また直列接続するフオ
トダイオードの数を増加させれば、入射光色を識別する
感度を上げることができる。例えば、感光性のないダイ
オードを接続するだけで、感度を上げることも可能であ
る。さらに本発明の受光装置は、入射光強度が弱い場合
において、むしろ、容易にその受光を実現できるという
特徴を有している。すなわち微弱光下でも、色センサ
ー，イメージセンサなどの用途に用いることができるの
である。
り当てられた各フオトダイオードの両端に発生する電圧
は、(16),(20)式で示される通り比例するので、入射光
強度も容易に知ることができる。また直列接続するフオ
トダイオードの数を増加させれば、入射光色を識別する
感度を上げることができる。例えば、感光性のないダイ
オードを接続するだけで、感度を上げることも可能であ
る。さらに本発明の受光装置は、入射光強度が弱い場合
において、むしろ、容易にその受光を実現できるという
特徴を有している。すなわち微弱光下でも、色センサ
ー，イメージセンサなどの用途に用いることができるの
である。
［発明の実施例］ 以下本発明の実施例を動作原理とともに詳細に説明す
る。先ず第１図に、本発明による受光装置の等価回路の
一例を示す。この等価回路は光の入射方向と、各光起電
力セル（フオトダイオード）の極性がそろつている場合
を示している。第１図において、(20-1),(20-2),…,(20
-n)は各フオトダイオードを表わし、Vaは両端の端子１
と端子n+1の間に印加されている電圧である。V1,V2…，
Vnは、各フオトダイオードに印加される電圧である。電
圧は、符号が正のとき順方向，負の時逆方向電圧を意味
する。R1,R2,…，Rnは、各フオトダイオードの並列抵抗
を示す。各フオトダイオード直列抵抗は、各フオトダイ
オードを流れる電流Im（ｍ＝1,2,…ｎ）が十分小さくな
るように設計すれば省略できる。
る。先ず第１図に、本発明による受光装置の等価回路の
一例を示す。この等価回路は光の入射方向と、各光起電
力セル（フオトダイオード）の極性がそろつている場合
を示している。第１図において、(20-1),(20-2),…,(20
-n)は各フオトダイオードを表わし、Vaは両端の端子１
と端子n+1の間に印加されている電圧である。V1,V2…，
Vnは、各フオトダイオードに印加される電圧である。電
圧は、符号が正のとき順方向，負の時逆方向電圧を意味
する。R1,R2,…，Rnは、各フオトダイオードの並列抵抗
を示す。各フオトダイオード直列抵抗は、各フオトダイ
オードを流れる電流Im（ｍ＝1,2,…ｎ）が十分小さくな
るように設計すれば省略できる。
光が入射すると、ｍ番目のフオトダイオードにはΔi
m（ｍ＝1,2,…,n）の光電流が発生する。ｍ番目にダイ
オードを配置する場合には、Δim＝０とすれば良い。同
様に、ｍ番目のフオトダイオードに光が入らないように
構成されている場合においても、Δim＝０とすれば良
い。各フオトダイオードは直列に接続されているので、
各フオトダイオードを流れる電流Imの変動分ΔIm（ｍ＝
1,2,…,n）は、端子１と端子n+1間を流れる電流Ｉの変
動分ΔＩに等しくなる。光電流Δim（ｍ＝1,2,…,n）の
値が異なる場合、上記の条件を満たすように、ｍ番目の
フオトダイオードの両端子、端子ｍと端子m+1の間に、
電圧ΔVm（ｍ＝1,2,…,n）が変動分として発生すること
になる。印加電圧Vaが一定である限り、ΔVm（ｍ＝1,2,
…,n）の総和は零ボルトであるのは言うまでもない。
m（ｍ＝1,2,…,n）の光電流が発生する。ｍ番目にダイ
オードを配置する場合には、Δim＝０とすれば良い。同
様に、ｍ番目のフオトダイオードに光が入らないように
構成されている場合においても、Δim＝０とすれば良
い。各フオトダイオードは直列に接続されているので、
各フオトダイオードを流れる電流Imの変動分ΔIm（ｍ＝
1,2,…,n）は、端子１と端子n+1間を流れる電流Ｉの変
動分ΔＩに等しくなる。光電流Δim（ｍ＝1,2,…,n）の
値が異なる場合、上記の条件を満たすように、ｍ番目の
フオトダイオードの両端子、端子ｍと端子m+1の間に、
電圧ΔVm（ｍ＝1,2,…,n）が変動分として発生すること
になる。印加電圧Vaが一定である限り、ΔVm（ｍ＝1,2,
…,n）の総和は零ボルトであるのは言うまでもない。
光が入射する前の等価回路は、以下の式で表現すること
ができる。
ができる。
Ｉ＝Im……(1)（ｍ＝1,2,…,n） ここで、ｑは電子電荷，Iomとηｍは夫々ｍ番目のフオ
トダイオードの飽和電流値とダイオードフアクターη
値，ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。
トダイオードの飽和電流値とダイオードフアクターη
値，ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度である。
光が入射した場合の等価回路は、以下の式で表現するこ
とができる。
とができる。
ΔＩ＝ΔIm……(4)（ｍ＝1,2,…,n） (3)式と(6)式より ここでｐ．ΔVmがηmkTより十分小さくなるように設計
すれば、(7)式は近似的に以下の式で表わせる。
すれば、(7)式は近似的に以下の式で表わせる。
以上の式をまとめると (4),(5),(9)式より、ΔＩ，ΔVmは下式で表わせる。
フオトン数密度の波長分布がＦ（λ）で示されるような
光が、フオトダイオード(20-1)側から受光装置内に入光
する場合を考える。
光が、フオトダイオード(20-1)側から受光装置内に入光
する場合を考える。
ｍ番目のフオトダイオードは、（ｍ−１）個のフオトダ
イオードを通過した光を受光する。その場合において、
ｍ番目のフオトダイオードがηm（λ）で示されるよう
な収集効率の波長分布を有しているとする。
イオードを通過した光を受光する。その場合において、
ｍ番目のフオトダイオードがηm（λ）で示されるよう
な収集効率の波長分布を有しているとする。
ｍ番目のフオトダイオードに発生する光電流ΔimはＦ
（λ）．ηm（λ）を全波長域で積分した値になる。
（λ）．ηm（λ）を全波長域で積分した値になる。
Δim＝ｑ∫Ｆ（λ）ηm（λ）ｄλ……(14)（ｍ＝1,2,
…,n） (14)式を(12),(13)式に代入するとΔＩ，ΔVmは下式で
表わせる。
…,n） (14)式を(12),(13)式に代入するとΔＩ，ΔVmは下式で
表わせる。
(10)式に示されるWm値（ｍ＝1,2,…,n）について考え
る。
る。
通常のダイオードにおいては、Ｔが室温とすると、 の関係が成立する。
従つて、Vmの値が正の値で十分小さい場合、零ボルトの
場合、あるいは負の値の場合はいずれの場合において
も、 より十分小さくなり得る。即ち、各ダイオードの空乏層
が広く、少数キヤリアの注入が無視できるような領域に
Vmを設定すれば良い。
場合、あるいは負の値の場合はいずれの場合において
も、 より十分小さくなり得る。即ち、各ダイオードの空乏層
が広く、少数キヤリアの注入が無視できるような領域に
Vmを設定すれば良い。
この条件はVaを所望の値に設定すれば、容易に実現でき
る。実用的には、Va＝０ボルトとし、Vm＝０ボルト（ｍ
＝1,2,…,n）とするのが望ましい。なぜならば、ΔV
mは、そのままｍ番目のフオトダイオードの両端の端子
間電圧として容易に検知できるからである。
る。実用的には、Va＝０ボルトとし、Vm＝０ボルト（ｍ
＝1,2,…,n）とするのが望ましい。なぜならば、ΔV
mは、そのままｍ番目のフオトダイオードの両端の端子
間電圧として容易に検知できるからである。
すると(10)式は とみなせる。
各フオトダイオードの並列抵抗Rmが等しくなるように設
計することは、比較的容易に達成できる。例えば、各フ
オトダイオードの両端の接続端子間に、各フオトダイオ
ード固有の並列抵抗が無視され得る程度の大きさを有す
る抵抗を等しく接続すれば良い。
計することは、比較的容易に達成できる。例えば、各フ
オトダイオードの両端の接続端子間に、各フオトダイオ
ード固有の並列抵抗が無視され得る程度の大きさを有す
る抵抗を等しく接続すれば良い。
その結果、Wmの値を各フオトダイオードにおいて等しく
することができる。つまり、 Ｗ＝Wm……(18)（ｍ＝1,2,…,n） (18)式を(15),(16)式に代入する。
することができる。つまり、 Ｗ＝Wm……(18)（ｍ＝1,2,…,n） (18)式を(15),(16)式に代入する。
光が入射されることによつて、ｍ番目のフオトダイオー
ド（ダイオードを含む）の両端に発生する電圧ΔVmは(1
3)式で示された。各フオトダイオード（ダイオードを含
む）のWm値（ｍ＝1,2,…,n）を等しく設計することによ
り、式は簡略化され、ΔVmは(20)式で表わされることが
明らかとなつた。
ド（ダイオードを含む）の両端に発生する電圧ΔVmは(1
3)式で示された。各フオトダイオード（ダイオードを含
む）のWm値（ｍ＝1,2,…,n）を等しく設計することによ
り、式は簡略化され、ΔVmは(20)式で表わされることが
明らかとなつた。
以下、(20)式に従つて本発明による受光装置の機能につ
いて述べる。
いて述べる。
Ｆ（λ）が、各フオトダイオードのηk（λ）（ｋ＝1,
2,…,n）のうち特にｍ番目のフオトダイオードη
m（λ）と重なりが強い場合、Sm1の値はSm2の値よりも
十分大きくなり、ΔVmは正の値をとる。Ｆ（λ）とηm
（λ）の重なりが小さくなるにつれて、Sm1が減少し、S
m2が増加するのでΔVmの絶対値は減少する。更にＦ
（λ）とηm（λ）の重なりが小さくなれば、最終的に
ΔVmは負の値をとるようになる。
2,…,n）のうち特にｍ番目のフオトダイオードη
m（λ）と重なりが強い場合、Sm1の値はSm2の値よりも
十分大きくなり、ΔVmは正の値をとる。Ｆ（λ）とηm
（λ）の重なりが小さくなるにつれて、Sm1が減少し、S
m2が増加するのでΔVmの絶対値は減少する。更にＦ
（λ）とηm（λ）の重なりが小さくなれば、最終的に
ΔVmは負の値をとるようになる。
すなわち、ΔVmの符号とその絶対値は、Ｆ（λ）とηm
（λ）の関数としての重なりの程度を示すことが判る。
（λ）の関数としての重なりの程度を示すことが判る。
各フオトダイオードに対して、それらのηm（λ）（ｍ
＝1,2,…,n）に応じた色を割り当てれば、正電圧を発生
するフオトダイオードの位置番号とその正電圧の大きさ
を検出することによつて、Ｆ（λ）の中に含まれる色成
分の種類と強度を容易に識別することができる。
＝1,2,…,n）に応じた色を割り当てれば、正電圧を発生
するフオトダイオードの位置番号とその正電圧の大きさ
を検出することによつて、Ｆ（λ）の中に含まれる色成
分の種類と強度を容易に識別することができる。
入射光の色成分を識別する感度を上げるには、直列接続
するフオトダイオード（ダイオードを含む）の数ｎを増
加させれば良い。
するフオトダイオード（ダイオードを含む）の数ｎを増
加させれば良い。
(8)式が導出される条件として、ｑΔVm＜＜ηmkTが必要
であることは既に述べた。この条件は、必要ならば、入
射光量を調節し得るフイルターを用いることによつて容
易に満たすことができる。
であることは既に述べた。この条件は、必要ならば、入
射光量を調節し得るフイルターを用いることによつて容
易に満たすことができる。
各フオトダイオード（ダイオードを含む）固有の並列抵
抗Rmの大きさを調節することにより、Wmの値も調節でき
るので、入射光量を調節するフイルターを具備せずと
も、ΔVmの値を小さくすることができ、ｑΔVm＜＜ηmk
Tの条件を満たすこともできる。この場合、各フオトダ
イオード（ダイオードを含む）の両端の接続端子間に、
人為的に適当な大きさの抵抗を接続してWmの値を調節し
ても良い。
抗Rmの大きさを調節することにより、Wmの値も調節でき
るので、入射光量を調節するフイルターを具備せずと
も、ΔVmの値を小さくすることができ、ｑΔVm＜＜ηmk
Tの条件を満たすこともできる。この場合、各フオトダ
イオード（ダイオードを含む）の両端の接続端子間に、
人為的に適当な大きさの抵抗を接続してWmの値を調節し
ても良い。
各フオトダイオード（ダイオードを含む）固有の並列抵
抗が無視され得る程度の抵抗を等しく接続すれば、Wm値
（ｍ＝1,2,…,n）を等しくすることも容易である。
抗が無視され得る程度の抵抗を等しく接続すれば、Wm値
（ｍ＝1,2,…,n）を等しくすることも容易である。
(5)式により、入射光により各フオトダイオード（ダイ
オードを含む）の両端に発生する電圧の総和の零であ
る。従つて、ｎ個のフオトダイオード（ダイオードを含
む）を直列接続すれば、最大限（ｎ−１）種の色成分に
入射光色を識別し得るのである。
オードを含む）の両端に発生する電圧の総和の零であ
る。従つて、ｎ個のフオトダイオード（ダイオードを含
む）を直列接続すれば、最大限（ｎ−１）種の色成分に
入射光色を識別し得るのである。
以下さらに本発明の実施例を具体的に説明する。先ず、
第１の実施例として２種のフオトダイオードを積層型に
直列接続して構成した受光装置の実施例を説明する。
第１の実施例として２種のフオトダイオードを積層型に
直列接続して構成した受光装置の実施例を説明する。
第２図(a),(b)は、その構造模式図及びその具体的構造
断面図の一例を示すものである。Alなどの裏面電極(24)
を具備したｐ型polyc-Si基板(21a)上にｎ型の微結晶シ
リコン(uc-Si)(26b)を300nmを積層して主に赤外光を検
知するフオトダイオード(26IR)を形成した後、透明導電
層としてITO(Indium-Tin-Oxide)層又はSnO2(28)を70nm
スパツタにより形成し、更にＰ型a-Si層(30a)を100nm，
Ｉ型のa-Si層(30b)を500nm，Ｎ型のa-Si層(30c)を20nm
順次積層することにより可視光を検知するＰＩＮ型のフ
オトダイオード(30V)を形成する。最後に、反射防止膜
も兼ねて、ITO(32)を80nm受光側に形成している。ま
た、具体的構造としては第２図(b)に示すように、下部
のフオトダイオード(26IR)と上部のフオトダイオード(3
0V)との表面積を異ならせて製造しても良いし、また外
部取り出し用電極としてITO(28),(32)にさらにAl電極を
形成しても良い。
断面図の一例を示すものである。Alなどの裏面電極(24)
を具備したｐ型polyc-Si基板(21a)上にｎ型の微結晶シ
リコン(uc-Si)(26b)を300nmを積層して主に赤外光を検
知するフオトダイオード(26IR)を形成した後、透明導電
層としてITO(Indium-Tin-Oxide)層又はSnO2(28)を70nm
スパツタにより形成し、更にＰ型a-Si層(30a)を100nm，
Ｉ型のa-Si層(30b)を500nm，Ｎ型のa-Si層(30c)を20nm
順次積層することにより可視光を検知するＰＩＮ型のフ
オトダイオード(30V)を形成する。最後に、反射防止膜
も兼ねて、ITO(32)を80nm受光側に形成している。ま
た、具体的構造としては第２図(b)に示すように、下部
のフオトダイオード(26IR)と上部のフオトダイオード(3
0V)との表面積を異ならせて製造しても良いし、また外
部取り出し用電極としてITO(28),(32)にさらにAl電極を
形成しても良い。
フオトダイオード(30V),(26IR)は、Si,Ge,AlAs,AlSb,Ga
P,GaAs,GaAlAs,GaSb,InP,InAs,InSb,ZnS(hex),ZnSe,ZnT
e,CdS(hex),CdTe,SiC(hex),PbTe,Cu2S,CdSe(hex)等の半
導体材料を組合せて構成することにより、各禁制帯幅に
応じた任意の波長を検知することができる。
P,GaAs,GaAlAs,GaSb,InP,InAs,InSb,ZnS(hex),ZnSe,ZnT
e,CdS(hex),CdTe,SiC(hex),PbTe,Cu2S,CdSe(hex)等の半
導体材料を組合せて構成することにより、各禁制帯幅に
応じた任意の波長を検知することができる。
a-Siとμｃ−Si層は、導入ガスに13.56MHZの高周波電力
を印加し、グロー放電分解法により形成すれば良く、基
板温度は150〜250℃の範囲内、ガス圧力は１〜２Torrの
範囲内に設定すれば良い。またＰ型a-Siを形成するとき
は、シラン(SiH4)ガスとジボラン(B2H6)ガス，Ｉ型a-Si
を形成するときはシランガス，Ｎ型a-Siを形成するとき
はシランガスとホスフイン(PH3)ガスを、プラズマ反応
炉中に導入すれば良い。
を印加し、グロー放電分解法により形成すれば良く、基
板温度は150〜250℃の範囲内、ガス圧力は１〜２Torrの
範囲内に設定すれば良い。またＰ型a-Siを形成するとき
は、シラン(SiH4)ガスとジボラン(B2H6)ガス，Ｉ型a-Si
を形成するときはシランガス，Ｎ型a-Siを形成するとき
はシランガスとホスフイン(PH3)ガスを、プラズマ反応
炉中に導入すれば良い。
入射光の波長に応じて、フオトダイオード(30V)の両端
には、電圧34V（ΔVV）が発生し、フオトダイオード(26
IR)の両端には、電圧34IR（ΔVIR)が発生する。(36)は
受光装置の両端を電気的に接続する閉回路であり、(38)
は両端に電圧を印加するための電源である。本実施例で
は、(36)の閉回路を短絡させて構成している。ここで各
フオトダイオード(30V),(41IR)のWm値，ηm（λ）を夫
々、WV，ηV（λ）とWIR，ηIR（λ）と記せば、ΔVVと
ΔVIRは(16)式より以下のように表わすことができる。
には、電圧34V（ΔVV）が発生し、フオトダイオード(26
IR)の両端には、電圧34IR（ΔVIR)が発生する。(36)は
受光装置の両端を電気的に接続する閉回路であり、(38)
は両端に電圧を印加するための電源である。本実施例で
は、(36)の閉回路を短絡させて構成している。ここで各
フオトダイオード(30V),(41IR)のWm値，ηm（λ）を夫
々、WV，ηV（λ）とWIR，ηIR（λ）と記せば、ΔVVと
ΔVIRは(16)式より以下のように表わすことができる。
第３図に、各フオトダイオードの収集効率スペクトルη
V（λ），ηIR（λ）と、1011〜1012(photons/sec）の
範囲にある一定の強度を有する単色光を照射した場合に
発生する電圧スペクトルΔVV（λ）を示す。
V（λ），ηIR（λ）と、1011〜1012(photons/sec）の
範囲にある一定の強度を有する単色光を照射した場合に
発生する電圧スペクトルΔVV（λ）を示す。
ηV（λ）＝ηIR（λ）となるような波長λは約650nmで
あり、(22)式に従つて、λ＜650nmでは、ΔVVは正電圧
となり、λ＞650nmではΔVVは負電圧となつた。すなわ
ち、フオトダイオード(30V)は、両端に発生する正電圧
によつて可視光を感知し、フオトダイオード(26IR)は、
同様に赤外光を主として検知することができる。
あり、(22)式に従つて、λ＜650nmでは、ΔVVは正電圧
となり、λ＞650nmではΔVVは負電圧となつた。すなわ
ち、フオトダイオード(30V)は、両端に発生する正電圧
によつて可視光を感知し、フオトダイオード(26IR)は、
同様に赤外光を主として検知することができる。
次に本発明による受光装置を色センサーに応用した第２
の実施例を説明する。第４図，第５図に色センサーの構
造断面模式図を示す。第４図においては、各フオトダイ
オードをa-Siを用いて構成した。(40)は、ステンレスな
どの導電性基板で、(42B),(42G),(42R),(42IR)は、導線
性基板(40)の一方の主面側に積層された感光波長の異な
る４個のフオトダイオードである。このフオトダイオー
ド(42B),(42G),(42R),(42IR)は、夫々青，緑，赤，赤外
色光を感知するような収集効率の波長分布（収集効率ス
ペクトル）ηB（λ），ηG（λ），ηR（λ），η
IR（λ）を有し、光の入射方向に対して(42B),(42G),(4
2R),(42IR)の順に配置される。(44B),(44G),(44R),(44I
R)は、透明導電層であり、フオトダイオードを直列接続
する接続端子の役割を果たし、また入射光を下方のフオ
トダイオードに透過させる役割も果たす。(46)は赤外光
カツトフイルターであり、赤外光を感知するフオトダイ
オード(42IR)に光電流を発生させないために用いる。そ
の結果、赤外光を含んだ白色光が入射しても、フオトダ
イオード(42IR)の両端に発生する電圧(48IR)は常に負電
圧となり、白色光をフオトダイオード(42B),(42G),(42
R)の夫々の両端に発生する正電圧の出力レベル(48B),(4
8G),(48R)に応じて、可視光領域の青，緑，赤色成分に
識別することができる。勿論、赤外カツトフイルター(4
6)は、赤外光を含んた白色光を、可視光成分青，緑，赤
色に識別する場合にのみ必要であり、単色光が入射した
場合や、赤外光を検知した場合、あるいは赤外光を含ま
ない白色光を青，緑，赤成分に識別する場合には、赤外
カツトフイルター(46)は不要である。
の実施例を説明する。第４図，第５図に色センサーの構
造断面模式図を示す。第４図においては、各フオトダイ
オードをa-Siを用いて構成した。(40)は、ステンレスな
どの導電性基板で、(42B),(42G),(42R),(42IR)は、導線
性基板(40)の一方の主面側に積層された感光波長の異な
る４個のフオトダイオードである。このフオトダイオー
ド(42B),(42G),(42R),(42IR)は、夫々青，緑，赤，赤外
色光を感知するような収集効率の波長分布（収集効率ス
ペクトル）ηB（λ），ηG（λ），ηR（λ），η
IR（λ）を有し、光の入射方向に対して(42B),(42G),(4
2R),(42IR)の順に配置される。(44B),(44G),(44R),(44I
R)は、透明導電層であり、フオトダイオードを直列接続
する接続端子の役割を果たし、また入射光を下方のフオ
トダイオードに透過させる役割も果たす。(46)は赤外光
カツトフイルターであり、赤外光を感知するフオトダイ
オード(42IR)に光電流を発生させないために用いる。そ
の結果、赤外光を含んだ白色光が入射しても、フオトダ
イオード(42IR)の両端に発生する電圧(48IR)は常に負電
圧となり、白色光をフオトダイオード(42B),(42G),(42
R)の夫々の両端に発生する正電圧の出力レベル(48B),(4
8G),(48R)に応じて、可視光領域の青，緑，赤色成分に
識別することができる。勿論、赤外カツトフイルター(4
6)は、赤外光を含んた白色光を、可視光成分青，緑，赤
色に識別する場合にのみ必要であり、単色光が入射した
場合や、赤外光を検知した場合、あるいは赤外光を含ま
ない白色光を青，緑，赤成分に識別する場合には、赤外
カツトフイルター(46)は不要である。
(50)は、入射光量を調整し得るフイルター、例えばニユ
ートラルデンスイテイーフイルターである。また、この
ニユートラルデンスイテイーフイルター(50)以外にも、
外部機器としてのビーム・エクスパンダー、その他の入
射光量調整手段により光量を制御することが可能であ
る。尚、前記(11)式を満足できるくらい入射光量が小さ
い場には、この入射光量調整手段は必ずしも必要ではな
い。(48B),(48G),(48R),(48IR)は、前記のようにフオト
ダイオード(42B),(42G),(42R),(42IR)の夫々の両端に入
射光波長に応じて発生する電圧ΔVB，ΔVG，ΔVR，ΔV
IRであり、順方向の場合は正，逆方向の場合は負の値を
とる。
ートラルデンスイテイーフイルターである。また、この
ニユートラルデンスイテイーフイルター(50)以外にも、
外部機器としてのビーム・エクスパンダー、その他の入
射光量調整手段により光量を制御することが可能であ
る。尚、前記(11)式を満足できるくらい入射光量が小さ
い場には、この入射光量調整手段は必ずしも必要ではな
い。(48B),(48G),(48R),(48IR)は、前記のようにフオト
ダイオード(42B),(42G),(42R),(42IR)の夫々の両端に入
射光波長に応じて発生する電圧ΔVB，ΔVG，ΔVR，ΔV
IRであり、順方向の場合は正，逆方向の場合は負の値を
とる。
(52)は、受光装置の両端を電気的に接続した閉回路を示
し、電源(54)により一定電圧が両端に印加される。(42
B),(42G),(42R),(42IR)のフオトダイオードは例えばＰ
ＩＮ型のa-Siフオトダイオードなどで構成される。
し、電源(54)により一定電圧が両端に印加される。(42
B),(42G),(42R),(42IR)のフオトダイオードは例えばＰ
ＩＮ型のa-Siフオトダイオードなどで構成される。
以上の構成により、フオトダイオード(42B),(42G),(42
R),(42IR)は、夫々入射光の青，緑，赤，赤外光成分を
感知し、それら入射光強度に応じた正電圧を両端に発生
させ、感知すべき光成分が含まれない場合は、負電圧を
発生する。
R),(42IR)は、夫々入射光の青，緑，赤，赤外光成分を
感知し、それら入射光強度に応じた正電圧を両端に発生
させ、感知すべき光成分が含まれない場合は、負電圧を
発生する。
第５図においては、各フオトダイオード(56B),(56G),(5
6R)をa-Siと結晶シリコン(c-Si)または多結晶シリコン
(polyc-Si)を用いて構成している。(56R)は、裏面電極
(40)を具備するc-Siあるいはpolyc-Siを用いた赤外光を
感知するフオトダイオードである。(58B),(58G),(58R),
(58IR)は、フオトダイオード(56B),(56G),(56R),(56IR)
の両端に発生する電圧であり、他の構成は第４図と同様
となつている。
6R)をa-Siと結晶シリコン(c-Si)または多結晶シリコン
(polyc-Si)を用いて構成している。(56R)は、裏面電極
(40)を具備するc-Siあるいはpolyc-Siを用いた赤外光を
感知するフオトダイオードである。(58B),(58G),(58R),
(58IR)は、フオトダイオード(56B),(56G),(56R),(56IR)
の両端に発生する電圧であり、他の構成は第４図と同様
となつている。
次に第４図に示した受光装置の製造方法について述べ
る。フオトダイオード(42B),(42G),(42R),(42IR)は、Ｐ
ＩＮ型a-Si層又はμｃ−Si層より構成され、プラズマ反
応炉内にガスを導入し、所定基板温度，所定ガス圧力に
設定した後、13.56MHZの高周波電力を印加し、クロー放
電分解を発生させることにより形成する。
る。フオトダイオード(42B),(42G),(42R),(42IR)は、Ｐ
ＩＮ型a-Si層又はμｃ−Si層より構成され、プラズマ反
応炉内にガスを導入し、所定基板温度，所定ガス圧力に
設定した後、13.56MHZの高周波電力を印加し、クロー放
電分解を発生させることにより形成する。
Ｐ型層は、シラン(SiH4)ガスとジボラン(B2H6)ガスのグ
ロー放電分解により形成し、Ｎ型層はシランガスとホス
フイン(PH3)ガスのグロー放電分解により形成する。Ｉ
型層は所望の光学的バンドギヤツプに応じて、シランガ
スにゲルマン(GeH4)ガス，メタン(CH4)ガス，アンモニ
ア(NH3)ガス，水素(H2)ガス等を混合して、グロー放電
分解して形成する。尚、このグロー放電以外の方法とし
ては光ＣＶＤによりa-Si層，μｃ−Si層を形成しても良
い。
ロー放電分解により形成し、Ｎ型層はシランガスとホス
フイン(PH3)ガスのグロー放電分解により形成する。Ｉ
型層は所望の光学的バンドギヤツプに応じて、シランガ
スにゲルマン(GeH4)ガス，メタン(CH4)ガス，アンモニ
ア(NH3)ガス，水素(H2)ガス等を混合して、グロー放電
分解して形成する。尚、このグロー放電以外の方法とし
ては光ＣＶＤによりa-Si層，μｃ−Si層を形成しても良
い。
各フオトダイオード(42B),(42G),(42R),(42IR)は、夫々
青色（λ（波長）〜450nm），緑色（λ〜550nm），赤色
（λ〜650nm），赤外（λ＞750nm）領域内に、収集効率
スペクトルの大部分を限定され、収集効率スペクトルの
ピーク値が、これらのフオトダイオードにおいて、ほぼ
等しくなることが望ましい。
青色（λ（波長）〜450nm），緑色（λ〜550nm），赤色
（λ〜650nm），赤外（λ＞750nm）領域内に、収集効率
スペクトルの大部分を限定され、収集効率スペクトルの
ピーク値が、これらのフオトダイオードにおいて、ほぼ
等しくなることが望ましい。
以上のことは、各フオトダイオードのＩ型層の光学的バ
ンドギヤツプ(Eg(i))と膜厚(di)を主として調整するこ
とにより達成できる。
ンドギヤツプ(Eg(i))と膜厚(di)を主として調整するこ
とにより達成できる。
例えば、フオトダイオード(56B)においては、Eg(i)を2.
0eV以上，diを150nm以下、フオトダイオード(56G)にお
いては、Eg(i)を2.0〜1.8eV，diを500nm以下，フオトダ
イオード(56R)においては、Eg(i)を1.8〜1.6eV，ｄｉを
1000nm以下，そしてフオトダイオード(56IR)において
は、Eg(i)を1.6〜1.4eV，diを1500nm以下の所望の値に
設定すれば良い。更に、フオトダイオードのＰ型層，Ｎ
型層の光学的バンドギヤツプ及び膜厚を調節することに
より、下方に位置するフオトダイオードの収集効率スペ
クトルの形状、特に短波長側形状を、所望するように修
正することができる。
0eV以上，diを150nm以下、フオトダイオード(56G)にお
いては、Eg(i)を2.0〜1.8eV，diを500nm以下，フオトダ
イオード(56R)においては、Eg(i)を1.8〜1.6eV，ｄｉを
1000nm以下，そしてフオトダイオード(56IR)において
は、Eg(i)を1.6〜1.4eV，diを1500nm以下の所望の値に
設定すれば良い。更に、フオトダイオードのＰ型層，Ｎ
型層の光学的バンドギヤツプ及び膜厚を調節することに
より、下方に位置するフオトダイオードの収集効率スペ
クトルの形状、特に短波長側形状を、所望するように修
正することができる。
このように、各フオトダイオードの収集効率スペクトル
は、受光装置を構成する各Ｐ，Ｉ，Ｎ層の吸収係数スペ
クトルと膜厚を用いて容易に所望の如く、設計すること
ができる。
は、受光装置を構成する各Ｐ，Ｉ，Ｎ層の吸収係数スペ
クトルと膜厚を用いて容易に所望の如く、設計すること
ができる。
Eg(i)を2.0eV以上にするには、例えば基板温度を200℃
以下に下げるか、またはシランガスに水素ガス，メタン
ガスあるいはアンモニアガスを混合してグロー放電分解
し、Ｉ型のa-SiC：Ｈやa-SiN：Ｈを形成すれば良い。Eg
(i)を2.0ev〜1.7eVにするには、シランガスをグロー放
電分解してＩ型層を形成する時に、例えば基板温度を15
0℃〜400℃の範囲内に、所望のEg(i)の値が得られるよ
うに設定すれば良い。Eg(i)を1.7eV以下にするには、基
板温度を350℃以上に上げる方法もあるが、最も良く用
いられるのは、シランとゲルマンガスを混合してグロー
放電分解し、a-SiGe：ＨのＩ型層を形成する方法であ
る。
以下に下げるか、またはシランガスに水素ガス，メタン
ガスあるいはアンモニアガスを混合してグロー放電分解
し、Ｉ型のa-SiC：Ｈやa-SiN：Ｈを形成すれば良い。Eg
(i)を2.0ev〜1.7eVにするには、シランガスをグロー放
電分解してＩ型層を形成する時に、例えば基板温度を15
0℃〜400℃の範囲内に、所望のEg(i)の値が得られるよ
うに設定すれば良い。Eg(i)を1.7eV以下にするには、基
板温度を350℃以上に上げる方法もあるが、最も良く用
いられるのは、シランとゲルマンガスを混合してグロー
放電分解し、a-SiGe：ＨのＩ型層を形成する方法であ
る。
以上述べた如く、各フオトダイオードが形成される。透
明導電層(44B),(44G),(44R),(44IR)は、ITO(Indium-Tin
-Oxide)あるいはSnO2をスパツタ法により形成すれば良
い。
明導電層(44B),(44G),(44R),(44IR)は、ITO(Indium-Tin
-Oxide)あるいはSnO2をスパツタ法により形成すれば良
い。
第５図において、フオトダイオード(56IR)には、拡散法
によるPN型c-SiあるいはPN型polyc-Siを用いるか、また
はc-Si,polyc-Si上にa-Siや微結晶シリコンを直接に積
層して形成したPN型のヘテロ接合を用いれば良い。
によるPN型c-SiあるいはPN型polyc-Siを用いるか、また
はc-Si,polyc-Si上にa-Siや微結晶シリコンを直接に積
層して形成したPN型のヘテロ接合を用いれば良い。
c-Siやpolyc-Siの光学的バンドギヤツプは1.1eVであ
り、フオトダイオード(56IR)は約1100nm以内の波長を有
する赤外光を感知する。この収集効率スペクトルは、上
方のフオトダイオードの積層構造に依存するが、少数キ
ヤリアの拡散長によつても変化する。c-Siやpolyc-Siの
吸収係数スペクトルは既知であり、拡散長を適当に選べ
ば、収集効率スペクトルを、所望の如く、設計するのは
容易である。
り、フオトダイオード(56IR)は約1100nm以内の波長を有
する赤外光を感知する。この収集効率スペクトルは、上
方のフオトダイオードの積層構造に依存するが、少数キ
ヤリアの拡散長によつても変化する。c-Siやpolyc-Siの
吸収係数スペクトルは既知であり、拡散長を適当に選べ
ば、収集効率スペクトルを、所望の如く、設計するのは
容易である。
第５図に示される他の構成要素の形成法は第４図と同様
である。
である。
第４図，第５図において、各フオトダイオードのWm値が
等しくなるように設計を行つた。
等しくなるように設計を行つた。
(20)式より、各フオトダイオードの両端の接続端子に発
生する電圧は以下のように書くことができる。
生する電圧は以下のように書くことができる。
各フオトダイオードの収集効率スペクトルのピーク値
を、本実施例では等しくηoとするように設計を行つ
た。
を、本実施例では等しくηoとするように設計を行つ
た。
第６図に、各フオトダイオードの収集効率スペクトルη
B（λ），ηG（λ），ηR（λ），ηIR（λ）を示し、
全波長領域で単位時間当り一定フオトン数Ｆ(photons/s
ec)が照射される場合の発生スペクトルΔVB（λ），ΔV
G（λ），ΔVR（λ），ΔVIR（λ）を示す。
B（λ），ηG（λ），ηR（λ），ηIR（λ）を示し、
全波長領域で単位時間当り一定フオトン数Ｆ(photons/s
ec)が照射される場合の発生スペクトルΔVB（λ），ΔV
G（λ），ΔVR（λ），ΔVIR（λ）を示す。
第６図において、実線は第４図の構造，点線は第５図の
構造における場合を示している。
構造における場合を示している。
可視光から赤外光領域にわたる任意波長の単色光が入射
しても、各フオトダイオードの両端に発生する電圧によ
つて色成分を検知することができる。
しても、各フオトダイオードの両端に発生する電圧によ
つて色成分を検知することができる。
下表に、入射光の波長と発生電圧符号の関係をまとめ
た。
た。
すなわち、ΔVB（λ）が正のとき青色，ΔVG（λ）が正
のとき緑色，ΔVR（λ）が正のとき赤色，そしてΔVIR
が正のとき赤外光を出力すれば良い。発生電圧が負のと
きは、色を出力しないようにする。
のとき緑色，ΔVR（λ）が正のとき赤色，そしてΔVIR
が正のとき赤外光を出力すれば良い。発生電圧が負のと
きは、色を出力しないようにする。
勿論、入射光強度Ｆと発生電圧は比例するので、発生電
圧の大きさに応じて出力カラーの強度を決定することが
できる。
圧の大きさに応じて出力カラーの強度を決定することが
できる。
赤外カツトフイルター(46)を受光側に設置すれば、赤外
光を感知しなくなりηIR（λ）＝０になる。あるいは、
透明導電層(44IR)をAl,Mo,Ti,Agなどのオーミック接合
を形成する不透明金属層或いはPt,Au,W等のショットキ
接合を形成する不透明金属層にすれば、赤外カツトフイ
ルター(46)を設ける必要はない。
光を感知しなくなりηIR（λ）＝０になる。あるいは、
透明導電層(44IR)をAl,Mo,Ti,Agなどのオーミック接合
を形成する不透明金属層或いはPt,Au,W等のショットキ
接合を形成する不透明金属層にすれば、赤外カツトフイ
ルター(46)を設ける必要はない。
フオトン数密度の波長分布がＦ（λ）である光が入射す
る場合には、Ｆ（λ）と関数としての重なりが強いηm
（λ）を有するフオトダイオードの両端に、(22)〜(25)
式に従つて、正電圧が発生するのでその出力に応じてカ
ラーを出力することができる。前記のように、赤外光を
感知しないように構成すれば、赤外光を含んだ白色光が
入射しても、青，緑，赤色成分に色の識別をすることが
できる。
る場合には、Ｆ（λ）と関数としての重なりが強いηm
（λ）を有するフオトダイオードの両端に、(22)〜(25)
式に従つて、正電圧が発生するのでその出力に応じてカ
ラーを出力することができる。前記のように、赤外光を
感知しないように構成すれば、赤外光を含んだ白色光が
入射しても、青，緑，赤色成分に色の識別をすることが
できる。
次に本発明による受光装置を、更に簡略化して色センサ
ーに応用した実施例を説明する。
ーに応用した実施例を説明する。
第７図に色センサーの構造断面模式図を示す。青，緑，
赤色を、夫々感知する前述のフオトダイオード(42B),(4
2G),(42R)が透明導電層(44G),(44R)の接続端子を介して
直列接続される。両端の接続端子(40)と(44B)は閉回路
(52)により電気的に接続される。(54)は、電源であり(6
0)はダイオードあるいは抵抗で構成される。
赤色を、夫々感知する前述のフオトダイオード(42B),(4
2G),(42R)が透明導電層(44G),(44R)の接続端子を介して
直列接続される。両端の接続端子(40)と(44B)は閉回路
(52)により電気的に接続される。(54)は、電源であり(6
0)はダイオードあるいは抵抗で構成される。
第８図に示すように、(60)を２個のダイオードで構成す
る場合、３個の各フオトダイオードと２個の各ダイオー
ドのWm値を等しくＷになるように設計すれば、各フオト
ダイオードの両端に発生する電圧(48B),(48G),(48R)は
以下のように表わすことができる。
る場合、３個の各フオトダイオードと２個の各ダイオー
ドのWm値を等しくＷになるように設計すれば、各フオト
ダイオードの両端に発生する電圧(48B),(48G),(48R)は
以下のように表わすことができる。
上記の式は、第９図に示すように、(60)を2/Wの値を有
する抵抗で構成しても同様に成立する。(28)〜(30)式を
(24)〜(26)式と比較すれば明らかなように、このように
構成することにより、入射光の色成分に対する感度を更
に向上させることができる。勿論(60)を構成するダイオ
ードの数あるいは抵抗値を増加させれば、更に感度を上
げられることは言うまでもない。尚、上記ダイオード接
続の際の極性は何ら問題とするものではなく自由に選択
して良い。
する抵抗で構成しても同様に成立する。(28)〜(30)式を
(24)〜(26)式と比較すれば明らかなように、このように
構成することにより、入射光の色成分に対する感度を更
に向上させることができる。勿論(60)を構成するダイオ
ードの数あるいは抵抗値を増加させれば、更に感度を上
げられることは言うまでもない。尚、上記ダイオード接
続の際の極性は何ら問題とするものではなく自由に選択
して良い。
各フオトダイオードあるいはダイオードのWm値を等しく
するには、固有の並列抵抗が無視され得る程度の抵抗
を、等しく各フオトダイオードやダイオードの両端に接
続する方法も有効である。
するには、固有の並列抵抗が無視され得る程度の抵抗
を、等しく各フオトダイオードやダイオードの両端に接
続する方法も有効である。
第10図では、第７図構造の受光装置に関して、その変形
例を示した。
例を示した。
(62B),(62G),(62R)は夫々、フオトダイオード(42B),(42
G),(42R)の両端に接続する抵抗であり、(64),(66)は閉
回路(52)を構成するダイオードの両端に接続する抵抗で
ある。尚、この抵抗(62B),(62G),(62R)は、モジユール
構成として可変できるようにしても良い。この場合、閉
回路(52)を構成するダイオードは必ずしも必要ではな
い。
G),(42R)の両端に接続する抵抗であり、(64),(66)は閉
回路(52)を構成するダイオードの両端に接続する抵抗で
ある。尚、この抵抗(62B),(62G),(62R)は、モジユール
構成として可変できるようにしても良い。この場合、閉
回路(52)を構成するダイオードは必ずしも必要ではな
い。
このように構成することにより、受光装置の動作設計を
容易に行うことができ、また、(62B),(62G),(62R),(6
4),(66)などの抵抗値を調節することにより、発生電圧
(48B),(48G),(48R)の値の大きさを容易に調節すること
ができる。
容易に行うことができ、また、(62B),(62G),(62R),(6
4),(66)などの抵抗値を調節することにより、発生電圧
(48B),(48G),(48R)の値の大きさを容易に調節すること
ができる。
すなわち、例えば(62B),(62G),(62R),(64),(66)等の抵
抗値を小さくすることにより前記(17)式よりＷ値を大き
くすることができ、従つて前記(20)式よりΔVm値を小さ
くすることができる。その結果前記(7)式から前記(8)式
への変換を容易にすることができ、入射光強度に対する
発生電圧を容易に制御することができる。
抗値を小さくすることにより前記(17)式よりＷ値を大き
くすることができ、従つて前記(20)式よりΔVm値を小さ
くすることができる。その結果前記(7)式から前記(8)式
への変換を容易にすることができ、入射光強度に対する
発生電圧を容易に制御することができる。
尚、各フオトダイオード(42B),(42G),(42R)はPt,Au,Mo,
W,Ir,Pb,Rh,Ni,Cr等の金属薄膜を用いたシヨツトキー接
合により構成しても良いし、また各フオトダイオード(4
2B),(42G),(42R)の半導体接合としては上記シヨツトキ
ー接合，PN接合，PIN接合，IN接合，PI接合，MIS接合或
いはこれらの組合せにより実現しても良い。
W,Ir,Pb,Rh,Ni,Cr等の金属薄膜を用いたシヨツトキー接
合により構成しても良いし、また各フオトダイオード(4
2B),(42G),(42R)の半導体接合としては上記シヨツトキ
ー接合，PN接合，PIN接合，IN接合，PI接合，MIS接合或
いはこれらの組合せにより実現しても良い。
以上の実施例においては、透明導電層や金属層の接続端
子を介してフオトダイオードを積層型に接続してきた
が、フオトダイオードの接続方法には、この他の方法を
用いても良い。
子を介してフオトダイオードを積層型に接続してきた
が、フオトダイオードの接続方法には、この他の方法を
用いても良い。
例えば、第11図に示すように、接続端子間に絶縁層を介
し、両接続端子を短絡させることにより、フオトダイオ
ードを接続しても良い。すなわち第11図において、(7
0),(72)はフオトダイオード，(74),(76)は接続端子，(7
8)は絶縁層であり、(80)によりフオトダイオード(51a)
と(51b)は直接接続される。
し、両接続端子を短絡させることにより、フオトダイオ
ードを接続しても良い。すなわち第11図において、(7
0),(72)はフオトダイオード，(74),(76)は接続端子，(7
8)は絶縁層であり、(80)によりフオトダイオード(51a)
と(51b)は直接接続される。
第12図に示すように、フオトダイオードを平面内に配置
し、直列接続しても良い。すなわち第12図において(82)
はステンレスなどの導電性基板，(84),(86),(88)はフオ
トダイオード，(90),(92),(94)は透明導電層であり、(9
6)によりフオトダイオード(86)と(88)が直列接続され
る。この場合、受光装置の両端は、導電性基板(82)によ
り、容易に短絡される。あるいはフオトダイオード(84)
と(88)が(82)の導電性基板を介して直列接続され、(96)
により受光装置の両端が短絡されるとも言い換えること
ができる。
し、直列接続しても良い。すなわち第12図において(82)
はステンレスなどの導電性基板，(84),(86),(88)はフオ
トダイオード，(90),(92),(94)は透明導電層であり、(9
6)によりフオトダイオード(86)と(88)が直列接続され
る。この場合、受光装置の両端は、導電性基板(82)によ
り、容易に短絡される。あるいはフオトダイオード(84)
と(88)が(82)の導電性基板を介して直列接続され、(96)
により受光装置の両端が短絡されるとも言い換えること
ができる。
第１図は本発明による受光装置の等価回路を示す図、第
２図(a),(b)は本発明に従い可視光と赤外光を識別し得
る受光装置の構造模式図及び具体的構造断面図、第３図
は第２図の構造において各フオトダイオードの収集効率
スペクトルと入射光波長に応じて各フオトダイオードの
両端に発生する電圧の関係を示す図、第４図，第５図及
び第７図，第10図は本発明を色センサーに応用した場合
の構造断面模式図、第６図は第４図，第５図に示す構造
に於いて各フオトダイオードの収集効率スペクトルと入
射光波長に応じて各フオトダイオードの両端に発生する
電圧の関係を示す図、第８図及び第９図は両端を接続す
る閉回路の構成例を示す図、第11図及び第12図はフオト
ダイオードを直列接続するための他の実施例を示す図、
第13図は従来例を示す図である。 20-1,…，20-n,30V,30IR,42B,42G,42R,42IR,56B,56G,56
R,56IR,70,72,84,86,88…フオトダイオード（光起電力
セル） 24,28,32,44B,44G,44R,44IR,74,76,80,82,90,92,94…接
続端子 34V,34IR,48B,48G,48R,48IR,58B,58G,58R,58IR…フオト
ダイオード（光起電力セル）の両端部に発生する電圧 36,52,96…直列接続したフオトダイオード（光起電力セ
ル）の両端部を電気的に接続する閉回路
２図(a),(b)は本発明に従い可視光と赤外光を識別し得
る受光装置の構造模式図及び具体的構造断面図、第３図
は第２図の構造において各フオトダイオードの収集効率
スペクトルと入射光波長に応じて各フオトダイオードの
両端に発生する電圧の関係を示す図、第４図，第５図及
び第７図，第10図は本発明を色センサーに応用した場合
の構造断面模式図、第６図は第４図，第５図に示す構造
に於いて各フオトダイオードの収集効率スペクトルと入
射光波長に応じて各フオトダイオードの両端に発生する
電圧の関係を示す図、第８図及び第９図は両端を接続す
る閉回路の構成例を示す図、第11図及び第12図はフオト
ダイオードを直列接続するための他の実施例を示す図、
第13図は従来例を示す図である。 20-1,…，20-n,30V,30IR,42B,42G,42R,42IR,56B,56G,56
R,56IR,70,72,84,86,88…フオトダイオード（光起電力
セル） 24,28,32,44B,44G,44R,44IR,74,76,80,82,90,92,94…接
続端子 34V,34IR,48B,48G,48R,48IR,58B,58G,58R,58IR…フオト
ダイオード（光起電力セル）の両端部に発生する電圧 36,52,96…直列接続したフオトダイオード（光起電力セ
ル）の両端部を電気的に接続する閉回路
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 Ｈ０１Ｌ 31/04 7210−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 27/14 Ｋ 8422−4Ｍ 31/10 Ｄ
Claims (3)
- 【請求項１】順方向に直列接続され、各々異なる感光波
長領域を有する複数の光起電力セルから構成されるセル
群と、前記セル群の両端を電気的に接続して、電気的な
閉回路を形成するための接続手段とを備え、前記各光起
電力セルの両端部に発生する電圧を検出して、受光装置
に入射する光の色成分を求めることを特徴とする受光装
置。 - 【請求項２】前記接続手段はセル群と直列接続される抵
抗素子を具備することを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の受光装置。 - 【請求項３】前記セル群の光起電力セルは入射光の色成
分に対応する光起電力セルにのみ順電流が発生し、他の
セルには該順電流を相殺する逆電流が発生することを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の受光装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59236711A JPH0652802B2 (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | 受光装置 |
| US06/794,794 US4677289A (en) | 1984-11-12 | 1985-11-04 | Color sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59236711A JPH0652802B2 (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | 受光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61115355A JPS61115355A (ja) | 1986-06-02 |
| JPH0652802B2 true JPH0652802B2 (ja) | 1994-07-06 |
Family
ID=17004631
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59236711A Expired - Lifetime JPH0652802B2 (ja) | 1984-11-12 | 1984-11-12 | 受光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0652802B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102414545A (zh) * | 2009-05-08 | 2012-04-11 | 泽尼尔有限公司 | 分光光度计 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS63127586A (ja) * | 1986-11-17 | 1988-05-31 | Sanyo Electric Co Ltd | 受光素子 |
| JPH0671097B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1994-09-07 | 鐘淵化学工業株式会社 | カラ−センサ− |
| JP2836824B2 (ja) * | 1988-08-04 | 1998-12-14 | ナショナル サイエンス カウンシル リパブリック オブ チャイナ | アモルファスＳｉＣ／Ｓｉ三色検知器 |
| JPH02271225A (ja) * | 1989-04-13 | 1990-11-06 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 色センサー素子及び素子群 |
| FR2781927B1 (fr) * | 1998-07-28 | 2001-10-05 | Commissariat Energie Atomique | Dispositif de detection de rayonnements multispectraux infrarouge/visible |
| EP1309049A1 (en) | 2001-11-05 | 2003-05-07 | Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) | Wavelength sensitive device for wavelength stabilisation |
| JP2005135993A (ja) * | 2003-10-28 | 2005-05-26 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光センサ |
| JP2006013403A (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 太陽電池、太陽電池モジュール、その製造方法およびその修復方法 |
| JP4966618B2 (ja) * | 2006-09-28 | 2012-07-04 | 富士フイルム株式会社 | 撮像素子及び内視鏡装置 |
| US8848047B2 (en) | 2006-09-28 | 2014-09-30 | Fujifilm Corporation | Imaging device and endoscopic apparatus |
| ITMI20061866A1 (it) * | 2006-09-29 | 2008-03-30 | Fondazione Istituto Italiano Di Tecnologia | Dispositivo per la rilevazione del colore con fotodiodi e semicondutture organico |
| JP5050925B2 (ja) * | 2008-02-28 | 2012-10-17 | 三菱電機株式会社 | 半導体受光素子 |
| JP2011166477A (ja) * | 2010-02-10 | 2011-08-25 | Konica Minolta Opto Inc | 固体撮像素子及び画像入力装置 |
| JP6081694B2 (ja) * | 2010-10-07 | 2017-02-15 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 光検出装置 |
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