JPS60103667A - 撮像装置 - Google Patents
撮像装置Info
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- JPS60103667A JPS60103667A JP58211236A JP21123683A JPS60103667A JP S60103667 A JPS60103667 A JP S60103667A JP 58211236 A JP58211236 A JP 58211236A JP 21123683 A JP21123683 A JP 21123683A JP S60103667 A JPS60103667 A JP S60103667A
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- infrared rays
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/49—Pick-up adapted for an input of electromagnetic radiation other than visible light and having an electric output, e.g. for an input of X-rays, for an input of infrared radiation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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】
（ａｌ 発明の技術分野
本発明は、撮像装置に係り、特に、赤外線用撮像装置の
構成に関す。
構成に関す。
山） 技術の背景
光学的な画像を電気的な信号に変換する撮像装置として
、イメージオルシコン、ビジコンなどがあるが、近年、
半導体集積回路技術の成果を利用して、ビジコンの光導
電面をｐｎ接合シリコン（Ｓｔ）ダイオードアレイにし
たものや、全てを固体化した電荷結合装置（ＣＯＤ）な
どが実用化されてきた。
、イメージオルシコン、ビジコンなどがあるが、近年、
半導体集積回路技術の成果を利用して、ビジコンの光導
電面をｐｎ接合シリコン（Ｓｔ）ダイオードアレイにし
たものや、全てを固体化した電荷結合装置（ＣＯＤ）な
どが実用化されてきた。
一方、各種計測分野では、光学的パターンの計測が重要
な意味をもってきており、なかでも、赤外領域において
性能の優れた撮像装置の実現が望まれ、赤外線用電荷結
合素子などの実用化が進められている。
な意味をもってきており、なかでも、赤外領域において
性能の優れた撮像装置の実現が望まれ、赤外線用電荷結
合素子などの実用化が進められている。
（Ｃ） 従来技術と問題点
第１図は電荷結合素子の代表的な一実施例の部分断面図
で、１は基板、２は絶縁膜、３は感光領域、４はトラン
スファゲート電極、５は転送電極、画素領域６をそれぞ
れ示す。
で、１は基板、２は絶縁膜、３は感光領域、４はトラン
スファゲート電極、５は転送電極、画素領域６をそれぞ
れ示す。
第１図において、基板１におけるｐｎ接合で形成される
感光領域３に隣接して、基板１に被着された絶縁膜２上
にトランスファゲート電極４、続いて転送電極５が設け
られて画素領域６が形成されている。感光領域３に入射
した光により生成したキャリアは、一旦そこに蓄積され
た後、読み取りのため、トランスファゲート電極４、転
送電極５に印加される電圧の制御により、転送電極５の
下に形成されるポテンシャル井戸に移され、所定の位置
に転送される。そして、感光対象になる光の波長は基板
１の材料によって定まり、赤外線で波長が５μｍ程度の
場合は、例えば、インジウムアンチモン（Ｉｎ５ｂ）単
結晶などが使用されている。
感光領域３に隣接して、基板１に被着された絶縁膜２上
にトランスファゲート電極４、続いて転送電極５が設け
られて画素領域６が形成されている。感光領域３に入射
した光により生成したキャリアは、一旦そこに蓄積され
た後、読み取りのため、トランスファゲート電極４、転
送電極５に印加される電圧の制御により、転送電極５の
下に形成されるポテンシャル井戸に移され、所定の位置
に転送される。そして、感光対象になる光の波長は基板
１の材料によって定まり、赤外線で波長が５μｍ程度の
場合は、例えば、インジウムアンチモン（Ｉｎ５ｂ）単
結晶などが使用されている。
このような構成を必要とする赤外線用電荷結合素子は、
感光領域３に対して画素領域６が大きく、更に、基板１
がＩｎＳｂ単結晶であるため、Ｓｉ単結晶に比較して微
細加工が困難で、画素領域６を小さくすることが難しく
なっており、ＩｎＳｂ単結晶の大きなものが得られない
ことと併せて、画素数は高々２００ Ｘ ２００程度（
例えば、基板１の大きさが２０ｎ角、画素領域６の大き
さが５０〜１００μｍ角）が限度で、解像度が不充分で
ある。
感光領域３に対して画素領域６が大きく、更に、基板１
がＩｎＳｂ単結晶であるため、Ｓｉ単結晶に比較して微
細加工が困難で、画素領域６を小さくすることが難しく
なっており、ＩｎＳｂ単結晶の大きなものが得られない
ことと併せて、画素数は高々２００ Ｘ ２００程度（
例えば、基板１の大きさが２０ｎ角、画素領域６の大き
さが５０〜１００μｍ角）が限度で、解像度が不充分で
ある。
一方、ｐｎ接合Ｓｔダイオードアレイを使用したビジコ
ンでは、画素数は充分に得られるが、感光部がＳｔのｐ
ｎ接合であるため感光対象になる光の波長は可視領域で
、赤外線は対象になり得ない。
ンでは、画素数は充分に得られるが、感光部がＳｔのｐ
ｎ接合であるため感光対象になる光の波長は可視領域で
、赤外線は対象になり得ない。
！ｄｌ 発明の目的
本発明の目的は上記従来の欠点に鑑み、感光対象が赤外
線であって、然も、画素数を多くすることが可能である
撮像装置の構成を提供するにある。
線であって、然も、画素数を多くすることが可能である
撮像装置の構成を提供するにある。
（ｅ） 発明の構成
上記目的は、半導体基板面上に形成されたショソ１〜キ
ー接合ダイオードアレイと、該ダイオードアレイ面を走
査する電子ビーム走査機構とを備えていることを特徴と
する撮像装置によって達成される。
ー接合ダイオードアレイと、該ダイオードアレイ面を走
査する電子ビーム走査機構とを備えていることを特徴と
する撮像装置によって達成される。
本発明によれば、前記半導体基板は、ｐ形シリコン（Ｓ
ｉ ）であり、前記ショットキー接合の電極は、白金シ
リコン（ＰｔＳｉ）であることが望ましい。
ｉ ）であり、前記ショットキー接合の電極は、白金シ
リコン（ＰｔＳｉ）であることが望ましい。
ｐ形Ｓｔを基板にしＰｔＳｉを電極にしたショットキー
接合は、その障壁の高さが０．２５ｅＶであることが知
られており、波長が５μｍ以下の赤外線において内部光
電効果を呈する。従って、前記ショットキー接合で構成
したダイオードアレイを形成し、赤外線の入射によりそ
の金属電極に生成した電荷を読み取るようにすれば、波
長が５μｍ以下の赤外線撮像が可能になる。
接合は、その障壁の高さが０．２５ｅＶであることが知
られており、波長が５μｍ以下の赤外線において内部光
電効果を呈する。従って、前記ショットキー接合で構成
したダイオードアレイを形成し、赤外線の入射によりそ
の金属電極に生成した電荷を読み取るようにすれば、波
長が５μｍ以下の赤外線撮像が可能になる。
更に、前記読み取りを、電子ビームの走査によって行え
ば、前記ダイオードアレイの面に、該読み取りのための
電極を設ける必要がなくて、感光領域に対して画素領域
が大きくならず、基板がＳｉで微細加工も基板の大形化
も可能であることと併せて画素数を多くすることが可能
である。
ば、前記ダイオードアレイの面に、該読み取りのための
電極を設ける必要がなくて、感光領域に対して画素領域
が大きくならず、基板がＳｉで微細加工も基板の大形化
も可能であることと併せて画素数を多くすることが可能
である。
（ｆｌ 発明の実施例
以下本発明の実施例を図により説明する。全図を通じ同
一符号は同一対象物を示す。
一符号は同一対象物を示す。
第２図は本発明による撮像装置の作動を説明する原理図
、第３図はその一実施例の横断面図で、１０はダイオー
ドアレイ、１１は基板、１２はショットキー電極、１３
は電子銃、１４は偏向電極、１５は走査回路、１６は検
出回路、１７は出力端子、１８は真空容器、１９は液体
窒素、２０は赤外線入射用窓、Ａは電子ビーム、Ｂは赤
外線をそれぞれ示す。
、第３図はその一実施例の横断面図で、１０はダイオー
ドアレイ、１１は基板、１２はショットキー電極、１３
は電子銃、１４は偏向電極、１５は走査回路、１６は検
出回路、１７は出力端子、１８は真空容器、１９は液体
窒素、２０は赤外線入射用窓、Ａは電子ビーム、Ｂは赤
外線をそれぞれ示す。
第２図において、ダイオードアレイ１０は、ｐ形Ｓｉで
なる基板１１の表面にＰｔＳｉでなるショツトキー電極
１２複数個がマトリックス状に被着されてなっている。
なる基板１１の表面にＰｔＳｉでなるショツトキー電極
１２複数個がマトリックス状に被着されてなっている。
そして、その表面側からショットキー電極１２を、電子
銃１３から出射された電子ビームＡが、偏向電極１４を
介して走査回路１５に制御されて走査し、ショットキー
電極１２にある電荷を検出回路１６によって読み取り、
出力端子１７に信号を出すようになっている。また、赤
外線の画像はダイオードアレイ１０にその背面から入射
するようになっている。
銃１３から出射された電子ビームＡが、偏向電極１４を
介して走査回路１５に制御されて走査し、ショットキー
電極１２にある電荷を検出回路１６によって読み取り、
出力端子１７に信号を出すようになっている。また、赤
外線の画像はダイオードアレイ１０にその背面から入射
するようになっている。
電子ビームＡに対し負の電圧を基板１１に印加して、シ
ョットキー電極１２に電子ビームＡを当てると、該ショ
ットキー電極１２の電位は基板１１より該電圧だけ高い
逆バイアス状態となる。
ョットキー電極１２に電子ビームＡを当てると、該ショ
ットキー電極１２の電位は基板１１より該電圧だけ高い
逆バイアス状態となる。
この状態で電子ビーム八が外れ赤外線Ｂが入射すると、
Ｓｔは赤外線（波長が１，１μｍ以上）に対して透明で
あるので、赤外線Ｂは前記ショットキー電極１２で吸収
されて、その中にエネルギー状態の高い電子と正孔が生
じ、その正孔の一部が該ショットキー電極１２と基板１
１との界面に存在するショットキー障壁を乗り越えて基
板１１中に放出される。このため、赤外線Ｂの入射強度
と入射時間に応じた数の電子が前記ショットキー電極１
２に蓄積される。
Ｓｔは赤外線（波長が１，１μｍ以上）に対して透明で
あるので、赤外線Ｂは前記ショットキー電極１２で吸収
されて、その中にエネルギー状態の高い電子と正孔が生
じ、その正孔の一部が該ショットキー電極１２と基板１
１との界面に存在するショットキー障壁を乗り越えて基
板１１中に放出される。このため、赤外線Ｂの入射強度
と入射時間に応じた数の電子が前記ショットキー電極１
２に蓄積される。
ここで、前記ショットキー障壁の高さは０．２５ｅνで
あるので、前記蓄積は、波長が５７ｚｍ以下の赤外線に
おいてなされる。
あるので、前記蓄積は、波長が５７ｚｍ以下の赤外線に
おいてなされる。
続いて、前記ショットキー電極１２に電子ビームＡを当
てると、前記蓄積された電子は電子ビーム八を通して放
出され、該ショットキー電極１２の電位は前記逆バイア
ス状態となる。この際、電子ビームＡの電流が変化する
ので、該蓄積量に応じた信号を検出回路１６によって読
み取ることが出来る。
てると、前記蓄積された電子は電子ビーム八を通して放
出され、該ショットキー電極１２の電位は前記逆バイア
ス状態となる。この際、電子ビームＡの電流が変化する
ので、該蓄積量に応じた信号を検出回路１６によって読
み取ることが出来る。
従って、赤外線Ｂの入射を連続的にし、電子ビームＡに
よるショットキー電極１２の前記走査を周期的に行えば
、基板１１上の赤外線画像を繰り返し読み取ることが出
来る。なお、電子ビームＡが一個のショットキー電極１
２に当たっている時間は、前記走査の周期に対して極め
て短いので、連続的に入射している赤外線Ｂが読み取り
信号に及ぼす影響は問題にならない。
よるショットキー電極１２の前記走査を周期的に行えば
、基板１１上の赤外線画像を繰り返し読み取ることが出
来る。なお、電子ビームＡが一個のショットキー電極１
２に当たっている時間は、前記走査の周期に対して極め
て短いので、連続的に入射している赤外線Ｂが読み取り
信号に及ぼす影響は問題にならない。
以上に、本発明による撮像装置の原理を説明したが、前
記ショットキー障壁の高さが０．２５ｅＶであって温度
による暗電流が大きく、これがノイズとなる。このため
、少なくともダイオードアレイ１０を冷却しておく必要
がある。
記ショットキー障壁の高さが０．２５ｅＶであって温度
による暗電流が大きく、これがノイズとなる。このため
、少なくともダイオードアレイ１０を冷却しておく必要
がある。
第２図において、ダイオードアレイ１０と電子ビームＡ
の通路とは、赤外線入射用窓２０を有し例えばガラスで
なる真空容器１８に封入されており、ダイオードアレイ
１０はその周囲から液体窒素１９によって冷却されるよ
うになっている。赤外線Ｂは真空容器１８の外側から入
射し、その部分を除いた真空容器１８の内壁は、熱線の
透過を防ぐため魔法壜のようにめっきが施されている。
の通路とは、赤外線入射用窓２０を有し例えばガラスで
なる真空容器１８に封入されており、ダイオードアレイ
１０はその周囲から液体窒素１９によって冷却されるよ
うになっている。赤外線Ｂは真空容器１８の外側から入
射し、その部分を除いた真空容器１８の内壁は、熱線の
透過を防ぐため魔法壜のようにめっきが施されている。
比抵抗が約１５Ω印で厚さが約５００μｍのｐ形Ｓｔで
なる基板１１の表面に、−個の大きさが約４０μ川角で
厚さが約１００人の白金＜ｐｔ＞膜をマトリックス状に
ピッチ約５０μｍで形成し、熱処理により該ＰｔｐをＰ
ｔＳｉ化してショットキー電極１２を形成したダイオー
ドアレイ１０に、電子ビームＡを４０ｍ５周期で走査す
るようにし、液体窒素１９で冷却して、通常の室内の赤
外線を波長３〜５μｍに限定して入射したところ、信号
ノイズ比が約２０ｄｂの出力信号を得ることが出来た。
なる基板１１の表面に、−個の大きさが約４０μ川角で
厚さが約１００人の白金＜ｐｔ＞膜をマトリックス状に
ピッチ約５０μｍで形成し、熱処理により該ＰｔｐをＰ
ｔＳｉ化してショットキー電極１２を形成したダイオー
ドアレイ１０に、電子ビームＡを４０ｍ５周期で走査す
るようにし、液体窒素１９で冷却して、通常の室内の赤
外線を波長３〜５μｍに限定して入射したところ、信号
ノイズ比が約２０ｄｂの出力信号を得ることが出来た。
以上の説明から明らかなように、本発明による撮像装置
は、赤外線を感光対象としながら、ダイオードアレイ１
０の面に、電荷結合素子の場合の如き読み取りのための
電極を設ける必要がなくて、感光領域に対して画素領域
が大きくならず、基板１１がＳｔで微細加工も基板の大
形化も可能であることと併せて画素数を多くすることが
可能である。
は、赤外線を感光対象としながら、ダイオードアレイ１
０の面に、電荷結合素子の場合の如き読み取りのための
電極を設ける必要がなくて、感光領域に対して画素領域
が大きくならず、基板１１がＳｔで微細加工も基板の大
形化も可能であることと併せて画素数を多くすることが
可能である。
（酌 発明の効果
以上に説明したように、本発明による構成によれば、感
光対象が赤外線であって、然も、容易に画素数を多くす
ることが可能である撮像装置の構成を提供することが出
来、解像度の優れた赤外線用撮像装置を容易に実現させ
ることを可能にさせる効果がある。
光対象が赤外線であって、然も、容易に画素数を多くす
ることが可能である撮像装置の構成を提供することが出
来、解像度の優れた赤外線用撮像装置を容易に実現させ
ることを可能にさせる効果がある。
第１図は電荷結合装置の代表的な一実施例の部分断面図
、第２図は本発明による撮像装置の作動を説明する原理
図、第３図はその一実施例の横断面図である。 図面において、１は基板、２は絶縁膜、３は感光領域、
４はトランスファゲート電極、５は転送電極、画素領域
６．１０はダイオードアレイ、１１は基板、１２はショ
ットキー電極、１３は電子銃、１４は偏向電極、１５は
走査回路、１６は検出回路、１７は出力端子、１８は真
空容器、１９は液体窒素、２０は赤外線入射用窓、Ａは
電子ビーム、Ｂは赤外線をそれぞれ示す。 ０
、第２図は本発明による撮像装置の作動を説明する原理
図、第３図はその一実施例の横断面図である。 図面において、１は基板、２は絶縁膜、３は感光領域、
４はトランスファゲート電極、５は転送電極、画素領域
６．１０はダイオードアレイ、１１は基板、１２はショ
ットキー電極、１３は電子銃、１４は偏向電極、１５は
走査回路、１６は検出回路、１７は出力端子、１８は真
空容器、１９は液体窒素、２０は赤外線入射用窓、Ａは
電子ビーム、Ｂは赤外線をそれぞれ示す。 ０
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ＋１１ 半導体基板面上に形成されたショットキー接合
ダイオードアレイと、該ダイオードアレイ面を走査する
電子ビーム走査機構とを備えていることを特徴とする撮
像装置。 （２）前記半導体基板は、ｐ形シリコンであり、前記シ
ョットキー接合の電極は、白金シリコンであることを特
徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の撮像装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58211236A JPS60103667A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 撮像装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58211236A JPS60103667A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 撮像装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60103667A true JPS60103667A (ja) | 1985-06-07 |
Family
ID=16602535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58211236A Pending JPS60103667A (ja) | 1983-11-10 | 1983-11-10 | 撮像装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60103667A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5544808A (en) * | 1978-09-26 | 1980-03-29 | Ricoh Co Ltd | Switch gear for paper end detector in printer |
| JPS5552599A (en) * | 1978-10-11 | 1980-04-17 | Ricoh Co Ltd | Read-only memory detection control method |
| JPS57114982A (en) * | 1981-01-07 | 1982-07-17 | Toshiba Corp | Electronic device |
-
1983
- 1983-11-10 JP JP58211236A patent/JPS60103667A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5544808A (en) * | 1978-09-26 | 1980-03-29 | Ricoh Co Ltd | Switch gear for paper end detector in printer |
| JPS5552599A (en) * | 1978-10-11 | 1980-04-17 | Ricoh Co Ltd | Read-only memory detection control method |
| JPS57114982A (en) * | 1981-01-07 | 1982-07-17 | Toshiba Corp | Electronic device |
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