JPS6329417B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は固体カラー・イメージセンサーに関
し、より具体的には、感光素子を含む固体基板の
上に重ねられたモザイク状フイルターまたはスト
ライプと感光層を利用する固体カラー・イメージ
センサーに関する。 固体カラー撮像デバイスの分野での十分に認識
された目標は、極めて光に対して敏感であつて製
造コストが低いにもかかわらず鮮明な像を生ずる
固体カラー撮像デバイスを作ることである。この
目標を目ざして多数の異なる種類の固体カラー撮
像デバイスが作られて来た。 そのような撮像デバイスの一例において、配列
にされた全色撮像素子は基板上のMOS素子に関
連したフオトダイオードのような撮像素子の配列
の上に配置された色フイルターの複合的配列によ
つて色に対して選択的に感ずるようにされてい
る。そのようなフイルター配列の極めて効率的な
構造は、色の微妙な差異についての人間の視覚に
基づく有用な情報の量を最大とする。このような
フイルター配列は例えば、1976年７月20日に発行
されベイヤー（Bayer）氏に付与された米国特許
第3971065号や1977年９月６日に発行されデイロ
ン（Dillon）氏に付与された米国特許第4047203
号に記載されている。しかしながら、そのような
配列に固有な解像度は配列に置くことができる撮
像素子の個数で制限されるだけでなく、配列内の
各素子の一部分だけが微細な解像度に寄与するの
でさらに制限される。従つてそのような複合的フ
イルターのカラー撮像素子の配列の空間解像度は
特定の構造について最適化されるが、同じ数の素
子の単色撮像配列ほどは高くない。 英国特許第2029642号および特開昭55−39404
号、55−277772号、55−277773号、51−95720号
で提案された別の構造は、スイツチング機能を果
たすことができる情報転送デバイスまたは固体基
板の上に感光素子が重ねられるようになつてい
る。この基板はMOSスイツチング素子または
CCD（電荷結合デバイス）スイツチング素子であ
る。そのような素子は英国特許第2029642号に詳
細に記載されており、その内容を参考として本明
細書に記載する。そのような構造は、感光素子が
情報転送デバイスと同じ高さに配置された通常の
撮像デバイスよりも感光面積が大きいことによつ
て潜在的に高い感度を有する。しかし、そのよう
なデバイスは多色フイルターを利用しなければな
らず、解像度の低下は前述の通常の固体撮像デバ
イスに匹敵する。さらに、そのような構造を作る
ためには色フイルターを撮像素子の上に特定のパ
ターンで配置しなければならず、それによつて色
フイルターの整列と結合が困難となり、結果とし
てそのようなデバイスの製造が複雑で高価とな
る。 ビジコンで色フイルターを除去する技術はカト
ー氏らの米国特許第3617753号に記載されている。
このビジコンは、光強度を表わす電気信号を蓄積
する多数のpnダイオード上に基板を有する通常
の半導体層を含む。ビデオ情報を取り出すために
電子ビームがpnダイオードを走査する。pnダイ
オードに達する光が通過する半導体基板の厚さを
階段状にすることによつて階段の大きさにより異
なる波長の光がpnダイオードに当たる。このよ
うにして異なるグループのpnダイオードは異な
る色の光を蓄積することができる。これに代わつ
て、pnダイオードを表面から一様でない深さに
形成することによつて、実質的に基板の厚さを階
段状にすることができる。別の実施例において
は、電子ビーム走査の代わりに固体走査を利用す
ることができる。そこでは接合デバイスとMOS
素子が各画素に利用され、基板の選択的なエツチ
ングの結果として半導体基板の受光面と画素の接
合デバイスの間の距離が一様でなくなる。この開
示された装置は階段状のまたは切除された形状に
よつて平担でなく、光応答素子として光導電体を
利用するデバイスにもたらされる利点を有しな
い。 潜在的な解像度が同じ大きさの単色配列の解像
等に等しい固体カラー・イメージセンサー・アレ
イが開発された。そのようなイメージセンサー・
アレイは、各チヤンネルが半導体材料による光の
異なる吸収によつて異なるスペクトル応答を有す
る重ねられた複数のチヤンネル（例えば、３色デ
バイスについては３つのチヤンネルが重ねられ
る）を有する。（英国Po91EF、ハンプシヤー州、
ハバント、ハネウエル（Hampshire Havant
Honeywell）のインダストリアル、オプチユー
ニテイズ社（Industri al Opportunities Itd）か
ら入手できる、「カラー応答CCD撮像デバイス」
という表題を付された1978年８月号172巻、公開
番号17240の研究公開書を参照のこと。）しかしな
がら、３つのチヤンネルを重ねる必要性によつ
て、そのようなデバイスを製造するには極めて複
雑で高価な方法が必要である。CCD（電荷結合デ
バイス）を利用すると、情報信号を運ぶチヤンネ
ルを厳密な制限の下で注意深く作らなければなら
ないので、製造が複雑かつ高価なものとなる。基
板上に単一チヤンネルを作ることは可能である
が、別のチヤンネルをその上に重ねることは複雑
で困難である。 前記の公開番号17240に記載されたようなデバ
イスは、重ねられた多チヤンネルのカラー撮像デ
バイスとして働くことができる重ねられた多数の
異なるチヤンネルをシリコン結晶に作ることは可
能であることを示唆している。しかし、前述のよ
うにそれを作ることが高価で複雑であることに加
えて、使用する材料の本質的な限界によつてこの
ようなデバイスの色分解と選択度は低い。そのよ
うなデバイスを作るのに使用する材料は、色選択
感光素子に加えて良好な単結晶特性を有しなけれ
ばならないCCDチヤンネルとして働く。 前述のように当業界では、極めて光に敏感で像
を鮮明に細かく分解する固体カラー撮像デバイス
を必要としている。多色フイルターが配列にされ
た撮像素子の上に重ねられたデバイスを利用する
と、その結果として生ずる像は米国特許第
3971065号に記載されているように、低い解像度
と低い選択度を有すると共に、多色フイルターを
精密に配置する必要性から製造が複雑で高価につ
く。英国特許第2029642号に記載されているよう
に、感光素子が情報転送デバイスの上に重ねられ
たデバイスを利用することによつて、選択度を上
げることができる。しかし、そのようなデバイス
はやはり製造の複雑さとコストを上げる多色複合
フイルターを使用しなければならないため、解像
度になおある程度の限界がある。複数の重ねられ
たチヤンネルのセンサー・アレイを有するデバイ
スを利用することによつて、単色アレイの解像度
に等しい解像度を得ることが可能である。しか
し、それぞれの上に３つのチヤンネルを重ねるた
めには、複雑で高価な製造技術を利用しなければ
ならない。 本発明は、相互の上と基板の上に重ねられたス
トライプフイルターまたはモザイク状フイルター
と感光層を利用し、基板は単色光を検出するため
に使用されるフオトダイオード素子の配列を含
む。基板上の感光層と素子がストライプフイルタ
ーまたはモザイク状フイルターと組合わさつて異
なる色の効を検出し電気的に分離することを可能
とするので、本発明は多色複合フイルターを不要
とする。 本発明は、通常の真空蒸着技術やスパツタリン
グ技術のような簡単で安価な通常の技術を利用し
て製造することができる固体カラー撮像デバイス
を提供するものである。このデバイスは光に対し
て極めて敏感であり、人間の目の特性を考慮して
望ましいほど高い解像度を有する像を作る。 本発明に基づくデバイスは電荷を処理する固体
基板を有し、フオトダイオードの形の感光素子も
基板上にある。光を吸収し検出するために感光層
が基板の上に重ねられている。感光層は単一の層
または多数のストライプまたはモザイクの形であ
る。ストライプフイルターまたはモザイク状フイ
ルターは感光層の上に重ねられている。固体基板
はCCD（電荷結合デバイス）やMOSマトリツク
ス・スイツチング素子のような任意の種類の２次
元情報デバイスである。基板は感光層と基板自体
の感光素子に関連してスイツチング機能と転送機
能を実行する。基板の上に重ねられた感光層は、
上部の連続的で透明な電極小層と背部の透明な電
極のモザイクパターンとこれらの間に配置された
感光小層の３つの小層より成る。感光層上の背部
電極は、MOS、CCDまたはその他のスイツチン
グ素子のソース端子やドレイン端子のように、基
板上の感光素子と同じように固体基板に電気的に
接続されている。感光層は電気配線を介した点以
外のすべての点で固体基板から電気的に絶縁され
ている。 本発明の主要な目的は、感光素子を含む固体基
板を有する固体カラー撮像デバイスを提供するこ
とであり、固体基板はこの表面上の第１組の素子
からの光を遮弊するようにストライプフイルター
またはモザイク状フイルターを有すると共に感光
層が重ねられており、感光層と基板の第１組と第
２組の感光素子、または感光層内の第１組と第２
組と感光素子が電気的な減算法で３つの色帯域に
対応する電荷を読み出すことが可能となる。 本発明の別の目的は、多色フイルターを必要と
することなく製造することができる固体カラー撮
像デバイスを提供することである。 本発明のさらに別の目的は、光に対して極めて
敏感な固体カラー撮像デバイスを提供することで
ある。 本発明のさらに別の目的は、高い解像度で像を
生ずることができる固体カラー撮像デバイスを提
供することである。 本発明の前述の目的とそれ以外の目的および利
点は、同一数字が全図を通じて同一部分を示し本
明細書の一部を成す添付図面を参照して下に詳細
に記載した構造の細部と使用法を当業者が読めば
わかるものである。 本発明の固体カラー撮像デバイスの実施例を説
明する前に、そのようなデバイスには変更を加え
ることができるので、本発明は図示の構成要素の
特定の配列に限定されない、と理解すべきであ
る。また、この明細書で使用する用語は特定の実
施例を説明するためのものであつて限定的な意味
で使用するものではない。 次に第１図を参照すると、基板の上に重ねられ
た感光素子を有する形式の、従来の固体カラー撮
像デバイスが示されている。第１図は従来の固体
カラー撮像デバイスの分解斜視図である。基板２
には感光層３が重ねられている。基板２は多数の
MOSスイツチング素子６，７，８，９，１０お
よび１１を含む。実際に、この撮像デバイスは数
千のMOS素子を含む。素子６，７，８，９，１
０および１１は例えば、赤、緑、青、青、赤およ
び緑の各光にそれぞれ関連して各種のスイツチン
グ機能や転送機能に利用される。素子６−１１の
各々はソース端子１２とドレイン端子１３を含
む。 感光層３は後述する３つの小層より成る。底の
小層つまり底の背部のモザイク状電極つまり層３
の最も内側の小層はすべて素子６−１１に電気的
に接続されている。感光層３の上に重ねられてい
るのは、それぞれ素子６，７，８，９，１０，１
１に対応するフイルター素子１４，１５，１６，
１７，１８，１９である。フイルター素子１４−
１９は、単色光を除いてすべての光を遮弊するた
めに利用される。従つて例えば、前述の素子６−
１１のスイツチング機能と転送機能に対応して、
フイルター素子１４は赤色光を除いてすべての光
を遮弊するために使用され、フイルター素子１５
は緑色光を除いてすべての光を遮弊し、フイルタ
ー１６は青色光を除いてすべての光を遮弊する。 層３の内部での感光機能が基板２の内部でのス
イツチング機能と転送機能から区別されるので、
第１図に示しているデバイスは、感光機能がスイ
ツチング機能、転送機能と同じレベルで実行され
る従来のデバイスよりもずつと光に対して敏感で
ある。しかしながら、第１図に示しているデバイ
スはなおも多色フイルター素子１４−１９を使用
することを必要とし、そのようなフイルター素子
は精密な配置を必要とするので、このデバイスの
製造は多少高価となる。フイルター素子１４−１
９は、背部の電極によつてそれぞれ形成されてい
る感光部分２０，２１，２２，２３，２４，２５
に光が達する前に、光を遮弊するのに利用され
る。 各MOS素子６−１１、感光部分２０−２５お
よびフイルター１４−１９の組合せは、当業界で
画素というものを形成する。従つて、第１図に示
されているデバイス部分は６個の画素を示してい
る。本発明は多色フイルターを不要としながら、
６個の画素あるいは２組の画素と後述するものを
含む同じ大きさの基板２を利用するデバイスを製
造することができる。 次に第２図を参照すると、ここには本発明に基
づくデバイスの分解斜視図が示されている。この
撮像デバイスは、上にMOS素子６，７，８，９，
１０，１１が配置された基板２を含む。感光層３
とストライプフイルター４は基板２の上に配置さ
れている。層３は、第３図に関連してさらに詳細
に説明する小層より成る。第２図は第１図のよう
に、数千の同じ部分から成る撮像デバイスのほん
の一部分を示しているのに過ぎない。層３と４お
よびフオトダイオード５と５′を第２図に示して
いるように配置することによつて、第１図に示し
ているような多色フイルターを使用することなく
光の別個の色帯域を検出することが可能となる。 層３は感光素子２６と２７を含む。素子２６と
２７の各々は、基板２のMOS素子の１個に接続
されている。層３が感光素子２６と２７より成る
と記載すれば、本発明を理解することがより容易
になるけれども、上部電極小層と光導電小層は連
続的な層であるのが望ましい、と理解されるべき
である。底部のモザイク状電極小層は連続的でな
く、各感光素子の境界を形成している。 素子２６と２７はそれぞれMOS素子７と１０
に接続されている。フオトダイオード５と３４お
よび関連のMOS素子６，９とのMOS素子１０と
感光素子２７の組合せは、１組の画素というもの
を構成し、第２図には２組の画素が示されてい
る。感光素子５と５′はMOS素子６と８に関連し
ている。感光素子３４と３４′はMOS素子９と１
１に関連している。素子５，５′および３４，３
４′はすべてあらゆる波長の光に敏感であるが、
素子５と５′は一部の光をしや断するストライプ
フイルター４の下に配置されているため、素子５
と５′は素子３４，３４′とは異なる光を検出す
る。 各領域６−１１はスイツチング素子（例えば
MOS）より成り、ある場合にはフオトダイオー
ドを含む。これらの素子は構造と組成が周知であ
るため、図面には概略的に示しているに過ぎな
い。やはり周知なように、１個の画素を表わす各
スイツチング素子は、特定の色の光強度を表わす
信号を切替える。本発明においては、信号の
「色」は、ストライプフイルター４の位置と、感
光層３またはフオトダイオードが画素の感光素子
として使用されているかどうかによつて左右され
る。 一例としてフイルター４がマジエンタ・フイル
ターで緑色光を吸収し、層３がCdS光導電体で青
色光に敏感で青色光を吸収すると仮定する。最初
に素子６を考えてみる。これに当たる光は最初に
フイルター４と層３を通過する。このようにして
赤色光だけがフオトダイオード５に当たり、
MOSによつてスイツチされる信号はこのフオト
ダイオードによつて形成される部分での赤色光の
強度を表わす。同じ事が素子８の部分でも当ては
まる。フオトダイオード３４と３４′に当たる光
は最初に層３に通過するが、フイルター４を通過
しない。従つて、領域９と１１内のMOS素子に
よつてスイツチされる信号はこれに当たる光の赤
色光強度と緑色光強度を表わす。領域７と１０
は、それぞれの感光部分が領域の対応する大きさ
よりも大きく図示されていることを除いて第１図
の画素と全く同じように動作する。感光層２６は
青色光に応答し、青色光強度を表わす信号を領域
７のMOSに送る。同じ事が光導電体２７と領域
１０に当てはまる。この特定の状況においては、
フイルター４は働かない。それは、層２６と２７
が青色光のみに応答し、緑色光のろ過がその働き
を変えないからである。 本発明の基本的な概念は第２図に示されている
が、細部は選択するフイルターと光導電体の材料
や各組の画素の物理的配置によつて変わる。例え
ば、１組の３個の画素は第２図でＬ字形である
が、これを直線的に配置することができる。ま
た、画素の１組内の画素の数を４個以上とするこ
とができる。簡単な場合には、４番目の画素がフ
オトダイオードを含み、このフオトダイオードは
これに当たる光がフイルター４も光導電体３も通
過しないように配置される。この４番目の画素は
従つて白色光強度を表わす信号を生ずる。周知の
ように、三原色を表わすビデオ信号は、第２図の
画素や本明細書に示した他の例の画素が生ずる色
信号から公知の回路技術によつて得ることができ
る。 可能な組合せは数多く、選択したフイルターや
光導電体によつて左右される。幾つかの組合せを
下に示す。 例 １ マジエンタ・フイルターとCdS光導体を用い
て、赤、赤プラス緑、青および白の各光を表わす
信号を生ずる画素が可能である。「白」の画素は
フオトダイオードを含み、入射光を直接受け取
る。「赤」の画素はフオトダイオードを含み、緑
と青がそれぞれフイルターと光導電体によつてろ
過された後に赤色光を受け取る。「赤と緑」画素
はフオトダイオードを含み、青が光導電体によつ
てろ過された後に赤と緑の光を受け取る。「青」
の画素はフオトダイオードを含まないが、スイツ
チング素子（MOS）は「青」強度信号を画素に
有効に送る光導電体に電気的に接続されている。
この例は「白色」画素を除いて第２図である。４
番目の「白色」画素が含まれていると、層３また
は４によつてろ光されていない光が「白色」画素
に当たることができるように光導電層３は不連続
でなければならない。 例 ２ これはシアン・フイルターをマジエンタ・フイ
ルターに代用することを除いて例１と同一であ
る。シアン・フイルターは赤色光を吸収する。結
果として生ずる４個の画素は白、緑、青および赤
プラス緑である。 例 ３ この例では、アジエンタ・フイルターGaAsP
光導電体を使用する。アジエンタ・フイルターは
緑色光をろ過し、GaAsp光導電体は青プラス緑
に敏感でこれを吸収する。結果として生ずる画素
は白、赤、青および青プラス緑である。この例で
は、１組のうちの２個の画素が光導電体層に電気
的に接続される。従つて、光導電体相の底部の電
極を分割して、光導電体層上の各領域を分離して
それぞれ「青」と「青プラス緑」の各画素の
MOS素子に接続しなければならない。ここで
「白色」画素はフオトダイオードを含み、このフ
オトダイオードはフイルターでも光導電体でも妨
害されない光を受け取る。「赤色」画素は光導電
体のみを通過した後に光を受け取るフオトダイオ
ードを含み、光導電体の層は赤色光以外のすべて
の光を受け取る。「青プラス緑」画素はフオトダ
イオードを含まない。これのMOS素子は光を直
接受け取る光導電体セグメントに電気的に接続さ
れている。このようにして、MOSに送られる信
号は光導電体のセグメントに当たる青プラス緑の
光の強度を表わす。「青色」画素はフオトダイオ
ードを含まない。これはマジエンタ・フイルター
の下にある光導電体の異なるセグメントに接続さ
れている。そのセグメントは緑色光をろ過し、従
つて光導電体セグメトが敏感で利用される唯一の
光は青色光である。 例 ４ この例は黄色フイルター（黄色光を吸収）をマ
ジエンタ・フイルターに代用することを除いて例
３と同一である。これは「白」、「赤」、「緑」およ
び「青プラス緑」の各画素を生ずる。 これらの例は、各欄が所定の環境の下での画素
の「色」を表わす次の表に関連して説明すること
ができる。「白色」画素は図示されていないこと
に注意を要する。また、画素８と１１はそれぞれ
６と９に常に同一なので、画素８と１１も表に示
していない。

【表】 上の表は例示的なものに過ぎず、他の組合せも
容易に明らかとなる。 本発明に基づく撮像デバイスの縦断面図である
第３図を参照して層３を詳細に説明する。前述の
ように、感光層３は３つの小層より成る。層３は
小層３７，３８および３９を含む。層３は絶縁材
料層４１によつて基板２から絶縁されている。従
つて層３は、電気配線４４と４５を介して点以外
のすべての点で基板２から電気的に絶縁されてい
る。 感光層３は上部の透明な電極小層３７と底部の
透明なモザイク状電極小層３９を含む。光導電材
料の小層３８は小層３７と３９の間に配置されて
いる。層４は単色光フイルター・ストライプまた
はモザイクである。底部のモザイク状電極小層３
９は透明でなければならない。層３とフイルター
４は、第５−５ｃ図に関連して詳細に説明するよ
うに、異なる色の光を吸収することができるよう
に作られている。画素は第３図に概略的に示して
いるのに過ぎない。画素１０と７のMOS素子は
感光層３のそれぞれのセグメントに接続されてい
るので、これらの画素はフオトダイオードを含ま
ない。一方、画素６と９は感光素子としてフオト
ダイオード（図示せず）を有する。 第２図、第３図または第４図に示しているよう
にデバイスを作ることによつて、複合多色フイル
ターの配列を不要とすることが可能である。さら
に具体的に記載すると、本発明は第１図に示され
米国特許第3971065号や米国特許第4047203号に開
示されているようなフイルター配列の構造を必要
としない。デバイスが固体基板の上に複合多色フ
イルターを必要としないので、本発明に基づくデ
バイスは比較的簡単にかつ比較的低価格で製造す
ることができる。 本発明に基づくデバイスは、単色ストライプフ
イルターまたはモザイク状フイルター４以外のど
んなフイルターも必要とすることなく動作するこ
とができる。しかし、フイルター４の上に広帯域
型フイルターを１個重ねて利用することができ
る。そのようなフイルターは、4000Å以下または
7700Å以上の波長を有する光、すなわち、紫外光
や赤外光、のように人間の目に見えない光をろ過
するように設計することができる。 次に第４図を参照すると、本発明に基づく撮像
デバイスの斜視図を見ることができる。第４図に
示しているように、光はストライプフイルターま
たはモザイク状フイルター４と４′の上面に当た
る。後に詳細に説明するように、フイルターに当
たる光の一部はストライプフイルターまたはモザ
イク状フイルターによつて吸収され、吸収されな
い光は感光ストライプ３または３′の一方に当た
つてさらに光が吸収され、残りの光は基板２に当
たる。フオトダイオード３５と３６は基板２に配
置されている。前述の構造から生ずる各種の可能
性はすでに説明したが、ここで次のように要約す
る。(1)光がフイルター４を光電導体３も通過する
ことなく画素のフオトダイオードに直接当たる。
(2)光がフイルター４のみを通過した後、画素のフ
オトダイオードに当たる。(3)光が光導電体３のみ
を通過した後、フオトダイオードに当たる。(4)光
がフイルター４と光導電体３を通過した後、フオ
トダイオードに当たる。(5)MOS素子が光を直接
受け取る光導電体セグメントに接続されている。
(6)MOS素子がフイルター４を通過しただけの光
を受け取る光導電体セグメントに接続されてい
る。 第５図を第５ａ−５ｃ図と組合せて参照して、
本発明の撮像デバイスの一実施例の動作を詳細に
説明する。第５図は第２および３図に示されてい
るものと同じデバイスの縦断面図である。第５ｃ
図、第５ｂ図および第５ａ図はそれぞれ、基板２
上の感光素子５と３４によつて検出される光に加
えて層３の内部で吸収され検出される光に関して
波長対吸収と波長対光導電率の双方をプロツトし
たグラフである。 層３が応答する波長領域の光が層３に当たる
と、光導電小層３８（第３図参照）の抵抗はその
特定の部分（第２図参照）で減少する（第５ａ図
参照）。この減少した抵抗は、基板２の内部の
MOS素子１０に関連して電極小層３７と３９を
利用することによつて電気的に検出し記録するこ
とができる。光の検出に関連して実行される電気
抵抗の減少を記録する特定の方法は本発明の一部
ではなく、周知である。減少した抵抗は層３のあ
る部分に当たる青色光の強度を表わす（第５ａ図
参照）。さらに、第５ａ図の吸収曲線によつて示
されているように、層３は青色領域のみの光を吸
収する。層３を通過した光はスペクトルの緑色部
分と赤色部分のみを含む。層３は5000Åかそれ以
下の波長を有するすべての光を吸収し、残りの光
が基板２に達するようにする。さらに、層３は
5000Åかそれ以下の波長を有する光に敏感であ
る。フイルター４についての吸収曲線（第５ｂ図
参照）によつて示されているように、フイルター
４は緑色領域のみの光を吸収する。 第５ｃ図に示されているように、基板２の感光
素子５と３４はすべての可視光を吸収し、多少す
べての光に対して敏感である。しかし、素子５は
スペクトルの赤色部分の光に対して最も敏感であ
り（実線参照）、素子３４はスペクトルの緑色領
域の光に対して最も敏感である。前述のように、
層３は青色光を検出してろ過する。従つて、基板
２には青色光が当たらない。フイルター４は緑色
光をろ過する。従つて、赤色光のみがフイルター
４の下の基板２の部分に当つて素子５に入射し、
緑色光と赤色光のみがストライプフイルター４に
よつておおわれていない素子３４に当たる。赤色
光が素子５に当たつたり、赤色光と緑色光が素子
３４に当たると、電流は電気インパルスによつて
光を検出することができるように変化する。 前述のような吸収と光導電性の特定の能力を有
する層３とフイルターストライプ４と素子５と３
４を利用することによつて、撮像デバイスのどの
特定の領域に当たる光でも精密に検出することが
できると共に、その領域に当たる光の波長、従つ
て色、を測定することができる。層３はどの特定
の領域でも青色光を検出することができる。層３
とフイルター４によつてしやへいされる素子５は
赤色光のみにさらされ、従つて赤色光を検出す
る。素子３４は赤色光と緑色光にさらされる。従
つて緑色光の存在は、隣接の素子５から得られる
データを利用することによつて電子的な減算法で
測定しなければならない。これらの方法は公知で
あつて本発明の一部分ではない。層のどの部分に
当たる光の強度でも、またはどの感光素子に当た
る光の強度でも抵抗の変化の程度で測定すること
ができる。層３と基板２の上の素子は抵抗の小変
動を測定することができるように作られているの
で、撮像デバイスのどの特定の波長（色）の光の
相対強度でも基板２に関連して電子手段で検出し
記録することができる。 本明細書に開示したカラー撮像デバイスを様々
な異なる実施例で製造することが可能である。構
造上の詳細は示さないけれども、撮像デバイス・
アレイを前述の英国特許に示されているように製
造することができる。ただし、基板２の上に素子
５，５′や３４，３４′のような感光素子を設ける
ための変更が必要である。 第５図に示し、第５ａ−５ｃ図に関連して説明
した実施例は本発明の好適な実施例として考えら
れる。上部のフイルターは緑色光を吸収し、層３
は少なくとも青色光を検出・吸収し、素子５と３
４は少なくとも赤色光を検出する。光を検出し吸
収することができるように層３を作ることによつ
て、層３はセンサーとしてもフイルターとしても
働く。正しく配置されたストライプフイルター４
と層３を使用することによつて、異なる色の光を
検出するデバイスの能力は保たれながら、複合配
列に配置しなければならない多色フイルターは不
要となつた。 異なる最終結果を得るために、第５図に示され
第５ａ−５ｃ図に関連して説明したデバイスを異
なる方法で製造することができる。しかしなが
ら、第４図の実施例に加えて第３図に関連して説
明した実施例も所望の結果を生ずることが確認さ
れた。このように動作することを意図したデバイ
スを製造するとき、各感光層内の材料に加えて絶
縁層内の絶縁材料は特定の方法で製造しなければ
ならない。 層４１と４２の内部の絶縁材料は、SiO₂、
Si₃N₄、ポリイミド、ポリアミド、光硬化性樹脂
またはその他の公知の有機重合体のような多数の
電気絶縁材から選択する。 青色光に敏感な感光層３は、CdS、ZnCdS、
ZnSeTeより成るグループから選択した材料で作
る。 利用する感光層と素子の特定の種類およびデバ
イスの使用方法によつて、デバイスの動作に異な
る電圧を利用することができる。さらに、望む特
定の結果によつて、感光層や素子に関連して異な
る電圧を利用することができる。 本発明に基づく固体カラー撮像デバイスを、最
も実用的で好ましい実施例と考えられるもので説
明してきた。特定の材料、特定の用語および特定
の波長や色の光に対する感光層やフオトダイオー
ドの特定の感度に関する言及は、好適な実施例を
開示するために行なつたのに過ぎない。また、本
発明の範囲内でそのような実施例に修正を加える
ことができるし、実施例を読んだとき当業者に思
い浮ぶ変更を加えることもできる、と認識され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は基板の上に重ねられた光導電体層を示
す従来の固体カラー撮像デバイスの分解斜視図、
第２図は本発明に基づく固体カラー撮像デバイス
の分解斜視図、第３図は本発明に基づく固体カラ
ー撮像デバイスの縦断面図、第４図は本発明に基
づく固体カラー撮像デバイスの別の実施例の概略
斜視図、第５図は本発明に基づく撮像デバイスの
縦断面図、第５ａ，５ｂおよび５ｃ図はそれぞれ
感光層内で吸収され検出される光とストライプフ
イルターでろ過される光と基板層の感光素子の第
１組、第２組で吸収され検出される光に関して波
長対吸収と波長対光導電率をプロツトしたグラフ
である。 ２……基板、３……感光層、４……ストライプ
フイルター、５，５′……感光素子、６−１１…
…MOSスイツチング素子、３４，３４′……感光
素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気スイツチング素子とこれに接続するフオ
   トダイオードとの対により成るエレメントを第１
   の画素、他の電気スイツチング素子自身を第２の
   画素とし、各々の複数の第１、第２の画素をマト
   リツクス状に配列して成る半導体スイツチング・
   マトリツクスと、 該半導体スイツチング・マトリツクスの上面に
   少なくとも一部分に対向して積層され特定の色相
   の光のみを吸収すると共に光電変換特性を有する
   複数個の光導電体セグメントと、 上記半導体スイツチング・マトリツクスの内の
   所定の画素群および該画素群に対向する光導電体
   セグメントとに対向して積層される単色フイルタ
   ーとを具備し、 上記第２の画素群が上記光導電体セグメントの
   いづれかに電気的に接続し、上記第１の画素群が
   他のいづれかの光導電体セグメントおよび単色フ
   イルターを通過した光または光導電体セグメント
   を通過した光りを各々のフオトダイオードで受光
   するように上記光導電体セグメントおよび単色フ
   イルターが上記半導体スイツチング・マトリツク
   スの上面に積層されることを特徴とする固体カラ
   ー撮像デバイス。 ２ 前記単色フイルターがスペクトルの緑色領域
   の光を吸収し、前記光導電体セグメントはスペク
   トルの青色領域のみの光に敏感でこの光を吸収
   し、前記フオトダイオードがスペクトルの少なく
   とも赤色領域と緑色領域の光に敏感であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の固体カ
   ラー撮像デバイス。 ３ 前記単色フイルターがスペクトルの赤色領域
   の光を吸収し、前記光導電体セグメントがスペク
   トルの青色領域のみの光に敏感でこの光を吸収
   し、前記フオトダイオードがスペクトルの少なく
   とも赤色領域と緑色領域の光に敏感であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の固体カ
   ラー撮像デバイス。 ４ 前記単色フイルターがスペクトルの緑色領域
   の光を吸収し、前記光導電体セグメントがスペク
   トルの青色領域または緑色領域のみの光に敏感で
   この光を吸収し、前記フオトダイオードがスペク
   トルの少なくとも赤色領域の光に敏感であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の固体
   カラー撮像デバイス。 ５ 前記単色フイルターがスペクトルの青色領域
   の光を吸収し、前記光導電体セグメントがスペク
   トルの青色領域または緑色領域のみの光に敏感で
   この光の吸収し、前記フオトダイオードがスペク
   トルの少なくとも赤色領域の光に敏感であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の固体
   カラー撮像デバイス。 ６ 前記光導電体セグメントが連続的な１枚の薄
   板を形成していることを特徴とする特許請求の第
   １項、第２項、第３項、第４項または第５項に記
   載の固体カラー撮像デバイス。 ７ 前記光導電体セグメントが多数のストライプ
   の形であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項、第２項、第３項、第４項または第５項に記載
   の固体カラー撮像デバイス。 ８ 前記半導体スイツチング・マトリツクス上に
   配置された前記電気スイツチング素子がMOS素
   子であることを特徴とする特許請求の第１項、第
   ２項、第３項、第４項または第５項に記載の固体
   カラー撮像デバイス。 ９ 前記光導電体セグメントが非晶質セレン、
   CdSe、GaAsPより成るグループから選択した感
   光材料より成ることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項に記載の固体カラー撮像デバイス。