JPS6394125A - カラ−センサ - Google Patents
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- JPS6394125A JPS6394125A JP61237879A JP23787986A JPS6394125A JP S6394125 A JPS6394125 A JP S6394125A JP 61237879 A JP61237879 A JP 61237879A JP 23787986 A JP23787986 A JP 23787986A JP S6394125 A JPS6394125 A JP S6394125A
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
- H01L31/04—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
- H01L31/06—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers
- H01L31/075—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 adapted as photovoltaic [PV] conversion devices characterised by potential barriers the potential barriers being only of the PIN type, e.g. amorphous silicon PIN solar cells
- H01L31/076—Multiple junction or tandem solar cells
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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
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- H01L31/11—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by two potential barriers, e.g. bipolar phototransistors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、赤、青、緑の３原色成分の色分解能を有する
カラーセンサに関するものであり、特に、色分解フィル
タを必要としないで３原色成分の色分解をするカラーセ
ンサに関するものである。
カラーセンサに関するものであり、特に、色分解フィル
タを必要としないで３原色成分の色分解をするカラーセ
ンサに関するものである。
カラーセンサとして、特開昭５８−１２５８６９号公報
に開示されているようなアモルファスシリコンのセンサ
素子に着色有機樹脂等の光学フィルタを接着して色分解
を実現するものがある。このようにカラーセンサにアモ
ルファスシリコンの光電センサを基本構成要素として用
いるのは、その受光感度特性が視感度に極めて近いから
である。
に開示されているようなアモルファスシリコンのセンサ
素子に着色有機樹脂等の光学フィルタを接着して色分解
を実現するものがある。このようにカラーセンサにアモ
ルファスシリコンの光電センサを基本構成要素として用
いるのは、その受光感度特性が視感度に極めて近いから
である。
すなわち、アモルファスシリコンの光電センサによれば
、７ Ｑ Ｏｎｍ以上の近赤外領域の影響をうけず、そ
のために赤外カントフィルタを用いずに色情報の抽出が
できるのである。
、７ Ｑ Ｏｎｍ以上の近赤外領域の影響をうけず、そ
のために赤外カントフィルタを用いずに色情報の抽出が
できるのである。
しかし、有機樹脂等の光学フィルタを接着することでカ
ラーセンサとするかかる従来技術によれば、光学フィル
タの分光透過率特性の経年変化や高温条件下での劣化に
より、カラーセンサとしての特性に変化が生じてしまう
という問題点があった。また、光学フィルタをセンサ素
子自体に直接接着する必要があるために、カラーセンサ
の大きさが光学フィルタの大きさの制約を受け、小型化
に限界があった。さらに、光学フィルタを設けることで
、もともと感度の低い青色側の感度がさらに低くなって
しまい、これにより青色側に色特性の特徴がある色の識
別が不十分であった。
ラーセンサとするかかる従来技術によれば、光学フィル
タの分光透過率特性の経年変化や高温条件下での劣化に
より、カラーセンサとしての特性に変化が生じてしまう
という問題点があった。また、光学フィルタをセンサ素
子自体に直接接着する必要があるために、カラーセンサ
の大きさが光学フィルタの大きさの制約を受け、小型化
に限界があった。さらに、光学フィルタを設けることで
、もともと感度の低い青色側の感度がさらに低くなって
しまい、これにより青色側に色特性の特徴がある色の識
別が不十分であった。
本発明のカラーセンサは上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、ＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され
分光感度が青色光に対してピークを持つ第１の光電セン
サとＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され分光感
度が赤色光に対してピークを持つ第２の光電センサとが
ＰＮ接合を形成するように重ねられた積層体と、前記積
層体の両端に設けられ少なくとも一方が透明である電極
対とから構成されるものである。
のであり、ＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され
分光感度が青色光に対してピークを持つ第１の光電セン
サとＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され分光感
度が赤色光に対してピークを持つ第２の光電センサとが
ＰＮ接合を形成するように重ねられた積層体と、前記積
層体の両端に設けられ少なくとも一方が透明である電極
対とから構成されるものである。
また、本発明の色彩測定装置は、前記カラーセンサと、
その電極対間に少なくとも３種類のバイアス電圧を印加
することができるバイアス電圧印加手段と、各バイアス
電圧に応じた光電流を検出する光電流検出手段と、前記
光電流検出手段に基づいて前記カラーセンサに入射した
光の色彩を判定する色識別手段とを備えたものである。
その電極対間に少なくとも３種類のバイアス電圧を印加
することができるバイアス電圧印加手段と、各バイアス
電圧に応じた光電流を検出する光電流検出手段と、前記
光電流検出手段に基づいて前記カラーセンサに入射した
光の色彩を判定する色識別手段とを備えたものである。
さらに、本発明の他の色彩測定装置は、前記カラーセン
サの一方の電極を３分割したものを用い、３分割した電
極のそれぞれと他方の共通電極との間に互いに異なるバ
イアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、前記３
分割した電極のそれぞれに得られる光電流を検出する光
電流検出手段と、前記光電流検出手段に基づいて前記カ
ラーセンサに入射した光の色彩を判定する色識別手段と
を備えたものである。
サの一方の電極を３分割したものを用い、３分割した電
極のそれぞれと他方の共通電極との間に互いに異なるバ
イアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、前記３
分割した電極のそれぞれに得られる光電流を検出する光
電流検出手段と、前記光電流検出手段に基づいて前記カ
ラーセンサに入射した光の色彩を判定する色識別手段と
を備えたものである。
電極間に異なるバイアス電圧を印加することにより、緑
、赤、青のそれぞれの波長帯にピークをもつ分光感度特
性が得られる。そして、これらの分光感度特性に基づい
て出力される光電流から所定の演算により色彩を判定す
る。
、赤、青のそれぞれの波長帯にピークをもつ分光感度特
性が得られる。そして、これらの分光感度特性に基づい
て出力される光電流から所定の演算により色彩を判定す
る。
以下、実施例と共に本発明の詳細な説明する。
第１図は本発明の一実施例であるカラーセンサ１を示す
側面図である。２は透明なガラス基板であり、３はこの
ガラス基板２上に形成された透明電極である。４は透明
電極３上に形成されたＰＩＮ構造のアモルファスシリコ
ンの光電センサであり、色彩を測定すべき物体からの反
射光あるいは透過光（以下、単に被測定光という）Ａの
入射方向との関係から前段アモルファス光電センサとし
て位置付けられる。５は前段アモルファス光電センサ４
上に形成されるＰＩＮ構造のアモルファスシリコンの光
電センサであり、被測定光Ａの入射方向との関係から後
段アモルファス光電センサとして位置付けられる。そし
て、この後段アモルファス光電センサ５のｐ層は前段ア
モルファス光電センサ４のｎ層に隣接して形成されてお
り、光電センサ積層体６を構成している。７は後段アモ
ルファス光電センサ５上に形成される裏面電極であり、
この裏面電極７と透明電極３からカラーセンサ１内で発
生する光電流を取り出す。
側面図である。２は透明なガラス基板であり、３はこの
ガラス基板２上に形成された透明電極である。４は透明
電極３上に形成されたＰＩＮ構造のアモルファスシリコ
ンの光電センサであり、色彩を測定すべき物体からの反
射光あるいは透過光（以下、単に被測定光という）Ａの
入射方向との関係から前段アモルファス光電センサとし
て位置付けられる。５は前段アモルファス光電センサ４
上に形成されるＰＩＮ構造のアモルファスシリコンの光
電センサであり、被測定光Ａの入射方向との関係から後
段アモルファス光電センサとして位置付けられる。そし
て、この後段アモルファス光電センサ５のｐ層は前段ア
モルファス光電センサ４のｎ層に隣接して形成されてお
り、光電センサ積層体６を構成している。７は後段アモ
ルファス光電センサ５上に形成される裏面電極であり、
この裏面電極７と透明電極３からカラーセンサ１内で発
生する光電流を取り出す。
つぎに、このカラーセンサ１の動作を説明する。
カラーセンサ１に、ガラス基板２側から被測定光Ａが入
射されると、アモルファスシリコンの吸収係数が短波長
から長波長に向かうに従って指数関数的に減少するとい
う特性を有することから、被測定光のうちの主に短波長
成分は前段アモルファス光電センサ４の１層で吸収され
てキャリアを発生し、長波長成分は後段アモルファス光
電センサ５の１層で吸収されてキャリアを発生すること
になる。
射されると、アモルファスシリコンの吸収係数が短波長
から長波長に向かうに従って指数関数的に減少するとい
う特性を有することから、被測定光のうちの主に短波長
成分は前段アモルファス光電センサ４の１層で吸収され
てキャリアを発生し、長波長成分は後段アモルファス光
電センサ５の１層で吸収されてキャリアを発生すること
になる。
前段アモルファス光電センサ４と後段アモルファス光電
センサ５でそれぞれ発生したキャリアは、その接合面で
あるｐｎ界面で再結合することになるが、カラーセンサ
１の光電センサ４，５がｐｔＮＰＩＮ構造のタンデム構
造となっているために、等価的にいわば２つの電流源が
直列に接続されているものとみなすことができる。した
がってカラーセンサ１で発生する光電流は、前段アモル
ファス光電センサ４のキャリアと後段アモルファス光電
センサ５のキャリアのうちの、少ない方で抑えられ決定
されることになる。
センサ５でそれぞれ発生したキャリアは、その接合面で
あるｐｎ界面で再結合することになるが、カラーセンサ
１の光電センサ４，５がｐｔＮＰＩＮ構造のタンデム構
造となっているために、等価的にいわば２つの電流源が
直列に接続されているものとみなすことができる。した
がってカラーセンサ１で発生する光電流は、前段アモル
ファス光電センサ４のキャリアと後段アモルファス光電
センサ５のキャリアのうちの、少ない方で抑えられ決定
されることになる。
ここで、上記動作を第２図に示す特性図で説明する。第
２図は、透明電極３と裏面電極７との間に構成される前
段アモルファス光電センサ４と後段アモルファス光電セ
ンサ５の分光感度特性を示すものである。カラーセンサ
１の短波長側の分光感度特性は、キャリアの発生数の少
ない後段アモルファス光電センサ５の分光感度特性Ｂの
裾によって抑えられ決定される。そして、長波長側の分
光感度特性は、キャリアの発生数の少ない前段アモルフ
ァス光電センサ４の分光感度特性Ａの裾によって抑えら
れ決定されることになる。したがって、カラーセンサ１
の分光感度特性は、同図の破線Ｃに示すようになる。
２図は、透明電極３と裏面電極７との間に構成される前
段アモルファス光電センサ４と後段アモルファス光電セ
ンサ５の分光感度特性を示すものである。カラーセンサ
１の短波長側の分光感度特性は、キャリアの発生数の少
ない後段アモルファス光電センサ５の分光感度特性Ｂの
裾によって抑えられ決定される。そして、長波長側の分
光感度特性は、キャリアの発生数の少ない前段アモルフ
ァス光電センサ４の分光感度特性Ａの裾によって抑えら
れ決定されることになる。したがって、カラーセンサ１
の分光感度特性は、同図の破線Ｃに示すようになる。
ところで、カラーセンサｌの前段アモルファス光電セン
サ４の１層の厚さが後段アモルファス光電センサ５の１
層の厚さより薄く形成されているときには、透明電極３
と裏面電極７を介してカラーセンサ１に逆バイアスで電
圧が印加されると、両方の１層中の電界の大きさはほぼ
同じであることから、薄い１層を有する前段アモルファ
ス光電センサ４で発生したキャリアの方が厚い１層を有
する後段アモルファス光電センサ５で発生したキャリア
よりも多（ｐｎ界面に達することになる。
サ４の１層の厚さが後段アモルファス光電センサ５の１
層の厚さより薄く形成されているときには、透明電極３
と裏面電極７を介してカラーセンサ１に逆バイアスで電
圧が印加されると、両方の１層中の電界の大きさはほぼ
同じであることから、薄い１層を有する前段アモルファ
ス光電センサ４で発生したキャリアの方が厚い１層を有
する後段アモルファス光電センサ５で発生したキャリア
よりも多（ｐｎ界面に達することになる。
したがって、比較的小さい逆バイアス電圧が印加されて
いるときには、カラ−センサ１全体で発生する光電流の
大きさは、ｐｎ界面まで到達できるキャリアの少ない後
段アモルファス光電センサ５の分光感度特性Ｂで決定さ
れることになる。すなわち、カラーセンサ１の分光感度
特性Ｃは、逆バイアス電圧の印加により、短波長側の分
光感度がほとんど増加しないのに対して、長波長側の分
光感度は大きく増加する現象が現れることになる。
いるときには、カラ−センサ１全体で発生する光電流の
大きさは、ｐｎ界面まで到達できるキャリアの少ない後
段アモルファス光電センサ５の分光感度特性Ｂで決定さ
れることになる。すなわち、カラーセンサ１の分光感度
特性Ｃは、逆バイアス電圧の印加により、短波長側の分
光感度がほとんど増加しないのに対して、長波長側の分
光感度は大きく増加する現象が現れることになる。
そして、逆バイアス電圧の印加で生ずる前段アモルファ
ス光電センサ４のＩｆｉ中の電界が、前段アモルファス
光電センサ４で発生したほとんどのキャリアがｐｎ界面
に到達することになるという飽和現象を生じる範囲の程
度のものであるならば、カラーセンサ１の分光感度特性
は、引き続き、ｐｎ界面へのキャリア到達数の少ない後
段アモルファス光電センサ５により決定されたままであ
る。
ス光電センサ４のＩｆｉ中の電界が、前段アモルファス
光電センサ４で発生したほとんどのキャリアがｐｎ界面
に到達することになるという飽和現象を生じる範囲の程
度のものであるならば、カラーセンサ１の分光感度特性
は、引き続き、ｐｎ界面へのキャリア到達数の少ない後
段アモルファス光電センサ５により決定されたままであ
る。
しかし、印加する逆バイアスの電圧が、この飽和現象を
生ずる電界を大きく越えるようなものになると、今度は
前段アモルファス光電センサ４のＩＪｉ中および後段ア
モルファス光電センサ５の１層中にそれぞれ極めて高い
電界が生ずると共に、ｐｎ界面中の電界もかなり大きな
ものとなる。そのため、ｐｎ界面に達する前段アモルフ
ァス光電センサ４の発生キャリアがｐｎ界面での局在準
位を介して再結合することな（後段アモルファス光電セ
ンサ５へ注入されて裏面電極７まで抜けて（るという現
象が考えられる。すなわち、主に短波長の入射によって
前段アモルファス光電センサ４の１層中に発生したキャ
リアがいわば強制的に裏面電極７まで引っ張りこまれて
光電流として取り出されることから、カラーセンサ１の
短波長側に分光感度が大きく増加する現象が現れること
になる。
生ずる電界を大きく越えるようなものになると、今度は
前段アモルファス光電センサ４のＩＪｉ中および後段ア
モルファス光電センサ５の１層中にそれぞれ極めて高い
電界が生ずると共に、ｐｎ界面中の電界もかなり大きな
ものとなる。そのため、ｐｎ界面に達する前段アモルフ
ァス光電センサ４の発生キャリアがｐｎ界面での局在準
位を介して再結合することな（後段アモルファス光電セ
ンサ５へ注入されて裏面電極７まで抜けて（るという現
象が考えられる。すなわち、主に短波長の入射によって
前段アモルファス光電センサ４の１層中に発生したキャ
リアがいわば強制的に裏面電極７まで引っ張りこまれて
光電流として取り出されることから、カラーセンサ１の
短波長側に分光感度が大きく増加する現象が現れること
になる。
第３図は、上述した逆バイアス印加電圧の変化に伴う分
光感度特性の変化を実証するために、本願発明者が実際
に試作したカラーセンサ１を用いて行った実験の結果を
示すものである。同図において、横軸は波長（ｎｍ）で
あり、縦軸は感度（Ａ／Ｗ）である。ここで、この実験
に用いたカラーセンサ１は、前段アモルファス光電セン
サ４の１層の厚さが１０００人、後段アモルファス光電
センサ５の１層の厚さが５０００人であり、逆バイアス
電圧■、は、Ｖ、＝ＯＶ、−３Ｖ、−６Ｖに設定されて
いる。なお、受光面積は１２ｍｍ”である。
光感度特性の変化を実証するために、本願発明者が実際
に試作したカラーセンサ１を用いて行った実験の結果を
示すものである。同図において、横軸は波長（ｎｍ）で
あり、縦軸は感度（Ａ／Ｗ）である。ここで、この実験
に用いたカラーセンサ１は、前段アモルファス光電セン
サ４の１層の厚さが１０００人、後段アモルファス光電
センサ５の１層の厚さが５０００人であり、逆バイアス
電圧■、は、Ｖ、＝ＯＶ、−３Ｖ、−６Ｖに設定されて
いる。なお、受光面積は１２ｍｍ”である。
この図かられかるように、逆バイアス電圧ＶＢが０■の
ときく特性Ａ）は、前段アモルファス光電センサ４と後
段アモルファス光電センサ５の分光感度特性の重複部分
に相当する５６０ｎｍ付近にピークを持った視感度に近
い感度スペクトルを示す。
ときく特性Ａ）は、前段アモルファス光電センサ４と後
段アモルファス光電センサ５の分光感度特性の重複部分
に相当する５６０ｎｍ付近にピークを持った視感度に近
い感度スペクトルを示す。
また、逆バイアス電圧■、を一３ｖに設定すると、短波
長側の分光感度は６００ ｎｍ付近にピークを持つ後段
アモルファス光電センサ５の感度スペクトルまで増大す
ることになる（特性Ｂ）。
長側の分光感度は６００ ｎｍ付近にピークを持つ後段
アモルファス光電センサ５の感度スペクトルまで増大す
ることになる（特性Ｂ）。
さらに、逆バイアス電圧■、を一６Ｖまで増加させると
、前段アモルファス光電センサ４と後段アモルファス光
電センサ５の両者の分光感度の和に相当する感度スペク
トルが現れる（特性Ｃ）。
、前段アモルファス光電センサ４と後段アモルファス光
電センサ５の両者の分光感度の和に相当する感度スペク
トルが現れる（特性Ｃ）。
このようなカラーセンサｌにおいて、逆バイアス電圧Ｖ
、がＯＶのときの分光感度特性をＩ（０）、−３Ｖのと
きの分光感度特性を１（−３）、−６Ｖのときの分光感
度特性をＩ（−６）と表し、Ｉａ−１（０）
・・・（１）Ｉｂ＝＋（−３）−１（０
） ・・・（２）Ｉ ｃ ＝Ｉ（−６） −
Ｉ（−３） −（３）を各波長毎に算出してプ
ロットすると第４図に示すような、緑、赤、青の３原色
のそれぞれにほぼ対応する色分解された分光感度特性Ｉ
ａ、Ｉｂ、Ｉｃが得られることになる。すなわち、Ｉａ
の感度は、５６０ｎｍ付近の感度が大きく、緑に強く感
じ、Ｉｂの感度は６２０ｎｍ付近の感度が太き（赤に強
く感じ、Ｉｃの感度は４７Ｏｎｍ付近の感度が大きく青
に強（怒しることになり、十分に色分離された３色分解
のカラーセンサを構成することになる。
、がＯＶのときの分光感度特性をＩ（０）、−３Ｖのと
きの分光感度特性を１（−３）、−６Ｖのときの分光感
度特性をＩ（−６）と表し、Ｉａ−１（０）
・・・（１）Ｉｂ＝＋（−３）−１（０
） ・・・（２）Ｉ ｃ ＝Ｉ（−６） −
Ｉ（−３） −（３）を各波長毎に算出してプ
ロットすると第４図に示すような、緑、赤、青の３原色
のそれぞれにほぼ対応する色分解された分光感度特性Ｉ
ａ、Ｉｂ、Ｉｃが得られることになる。すなわち、Ｉａ
の感度は、５６０ｎｍ付近の感度が大きく、緑に強く感
じ、Ｉｂの感度は６２０ｎｍ付近の感度が太き（赤に強
く感じ、Ｉｃの感度は４７Ｏｎｍ付近の感度が大きく青
に強（怒しることになり、十分に色分離された３色分解
のカラーセンサを構成することになる。
しかも、このカラーセンサは、アモルファスシリコンの
光電センサ上に着色有機樹脂の光学フィルタを接着して
３色分解カラーセンサとなした従来のものと比較して、
著しく青の感度が高い。すなわち、第５図は先に示した
従来のカラーセンサの分光感度特性を示すものであり、
緑や赤の分光感度のピークに比べて青の分光感度のピー
クが非常に低いことがわかる。これに対して本実施例の
カラーセンサ１によれば、第４図に示すように青の分光
感度特性Ｉｃが十分に高いことがわかる。
光電センサ上に着色有機樹脂の光学フィルタを接着して
３色分解カラーセンサとなした従来のものと比較して、
著しく青の感度が高い。すなわち、第５図は先に示した
従来のカラーセンサの分光感度特性を示すものであり、
緑や赤の分光感度のピークに比べて青の分光感度のピー
クが非常に低いことがわかる。これに対して本実施例の
カラーセンサ１によれば、第４図に示すように青の分光
感度特性Ｉｃが十分に高いことがわかる。
本実施例では、被測定光がガラス基板２側から入射され
る例を示したが、本発明はこのような構成に限定される
ものではない。たとえば、裏面電極７側から被測定光を
入射させることも可能である。このときは、裏面電極７
を透明電極で形成することが必要であるが、逆に第１図
に示す透明電極３は透明に限られることなく金属電極形
成することが可能である。また、この場合はガラス基板
２もまた透明である必要がないことからステンレスやセ
ラミックスで基板を形成することが可能となる。
る例を示したが、本発明はこのような構成に限定される
ものではない。たとえば、裏面電極７側から被測定光を
入射させることも可能である。このときは、裏面電極７
を透明電極で形成することが必要であるが、逆に第１図
に示す透明電極３は透明に限られることなく金属電極形
成することが可能である。また、この場合はガラス基板
２もまた透明である必要がないことからステンレスやセ
ラミックスで基板を形成することが可能となる。
また、前段アモルファス光電センサ４と後段アモルファ
ス光電センサ５のタンデム構造も、ＰＩＮＰＩＮ構造に
限られるものではなく、ＮＩＰＮＩＰ構造であってもよ
い。
ス光電センサ５のタンデム構造も、ＰＩＮＰＩＮ構造に
限られるものではなく、ＮＩＰＮＩＰ構造であってもよ
い。
さらに、本発明の動作原理の説明のために用いた第３図
の実験データは、前段アモルファス光電センサ４の１層
の厚さが１０００人、後段アモルファス光電センサ５の
１層の厚さが５０００人、カラーセンサ１に印加する逆
バイアス電圧がＯｖ、−３Ｖ、−６Ｖのものであるが、
本発明のカラーセンサ１の構造はこれらの数値に限定さ
れるものではない。
の実験データは、前段アモルファス光電センサ４の１層
の厚さが１０００人、後段アモルファス光電センサ５の
１層の厚さが５０００人、カラーセンサ１に印加する逆
バイアス電圧がＯｖ、−３Ｖ、−６Ｖのものであるが、
本発明のカラーセンサ１の構造はこれらの数値に限定さ
れるものではない。
しかしながら、第４図に示すようなカラーセンサとして
好ましい十分に色分離された３色分解能を得るためには
、第１に、少なくとも前段アモルファス光電センサ４の
分光感度特性と後段アモルファス光電センサ５の分光感
度特性が、第２図に示すように比較的近い相対感度を持
ちつつ緑の波長領域で交差するように、前後段アモルフ
ァス光電センサ４，５のそれぞれの１層の厚さを定める
必要がある。第２に、被測定光の入射側である前段アモ
ルファス光電センサ４の１層の厚さが、後段アモルファ
ス光電センサ５の１層の厚さよりも薄く形成される必要
がある。これにより、前段アモルファス光電センサ４の
方がより低い逆バイアス電圧の印加で飽和するからであ
る。さらに、第３として、印加する逆バイアス電圧とし
ては、前段アモルファス光電センサ４の飽和状態を保ち
つつカラーセンサ１の長波長側の分光感度を後段アモル
ファス光電センサ５の長波長側分光感度まで引き上げら
れるようなレベルと、トンネリングが発生することでカ
ラーセンサ１の短波長側の分光感度を前段アモルファス
光電センサ４の短波長側の分光感度まで引き上げられる
ようなレベルとを用意する必要がある。
好ましい十分に色分離された３色分解能を得るためには
、第１に、少なくとも前段アモルファス光電センサ４の
分光感度特性と後段アモルファス光電センサ５の分光感
度特性が、第２図に示すように比較的近い相対感度を持
ちつつ緑の波長領域で交差するように、前後段アモルフ
ァス光電センサ４，５のそれぞれの１層の厚さを定める
必要がある。第２に、被測定光の入射側である前段アモ
ルファス光電センサ４の１層の厚さが、後段アモルファ
ス光電センサ５の１層の厚さよりも薄く形成される必要
がある。これにより、前段アモルファス光電センサ４の
方がより低い逆バイアス電圧の印加で飽和するからであ
る。さらに、第３として、印加する逆バイアス電圧とし
ては、前段アモルファス光電センサ４の飽和状態を保ち
つつカラーセンサ１の長波長側の分光感度を後段アモル
ファス光電センサ５の長波長側分光感度まで引き上げら
れるようなレベルと、トンネリングが発生することでカ
ラーセンサ１の短波長側の分光感度を前段アモルファス
光電センサ４の短波長側の分光感度まで引き上げられる
ようなレベルとを用意する必要がある。
つぎに、このカラーセンサ１を用いた色彩測定装置につ
いて説明する。第６図は、本発明の色彩測定装置の一実
施例を示すブロック図である。本実施例は、カラーセン
サ１に印加する逆バイアス電圧を順次選択することによ
り光電流Ｉ（０）、１（−３） 、Ｉ（−６）を得、こ
れから演算によりＩ ａＸＩ ｂｚ Ｉ ｃを得るも
のである。
いて説明する。第６図は、本発明の色彩測定装置の一実
施例を示すブロック図である。本実施例は、カラーセン
サ１に印加する逆バイアス電圧を順次選択することによ
り光電流Ｉ（０）、１（−３） 、Ｉ（−６）を得、こ
れから演算によりＩ ａＸＩ ｂｚ Ｉ ｃを得るも
のである。
第６図において、１０はカラーセンサ１に逆バイアス電
圧を印加するバイアス回路手段であり、このバイアス回
路手段１０は予め設定された３種類のバイアス電圧（−
６■、−３Ｖ、ＯＶ）の一つを選択的にカラーセンサ１
に印加する。１１は同期回路手段であり、バイアス回路
手段１０がカラーセンサ１に印加する３種類の逆バイア
ス電圧を順次選択するための同期信号を発生する。１２
は光電流検出回路手段であり、同期回路手段１１からの
同期信号を用いてバイアス回路手段１０の逆バイアス電
圧印加に伴って発生するカラーセンサ１の光電流を検出
する機能を有する。１３は色識別回路手段であり、光電
流検出回路手段１２によって得られた３種類の光電流に
対して上記（１）〜（３）式の演算を施すことによりＩ
ａ、Ｉｂ、ＩＣを求め、これらの値から被測定光の色彩
を求める機能を有する。
圧を印加するバイアス回路手段であり、このバイアス回
路手段１０は予め設定された３種類のバイアス電圧（−
６■、−３Ｖ、ＯＶ）の一つを選択的にカラーセンサ１
に印加する。１１は同期回路手段であり、バイアス回路
手段１０がカラーセンサ１に印加する３種類の逆バイア
ス電圧を順次選択するための同期信号を発生する。１２
は光電流検出回路手段であり、同期回路手段１１からの
同期信号を用いてバイアス回路手段１０の逆バイアス電
圧印加に伴って発生するカラーセンサ１の光電流を検出
する機能を有する。１３は色識別回路手段であり、光電
流検出回路手段１２によって得られた３種類の光電流に
対して上記（１）〜（３）式の演算を施すことによりＩ
ａ、Ｉｂ、ＩＣを求め、これらの値から被測定光の色彩
を求める機能を有する。
つぎに、このように構成された色彩測定装置の全体的な
動作を節単に説明する。バイアス回路手段１０は、同期
回路手段１１が発生する同期信号にしたがって、被測定
光の入射されているカラーセンサ１に逆バイアス電圧Ｏ
Ｖ、−３Ｖ、−６ｖを順次印加していく。光電ｆＬ検出
回路手段１２は、この逆バイアス電圧の印加によって得
られる光電。
動作を節単に説明する。バイアス回路手段１０は、同期
回路手段１１が発生する同期信号にしたがって、被測定
光の入射されているカラーセンサ１に逆バイアス電圧Ｏ
Ｖ、−３Ｖ、−６ｖを順次印加していく。光電ｆＬ検出
回路手段１２は、この逆バイアス電圧の印加によって得
られる光電。
流Ｉ（０） 、Ｉ’（−３） 、Ｉ（−６）を同期回路
手段１１の同期信号を用いてサンプリングする。色識別
回路手段１３は、光電流検出回路手段１２により求めら
れたＩ（０） 、Ｉ（−３） 、Ｈ−６）からＩａ、Ｉ
ｂ、Ｉｃを所定の演算により算出し、その結果から被測
定光の色彩を判別する。
手段１１の同期信号を用いてサンプリングする。色識別
回路手段１３は、光電流検出回路手段１２により求めら
れたＩ（０） 、Ｉ（−３） 、Ｈ−６）からＩａ、Ｉ
ｂ、Ｉｃを所定の演算により算出し、その結果から被測
定光の色彩を判別する。
第７図は本発明の色彩測定装置の他の実施例を示すブロ
ック図である。本実施例のカラーセンサ１は、透明電極
３が共通の電極となっており、裏面電極７が３分割され
ているものであり、実質的に３個のカラーセンサを備え
ている。２０はカラーセンサ１０３組の電極対のそれぞ
れに所定の逆バイアス電圧を印加するバイアス回路手段
２０であり、本実施例ではそれぞれの電極対に０■、−
３■、−６Ｖの電圧を印加するようになっている。
ック図である。本実施例のカラーセンサ１は、透明電極
３が共通の電極となっており、裏面電極７が３分割され
ているものであり、実質的に３個のカラーセンサを備え
ている。２０はカラーセンサ１０３組の電極対のそれぞ
れに所定の逆バイアス電圧を印加するバイアス回路手段
２０であり、本実施例ではそれぞれの電極対に０■、−
３■、−６Ｖの電圧を印加するようになっている。
２１は光電流検出回路手段であり、実質的には、カラー
センサ１の３組の電極対に対応して発生する光電流を所
定のレベルまで増幅する増幅回路である。２２は色識別
回路手段であり、光電流検出回路手段２１によって得ら
れた３種類の光電流に対して上記（１）〜（３）式の演
算を施すことによりＩａ、Ｉｂ、Ｉｃを求め、これらの
値から被測定光の色彩を求めるものである。
センサ１の３組の電極対に対応して発生する光電流を所
定のレベルまで増幅する増幅回路である。２２は色識別
回路手段であり、光電流検出回路手段２１によって得ら
れた３種類の光電流に対して上記（１）〜（３）式の演
算を施すことによりＩａ、Ｉｂ、Ｉｃを求め、これらの
値から被測定光の色彩を求めるものである。
本実施例では、被測定光の入射されているカラーセンサ
１の３組の電極対のそれぞれに対して、バイアス回路手
段２０が、逆バイアス電圧０■、−３Ｖ、−６Ｖをそれ
ぞれ印加する。光電流検出回路手段２１は、この逆バイ
アス電圧の印加によって得られるカラーセンサ１からの
３種の光電流１（０） 、Ｉ（−３） 、Ｉ（−６）を
抽出し、色識別回路手段２２は、この光電流１（０）
、Ｉ（−３）、Ｉ（−６）からＩａ、Ｉｂ、Ｉｃを所定
の演算により算出し、その結果から被測定光の色彩を判
別する。
１の３組の電極対のそれぞれに対して、バイアス回路手
段２０が、逆バイアス電圧０■、−３Ｖ、−６Ｖをそれ
ぞれ印加する。光電流検出回路手段２１は、この逆バイ
アス電圧の印加によって得られるカラーセンサ１からの
３種の光電流１（０） 、Ｉ（−３） 、Ｉ（−６）を
抽出し、色識別回路手段２２は、この光電流１（０）
、Ｉ（−３）、Ｉ（−６）からＩａ、Ｉｂ、Ｉｃを所定
の演算により算出し、その結果から被測定光の色彩を判
別する。
上述した色彩測定装置の２つ実施例のうち、第６図に示
すものは、カラーセンサ１の受光部を非常に小さくする
ことができるため、被測定光の空間的なバラツキの影響
を除去することができ、微小な面積での色の違いを識別
できるという利点を有する。一方、第７図に示すものは
、カラーセンサ１の３種類の光電流を時系列でなく、並
列的に同時にサンプリングするので高速での色の識別が
可能になるという利点を有する。
すものは、カラーセンサ１の受光部を非常に小さくする
ことができるため、被測定光の空間的なバラツキの影響
を除去することができ、微小な面積での色の違いを識別
できるという利点を有する。一方、第７図に示すものは
、カラーセンサ１の３種類の光電流を時系列でなく、並
列的に同時にサンプリングするので高速での色の識別が
可能になるという利点を有する。
なお、本発明の色彩測定装置の回路部は、ディスクリー
トな回路部品で実現するものであってもヨ（、マたマイ
クロコンピュータで実現するものであってもよい。
トな回路部品で実現するものであってもヨ（、マたマイ
クロコンピュータで実現するものであってもよい。
以上説明したように本発明のカラーセンサによれば、電
極間に異なるバイアス電圧を印加することにより、緑、
赤、青のそれぞれの波長帯にピークをもつ分光感度特性
が得られる。すなわち、本発明のカラーセンサによれば
、従来のカラーセンサのような光学フィルタが不要であ
るので、小型化が可能であり、しかも、光学フィルタの
ために生ずる特性劣化が全く無いという利点を有する。
極間に異なるバイアス電圧を印加することにより、緑、
赤、青のそれぞれの波長帯にピークをもつ分光感度特性
が得られる。すなわち、本発明のカラーセンサによれば
、従来のカラーセンサのような光学フィルタが不要であ
るので、小型化が可能であり、しかも、光学フィルタの
ために生ずる特性劣化が全く無いという利点を有する。
また、近赤外領域に感度を有しないアモルファスシリコ
ンをベースにしているので、赤外カットフィルタも不要
である。そして、このカラーセンサを用いた本発明の色
彩測定装置によれば、これらの分光感度特性に基づいて
出力される光電流から所定の演算により色彩を判定する
ことができる。
ンをベースにしているので、赤外カットフィルタも不要
である。そして、このカラーセンサを用いた本発明の色
彩測定装置によれば、これらの分光感度特性に基づいて
出力される光電流から所定の演算により色彩を判定する
ことができる。
第１図は本発明の一実施例であるカラーセンサ１を示す
側面図、第２図はその分光感度を示す特性図、第３図は
印加電圧を変化させたときの分光感度を示す特性図、第
４図は補正した分光感度を示す特性図、第５図は従来の
カラーセンサの分光感度を示す特性図、第６図は本発明
の色彩測定装置の一実施例を示すブロック図、第７図は
本発明の色彩測定装置の他の実施例を示すブロック図で
ある。 １・・・カラーセンサ、２・・・ガラス基板、３・・・
透明電極、４・・・前段アモルファス光電センサ、５・
・・後段アモルファス光電センサ、６・・・光電センサ
積層体、７・・・裏面電極、１０．２０・・・バイアス
回路手段、１１・・・同期回路手段、１２．２１・・・
光電流検出回路手段、１３．２２・・・色識別回路手段
。 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 浜川圭弘
側面図、第２図はその分光感度を示す特性図、第３図は
印加電圧を変化させたときの分光感度を示す特性図、第
４図は補正した分光感度を示す特性図、第５図は従来の
カラーセンサの分光感度を示す特性図、第６図は本発明
の色彩測定装置の一実施例を示すブロック図、第７図は
本発明の色彩測定装置の他の実施例を示すブロック図で
ある。 １・・・カラーセンサ、２・・・ガラス基板、３・・・
透明電極、４・・・前段アモルファス光電センサ、５・
・・後段アモルファス光電センサ、６・・・光電センサ
積層体、７・・・裏面電極、１０．２０・・・バイアス
回路手段、１１・・・同期回路手段、１２．２１・・・
光電流検出回路手段、１３．２２・・・色識別回路手段
。 特許出願人 山武ハネウェル株式会社 浜川圭弘
Claims (3)
- （１）ＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され分光
感度が青色光に対してピークを持つ第１の光電センサと
ＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され分光感度が
赤色光に対してピークを持つ第２の光電センサとがＰＮ
接合を形成するように重ねられた積層体と、前記積層体
の両端に設けられ少なくとも一方が透明である電極対と
を備えたカラーセンサ。 - （２）ＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され分光
感度が青色光に対してピークを持つ第１の光電センサと
ＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され分光感度が
赤色光に対してピークを持つ第２の光電センサとがＰＮ
接合を形成するように重ねられた積層体と、前記積層体
の両端に設けられ少なくとも一方が透明である電極対と
を備えたカラーセンサを有し、前記電極対間に少なくと
も３種類のバイアス電圧を印加することができるバイア
ス電圧印加手段と、各バイアス電圧に応じた光電流を検
出する光電流検出手段と、前記光電流検出手段に基づい
て前記カラーセンサに入射した光の色彩を判定する色識
別手段とを具備する色彩測定装置。 - （３）ＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され分光
感度が青色光に対してピークを持つ第１の光電センサと
ＰＩＮ構造のアモルファス半導体で構成され分光感度が
赤色光に対してピークを持つ第２の光電センサとがＰＮ
接合を形成するように重ねられた積層体と、前記積層体
の一端に設けられた共通電極と、前記積層体の他端に設
けられ前記共通電極とそれぞれ対向する３つの個別電極
とを備え、前記共通電極または前記個別電極の少なくと
もいずれか一方が透明であるカラーセンサを有し、前記
個別電極のそれぞれと共通電極との間に互いに異なるバ
イアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、前記個
別電極毎にそれぞれ光電流を検出する光電流検出手段と
、前記光電流検出手段に基づいて前記カラーセンサに入
射した光の色彩を判定する色識別手段とを具備する色彩
測定装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61237879A JPS6394125A (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | カラ−センサ |
| US07/105,440 US4820915A (en) | 1986-10-08 | 1987-10-05 | Color sensor with amorphous pin structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61237879A JPS6394125A (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | カラ−センサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6394125A true JPS6394125A (ja) | 1988-04-25 |
Family
ID=17021774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61237879A Pending JPS6394125A (ja) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | カラ−センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4820915A (ja) |
| JP (1) | JPS6394125A (ja) |
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| JP2001284631A (ja) * | 2000-03-30 | 2001-10-12 | Toshiba Corp | 光検出器及び光検出システム |
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| DE10101457A1 (de) * | 2001-01-10 | 2002-07-18 | Infineon Technologies Ag | Optoelektronisches System zur Detektion elektromagnetischer Strahlung |
| JP4302901B2 (ja) * | 2001-02-27 | 2009-07-29 | 三星モバイルディスプレイ株式會社 | 発光体および発光システム |
| DE10345410A1 (de) * | 2003-09-30 | 2005-05-04 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsdetektor |
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| DE102008006987A1 (de) * | 2008-01-31 | 2009-08-06 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsempfänger und Verfahren zur Herstellung eines Strahlungsempfängers |
| US8816461B2 (en) | 2011-09-13 | 2014-08-26 | The Boeing Company | Dichromatic photodiodes |
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-
1986
- 1986-10-08 JP JP61237879A patent/JPS6394125A/ja active Pending
-
1987
- 1987-10-05 US US07/105,440 patent/US4820915A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4820915A (en) | 1989-04-11 |
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