JPH0636599B2 - 光検出システム - Google Patents
光検出システムInfo
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- JPH0636599B2 JPH0636599B2 JP63078271A JP7827188A JPH0636599B2 JP H0636599 B2 JPH0636599 B2 JP H0636599B2 JP 63078271 A JP63078271 A JP 63078271A JP 7827188 A JP7827188 A JP 7827188A JP H0636599 B2 JPH0636599 B2 JP H0636599B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/12—Image sensors
- H10F39/191—Photoconductor image sensors
- H10F39/192—Colour image sensors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/803—Pixels having integrated switching, control, storage or amplification elements
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- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スペクトル感度を制御するため制御電圧を
印加できる多数の光検出素子と前置された光学フィルタ
とを有する光検出システムに関する。
印加できる多数の光検出素子と前置された光学フィルタ
とを有する光検出システムに関する。
カラー光センサや白黒光センサを有する周知の撮像シス
テムはビジコン撮像管またはシリコンＣＣＤアレーを有
する。後者では、通常行列状に配列された光検出素子を
使用し、これ等の素子の信号内容を更に電荷結合された
装置に導入する。
テムはビジコン撮像管またはシリコンＣＣＤアレーを有
する。後者では、通常行列状に配列された光検出素子を
使用し、これ等の素子の信号内容を更に電荷結合された
装置に導入する。
周知の白黒画像センサンには、使用している検出材料に
よってセンサのスペクトル感度が決まると言う難点があ
る。スペクトル感度を変えるには、通常光学フィルタを
前置して初めて可能になる。電子撮像システムのスペク
トル感度を早く可変するには、通常フィルタの交換を迅
速にする必要がある。これには、不要なフィルタを取り
外し、必要なフィルタ光変換装置の前に旋回させて持ち
込む機械部品が必要になる。このような機械部品は経費
の点や応答特性の点で不利である。多数の光検出素子で
構成される多重画像センサ・システムも知られている。
このような光検出器グループはそれぞれ所定のスペクト
ル特性を有する。このスペクトル特性を変更したい場合
には、光検出素子の第一グループ対応する他のスペクト
ル特性の第二グループに置き換える必要がある。異なっ
たスペクトル特性を発生させるため、種々のスペクトル
・フィルタを使用することも考えられる。半導体技術や
真空管技術で実施されている、このような系は設備コス
トが嵩み、経費が掛かるので不利である。
よってセンサのスペクトル感度が決まると言う難点があ
る。スペクトル感度を変えるには、通常光学フィルタを
前置して初めて可能になる。電子撮像システムのスペク
トル感度を早く可変するには、通常フィルタの交換を迅
速にする必要がある。これには、不要なフィルタを取り
外し、必要なフィルタ光変換装置の前に旋回させて持ち
込む機械部品が必要になる。このような機械部品は経費
の点や応答特性の点で不利である。多数の光検出素子で
構成される多重画像センサ・システムも知られている。
このような光検出器グループはそれぞれ所定のスペクト
ル特性を有する。このスペクトル特性を変更したい場合
には、光検出素子の第一グループ対応する他のスペクト
ル特性の第二グループに置き換える必要がある。異なっ
たスペクトル特性を発生させるため、種々のスペクトル
・フィルタを使用することも考えられる。半導体技術や
真空管技術で実施されている、このような系は設備コス
トが嵩み、経費が掛かるので不利である。
ただ一個の画像センサを使用し、このセンサに例えば赤
色感度、褐色感度および緑色感度を有する帯状カラーフ
ィルタを前置する光検出システムも知られている。個々
のフィルタ領域は交互に入れ替わり、それぞれ光検出素
子（画素）の大きさを有する。その場合、帯状カラー撮
像管（帯状カラービジコン）と帯状カラーＣＣＤグルー
プ（ＣＣＤアレー）を区別している。このような帯状カ
ラーＣＣＤグループでは、主としてＣＣＤ画素上に付け
たカラーフィルタが各ＣＣＤ受光画素の各々に対応して
いる。
色感度、褐色感度および緑色感度を有する帯状カラーフ
ィルタを前置する光検出システムも知られている。個々
のフィルタ領域は交互に入れ替わり、それぞれ光検出素
子（画素）の大きさを有する。その場合、帯状カラー撮
像管（帯状カラービジコン）と帯状カラーＣＣＤグルー
プ（ＣＣＤアレー）を区別している。このような帯状カ
ラーＣＣＤグループでは、主としてＣＣＤ画素上に付け
たカラーフィルタが各ＣＣＤ受光画素の各々に対応して
いる。
前置されたフィルタを有するこのような半導体ＣＣＤグ
ループには、一画像点（ピクセル；画素）当たり厚さが
約 10 μm で必要な吸収係数やスペクトル特性を有する
一個の非常に薄いカラーフィルタを半導体チップ上に付
ける必要があると言う難点がある。このようなカラーフ
ィルタ技術は、上記帯状フィルタをＣＣＤグループ上に
温度と経年変化に安定して付けることを要求している。
その場合、前記フィルタ膜の温度安定性や経時安定性に
関し誤差や変動が生じる恐れがある。非常に薄いカラー
フィルタ膜に対して高い吸収や透過能を与える問題も生
じる。
ループには、一画像点（ピクセル；画素）当たり厚さが
約 10 μm で必要な吸収係数やスペクトル特性を有する
一個の非常に薄いカラーフィルタを半導体チップ上に付
ける必要があると言う難点がある。このようなカラーフ
ィルタ技術は、上記帯状フィルタをＣＣＤグループ上に
温度と経年変化に安定して付けることを要求している。
その場合、前記フィルタ膜の温度安定性や経時安定性に
関し誤差や変動が生じる恐れがある。非常に薄いカラー
フィルタ膜に対して高い吸収や透過能を与える問題も生
じる。
冒頭に述べた種類の光検出システムは IEEE Electron D
evice Letters,Vol.EDL-8,1987,pp. 13-15 により知ら
れている。上記文献によれば、この種の検出システムは
それぞれ逆電圧の印加されているシリコン基板上のフォ
トダイオードから成る多数の光検出素子で構成されてい
る。その場合、シリコン中の光ビームの侵入深さの波長
依存性を利用している。光検出素子の全てにはそれぞれ
同時に同じ逆電圧が印加される。異なった電圧値を順次
与えて、時間多重化読取法が使用される。ここに述べた
三つの色は同時に区別されず、完全なカラー情報を得る
ため連続する三つの積分期間が必要となる。他の信号処
理、特に異なったカラー情報を得るような信号処理に関
しては、何ら開示されていない。ただこの検出装置の前
に光学フィルタを設置し、このフィルタが赤色の赤外線
のスペクトル領域の高い感度を下げるため、赤外線成分
を阻止している。
evice Letters,Vol.EDL-8,1987,pp. 13-15 により知ら
れている。上記文献によれば、この種の検出システムは
それぞれ逆電圧の印加されているシリコン基板上のフォ
トダイオードから成る多数の光検出素子で構成されてい
る。その場合、シリコン中の光ビームの侵入深さの波長
依存性を利用している。光検出素子の全てにはそれぞれ
同時に同じ逆電圧が印加される。異なった電圧値を順次
与えて、時間多重化読取法が使用される。ここに述べた
三つの色は同時に区別されず、完全なカラー情報を得る
ため連続する三つの積分期間が必要となる。他の信号処
理、特に異なったカラー情報を得るような信号処理に関
しては、何ら開示されていない。ただこの検出装置の前
に光学フィルタを設置し、このフィルタが赤色の赤外線
のスペクトル領域の高い感度を下げるため、赤外線成分
を阻止している。
上記の周知検出システムには、以下のように時間分割多
重化装置が必要で、このことが相当な装置経費を与える
こと、およびより多くのカラー階調を望めば、それに応
じて完全なカラー情報となる前に多くの積分期間を必要
とし、それ故に逆電圧や制御電圧を順次加える必要があ
ると言う難点がある。
重化装置が必要で、このことが相当な装置経費を与える
こと、およびより多くのカラー階調を望めば、それに応
じて完全なカラー情報となる前に多くの積分期間を必要
とし、それ故に逆電圧や制御電圧を順次加える必要があ
ると言う難点がある。
それ故、この発明の課題は、望ましい完全なカラー情報
をできる限り早く、しかもできる限り少ない装置経費で
得ることのできる、冒頭に述べた類の光検出システムを
提供することにある。
をできる限り早く、しかもできる限り少ない装置経費で
得ることのできる、冒頭に述べた類の光検出システムを
提供することにある。
上記の課題は、この発明により、冒頭に述べた類の光検
出システムにあって、 光検出素子として、交互にｐ型とｎ型にドープされた半
導体材料の多層構造と、これ等の半導体層に垂直方向に
配置され、端面でこれ等の半導体層に接する制御電極と
を有する超各子構造の光検出素子を使用し、 上記多数の光検出素子がそれぞれ所定数q(q≧２，例え
ば、ｑ＝３個)の隣合った光検出素子Ｅ111,Ｅ112,Ｅ11
3；・・・；Ｅmm1,Ｅmm2,Ｅmm3を有し、行列状に配置さ
れた光検出器グループＥ11〜Ｅmmに分類され、 各検出器グループの個々の光検出素子の制御電極に、調
節可能な電圧発生器を介してそれぞれ同時に異なった制
御電圧Ｕ1,Ｕ2,Ｕ3を印加し、これ等の制御電圧によっ
て光検出素子の上限波長λ01. λ02. λ03を別々に調
節でき、 フィルタ限界波長λFが個々の光検出素子のスペクトル
領域で有効上部スペクトル領域（λF≦λ≦λ03, λF
≦λ≦λ02, λF≦λ≦λ01）を区切る、高域通過特性
を有する光学フィルタ９を使用し、 出力側に、ｑ個のスペクトルチャンネルを設け、これ等
のチャンネルの一つが最も低い上限波長λ03を有する光
検出素子の出力信号に対応し、残りのスペクトルチャン
ネルに次の上限波長λ01, λ02；λ02,λ03を有する二
つの光検出素子の出力信号の間のｑ−１個の差を求める
ｑ−１個の差形成器、つまり差動増幅器３０，３１のそ
れぞれ一つを接続する、 ことによって解決されている。
出システムにあって、 光検出素子として、交互にｐ型とｎ型にドープされた半
導体材料の多層構造と、これ等の半導体層に垂直方向に
配置され、端面でこれ等の半導体層に接する制御電極と
を有する超各子構造の光検出素子を使用し、 上記多数の光検出素子がそれぞれ所定数q(q≧２，例え
ば、ｑ＝３個)の隣合った光検出素子Ｅ111,Ｅ112,Ｅ11
3；・・・；Ｅmm1,Ｅmm2,Ｅmm3を有し、行列状に配置さ
れた光検出器グループＥ11〜Ｅmmに分類され、 各検出器グループの個々の光検出素子の制御電極に、調
節可能な電圧発生器を介してそれぞれ同時に異なった制
御電圧Ｕ1,Ｕ2,Ｕ3を印加し、これ等の制御電圧によっ
て光検出素子の上限波長λ01. λ02. λ03を別々に調
節でき、 フィルタ限界波長λFが個々の光検出素子のスペクトル
領域で有効上部スペクトル領域（λF≦λ≦λ03, λF
≦λ≦λ02, λF≦λ≦λ01）を区切る、高域通過特性
を有する光学フィルタ９を使用し、 出力側に、ｑ個のスペクトルチャンネルを設け、これ等
のチャンネルの一つが最も低い上限波長λ03を有する光
検出素子の出力信号に対応し、残りのスペクトルチャン
ネルに次の上限波長λ01, λ02；λ02,λ03を有する二
つの光検出素子の出力信号の間のｑ−１個の差を求める
ｑ−１個の差形成器、つまり差動増幅器３０，３１のそ
れぞれ一つを接続する、 ことによって解決されている。
この発明による他の有利な構成は特許請求の範囲第２項
に記載されている。
に記載されている。
この発明により、異なったスペクトル特性を発生させる
ため、個々の光検出素子に対して同時に異なった制御電
圧を印加できる光検出器グループが形成される。更に、
光検出素子の前に設置され、しかも上に説明した周知の
検出システムとは異なり、長波長のスペクトル領域でな
く、短波長のスペクトル領域を遮断する光学フィルタを
使用している。従って、異なった制御電圧を使用して、
スペクトル特性の長波長端で異なった感度が充分利用さ
れる。更に、このことは後続する差動増幅器で行われる
差の形成にとって重要である。
ため、個々の光検出素子に対して同時に異なった制御電
圧を印加できる光検出器グループが形成される。更に、
光検出素子の前に設置され、しかも上に説明した周知の
検出システムとは異なり、長波長のスペクトル領域でな
く、短波長のスペクトル領域を遮断する光学フィルタを
使用している。従って、異なった制御電圧を使用して、
スペクトル特性の長波長端で異なった感度が充分利用さ
れる。更に、このことは後続する差動増幅器で行われる
差の形成にとって重要である。
超格子構造を有する光半導体を使用し、それに応じて個
々の光検出素子を適当に制御すると、隣合って重なった
スペクトル信号波形の差を形成して、望ましい選択的な
スペクトル領域を得る。
々の光検出素子を適当に制御すると、隣合って重なった
スペクトル信号波形の差を形成して、望ましい選択的な
スペクトル領域を得る。
更に、全ての制御電圧を所定値に調整してそれに応じた
高感度の一様な色調を提供できる。この制御電圧を選択
して、通常カラー画像処理のために利用できる光検出シ
ステムを高感度の白黒光検出システムに容易に再変換で
きる。
高感度の一様な色調を提供できる。この制御電圧を選択
して、通常カラー画像処理のために利用できる光検出シ
ステムを高感度の白黒光検出システムに容易に再変換で
きる。
それぞれ下位グループに分割された光検出素子の一次元
または二次元グループを用いると有利である。スペクト
ル特性またはスペクトル感度は、全ての光検出素子で同
じである。これは製造を容易にし、単純化する。スペク
トル特性は制御電圧を選択するだけで変更できる。
または二次元グループを用いると有利である。スペクト
ル特性またはスペクトル感度は、全ての光検出素子で同
じである。これは製造を容易にし、単純化する。スペク
トル特性は制御電圧を選択するだけで変更できる。
スペクトル信号波形が互いに隣合うように、各光検出器
グループの光検出素子の制御電圧を選び、差動増幅器と
信号処理回路の信号出力電圧を制御できる。
グループの光検出素子の制御電圧を選び、差動増幅器と
信号処理回路の信号出力電圧を制御できる。
有利な方法では、最大限界波長がフィルタの限界波長の
直ぐ近くにあるスペクトル信号波形の光検出素子の出力
信号が差を形成することなしに評価される。
直ぐ近くにあるスペクトル信号波形の光検出素子の出力
信号が差を形成することなしに評価される。
上記光検出システムはマイクロコンピュータに接続で
き、制御プログラムのシーケンス中で撮像素子の個々の
信号値を書込・読取記憶器に導入できる。
き、制御プログラムのシーケンス中で撮像素子の個々の
信号値を書込・読取記憶器に導入できる。
光検出器グループの制御回路は、このグループの全ての
光検出素子を個別制御電圧の各々によって順次制御でき
るマルチプレクサを有すると効果的である。その場合、
光に依存する出力信号は、個々の差動増幅器が後置され
ている書込・読取装置に保管できる。
光検出素子を個別制御電圧の各々によって順次制御でき
るマルチプレクサを有すると効果的である。その場合、
光に依存する出力信号は、個々の差動増幅器が後置され
ている書込・読取装置に保管できる。
〔実施例〕 以下では、第１〜７図に示す実施例に基づき、この発明
の光検出システムを説明する。
の光検出システムを説明する。
第１図によれば、光検出装置に参照符号１が付けてあ
る。この検出装置には多数の光検出素子Ｅ111,Ｅ112,Ｅ
113,・・・Ｅlm1,Ｅlm2,Ｅlm3,・・Ｅm11,Ｅm11,Ｅm13
；Ｅm21,Ｅm22,Ｅm23 およびＥmm1,Ｅmm2,Ｅmm3 があ
る。隣接する各三個の光検出素子（画素）は、第１ａ図
から判るように、一つの光検出器グループに属する。即
ち、例えば画素Ｅ111,Ｅ112,Ｅ113 は光検出器グループ
Ｅ11に属する。同じことは、隣接する他の画素素子にも
当てはまる。
る。この検出装置には多数の光検出素子Ｅ111,Ｅ112,Ｅ
113,・・・Ｅlm1,Ｅlm2,Ｅlm3,・・Ｅm11,Ｅm11,Ｅm13
；Ｅm21,Ｅm22,Ｅm23 およびＥmm1,Ｅmm2,Ｅmm3 があ
る。隣接する各三個の光検出素子（画素）は、第１ａ図
から判るように、一つの光検出器グループに属する。即
ち、例えば画素Ｅ111,Ｅ112,Ｅ113 は光検出器グループ
Ｅ11に属する。同じことは、隣接する他の画素素子にも
当てはまる。
第１図には、個々の光検出素子または画素が行列状に配
設されている。これ等の光検出素子は、光電ＣＣＤ装置
の基本構成要素である。入力側に電圧発生器３，４と５
が接続している制御回路に参照符号２を付ける。電圧発
生器３は制御電圧Ｕ１を出力し、電圧発生器４と５はそ
れぞれ制御電圧Ｕ２とＵ３を出力する。制御回路２の第
一出力端は各光検出器グループの各一番目の光検出素子
に、第二出力端は各二番目の光検出素子に、そして第三
出力端は各三番目の光検出素子に接続している。
設されている。これ等の光検出素子は、光電ＣＣＤ装置
の基本構成要素である。入力側に電圧発生器３，４と５
が接続している制御回路に参照符号２を付ける。電圧発
生器３は制御電圧Ｕ１を出力し、電圧発生器４と５はそ
れぞれ制御電圧Ｕ２とＵ３を出力する。制御回路２の第
一出力端は各光検出器グループの各一番目の光検出素子
に、第二出力端は各二番目の光検出素子に、そして第三
出力端は各三番目の光検出素子に接続している。
第一列の最後の光検出器グループＥlmの画素素子にＥlm
1,Ｅlm2,Ｅlm3が付けてある。最後の列の最初の光検出
器グループの画素素子にＥm11,Ｅm12,Ｅm13 が付けてあ
るが、最後の列の最後の光検出器グループの画素素子に
は符号Ｅmm1,Ｅmm2,Ｅmm3 が付けてある。
1,Ｅlm2,Ｅlm3が付けてある。最後の列の最初の光検出
器グループの画素素子にＥm11,Ｅm12,Ｅm13 が付けてあ
るが、最後の列の最後の光検出器グループの画素素子に
は符号Ｅmm1,Ｅmm2,Ｅmm3 が付けてある。
制御回路２は、例えば第６図に示すような相対スペクト
ル感度曲線を発生させるため、対応する画素素子に所望
の制御電圧を出力するように構成される。
ル感度曲線を発生させるため、対応する画素素子に所望
の制御電圧を出力するように構成される。
しかし、第２図の制御回路６を時間多重分割式に構成
し、第一期間で制御電圧Ｕ１を全ての画素素子に印加
し、第二期間で上記第一制御電圧Ｕ１の代わりに第二制
御電圧Ｕ２を印加し、次いで第三期間で制御電圧Ｕ３を
有効に接続することも考えられる。
し、第一期間で制御電圧Ｕ１を全ての画素素子に印加
し、第二期間で上記第一制御電圧Ｕ１の代わりに第二制
御電圧Ｕ２を印加し、次いで第三期間で制御電圧Ｕ３を
有効に接続することも考えられる。
このことは、全ての画素素子に対して順次それぞれ同じ
スペクトル感度特性が生じ、分解能がそれに応じて向上
すると言う利点があることを意味する。
スペクトル感度特性が生じ、分解能がそれに応じて向上
すると言う利点があることを意味する。
第１図の部品に相当する部品に同じ参照符号を付けた第
３図によれば、光検出装置１が電子評価回路７に接続
し、この評価回路７にモニター８が接続している。光検
出装置１には、特に第５図と第６図から判るように、所
定のフィルタ限界波長を有するフィルタ９が前置されて
いる。前置されている光学系に参照符号１０を付ける。
３図によれば、光検出装置１が電子評価回路７に接続
し、この評価回路７にモニター８が接続している。光検
出装置１には、特に第５図と第６図から判るように、所
定のフィルタ限界波長を有するフィルタ９が前置されて
いる。前置されている光学系に参照符号１０を付ける。
第４図では、第１図の部品に相当する部品に同じ参照符
号を付ける。光検出装置１は光検出器グループＥ11・
・，Ｅlm・・，Ｅm1・・，Ｅmmを有する。これ等のグル
ープは、第１図のように構成され、配置されている。制
御電圧Ｕ1,Ｕ2 およびＵ3は各行の個々の光検出器グル
ープに導入される。
号を付ける。光検出装置１は光検出器グループＥ11・
・，Ｅlm・・，Ｅm1・・，Ｅmmを有する。これ等のグル
ープは、第１図のように構成され、配置されている。制
御電圧Ｕ1,Ｕ2 およびＵ3は各行の個々の光検出器グル
ープに導入される。
個々の列に対するアドレス制御回路に参照符号１１が、
また光検出器グループの個々の行に対するアドレス信号
制御回路に参照符号１２が付けてある。これ等のアドレ
ス制御回路１１，１２のアドレス制御信号はマイクロコ
ンピュータ１４の出力段１３から得られる。このマイク
ロコンピュータ１４はマイクロプロセッサ１５，書込・
読取記憶器（ＲＡＭ）１６，プログラム固定値記憶器
（ＲＯＭ）１７および入力回路１８を有する。更に、前
記出力段１３はモニター１９に接続されている。その
外、光検出装置１の行と列に対するアドレス制御信号は
書込・読取半導体記憶器２２用のアドレス制御回路２０
と２１に供給される。この書込・読取半導体記憶器２２
は光検出装置１の行と列に一致している行と列を有す
る。
また光検出器グループの個々の行に対するアドレス信号
制御回路に参照符号１２が付けてある。これ等のアドレ
ス制御回路１１，１２のアドレス制御信号はマイクロコ
ンピュータ１４の出力段１３から得られる。このマイク
ロコンピュータ１４はマイクロプロセッサ１５，書込・
読取記憶器（ＲＡＭ）１６，プログラム固定値記憶器
（ＲＯＭ）１７および入力回路１８を有する。更に、前
記出力段１３はモニター１９に接続されている。その
外、光検出装置１の行と列に対するアドレス制御信号は
書込・読取半導体記憶器２２用のアドレス制御回路２０
と２１に供給される。この書込・読取半導体記憶器２２
は光検出装置１の行と列に一致している行と列を有す
る。
光検出器グループを有する光検出装置１はＣＣＤ装置の
基本構成要素である。
基本構成要素である。
行に対するアドレス制御回路１２は三本の出力導線を介
してアナログ・デジタル変換器２３に接続する出力回路
を有する。このアナログ・デジタル変換器２３から、三
つの信号接続部がデジタル画像信号を処理する増幅・評
価回路２４に通じている。更に、前記増幅・評価回路２
４は入力端に制御電圧Ｕ1,Ｕ2,Ｕ3 が入力するアナログ
・デジタル変換器２５から受け取る三つの制御信号によ
って制御される。
してアナログ・デジタル変換器２３に接続する出力回路
を有する。このアナログ・デジタル変換器２３から、三
つの信号接続部がデジタル画像信号を処理する増幅・評
価回路２４に通じている。更に、前記増幅・評価回路２
４は入力端に制御電圧Ｕ1,Ｕ2,Ｕ3 が入力するアナログ
・デジタル変換器２５から受け取る三つの制御信号によ
って制御される。
光検出器グループ当たりの画素の数、つまりこの実施例
の場合、三個に応じて、前記増幅・評価回路２４の出力
端には三つのスペクトルチャンネルが生じる。第一スペ
クトルチャンネル２７はアドレス制御回路２１のデータ
入力段に直接通じている。第二スペクトルチャンネル２
８は差動増幅器３１の第一入力端に通じ、この差動増幅
器３１の第二入力端に第一チャンネル２７が接続されて
いる。この差動増幅器３１の出力端はアドレス制御回路
２１のデータ受信段の第二データ入力端に通じている。
の場合、三個に応じて、前記増幅・評価回路２４の出力
端には三つのスペクトルチャンネルが生じる。第一スペ
クトルチャンネル２７はアドレス制御回路２１のデータ
入力段に直接通じている。第二スペクトルチャンネル２
８は差動増幅器３１の第一入力端に通じ、この差動増幅
器３１の第二入力端に第一チャンネル２７が接続されて
いる。この差動増幅器３１の出力端はアドレス制御回路
２１のデータ受信段の第二データ入力端に通じている。
第三スペクトルチャンネル２９は他の差動増幅器３０の
第一入力端に接続し、この差動増幅器３０の第二入力端
は第二スペクトルチャンネルに接続している。前記差動
増幅器３０の出力端はアドレス制御回路２１のデータ受
信段の第三データ入力端に通じている。
第一入力端に接続し、この差動増幅器３０の第二入力端
は第二スペクトルチャンネルに接続している。前記差動
増幅器３０の出力端はアドレス制御回路２１のデータ受
信段の第三データ入力端に通じている。
更に、アドレス制御回路２１は三本のデータ導線を介し
てマイクロコンピュータ１４の入力段１８に接続するデ
ータ出力段を有する。
てマイクロコンピュータ１４の入力段１８に接続するデ
ータ出力段を有する。
第５図から、光検出装置１に前置されたフィルタ９が限
界波長λFに対応するフィルタ波長端を有することが判
る。前置されたフィルタ９の通過帯域ないし通過能は光
検出装置１の各光検出素子の相対スペクトル感度曲線Ｓ
を上部スペクトル領域と下部スペクトル領域に分割す
る。その場合、各光検出素子の有効スペクトル領域はフ
ィルタ限界波長λF と上限波長λO の間に位置する。下
部スペクトル領域はフィルタで排除される。
界波長λFに対応するフィルタ波長端を有することが判
る。前置されたフィルタ９の通過帯域ないし通過能は光
検出装置１の各光検出素子の相対スペクトル感度曲線Ｓ
を上部スペクトル領域と下部スペクトル領域に分割す
る。その場合、各光検出素子の有効スペクトル領域はフ
ィルタ限界波長λF と上限波長λO の間に位置する。下
部スペクトル領域はフィルタで排除される。
第６図には異なったスペクトル特性Ｓu1, Ｓu2, Ｓu3
が示してある。これ等の異なったスペクトル特性はそれ
ぞれ上限波長λ01, λ02, λ03を有する。各フィルタ
（ｑ＝1,2,3）のスペクトルの有効範囲はフィルタの限
界波長λF とλOqの間にある。
が示してある。これ等の異なったスペクトル特性はそれ
ぞれ上限波長λ01, λ02, λ03を有する。各フィルタ
（ｑ＝1,2,3）のスペクトルの有効範囲はフィルタの限
界波長λF とλOqの間にある。
個々の光検出素子の信号は増幅回路２４を経由して差動
増幅器３１と３０に導入される。第６図に示す特性は増
幅回路２４に出力端にデジタル信号となって出力する。
増幅器３１と３０に導入される。第６図に示す特性は増
幅回路２４に出力端にデジタル信号となって出力する。
異なる三つのスペクトル特性は、各光検出器グループの
三つの個別光検出素子に異なる三種の制御電圧Ｕ1,Ｕ2
とＵ3を順次印加して得られる。各光検出器グループの
最初の光検出素子は最も幅の広いスペクトル感度範囲
（λF 〜λ01）を有し、三番目の光検出素子は最も幅の
狭いスペクトル感度範囲（λF 〜λ03）を有する。
三つの個別光検出素子に異なる三種の制御電圧Ｕ1,Ｕ2
とＵ3を順次印加して得られる。各光検出器グループの
最初の光検出素子は最も幅の広いスペクトル感度範囲
（λF 〜λ01）を有し、三番目の光検出素子は最も幅の
狭いスペクトル感度範囲（λF 〜λ03）を有する。
光検出装置１を行と列方向に適当に制御して、個別光検
出器グループＥll〜Ｅmmを順次読み取る。即ち、各光検
出器グループの三つの個別光検出素子毎の出力信号は同
時に、しかも並列にアドレス制御回路１２の出力導線に
導入される。この場合、各光検出素子の出力信号はこの
光検出素子によって照明期間中にその都度スペクトル特
性内で受光された全光強度に対応する。個々の光検出器
グループに対して順次読み取られた三つの信号はアナロ
グ・デジタル変換器２３と増幅・評価回路２４およびそ
の出力導線２７，２８と２９を経由して、最終的に差動
増幅器３０と３１の入力端に達する。各光検出器グルー
プのそれぞれ三番目の光検出素子の出力信号に相当する
出力導線２７（第一スペクトルチャンネル）の信号は、
アドレス制御回路２１の三つの入力端の中の一つに達す
る。同時に、上記信号は差動増幅器３１中で出力導線２
８を経由して入力された信号によって引算される。前記
入力信号は検出器グループの各二番目の光検出素子の順
次読取られた出力信号に相当する。前記入力信号は同時
に差動増幅器３０中で出力導線２９を経由して入力され
た信号によって引算される。これ等の入力信号は光検出
器グループの順次読取された一番目の光検出素子の出力
信号に相当する。
出器グループＥll〜Ｅmmを順次読み取る。即ち、各光検
出器グループの三つの個別光検出素子毎の出力信号は同
時に、しかも並列にアドレス制御回路１２の出力導線に
導入される。この場合、各光検出素子の出力信号はこの
光検出素子によって照明期間中にその都度スペクトル特
性内で受光された全光強度に対応する。個々の光検出器
グループに対して順次読み取られた三つの信号はアナロ
グ・デジタル変換器２３と増幅・評価回路２４およびそ
の出力導線２７，２８と２９を経由して、最終的に差動
増幅器３０と３１の入力端に達する。各光検出器グルー
プのそれぞれ三番目の光検出素子の出力信号に相当する
出力導線２７（第一スペクトルチャンネル）の信号は、
アドレス制御回路２１の三つの入力端の中の一つに達す
る。同時に、上記信号は差動増幅器３１中で出力導線２
８を経由して入力された信号によって引算される。前記
入力信号は検出器グループの各二番目の光検出素子の順
次読取られた出力信号に相当する。前記入力信号は同時
に差動増幅器３０中で出力導線２９を経由して入力され
た信号によって引算される。これ等の入力信号は光検出
器グループの順次読取された一番目の光検出素子の出力
信号に相当する。
従って、差動増幅器３１の出力信号は、二番目の光検出
素子が、第７図に示し、差形成によって生じる感度特性
Ｓ(U2-U3)によって規定される波長範囲内でどんな光強
度を有するかを表す。同様に、差動増幅器３０の出力信
号は、差形成によって生じる第７図の感度特性Ｓ
(U1-U2)内で各光検出器グループの一番目の光検出素子
によって受光される光強度を表す。
素子が、第７図に示し、差形成によって生じる感度特性
Ｓ(U2-U3)によって規定される波長範囲内でどんな光強
度を有するかを表す。同様に、差動増幅器３０の出力信
号は、差形成によって生じる第７図の感度特性Ｓ
(U1-U2)内で各光検出器グループの一番目の光検出素子
によって受光される光強度を表す。
上記の差形成は二つの差動増幅器３０と３１で初めて行
われる。第７図の曲線は第６図のλF の右にある曲線か
ら直接差をとって形成される。光検出器グループの三つ
の光検出素子の全てが波長λF とλ01の間で同じ光強度
で照明されると、第７図の曲線の面積分は、三つのスペ
クトルチャンネル、つまり出力導線２７と差増幅器３１
と３０の出力導線とからアドレス制御回路２１の三つの
入力端に達する信号レベルを直接表す。照明強度が三つ
のスペクトルチャンネル内で異なれば、それに応じて信
号も変わる。
われる。第７図の曲線は第６図のλF の右にある曲線か
ら直接差をとって形成される。光検出器グループの三つ
の光検出素子の全てが波長λF とλ01の間で同じ光強度
で照明されると、第７図の曲線の面積分は、三つのスペ
クトルチャンネル、つまり出力導線２７と差増幅器３１
と３０の出力導線とからアドレス制御回路２１の三つの
入力端に達する信号レベルを直接表す。照明強度が三つ
のスペクトルチャンネル内で異なれば、それに応じて信
号も変わる。
従って、異なる制御電圧の数を選択したり、前置するフ
ィルタ９の限界波長λF を選択して、スペクトルチャン
ネルの位置（波長範囲）とチャンエル数を決定できる。
その場合、スペクトルチャンネルの数は各光検出器グル
ープに属する個別光検出素子の数に一致する。
ィルタ９の限界波長λF を選択して、スペクトルチャン
ネルの位置（波長範囲）とチャンエル数を決定できる。
その場合、スペクトルチャンネルの数は各光検出器グル
ープに属する個別光検出素子の数に一致する。
第１図、行と列から成る撮像素子で構成されている光検
出システムの模式図、 第１ａ図、光検出素子の一列を示す模式図、 第２図、光検出システムに対する多重化処理制御回路の
ブロック図、 第３図、接続部品を有する光検出システムの模式図、 第４図、光検出システムの模式回路配置図、 第５図、受光検出素子のスペクトル特性曲線と前置接続
されたフィルタの特性図、 第６図、別々に制御される三つの受光検出素子のスペク
トル感度特性図、 第７図、対応した演算処理後の三つのスペクトル領域の
スペクトル感度波形図。 図中参照符号： １……光検出装置 ２，６……制御回路 ３，４，５……電圧発生器 ７……評価回路 ８，１９……モニター ９……フィルタ １０……前置接続光学系 １１，１２，２０，２１……アドレス制御回路 １３……出力段 １４……マイクロコンピュータ １５……マイクロプロセッサ １６，２２……書込・読取記憶器 １７……プログラム固定値記憶器 １８……入力回路 ２３，２５……アナログ・デジタル変換器 ２４……増幅・評価回路 ２７，２８，２９……スペクトルチャンネル ２９，３０……差動増幅器 Ｕ1,Ｕ2,Ｕ3 ……制御電圧 Ｅ111，Ｅ112,〜Ｅmm2,Ｅmm3 ……光検出素子 Ｅll〜Ｅmm……光検出器グループ λF ……フィルタ限界波長 λu ……最小波長 λ0.λ01.λ02.λ03……最大波長 Ｓ……相対スペクトル感度 Ｓu1.Ｓu2.Ｓu3……スペクトル感度特性。
出システムの模式図、 第１ａ図、光検出素子の一列を示す模式図、 第２図、光検出システムに対する多重化処理制御回路の
ブロック図、 第３図、接続部品を有する光検出システムの模式図、 第４図、光検出システムの模式回路配置図、 第５図、受光検出素子のスペクトル特性曲線と前置接続
されたフィルタの特性図、 第６図、別々に制御される三つの受光検出素子のスペク
トル感度特性図、 第７図、対応した演算処理後の三つのスペクトル領域の
スペクトル感度波形図。 図中参照符号： １……光検出装置 ２，６……制御回路 ３，４，５……電圧発生器 ７……評価回路 ８，１９……モニター ９……フィルタ １０……前置接続光学系 １１，１２，２０，２１……アドレス制御回路 １３……出力段 １４……マイクロコンピュータ １５……マイクロプロセッサ １６，２２……書込・読取記憶器 １７……プログラム固定値記憶器 １８……入力回路 ２３，２５……アナログ・デジタル変換器 ２４……増幅・評価回路 ２７，２８，２９……スペクトルチャンネル ２９，３０……差動増幅器 Ｕ1,Ｕ2,Ｕ3 ……制御電圧 Ｅ111，Ｅ112,〜Ｅmm2,Ｅmm3 ……光検出素子 Ｅll〜Ｅmm……光検出器グループ λF ……フィルタ限界波長 λu ……最小波長 λ0.λ01.λ02.λ03……最大波長 Ｓ……相対スペクトル感度 Ｓu1.Ｓu2.Ｓu3……スペクトル感度特性。
Claims (2)
- 【請求項１】スペクトル感度を制御するため制御電圧を
印加できる多数の光検出素子と、前置された光学フィル
タとを備えた光検出システムにおいて、 光検出素子として、交互にｐ型とｎ型にドープされた半
導体材料の多層構造と、これ等の半導体層に垂直方向に
配置され、端面でこれ等の半導体層に接する制御電極と
を有する超格子構造の光検出素子を使用し、 上記多数の光検出素子がそれぞれ所定数q(q≧２，例え
ば、ｑ＝３個）の隣合った光検出素子（Ｅ111,Ｅ112,Ｅ
113；・・・；Ｅmm1,Ｅmm2,Ｅmm3）を有し、行列状に配
置された光検出器グループ（Ｅ11〜Ｅmm）に分類され、 各検出器グループの個々の光検出素子の制御電極に、調
節可能な電圧発生器を介してそれぞれ同時に異なった制
御電圧（Ｕ1,Ｕ2,Ｕ3）を印加し、これ等の制御電圧に
よって光検出素子の上限波長（λ01. λ02. λ03）を
別々に調節でき、 フィルタ限界波長（λF）が個々の光検出素子のスペク
トル領域で有効上部スペクトル領域（λF≦λ≦λ03,
λF≦λ≦λ02, λF≦λ≦λ01）を区切る、高域通過
特性を有する光学フィルタ（９）を使用し、 出力側に、ｑ個のスペクトルチャンネルを設け、これ等
のチャンネルの一つが最も低い上限波長（λ03）を有す
る光検出素子の出力信号に対応し、残りのスペクトルチ
ャンネルに次の上限波長（λ01, λ02；λ02, λ03）
を有する二つの光検出素子の出力信号の間の（ｑ−１）
個の差を求める（ｑ−１）個の差形成器（差動増幅器３
０，３１）のそれぞれ一つを接続する、 ことを特徴とする光検出システム。 - 【請求項２】上限波長（λ０）がフィルタ限界波長（λ
F）に最も近い光電検出素子の出力信号は差を形成する
ことなく評価されることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の光検出システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19873710986 DE3710986A1 (de) | 1987-04-01 | 1987-04-01 | Lichtempfindliche detektorvorrichtung |
| DE3710986.3 | 1987-04-01 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63252073A JPS63252073A (ja) | 1988-10-19 |
| JPH0636599B2 true JPH0636599B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=6324637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63078271A Expired - Lifetime JPH0636599B2 (ja) | 1987-04-01 | 1988-04-01 | 光検出システム |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4847489A (ja) |
| JP (1) | JPH0636599B2 (ja) |
| DE (1) | DE3710986A1 (ja) |
| FR (1) | FR2613567B1 (ja) |
Families Citing this family (31)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2530226B2 (ja) * | 1989-07-25 | 1996-09-04 | セイコー電子工業株式会社 | 半導体受光装置 |
| US5113076A (en) * | 1989-12-19 | 1992-05-12 | Santa Barbara Research Center | Two terminal multi-band infrared radiation detector |
| US5317523A (en) * | 1990-10-18 | 1994-05-31 | Texas Instruments Incorporated | Integrated reflective image sensor |
| US5208674A (en) * | 1990-12-24 | 1993-05-04 | Eastman Kodak Company | Micro-dispersion electronic camera |
| US5149956A (en) * | 1991-06-12 | 1992-09-22 | Santa Barbara Research Center | Two-color radiation detector array and methods of fabricating same |
| US5138416A (en) * | 1991-07-12 | 1992-08-11 | Xerox Corporation | Multi-color photosensitive element with heterojunctions |
| US5221848A (en) * | 1992-04-30 | 1993-06-22 | Eastman Kodak Company | High dynamic range film digitizer and method of operating the same |
| US5298771A (en) * | 1992-11-09 | 1994-03-29 | Xerox Corporation | Color imaging charge-coupled array with photosensitive layers in potential wells |
| US5380669A (en) * | 1993-02-08 | 1995-01-10 | Santa Barbara Research Center | Method of fabricating a two-color detector using LPE crystal growth |
| US5378916A (en) * | 1993-02-17 | 1995-01-03 | Xerox Corporation | Color imaging charge-coupled array with multiple photosensitive regions |
| US5877897A (en) | 1993-02-26 | 1999-03-02 | Donnelly Corporation | Automatic rearview mirror, vehicle lighting control and vehicle interior monitoring system using a photosensor array |
| US6822563B2 (en) | 1997-09-22 | 2004-11-23 | Donnelly Corporation | Vehicle imaging system with accessory control |
| US5457331A (en) * | 1993-04-08 | 1995-10-10 | Santa Barbara Research Center | Dual-band infrared radiation detector optimized for fabrication in compositionally graded HgCdTe |
| DE4332859C2 (de) * | 1993-09-27 | 1998-12-24 | Heimann Optoelectronics Gmbh | Positionsgeber zur Erfassung der Lage eines Licht- oder Teilchenstrahls |
| JPH07142761A (ja) * | 1993-11-18 | 1995-06-02 | Mitsubishi Electric Corp | 受光素子ならびに受光素子アレイおよび画像検出装置ならびに画像検出方法 |
| US5567975A (en) * | 1994-06-30 | 1996-10-22 | Santa Barbara Research Center | Group II-VI radiation detector for simultaneous visible and IR detection |
| US5559336A (en) * | 1994-07-05 | 1996-09-24 | Santa Barbara Research Center | Integrated LPE-grown structure for simultaneous detection of infrared radiation in two bands |
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| US5581084A (en) * | 1995-06-07 | 1996-12-03 | Santa Barbara Research Center | Simultaneous two color IR detector having common middle layer metallic contact |
| US5731621A (en) * | 1996-03-19 | 1998-03-24 | Santa Barbara Research Center | Three band and four band multispectral structures having two simultaneous signal outputs |
| US5959339A (en) * | 1996-03-19 | 1999-09-28 | Raytheon Company | Simultaneous two-wavelength p-n-p-n Infrared detector |
| US7655894B2 (en) | 1996-03-25 | 2010-02-02 | Donnelly Corporation | Vehicular image sensing system |
| AU2003225228A1 (en) | 2002-05-03 | 2003-11-17 | Donnelly Corporation | Object detection system for vehicle |
| US6868138B2 (en) * | 2002-05-29 | 2005-03-15 | The Regents Of The University Of Michigan | Method, processor and computed tomography (CT) machine for generating images utilizing high and low sensitivity data collected from a flat panel detector having an extended dynamic range |
| US6803557B1 (en) * | 2002-09-27 | 2004-10-12 | Raytheon Company | Photodiode having voltage tunable spectral response |
| US7526103B2 (en) | 2004-04-15 | 2009-04-28 | Donnelly Corporation | Imaging system for vehicle |
| US7881496B2 (en) | 2004-09-30 | 2011-02-01 | Donnelly Corporation | Vision system for vehicle |
| WO2008024639A2 (en) | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Donnelly Corporation | Automatic headlamp control system |
| US8093559B1 (en) * | 2008-12-02 | 2012-01-10 | Hrl Laboratories, Llc | Methods and apparatus for three-color infrared sensors |
| EP2633284B1 (en) * | 2010-10-25 | 2021-08-25 | Accuri Cytometers, Inc. | Systems and user interface for collecting a data set in a flow cytometer |
| CN110931516B (zh) * | 2019-11-18 | 2021-11-19 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种用于红外宽光谱分光快速测温的碲镉汞光导器件 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2261527C2 (de) * | 1972-12-15 | 1983-04-21 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Halbleiterkörper mit in einer vorgegebenen Richtung abwechselnd aufeinanderfolgenden n- und p-dotierten Zonen, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendungen des Halbleiterkörpers |
| US4613895A (en) * | 1977-03-24 | 1986-09-23 | Eastman Kodak Company | Color responsive imaging device employing wavelength dependent semiconductor optical absorption |
| US4255760A (en) * | 1979-09-28 | 1981-03-10 | Eastman Kodak Company | Multiple, superposed-channel color image sensor |
| GB2106314A (en) * | 1981-09-18 | 1983-04-07 | Philips Electronic Associated | Infra-red radiation imaging devices |
| US4481522A (en) * | 1982-03-24 | 1984-11-06 | Rca Corporation | CCD Imagers with substrates having drift field |
| US4514755A (en) * | 1983-07-08 | 1985-04-30 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state color imager with two layer three story structure |
| US4716449A (en) * | 1984-03-14 | 1987-12-29 | American Telephone And Telegraph Company At&T Bell Laboratories | Nonlinear and bistable optical device |
| US4677289A (en) * | 1984-11-12 | 1987-06-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Color sensor |
| DE3441922C2 (de) * | 1984-11-16 | 1986-10-02 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Fotokathode für den Infrarotbereich |
| FR2586327B1 (fr) * | 1985-08-14 | 1987-11-20 | Thomson Csf | Procede de fabrication d'un detecteur d'image lumineuse et detecteur lineaire d'images obtenu par ce procede |
-
1987
- 1987-04-01 DE DE19873710986 patent/DE3710986A1/de active Granted
-
1988
- 1988-03-30 US US07/175,107 patent/US4847489A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-03-31 FR FR8804311A patent/FR2613567B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1988-04-01 JP JP63078271A patent/JPH0636599B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2613567A1 (fr) | 1988-10-07 |
| JPS63252073A (ja) | 1988-10-19 |
| DE3710986A1 (de) | 1988-10-20 |
| FR2613567B1 (fr) | 1994-01-28 |
| US4847489A (en) | 1989-07-11 |
| DE3710986C2 (ja) | 1991-02-21 |
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