JPH0810161B2 - カラ−センサ - Google Patents
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- JPH0810161B2 JPH0810161B2 JP60198245A JP19824585A JPH0810161B2 JP H0810161 B2 JPH0810161 B2 JP H0810161B2 JP 60198245 A JP60198245 A JP 60198245A JP 19824585 A JP19824585 A JP 19824585A JP H0810161 B2 JPH0810161 B2 JP H0810161B2
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、入射光の色を判別するカラーセンサに関す
る。
る。
（従来技術） 従来から、種々のカラーセンサが開発されている。
第９図（ａ）に示したカラーセンサにおいては、単結
晶シリコン母材にｐ層１、ｎ層２、ｐ層３を順次形成す
る。第９図（ｂ）の等価回路に示すように、２つのpn接
合が逆向きに接続されている。浅い方のpn接合をもつフ
ォトダイオードをPD1、深い方のpn接合をもつフォトダ
イオードをPD2とすると、第10図に示すように、表面側
のPD1は青感度が高く、一方、PD2は赤外側に感度のピー
クを有する。両フォトダイオードPD1とPD2の感度の比よ
り、色が判別できる。
晶シリコン母材にｐ層１、ｎ層２、ｐ層３を順次形成す
る。第９図（ｂ）の等価回路に示すように、２つのpn接
合が逆向きに接続されている。浅い方のpn接合をもつフ
ォトダイオードをPD1、深い方のpn接合をもつフォトダ
イオードをPD2とすると、第10図に示すように、表面側
のPD1は青感度が高く、一方、PD2は赤外側に感度のピー
クを有する。両フォトダイオードPD1とPD2の感度の比よ
り、色が判別できる。
しかしながら、可視光に対応させるためには、赤外カ
ットフィルタを付加する必要があり、構造が複雑にな
る。第11図に、赤外カットフィルタを付加したときの分
光感度特性を示す。
ットフィルタを付加する必要があり、構造が複雑にな
る。第11図に、赤外カットフィルタを付加したときの分
光感度特性を示す。
第12図に、アモルファスシリコン（以下ａ−Siと略す
る）と３色分離フィルタとを組み合わせたカラーセンサ
を示す（中野他、第43回応用物理学会予稿集.p318）。
ガラス基板11上に、透明電極層12、ａ−Si層（ｐ−ｉ−
ｎ）13を順次積層し、さらに、３色（R,G,B）に対応し
た裏面電極14,15,16を形成する。一方、ガラス基板11の
下側（入射光側）に、３色のフィルタ17,18,19を電極1
4,15,16に対向させて接着する。入射光を３色分離フィ
ルタ17〜19により３色に分解した後に、ａ−Si層13で光
電変換し、その電気信号から光の色を判別する。このカ
ラーセンサは構造が複雑でコスト高になるという欠点を
有する。
る）と３色分離フィルタとを組み合わせたカラーセンサ
を示す（中野他、第43回応用物理学会予稿集.p318）。
ガラス基板11上に、透明電極層12、ａ−Si層（ｐ−ｉ−
ｎ）13を順次積層し、さらに、３色（R,G,B）に対応し
た裏面電極14,15,16を形成する。一方、ガラス基板11の
下側（入射光側）に、３色のフィルタ17,18,19を電極1
4,15,16に対向させて接着する。入射光を３色分離フィ
ルタ17〜19により３色に分解した後に、ａ−Si層13で光
電変換し、その電気信号から光の色を判別する。このカ
ラーセンサは構造が複雑でコスト高になるという欠点を
有する。
第13図に示すａ−Si密着型イメージセンサは、カラー
フィルタを用いることなく光の色を判別できる。このセ
ンサ（特開昭59−99863号公報参照）は、基板21上に、
金属電22,22,…、ノンドープａ−Si層23、透明電極層24
を順次形成してなる。
フィルタを用いることなく光の色を判別できる。このセ
ンサ（特開昭59−99863号公報参照）は、基板21上に、
金属電22,22,…、ノンドープａ−Si層23、透明電極層24
を順次形成してなる。
ａ−Si受光面に印加する電圧を変化させることによ
り、分光感度特性が異なる現象を応用して色判別を行
う。値の異なる任意の２つのバイアス電圧（たとえば、
0Vと所定のバイアス値）をそれぞれ加えたときの２つの
光電流の比を演算する。光電流比と光の波長との関係が
予め求められている。したがって、演算結果から照射し
た光の色判別が行える。
り、分光感度特性が異なる現象を応用して色判別を行
う。値の異なる任意の２つのバイアス電圧（たとえば、
0Vと所定のバイアス値）をそれぞれ加えたときの２つの
光電流の比を演算する。光電流比と光の波長との関係が
予め求められている。したがって、演算結果から照射し
た光の色判別が行える。
このセンサは、光電部をノンドープのａ−Si膜で構成
しているため、バイアス電圧による光電流の変化率が小
さく、カラー情報の識別が困難であった。また、透明電
極24が各画素で分離されていないため、同時に異なる電
圧が印加できないので、リアルタイムに色情報を読取る
ことができなかった。
しているため、バイアス電圧による光電流の変化率が小
さく、カラー情報の識別が困難であった。また、透明電
極24が各画素で分離されていないため、同時に異なる電
圧が印加できないので、リアルタイムに色情報を読取る
ことができなかった。
（発明が解決すべき問題点） 以上に説明したように、従来のカラーセンサは、光入
射側にカラーフィルタや赤外カットフィルタを付加する
等の複雑な構造を必要としたり、また、リアルタイムで
の色判別ができないなどの問題点があった。
射側にカラーフィルタや赤外カットフィルタを付加する
等の複雑な構造を必要としたり、また、リアルタイムで
の色判別ができないなどの問題点があった。
本発明の目的は、簡単な構造を有し、かつ、リアルタ
イムで色判別を行うことが可能なカラーセンサを提供す
ることである。
イムで色判別を行うことが可能なカラーセンサを提供す
ることである。
（問題点を解決するための手段） 本発明に係るカラーセンサは、光を吸収して色を判別
するカラーセンサにおいて、絶縁体の上に電気的に分離
して形成された２個の第１電極と、第１電極および絶縁
体の上に積層した、不純物を注入した単層のアモルファ
スシリコン層と、アモルファスシリコン層の上に上記の
第１電極に対向して設けた２個の透明電極とからなり、
これらの第１電極、アモルファスシリコン層および透明
電極が、互いに対向する第１電極と透明電極とからなる
電極対とアモルファスシリコン層とからなる光電変換素
子を２個構成し、さらに、２つの電極対にそれぞれ極性
の異なる電圧を同時に印加する電圧印加手段と、２個の
光電変換素子の光電流の比から色を判別する演算手段と
からなる。
するカラーセンサにおいて、絶縁体の上に電気的に分離
して形成された２個の第１電極と、第１電極および絶縁
体の上に積層した、不純物を注入した単層のアモルファ
スシリコン層と、アモルファスシリコン層の上に上記の
第１電極に対向して設けた２個の透明電極とからなり、
これらの第１電極、アモルファスシリコン層および透明
電極が、互いに対向する第１電極と透明電極とからなる
電極対とアモルファスシリコン層とからなる光電変換素
子を２個構成し、さらに、２つの電極対にそれぞれ極性
の異なる電圧を同時に印加する電圧印加手段と、２個の
光電変換素子の光電流の比から色を判別する演算手段と
からなる。
（作 用） 本発明に係るカラーセンサは、実質的に電気的に分離
された少なとも２個の電極とこれに対向する少なくとも
２個の透明電極からなる電極対を有している。したがっ
て光導電体層に同時に異なる電圧を印加することが可能
となり、入射光の色をリアルタイムに判別できるもので
ある。
された少なとも２個の電極とこれに対向する少なくとも
２個の透明電極からなる電極対を有している。したがっ
て光導電体層に同時に異なる電圧を印加することが可能
となり、入射光の色をリアルタイムに判別できるもので
ある。
（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の実施例を説明す
る。
る。
第１図は、本発明の実施例に係るカラーセンサ30の構
造を示す図式的な平面図であり、第２図は、第１図のＡ
−Ａ′線での断面図である。絶縁性基板31上にパターニ
ングにより２つの下部電極32a,32bを形成し、さらにそ
の上に光導電体層33を形成する。その上に、下部電極32
a,32bに対向して透明電極34a,34を着膜する。本実施例
においては、絶縁性基板31にガラス、下部電極32a,32b
にクロム、光導電体33には非結晶水素化シリコン、透明
電極34a,34bには酸化インジウム錫をそれぞれ用いてい
る。
造を示す図式的な平面図であり、第２図は、第１図のＡ
−Ａ′線での断面図である。絶縁性基板31上にパターニ
ングにより２つの下部電極32a,32bを形成し、さらにそ
の上に光導電体層33を形成する。その上に、下部電極32
a,32bに対向して透明電極34a,34を着膜する。本実施例
においては、絶縁性基板31にガラス、下部電極32a,32b
にクロム、光導電体33には非結晶水素化シリコン、透明
電極34a,34bには酸化インジウム錫をそれぞれ用いてい
る。
以下、このカラーセンサ30の製造方法を述べる。
まず、直流スパッタ法によりガラス基板上にクロムを
約2000Åの厚さに着膜し、フォトリソグラフィ法により
第１図に示す形状にパターニングすることによって下部
電極32a,32bを形成する。次にグロー放電法によって非
晶質水素化シリコンを約5000Åの厚さに着膜し、光導電
体33を形成する。この際の膜の作成条件は、SiH4に対す
るB2H6の濃度は5ppm、そのガス流量は300SCCM、圧力は1
Torr、RFパワーは10W、基板温度は250℃、着膜時間は約
40分である。この上に、酸化インジウム錫の透明導電膜
をRFスパッタ法によって着膜する。95mol％In2O3＋5mol
％SnO2をターゲットとして用いる。この際の成膜条件
は、スパッタ時のAr圧が３〜５×10-3Torr、RFパワーが
300Wである。更に、この透明導電膜をフォトリソグラフ
ィ法によって第１図の形状にパターニングし、上部の透
明電極34a,34bを形成する。
約2000Åの厚さに着膜し、フォトリソグラフィ法により
第１図に示す形状にパターニングすることによって下部
電極32a,32bを形成する。次にグロー放電法によって非
晶質水素化シリコンを約5000Åの厚さに着膜し、光導電
体33を形成する。この際の膜の作成条件は、SiH4に対す
るB2H6の濃度は5ppm、そのガス流量は300SCCM、圧力は1
Torr、RFパワーは10W、基板温度は250℃、着膜時間は約
40分である。この上に、酸化インジウム錫の透明導電膜
をRFスパッタ法によって着膜する。95mol％In2O3＋5mol
％SnO2をターゲットとして用いる。この際の成膜条件
は、スパッタ時のAr圧が３〜５×10-3Torr、RFパワーが
300Wである。更に、この透明導電膜をフォトリソグラフ
ィ法によって第１図の形状にパターニングし、上部の透
明電極34a,34bを形成する。
光導電体33は、不純物としてボロンが注入されている
ことから、ｐ型半導体の特性を示す。従って、透明電極
側をマイナスにバイアスした際、短波長側の光によって
表面近傍に発生した多数キャリアであるホールは対向す
る下部電極がホールに対して逆方向バイアスとなり、光
電流として寄与しがたい。
ことから、ｐ型半導体の特性を示す。従って、透明電極
側をマイナスにバイアスした際、短波長側の光によって
表面近傍に発生した多数キャリアであるホールは対向す
る下部電極がホールに対して逆方向バイアスとなり、光
電流として寄与しがたい。
第３図に示した光電流の波長依存性の一例のデータ
は、マイナスのバイアス電圧を変化させると電流値が著
しく変化することを示す。逆に、透明電極をプラスにバ
イアスした場合は、表面近傍のホールは対向電極に容易
に流れることになるので、短波長側の感度が高くなる。
は、マイナスのバイアス電圧を変化させると電流値が著
しく変化することを示す。逆に、透明電極をプラスにバ
イアスした場合は、表面近傍のホールは対向電極に容易
に流れることになるので、短波長側の感度が高くなる。
第４図に示した電流の波長依存性の一例のデータは、
プラスのバイアス電圧を変化させる場合には、電流値の
変化が比較的に小さいことを示す。
プラスのバイアス電圧を変化させる場合には、電流値の
変化が比較的に小さいことを示す。
第５図は、バイアスを逆転させたときの分光感度特性
を示す。IP1は透明電極を−1Vに、IP2は＋1Vにバイアス
した場合の光電流であり、バイアス電圧を逆転させるこ
とによって、相対的にピーク感度波長がシフトしたこと
になる。
を示す。IP1は透明電極を−1Vに、IP2は＋1Vにバイアス
した場合の光電流であり、バイアス電圧を逆転させるこ
とによって、相対的にピーク感度波長がシフトしたこと
になる。
第６図は、各波長に対応したIP2/IP1の関係を示した
グラフである。IP2/IP1は、波長が増加するにつれ単調
に減少する。したがって、バイアスを逆転した状態での
各波長に対応した各画素からの光電流の比IP2/IP1の出
力をリアルタイムで読取ることによって入射した光の色
を判別することができる。本発明では、光電変換部をボ
ロン等の不純物を注入し、ｐ型にしているため、透明電
極側に印加するバイアス電圧を逆転させることにより、
短波長側の光電流比が大きくなり、色判別が容易に行え
るようにしている。
グラフである。IP2/IP1は、波長が増加するにつれ単調
に減少する。したがって、バイアスを逆転した状態での
各波長に対応した各画素からの光電流の比IP2/IP1の出
力をリアルタイムで読取ることによって入射した光の色
を判別することができる。本発明では、光電変換部をボ
ロン等の不純物を注入し、ｐ型にしているため、透明電
極側に印加するバイアス電圧を逆転させることにより、
短波長側の光電流比が大きくなり、色判別が容易に行え
るようにしている。
第７図は、このカラーセンサ30は駆動させるための概
略構成ブロック図を示す。本実施例では、透明電極を各
画素毎に分離しているため同時に異なる電圧を印加でき
る。それぞれの透明電極34a,34bにプラス、マイナスの
電圧を印加するための電源41には分圧用の可変抵抗42が
並列に接続され、摺動点は接地されている。２つの下部
クロム電極32a,32bには、電流増幅用のアンプ43a,43bが
接続されており、微小電流を増幅した後に割算器44でI
P1とIP2との比をとり、出力VoutにはIP2/IP1なる結果が
出力される。
略構成ブロック図を示す。本実施例では、透明電極を各
画素毎に分離しているため同時に異なる電圧を印加でき
る。それぞれの透明電極34a,34bにプラス、マイナスの
電圧を印加するための電源41には分圧用の可変抵抗42が
並列に接続され、摺動点は接地されている。２つの下部
クロム電極32a,32bには、電流増幅用のアンプ43a,43bが
接続されており、微小電流を増幅した後に割算器44でI
P1とIP2との比をとり、出力VoutにはIP2/IP1なる結果が
出力される。
第６図に示したIP2/IP1の波長依存性のグラフにおい
て、出力Voutに対応する波長を求めることにより、カラ
ーセンサ30に入射した光の波長を求め、色判別をするこ
とができる。
て、出力Voutに対応する波長を求めることにより、カラ
ーセンサ30に入射した光の波長を求め、色判別をするこ
とができる。
なお、光電導体17をｎ型にした場合にも、多数キャリ
アが電子に変わるだけで、同様の結果が得られる。
アが電子に変わるだけで、同様の結果が得られる。
また、第８図に示すように、多数の金属電極32′,3
2′，…とこれに対向する透明電極34′,34′，…とを設
けると、２個で１組のカラーセンサを多数配列したライ
ンカラーセンサが構成できる。
2′，…とこれに対向する透明電極34′,34′，…とを設
けると、２個で１組のカラーセンサを多数配列したライ
ンカラーセンサが構成できる。
本発明においては、アモルファスシリコン薄膜でフォ
トセンサ部を構成しているので、導電変換部をガラス、
セラミックの様々な絶縁物上に形成できるという特徴が
ある。第２図に示した実施例においては、ガラス基板31
上にカラーセンサを形成したが、たとえば、ビデオカメ
ラ等のレンズ上に光導電材を着膜すると、カラー補正用
のカラーセンサとして用いることができる。これによ
り、レンズ上に直接着膜できるので、部品点数の軽減が
図れる。
トセンサ部を構成しているので、導電変換部をガラス、
セラミックの様々な絶縁物上に形成できるという特徴が
ある。第２図に示した実施例においては、ガラス基板31
上にカラーセンサを形成したが、たとえば、ビデオカメ
ラ等のレンズ上に光導電材を着膜すると、カラー補正用
のカラーセンサとして用いることができる。これによ
り、レンズ上に直接着膜できるので、部品点数の軽減が
図れる。
（発明の効果） カラーフィルタを用いることなく、光の色が判別でき
るため、カラーセンサの構成が簡単であり、センサの製
造工程が簡略化され、コストダウンが図れる。
るため、カラーセンサの構成が簡単であり、センサの製
造工程が簡略化され、コストダウンが図れる。
同時に異なる電圧を印加することができるので、色判
別をリアルタイムで行うことができる。
別をリアルタイムで行うことができる。
第１図は、本発明の実施例に係るカラーセンサの図式的
な平面図であり、第２図は、第１図のＡ−Ａ′線での断
面図である。 第３図〜第５図は、それぞれ、光電流の波長依存性のグ
ラフである。 第６図は、IP2/IP1の波長依存性を示すグラフである。 第７図は、カラーセンサからIP2/IP1を検出するための
回路図である。 第８図は、ラインカラーセンサの断面図である。 第９図（ａ），（ｂ）は、それぞれ、２つのpn接合から
なるカラーセンサの断面図と等価回路図である。 第10図と第11図は、それぞれ、第９図（ａ）のカラーセ
ンサの分光感度特性のグラフである。 第12図は、色フィルタを用いたカラーセンサの断面図で
ある。 第13図は、密着型イメージセンサの断面図である。 31……絶縁体、32a,32b……電極、 33……光導電体層、34a,34b……透明電極。
な平面図であり、第２図は、第１図のＡ−Ａ′線での断
面図である。 第３図〜第５図は、それぞれ、光電流の波長依存性のグ
ラフである。 第６図は、IP2/IP1の波長依存性を示すグラフである。 第７図は、カラーセンサからIP2/IP1を検出するための
回路図である。 第８図は、ラインカラーセンサの断面図である。 第９図（ａ），（ｂ）は、それぞれ、２つのpn接合から
なるカラーセンサの断面図と等価回路図である。 第10図と第11図は、それぞれ、第９図（ａ）のカラーセ
ンサの分光感度特性のグラフである。 第12図は、色フィルタを用いたカラーセンサの断面図で
ある。 第13図は、密着型イメージセンサの断面図である。 31……絶縁体、32a,32b……電極、 33……光導電体層、34a,34b……透明電極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−99863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−125869（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−4184（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−283837（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】光を吸収して色を判別するカラーセンサに
おいて、 絶縁体の上に電気的に分離して形成された２個の第１電
極と、 第１電極および絶縁体の上に積層した、不純物を注入し
た単層のアモルファスシリコン層と、 アモルファスシリコン層の上に上記の第１電極に対向し
て設けた２個の透明電極とからなり、これらの第１電
極、アモルファスシリコン層および透明電極が、互いに
対向する第１電極と透明電極とからなる電極対とアモル
ファスシリコン層とからなる光電変換素子を２個構成
し、さらに、 ２つの電極対にそれぞれ極性の異なる電圧を同時に印加
する電圧印加手段と、 ２個の光電変換素子の光電流の比から色を判別する演算
手段と を有することを特徴とするカラーセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60198245A JPH0810161B2 (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | カラ−センサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60198245A JPH0810161B2 (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | カラ−センサ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6258119A JPS6258119A (ja) | 1987-03-13 |
| JPH0810161B2 true JPH0810161B2 (ja) | 1996-01-31 |
Family
ID=16387918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60198245A Expired - Fee Related JPH0810161B2 (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | カラ−センサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0810161B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7163102B2 (ja) * | 2018-08-20 | 2022-10-31 | 日置電機株式会社 | 光測定装置 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58125869A (ja) * | 1982-01-22 | 1983-07-27 | Sanyo Electric Co Ltd | 感光装置 |
| JPS594184A (ja) * | 1982-06-30 | 1984-01-10 | Fujitsu Ltd | カラ−検出方式 |
| JPS5999863A (ja) * | 1982-11-29 | 1984-06-08 | Fuji Xerox Co Ltd | カラ−原稿読取方法 |
| JPS61283837A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-13 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 波長弁別装置 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP60198245A patent/JPH0810161B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6258119A (ja) | 1987-03-13 |
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