JP5353200B2 - 固体撮像装置および撮像装置 - Google Patents
固体撮像装置および撮像装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5353200B2 JP5353200B2 JP2008296511A JP2008296511A JP5353200B2 JP 5353200 B2 JP5353200 B2 JP 5353200B2 JP 2008296511 A JP2008296511 A JP 2008296511A JP 2008296511 A JP2008296511 A JP 2008296511A JP 5353200 B2 JP5353200 B2 JP 5353200B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- photoelectric conversion
- signal
- imaging device
- color filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 title claims description 150
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 123
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 44
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000049 pigment Substances 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 61
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 32
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 30
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 25
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 5
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N zinc indium(3+) oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Zn++].[In+3] YVTHLONGBIQYBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 3
- XURABDHWIADCPO-UHFFFAOYSA-N 4-prop-2-enylhepta-1,6-diene Chemical compound C=CCC(CC=C)CC=C XURABDHWIADCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229930192627 Naphthoquinone Natural products 0.000 description 2
- 239000001000 anthraquinone dye Substances 0.000 description 2
- 150000004056 anthraquinones Chemical class 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000000434 metal complex dye Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- LKKPNUDVOYAOBB-UHFFFAOYSA-N naphthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC4=CC=CC=C4C=C3C(N=C3C4=CC5=CC=CC=C5C=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=C2C(C=CC=C2)=C2)C2=C1N=C1C2=CC3=CC=CC=C3C=C2C4=N1 LKKPNUDVOYAOBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000002791 naphthoquinones Chemical class 0.000 description 2
- 239000001007 phthalocyanine dye Substances 0.000 description 2
- ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M thionine Chemical compound [Cl-].C1=CC(N)=CC2=[S+]C3=CC(N)=CC=C3N=C21 ANRHNWWPFJCPAZ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
- H01L27/14647—Multicolour imagers having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW elements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14649—Infrared imagers
- H01L27/14652—Multispectral infrared imagers, having a stacked pixel-element structure, e.g. npn, npnpn or MQW structures
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
- H04N23/11—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths for generating image signals from visible and infrared light wavelengths
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
- H04N23/12—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with one sensor only
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/80—Camera processing pipelines; Components thereof
- H04N23/84—Camera processing pipelines; Components thereof for processing colour signals
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N2209/00—Details of colour television systems
- H04N2209/04—Picture signal generators
- H04N2209/041—Picture signal generators using solid-state devices
- H04N2209/042—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor
- H04N2209/047—Picture signal generators using solid-state devices having a single pick-up sensor using multispectral pick-up elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Description
これを回避するため、通常、カメラレンズ側に可視光よりも波長の長い光をカットするフィルタ(以下、IRカットフィルタという)が挿入されている。
この固体撮像装置の感度特性を利用して、光量の少ない状況では、IRカットフィルタを使用せず、可視光とともに近赤外光も利用することで、明るい画像を生成している。すなわち、明るさに応じて機械的にIRカットフィルタが挿入されている状態とされていない状態を作り出す方式が一般的に用いられている(例えば、特許文献1〜4参照。)。
しかしながら、切り替え機構を有するがゆえに稼動部分も機械精度が要求され、またカメラシステムの小型化が困難で、製造コストを下げられない要因となっている。
しかし、特許文献6の発明では、4種類の分光特性を持つ2次元的に配置された画素アレイを利用している。そのため、可視光の信号と近赤外光の信号を独立して得るために、2次元的に配列された画素アレイ上に配置するカラーフィルターの分光を厳密に規定する必要があった。また、マトリクス演算処理を行う必要があり、容易に実現できるものではない。
また、特許文献6、7の発明では、可視光の信号と近赤外光の信号の両方を得るために、可視光に感度を有する画素に加えて近赤外光に感度を有する画素を配置している。このため、ベイヤー配列などの通常の固体撮像素子のカラーフィルター配列を乱すことになり、画像として輝度や色の解像度が不足してしまう。
1.第1の実施の形態(第1固体撮像装置の基本構成の第1例、第1固体撮像装置の変形例)。
2.第2の実施の形態(第1固体撮像装置の構成をCMOSイメージセンサに適用した一例)
3.第3の実施の形態(第2固体撮像装置の基本構成の第2例)。
4.第4の実施の形態(第2固体撮像装置の構成をCMOSイメージセンサに適用した一例)
5.第5の実施の形態(撮像装置の基本構成の一例)。
[第1固体撮像装置の基本構成の第1例]
本発明の第1実施の形態に係る第1固体撮像装置の基本構成の第1例を、図1の概略構成断面図によって説明する。
上記各光電変換素子12のそれぞれの光入射側には、カラーフィルター層13が形成されている。
例えば、光電変換素子12(12R)には、赤色光を吸収するカラーフィルター層13(赤色カラーフィルター層13R)が形成されている。また、光電変換素子12(緑色カラーフィルター層12G)には、緑色光を吸収するカラーフィルター層13(緑色カラーフィルター層13G)が形成されている。さらに、光電変換素子12(12B)には、青色光を吸収するカラーフィルター層13(青色カラーフィルター層13B)が形成されている。
上記各カラーフィルター層13よりも上記光入射側には、近赤外光に吸収を有する色素を用いた有機光電変換層14が形成されている。上記近赤外光とは、波長が例えば770nmよりも長く2.5μm以下の光をいう。
上記有機光電変換層14に用いる近赤外光を吸収する色素は、例えば、キノイド系金属錯体色素、シアニン系色素、インモニウム系色素、ジインモニウム系色素、トリアリルメタン系色素、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、スクアリリウム系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、アントラキノン系色素、ニッケル−ジチオール錯体系色素などを、必要な分光特性や出力感度特性に応じて用いることができる。
このように、第1固体撮像装置1は構成されている。
また、図2に示すように、上記カラーフィルター層13と上記有機光電変換層14との間に、上記近赤外光の波長よりも長い波長の光を吸収する光電変換層15が形成されていてもよい。
図3に示すように、例えば、20%以上に感度を有する波長領域は以下のようになっている。
赤色カラーフィルター層を有する固体撮像素子は、570nm〜870nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線R)を有している。
緑色カラーフィルター層を有する固体撮像素子は、460nm〜600nm程度の波長領域の光と750nm〜860nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線G)を有している。
青色カラーフィルター層を有する固体撮像素子は、380nm〜520nm程度の波長領域の光と790nm〜880nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線B)を有している。
上記のように、近赤外光にも感度を有している。
このため、従来のカラーフィルター層を用いた固体撮像装置をカメラ撮像用の固体撮像装置として用いる場合、不自然な画像となってしまう。
そこで、IRカットフィルターをカラーフィルターの入射光側に挿入することで、各カラーフィルター層に入射する入射光から近赤外光をカットしていた。
図4に示すように、例えば、20%以上に感度を有する波長領域は以下のようになっている。
赤色カラーフィルター層13Rを有する固体撮像素子12(12R)は、570nm〜660nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線R)を有している。
緑色カラーフィルター層13Gを有する固体撮像素子12(12G)は、460nm〜600nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線G)を有している。
青色カラーフィルター層13Bを有する固体撮像素子12(12B)は、380nm〜520nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線B)を有している。
また、上記近赤外光に吸収を有する色素を用いた有機光電変換層14は、680nm〜860nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線I)を有している。
したがって、有機光電変換層14は680nm〜860nm程度の波長領域の光を吸収し、それよりも短い波長の光は透過する。
このため、カラーフィルター層13には、可視光以下の波長の光が入射されることになる。
よって、各光電変換素子12には、各カラーフィルター13によって分光された可視光が到達することとなり、各カラーフィルター13に対応する光電変換素子12からは、前記図4の実線に示すような可視光の分光感度の出力を得ることができる。
したがって、カラーフィルター層13には、近赤外領域の光が入射されていない。
よって、上記各光電変換素子12では可視光の信号を出力し、上記有機光電変換層14では近赤外光の信号を出力することができる。
要するに、上記第1固体撮像装置1は、可視光の波長領域の信号と近赤外光の波長領域の信号を独立して出力する機能を有している。
このため、カラーフィルター層13に赤外光が入射されなくなる。
よって、たとえカラーフィルター層13が赤外光にも感度を有していたとしても、赤外光が入射されないので、光電変換素子12では、赤外光に感度を示さない。
[第1固体撮像装置1の構成をCMOSイメージセンサに適用した一例]
次に、上記第1固体撮像装置1の構成をCMOSイメージセンサに適用した一例を、図5の概略構成断面図によって説明する。
また、上記半導体基板11上には、上記画素トランジスタや周辺回路を被覆する多層配線部41が形成されている。この多層配線部41は、絶縁膜42中に、複数層(図面では一例として2層)に形成された配線43が形成されたものである、配線の層数は2層に限らず、3層、4層またはそれ以上であってもよい。
例えば、光電変換素子12(12R)には、赤色光を吸収するカラーフィルター層13(赤色カラーフィルター層13R)が形成されている。また、光電変換素子12(緑色カラーフィルター層12G)には、緑色光を吸収するカラーフィルター層13(緑色カラーフィルター層13G)が形成されている。さらに、光電変換素子12(12B)には、青色光を吸収するカラーフィルター層13(青色カラーフィルター層13B)が形成されている。
すなわち、赤色(R)のカラーフィルター層13R上に透明電極16(16R)が形成されていて、この透明電極16Rはコンタクト部44(44R)を介して信号読み出し配線43r(43rR)に接続している。
緑色(R)のカラーフィルター層13G上に透明電極16(16G)が形成されていて、この透明電極16Gはコンタクト部44(44G)を介して信号読み出し配線43R(43rG)に接続している。
青色(B)のカラーフィルター層13B上に透明電極16(16B)が形成されていて、この透明電極16Bはコンタクト部44(44B)を介して信号読み出し配線43r(43rB)に接続している。
また、上記透明電極16は、例えばインジウムスズ酸化膜(ITO)、インジウム亜鉛酸化膜、酸化亜鉛等の可視光および近赤外光を透過する透明電極で形成される。
上記有機光電変換層14に用いる近赤外光を吸収する色素は、例えば、キノイド系金属錯体色素、シアニン系色素、インモニウム系色素、ジインモニウム系色素、トリアリルメタン系色素、ナフトキノン系色素、アントラキノン系色素、スクアリリウム系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、アントラキノン系色素、ニッケル−ジチオール錯体系色素などを、必要な分光特性や出力感度特性に応じて用いることができる。
また、上記透明電極17は、例えばインジウムスズ酸化膜(ITO)、インジウム亜鉛酸化膜、酸化亜鉛等の可視光および近赤外光を透過する透明電極で形成される。
[第2固体撮像装置の基本構成の第2例]
本発明の第2実施の形態に係る第2固体撮像装置の基本構成の第2例を、図6の概略構成断面図によって説明する。
上記半導体基板11には、例えばシリコン基板が用いられている。もしくは、SOI基板や、SOI基板のシリコン層上にシリコンエピタキシャル成長層を形成した基板が用いられている。
上記各光電変換素子12に入射する入射光の入射側には、有機光電変換層14が形成されている。
例えば、各光電変換素子12上には、赤色光を吸収する有機光電変換層14(赤色有機光電変換層14R)が形成されている。その上に青色光を吸収する有機光電変換層14(青色有機光電変換層14B)が形成されていて、さらに緑色光を吸収する有機光電変換層14(緑色有機光電変換層14G)が形成されている。そして上記各有機光電変換層14から、それぞれの色の出力が得られる。
このように、第2固体撮像装置2は構成されている。
図7に示すように、例えば、20%以上に感度を有する波長領域は以下のようになっている。
一般的な固体撮像素子は、可視光の波長から近赤外光に感度(図中の分光感度曲線C)を有している。
このため、従来のカラーフィルター層を用いた固体撮像装置をカメラ撮像用の固体撮像装置として用いる場合、不自然な画像となってしまう。
そこで、IRカットフィルタをカラーフィルターの入射光側に挿入することで、各カラーフィルター層に入射する入射光から近赤外光をカットしていた。
図8に示すように、例えば、20%以上に感度を有する波長領域は以下のようになっている。
赤色有機光電変換層14Rは、575nm〜655nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線R)を有している。
緑色有機光電変換層14Gは、485nm〜595nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線G)を有している。
青色有機光電変換層14Bは、415nm〜520nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線B)を有している。
また、上記近赤外光に吸収を有する色素を用いた固体撮像素子12は、660nm〜820nm程度の波長領域の光に感度(図中の分光感度曲線I)を有している。
したがって、有機光電変換層14は315nm〜655nm程度の波長領域の光を吸収し、近赤外光に感度を示していない。したがって、有機光電変換層14は、近赤外領域の光が透過されるので、近赤外光は固体撮像素子12に入射され、吸収される。
よって、各有機光電変換層14には、可視光が分光されて吸収され、出力されることとなり、各光電変換素子12からは、前記図8の分光感度曲線Iに示すような近赤外光の分光感度の出力を得ることができる。
[第2固体撮像装置2の構成をCMOSイメージセンサに適用した一例]
次に、上記第2固体撮像装置2の構成をCMOSイメージセンサに適用した一例を、図9の概略構成断面図によって説明する。
上記半導体基板11には、例えばシリコン基板が用いられている。もしくは、SOI基板や、SOI基板のシリコン層上にシリコンエピタキシャル成長層を形成した基板が用いられている。
また、上記半導体基板11上には、上記画素トランジスタや周辺回路を被覆する多層配線部41が形成されている。この多層配線部41は、絶縁膜42中に、複数層(図面では一例として4層)に形成された配線43が形成されたものである、配線の層数は2層に限らず、3層、4層またはそれ以上であってもよい。
上記の絶縁膜51上には、上記各光電変換素子12に対応して青色読み出し用透明電極23が形成されている。この青色読み出し用透明電極23を介して、青色光を吸収する有機光電変換層14(青色有機光電変換層14B)が形成され、この青色有機光電変換層14B上には透明電極24が形成されている。さらに透明電極24上には、絶縁膜52が形成されている。
上記の絶縁膜52上には、上記各光電変換素子12に対応して緑色読み出し用透明電極25が形成されている。この緑色読み出し用透明電極25を介して、緑色光を吸収する有機光電変換層14(緑色有機光電変換層14G)が形成され、この緑色有機光電変換層14G上には透明電極26が形成されている。
さらに上記以外の配線が1層目の配線43(43A)で形成されている。
[撮像装置の基本構成の一例]
次に、本発明の第5実施の形態に係る撮像装置の構成の一例を、図10のブロック図によって説明する。この撮像装置には、例えば、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯電話のカメラ等がある。
昼間など光量が十分な場合は、各光電変換素子12(前記図1、図5参照)から出力される可視光の信号を使用して処理することにより、通常のカラー画像信号を出力することができる。このとき、色再現を劣化させる近赤外光は有機光電変換層14(前記図1、図5参照)により吸収されるため、一般的に用いられるIRカットフィルタは必要ない。したがって、撮像装置100を小型化することが可能となる。
周囲の明るさを検知するシステムと組み合わせることにより、近赤外光の信号を用いた画像生成への切り替えを自動化することができる。これは、例えば周囲の明るさを検知するセンサ、可視光の信号量を監視する回路を追加して、信号処理回路へのフィードバックを行うことにより実現できる。
これらの可視光の信号と近赤外光の信号の使用は電気的に切り替えることができ、機械的な機構を組み込む必要がないため、小型でコストの安い昼夜兼用カメラを作製することが可能である。
例えば、図11に示すように、第1固体撮像装置1により光電変換された信号電荷、例えばRAWデータは、デモザイク処理ブロック210で赤色光(R)信号、緑色光(G)信号、青色光(B)信号に分離される。そして、それらの信号を基にクロマ信号生成処理ブロック220にてクロマ信号を生成し、また輝度信号生成ブロック230にて輝度信号を生成する。それぞれに生成されたクロマ信号と輝度信号により画像生成ブロック240にて画像を生成する。
また、周囲の明るさを検知するセンサ250が備えられている。このセンサ250で検出した周囲の明るさ、もしくは上記センサ250で検出した周囲の明るさに上記赤色光(R)信号、緑色光(G)信号、青色光(B)信号の各信号量を加えた明るさにて、信号量比較処理ブロック260にて、近赤外光を使用するか否かを判断する。
そして、近赤外光を使用する場合には、スイッチ270をON状態とし、近赤外光信号を上記輝度生成処理ブロック230に送る。この場合、輝度生成処理ブロック230では、赤色光(R)信号、緑色光(G)信号、青色光(B)信号に近赤外光信号を加えて、輝度信号が生成される。
一方、近赤外光を使用しない場合には、スイッチ270をOFF状態として、近赤外光信号を上記輝度生成処理ブロック230に送らない。この場合、輝度生成処理ブロック230では、赤色光(R)信号、緑色光(G)信号、青色光(B)信号のみで輝度信号が生成される。
また、近赤外光のみを使用して画像を生成する場合には、信号量比較処理ブロック260にて、スイッチ280をOFF状態として、画像生成ブロック240にて輝度信号のみで画像を生成する。
昼間など光量が十分な場合は、有機光電変換層14R、14G、14B(前記図6、図9参照)から出力される可視光の信号を使用して処理することにより、通常のカラー画像信号を出力することができる。このとき、色再現を劣化させる近赤外光に対しては、有機光電変換層14R、14G、14Bは吸収を持っていないので出力されないため、一般的に用いられるIRカットフィルタは必要ない。そのため、撮像装置100を小型化することが可能となる。
ここで、有機光電変換層14R、14G、14Bは積層して配置されているため、通常のベイヤー配列のRGBカラーフィルター方式の固体撮像素子に対して色解像度の高い画像を得ることができる。
また、光量が少ない場面では、色情報が少なくなるため、白黒画像処理をすることにより暗くなると目立ってくる色ノイズを抑制することが可能である。
また、光量が少ないところでの撮像時は、有機光電変換層14R、14G、14Bからの出力信号に対して、相対的に暗時ノイズが増加するため、光電変換素子12からの近赤外光の信号のみを使用して、白黒画像を生成することも可能である。
これらの可視光の信号と近赤外光の信号の使用は電気的に切り替えることができ、機械的な機構を組み込む必要がないため、小型でコストの安い昼夜兼用カメラを作製することが可能である。
例えば、図12に示すように、第2固体撮像装置2により光電変換された信号電荷、例えば赤色光(R)信号、緑色光(G)信号、青色光(B)信号が出力される。その出力された赤色光(R)信号、緑色光(G)信号、青色光(B)信号を基に、クロマ信号生成処理ブロック220にてクロマ信号を生成し、また輝度信号生成ブロック230にて輝度信号を生成する。それぞれに生成されたクロマ信号と輝度信号により画像生成ブロック240にて画像を生成する。
また、周囲の明るさを検知するセンサ250が備えられている。このセンサ250で検出した周囲の明るさ、もしくは上記センサ250で検出した周囲の明るさに上記赤色光(R)信号、緑色光(G)信号、青色光(B)信号の各信号量を加えた明るさにて、信号量比較処理ブロック260にて、近赤外光を使用するか否かを判断する。
そして、近赤外光を使用する場合には、スイッチ270をON状態とし、近赤外光信号を上記輝度生成処理ブロック230に送る。この場合、輝度生成処理ブロック230では、赤色光(R)信号、緑色光(G)信号、青色光(B)信号に近赤外光信号を加えて、輝度信号が生成される。
一方、近赤外光を使用しない場合には、スイッチ270をOFF状態として、近赤外光信号を上記輝度生成処理ブロック230に送らない。この場合、輝度生成処理ブロック230では、赤色光(R)信号、緑色光(G)信号、青色光(B)信号のみで輝度信号が生成される。
また、近赤外光のみを使用して画像を生成する場合には、信号量比較処理ブロック260にて、スイッチ280をOFF状態として、画像生成ブロック240にて輝度信号のみで画像を生成する。
また本願発明の第1固体撮像装置1または第2固体撮像装置2を用いることから、明時において色再現、色解像度を劣化させることなく、暗時においても撮像が可能になるという利点がある。
また、可視光の信号と近赤外光の信号を独立して出力することが可能であるため、一般的な撮像装置で必要とされていたIRカットフィルタが必要でなく、小型の撮像装置の提供が可能となる。
さらに、可視光の信号と近赤外光の信号を独立して出力できることを利用して、機械的な機構を用いない、小型でコストの安い昼夜兼用撮像装置を提供することが可能となる。
また、本発明は、固体撮像装置のみではなく、撮像装置にも適用可能である。この場合、撮像装置として、高画質化の効果が得られる。ここで、撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことを示す。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。
Claims (4)
- 入射光を光電変換して信号電荷を得る複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子のそれぞれの光入射側に設けられたカラーフィルター層と、
前記各カラーフィルター層よりも前記光入射側に形成されていて、近赤外光に吸収を有する色素を用いた有機光電変換層と、
前記カラーフィルター層と前記有機光電変換層との間の、前記近赤外光よりも長い波長の光を吸収する光電変換層を有する
固体撮像装置。 - 前記カラーフィルター層は、
赤色に吸収を有するカラーフィルター層と、
青色に吸収を有するカラーフィルター層と、
緑色に吸収を有するカラーフィルター層を有する
請求項1記載の固体撮像装置。 - 入射光を集光する結像光学部と、
前記結像光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置と、
光電変換された信号を処理する信号処理部を有し、
前記固体撮像装置は、
入射光を光電変換して信号電荷を得る複数の光電変換素子と、
前記複数の光電変換素子のそれぞれの光入射側に設けられたカラーフィルター層と、
前記各カラーフィルター層よりも前記光入射側に形成されていて、近赤外光に吸収を有する色素を用いた有機光電変換層と、
前記カラーフィルター層と前記有機光電変換層との間の、前記近赤外光よりも長い波長の光を吸収する光電変換層を有し、
前記信号処理部は、
明時は、前記固体撮像装置から出力された赤色光、緑色光、青色光の信号を基に信号処理をしたカラー画像信号を出力し、
暗時は、前記固体撮像装置から出力された赤色光、緑色光、青色光と近赤外光の信号を混合して信号処理をした白黒画像信号を出力する
撮像装置。 - 前記カラーフィルター層は、
赤色に吸収を有するカラーフィルター層と、
青色に吸収を有するカラーフィルター層と、
緑色に吸収を有するカラーフィルター層を有する
請求項3記載の撮像装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008296511A JP5353200B2 (ja) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | 固体撮像装置および撮像装置 |
TW098135497A TWI499045B (zh) | 2008-11-20 | 2009-10-20 | 固態影像擷取器件及影像擷取裝置 |
KR1020090103465A KR101641382B1 (ko) | 2008-11-20 | 2009-10-29 | 고체 촬상 장치 및 촬상 장치 |
US12/621,157 US8710418B2 (en) | 2008-11-20 | 2009-11-18 | Solid-state image capture device and image capture apparatus |
CN2009102264889A CN101740603B (zh) | 2008-11-20 | 2009-11-20 | 固态图像拍摄装置和图像拍摄设备 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008296511A JP5353200B2 (ja) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | 固体撮像装置および撮像装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010123779A JP2010123779A (ja) | 2010-06-03 |
JP5353200B2 true JP5353200B2 (ja) | 2013-11-27 |
Family
ID=42171223
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008296511A Expired - Fee Related JP5353200B2 (ja) | 2008-11-20 | 2008-11-20 | 固体撮像装置および撮像装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8710418B2 (ja) |
JP (1) | JP5353200B2 (ja) |
KR (1) | KR101641382B1 (ja) |
CN (1) | CN101740603B (ja) |
TW (1) | TWI499045B (ja) |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5353200B2 (ja) * | 2008-11-20 | 2013-11-27 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および撮像装置 |
WO2012028847A1 (en) * | 2010-09-03 | 2012-03-08 | Isis Innovation Limited | Image sensor |
JP2012084649A (ja) * | 2010-10-08 | 2012-04-26 | Nippon Hoso Kyokai <Nhk> | 積層型撮像素子 |
CA2767023C (en) * | 2011-02-09 | 2014-09-09 | Research In Motion Limited | Increased low light sensitivity for image sensors by combining quantum dot sensitivity to visible and infrared light |
JP2013070030A (ja) * | 2011-09-06 | 2013-04-18 | Sony Corp | 撮像素子、電子機器、並びに、情報処理装置 |
US9392166B2 (en) | 2013-10-30 | 2016-07-12 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Super-resolution in processing images such as from multi-layer sensors |
US9362327B2 (en) | 2014-01-15 | 2016-06-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor and electronic device including the same |
JP2015170620A (ja) | 2014-03-04 | 2015-09-28 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置 |
KR102328769B1 (ko) | 2014-06-20 | 2021-11-18 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서와 이를 포함하는 이미지 처리 시스템 |
WO2016013410A1 (ja) * | 2014-07-22 | 2016-01-28 | ソニー株式会社 | 固体撮像素子および電子機器 |
KR102346956B1 (ko) | 2014-08-01 | 2022-01-03 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치 |
CN114420712A (zh) * | 2015-04-14 | 2022-04-29 | 索尼公司 | 光检测装置 |
JP6561571B2 (ja) * | 2015-05-12 | 2019-08-21 | ソニー株式会社 | 医療用撮像装置、撮像方法及び撮像装置 |
KR102410028B1 (ko) | 2015-06-24 | 2022-06-15 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치 |
KR102374116B1 (ko) * | 2015-09-30 | 2022-03-11 | 삼성전자주식회사 | 전자 장치 |
KR102491497B1 (ko) * | 2015-11-30 | 2023-01-20 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치 |
JP2017208496A (ja) * | 2016-05-20 | 2017-11-24 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置、及び、電子機器 |
CN113727000A (zh) | 2016-05-27 | 2021-11-30 | 松下知识产权经营株式会社 | 摄像*** |
KR102582122B1 (ko) * | 2016-07-11 | 2023-09-21 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 및 이를 포함하는 전자 장치 |
JP2018037479A (ja) * | 2016-08-30 | 2018-03-08 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子、および電子装置 |
KR102549621B1 (ko) | 2016-09-02 | 2023-06-28 | 삼성전자주식회사 | 반도체 장치 |
KR102619669B1 (ko) * | 2016-12-30 | 2023-12-29 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
KR102498922B1 (ko) * | 2017-01-24 | 2023-02-13 | 소니 세미컨덕터 솔루션즈 가부시키가이샤 | 수광 소자, 수광 소자의 제조 방법, 촬상 소자 및 전자 기기 |
US12009379B2 (en) * | 2017-05-01 | 2024-06-11 | Visera Technologies Company Limited | Image sensor |
JP7005317B2 (ja) * | 2017-12-04 | 2022-01-21 | キヤノン株式会社 | 撮像装置、撮像装置の制御方法およびプログラム |
JP2019114576A (ja) * | 2017-12-20 | 2019-07-11 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光電変換素子および固体撮像装置 |
WO2020026636A1 (ja) | 2018-07-30 | 2020-02-06 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 固体撮像素子及び電子装置 |
JP2020080533A (ja) * | 2019-10-16 | 2020-05-28 | 株式会社ニコン | 撮像装置および撮像素子 |
JP6773206B2 (ja) * | 2019-12-19 | 2020-10-21 | 株式会社ニコン | 撮像装置 |
WO2022130776A1 (ja) * | 2020-12-16 | 2022-06-23 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | 光検出装置、光検出システム、電子機器および移動体 |
Family Cites Families (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60130274A (ja) * | 1983-12-19 | 1985-07-11 | Toshiba Corp | 固体撮像装置 |
JPH06169461A (ja) * | 1992-11-30 | 1994-06-14 | Ikegami Tsushinki Co Ltd | 固体撮像素子を有するカラーカメラ |
JP2000059798A (ja) | 1998-08-10 | 2000-02-25 | Sony Corp | 近赤外光/可視光共用撮像装置 |
JP2000224469A (ja) | 1999-02-03 | 2000-08-11 | Sony Corp | 撮像装置 |
JP4453189B2 (ja) | 2000-10-31 | 2010-04-21 | 株式会社豊田中央研究所 | 撮像装置 |
TWI278991B (en) * | 2002-07-09 | 2007-04-11 | Toppan Printing Co Ltd | Solid image-pickup device and method of manufacturing the same |
JP3974873B2 (ja) | 2003-05-14 | 2007-09-12 | 四国工業株式会社 | 液体に含まれる粉末状の四酸化三鉄の分離方法と分離装置 |
US20040256561A1 (en) * | 2003-06-17 | 2004-12-23 | Allyson Beuhler | Wide band light sensing pixel array |
JP2005032793A (ja) * | 2003-07-08 | 2005-02-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 有機光電変換素子 |
JP4239738B2 (ja) | 2003-07-22 | 2009-03-18 | ソニー株式会社 | 撮像装置 |
JP4578797B2 (ja) * | 2003-11-10 | 2010-11-10 | パナソニック株式会社 | 撮像装置 |
US7570292B2 (en) * | 2004-03-19 | 2009-08-04 | Fujifilm Corporation | Photoelectric conversion film, photoelectric conversion element, imaging element, method of applying electric field thereto and electric field-applied element |
JP2005268609A (ja) * | 2004-03-19 | 2005-09-29 | Fuji Photo Film Co Ltd | 多層積層型多画素撮像素子及びテレビカメラ |
JP2006067194A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Hitachi Kokusai Electric Inc | 固体撮像装置 |
JP4882297B2 (ja) | 2004-12-10 | 2012-02-22 | ソニー株式会社 | 物理情報取得装置、半導体装置の製造方法 |
JP2007067194A (ja) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Fujifilm Corp | 有機光電変換素子、および積層型光電変換素子 |
TW200739894A (en) * | 2006-04-10 | 2007-10-16 | United Microelectronics Corp | Semiconductor image sensor and method for fabricating the same |
JP2008072090A (ja) * | 2006-08-14 | 2008-03-27 | Fujifilm Corp | 光電変換素子及び固体撮像素子 |
US8111286B2 (en) * | 2006-09-28 | 2012-02-07 | Fujifilm Corporation | Image processing apparatus, endoscope, and computer readable medium |
JP5172175B2 (ja) * | 2007-02-28 | 2013-03-27 | 富士フイルム株式会社 | 光電変換素子及び固体撮像素子 |
JP4637196B2 (ja) * | 2007-03-16 | 2011-02-23 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像素子 |
JP2008241447A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Fujifilm Corp | 画像読取装置及び画像読取方法 |
JP5087304B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2012-12-05 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像素子の製造方法 |
JP2008258474A (ja) * | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Sony Corp | 固体撮像装置および撮像装置 |
JP5300344B2 (ja) * | 2007-07-06 | 2013-09-25 | キヤノン株式会社 | 光検出素子及び撮像素子、光検出方法及び撮像方法 |
US8169518B2 (en) * | 2007-08-14 | 2012-05-01 | Fujifilm Corporation | Image pickup apparatus and signal processing method |
JP2009049525A (ja) * | 2007-08-14 | 2009-03-05 | Fujifilm Corp | 撮像装置及び信号処理方法 |
JP2009049278A (ja) * | 2007-08-22 | 2009-03-05 | Fujifilm Corp | 光電変換素子、光電変換素子の製造方法、固体撮像素子 |
JP5427349B2 (ja) * | 2007-10-18 | 2014-02-26 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像素子 |
JP5353200B2 (ja) * | 2008-11-20 | 2013-11-27 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置および撮像装置 |
-
2008
- 2008-11-20 JP JP2008296511A patent/JP5353200B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2009
- 2009-10-20 TW TW098135497A patent/TWI499045B/zh active
- 2009-10-29 KR KR1020090103465A patent/KR101641382B1/ko active IP Right Grant
- 2009-11-18 US US12/621,157 patent/US8710418B2/en active Active
- 2009-11-20 CN CN2009102264889A patent/CN101740603B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US8710418B2 (en) | 2014-04-29 |
KR101641382B1 (ko) | 2016-07-20 |
TW201027728A (en) | 2010-07-16 |
TWI499045B (zh) | 2015-09-01 |
CN101740603A (zh) | 2010-06-16 |
US20100123070A1 (en) | 2010-05-20 |
CN101740603B (zh) | 2012-03-21 |
JP2010123779A (ja) | 2010-06-03 |
KR20100056968A (ko) | 2010-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5353200B2 (ja) | 固体撮像装置および撮像装置 | |
US8035708B2 (en) | Solid-state imaging device with an organic photoelectric conversion film and imaging apparatus | |
JP5285879B2 (ja) | イメージ撮像装置及びイメージ撮像装置の動作方法 | |
US7948545B2 (en) | Photoelectric conversion layer stack type solid-state imaging device | |
WO2021208593A1 (zh) | 高动态范围图像处理***及方法、电子设备和存储介质 | |
US20220359587A1 (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
JP5442571B2 (ja) | 固体撮像装置及び撮像装置 | |
US7626627B2 (en) | Photoelectric conversion layer stack type color solid-state imaging device | |
JP2006237737A (ja) | カラーフィルタアレイ及び固体撮像素子 | |
KR20090092241A (ko) | 고체 촬상 장치 및 카메라 | |
CN110784634B (zh) | 图像传感器、控制方法、摄像头组件及移动终端 | |
US20130009263A1 (en) | Solid-state imaging device and electronic apparatus | |
JP2008078258A (ja) | 固体撮像装置 | |
WO2021159944A1 (zh) | 图像传感器、摄像头组件及移动终端 | |
US20220336508A1 (en) | Image sensor, camera assembly and mobile terminal | |
JP2007066962A (ja) | カラー固体撮像装置及びデジタルカメラ | |
US20220139974A1 (en) | Image sensor, camera assembly, and mobile terminal | |
US11784203B2 (en) | Solid-state imaging device, method for manufacturing solid-state imaging device and electronic apparatus having a multi-pixel having a back side separating part | |
JP2005286700A (ja) | 撮像装置 | |
US20220279108A1 (en) | Image sensor and mobile terminal |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20111102 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130528 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130530 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130711 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130730 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130812 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |