JPH0653461A - Color image sensor - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To obtain a structure of color image sensor wherein spectral sensitivity in red color region can be controlled through a color image sensor body and deterioration of image quality can be prevented through prevension of the quantity of light loss. CONSTITUTION:In a color image sensor for forming red, green, and blue pixels by providing a plurality of optoelectric conversion elements and a plurality of types of color filters 3, 4, 5 arranged on respective optoelectric conversion elements for the purpose of color separation, a filter layer 6 for absorbing light in infrared region is formed only on the red pixels thus preventing infrared ray from impinging on the red pixel and further preventing quantity of light loss at green and blue pixel parts.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ファクシミリや複写機
等の画像入力装置に使用される固体撮像装置に係り、特
に色分解を行なうためのカラーフィルタを光電変換素子
上に配置したカライメージセンサに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state image pickup device used for an image input device such as a facsimile or a copying machine, and more particularly to a color image sensor in which a color filter for color separation is arranged on a photoelectric conversion element. Regarding

【０００２】[0002]

【従来の技術】ファクシミリ装置や複写機等の画像読取
装置における画像情報のカラー化を図るためには、画像
入力装置としてのカラーイメージセンサを、色分解され
た情報が読み取り可能なように構成する必要がある。カ
ラーイメージセンサにおいては、色分解を行なうカラー
フィルタの分光透過スペクトルで決まる色分解特性を適
性化することにより、カラー原稿に対して忠実な画像情
報を得てカラー画像の高品質化を図ることができる。2. Description of the Related Art In order to colorize image information in an image reading apparatus such as a facsimile machine or a copying machine, a color image sensor as an image input apparatus is constructed so that color-separated information can be read. There is a need. In a color image sensor, by optimizing the color separation characteristics determined by the spectral transmission spectrum of a color filter that performs color separation, it is possible to obtain image information that is faithful to a color original and improve the quality of the color image. it can.

【０００３】従来のカラーイメージセンサとしては、Ｃ
ＣＤ型，ＭＯＳ型或いはａ−Ｓｉ，ＣｄＳ膜を半導体層
とした薄膜積層構造の光電変換素子を大面積に配列する
密着型等で形成された３ラインの光電変換素子上に、各
ライン毎に赤色フィルタ，緑色フィルタ，青色フィルタ
等の原色系のカラーフィルタを配置して赤色画素，緑色
画素，青色画素を形成して色分解信号を得ることが行な
われている（例えば、特開昭６０−１９２３６１号，特
開昭６１−１４７４８号公報参照）。この場合、カラー
イメージセンサの色分解性は主としてカラーフィルタの
分光透過率で規定されるが、図６の分光透過率の特性曲
線に示すように、赤色フィルタの特性曲線Ｒは６００ｎ
ｍ程度の波長の赤色光のみならず７００ｎｍ以上の波長
を有する赤外領域の光まで透過させてしまうので、赤外
領域の光が光電変換素子に入射しないようにする構成を
必要としていた。例えば、アモルファスシリコンを半導
体層とする薄膜積層構造の場合、成膜条件を変化させる
ことにより光電変換素子が有する分光感度（図６中にお
いて点線で示す。図６中、この点線のみ分光感度を示し
ている。他は分光透過率を示す。）を調節することで、
赤外領域の光に対して感度を持たないようにすることが
行なわれていた。また、原稿面からの反射光が光電変換
素子に導かれる光路系の途中にガラスフィルタで形成さ
れた赤外カットフィルタを配置して、赤外領域の光を吸
収することが行なわれていた。A conventional color image sensor is C
Each line is formed on a three-line photoelectric conversion element formed by a contact type or the like in which a photoelectric conversion element having a thin film laminated structure having a CD type, a MOS type or an a-Si, CdS film as a semiconductor layer is arranged in a large area. A color separation signal is obtained by arranging primary color filter such as a red filter, a green filter and a blue filter to form a red pixel, a green pixel and a blue pixel (for example, JP-A-60- 192361, JP-A 61-14748). In this case, the color separation of the color image sensor is mainly defined by the spectral transmittance of the color filter, but the characteristic curve R of the red filter is 600 n as shown in the characteristic curve of the spectral transmittance of FIG.
Since not only the red light having a wavelength of about m but also the light in the infrared region having a wavelength of 700 nm or more is transmitted, there is a need for a configuration that prevents the light in the infrared region from entering the photoelectric conversion element. For example, in the case of a thin film laminated structure using amorphous silicon as a semiconductor layer, the spectral sensitivity of the photoelectric conversion element by changing the film forming conditions (shown by the dotted line in FIG. 6. In FIG. 6, only this dotted line shows the spectral sensitivity. Others show the spectral transmittance.)
It has been attempted to have no sensitivity to light in the infrared region. Further, an infrared cut filter formed of a glass filter is arranged in the middle of an optical path system in which reflected light from the document surface is guided to a photoelectric conversion element to absorb light in the infrared region.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、光電変
換素子の分光感度で赤外領域の光を規制する構造によれ
ば、光電変換膜として使用する半導体層の種類によって
は赤外領域の光をカットできない場合があるという問題
点があった。例えば、ＣＣＤ型固体撮像素子に用いられ
る単結晶シリコンＰＮ型ダイオードは、通常赤外線領域
まで感度を有する。また、密着型イメージセンサに用い
られる非晶質シリコンショットキー型ダイオードにおい
ては赤外線領域に感度を持たないが、シリコン膜厚の製
造上のバラツキにより赤色領域の分光感度が変化しやす
く安定した品質のものができないという問題点がある。However, according to the structure in which the light in the infrared region is regulated by the spectral sensitivity of the photoelectric conversion element, the light in the infrared region is cut off depending on the kind of the semiconductor layer used as the photoelectric conversion film. There was a problem that it could not be done. For example, a single crystal silicon PN type diode used for a CCD type solid-state image pickup device usually has sensitivity in the infrared region. In addition, the amorphous silicon Schottky diode used for the contact image sensor does not have sensitivity in the infrared region, but the spectral sensitivity in the red region is likely to change due to manufacturing variations in the silicon film thickness, and stable quality is obtained. There is a problem that things cannot be done.

【０００５】光路系に赤外カットフィルタを配置して赤
外領域の光を規制する構造によれば例えば複写機で倍率
を変更する際、すなわち光路系を構成するミラー等を動
かして光路長を調整する場合に、光路系を構成するユニ
ットの位置を制御する機械的機構が必要となり、その
際、赤外カットフィルタの配置により光路系を構成する
部品点数が多くなると光学設計の障害になり易いという
問題点がある。According to the structure in which the infrared cut filter is arranged in the optical path system to regulate the light in the infrared region, for example, when the magnification is changed in a copying machine, that is, the mirrors constituting the optical path system are moved to change the optical path length. When adjusting, a mechanical mechanism is required to control the position of the units that make up the optical path system. At that time, if the number of parts that make up the optical path system increases due to the placement of the infrared cut filter, optical design tends to be an obstacle. There is a problem.

【０００６】また、図７に示すように、絶縁性基板７０
に形成された各光電変換素子７１上に赤色フィルタ７
２，緑色フィルタ７３，青色フィルタ７４をそれぞれ配
置して赤色画素，緑色画素，青色画素を構成し、フィル
タ全面を覆うように赤外カットフィルタ７５を配置した
ものが存在する（特開昭５９−１２５８６８号公報、第
１図参照）。しかし上記構造によると、本来補正の必要
のない緑画素や青画素に入射する光についても赤外カッ
トフィルタ７５を透過するので、その際に光量損失が生
じてしまう。すなわち、通常、赤外カットフィルタ７５
の４００〜６００ｎｍ波長域（青色光および緑色光の領
域）における透過率は９０％程度であるので、緑画素や
青画素に入射する光は約１０％感度が低下し、それに応
じてＳ／Ｎ比が低下するので画質の劣化を招く。特に、
カラー情報の読み取り系でよき用いられるハロゲンラン
プは青色領域の発光強度が弱いため、できるだけ余計な
光量損失を防止することが望ましい。Further, as shown in FIG. 7, an insulating substrate 70
The red filter 7 is formed on each photoelectric conversion element 71 formed in
2, a green filter 73 and a blue filter 74 are respectively arranged to form a red pixel, a green pixel and a blue pixel, and an infrared cut filter 75 is arranged so as to cover the entire surface of the filter (Japanese Patent Laid-Open No. 59-59-59). No. 125868, FIG. 1). However, according to the above-described structure, light incident on the green pixel or the blue pixel, which originally does not need to be corrected, also passes through the infrared cut filter 75, so that a light amount loss occurs at that time. That is, normally, the infrared cut filter 75
Since the transmittance in the wavelength range of 400 to 600 nm (the range of blue light and green light) is about 90%, the sensitivity of the light incident on the green pixel and the blue pixel is reduced by about 10%, and accordingly the S / N ratio is decreased. Since the ratio decreases, the image quality deteriorates. In particular,
Since the halogen lamp used in the color information reading system has a weak emission intensity in the blue region, it is desirable to prevent unnecessary light amount loss.

【０００７】本発明は上記実情に鑑みてなされたもの
で、カラーイメージセンサ本体において赤色領域の分光
感度スペクトルの制御を可能とするとともに、光量損失
を防いで画質の劣化を防止することができるカラーイメ
ージセンサの構造を提供することを目的としている。The present invention has been made in view of the above circumstances. In the color image sensor main body, it is possible to control the spectral sensitivity spectrum in the red region, and to prevent loss of light quantity and prevent deterioration of image quality. It is intended to provide a structure of an image sensor.

【０００８】[0008]

【課題を解決するための手段】上記従来例の問題点を解
決するため本発明のカラーイメージセンサは、複数の光
電変換素子と、色分解を行なうために前記各光電変換素
子上にそれぞれ配置された複数種類の色フィルタとを具
備することにより、赤色画素，緑色画素，青色画素を形
成したカラーイメージセンサにおいて、前記赤色画素上
のみに赤外色域の光を吸収するフィルタ層を形成したこ
とを特徴としている。In order to solve the above-mentioned problems of the conventional example, a color image sensor of the present invention is provided with a plurality of photoelectric conversion elements and is arranged on each of the photoelectric conversion elements for color separation. In a color image sensor having a red pixel, a green pixel, and a blue pixel by including a plurality of types of color filters, a filter layer that absorbs light in the infrared color region is formed only on the red pixel. Is characterized by.

【０００９】[0009]

【作用】本発明によれば、赤色画素上のみに赤外色域の
光を吸収するフィルタ層を形成したので、赤色画素には
前記フィルタ層により赤外線が除去された光が入射する
とともに、緑色画素及び青色画素には前記フィルタ層を
通過することなく光が入射するのでこの部分における光
量損失を防止することができる。According to the present invention, since the filter layer which absorbs the light in the infrared color range is formed only on the red pixel, the light from which the infrared ray has been removed by the filter layer is incident on the red pixel and the green color. Since light is incident on the pixel and the blue pixel without passing through the filter layer, it is possible to prevent a light amount loss in this portion.

【００１０】[0010]

【実施例】本発明に係るカラーイメージセンサの一実施
例について図１を参照しながら説明する。図１の表裏方
向に細長い絶縁性基板１上に、３本の光電変換素子ライ
ン２が形成されている。光電変換素子ライン２は、薄膜
積層構造で形成された複数の光電変換素子を表裏方向に
一列に配列して構成されている。絶縁性基板１として
は、例えばコーニングガラス７０５９（コーニング社
製、屈折率１．５４、板厚１．１ｍｍ）等が使用され
る。各光電変換素子ライン２上には、色分解を行なうた
めのカラーフィルタ材（例えば東京応化社製、ＣＦＰＲ
カラーレジスト等）を用いたフォトリソグラフィー技術
により、赤色フィルタ３，緑色フィルタ４，青色フィル
タ５が配置されることにより、各フィルタ下に赤色画
素，緑色画素，青色画素を形成している。赤色フィルタ
３上には、赤外色域の光を吸収するシアン系フィルタ層
６をフォトリソグラフィー技術により選択的に形成す
る。このフィルタ層６は、シアン系のフィルタ材、例え
ば富士ハント社製のカラーモザイクシリーズ等顔料分散
型の有機高分子化合物等、７００ｎｍ〜１１００ｎｍの
光を吸収する材料が混合された樹脂で構成されている。
また、絶縁性基板１上には、光電変換素子アレイ２全て
を覆うようにパッシベーション膜７が形成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the color image sensor according to the present invention will be described with reference to FIG. Three photoelectric conversion element lines 2 are formed on an insulating substrate 1 elongated in the front-back direction of FIG. The photoelectric conversion element line 2 is formed by arranging a plurality of photoelectric conversion elements formed of a thin film laminated structure in a line in the front-back direction. As the insulating substrate 1, for example, Corning glass 7059 (manufactured by Corning Inc., refractive index 1.54, plate thickness 1.1 mm) or the like is used. A color filter material (for example, CFPR manufactured by Tokyo Ohka Co., Ltd.) for color separation is provided on each photoelectric conversion element line 2.
A red pixel, a green pixel, and a blue pixel are formed under each filter by disposing the red filter 3, the green filter 4, and the blue filter 5 by a photolithography technique using a color resist or the like). A cyan filter layer 6 that absorbs light in the infrared color range is selectively formed on the red filter 3 by a photolithography technique. The filter layer 6 is composed of a cyan filter material, for example, a resin in which a material that absorbs light of 700 nm to 1100 nm, such as a pigment-dispersed organic polymer compound such as a color mosaic series manufactured by Fuji Hunt Co., is mixed. There is.
Further, a passivation film 7 is formed on the insulating substrate 1 so as to cover the entire photoelectric conversion element array 2.

【００１１】前記光電変換素子について、赤色画素を例
に図２を更に詳しく参照しながら説明する。図２におい
て図１と同じ符号を付した部分については同一部材を示
している。光電変換素子は、水素化アモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜から成るフォトダイオードＰＤ
及びブロッキングダイオードＢＤを互に逆極性となるよ
うに直列接続して構成されている。この光電変換素子は
次のプロセスで形成される。すなわち、絶縁性基板１上
にクロムを着膜及びパターニングし、表裏方向に離散的
に配置された複数の金属電極２１を形成する。水素化ア
モルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）から成る帯状の光
電変換膜２２、酸化インジウム・スズ等から成る帯状の
透明電極２３を順次積層し、前記金属電極２１の中央部
において分離するように二つの帯状にパターニングして
表裏方向に複数個配列されたフォトダイオードＰＤ及び
表裏方向に複数個配列されたブロッキングダイオードＢ
Ｄを形成する。The photoelectric conversion element will be described with reference to FIG. 2 in more detail by taking a red pixel as an example. In FIG. 2, the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same members. The photoelectric conversion element is a photodiode PD composed of a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) thin film.
And the blocking diode BD are connected in series so as to have opposite polarities. This photoelectric conversion element is formed by the following process. That is, chromium is deposited and patterned on the insulating substrate 1 to form a plurality of metal electrodes 21 which are discretely arranged in the front-back direction. A strip-shaped photoelectric conversion film 22 made of hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) and a strip-shaped transparent electrode 23 made of indium tin oxide or the like are sequentially laminated, and are separated so as to be separated at the central portion of the metal electrode 21. A plurality of photodiodes PD patterned in one strip shape and arranged in the front-back direction, and a plurality of blocking diodes B arranged in the front-back direction.
Form D.

【００１２】フォトダイオードＰＤとブロッキングダイ
オードＢＤとは、カソード側となる金属電極２１を共通
とすることで極性が逆向きとなる状態で両者を直列に接
続している。フォトダイオードＰＤ及びブロッキングダ
イオードＢＤ上にはポリイミド等の絶縁層２４を形成
し、フォトリソ法によりパターニングしてコンタクト孔
２５を穿孔形成する。フォトダイオードＰＤ及びブロッ
キングダイオードＢＤは、絶縁層２４上にアルミニウム
を着膜およびパターニングすることで形成した引き出し
配線２６ａ，２６ｂに前記コンタクト孔２５を介して接
続されている。また、フォトダイオードＰＤ及びブロッ
キングダイオードＢＤ上には、前記アルミニウムをパタ
ーニング時に、上部より光が入射するための開口部２７
が設けられ、この開口部２７に赤色フィルタ３が配置さ
れている。赤色フィルタ３上には、赤外色域の光を吸収
するシアン系フィルタ層６が形成されている。The photodiode PD and the blocking diode BD are connected in series in a state where their polarities are opposite to each other by using a common metal electrode 21 on the cathode side. An insulating layer 24 of polyimide or the like is formed on the photodiode PD and the blocking diode BD, and patterned by photolithography to form a contact hole 25. The photodiode PD and the blocking diode BD are connected through the contact hole 25 to lead wirings 26a and 26b formed by depositing and patterning aluminum on the insulating layer 24. Further, on the photodiode PD and the blocking diode BD, at the time of patterning the aluminum, an opening 27 for allowing light to enter from above is formed.
Is provided, and the red filter 3 is disposed in the opening 27. A cyan filter layer 6 that absorbs light in the infrared color range is formed on the red filter 3.

【００１３】光電変換素子アレイ２の１ラインの等価回
路を示すと図３のようになる。すなわち、フォトダイオ
ードＰＤに接続された引き出し配線２６ａは積分器等の
信号読取回路８に接続され、ブロッキングダイオードＢ
Ｄに接続された引き出し配線２６ｂは、配列された光電
変換素子に順次パルスを印加して信号の読み取り及びリ
セットを行なうシフトレジスタＳＲの各端子に接続され
ている。An equivalent circuit of one line of the photoelectric conversion element array 2 is shown in FIG. That is, the lead wire 26a connected to the photodiode PD is connected to the signal reading circuit 8 such as an integrator, and the blocking diode B
The lead wiring 26b connected to D is connected to each terminal of the shift register SR that sequentially applies pulses to the arranged photoelectric conversion elements to read and reset the signal.

【００１４】図４は本発明の他の実施例を示すもので、
ＣＣＤ型固体撮像素子に本発明を適用した例である。Ｃ
ＣＤ型固体撮像素子は、シリコンウエハー４２にイオン
を打ち込み、熱拡散等の技術を用いて光電変換部である
ＰＮフォトダイオード４４或いは信号走査回路であるア
ナログＣＣＤレジスタ４３を形成する。このＣＣＤ型固
体撮像素子においてカラー情報を読み取り可能とするに
は、前記ＰＮフォトダイオード４４上に３色分解用のカ
ラーフィルタを配置する。このカラーフィルタは、例え
ばカゼイン，ゼラチン等の天然有機化合物をフォトリソ
グラフィー技術によりパターニングした後に染料材料に
て染色し、赤色フィルタ４５，緑色フィルタ４６，青色
フィルタ４７をそれぞれ形成している。また、赤色フィ
ルタ４５上に、前記したカゼイン，ゼラチン等の天然有
機化合物をフォトリソグラフィー技術によりパターニン
グすることにより選択的に形成し、シアン系染料材料に
て染色を行ない赤外色域の光を吸収するシアン系フィル
タ層４８を構成する。シリコンウエハー４２はセラミッ
クス等の支持基板４１に実装され、全体を保護用カバー
ガラス４９（例えばコーニングガラス７０５９、屈折率
１．５）で覆うことにより封止している。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention.
This is an example in which the present invention is applied to a CCD type solid-state imaging device. C
In the CD type solid-state image pickup device, ions are implanted in the silicon wafer 42, and a PN photodiode 44 which is a photoelectric conversion unit or an analog CCD register 43 which is a signal scanning circuit is formed by using a technique such as thermal diffusion. In order to make it possible to read color information in this CCD type solid-state image pickup device, a color filter for separating three colors is arranged on the PN photodiode 44. In this color filter, a natural organic compound such as casein or gelatin is patterned by a photolithography technique and then dyed with a dye material to form a red filter 45, a green filter 46, and a blue filter 47, respectively. Further, the natural organic compounds such as casein and gelatin are selectively formed on the red filter 45 by patterning with a photolithography technique, and dyed with a cyan dye material to absorb light in the infrared color range. The cyan filter layer 48 is formed. The silicon wafer 42 is mounted on a support substrate 41 made of ceramics or the like, and is entirely sealed by covering with a protective cover glass 49 (for example, Corning glass 7059, refractive index 1.5).

【００１５】上述した実施例によれば、赤色フィルタ
３，４５上のみに選択的に赤外色域の光を吸収するシア
ン系フィルタ層６，４８を形成したので、緑色画素や青
色画素に入射する光は前記フィルタ層６，４８を透過す
ることがないので、この部分での光量損失を防ぐことが
できる。次に上記実施例のように構成することによる色
分解性の向上について、図５の分光感度特性図及び図６
の分光透過率特性図を参照しながら説明する。カラーイ
メージセンサにおける色分解性の優劣を判断する一つの
指標として測色品質係数ｑが存在する。これは色分解や
測定に用いられるある一つの系の分光感度が視覚混色曲
線にどの程度近似しているか、すなわち人間の目の分光
的性質にどの位近いかを示すもので、測色品質係数ｑの
値は１．０〜０の間をとる。測色品質係数ｑが１．０で
あれば、その色分解系は人間の目と同一の分光感度を有
することになり、換言すれば原稿を人間の目が見たとき
と全く同じようにイメージセンサが認識できることにな
る。測色品質係数ｑはカラーイメージセンサの分光感度
スペクトルから次式で与えられる。 ｑ＝｛（ΣＲｅＣ１）²＋（ΣＲｅＣ２）²＋（ΣＲｅＣ３）²｝／ΣＲｅ² 式中、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３はＪＩＳ規格Ｚ８７０１で定め
られた２°視野等色関数を展開して求められた正規直交
型の混色曲線であり、前述の視覚混色曲線と等価なもの
である。一方、前記Ｒｅは色分解系の分光感度であり次
式で与えられる。 Ｒｅ＝（Ｓｅ・Ｆ・Ｌｅ・Ｅｉ）／Ｅ₀ 式中、Ｓｅは図６中に示すセンサの分光感度６１、Ｆは
図６中に示す各色フィルタの分光透過率Ｒ，Ｇ，Ｂ、Ｌ
ｅはレンズの分光透過率、Ｅｉは光源の発光スペクトル
分布、Ｅ₀はＪＩＳ規格Ｚ８７２０で定められた標準光
源Ｄ₆₅の発光スペクトル分布をそれぞれ示している。According to the above-mentioned embodiment, since the cyan filter layers 6 and 48 which selectively absorb the light in the infrared color region are formed only on the red filters 3 and 45, the incident light is incident on the green pixel and the blue pixel. Since the light to be transmitted does not pass through the filter layers 6 and 48, it is possible to prevent the light amount loss in this portion. Next, regarding the improvement of the color separation by the configuration as in the above embodiment, the spectral sensitivity characteristic diagram of FIG. 5 and FIG.
This will be described with reference to the spectral transmittance characteristic chart of FIG. There is a colorimetric quality coefficient q as one index for judging the superiority or inferiority of color separation in a color image sensor. This shows how much the spectral sensitivity of a system used for color separation and measurement approximates the visual color mixing curve, that is, how close it is to the spectral properties of the human eye. The value of q is between 1.0 and 0. If the colorimetric quality factor q is 1.0, the color separation system has the same spectral sensitivity as the human eye, in other words, the original image is exactly the same as when the human eye saw it. The sensor can recognize it. The colorimetric quality coefficient q is given by the following equation from the spectral sensitivity spectrum of the color image sensor. q = {(ΣReC1) ² + (ΣReC2) ² + (ΣReC3) ² } / ΣRe ^{2 In the} formula, C1, C2, and C3 are obtained by expanding the 2 ° visual field color matching function defined by JIS standard Z8701. It is an orthonormal type color mixing curve and is equivalent to the above-mentioned visual color mixing curve. On the other hand, Re is the spectral sensitivity of the color separation system and is given by the following equation. Re = (Se · F · Le · Ei) / E ₀ where Se is the spectral sensitivity 61 of the sensor shown in FIG. 6, and F is the spectral transmittance R, G, B, L of each color filter shown in FIG.
e is the spectral transmittance of the lens, Ei is the light emission spectrum distribution of the light source, and E ₀ is the light emission spectrum distribution of the standard light source D ₆₅ defined by JIS standard Z8720.

【００１６】すなわち、測色品質係数ｑを１．０に近づ
けるためには、分光感度Ｒｅを如何にしてＣ１，Ｃ２，
Ｃ３に近似させるかが問題となり、各色画素において色
フィルタの分光透過率Ｆの特性曲線Ｒ，Ｇ，Ｂが前記Ｃ
１，Ｃ２，Ｃ３の曲線に近似することが望ましい。前記
ＪＩＳ規格Ｚ８７０１から求められるＣ３の曲線は、ピ
ーク波長４５０ｎｍ，半値幅６０ｎｍの特性を持ち、ま
た、Ｃ１の曲線はピーク波長５４０ｎｍ，半値幅８０ｎ
ｍの特性を持つので、それぞれ図６に示した青フィルタ
及び緑フィルタの分光透過率の特性曲線Ｂ，Ｇに近似し
ているので比較的問題が少ない。しかし、赤色フィルタ
の分光透過率の特性曲線Ｒは、図６に示すように、６５
０ｎｍ以上の長波長側の光が全て透過してしまうので制
御が困難であり、また光電変換層の分光感度の長波長側
の影響を受けることになる。That is, in order to bring the colorimetric quality coefficient q close to 1.0, how to set the spectral sensitivity Re to C1, C2,
The problem is how to approximate C3, and the characteristic curves R, G, B of the spectral transmittance F of the color filter in each color pixel are
It is desirable to approximate the curves of 1, C2 and C3. The C3 curve obtained from JIS standard Z8701 has characteristics of a peak wavelength of 450 nm and a half value width of 60 nm, and the C1 curve has a peak wavelength of 540 nm and a half value width of 80 n.
Since it has a characteristic of m, it is relatively close to the characteristic curves B and G of the spectral transmittances of the blue filter and the green filter shown in FIG. However, the characteristic curve R of the spectral transmittance of the red filter is 65% as shown in FIG.
Since all the light on the long wavelength side of 0 nm or more is transmitted, it is difficult to control, and the spectral sensitivity of the photoelectric conversion layer is affected by the long wavelength side.

【００１７】本実施例では、長波長領域を吸収するフィ
ルタ層を光電変換層を形成する半導体膜の分光感度に合
せて選択し、赤色画素上に配置することにより測色品質
係数ｑＲ（赤色画素における測色品質係数）の値を１．
０に近い値に制御することができる。例えば、図１の薄
膜積層構造のイメージセンサにおいて、膜厚１．３μｍ
の非晶質シリコンで形成した半導体膜に対して、図６に
示すように、波長６００ｎｍの光が５０％、波長６５０
ｎｍの光が１３％透過するシアン系フィルタをフィルタ
層として使用した場合、図５におけるＲｅスペクトル５
１を得ることができた。ＪＩＳ規格Ｚ８７０１から求め
られるＣ２の曲線は、ピーク波長６００ｎｍ，半値幅６
０ｎｍの特性を持ち、Ｒｅスペクトル５１の測色品質係
数ｑＲを０．９０とすることができた。この場合、従来
例のように図６に示す特性を有する赤外カットレンズ
（例えば、ＨＯＹＡ製ＨＡ−５０）を光路系に組み込む
と、図５に点線で示したＲｅスペクトル５２となり、ま
たその時の測色品質係数ｑＲの値はＯ．６８となり、本
実施例による測色品質係数ｑＲが大幅に向上するという
ことが確認できた。In this embodiment, a filter layer that absorbs a long wavelength region is selected in accordance with the spectral sensitivity of the semiconductor film that forms the photoelectric conversion layer, and the filter layer is arranged on the red pixel so that the colorimetric quality coefficient qR (red pixel The value of the colorimetric quality coefficient in 1.
It can be controlled to a value close to zero. For example, in the thin film laminated structure image sensor of FIG.
As shown in FIG. 6, the semiconductor film formed of the amorphous silicon of
When a cyan filter that transmits 13% of nm light is used as the filter layer, the Re spectrum 5 in FIG.
I was able to get 1. The curve of C2 obtained from JIS standard Z8701 has a peak wavelength of 600 nm and a half value width of 6
It has a characteristic of 0 nm, and the colorimetric quality coefficient qR of the Re spectrum 51 could be 0.90. In this case, when an infrared cut lens (for example, HA-50 manufactured by HOYA) having the characteristics shown in FIG. 6 as in the conventional example is incorporated into the optical path system, the Re spectrum 52 shown by the dotted line in FIG. The value of the colorimetric quality coefficient qR is 0. It was 68, and it was confirmed that the colorimetric quality coefficient qR in this example was significantly improved.

【００１８】上述した実施例に示した固体撮像素子で
は、水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）薄膜
を用いたフォトダイオード型イメージセンサとＣＣＤ型
固体撮像素子を例に上げたが、ＭＯＳ型，バイポーラト
ランジスタ型，フォトトランジスタ型，ＣｄＳ−ＣｄＳ
ｅを用いた光導電型等の固体撮像素子についても本発明
の構造を適用することができる。In the solid-state image pickup device shown in the above-mentioned embodiment, a photodiode type image sensor using a hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) thin film and a CCD type solid-state image pickup device are taken as examples. , Bipolar transistor type, phototransistor type, CdS-CdS
The structure of the present invention can also be applied to a photoconductive type solid-state imaging device using e.

【００１９】[0019]

【発明の効果】本発明によれば、赤色画素上のみに赤外
色域の光を吸収するフィルタ層を形成したので、赤色画
素には前記フィルタ層により赤外線が除去された光が入
射するとともに、緑色画素及び青色画素には前記フィル
タ層を通過することなく光が入射するのでこの部分にお
ける光量損失を防止して画質の劣化を防ぐことができ、
高感度及び高品質を担保しつつ且つ色分解性に優れたカ
ラーイメージセンサとすることができる。According to the present invention, since the filter layer which absorbs the light in the infrared color range is formed only on the red pixel, the light whose infrared ray is removed by the filter layer is incident on the red pixel. Since light enters the green pixel and the blue pixel without passing through the filter layer, it is possible to prevent light amount loss in this portion and prevent deterioration of image quality.
It is possible to obtain a color image sensor which has high color sensitivity while ensuring high sensitivity and high quality.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の一実施例を示すカラーイメージセン
サの断面説明図である。FIG. 1 is a cross-sectional explanatory view of a color image sensor showing an embodiment of the present invention.

【図２】 図１の実施例における光電変換素子の具体的
構造を示す断面説明図である。2 is a cross-sectional explanatory view showing a specific structure of a photoelectric conversion element in the embodiment of FIG.

【図３】 １ラインの光電変換素子アレイの等価回路図
である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a one-line photoelectric conversion element array.

【図４】 本発明の他の実施例を示すカラーイメージセ
ンサの断面説明図である。FIG. 4 is a sectional explanatory view of a color image sensor showing another embodiment of the present invention.

【図５】 本実施例のカラーイメージセンサの分光感度
スペクトルを示した特性曲線図である。FIG. 5 is a characteristic curve diagram showing a spectral sensitivity spectrum of the color image sensor of the present embodiment.

【図６】 カラーイメージセンサに使用される各色フィ
ルタの分光透過率を示した特性曲線図である。FIG. 6 is a characteristic curve diagram showing the spectral transmittance of each color filter used in the color image sensor.

【図７】 従来のカラーイメージセンサを示す断面説明
図である。FIG. 7 is a cross-sectional explanatory view showing a conventional color image sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…絶縁性基板、 ２…光電変換素子アレイ、 ３…赤
色フィルタ、 ４…緑色フィルタ、 ５…青色フィル
タ、 ６…シアン系フィルタ層、 ４１…支持基板、
４２…シリコウエハー、 ４３…アナログＣＣＤレジス
タ、 ４４…ＰＮフォトダイオード、 ４５…赤色フィ
ルタ、 ４６…緑色フィルタ、 ４７…青色フィルタ、
４８…シアン系フィルタ層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating substrate, 2 ... Photoelectric conversion element array, 3 ... Red filter, 4 ... Green filter, 5 ... Blue filter, 6 ... Cyan system filter layer, 41 ... Support substrate,
42 ... Silicon wafer, 43 ... Analog CCD register, 44 ... PN photodiode, 45 ... Red filter, 46 ... Green filter, 47 ... Blue filter,
48 ... Cyan filter layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 複数の光電変換素子と、色分解を行なう
ために前記各光電変換素子上にそれぞれ配置された複数
種類の色フィルタとを具備することにより、赤色画素，
緑色画素，青色画素を形成したカラーイメージセンサに
おいて、前記赤色画素上のみに赤外色域の光を吸収する
フィルタ層を形成したことを特徴とするカラーイメージ
センサ。1. A red pixel, comprising a plurality of photoelectric conversion elements and a plurality of types of color filters respectively arranged on the photoelectric conversion elements for color separation.
A color image sensor having green and blue pixels, wherein a filter layer for absorbing light in an infrared color region is formed only on the red pixels.