(57)【要約】【課題】改善された光電イメージセンサを提供する。【解決手段】本発明による光電イメージセンサ１０は、バイアスをかけられるスクリーン（バイアススクリーン）及び電子収集体１１と、バイアススクリーン及び電子収集体の第１の側に配置された電子放出感光材料１２と、を備える。容量性電荷蓄積材料１３が、電子放出感光材料に隣接し、バイアススクリーン及び電子収集体から離隔して配置される。ゲーティング及び読出し回路１４が、バイアススクリーン及び電子収集体に、ならびに容量性電荷蓄積材料に結合される。本発明によってもたらされる改善は、圧電式可変カラーフィルタ１５がバイアススクリーン及び電子収集体の第２の側に配置されること、圧電式分離制御回路１６が圧電式可変カラーフィルタに結合され、それにより、色分離を制御すること、および、電子収集体に接続された電流スイッチ１７、である。【選択図】図１
2006060816.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイアスをかけられるスクリーン（バイアススクリーン）及び電子収集体と、
前記バイアススクリーン及び電子収集体の第１の側に配置された、電子放出感光材料と、
前記電子放出感光材料に隣接し、かつ前記バイアススクリーン及び電子収集体から離隔して配置された容量性電荷蓄積材料と、
前記バイアススクリーン及び電子収集体に、ならびに前記容量性電荷蓄積材料に結合されたゲーティング及び読出し回路と、
前記バイアススクリーン及び電子収集体の第２の側に配置された圧電式可変カラーフィルタと、
前記圧電式可変カラーフィルタに結合され、色分離を制御する圧電式分離制御回路と、
前記電子収集体に接続された電流スイッチと、
を備えている、光電イメージセンサ。
【請求項２】
前記圧電式分離制御回路が、フィルタ分離および性能特性を支配する回路を備えている、請求項１に記載の光電イメージセンサ。
【請求項３】
前記圧電式分離制御回路が、前記圧電式可変カラーフィルタを開閉する、請求項１に記載の光電イメージセンサ。
【請求項４】
前記電流スイッチが、光電子生成の終了を示すように動作する、請求項１に記載の光電イメージセンサ。
【請求項５】
バイアスをかけられる導電性フレーム及び電子収集体と容量性電荷蓄積材料との間に配置された電子放出プレートと、前記バイアスをかけられる導電性フレーム及び電子収集体に、ならびに前記容量性電荷蓄積材料に結合されたゲーティング及び読出し回路と、前記バイアスをかけられる導電性フレーム及び電子収集体に隣接して配置された圧電式可変カラーフィルタと、該圧電式可変カラーフィルタに結合された圧電式分離制御回路と、を有する光電イメージセンサを提供するステップと、
露出の開始時に前記圧電式可変カラーフィルタを閉じて、全ての周波数がその中を通過できるようにするステップと、
前記露出中に、前記圧電式分離制御回路を起動することにより、前記バイアスをかけられる導電性フレーム及び電子収集体における電流が遮断されるまで前記圧電式可変カラーフィルタを開くステップと、
前記容量性電荷蓄積材料を１つの時間系列内に配置するステップであって、該時間系列内の位置は周波数データを提供する、ステップと、
前記ゲーティング及び読出し回路を用いて前記容量性電荷蓄積材料上の電荷を読み出し、輝度データを提供するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には光電イメージセンサおよび方法に関し、より具体的には、チャネル化されていない色の処理能力を提供する、改善された光電イメージセンサおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の譲受人は、光電効果イメージセンサを以前に開発している。例示的な光電効果イメージセンサが、たとえば、本発明の譲受人に譲渡された、「Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｓｅｎｓｏｒ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ」という題名の米国特許出願第１０／９１９，７１５号に記載されている。
【０００３】
上述の引用特許出願において包括的に開示されるような例示的な光電効果イメージセンサは、電子を放出する感光材料に隣接して配置された、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体を備え、その感光材料はさらに容量性電荷蓄積材料に隣接して配置される。ゲーティング回路が、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体に、ならびに容量性電荷蓄積材料に接続される。しかしながら、そのような光電効果イメージセンサは、改良しなければ、高解像度のカラーイメージングを提供することはできない。さらに、そのような光電効果イメージセンサは、色を３チャネルに分解することはできない。
【発明の開示】
【０００４】
本発明の一実施形態は、「背景技術」の欄において説明された設計を改善する、光電イメージセンサを提供する。方法も開示される。
【０００５】
さらなる別の実施形態は、圧電制御式の可変カラーフィルタと、例示的なセンサの電子収集体に接続された電流スイッチとを追加する。圧電制御式の可変カラーフィルタは単一のピクセルに対してのみ設けられる場合があるか、またはセンサアレイ全体に適用される場合がある。圧電制御式分離制御回路が圧電式可変カラーフィルタに接続され、広範囲にわたる色分離を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施形態の種々の特徴および利点は、添付の図面とともに取り上げられる以下の詳細な説明を参照することにより、さらに容易に理解することができる。なお図面においては、類似の参照符号は類似の構成要素を示す。
【０００７】
図面を参照すると、図１は、本発明の原理による光電イメージセンサ１０の例示的な一実施形態を示す。図２は、その例示的な光電イメージセンサ１０の概略的な回路図である。
【０００８】
図面に示されるように、例示的な光電イメージセンサ１０は、電子を放出する感光材料１２に隣接して配置された、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体１１を備え、電子を放出する感光材料１２はさらに容量性電荷蓄積材料１３に隣接して配置される。バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体１１は、従来のメタライゼーション工程を用いて構成することができる。ゲーティング及び読出し回路１４は、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体１１と、容量性電荷蓄積材料１３と、に接続される。
【０００９】
本発明によれば、圧電式可変カラーフィルタ１５が、イメージシーンからの光がその中を通過する、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体１１に隣接して配置される。圧電式可変カラーフィルタ１５は透過性の材料を含む。容量性電荷蓄積材料１３を含む光電ピクセルのアレイ全体に対して１つの圧電制御式フィルタ１５のみが必要とされる。
【００１０】
圧電式分離制御回路１６が圧電式可変カラーフィルタ１５に接続され、それによって色を分離できるようにする。圧電式分離制御回路１６は、圧電式可変カラーフィルタ１５を開閉するように機能する。電流スイッチ１７が、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体１１に接続される。電流スイッチ１７は、光電子生成が終了したという信号を送るように機能する。圧電制御式可変カラーフィルタの位置に相関するこの信号は、周波数情報を提供する。
【００１１】
周波数および振幅の両方のデータが収集されるが、本発明の光電イメージセンサ１０では個別のカラーチャネルは用いられない。全てのピクセルからの色および輝度データが用いられ、カラーフィルタパターンを必要とすることに起因する解像度の劣化はない。
【００１２】
動作中、露出の開始時に、圧電式可変カラーフィルタ１５が閉じられ、全ての周波数がその中を通過できるようにする。露出中に、圧電式可変カラーフィルタ１５は、圧電式分離制御回路１６を起動することにより、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体１１における電流が遮断されるまで開かれる。これは、光電子生成が停止していることを示す。この時点で、ピクセルの状態が報告され、すなわちピクセルが１つの時間系列内に位置付けられる。関連するフィルタギャップとともに、報告系列は周波数情報を提供する。より詳細には、時間系列内の位置が周波数データを提供する。その後、容量性電荷蓄積材料１３上の電荷をゲーティング及び読出し回路１４によって読み出すことにより、輝度データが提供される。
【００１３】
図３は、本発明の原理による１つの例示的な方法３０を示す流れ図である。例示的な方法３０は以下のステップを含む。
【００１４】
バイアスをかけられる導電性フレーム１１と容量性電荷蓄積材料１３との間に配置された電子放出プレート１２と、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体１１に、ならびに容量性電荷蓄積材料１２に結合されたゲーティング及び読出し回路１４と、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体１１に隣接して配置された単一ピクセル圧電式可変カラーフィルタ１５と、圧電式可変カラーフィルタ１５に結合された圧電式分離制御回路１６とを備える光電イメージセンサ１０が配設される（３１）。
【００１５】
露出の開始時に、圧電式可変カラーフィルタが閉じられて、全ての周波数がその中を通過できるようにする（３２）。露出中に、圧電式分離制御回路１６を起動することにより、バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体１１の電流が遮断されるまで圧電式可変カラーフィルタ１５が開かれる（３３）。その後、容量性電荷蓄積材料１３が、１つの時間系列内で位置付けられ、時間系列内の位置によって周波数データが提供される（３４）。容量性電荷蓄積材料１３上の電荷がゲーティング及び読出し回路１４によって読み出され、輝度データが提供される（３５）。
【００１６】
こうして、電子シャッタリングおよび周波数フィルタリングを提供する改善された光電イメージセンサが開示された。上記の実施形態は、本発明の原理の応用形態を表す数多くの具体的な実施形態のいくつかを例示するにすぎないことは理解されたい。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、多数の他の構成を容易に考案することができることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の原理による光電イメージセンサの例示的な一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示される例示的な光電イメージセンサの概略的な回路図である。
【図３】本発明の原理による例示的な一方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０：光電イメージセンサ
１１：バイアスをかけられるフレーム及び電子収集体
１２：電子放出感光材料
１３：容量性電荷蓄積材料
１４：ゲーティング及び読出し回路
１５：圧電式可変カラーフィルタ
１６：圧電式分離制御回路
１７：電流スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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