NHKは2020年6月26日、高精細な小型単板カラーカメラの実現を目指し、有機膜を積層したカラー撮像素子を開発したことを発表した。光をより効率的に利用しながら、高精細な撮像素子を実現する。
一般的な小型単板カラーカメラ用の撮像素子は、青、緑、赤のフィルターを取り付けた画素をモザイク状に並べて配置するが、この方式では複数の画素から色情報を集めてカラー映像を生成するため、素子が本来持つ解像度や光の利用効率が低くなる。
そこで、青色のみ、緑色のみの光を検出する有機膜を、赤色の光を検出するCMOSイメージセンサーの上に、垂直方向に重ねて配置した3層構造のカラー撮像素子を開発した。
開発した3層カラー撮像素子は、ガラス基板上に青色用有機膜が積層し、赤色用CMOSイメージセンサー上に緑色用有機膜が積層する素子構造となっている。画素数は横320×縦240。画像ピッチは20μm、フレームレートは60フレーム／秒だ。
入射した光は、1層目の有機膜で最初に青色の成分のみが検出され、緑色と赤色の成分が透過する。次に2層目の有機膜で緑色の成分のみが検出され、最後にCMOSイメージセンサーで赤色の成分が検出される。透明な薄膜トランジスターが有機膜に組み合わせてあり、各層から出力された信号を足し合わせることでカラー映像が出力できるという。
開発技術では、青、緑、赤すべての色情報が一つの画素で得られるため、光をより効率的に利用しながら高精細な撮像素子が実現できる。
