(57)【要約】【課題】入射した光のうちのある波長成分の光強度を適切に求めることを可能とする光電変換素子等を提供する。【解決手段】入射した光により電荷が発生する電荷発生層１３と、光のうち電荷発生層における光電変換効率の低い波長成分Ｒを、光電変換効率の高い波長Ｂに波長変換する波長変換層１４と、を備え、波長変換層１４は、光の入射側から見て、光を、光電変換効率の低い波長成分Ｒを波長変換して、電荷発生層１３に入射させる波長変換領域１４ａと、光を、光電変換効率の低い波長成分Ｒを波長変換せずに、電荷発生層１３に入射させる非波長変換領域１４ｂと、に区分されている。【選択図】図３
2014127443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した光により電荷が発生する電荷発生層と、
前記光のうち少なくとも一部の波長成分を波長変換する波長変換層と、を備え、
前記波長変換層は、前記光の入射側から見て、
前記光のうち少なくとも一部の波長成分を波長変換して、前記電荷発生層に入射させる波長変換領域と、
前記光を、波長変換せずに、前記電荷発生層に入射させる非波長変換領域と、
に区分されていることを特徴とする光電変換素子。
【請求項２】
前記波長変換層は、前記波長変換領域と前記非波長変換領域とが、前記光の入射側から見て、ストライプ状およびドット状のいずれかに区分されていることを特徴とする請求項１に記載の光電変換素子。
【請求項３】
基板と、前記電荷発生層に電界を印加するための電極と、をさらに備え、
前記光の入射側から、前記波長変換層、前記基板、前記電極および前記電荷発生層が、この順に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項４】
基板と、前記電荷発生層に電界を印加するための電極と、をさらに備え、
前記光の入射側から、前記基板、前記波長変換層、前記電極および前記電荷発生層が、この順に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項５】
基板と、前記電荷発生層に電界を印加するための電極と、をさらに備え、
前記光の入射側から、前記基板、前記電極、前記波長変換層および前記電荷発生層が、この順に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項６】
基板と、前記電荷発生層に電界を印加するための電極と、をさらに備え、
前記光の入射側から、前記基板、前記電極および前記電荷発生層が、この順に設けられると共に、前記波長変換層が、前記電荷発生層の中に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光電変換素子。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の光電変換素子と、
前記光電変換素子に電子を放出する電子放出部と、
を備えたことを特徴とする撮像素子。
【請求項８】
前記光の入射により前記電荷発生層で発生した正孔と、前記電子放出部から放出された電子とが結合することで得られる映像信号が入力する信号入力部を、さらに備え、
前記信号入力部は、前記電荷発生層のうち、前記波長変換層の前記波長変換領域に前記光が入射して得られる前記映像信号と、前記波長変換層の前記非波長変換領域に前記光が入射して得られる前記映像信号と、の差分により、前記光電変換効率の低い波長成分の光強度を算出することを特徴とする請求項７に記載の撮像素子。
【請求項９】
請求項７または８に記載の撮像素子を、備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
複数の撮像素子と、
入射した前記光を、複数の分岐光に分光して前記複数の撮像素子に入射させる分光素子と、を備え、
前記複数の撮像素子のうち、少なくとも１つが、請求項７または８に記載の撮像素子で構成されていることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換を行う光電変換素子、該光電変換素子を備えた撮像素子、および該撮像素子を備えた撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、面板、ターゲット電極、および光導電膜が設けられたターゲット部と、ターゲット部に電子ビームを照射する走査電子ビーム発生部とを備えた撮像装置が知られている。この撮像装置では、ターゲット部に光が入射すると、ターゲット電極近傍の光導電膜内に入射光の光強度に応じた電荷（電子・正孔対）が生成する。このうち正孔は、アバランシェ増倍により増幅され、ターゲット部の電子ビーム照射側に蓄積する。そして、ターゲット部に蓄積した正孔と電子ビームの電子とが結合し、結合時に外部回路に流れる電流を出力として取り出すことで、入射光像に対応した映像信号が得られる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−０２９５０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の撮像装置におけるターゲット部（光電変換素子）では、非晶質光導電膜（電荷発生層）を構成するアモルファスＳｅ（セレン）の特性（バンドギャップが約２．０ｅＶ）上、波長４００ｎｍ前後に光電変換効率（感度）のピークがあり、６２０ｎｍより長波長の６５０ｎｍ付近では、ほとんど光電変換が行われない。このため、６５０ｎｍ付近の波長成分の光強度を求めることができず、特に撮像装置のカラー化にあたって問題となる。この問題に対し、アップコンバージョンの波長変換膜を用い、６５０ｎｍ付近の波長成分を４００ｎｍ付近の波長に変換することで、６５０ｎｍ付近の波長成分に対しても光電変換効率が十分に行われるようにすることが考えられる。しかしながら、この場合、ターゲット部から出力される映像信号は、元々４００ｎｍ付近の波長成分と、６５０ｎｍ付近から４００ｎｍ付近に波長変換された波長成分との双方を反映したものとなってしまう。このため、得られた映像信号からは、４００ｎｍ付近の波長成分と、６５０ｎｍ付近の波長成分とを区別することができず、結局、６５０ｎｍ付近の波長成分の光強度を求めることができなかった。
また、非晶質光導電膜が、広範囲の波長領域に亘って適度な光電変換効率を有している場合でも、波長成分ごとに映像信号が得られない場合には、各波長成分の光強度を求めることができなかった。
【０００５】
本発明は、入射した光のうちのある波長成分の光強度を適切に求めることを可能とする光電変換素子、該光電変換素子を備えた撮像素子、および該撮像素子を備えた撮像装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の光電変換素子は、入射した光により電荷が発生する電荷発生層と、光のうち少なくとも一部の波長成分を波長変換する波長変換層と、を備え、波長変換層は、光の入射側から見て、光のうち少なくとも一部の波長成分を波長変換して、電荷発生層に入射させる波長変換領域と、光を、波長変換せずに、電荷発生層に入射させる非波長変換領域と、に区分されていることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る撮像素子を示す図である。
【図２】第１実施形態の撮像素子における光電変換素子および電子放出部を示す図である。
【図３】光電変換素子から出力される映像信号について説明する図である。
【図４】第２実施形態に係る撮像素子を示す図である。
【図５】第３実施形態に係る撮像素子を示す図である。
【図６】第４実施形態に係る撮像素子を示す図である。
【図７】第５実施形態の撮像素子における光電変換素子および電子放出部を示す図である。
【図８】第６実施形態の撮像素子を備えた撮像装置において、光電変換素子から出力される映像信号について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付の図面を参照して、本発明の第１実施形態に係る光電変換素子およびこれを備えた撮像素子について説明する。第１実施形態は、例えばカラー撮像用カメラ等の撮像装置に組み込まれる単一の撮像素子であって、撮像対象物のカラーイメージデータを構成するものである。
【０００９】
図１に示すように、第１実施形態の撮像素子１は、撮像対象となる物体からの光が入射する光電変換素子１０と、光電変換素子１０に近接して対向配置された電子放出部２０と、光電変換素子１０と電子放出部２０との間に離間配置され、放出された電子の軌道を制御するメッシュ電極３０と、光電変換素子１０から出力された映像信号が入力する信号入力部４０とを備えている。
【００１０】
詳細は後述するが、光電変換素子１０では、入射した光により正孔が発生し、入射光像に対応した正孔パターンが光電変換素子１０の電子放出部２０側に蓄積する。一方、電子放出部２０は、光電変換素子１０に対し、メッシュ電極３０を介して電子を放出する。光電変換素子１０に蓄積した正孔と、電子放出部２０から放出された電子とが結合すると、外部回路に電流が流れ、これを出力として取り出すことで、入射光像に応じた映像信号が得られる。信号入力部４０は、光電変換素子１０から入力した映像信号に基づいて、入射した光の光強度を算出する。そこで、まず、電子放出部２０について説明する。
【００１１】
電子放出部２０は、熱電子源などを用いてもよいが、図２に示すように、冷陰極アレイ型のものを好適に用いることができる。電子放出部２０は、シリコン基板等で構成された電子放出基板２１と、電子放出基板２１上に作り込まれた駆動回路層（図示省略）と、駆動回路層上にマトリクス状に配置された複数（例えば６４０×４８０個）の電子源２２と、電子放出基板２１の周囲に形成された水平走査回路２３および垂直走査回路２４とを備えている。
【００１２】
各電子源２２は、図示省略したが、ＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型の冷陰極電子源で構成されており、下部電極や上部電極等を備え、上部電極に下部電極より高い電圧が印加されると、表面に複数（例えば３×３個）設けられたエミッションサイト２６（凹部）から電子が放出される。なお、下部電極は、電子源２２ごとに形成され、上部電極は全電子源２２共通である。
【００１３】
駆動回路層は、ＭＯＳ（Metal-Oxide-Semiconductor）トランジスタで構成されており、そのドレイン電極は、下部電極に、ゲート電極およびソース電極は、水平走査回路２３および垂直走査回路２４にそれぞれ接続されている。上部電極に正電圧を印加すると共に、外部からのクロック信号や同期信号等に基づいて水平走査回路２３および垂直走査回路２４により各電子源２２のドレイン電位を制御することで、各電子源２２から順次、電子を放出させることができる。放出された電子は、メッシュ電極３０を介して光電変換素子１０側に引き出され、光電変換素子１０の電荷発生層１３（後述する）に到達する。
【００１４】
次に、図１ないし図３を参照して、光電変換素子１０および光電変換素子１０から出力される映像信号について説明する。光電変換素子１０は、透光性基板１１と、透光性電極膜１２と、電荷発生層１３とが、光入射側からこの順で設けられている。さらに、光電変換素子１０は、透光性電極膜１２と電荷発生層１３との間に、波長変換層１４を備えている。なお、図２では、光電変換素子１０のうち透光性基板１１および透光性電極膜１２を省略して示している。
【００１５】
透光性基板１１は、入射した光が透過する材料で構成されていればよく、撮像用途（光の波長）に応じて、ガラスや石英ガラスなどを適宜選択可能である。
【００１６】
透光性電極膜１２は、図示省略した接続端子を介して所定の正電圧が印加され、電荷発生層１３に高電界（例えば１０8Ｖ／ｍ以上）を生じさせる。透光性電極膜１２は、入射した光が透過し且つ電気抵抗の低い材料で構成されていればよく、例えば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide）、ＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）、ＡＺＯ（Aluminium doped Zinc Oxide）などを用いることができる。
【００１７】
電荷発生層１３では、入射光により電荷（電子・正孔対）が発生するものであれば特に限定されないが、感度を向上すべく、発生した正孔を増幅させる作用を有するものが好ましく、例えば、アバランシェ増倍が生じるアモルファスＳｅを好適に用いることができる。
【００１８】
電荷発生層１３に光が入射すると、透光性電極膜１２近傍の電荷発生層１３内に入射光の光強度（光量）に応じた電子・正孔対が発生する。このうち正孔は、透光性電極膜１２を介して印加された高電界により加速され、Ｓｅ原子との衝突イオン化を繰り返すことで増幅する（アバランシェ増倍）。これにより、電荷発生層１３の電子放出部２０側には、増幅した正孔が蓄積し、入射光像を反映した正孔パターンが形成される。そして、上記した各電子源２２から順次放出された電子と、各電子源２２に対応した領域に蓄積された正孔とが順次結合する。この結合時に外部回路に流れる電流を出力として取り出すことで、入射光像に対応した映像信号が得られ、信号入力部４０に出力される。つまり、入射光像に対応した映像信号が、電子源２２単位で出力される。
【００１９】
さらに、正孔と電子が結合する場所は、入射光の波長によって、電荷発生層１３の厚さ方向で相違しており（図３参照）、結合時に流れる電流は、入射光の波長別に時間差で外部に取り出される。このため、映像信号についても、波長別（色別）に得ることが可能である。すなわち、青色光Ｂの波長成分に対応した映像信号と、緑色光Ｇの波長成分に対応した映像信号と、赤色光Ｒの波長成分に対応した映像信号とを、別々に得ることができる（ただし、後述するように、電荷発生層１３がアモルファスＳｅで構成されている場合には、赤色光Ｒに対する感度が低くなっている）。
【００２０】
なお、電荷発生層１３に各種特性を付与するために、アモルファスＳｅに各種添加物を添加してもよく、例えば、アモルファスＳｅの熱的安定性を向上させるために、Ａｓ（ヒ素）などを添加してもよく、電荷発生層１３内の電界を制御するために、フッ化物などを添加してもよい。各種添加物については、電荷発生層１３内で均一に含有されている必要はなく、膜厚方向に対して組成の分布が発生していてもよい。
【００２１】
さらに、電荷発生層１３は、アモルファスＳｅを主体とした層のほかに、各種機能を有する、他の材料で構成された層を有していてもよい。例えば、暗電流（ノイズ）の原因となる、外部から電荷発生層１３への正孔や電子の注入を阻止すべく、電荷発生層１３の透光性電極膜１２側に、ＣｅＯ2（酸化セリウム）などで構成された正孔注入阻止層を設けてもよく、電荷発生層１３の電子放出部２０側に、Ｓｂ2Ｓ3（硫化アンチモン）などで構成された電子注入阻止層を設けてもよい。
【００２２】
ここで、アモルファスＳｅは、上述したように高電界下でアバランシェ増倍を引き起こすが、他方、バンドギャップが約２．０ｅＶであるため、４００ｎｍ付近に光電変換効率のピークがあり、波長６２０ｎｍ以上の光に対してはほとんど光電変換が行われない。このため、電荷発生層１３に緑色光Ｇや青色光Ｂが入射すると、正孔が蓄積するが、電荷発生層１３に赤色光Ｒが入射しても、正孔がほとんど蓄積しない。そこで、光電変換素子１０は、入射した光のうち、６５０ｎｍ付近（赤色光Ｒ）の波長成分を４００ｎｍ付近（青色光Ｂ）の波長に波長変換（アップコンバージョン）する波長変換層１４を備えている。
【００２３】
波長変換層１４は、光の入射側から見て、入射した光を波長変換して電荷発生層１３に入射させる波長変換領域１４ａと、入射した光を波長変換せずに電荷発生層１３に入射させる非波長変換領域１４ｂとが、Ｘ方向に交互に並んだストライプ状に区分されている（図２および図３では、波長変換領域１４ａを塗り潰しアリ、非波長変換領域１４ｂを塗り潰しナシで示している）。波長変換領域１４ａに入射した光の各波長成分「赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ」は、「青色光Ｂ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ」として電荷発生層１３に入射する。一方、非波長変換領域１４ｂに入射した光の各波長成分「赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ」は、波長変換されずに「赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ」のまま電荷発生層１３に入射する（図３参照）。
【００２４】
波長変換領域１４ａは、赤色光Ｒの波長成分を青色光Ｂの波長に波長変換するものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、ナノスケールの凹凸を有する材料（色素分子の微結晶群等）に励起光を照射することで生じるフォノン援用過程を利用した波長変換素子、量子ドットから構成される波長変換素子、蛍光体等の波長変換材料を含む波長変換素子、およびカラーフィルターなどを利用可能である。一方、非波長変換領域１４ｂは、入射光を波長変換することなく電荷発生層１３に入射させる透光性の材料で構成してもよく、空間により構成してもよい。
【００２５】
さらに、電子放出部２０においてマトリクス状に配置された複数の電子源２２は、波長変換領域１４ａに対応した電子源２２（波長変換対応電子源２２ａ）と、非波長変換領域１４ｂに対応した電子源２２（非波長変換対応電子源２２ｂ）とに、ストライプ状に区分される（図２および図３では、波長変換対応電子源２２ａを塗り潰しアリ、非波長変換対応電子源２２ｂを塗り潰しナシで示している）。すなわち、波長変換領域１４ａに入射した光によって蓄積した正孔と、波長変換対応電子源２２ａから放出された電子とが結合し、非波長変換領域１４ｂに入射した光によって蓄積した正孔と、非波長変換対応電子源２２ｂから放出された電子とが結合する。このように、波長変換領域１４ａと非波長変換領域１４ｂとが、異なる電子源２２に対応している。そして、上述したように、映像信号が電子源２２単位で出力されることから、波長変換領域１４ａに光が入射して得られる映像信号（波長変換領域１４ａの映像信号）と、非波長変換領域１４ｂに光が入射して得られる映像信号（非波長変換領域１４ｂの映像信号）とが、別々に出力されることになる。
【００２６】
なお、本実施形態では、波長変換対応電子源２２ａと波長変換対応電子源２２ａとが、Ｘ方向に１列ずつ交互に並ぶように、波長変換層１４（波長変換領域１４ａおよび非波長変換領域１４ｂ）が構成されているが、波長変換対応電子源２２ａと波長変換対応電子源２２ａとが、複数列ごとに交互に並ぶように波長変換層１４を構成してもよく、Ｙ方向に交互に並ぶように波長変換層１４を構成してもよい。
【００２７】
ここで、図３に示すように、波長変換領域１４ａに入射した光の波長成分「赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ」は、赤色光Ｒが波長変換され、「青色光Ｂ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ」となって電荷発生層１３に入射する。このため、電荷発生層１３では、波長変換されて光電変換効率の高い青色光Ｂの波長となった赤色光Ｒの波長成分の光強度と、緑色光Ｇの波長成分の光強度と、青色光Ｂの波長成分の光強度とに応じた量の正孔が蓄積する。この正孔と電子とが結合することで、青色光Ｂの波長成分の光強度および青色光Ｂに波長変換された赤色光Ｒの波長成分の光強度を反映した映像信号（青色映像信号）と、緑色光Ｇの波長成分の光強度を反映した映像信号（緑色映像信号）とが、上述したように別々に出力される。したがって、波長変換領域１４ａに光が入射すると、青色光Ｂの波長成分の光強度および青色光Ｂに波長変換された赤色光Ｒの波長成分の光強度を反映した青色映像信号と、緑色光Ｇの波長成分の光強度を反映した緑色映像信号とが得られる。
【００２８】
一方、非波長変換領域１４ｂに入射した光の波長成分「赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ」は、赤色光Ｒが波長変換されることなく、「赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂ」のまま電荷発生層１３に入射する。このため、電荷発生層１３では、緑色光Ｇの波長成分の光強度と、青色光Ｂの波長成分の光強度とに応じた量の正孔が蓄積する。この正孔と電子とが結合することで、青色光Ｂの波長成分の光強度を反映した映像信号（青色映像信号）と、緑色光Ｇの波長成分の光強度を反映した映像信号（緑色映像信号）とが、上述したように別々に出力される。したがって、波長変換領域１４ａに光が入射すると、青色光Ｂの波長成分の光強度を反映した青色映像信号と、緑色光Ｇの波長成分の光強度を反映した緑色映像信号とが得られる。
【００２９】
信号入力部４０は、波長変換領域１４ａの青色映像信号と、非波長変換領域１４ｂの青色映像信号との差分により、赤色光Ｒの波長成分の光強度を算出する。すなわち、上述したように、前者の波長変換領域１４ａの青色映像信号には、青色光Ｂの波長成分の光強度および赤色光Ｒの波長成分の光強度が反映されている。これに対し、後者の非波長変換領域１４ｂの青色映像信号には、青色光Ｂの波長成分の光強度が反映されている。したがって、この両青色映像信号の差分により、赤色光Ｒの波長成分の光強度を算出することができる。
【００３０】
さらに、非波長変換領域１４ｂの青色映像信号に基づいて、青色光Ｂの波長成分の光強度を得ることができ、非波長変換領域１４ｂ（或いは波長変換領域１４ａ）の緑色映像信号に基づいて、緑色光Ｇの波長成分の光強度を得ることができる。
【００３１】
したがって、一定領域ごとに、例えば、波長変換対応電子源２２ａとこれに隣接する非波長変換対応電子源２２ｂとを１つの画素Ｐとし、１画素Ｐごとに、波長変換領域１４ａの映像信号と、非波長変換領域１４ｂの映像信号との差分を算出することで、青色光Ｂの波長成分の光強度および緑色光Ｇの波長成分の光強度に加え、赤色光Ｒの波長成分の光強度を得ることができる。そして、これらに基づいて、撮像対象物のカラーイメージデータを構成することができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、波長変換層１４として、赤色光Ｒの波長成分を青色光Ｂに波長変換するものを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、近赤外光の波長成分の光強度を反映した映像信号を得たい場合であって、電荷発生層１３を構成する材料が、青色光Ｂから赤色光Ｒまでは光電変換効率が高いものの、近赤外光では光電変換効率が低い場合には、波長変換層１４として、近赤外光の波長成分を赤色光Ｒに波長変換するものを用いればよい。その他、Ｘ線、紫外線等、各種の波長領域に適用可能である。この場合、上記のフォノン援用過程を利用した波長変換素子については、ナノスケールの凹凸の大きさ（近接場光が最も多く発生する波長）を最適化することで、どの波長域を波長変換するかを制御することができる。また、ナノスケールの凹凸を持つ材料（吸収端波長）を選択することで、どの波長域に波長変換するかを制御することができる。
【００３３】
続いて、撮像素子１の他の実施形態について説明する。他の実施形態では、上記した第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。同様の構成部分については同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３４】
第２ないし第４実施形態の撮像素子１は、光電変換素子１０における波長変換層１４の位置が、第１実施形態と異なっている。
図４に示すように、第２実施形態に係る光電変換素子１０は、光入射側から、波長変換層１４、透光性基板１１、透光性電極膜１２および電荷発生層１３が、この順に設けられている。すなわち、波長変換層１４を、透光性基板１１の光入射側に設けたものである。
【００３５】
図５に示すように、第３実施形態に係る光電変換素子１０は、光入射側から、透光性基板１１、波長変換層１４、透光性電極膜１２および電荷発生層１３が、この順に設けられている。すなわち、波長変換層１４を、透光性基板１１と透光性電極膜１２との間に設けたものである。
【００３６】
図６に示すように、第４実施形態に係る光電変換素子１０は、光入射側から、透光性基板１１、透光性電極膜１２および電荷発生層１３が、この順に設けられると共に、波長変換層１４を、電荷発生層１３の中に設けたものである。この第４実施形態の光電変換素子１０においても、電荷発生層１３のうち、波長変換層１４よりも電子放出部２０側の領域には、波長変換層１４で波長変換された光が入射するため、第１実施形態の光電変換素子１０と同等の効果を得ることができる。
【００３７】
次に、第５実施形態の撮像素子１は、波長変換層１４における波長変換領域１４ａと非波長変換領域１４ｂとの区分の仕方が、第１実施形態と異なっている。
図７に示すように、第５実施形態に係る光電変換素子１０は、波長変換層１４が、光の入射側から見て、波長変換領域１４ａと、非波長変換領域１４ｂとに、ドット状に区分されている点で、両領域がストライプ状に区分された第１実施形態と異なっている（図７では、波長変換領域１４ａを塗り潰しアリ、非波長変換領域１４ｂを塗り潰しナシで示している）。この場合、電子放出部２０においてマトリクス状に配置された複数の電子源２２は、波長変換対応電子源２２ａと、波長変換対応電子源２２ａとに、ドット状に区分される（図７では、波長変換対応電子源２２ａを塗り潰しアリ、非波長変換対応電子源２２ｂを塗り潰しナシで示している）。すなわち、波長変換領域１４ａと非波長変換領域１４ｂとが、異なる電子源２２に対応している。このため、第１実施形態の光電変換素子１０と同様に、波長変換領域１４ａの映像信号と、非波長変換領域１４ｂの映像信号とが別々に出力される。
【００３８】
なお、図７に示したように、「ドット状」とは、波長変換領域１４ａおよび非波長変換領域１４ｂがチェック柄状（市松模様状）となっている場合を含む概念である。もちろん、波長変換領域１４ａおよび非波長変換領域１４ｂの一方が「地」で他方が「ドット（円形）」となっている場合であってもよい。また、図７では、波長変換層１４における１つのドット（波長変換領域１４ａ或いは非波長変換領域１４ｂ）が、電子放出部２０における１つの電子源２２と対応しているが、波長変換層１４における１つのドットが、複数の電子源２２と対応するように、波長変換層１４を構成してもよい。
【００３９】
続いて、図８を参照して、第６実施形態に係る撮像素子１を備えた撮像装置の一実施形態について説明する。本実施形態に係る撮像装置１００は、撮像素子１と、撮像素子１とは異なる構成の非波長変換撮像素子１０１と、撮像対象となる物体からの光を、２つの分岐光に分光して撮像素子１と非波長変換撮像素子１０１とに入射させる分光素子１０２（例えばビームスプリッター）とを備えている。
【００４０】
第６実施形態の撮像素子１は、第１実施形態では、映像信号を波長別に得るようにしていたのに対し、かかる構成を備えていないものである。すなわち、第６実施形態では、波長変換領域１４ａに光が入射すると、青色光Ｂの波長成分の光強度、青色光Ｂに波長変換された赤色光Ｒの波長成分の光強度、および緑色光Ｇの波長成分の光強度を反映した映像信号が得られる。
【００４１】
非波長変換撮像素子１０１は、撮像素子１と略同様に構成されているが、波長変換層１４に代えて、青色光Ｂのみを透過する波長選択素子１０４（例えばダイクロイックフィルター）を備えたものである。つまり、非波長変換撮像素子１０１の電荷発生層１３には、分岐光のうち青色光Ｂのみが入射する。
【００４２】
第６実施形態の撮像素子１においては、上述したように、波長変換領域１４ａに分岐光が入射すると、青色光Ｂの波長成分の光強度、赤色光Ｒの波長成分の光強度、および緑色光Ｇの波長成分の光強度を反映した映像信号が得られる。一方、非波長変換領域１４ｂに分岐光が入射すると、青色光Ｂの波長成分の光強度、および緑色光Ｇの波長成分の光強度を反映した映像信号が得られる。さらに、非波長変換撮像素子１０１に分岐光が入射すると、青色光Ｂの波長成分の光強度を反映した映像信号が得られる。
【００４３】
そのため、波長変換領域１４ａの映像信号と、非波長変換領域１４ｂの映像信号との差分により、赤色光Ｒの波長成分の光強度を算出することができる。これに加え、非波長変換領域１４ｂの映像信号と、非波長変換撮像素子１０１の映像信号との差分により、緑色光Ｇの波長成分の光強度を算出することができる。
【００４４】
したがって、一定領域ごとに、例えば、撮像素子１の波長変換対応電子源２２ａおよびこれに隣接する非波長変換対応電子源２２ｂと、非波長変換撮像素子１０１においてこれらに対応する位置に配置された電子源２２とを１つの画素Ｐとし、１画素Ｐごとに、波長変換領域１４ａの映像信号と非波長変換領域１４ｂの映像信号との差分を算出すると共に、非波長変換領域１４ｂの映像信号と非波長変換撮像素子１０１の映像信号との差分を算出することで、青色光Ｂの波長成分の光強度、緑色光Ｇの波長成分の光強度および赤色光Ｒの波長成分の光強度を得ることができる。そして、これらに基づいて、撮像対象物のカラーイメージデータを構成することができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、波長選択素子１０４を、非波長変換撮像素子１０１に設けたが、これを撮像素子１に設けるようにしてもよい。すなわち、撮像素子１において、波長変換領域１４ａと、非波長変換領域１４ｂと、波長選択素子１０４とが、異なる電子源２２に対応するように、これらを例えばストライプ状やドット状に配置してもよい。これにより、単一の撮像素子１でカラーイメージデータを構成することができる。
【００４６】
以上のように、第１実施形態ないし第６実施形態の光電変換素子１０およびこれを備えた撮像素子１によれば、波長変換層１４を、波長変換領域１４ａと非波長変換領域１４ｂとに区分したことで、電荷発生層１３における光電変換効率の低い波長成分（赤色光Ｒ）についても、その光強度を求めることができる。すなわち、波長変換領域１４ａに入射した光に基づいて得られる映像信号（光電変換効率の低い波長成分の光強度を反映）と、非波長変換領域１４ｂに入射した光に基づいて得られる映像信号（光電変換効率の低い波長成分の光強度を反映していない）との差分により、光電変換効率の低い波長成分（赤色光Ｒ）の光強度を算出することができる。
【００４７】
なお、以上の第１実施形態ないし第６実施形態では、電荷発生層１３における光電変換効率の低い波長成分の光強度を得るべく、波長変換層１４として、光電変換効率の低い波長成分を光電変換効率の高い波長に波長変換して電荷発生層１３に入射させる波長変換領域１４ａを有するものを用いたが、これに限定されるものではない。例えば、電荷発生層１３が、広範囲の波長領域（例えば赤色〜青色）に亘って適度な光電変換効率を有している場合でも、波長成分ごとに映像信号が得られないために、各波長成分（各色）の光強度を求めることができない場合には、波長変換層１４として、ある波長成分（例えば青色光Ｂ）を光電変換効率の低い他の波長（例えば紫外線）に波長変換して電荷発生層１３に入射させる波長変換領域１４ａを有するものを用いればよい。この場合も、波長変換領域１４ａに入射した光に基づいて得られる映像信号（青色光Ｂの波長成分の光強度を反映していない）と、非波長変換領域１４ｂに入射した光に基づいて得られる映像信号（青色光Ｂの波長成分の光強度を反映）との差分により、青色光Ｂの光強度を算出することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１：撮像素子、１０：光電変換素子、１３：電荷発生層、１４：波長変換層、１４ａ：波長変換領域、１４ｂ：非波長変換領域、２０：電子放出部、１００：撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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