(57)【要約】【課題】  フォーカルプレーンシャッタ搭載のフィルムカメラに装着できる薄型のパトローネ型固体撮像装置を提供する。【解決手段】  パトローネからフィルムを所定長さ引き出した形状の筐体４１を備え、フィルムに対応する箇所４２に固体撮像素子４３を搭載し、パトローネに対応する箇所４４に固体撮像素子４３を駆動すると共に固体撮像素子４３から読み出したデータを処理する電子回路及びバッテリ電源を収納して構成され、フィルムカメラにフィルムの代わりに装着してデジタル画像を撮影するパトローネ型固体撮像装置３０において、緑色光を光電変換する光電変換膜が半導体基板の上層に少なくとも１層積層された光電変換膜積層型カラー固体撮像素子４３をフイルムに対応する箇所４２に搭載する。これにより、１画素で複数色の信号を検出でき、厚さの厚い光学ローパスフィルタを設ける必要がなくなる。【選択図】  図３
2006262106.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パトローネからフィルムを所定長さ引き出した形状の筐体を備え、前記フィルムに対応する箇所に固体撮像素子を搭載し、前記パトローネに対応する箇所に前記固体撮像素子を駆動すると共に該固体撮像素子から読み出したデータを処理する電子回路及びバッテリ電源を収納して構成され、フィルムカメラにフィルムの代わりに装着してデジタル画像を撮影するパトローネ型固体撮像装置において、緑色光を光電変換する光電変換膜が半導体基板の上層に少なくとも１層積層された光電変換膜積層型カラー固体撮像素子を前記フイルムに対応する箇所に搭載したことを特徴とするパトローネ型固体撮像装置。
【請求項２】
前記光電変換膜積層型カラー固体撮像素子は、赤色光を光電変換する光電変換膜と青色光を光電変換する光電変換膜とが更に前記半導体基板の上層に積層されていることを特徴とする請求項１に記載のパトローネ型固体撮像装置。
【請求項３】
前記半導体基板には青色光を受光して光電変換する第１のフォトダイオードと赤色光を受光して光電変換する第２のフォトダイオードとが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のパトローネ型固体撮像装置。
【請求項４】
前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードとは前記半導体基板の深さ方向に積層して形成されていることを特徴とする請求項３に記載のパトローネ型固体撮像装置。
【請求項５】
前記光電変換膜積層型からー固体撮像素子には赤外線カットフィルタ層が一体に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のパトローネ型固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は銀塩フィルムカメラに装着してデジタル画像を撮像するパトローネ型固体撮像装置に係り、特に、フォーカルプレーンシャッタを搭載した銀塩フィルムカメラにも装着可能なパトローネ型固体撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、従来のパトローネ型固体撮像装置の斜視図であり、下記の特許文献１，２，３に開示されている。このパトローネ型固体撮像装置１は、銀塩フィルムを収納するパトローネから１０ｃｍ程度の所定長さのフィルムを引き出した形状の筐体２を備え、この筐体２のフィルム対応部分３に従来の固体撮像素子４を取り付け、パトローネ対応部分５に電子回路やバッテリ電源を収納する構成になっている。
【０００３】
そして、図１３に示す様に、フィルムカメラ５の裏蓋６を開けて、固体撮像素子４がレンズ７方向に向くようにパトローネ型固体撮像装置１をフィルムカメラ５内に装着し、裏蓋６を閉じる。
【０００４】
フィルムカメラ５のレリーズボタン８を半押ししてＳ１スイッチが投入されると、フィルムカメラ５のオートフォーカス機能や露出機能が動作してフォーカスレンズ位置や絞り開口量、シャッター速度が決定され、レリーズボタン８を全押ししてＳ２スイッチが投入されると、シャッターが切られる。これにより、レンズ７を通して撮像された被写体画像が固体撮像素子４に結像され、固体撮像素子４からデジタル画像データが電子回路内のメモリに取り込まれる。
【０００５】
図１４は、パトローネ型固体撮像装置に搭載される従来の固体撮像素子の断面模式図であり、図１２のａ―ａ線断面のうち、３画素分の断面を示している。
【０００６】
従来の固体撮像素子４は、半導体基板１０の表面部にフォトダイオード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが形成され、各フォトダイオード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ間に電荷転送路１２が形成され、電荷転送路１２の上に転送電極１３が形成され、転送電極１３の上を光遮蔽し各フォトダイオード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの受光面上方に開口を持つ光遮蔽膜１４が積層される。光遮蔽膜１４の上は透明絶縁層１５が積層され、その上に、赤色（Ｒ）緑色（Ｇ）青色（Ｂ）のカラーフィルタ１６が積層され、その上に、マイクロレンズ１７が積層される。
【０００７】
更にその上には、保護用のカバーガラス１８と、光学ローパスフィルタ１９と、ＩＲカットフィルタ２０とが重ねて設けられる。カバーガラス１８の機能を、ＩＲカットフィルタ２０や光学ローパスフィルタ１９に兼用させることもある。
【０００８】
従来の固体撮像素子４は、赤色（Ｒ）を検出するフォトダイオード１１Ｒと、緑色（Ｇ）を検出するフォトダイオード１１Ｇと、青色（Ｂ）を検出するフォトダイオード１１Ｂとが異なる位置に形成されているので、ナイキスト周波数以上の空間周波数成分をカットしないと撮像画像中に色モアレ等が目立ってしまうため、光学ローパスフィルタ１９は必須の構成要素になっている。
【０００９】
ＩＲカットフィルタ２０は、固体撮像素子４に入射する光の中から長波長の赤外域成分をカットするものである。半導体基板１０に設けられ各画素を構成するフォトダイオード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、Ｒ，Ｇ，Ｂの可視光よりも赤外域に感度が高いため、カラーフィルタ１６で不要な可視光をカットしても、赤外光をカットできないので、Ｒ，Ｇ，Ｂを精度良く色分離して検出するには、ＩＲカットフィルタ２０は必須の構成要素になっている。
【００１０】
通常のデジタルカメラでは、このＩＲカットフィルタ２０は、カメラのレンズ系に設けられるが、パトローネ型固体撮像装置は、ＩＲカットフィルタを搭載していない銀塩フィルムカメラのレンズ系をそのまま利用するため、固体撮像素子４の前面にＩＲカットフィルタ２０を設けることが必要になる。
【００１１】
以上述べた従来の固体撮像素子４は、ＣＣＤ型イメージセンサを例に説明したが、ＣＭＯＳ型イメージセンサでも、光学ローパスフィルタやＩＲカットフィルタが必須になっている。
【００１２】
【特許文献１】特開平９―９８３２６号公報
【特許文献２】特開２０００―１８４２５０号公報
【特許文献３】特開２００３―２３４９３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
パトローネ型固体撮像装置に搭載される従来の固体撮像素子４は、ＩＲカットフィルタ２０と光学ローパスフィルタ１９が必須である。しかもこれらの厚さは３ｍｍ〜５ｍｍとかなり厚く、パトローネ型固体撮像装置のフィルム部分３全体の厚さを厚くする原因になっている。
【００１４】
パトローネ型固体撮像装置を装着する銀塩フィルムカメラには、一眼レフカメラの様にフォーカルプレーンシャッタを搭載したものがある。フォーカルプレーンシャッタは、フィルムの直前に配置されており、フィルム直前で前幕と後幕とが走行する構造になっている。
【００１５】
従って、パトローネ型固体撮像装置のフィルム対応部分すなわち固体撮像素子を搭載したフィルム部分３が厚いと、パトローネ型固体撮像装置をフォーカルプレーンシャッタ搭載の銀塩フィルムカメラに装着することすらできなくなり、高機能な一眼レフタイプの銀塩フィルムカメラを利用してデジタル画像を撮像することができない。
【００１６】
また、一眼レフカメラの様にレンズ交換可能なカメラの場合、交換するレンズ毎に射出瞳位置が変わり、特に小型で短焦点レンズに交換すると、射出瞳距離が短くなる。固体撮像素子の表面部分に積層される図１４のマイクロレンズ１７は、限定された射出瞳距離に対してシェーディングが適性に設計されているため、レンズが交換されて射出瞳位置が変わると、シェーディングが発生してしまうという問題もある。
【００１７】
しかし、従来の固体撮像素子は、電荷転送路やＭＯＳトランジスタ回路等の信号読出回路を半導体基板表面に設ける関係で、フォトダイオード１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの受光面面積が小さくなり、このため、マイクロレンズ１７を設けないと、光利用効率が低くなってしまうという問題がある。
【００１８】
本発明の目的は、フォーカルプレーンシャッタを搭載したフィルムカメラにも装着できる薄いカラー固体撮像素子を搭載し、また、レンズ交換してもシェーディングの発生が抑制されるカラー固体撮像素子を搭載したパトローネ型固体撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明のパトローネ型固体撮像装置は、パトローネからフィルムを所定長さ引き出した形状の筐体を備え、前記フィルムに対応する箇所に固体撮像素子を搭載し、前記パトローネに対応する箇所に前記固体撮像素子を駆動すると共に該固体撮像素子から読み出したデータを処理する電子回路及びバッテリ電源を収納して構成され、フィルムカメラにフィルムの代わりに装着してデジタル画像を撮影するパトローネ型固体撮像装置において、緑色光を光電変換する光電変換膜が半導体基板の上層に少なくとも１層積層された光電変換膜積層型カラー固体撮像素子を前記フイルムに対応する箇所に搭載したことを特徴とする。
【００２０】
本発明のパトローネ型固体撮像装置の前記光電変換膜積層型カラー固体撮像素子は、赤色光を光電変換する光電変換膜と青色光を光電変換する光電変換膜とが更に前記半導体基板の上層に積層されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明のパトローネ型固体撮像装置の前記半導体基板には青色光を受光して光電変換する第１のフォトダイオードと赤色光を受光して光電変換する第２のフォトダイオードとが形成されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明のパトローネ型固体撮像装置の前記第１のフォトダイオードと前記第２のフォトダイオードとは前記半導体基板の深さ方向に積層して形成されていることを特徴とする。
【００２３】
本発明のパトローネ型固体撮像装置の前記光電変換膜積層型からー固体撮像素子には赤外線カットフィルタ層が一体に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、１画素で複数色の信号を検出する構成のため、光学ローパスフィルタが不要となり、それだけ薄型にすることが可能となる。また、光電変換膜で受光する構成のため受光面積が広くなり、マイクロレンズを搭載する必要がなくなるため、フィルムカメラのレンズを交換してもシェーディングの発生が抑制される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るパトローネ型固体撮像装置を装着した銀塩フィルムカメラの説明図である。本実施形態に係るパトローネ型固体撮像装置３０は、図１３と同様にフィルムカメラ３１内に裏蓋３２を開けて装着されるが、本実施形態では更に、フィルムカメラ３１のレリーズボタン３３が設けられた部分に着脱自在に嵌合することができるカメラ用アタッチメント３５を設ける。このカメラ用アタッチメント３５には、レリーズボタン３３を覆いレリーズボタン３３と一体に押下することができるボタン３６が設けられている。
【００２７】
図２は、カメラ用アタッチメント３５の内部回路を示す図である。このカメラ用アタッチメント３５は、ボタン３６にユーザの指がタッチしたことを感知するタッチセンサ３７と、ボタン３６にタッチされていることをタッチセンサ３７が感知したとき所定周波数で発振する発振回路（無線発信手段）３８と、発振回路３８の出力を無線により出力するアンテナ３９と、発振回路３８やタッチセンサ３７に電力を供給するボタン電池４０とを備える。
【００２８】
図３は、本実施形態に係るパトローネ型固体撮像装置３０の正面斜視図である。このパトローネ型固体撮像装置３０の筐体４１のフィルム対応部分４２には詳細は後述する光電変換膜積層型カラー固体撮像素子４３が取り付けられており、パトローネ対応部分４４には、交換可能なバッテリ電源４５と、電子回路４６とが収納されている。
【００２９】
図４は、図３に示すパトローネ型固体撮像装置３０の背面斜視図である。パトローネ型固体撮像装置３０の背面部分の所定箇所には、電源投入用の押しボタン５０と、アンテナ５１とが設けられている。この所定箇所は、フィルムカメラ３１にフィルム確認用の窓が設けられている場合にはこの窓に対面する箇所が好ましく、押しボタン５０が押され押しボタン５０自身を発光させたときこれを窓から容易に確認可能となる。
【００３０】
図５は、図３，図４に示すパトローネ型固体撮像装置３０の機能構成ブロック図（図３に示す電子回路４６の機能構成を含む。）である。本実施形態のパトローネ型固体撮像装置３０は、パトローネ型固体撮像装置３０の全体を統括制御するＣＰＵ５３と、固体撮像素子４３の駆動をＣＰＵ（制御部）５３からの指示により制御する撮像素子駆動部５５と、固体撮像素子４３の出力データを取り込んでＣＰＵ５３からの指示により信号処理するアナログ信号処理部５６と、アナログ信号処理部５６から出力される画像データをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換器５７とを備える。
【００３１】
パトローネ型固体撮像装置３０の電気制御系は、フレームメモリ６１に接続されたメモリ制御部６２と、Ａ／Ｄ変換器５７から出力されるデジタルの画像データを取り込んでガンマ補正やＲＧＢ／ＹＣ変換等の画像処理を行うデジタル信号処理部６３と、撮像画像をＪＰＥＧ画像に圧縮したり圧縮画像を伸張したりする圧縮伸張処理部６４と、撮像画像データを積算してホワイトバランスのゲインを調整させる積算部６５と、ＪＰＥＧ画像データ等の撮像画像データを保存する記録媒体６６及びこの記録媒体６６を制御するメモリ制御部６７と、アンテナ５１に接続され外部との間で無線通信を行う無線インタフェース６８と、これらを相互に接続する制御バス６９及びデータバス７０を備える。
【００３２】
パトローネ型固体撮像装置３０の電源回路７１は図３に示すバッテリ４５を電力源とし、開閉スイッチ７１ａを介してＣＰＵ５３及び無線インタフェース６８に電力を供給すると共に、開閉スイッチ７１ｂを介してパトローネ型固体撮像装置３０を構成する各処理部（ＣＰＵ５３と無線インタフェース６８を除く。）に電力を供給する構成になっている。
【００３３】
そして、スイッチ７１ａは、図４に示す押しボタンスイッチ５０がユーザにより押下されたとき閉成され、ＣＰＵ５３と無線インタフェース６８とに電力供給がなされる。また、スイッチ７１ｂは、ＣＰＵ５３からの電源投入指令により開閉制御される。
【００３４】
次に、上述した構成のパトローネ型固体撮像装置３０の動作を、図６の電源制御処理手順を示すフローチャートを参照して説明する。
【００３５】
ユーザがパトローネ型固体撮像装置３０を使用するために、パトローネ型固体撮像装置３０を図１のフィルムカメラ３１内に装着するとき、押しボタン５０を押下してから装着する。これにより、図５の開閉スイッチ７１ａが閉成され、ＣＰＵ５３と無線インタフェース６８だけに電力が供給される。即ち、節電モードのもとで、図６の電源制御プログラムが起動する。そして、ユーザは、カメラ用アタッチメント３５をフィルムカメラ３１のレリーズボタン３３部分に嵌合装着する。
【００３６】
ユーザがデジタル画像を撮像しようとしてボタン３６に触れると、これをタッチセンサ３７が感知し、「タッチ有り」を示す無線信号がアタッチメント３５のアンテナ３９から発信される。図５のＣＰＵ５３は、図６のステップＳ１で「タッチ有り」の信号受信を待機しており、ＣＰＵ５３が無線インタフェース６８を介してアンテナ５１から「タッチ有り」の信号を受信したとき、ステップＳ２に進み、図５に示すスイッチ７１ｂを閉成する。これにより、パトローネ型固体撮像装置３０の全機能が動作可能状態となる。
【００３７】
その後に、ユーザはデジタル画像の撮像動作を行うが、この撮像動作は、図６の処理とは関係なく行われる。撮像動作は、通常のフィルムカメラの撮影と同様に行われる。即ち、ユーザがボタン３６を半押しすると、その下のレリーズボタン３３のＳ１スイッチが投入される。これにより、フィルムカメラ１１のオートフォーカス機能や露出機能等が動作してフォーカスレンズ位置の調整や絞り開口量の制御が行われ、また、フィルムカメラ１１に搭載されている図示しないＣＰＵ（勿論、ＣＰＵ５３とは異なる）がシャッター速度を決定する。
【００３８】
ユーザがボタン３６を全押しすると、その下のレリーズボタン３３のＳ２スイッチが投入され、フィルムカメラ３１のシャッタが上記のシャッター速度で切られる。即ち、フォーカルプレーンシャッタを搭載しているカメラであれば、フォーカルプレーンシャッタの前幕と後幕とが走行し、レンズシャッタを搭載しているカメラであれば、レンズシャッタの開閉が行われる。尚、勿論、シャッター速度や絞り開口量の制御、ピント調整等をマニュアル操作することも可能である。
【００３９】
これにより、固体撮像素子４３の受光面に被写体画像が結像し、固体撮像素子４３から、撮像画像のデータが、通常のデジタルカメラと同様に読み出され、記録媒体６６に格納される。
【００４０】
図６の電源制御プログラムは、デジタル画像の撮影中であってもアタッチメント３５からの「タッチ有り」信号が受信できなくなるのを待機しており（ステップＳ３）、「タッチ有り」信号が受信できなくなったときはステップＳ４に進み、スイッチ７１ｂを開放する。これにより再び節電モードに入ってＣＰＵ５３と無線インタフェース６８にのみ電力が供給され、バッテリ４５の消費が抑制される。
【００４１】
尚、図６に示す実施形態では、ユーザがボタン３６から指を離したとき直ちにスイッチ７１ｂが開放され指を接触させたときスイッチ７１ｂを閉成する構成としたが、指の接触、離間を検出する度に一々電源がオンオフされるのを避けるために、ソフトタイマなどを設け、指を離してから所定時間、例えば１分間は電源がオン状態に保たれるようにしてもよい。
【００４２】
次に、本実施形態のパトローネ型固体撮像装置３０に搭載する薄型の光電変換膜積層型からー固体撮像素子４３について説明する。本実施形態で用いるカラー固体撮像素子４３は、薄型とするために、図１４に示す光学ローパスフィルタ１９を不要とする構成にしている。即ち、１画素で、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色の信号を検出する構成としている。また、ＩＲカットフィルタを固体撮像素子４３とは別に設けるのではなく、カラー固体撮像素子４３を構成する１つの層として固体撮像素子４３に一体に形成している。以下、本実施形態の固体撮像素子４３の構成を詳述する。
【００４３】
図７は、光電変換膜積層型カラー固体撮像素子４３の単位セルの断面模式図である。この図７に示す構造が縦横に二次元的に配列されることで、１つの固体撮像素子４３が形成される。
【００４４】
ｐ型半導体基板１００の画素部位置１０１の表面深部にはｎ型半導体層１０２が形成され、その上にはｐ型半導体層１０３が形成される。この結果、半導体層１０３と半導体層１０２との間に形成されたｐｎ接合が第１のフォトダイオードを構成し、半導体層１０２と半導体基板１００との間に形成されたｐｎ接合が第２のフォトダイオードを構成する。
【００４５】
本実施形態では、例えば特開２００３―３３２５５１号公報の図５に示される固体撮像素子と同様に、シリコンの光吸収係数の波長依存性を利用し、短波長（青色光）の入射光量に応じて発生した信号電荷を浅部の第１のフォトダイオードで検出し、長波長（赤色光）の入射光量に応じて発生した信号電荷を深部の第２のフォトダイオードで検出する。
【００４６】
半導体基板１００の表面には、画素部位置１０１に隣接して電荷転送路１０４が形成され、この電荷転送路１０４の上に転送電極１０５が形成される。第１，第２の各フォトダイオードに蓄積された信号電荷は、転送電極１０５に読み出しパルスが印加されたとき、別々に電荷転送路１０４に読み出され、転送電極１０５に転送パルスが印加されたとき、別々に電荷転送路１０４に沿って転送される。
【００４７】
半導体基板１００の表面の画素部位置１０１から少し離間した適宜位置には緑色（Ｇ）信号用の信号電荷蓄積領域１０６が形成され、また、信号電荷蓄積領域１０６と画素部位置１０１との間に電荷転送路１０７が形成され、電荷転送路１０７の上に転送電極１０８が形成される。
【００４８】
転送電極１０８に読み出しパルスが印加されたとき、信号電荷蓄積領域１０６に蓄積されている信号電荷が電荷転送路１０７に読み出され、転送電極１０８に転送パルスが印加されたとき電荷転送路１０７に沿って転送される。
【００４９】
半導体基板１００の表面には、光遮蔽膜１０９が積層される。この光遮蔽膜１０９には、第１，第２のフォトダイオードの受光面上方に設けられた開口１０９ａと、信号電荷蓄積領域１０６の上方に設けられた開口１０９ｂとが穿設されている。光遮蔽膜１０９はシリコン酸化膜等の透明絶縁層１１０内に埋設され、絶縁層１１０の上には、透明な画素電極膜１１１が隣接する画素の画素電極膜と区分けして積層されている。画素電極膜１１１は例えばＩＴＯ等で成り、この画素電極膜１１１と信号電荷蓄積領域１０６とが、開口１０９ｂを通して、タングステンプラグ等の縦配線１１２によって電気的に接続される。
【００５０】
画素電極膜１１１の上には、各画素共通に一枚構成で光電変換膜１１３が積層される。光電変換膜１１３は、中間波長域すなわち緑色（Ｇ）の波長域の光を受光して緑色の入射光量に応じた光電荷を発生させる材料で構成される。例えば有機半導体を用いて構成したり、また、Ａｌｑやキナクリドン化合物で構成したり、最適な粒径のナノシリコンを積層することで構成する。図８（ａ）（ｂ）に、夫々、Ａｌｑとキナクリドン化合物の化学式を示す。
【００５１】
光電変換膜１１３の上には、各画素共通の一枚構成でなるＩＴＯ等の透明共通電極膜１１４を積層し、その上に、フィルタ層１１５を積層する。更にその上に保護層を設けてもよい。
【００５２】
本実施形態においては、フィルタ層１１５は、少なくとも４００ｎｍ以下の紫外線を吸収または反射することができ、好ましくは４００ｎｍ以下の波長域での吸収率が５０％以上のものを用いる。更に、フィルタ層１１５は、少なくとも７００ｎｍ以上の赤外線を吸収または反射することができ、好ましくは７００ｎｍ以上の波長域での吸収率が５０％以上のものを用いる。
【００５３】
これらの紫外線吸収、赤外線吸収を行うフィルタ層１１５は、従来公知の方法によって形成できる。例えば、基板上にゼラチン、カゼイン、グリューあるいはポリビニルアルコールなどの親水性高分子物質からなる媒染層を設け、その媒染層に所望の吸収波長を有する色素を添加もしくは染色して着色層を形成する方法が知られている。さらには、ある種の着色材が透明樹脂中に分散されてなる着色樹脂を用いた方法が知られている。例えば、特開昭５８−４６３２５号公報、特開昭６０−７８４０１号公報、特開昭６０−１８４２０２号公報、特開昭６０−１８４２０３号公報、特開昭６０−１８４２０４号公報、特開昭６０−１８４２０５号公報等に示されている様に、ポリアミノ系樹脂に着色材を混合した着色樹脂膜を用いることができる。感光性を有するポリイミド樹脂を用いた着色剤も可能である。
【００５４】
特公平７−１１３６８５号公報記載の感光性を有する基を分子内に持つ、２００℃以下にて硬化膜を得ることのできる芳香族系のポリアミド樹脂中に着色材料を分散することや、特公平７−６９４８６号公報記載の顔料を分散着色樹脂に用いることも可能である。
【００５５】
本実施形態においては、フィルタ層１１５として、誘電体多層膜を用いても良い。誘電体多層膜は、光の透過の波長依存性がシャープであり、好ましい。
【００５６】
製造上、フィルタ層１１５や光電変換膜１１３を絶縁層によって分離形成する場合には、フィルタ層１１５や光電変換膜１１３は、絶縁層から分離されていることが好ましい。絶縁層は、ガラス、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリプロピレン等の透明性絶縁材料を用いて形成することができる。窒化珪素、酸化珪素等も好ましく用いられる。プラズマＣＶＤで製膜した窒化珪素は緻密性が高く透明性も良いため好ましい。
【００５７】
酸素や水分等との接触を防止する目的で保護層あるいは封止層を設ける場合には、保護層としては、ダイヤモンド薄膜、金属酸化物、金属窒化物等の無機材料膜、フッ素樹脂、ポリパラキシレン、ポリエチレン、シリコン樹脂、ポリスチレン樹脂等の高分子膜、さらには、光硬化性樹脂等が挙げられる。また、ガラス、気体不透過性プラスチック、金属などで素子部分をカバーし、適当な封止樹脂により素子自体をパッケージングしても良い。この場合、吸水性の高い物質をパッケージング内に存在させることも可能である。
【００５８】
斯かる構成の固体撮像素子４３に被写体からの光が入射すると、赤外線と紫外線とがフィルタ層１１５でカットされ、可視光が内部に入射する。可視光の内の緑色（Ｇ）光は光電変換膜１１３で吸収され、緑色（Ｇ）光の入射光量に応じた光電荷が光電変換膜１１３内に発生する。共通電極膜１１４と画素電極膜１１１との間にバイアス電圧を印加しておくと、この光電荷は速やかに縦配線１１２を通して信号電荷蓄積領域１０６に移動する。
【００５９】
入射光のうちの青色（Ｂ）光と赤色（Ｒ）光とは光遮蔽膜１０９の開口１０９ａに入射し、半導体基板１００内に侵入する。波長の短い青色光は主に半導体基板１００の浅部で吸収され、光電荷を発生させる。この光電荷は、第１のフォトダイオードに蓄積される。波長の長い赤色光は主に半導体基板１００の深部にまで達し、光電荷を発生させる。この光電荷は、第２のフォトダイオードに蓄積される。
【００６０】
信号電荷蓄積領域１０６に蓄積された緑色（Ｇ）光に応じた信号電荷と、第１フォトダイオードに蓄積された青色（Ｂ）光に応じた信号電荷と、第２フォトダイオードに蓄積された赤色（Ｒ）光に応じた信号電荷は、夫々電荷転送路に読み出され、転送され、この固体撮像素子４３から出力される。
【００６１】
この様に、本実施形態に係る固体撮像素子４３では、１つの画素からＲ，Ｇ，ｂの３色の信号電荷を得ることができるため、光学ローパスフィルタを用いなくても色モアレ等が発生することが無くなる。このため、光学ローパスフィルタ分だけ厚さを薄くすることができる。また、フィルタ層１１５や保護膜を一体に積層した構成のため、赤外線カットフィルタや保護カバーガラスを重ねて設ける必要がなくなり、その分の厚さも薄くなる。
【００６２】
これにより、パトローネ型固体撮像装置に固体撮像素子４３を搭載してもフィルム部分４２の厚さが薄いため、フォーカルプレーンシャッタを搭載した銀塩フィルムカメラにも装着することが可能となる。また、輝度信号として用いる緑色光を受光する光電変換膜１１３の受光面は広いためマイクロレンズが不要となり、レンズを交換し射出瞳位置が変化してもシェーディングの発生は抑制される。
【００６３】
尚、図７に示す実施形態では、信号読出回路を電荷転送路で構成した固体撮像素子を例に説明したが、信号読出回路を、電荷転送路ではなく、ＣＭＯＳイメージセンサと同様にＭＯＳトランジスタで構成しても良いことはいうまでもない。
【００６４】
（第２の実施形態）
図９は、本発明の第２の実施形態に係る光電変換膜積層型カラー固体撮像素子の単位セルの断面模式図である。第１の実施形態の構成と殆ど同じであるため同一構成要素には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６５】
第１の実施形態では、フィルタ層１１５を固体撮像素子の上層部に設けて赤外線をカットしたが、本実施形態では、このフィルタ層１１５の代わりに、光遮蔽膜１０９の開口１０９ａ内に、赤外線カットフィルタ層１１６を設けた点が異なる。赤外線カットフィルタ層１１６は、フィルタ層１１５と異なり、赤外線のみをカットする。
【００６６】
本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、光学ローパスフィルタと赤外線カットフィルタが不要となるため、固体撮像素子の厚さを薄くすることが可能となる。
【００６７】
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態に係る光電変換膜積層型カラー固体撮像素子の単位セルの断面模式図である。第１，第２の実施形態では、光電変換膜を１層だけ半導体基板１００に積層し、半導体基板に２層のフォトダイオードを設けることで、３色を同一画素で検出する構成としたが、本実施形態では、半導体基板２００の上に、青色検出用の光電変換膜２０１と、緑色検出用の光電変換膜２０２と、赤色検出用の光電変換膜２０３とを３層積層した構成にしている。
【００６８】
本実施形態の固体撮像素子は、ｎ型半導体基板２００の表面部にｐウェル層２０５が形成され、その表面部に、赤色電荷蓄積部２０６と、緑色電荷蓄積部２０７と、青色電荷蓄積部２０８とが形成され、各電荷蓄積部２０６，２０７，２０８間に、電荷転送路２０９が形成され、各電荷転送路２０９の上に転送電極２１０が形成され、各転送電極２１０の上に、光遮蔽膜２１１が積層される。
【００６９】
各光電変換膜２０１，２０２，２０３は、夫々、画素毎に区分けされた透明な画素電極膜２１２，２１３，２１４と、各画素共通の一枚構成の透明な共通電極膜２１５，２１６，２１７とによって挟まれ、これらが、透明絶縁層２１８，２１９，２２０を介して積層される。そして、画素電極膜２１２と青色電荷蓄積部２０８とが縦配線２２１によって接続され、画素電極膜２１３と緑色電荷蓄積部２０７とが縦配線２２２によって接続され、画素電極膜２１４と赤色電荷蓄積部２０６とが縦配線２２３によって接続される。尚、最上層の共通電極膜２１５の上に、紫外線カットフィルタ層を設けるのが好ましい。
【００７０】
本実施形態の固体撮像素子に光に入射すると、入射光の内の青色光が光電変換膜２０１に吸収されて光電荷が発生し、この光電荷が青色電荷蓄積部２０８に蓄積される。光電変換膜２０１を透過した光のうち緑色光は光電変換膜２０２に吸収されて光電荷が発生し、この光電荷が緑色電荷蓄積部２０７に蓄積される。光電変換膜２０２を透過した光のうち赤色光は光電変換膜２０３に吸収されて光電荷が発生し、この光電荷が赤色電荷蓄積部２０６に蓄積される。各電荷蓄積部２０６，２０７，２０８に蓄積された信号電荷は、隣接する電荷転送路２０９に読み出された後、転送され、固体撮像素子から出力される。
【００７１】
入射光に含まれる赤外線は、光電変換膜２０１，２０２，２０３のいずれにも吸収されず、半導体基板１００の表面に到達するが、光遮蔽膜２１１に阻まれる。
【００７２】
本実施形態の固体撮像素子は、第１，第２の実施形態の固体撮像素子に比較して光電変換膜を多層構造にしたためその分だけ厚さが厚くなるが、そのオーダは１μｍ程度であり、半導体基板２００の厚さ０．５ｍｍ程度に比較して薄いため、本実施形態でも第１，第２実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７３】
尚、本実施形態の固体撮像素子では、電荷転送路による信号読出回路を半導体基板の表面に形成したが、ＭＯＳトランジスタで信号読出回路を構成しても良いことはいうまでもない。
【００７４】
（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態に係る光電変換膜積層型カラー固体撮像素子の単位セル１．５個分の断面模式図である。本実施形態の単位セルは、緑色（Ｇ）と青色（Ｂ）を検出する単位セルと、緑色（Ｇ）と赤色（Ｒ）を検出する単位セルとを縦方向，横方向に交互に設けた点が第１の実施形態と異なる。図１１の他の構成要素は第１の実施形態と同様であるので、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００７５】
上述した図７に示す第１の実施形態では、半導体基板に２層のフォトダイオードを設けて青色（Ｂ）と赤色（Ｒ）の両方をシリコンの光吸収係数の波長依存性を利用して分離検出したが、本実施形態では、半導体基板３００の表面部に１層のフォトダイオード３０１のみを設け、ある単位セルではフォトダイオード３０１の上に青色カラーフィルタ３０２を積層して青色信号を検出し、隣接する単位セルのフォトダイオード３０１の上には赤色カラーフィルタ３０３を積層して赤色信号を検出する構成になっている。
【００７６】
本実施形態の固体撮像素子では、１画素で２色を検出し、残り１色については周りの画素で検出した信号を補間演算して求める。１画素で２色を検出する構成であるが、補間演算で生成された画素のサンプル点が他の２色の画素のサンプル点とほぼ同一となる様に補間演算することで、色のモアレは発生しない、という理由により、光学ローパスフィルタが不要となるため、固体撮像素子を薄くでき、第１〜第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７７】
以上述べた各実施形態のパトローネ型固体撮像装置３０は、フィルムカメラ３１側を何ら改造する必要がないため、フィルムカメラ３１を銀塩フィルムカメラとして使用するときは、単にパトローネ型固体撮像装置３０をカメラ３１から取り外し、代わりに銀塩フィルムを装着するだけで、フィルムカメラとして使用可能である。
【００７８】
即ち、本発明の各実施形態に係るパトローネ型固体撮像装置は、既存のフィルムカメラが持つ高価で高機能なレンズや堅牢なカメラボディをそのまま利用できると共に、固体撮像素子の製造技術が進歩して固体撮像素子の高画素化が更に進んだ場合には、新しい固体撮像素子を搭載したパトローネ型固体撮像装置をフィルムの様に交換して使用するだけで、ユーザは技術進歩の恩恵を安価に享受可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係るパトローネ型固体撮像装置は、既存のフィルムカメラを何ら改造することなくそのレンズやカメラボディを利用可能となるため、既存のレンズ付きデジタルカメラに代わるカメラとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るパトローネ型固体撮像装置を装着したフィルムカメラの背面斜視図である。
【図２】図２は、図１に示すカメラ用アタッチメントの構成回路図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るパトローネ型固体撮像装置の正面斜視図である。
【図４】図３に示すパトローネ型固体撮像装置の背面斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るパトローネ型固体撮像装置の機能ブロック図である。
【図６】図５に示すＣＰＵが実行する電源制御プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の第１の実施形態に係るパトローネ型固体撮像装置に搭載する固体撮像素子の単位セルの断面模式図である。
【図８】図７に示す光電変換膜を構成する材料の一例であるＡｌｑ（ａ）とキナクリドン化合物（ｂ）の化学式を例示する図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る固体撮像素子の単位セルの断面模式図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態に係る固体撮像素子の単位セルの断面模式図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態に係る固体撮像素子の単位セル１．５個分の断面模式図である。
【図１２】パトローネ型固体撮像装置の斜視図である。
【図１３】パトローネ型固体撮像装置を装着したフィルムカメラの斜視図である。
【図１４】従来のパトローネ型固体撮像装置に搭載される従来の固体撮像素子の３画素分の断面模式図である。
【符号の説明】
【００８１】
３０  パトローネ型固体撮像装置
３１  フィルムカメラ
３６  ボタン
４３  固体撮像素子
１００，２００，３００  半導体基板
１１１，２１２，２１３，２１４  画素電極膜
１１２，２２１，２２２，２２３  縦配線
１１３，２０１，２０２，２０３  光電変換膜
１１４，２１５，２１６，２１７  共通電極膜
【図１】
2006262106.tif 000003
【図２】
2006262106.tif 000004
【図３】
2006262106.tif 000005
【図４】
2006262106.tif 000006
【図５】
2006262106.tif 000007
【図６】
2006262106.tif 000008
【図７】
2006262106.tif 000009
【図８】
2006262106.tif 000010
【図９】
2006262106.tif 000011
【図１０】
2006262106.tif 000012
【図１１】
2006262106.tif 000013
【図１２】
2006262106.tif 000014
【図１３】
2006262106.tif 000015
【図１４】
2006262106.tif 000016