(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性基板と、該可撓性基板の上層に積層され画素電極層と対向電極層との間に挟まれた感光層と、前記可撓性基板に形成され前記感光層に光が入射することで発生した光電荷に応じた信号を読み出す信号読出手段と、前記画素電極層及び前記対向電極層で挟まれた前記感光層を適宜箇所の画素間で前記可撓性基板の基板表面に垂直な方向に分離する可撓性増加手段とを備え、該可撓性増加手段が絶縁緩衝材でなる撮像素子。
【請求項２】
前記絶縁緩衝材が高分子化合物であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
【請求項３】
前記絶縁緩衝材が異方性導電体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の撮像素子。
【請求項４】
前記可撓性増加手段は、光入射側ほど変形許容力が大きいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項５】
前記感光層及び該感光層を挟む前記画素電極層と前記対向電極層の組が複数組積層して設けられ、該各組の前記感光層が夫々異なる波長域に受光感度のピークを有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項６】
前記感光層及び該感光層を挟む前記画素電極層と前記対向電極層の組が３組積層して設けられ、該３組のうちの１つが赤色光に受光感度を有し、残り２組のうちの１つが緑色光に受光感度を有し、残り１組が青色光に受光感度を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の撮像素子。
【請求項７】
前記可撓性基板は半導体層を有し、該半導体層に形成される前記信号読出手段は、所定位置の画素の前記光電荷を転送するための電荷転送部を有する素子、あるいは、所定位置の画素における前記光電荷に応じた信号を選択的に読み出すための読み出し機構を備える素子を含むことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巻き取ることが可能な撮像素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラの普及が著しく、銀塩フィルムに撮影するフィルムカメラはあまり使用されなくなってきている。しかし、高級一眼レフカメラとして既に普及しているカメラはフィルムカメラが主であり、その高性能な光学レンズ系やＡＦ機能，ＡＥ機能等を利用したいという要望が高い。
【０００３】
そこで、下記特許文献１，２，３，４に記載されている様に、フィルムカートリッジタイプのデジタルカメラが提案されている。図７（ａ）は、従来のフィルムカートリッジタイプのデジタルカメラの外観図であり、フィルムを収納するカートリッジと同一形状のカートリッジ本体部１０１と、該本体部１０１から所定長さだけフィルムが引き出された形状を模擬した板体部１０２とを連結した形状の筐体１０３を備え、半導体基板に製造したＣＣＤ型あるいはＣＭＯＳ型のイメージセンサ（撮像素子）１０４を板体部１０２に装着し、本体部１０１内に、イメージセンサ１０４を駆動制御したり撮像画像データを処理する処理部やバッテリを収納する構成となっている。
【０００４】
そして、斯かるフィルムカートリッジタイプのデジタルカメラを使用する場合には、図７（ｂ）に示す様に、フィルムカメラ１０５の裏蓋１０６を開け、カートリッジ収納部に本体部１０１を収納することで、イメージセンサ１０４がフィルムカメラ１０５の光学レンズ系１０７の結像面に来るようにして、被写体の撮像を行う。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００―１１５６１１号公報
【特許文献２】特開平９―９８３２６号公報
【特許文献３】特開２０００―１８４２５０号公報
【特許文献４】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】
【０００６】
従来のフィルムカートリッジタイプのデジタルカメラは、裏蓋をあけられるようなフィルムカメラにしか装着できないと言う問題がある。これは、イメージセンサ１０４がカートリッジ本体部１０１から外に出た状態に固定されているため、コンパクトカメラやＡＰＳカメラ等のドロップイン式のフィルムカメラに装着できないためである。
【０００７】
また、従来のフィルムカートリッジタイプのデジタルカメラは、イメージセンサ１０４の表面がフィルムカメラ内で長期間露出された状態になっているため、フィルムカメラ内でメカニカルシャッタ等が何度も機械的に動作すると発生する埃やゴミ等によって汚損される虞がある。即ち、長期間使用すると、良好な画像が撮像できなくなる虞がある。
【０００８】
本発明の目的は、裏蓋を開けずにフィルムを装着するタイプのフィルムカメラにも装着でき、また、清浄に保った撮像面で撮像することが可能な撮像素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の撮像素子は、可撓性基板と、該可撓性基板の上層に積層され画素電極層と対向電極層との間に挟まれた感光層と、前記可撓性基板に形成され前記感光層に光が入射することで発生した光電荷に応じた信号を読み出す信号読出手段と、前記画素電極層及び前記対向電極層で挟まれた前記感光層を適宜箇所の画素間で前記可撓性基板の基板表面に垂直な方向に分離する可撓性増加手段とを備え、該可撓性増加手段が絶縁緩衝材でなることを特徴とする。
【００１２】
本発明の撮像素子は、前記絶縁緩衝材が高分子化合物であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の撮像素子は、前記絶縁緩衝材が異方性導電体であることを特徴とする。
【００１４】
本発明の撮像素子の前記可撓性増加手段は、光入射側ほど変形許容力が大きいことを特徴とする。
【００１５】
本発明の撮像素子は、前記感光層及び該感光層を挟む前記画素電極層と前記対向電極層の組が複数組積層して設けられ、該各組の前記感光層が夫々異なる波長域に受光感度のピークを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の撮像素子は、前記感光層及び該感光層を挟む前記画素電極層と前記対向電極層の組が３組積層して設けられ、該３組のうちの１つが赤色光に受光感度を有し、残り２組のうちの１つが緑色光に受光感度を有し、残り１組が青色光に受光感度を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の記載の撮像素子の前記可撓性基板は半導体層を有し、該半導体層に形成される前記信号読出手段は、所定位置の画素の前記光電荷を転送するための電荷転送部を有する素子、あるいは、所定位置の画素における前記光電荷に応じた信号を選択的に読み出すための読み出し機構を備える素子を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、可撓性の大きいフィルム状の撮像素子が製造可能となり、従来の銀塩フィルムの様に巻き取り可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
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。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る撮像素子を搭載したデジタルカメラの機能ブロック構成図である。このデジタルカメラは、巻き取り可能に製造された撮像素子１と、撮像素子１を駆動制御する駆動回路２と、撮像素子１から出力される画像信号を相関二重サンプリング処理等のアナログ処理するアナログ信号処理回路３と、アナログ処理された画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路４と、デジタル信号に変換された画像信号のゲイン補正処理，ガンマ補正処理，ＲＧＢ／ＹＣ変換処理等のデジタル信号処理を行うデジタル信号処理回路５とを備える。
【００２１】
本実施形態のデジタルカメラは更に、デジタル信号処理回路５から出力される撮像画像データを一旦蓄積するメモリ６と、メモリ６内の撮像画像データをＪＰＥＧ形式等の撮像画像データに圧縮したり元に状態に伸長したりする圧縮伸長回路７と、圧縮後の撮像画像データを格納する記録媒体８と、操作スイッチ１０と、このデジタルカメラを統括制御するＣＰＵ１１とを備える。
【００２２】
図２は、本実施形態に係る撮像素子１の一部表面模式図である。撮像素子１の表面には、多数の画素２５が、図示する例では正方格子状に配列形成されており、各画素２５の底部には、各画素２５で検出したＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の信号電荷に応じた画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂを読み出す信号読出回路２６が形成されている。
【００２３】
本実施形態では、信号読出回路２６は、ＣＭＯＳ型イメージセンサで用いられる３トランジスタ構成の信号読出回路を例として図示しているが、４トランジスタ構成の信号読出回路としても良い。この信号読出回路２６は、１画素当たり３つ設けられ、各信号読出回路がＲ，Ｇ，Ｂの夫々の検出信号を、垂直シフトレジスタ２７，水平シフトレジスタ２８で指定されたとき、アナログ信号処理回路３（図１）に読み出す様になっている。
【００２４】
図３（ａ）は、図２のIII―III線位置における断面模式図であり、ほぼ１．５画素分の断面に相当する。本実施形態では、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の材料をシートフィルム状に形成することで構成した可撓性基板２０の表面にｐ型半導体層３０を形成し、この半導体層３０に、例えば特開平５−１５８０７０号公報に記載されている様な液晶基板のＴＦＴマトリクス等を製造する技術や、有機ＥＬ素子等を製造する技術を用い、以下に述べるダイオード部や信号読出回路２６を形成する。
【００２５】
先ず、半導体層３０の表面部所定箇所には、赤色（Ｒ）用の信号電荷蓄積領域となるダイオード部３１が形成され、ダイオード部３１の紙面奥側には、緑色（Ｇ）用の信号電荷蓄積領域となるダイオード部（３２）が形成され、更に紙面の奥側に、青色（Ｂ）用の信号電荷蓄積領域となるダイオード部（３３）が形成される。
【００２６】
半導体層３０の表面部には、信号読出回路２６のトランジスタの一部を構成するｎ領域３４が形成され、半導体層３０の表面酸化膜（図示省略）を介して設けられたゲート電極３５に読出電圧が印加されたとき、ダイオード部３１の蓄積電荷がｎ領域３４に移動し、信号読出回路によって撮像素子１の外部に読み出される。
【００２７】
信号読出回路２６は、ダイオード部３１の蓄積電荷を読み出すＲ用信号読出回路と、ダイオード部３２の蓄積電荷を読み出すＧ用信号読出回路と、ダイオード部３３の蓄積電荷を読み出すＢ用信号読出回路とが、１画素毎に設けられている。これらの信号読出回路２６は、半導体層３０の表面に積層された絶縁層３７内に埋設される光遮蔽膜３８によって遮光される。絶縁層３７内では、光遮蔽膜３８の上部に、信号読出回路と図２の垂直シフトレジスタ２７，水平シフトレジスタ２８とを接続する配線４０が敷設される。
【００２８】
絶縁層３７の表面にはＲ用画素電極層４１が積層され、このＲ用画素電極層４１とダイオード部３１とを接続する縦配線４２が立設される。Ｒ用画素電極層４１の上に、赤色光に感度を有する感光層（光電変換層）４３が積層され、その上に透明な対向電極層４４が積層される。
【００２９】
対向電極層４４の上には透明な絶縁層４５が積層され、その上に、透明なＧ用画素電極層４６が積層される。このＧ用画素電極層４６とＧ用ダイオード部３２とを接続する図示しない縦配線（縦配線４２の紙面の奥側：図３（ｂ）の右側の画素の符号４２ｇ参照）が立設される。Ｇ用画素電極層４６の上に、緑色光に感度を有する感光層（光電変換層）４７が積層され、その上に透明な対向電極層４８が積層される。
【００３０】
対向電極層４８の上には透明な絶縁層４９が積層され、その上に、透明なＢ用画素電極層５０が積層される。このＢ用画素電極層５０とＢ用ダイオード部３３とを接続する図示しない縦配線（縦配線４２の紙面の更に奥側）が立設される。Ｂ用画素電極層５０の上に、青色光に感度を有する感光層（光電変換層）５１が積層され、その上に透明な対向電極層５２が積層される。
【００３１】
Ｒ用縦配線４２，Ｇ用縦配線，Ｂ用縦配線は、夫々、該当するダイオード部と画素電極層とを接続し、他の部材とは電気的に絶縁され、また、対向電極層５２の上には、透明な保護膜が積層される（図３には図示せず）。
【００３２】
図３では、感光層の上下を夫々透明電極層（画素電極層，対向電極層）で挟んだ構成として説明したが、図４に示す積層構造とするのが良い。透明な画素電極層５５の上に、感光層５６を積層し、その上に透明な対向電極層５７を積層し、その上に透明な保護層５８（図３の３層構造では、最上層の対向電極層５２の上にのみ設ける。）が積層される。
【００３３】
感光層５６は、図示する例では、画素電極層５５に積層された正孔ブロッキング層５６ａと、その上に積層された電子輸送層５６ｂと、その上に積層された正孔輸送層５６ｃと、その上に積層された電子ブロッキング層５６ｄとで構成する。
【００３４】
斯かる撮像素子１に被写体からの光が入射すると、入射光の内の青色の波長領域の光がＢ用感光層５１に吸収され、吸収された光量に応じた正孔電子対が発生し、このうち電子がＢ用画素電極層５０から縦配線を通してＢ用ダイオード部３３に流れ込み、蓄積される。
【００３５】
同様に、入射光の内の緑色の波長領域の光は、Ｇ用感光層４７によって吸収され、吸収された光量に応じた正孔電荷対が発生し、このうち電子がＧ用画素電極層４６から縦配線を通ってＧ用ダイオード部３２に流れ込み、蓄積される。
【００３６】
同様に、入射光の内の赤色の波長領域の光は、Ｒ用感光層４３によって吸収され、吸収された光量に応じた正孔電子対が発生し、このうち電子がＲ用画素電極層４１から縦配線４２を通ってダイオード部３１に流れ込み、蓄積される。
【００３７】
これらのダイオード部３１，３２，３３の蓄積電荷が、ゲート電極層３５に読出電圧が印加されたときｎ領域３４に移動し、信号読出回路２６によって撮像素子外部に読み出され、図１のアナログ信号処理回路３に出力される。
【００３８】
本実施形態の撮像素子１は、上述した様に、可撓性基板２０の上に形成されるため、巻き取ることが可能となる。しかし、巻き取ったときの曲率半径が小さいと、受光面表面と可撓性基板２０の裏面との間で曲率の差が大きくなり、感光層や電極層などに加わるストレスが大きくなる。
【００３９】
そこで、本実施形態では、画素電極層及び対向電極層で挟まれた感光層を適宜箇所の画素間で可撓性基板２０のシート面に垂直な方向に分離する可撓性増加手段を設ける。図３に示す例では、１画素１画素間を微細な隙間（空間）５３で分離し、大きな撓みを許容する構造にする。これにより、撮像素子１を従来のフィルムの様なシート材料に貼り付け、巻き取ることで、従来のフィルムを収納するカートリッジ内に入れることができる。
【００４０】
図１に示すデジタルカメラの構成部品のうち、撮像素子１以外は、カートリッジ内に収納するのは従来のフィルムカートリッジタイプのデジタルカメラと同様であり、電源スイッチ等の操作スイッチ１０はカートリッジの筐体に設けることになる。
【００４１】
そして、図５（ａ）に示す様に、フィルムカメラに装着するとき、カートリッジ１１０からフィルムのベロ部１１１を矢印Ａ方向に引き出すと、フィルムに貼られた撮像素子１が、図５（ｂ）（ｃ）に示されるように、カートリッジ１１０から引き出されることとなる。
【００４２】
図５に示す例では、フィルム長さ方向に所定長さの長手の撮像素子１をフィルムに貼り付けているが、これは、フィルムカメラ毎に光学レンズの結像面位置とカートリッジとの間の距離が異なるため、様々な種類のフィルムカメラに対応するためである。
【００４３】
尚、フィルム全長より短い撮像素子１を用いる場合、フィルムカメラ側のフィルム自動巻き取り機構を停止させ、撮像素子１の撮像面が、フィルムカメラの光学系結像面位置から外れない様にする必要がある。
【００４４】
上述した様な撮像素子１を用いれば、裏蓋を開けてフィルムを装着するタイプのフィルムカメラの他、ドロップイン式のフィルムカメラにも適用可能となる。
【００４５】
図６は、別実施形態に係る撮像素子の断面模式図である。図３に示す実施形態との違いは、図３の隙間５３の位置に、絶縁緩衝材５４を入れた点のみ異なる。絶縁緩衝材５４は、高分子化合物やゴムなどで形成する。あるいは、水平方向に導通し垂直方向の導通は遮断する異方性導電体で形成する。この場合、隣接する画素の画素電極層同士が導通してしまうことがないように、画素電極層の周囲が異方性導電体に接触しない様に画素電極層を成膜する必要がある。
【００４６】
この図３，図６の実施形態では、隙間５３，絶縁緩衝材５４を、下部（可撓性基板２０に近い方）から上部（光入射側）まで同一幅で形成したが、上部ほど幅が広くなるように形成することで、より大きな撓みを許容することができるので好ましい。
【００４７】
以上述べた実施形態では、半導体層３０にトランジスタで構成された信号読出回路を設けたが、この信号読出回路の代わりに、ＣＣＤ型イメージセンサの様に、垂直転送路や水平転送路を構成するレジスタを形成してダイオード部３１，３２，３３の蓄積電荷を読み出す構成とすることも可能である。
【００４８】
また、上述した実施形態では、１画素１画素を隙間５３や絶縁緩衝材５４で分離したが、隙間５３や絶縁緩衝材５４等の可撓性増加手段を、複数画素毎の適宜箇所に設けて感光層等を分離する構成にしても良いことはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る撮像素子は、大きく撓ませることが可能となり、フィルムカメラを用いて撮像するデジタルカメラに適用すると有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る撮像素子を用いたデジタルカメラの機能ブロック図である。
【図２】図１に示す撮像素子の一部表面模式図である。
【図３】図２のIII―III線断面模式図である。
【図４】感光層（光電変換膜）積層型の撮像素子の説明図である。
【図５】図３に示す撮像素子の利用例を示す図である。
【図６】本発明の別実施形態に係る撮像素子の断面模式図である。
【図７】従来のフィルムカートリッジタイプのデジタルカメラの説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
２０  可撓性基板
３０  半導体層
３１，３２，３３  信号電荷蓄積部（ダイオード部）
４１  赤色（Ｒ）用画素電極層
４２  縦配線
４３  赤色（Ｒ）用の感光層
４４  赤色（Ｒ）用の対向電極層
４６  緑色（Ｇ）用の画素電極層
４７  緑色（Ｇ）用の感光層
４８  緑色（Ｇ）用の対向電極層
５０  青色（Ｂ）用の画素電極層
５１  青色（Ｂ）用の感光層
５２  青色（Ｂ）用の対向電極層
５３  隙間（空間）
５４  絶縁緩衝材
【図１】
0004714540.tif 000002
【図２】
0004714540.tif 000003
【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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