JP4414916B2 - Patrone type solid-state imaging device - Google Patents

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Description

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。   The present invention relates to a cartridge type solid-state image pickup device that is attached to a silver salt film camera and picks up a digital image, and more particularly to a cartridge type solid-state image pickup device that can be attached to a silver salt film camera equipped with a focal plane shutter.

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。   FIG. 12 is a perspective view of a conventional cartridge type solid-state imaging device, which is disclosed in Patent Documents 1, 2, and 3 below. The cartridge type solid-state imaging device 1 includes a housing 2 having a shape in which a film having a predetermined length of about 10 cm is drawn out from a cartridge housing a silver salt film, and a conventional solid-state imaging is provided in a film corresponding portion 3 of the housing 2. The element 4 is attached, and an electronic circuit and a battery power source are housed in the cartridge corresponding part 5.

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。   Then, as shown in FIG. 13, the back cover 6 of the film camera 5 is opened, and the cartridge type solid-state imaging device 1 is mounted in the film camera 5 so that the solid-state imaging device 4 faces the lens 7. Close.

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。   When the release button 8 of the film camera 5 is pressed halfway and the S1 switch is turned on, the autofocus function and exposure function of the film camera 5 operate to determine the focus lens position, aperture opening amount, and shutter speed, and the release button. When the S2 switch is turned on by fully pressing 8, the shutter is released. As a result, the subject image picked up through the lens 7 is formed on the solid-state image sensor 4, and digital image data is taken from the solid-state image sensor 4 into a memory in the electronic circuit.

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。   FIG. 14 is a schematic cross-sectional view of a conventional solid-state imaging device mounted on a patrone type solid-state imaging device, and shows a cross-section corresponding to three pixels among the cross-section taken along the line aa in FIG.

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。   In the conventional solid-state imaging device 4, photodiodes 11R, 11G, and 11B are formed on the surface portion of the semiconductor substrate 10, and a charge transfer path 12 is formed between the photodiodes 11R, 11G, and 11B. A transfer electrode 13 is formed, and a light shielding film 14 having an opening above the light receiving surface of each of the photodiodes 11R, 11G, and 11B is laminated. A transparent insulating layer 15 is laminated on the light shielding film 14, a red (R) green (G) blue (B) color filter 16 is laminated thereon, and a microlens 17 is laminated thereon. .

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。   Further thereon, a protective cover glass 18, an optical low-pass filter 19, and an IR cut filter 20 are provided in an overlapping manner. The function of the cover glass 18 may be shared by the IR cut filter 20 and the optical low-pass filter 19.

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。   In the conventional solid-state imaging device 4, a photodiode 11R that detects red (R), a photodiode 11G that detects green (G), and a photodiode 11B that detects blue (B) are formed at different positions. Therefore, unless a spatial frequency component equal to or higher than the Nyquist frequency is cut, color moire or the like is noticeable in the captured image, so that the optical low-pass filter 19 is an essential component.

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。   The IR cut filter 20 cuts long-wavelength infrared region components from the light incident on the solid-state imaging device 4. The photodiodes 11R, 11G, and 11B that are provided on the semiconductor substrate 10 and constitute each pixel have higher sensitivity in the infrared region than the visible light of R, G, and B. Therefore, unnecessary visible light is cut by the color filter 16. However, since IR light cannot be cut, the IR cut filter 20 is an indispensable component for accurately detecting R, G, and B by color separation.

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。   In a normal digital camera, the IR cut filter 20 is provided in the lens system of the camera. However, since the cartridge type solid-state imaging device uses the lens system of the silver salt film camera not equipped with the IR cut filter as it is, It is necessary to provide an IR cut filter 20 on the front surface of the solid-state imaging device 4.

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。   The conventional solid-state imaging device 4 described above has been described by taking a CCD image sensor as an example. However, an optical low-pass filter and an IR cut filter are essential even in a CMOS image sensor.

特開平9―98326号公報JP-A-9-98326 特開2000―184250号公報JP 2000-184250 A 特開2003―234932号公報JP 2003-234932 A

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。   An IR cut filter 20 and an optical low-pass filter 19 are indispensable for a conventional solid-state imaging device 4 mounted in a cartridge type solid-state imaging device. In addition, these thicknesses are considerably thick as 3 mm to 5 mm, which causes the thickness of the entire film portion 3 of the cartridge type solid-state imaging device to be increased.

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。   Some silver salt film cameras equipped with a patrone type solid-state imaging device are equipped with a focal plane shutter like a single-lens reflex camera. The focal plane shutter is disposed immediately before the film, and has a structure in which the front curtain and the rear curtain travel immediately before the film.

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。   Therefore, if the film-corresponding portion of the cartridge type solid-state image pickup device, that is, the film portion 3 on which the solid-state image pickup device is mounted is thick, the cartridge type solid-state image pickup device cannot even be mounted on a silver salt film camera equipped with a focal plane shutter. A digital image cannot be captured using a single-lens reflex type silver salt film camera.

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。   Further, in the case of a camera whose lens can be exchanged, such as a single-lens reflex camera, the exit pupil position changes for each lens to be exchanged, and the exit pupil distance is shortened particularly when the lens is exchanged for a short focal length lens. The microlens 17 shown in FIG. 14 stacked on the surface portion of the solid-state imaging device is appropriately designed for shading with respect to a limited exit pupil distance. Therefore, when the exit pupil position is changed by changing the lens, the shading is performed. There is also a problem that occurs.

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。   However, in the conventional solid-state imaging device, the light receiving surface area of the photodiodes 11R, 11G, and 11B is reduced because a signal readout circuit such as a charge transfer path and a MOS transistor circuit is provided on the surface of the semiconductor substrate. If 17 is not provided, there is a problem that the light utilization efficiency is lowered.

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。   An object of the present invention is to install a thin color solid-state image sensor that can be mounted on a film camera equipped with a focal plane shutter, and a cartridge type equipped with a color solid-state image sensor that suppresses the occurrence of shading even if the lens is replaced. The object is to provide a solid-state imaging device.

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。   The cartridge type solid-state image pickup device of the present invention includes a housing having a shape in which a film is drawn out from the cartridge for a predetermined length, and a solid-state image sensor is mounted at a position corresponding to the film, and the solid-state image pickup at a position corresponding to the cartridge. In a cartridge type solid-state imaging device configured to house an electronic circuit that drives an element and processes data read from the solid-state imaging element and a battery power source and shoots a digital image by mounting the film camera instead of a film, A photoelectric conversion film stacked color solid-state imaging device in which at least one photoelectric conversion film for photoelectrically converting green light is stacked on an upper layer of a semiconductor substrate is mounted at a position corresponding to the film.

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。   The photoelectric conversion film laminated color solid-state imaging device of the cartridge type solid-state imaging device of the present invention is configured such that a photoelectric conversion film for photoelectric conversion of red light and a photoelectric conversion film for photoelectric conversion of blue light are further stacked on the upper layer of the semiconductor substrate. It is characterized by being.

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。   A first photodiode that receives blue light and performs photoelectric conversion and a second photodiode that receives red light and performs photoelectric conversion are formed on the semiconductor substrate of the cartridge type solid-state imaging device of the present invention. It is characterized by.

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。   In the cartridge type solid-state imaging device of the present invention, the first photodiode and the second photodiode are stacked in the depth direction of the semiconductor substrate.

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。   In the cartridge type solid-state imaging device of the present invention, an infrared cut filter layer is integrally formed on the solid-state imaging device from the photoelectric conversion film laminated type.

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。   According to the present invention, since a plurality of color signals are detected by one pixel, an optical low-pass filter is not required, and the thickness can be reduced accordingly. In addition, since the light receiving area is widened because the photoelectric conversion film receives light, and it is not necessary to mount a microlens, the occurrence of shading is suppressed even if the lens of the film camera is replaced.

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。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(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。
(First embodiment)
FIG. 1 is an explanatory diagram of a silver salt film camera equipped with a cartridge type solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. The cartridge type solid-state imaging device 30 according to the present embodiment is mounted with the back cover 32 opened in the film camera 31 as in FIG. 13, but in this embodiment, a release button 33 of the film camera 31 is further provided. A camera attachment 35 is provided that can be detachably fitted to the part. The camera attachment 35 is provided with a button 36 that covers the release button 33 and can be pressed together with the release button 33.

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。   FIG. 2 is a diagram illustrating an internal circuit of the camera attachment 35. The camera attachment 35 includes a touch sensor 37 that senses that the user's finger has touched the button 36, and an oscillation circuit (wireless) that oscillates at a predetermined frequency when the touch sensor 37 senses that the button 36 is touched. Transmission means) 38, an antenna 39 for outputting the output of the oscillation circuit 38 by radio, and a button battery 40 for supplying power to the oscillation circuit 38 and the touch sensor 37.

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。   FIG. 3 is a front perspective view of the cartridge type solid-state imaging device 30 according to the present embodiment. The film-corresponding portion 42 of the casing 41 of the cartridge-type solid-state imaging device 30 is attached with a photoelectric conversion film laminated color solid-state imaging device 43, which will be described in detail later, and the cartridge-corresponding portion 44 has a replaceable battery power source. 45 and an electronic circuit 46 are accommodated.

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。   4 is a rear perspective view of the cartridge type solid-state imaging device 30 shown in FIG. A push button 50 for turning on the power and an antenna 51 are provided at predetermined positions on the back surface of the cartridge type solid-state imaging device 30. When the film camera 31 is provided with a film confirmation window, the predetermined position is preferably a position facing the window. When the push button 50 is pressed and the push button 50 emits light, the predetermined position is removed from the window. It can be easily confirmed.

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。   FIG. 5 is a functional block diagram of the cartridge type solid-state imaging device 30 shown in FIGS. 3 and 4 (including the functional configuration of the electronic circuit 46 shown in FIG. 3). The cartridge type solid-state imaging device 30 of this embodiment includes a CPU 53 that controls the entire cartridge type solid-state imaging device 30 and an imaging element driving unit that controls the driving of the solid-state imaging element 43 according to instructions from the CPU (control unit) 53. 55, an analog signal processing unit 56 that takes in the output data of the solid-state imaging device 43 and performs signal processing according to an instruction from the CPU 53, and an A / D converter that converts image data output from the analog signal processing unit 56 into digital data 57.

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。   The electrical control system of the cartridge type solid-state imaging device 30 takes in digital image data output from the memory control unit 62 connected to the frame memory 61 and the A / D converter 57, and performs gamma correction, RGB / YC conversion, and the like. A digital signal processing unit 63 that performs the image processing, a compression / decompression processing unit 64 that compresses the captured image into a JPEG image or expands the compressed image, and integration that integrates the captured image data to adjust the gain of white balance. Unit 65, a recording medium 66 for storing captured image data such as JPEG image data, a memory control unit 67 for controlling the recording medium 66, and a wireless interface 68 connected to the antenna 51 for wireless communication with the outside. , A control bus 69 and a data bus 70 are provided for interconnecting them.

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。   The power supply circuit 71 of the cartridge type solid-state imaging device 30 uses the battery 45 shown in FIG. 3 as a power source, supplies power to the CPU 53 and the wireless interface 68 via the open / close switch 71a, and also uses the battery type solid-state image pickup via the open / close switch 71b. Power is supplied to each processing unit (excluding the CPU 53 and the wireless interface 68) constituting the apparatus 30.

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。   The switch 71a is closed when the push button switch 50 shown in FIG. 4 is pressed by the user, and power is supplied to the CPU 53 and the wireless interface 68. The switch 71b is controlled to open and close by a power-on command from the CPU 53.

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。   Next, the operation of the cartridge type solid-state imaging device 30 having the above-described configuration will be described with reference to the flowchart showing the power supply control processing procedure of FIG.

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。   When the user installs the cartridge type solid-state image pickup device 30 in the film camera 31 of FIG. 1 in order to use the cartridge type solid-state image pickup device 30, the user pushes the push button 50 and then attaches it. As a result, the open / close switch 71a of FIG. 5 is closed, and power is supplied only to the CPU 53 and the wireless interface 68. That is, the power supply control program of FIG. 6 is activated under the power saving mode. Then, the user fits and attaches the camera attachment 35 to the release button 33 portion of the film camera 31.

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。   When the user touches the button 36 to capture a digital image, the touch sensor 37 senses this, and a radio signal indicating “touched” is transmitted from the antenna 39 of the attachment 35. The CPU 53 in FIG. 5 waits for reception of a “touched” signal in step S1 of FIG. 6. When the CPU 53 receives a “touched” signal from the antenna 51 via the wireless interface 68, the process proceeds to step S2. Then, the switch 71b shown in FIG. 5 is closed. Thereby, all the functions of the cartridge type solid-state imaging device 30 become operable.

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。   Thereafter, the user performs a digital image capturing operation, and this image capturing operation is performed regardless of the processing in FIG. The imaging operation is performed in the same manner as with a normal film camera. That is, when the user half-presses the button 36, the S1 switch of the release button 33 below it is turned on. As a result, the autofocus function, exposure function, etc. of the film camera 11 are operated to adjust the focus lens position and control the aperture opening amount. The shutter speed is determined.

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。   When the user fully presses the button 36, the S2 switch of the release button 33 below it is turned on, and the shutter of the film camera 31 is cut at the above shutter speed. That is, if the camera has a focal plane shutter, the front and rear curtains of the focal plane shutter travel, and if the camera has a lens shutter, the lens shutter is opened and closed. Of course, it is also possible to manually operate control of shutter speed and aperture opening, focus adjustment, and the like.

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。   As a result, a subject image is formed on the light receiving surface of the solid-state image sensor 43, and the captured image data is read from the solid-state image sensor 43 in the same manner as a normal digital camera and stored in the recording medium 66.

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。   The power supply control program shown in FIG. 6 waits until the “touched” signal from the attachment 35 cannot be received even when the digital image is being captured (step S3), and the “touched” signal cannot be received. If YES in step S4, the flow advances to step S4 to open the switch 71b. As a result, the power saving mode is entered again, and power is supplied only to the CPU 53 and the wireless interface 68, and consumption of the battery 45 is suppressed.

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。   In the embodiment shown in FIG. 6, the switch 71b is opened immediately when the user releases the finger from the button 36, and the switch 71b is closed when the user contacts the finger. However, the contact and separation of the finger are detected. In order to avoid turning the power on and off each time, a soft timer or the like may be provided so that the power is kept on for a predetermined time, for example, one minute after the finger is released.

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。   Next, the thin-film photoelectric conversion film stacked type-solid-state imaging element 43 mounted on the cartridge type solid-state imaging device 30 of the present embodiment will be described. The color solid-state imaging device 43 used in this embodiment has a configuration that does not require the optical low-pass filter 19 shown in FIG. That is, it is configured to detect signals of three colors of R, G, and B with one pixel. Further, the IR cut filter is not provided separately from the solid-state image sensor 43 but is integrally formed in the solid-state image sensor 43 as one layer constituting the color solid-state image sensor 43. Hereinafter, the configuration of the solid-state imaging device 43 of the present embodiment will be described in detail.

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。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a unit cell of the photoelectric conversion film stacked color solid-state imaging device 43. One solid-state image sensor 43 is formed by two-dimensionally arranging the structure shown in FIG. 7 vertically and horizontally.

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。   An n-type semiconductor layer 102 is formed in a deep portion of the surface of the pixel portion position 101 of the p-type semiconductor substrate 100, and a p-type semiconductor layer 103 is formed thereon. As a result, the pn junction formed between the semiconductor layer 103 and the semiconductor layer 102 constitutes the first photodiode, and the pn junction formed between the semiconductor layer 102 and the semiconductor substrate 100 is the second photo diode. Configure a diode.

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。   In the present embodiment, the wavelength dependence of the light absorption coefficient of silicon is used, for example, as in the solid-state imaging device shown in FIG. 5 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-332551, and according to the amount of incident light of a short wavelength (blue light). The signal charge generated in this way is detected by the shallow first photodiode, and the signal charge generated in accordance with the incident light quantity of the long wavelength (red light) is detected by the deep second photodiode.

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。   A charge transfer path 104 is formed on the surface of the semiconductor substrate 100 adjacent to the pixel portion position 101, and a transfer electrode 105 is formed on the charge transfer path 104. When the readout pulse is applied to the transfer electrode 105, the signal charges accumulated in the first and second photodiodes are separately read out to the charge transfer path 104, and the transfer pulse is applied to the transfer electrode 105. When transferred separately along the charge transfer path 104.

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。   A signal charge storage region 106 for a green (G) signal is formed at an appropriate position slightly away from the pixel portion position 101 on the surface of the semiconductor substrate 100, and between the signal charge storage region 106 and the pixel portion position 101. A charge transfer path 107 is formed, and a transfer electrode 108 is formed on the charge transfer path 107.

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。   When a read pulse is applied to the transfer electrode 108, the signal charge stored in the signal charge storage region 106 is read to the charge transfer path 107, and when a transfer pulse is applied to the transfer electrode 108, the signal charge is stored in the charge transfer path 107. Transferred along.

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。   A light shielding film 109 is laminated on the surface of the semiconductor substrate 100. The light shielding film 109 has an opening 109 a provided above the light receiving surfaces of the first and second photodiodes and an opening 109 b provided above the signal charge storage region 106. The light shielding film 109 is embedded in a transparent insulating layer 110 such as a silicon oxide film, and a transparent pixel electrode film 111 is laminated on the insulating layer 110 separately from the pixel electrode film of an adjacent pixel. The pixel electrode film 111 is made of, for example, ITO or the like, and the pixel electrode film 111 and the signal charge storage region 106 are electrically connected through a vertical wiring 112 such as a tungsten plug through the opening 109b.

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。   On the pixel electrode film 111, a photoelectric conversion film 113 is stacked in a single configuration common to each pixel. The photoelectric conversion film 113 is made of a material that receives light in an intermediate wavelength range, that is, a green (G) wavelength range, and generates a photoelectric charge corresponding to the amount of incident green light. For example, an organic semiconductor is used, an Alq or quinacridone compound is used, or nanosilicon having an optimum particle size is laminated. FIGS. 8A and 8B show chemical formulas of Alq and a quinacridone compound, respectively.

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。   On the photoelectric conversion film 113, a transparent common electrode film 114 made of ITO or the like having a single structure common to each pixel is laminated, and a filter layer 115 is laminated thereon. Further, a protective layer may be provided thereon.

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。   In the present embodiment, the filter layer 115 is capable of absorbing or reflecting at least ultraviolet light having a wavelength of 400 nm or less, and preferably has an absorption factor of 50% or more in a wavelength region of 400 nm or less. Further, the filter layer 115 can absorb or reflect infrared rays of at least 700 nm or more, and preferably has an absorptance of 50% or more in a wavelength region of 700 nm or more.

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。   The filter layer 115 that performs ultraviolet absorption and infrared absorption can be formed by a conventionally known method. For example, a method for forming a colored layer by providing a mordant layer made of a hydrophilic polymer material such as gelatin, casein, mulled or polyvinyl alcohol on a substrate and adding or dyeing a dye having a desired absorption wavelength to the mordant layer It has been known. Furthermore, a method using a colored resin in which a certain kind of coloring material is dispersed in a transparent resin is known. For example, JP-A-58-46325, JP-A-60-78401, JP-A-60-184202, JP-A-60-184203, JP-A-60-184204, JP-A-60-184204 As shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-184205 and the like, a colored resin film obtained by mixing a colorant with a polyamino resin can be used. A colorant using a polyimide resin having photosensitivity is also possible.

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。   Dispersing a coloring material in an aromatic polyamide resin having a photosensitivity group described in Japanese Patent Publication No. 7-113685 in the molecule and capable of obtaining a cured film at 200 ° C. or lower; It is also possible to use the pigment described in JP-A-7-69486 for a dispersion colored resin.

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。   In the present embodiment, a dielectric multilayer film may be used as the filter layer 115. The dielectric multilayer film is preferable because the wavelength dependency of light transmission is sharp.

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。   In manufacturing, when the filter layer 115 and the photoelectric conversion film 113 are separated from each other by an insulating layer, the filter layer 115 and the photoelectric conversion film 113 are preferably separated from the insulating layer. The insulating layer can be formed using a transparent insulating material such as glass, polyethylene, polyethylene terephthalate, polyethersulfone, and polypropylene. Silicon nitride, silicon oxide and the like are also preferably used. Silicon nitride formed by plasma CVD is preferable because it has high density and good transparency.

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。   When a protective layer or a sealing layer is provided for the purpose of preventing contact with oxygen, moisture, etc., the protective layer includes a diamond thin film, an inorganic material film such as a metal oxide or metal nitride, a fluororesin, a polyparaffin. Examples thereof include polymer films such as xylene, polyethylene, silicon resin, and polystyrene resin, and photocurable resins. Alternatively, the element portion may be covered with glass, gas-impermeable plastic, metal, etc., and the element itself may be packaged with an appropriate sealing resin. In this case, a substance having high water absorption can be present in the packaging.

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。   When light from the subject enters the solid-state imaging device 43 having such a configuration, infrared rays and ultraviolet rays are cut by the filter layer 115, and visible light enters the inside. Green (G) light in the visible light is absorbed by the photoelectric conversion film 113, and a photoelectric charge corresponding to the amount of incident green (G) light is generated in the photoelectric conversion film 113. When a bias voltage is applied between the common electrode film 114 and the pixel electrode film 111, this photocharge quickly moves to the signal charge storage region 106 through the vertical wiring 112.

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。   Of the incident light, blue (B) light and red (R) light enter the opening 109 a of the light shielding film 109 and enter the semiconductor substrate 100. Blue light having a short wavelength is absorbed mainly in the shallow part of the semiconductor substrate 100 to generate a photocharge. This photoelectric charge is accumulated in the first photodiode. Red light having a long wavelength mainly reaches the deep part of the semiconductor substrate 100 and generates photocharges. This photoelectric charge is accumulated in the second photodiode.

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。   The signal charge corresponding to the green (G) light stored in the signal charge storage region 106, the signal charge corresponding to the blue (B) light stored in the first photodiode, and the red stored in the second photodiode. (R) The signal charges corresponding to the light are respectively read out to the charge transfer path, transferred, and output from the solid-state image sensor 43.

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。   As described above, in the solid-state imaging device 43 according to the present embodiment, signal charges of three colors of R, G, and b can be obtained from one pixel, so that color moire or the like occurs without using an optical low-pass filter. There is nothing to do. For this reason, the thickness can be reduced by an amount corresponding to the optical low-pass filter. Further, since the filter layer 115 and the protective film are integrally laminated, there is no need to provide an infrared cut filter and a protective cover glass, and the thickness is reduced accordingly.

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。   As a result, even if the solid-state imaging device 43 is mounted on the cartridge type solid-state imaging device, the film portion 42 is thin, so that it can be mounted on a silver film camera mounted with a focal plane shutter. Further, since the light receiving surface of the photoelectric conversion film 113 that receives green light used as a luminance signal is wide, a microlens is unnecessary, and even if the lens is replaced and the exit pupil position changes, the occurrence of shading is suppressed.

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。   In the embodiment shown in FIG. 7, the solid-state imaging device in which the signal readout circuit is configured by a charge transfer path has been described as an example. However, the signal readout circuit is not a charge transfer path but is a MOS transistor as in the CMOS image sensor. Needless to say, it may be configured.

(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。
(Second Embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a unit cell of a photoelectric conversion film stacked color solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. Since the configuration is almost the same as that of the first embodiment, the same components are denoted by the same reference numerals, description thereof is omitted, and only different portions will be described.

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。   In the first embodiment, the filter layer 115 is provided on the upper layer portion of the solid-state imaging device to cut infrared rays. However, in this embodiment, the infrared rays are placed in the openings 109 a of the light shielding film 109 instead of the filter layer 115. The difference is that a cut filter layer 116 is provided. Unlike the filter layer 115, the infrared cut filter layer 116 cuts only infrared rays.

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。   Also in the present embodiment, as in the first embodiment, the optical low-pass filter and the infrared cut filter are not necessary, so that the thickness of the solid-state imaging device can be reduced.

(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。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a unit cell of a photoelectric conversion film stacked color solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. In the first and second embodiments, only one layer of the photoelectric conversion film is stacked on the semiconductor substrate 100, and two layers of photodiodes are provided on the semiconductor substrate to detect three colors in the same pixel. In this embodiment, a blue detection photoelectric conversion film 201, a green detection photoelectric conversion film 202, and a red detection photoelectric conversion film 203 are stacked on a semiconductor substrate 200. .

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。   In the solid-state imaging device of the present embodiment, a p-well layer 205 is formed on the surface portion of the n-type semiconductor substrate 200, and a red charge accumulation portion 206, a green charge accumulation portion 207, and a blue charge accumulation portion 208 are formed on the surface portion. Are formed, charge transfer paths 209 are formed between the charge storage portions 206, 207, and 208, transfer electrodes 210 are formed on the charge transfer paths 209, and light shielding is performed on the transfer electrodes 210. A film 211 is stacked.

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。   Each of the photoelectric conversion films 201, 202, and 203 includes transparent pixel electrode films 212, 213, and 214 that are divided for each pixel, and transparent common electrode films 215, 216, and 217 that are common to each pixel. These are sandwiched by transparent insulating layers 218, 219, and 220. The pixel electrode film 212 and the blue charge storage unit 208 are connected by the vertical wiring 221, the pixel electrode film 213 and the green charge storage unit 207 are connected by the vertical wiring 222, and the pixel electrode film 214 and the red charge storage unit 206 are connected. Are connected by a vertical wiring 223. Note that an ultraviolet cut filter layer is preferably provided on the uppermost common electrode film 215.

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。   When light is incident on the solid-state imaging device of the present embodiment, blue light in the incident light is absorbed by the photoelectric conversion film 201 to generate photocharge, and this photocharge is accumulated in the blue charge accumulation unit 208. Of the light transmitted through the photoelectric conversion film 201, green light is absorbed by the photoelectric conversion film 202 to generate photocharge, and this photocharge is accumulated in the green charge accumulation unit 207. Of the light transmitted through the photoelectric conversion film 202, red light is absorbed by the photoelectric conversion film 203 to generate a photocharge, and this photocharge is stored in the red charge storage unit 206. The signal charges stored in the charge storage units 206, 207, and 208 are read out to the adjacent charge transfer path 209, transferred, and output from the solid-state imaging device.

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。   Infrared light contained in the incident light is not absorbed by any of the photoelectric conversion films 201, 202, and 203 and reaches the surface of the semiconductor substrate 100, but is blocked by the light shielding film 211.

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。   The solid-state imaging device of the present embodiment has a thicker photoelectric conversion film than the solid-state imaging devices of the first and second embodiments, so the thickness is increased by that amount, but the order is about 1 μm. Since the semiconductor substrate 200 is thinner than the thickness of about 0.5 mm, the present embodiment can provide the same effects as those of the first and second embodiments.

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。   In the solid-state imaging device of this embodiment, the signal readout circuit using the charge transfer path is formed on the surface of the semiconductor substrate. However, it goes without saying that the signal readout circuit may be configured by a MOS transistor.

(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。
(Fourth embodiment)
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of 1.5 unit cells of a photoelectric conversion film stacked color solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention. In the unit cell of this embodiment, unit cells for detecting green (G) and blue (B) and unit cells for detecting green (G) and red (R) are alternately provided in the vertical direction and the horizontal direction. This is different from the first embodiment. Other components in FIG. 11 are the same as those in the first embodiment, and thus the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

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。   In the first embodiment shown in FIG. 7 described above, two layers of photodiodes are provided on the semiconductor substrate to separate both blue (B) and red (R) using the wavelength dependence of the light absorption coefficient of silicon. In this embodiment, only one layer of the photodiode 301 is provided on the surface portion of the semiconductor substrate 300. In a certain unit cell, a blue color filter 302 is stacked on the photodiode 301 to detect a blue signal, A red color filter 303 is stacked on the photodiode 301 of the adjacent unit cell to detect a red signal.

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。   In the solid-state imaging device of the present embodiment, two colors are detected by one pixel, and signals detected by surrounding pixels are obtained for the remaining one color by interpolation calculation. Although it is configured to detect two colors with one pixel, the color moire can be reduced by performing an interpolation calculation so that the sample points of the pixels generated by the interpolation calculation are substantially the same as the sample points of the other two color pixels. Since no optical low-pass filter is required because it does not occur, the solid-state imaging device can be made thin, and the same effect as in the first to third embodiments can be obtained.

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。   Since the cartridge type solid-state imaging device 30 of each embodiment described above does not require any modification on the film camera 31 side, when the film camera 31 is used as a silver salt film camera, the cartridge type solid-state imaging device 30 is simply used. It can be used as a film camera simply by removing it from the camera 31 and mounting a silver salt film instead.

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。   That is, the patrone type solid-state imaging device according to each embodiment of the present invention can use an expensive and high-performance lens and a robust camera body of an existing film camera as they are, and the manufacturing technology of the solid-state imaging device has advanced. If the number of pixels in a solid-state image sensor further increases, users can enjoy the benefits of technological advances at low cost simply by replacing the patrone type solid-state image sensor equipped with the new solid-state image sensor with a film. It becomes possible.

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。   Since the patrone type solid-state imaging device according to the present invention can use the lens and the camera body without any modification of the existing film camera, it is useful as a camera to replace the existing digital camera with a lens.

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。1 is a rear perspective view of a film camera equipped with a cartridge type solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. 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。FIG. 2 is a configuration circuit diagram of the camera attachment shown in FIG. 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。1 is a front perspective view of a cartridge type solid-state imaging device according to a first embodiment of the present invention. 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。FIG. 4 is a rear perspective view of the cartridge type solid-state imaging device shown in FIG. 3. 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。It is a functional block diagram of a cartridge type solid-state imaging device concerning one embodiment of the present invention. 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。It is a flowchart which shows the process sequence of the power supply control program which CPU shown in FIG. 5 performs. 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。It is a cross-sectional schematic diagram of the unit cell of the solid-state imaging device mounted on the cartridge type solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. 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。It is a figure which illustrates the chemical formula of Alq (a) which is an example of the material which comprises the photoelectric converting film shown in FIG. 7, and a quinacridone compound (b). 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。It is a cross-sectional schematic diagram of the unit cell of the solid-state image sensor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 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。It is a cross-sectional schematic diagram of the unit cell of the solid-state image sensor which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 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。It is a cross-sectional schematic diagram for 1.5 unit cells of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention. パトローネ型固体撮像装置の斜視図である。It is a perspective view of a cartridge type solid-state imaging device. 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。It is a perspective view of a film camera equipped with a cartridge type solid-state imaging device. 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。It is a cross-sectional schematic diagram for three pixels of a conventional solid-state imaging device mounted on a conventional cartridge type solid-state imaging device.

符号の説明Explanation of symbols

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
30 Patrone type solid-state imaging device 31 Film camera 36 Button 43 Solid-state imaging device 100, 200, 300 Semiconductor substrate 111, 212, 213, 214 Pixel electrode film 112, 221, 222, 223 Vertical wiring 113, 201, 202, 203 Photoelectric conversion Film 114, 215, 216, 217 Common electrode film

Claims (5)

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。   A housing having a shape in which a film is drawn out from the cartridge by a predetermined length is provided, a solid-state image sensor is mounted at a position corresponding to the film, the solid-state image sensor is driven to a position corresponding to the cartridge, and the solid-state image sensor is In a patrone type solid-state imaging device configured to house an electronic circuit for processing read data and a battery power source and mounted on a film camera instead of film to take a digital image, a photoelectric conversion film for photoelectrically converting green light A cartridge type solid-state imaging device, wherein a photoelectric conversion film laminated color solid-state imaging device laminated at least one layer on an upper layer of a semiconductor substrate is mounted at a location corresponding to the film. 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。   The photoelectric conversion film stacked color solid-state imaging device is characterized in that a photoelectric conversion film for photoelectric conversion of red light and a photoelectric conversion film for photoelectric conversion of blue light are further stacked on an upper layer of the semiconductor substrate. Item 4. The cartridge type solid-state imaging device according to Item 1. 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。   2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein a first photodiode that receives blue light and performs photoelectric conversion and a second photodiode that receives red light and performs photoelectric conversion are formed. Patrone type solid-state imaging device. 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。   4. The cartridge type solid-state imaging device according to claim 3, wherein the first photodiode and the second photodiode are stacked in a depth direction of the semiconductor substrate. 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。   5. The cartridge type solid-state imaging device according to claim 1, wherein an infrared cut filter layer is formed integrally with the solid-state imaging device.
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