JP2018011040A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有効画素領域に配された画素とＯＢ領域に配された画素とにおいて、ダーク信号の出力差を少なくし、より良質な画像を取得する撮像装置を提供する。
【解決手段】光電変換部を有する複数の画素が配された画素領域であって、有効画素領域７２と、遮光膜９０で覆われたオプティカルブラック領域７４と、有効画素領域７２とオプティカルブラック領域７４との間のダミー画素領域８２、８４、８６と、を含む画素領域を有する。複数の画素のうち、少なくとも有効画素領域７２及びオプティカルブラック領域７４に配された画素は、光電変換部の上に配された光導波路２１２を有する。有効画素領域７２とオプティカルブラック領域７４との間において、光導波路２１２を有する画素は、少なくとも１画素ピッチ以上離れて配置されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、光電変換部上に光導波路が設けられた撮像装置に関する。

近年、ビデオカメラや電子スチルカメラなどの撮像システムが広く一般に普及している。これらのカメラには、ＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像装置が使用されている。これら撮像装置の感度を向上する技術として、各画素の光電変換部の受光面上に光導波路を設けることが提案されている。

特開２００９−１６４２４７号公報

撮像装置には、画像用の信号を出力する画素が配置された有効画素領域のほかに、黒レベルの基準となる基準信号を出力するための画素が配置されたオプティカルブラック（ＯＢ）領域が設けられている。より良質な画像を取得するためには、有効画素領域に配された画素とＯＢ領域に配された画素とにおいて、ダーク信号の出力差を少なくすることが重要である。

本発明の目的は、有効画素領域に配された画素とＯＢ領域に配された画素とにおいて、ダーク信号の出力差を少なくし、より良質な画像を取得しうる撮像装置を提供することにある。

本発明の一観点によれば、光電変換部を有する複数の画素が配された画素領域であって、有効画素領域と、遮光膜で覆われたオプティカルブラック領域と、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域との間のダミー画素領域と、を含む画素領域を有し、前記複数の画素のうち、少なくとも前記有効画素領域及び前記オプティカルブラック領域に配された前記画素は、前記光電変換部上に配された光導波路を有し、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域との間において、前記光導波路を有する前記画素は、少なくとも１画素ピッチ以上離れて配置されている撮像装置が提供される。

また、本発明の他の一観点によれば、光電変換部と、前記光電変換部上に配された光導波路とをそれぞれが有する複数の画素が配された画素領域であって、前記光電変換部において光電変換により生じた電荷に基づく信号を出力する前記画素が設けられた有効画素領域と、遮光膜で覆われた前記画素が設けられたオプティカルブラック領域と、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域との間のダミー画素領域と、を含む画素領域と、前記光導波路と同質の材料からなり、前記有効画素領域に設けられた前記画素の前記光導波路を互いに連結するように配された第１の連結部と、前記光導波路と同質の材料からなり、前記オプティカルブラック領域に設けられた前記画素の前記光導波路を互いに連結するように配された第２の連結部と、を有し、前記第１の連結部と前記第２の連結部とは、互いに離間して配置されている撮像装置が提供される。

本発明によれば、強い光が入射した場合などにおいても有効画素領域に配された画素とＯＢ領域に配された画素とにおいてダーク信号の出力差を少なくすることができ、良質な画像を安定して取得することができる。

本発明の第１実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による撮像装置の画素領域のレイアウトを示す平面図である。 本発明の第１実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。 本発明の比較例による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。 本発明の第２実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。 本発明の第３実施形態による撮像装置の画素領域のレイアウトを示す平面図である。 本発明の第３実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。 本発明の第４実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。 本発明の第５実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。 本発明の第６実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。 本発明の第７実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。 本発明の第８実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。 本発明の第９実施形態による撮像装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１０実施形態による撮像装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１０実施形態による撮像装置の効果を説明する図である。 本発明の第１０実施形態の変形例による撮像装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１１実施形態による撮像装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１１実施形態による撮像装置の効果を説明する図である。 本発明の第１１実施形態の変形例による撮像装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１２実施形態による撮像装置の構造を示す断面図である。 本発明の第１３実施形態による撮像システムの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第１４実施形態による撮像システム及び移動体の構成例を示す図である。

以下、本発明に係る撮像装置の実施形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書で特に図示または記載されない部分に関しては、当該技術分野の周知または公知技術を適用する。また以下に説明する実施形態は、発明の一つの実施形態であって、これに限定されるものではない。

後述するいくつかの実施形態は、有効画素領域に配された画素とＯＢ領域に配された画素とにおいて、ダーク信号の出力差を少なくし、より良質な画像を取得しうる撮像装置を提供する。前述の通り、より良質な画像を取得するためには、有効画素領域に配された画素とＯＢ領域に配された画素とにおいて、ダーク信号の出力差を少なくすることが重要である。しかしながら、特に光電変換部上に光導波路を有する構造の場合、ＯＢ画素への光漏れが大きくなる傾向にあり、画質が悪化しやすかった。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による撮像装置について、図１乃至図４を用いて説明する。図１は、本実施形態による撮像装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態による撮像装置の画素領域のレイアウトを示す平面図である。図３は、本実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。図４は、比較例による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。

本実施形態による撮像装置１００は、図１に示すように、画素領域１０と、垂直走査回路２０と、読み出し回路３０と、水平走査回路４０と、出力アンプ５０と、制御回路６０とを有している。

画素領域１０には、複数の画素１２が複数行及び複数列に渡って２次元状（マトリクス状）に規則的に配されている。それぞれの画素１２は、光電変換により電荷を生成する光電変換部と、光電変換部で生じた電荷の量に応じた信号を出力する画素内読み出し回路とを含む。

垂直走査回路２０は、画素１２から信号を読み出す際に画素内読み出し回路を駆動するための制御信号を、画素アレイの行毎に設けられた制御信号線１４を介して画素１２に供給する回路部である。画素１２から読み出された信号は、画素アレイの列毎に設けられた垂直出力線１６を介して読み出し回路３０に入力される。

読み出し回路３０は、画素１２から読み出された信号に対して所定の処理、例えば、増幅処理や加算処理等の信号処理を実施する回路部である。読み出し回路３０は、例えば、列アンプ、相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路、加算回路等を含み得る。読み出し回路３０は、Ａ／Ｄ変換回路を更に含んでもよい。

水平走査回路４０は、読み出し回路３０において処理された信号を列毎に順番に出力アンプ５０に転送するための信号を、読み出し回路３０に供給する回路部である。出力アンプ５０は、バッファアンプや差動増幅器などから構成され、水平走査回路４０によって選択された列の信号を増幅して出力するための回路部である。

制御回路６０は、垂直走査回路２０、読み出し回路３０及び水平走査回路４０に、それらの動作やタイミングを制御する制御信号を供給するための回路部である。撮像装置１００には制御回路６０を設けずに、垂直走査回路２０、読み出し回路３０及び水平走査回路４０に供給する制御信号を、撮像装置１００の外部から供給するようにしてもよい。

以上の構成は、本発明を適用しうる撮像装置１００の１つの構成例に過ぎず、本発明を適用可能な撮像装置の構成は、これに限定されるものではない。

画素領域１０は、図２（ａ）に示すように、画像信号を出力するための画素１２が配された有効画素領域７２と、黒レベルの基準となる基準信号を出力するための画素１２が配されたオプティカルブラック領域（ＯＢ領域）７４とを含む。ＯＢ領域７４は、特に限定されるものではないが、例えば図２（ａ）に示すように、画素領域１０の周囲の２辺に沿って配されている。

図２（ｂ）は、図２（ａ）の点線で囲った部分の拡大図である。有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間には、ダミー画素領域８０が配されている。ダミー画素領域８０は、有効画素領域７２やＯＢ領域７４に設けられた画素１２と同様の光電変換部や画素内読み出し回路を含むが、信号の読み出しは行われない画素１２が配された領域である。ダミー画素領域８０は、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間の構造的な不連続性（遮光膜９０の有無など）に起因する画素特性のバラツキやＯＢ領域７４への光漏れの抑制などのために配置される。本実施形態では、説明の便宜上、ダミー画素領域８０内に、ＯＢ領域７４側から有効画素領域７２側に向かって順番に、第１の領域８２、第２の領域８４、第３の領域８６を定義するものとする。

ＯＢ領域７４及びダミー画素領域８０の第１の領域８２及び第２の領域８４は、遮光膜９０で覆われている。ダミー画素領域８０の第３の領域８６及び有効画素領域７２には、遮光膜９０は設けられていない。なお、本明細書では、遮光膜９０で覆われていない領域を開口領域９２、遮光膜９０で覆われている領域を遮光領域９４と呼ぶこともある。

図３（ａ）は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図に対応する。図３（ａ）には、Ａ−Ａ′線に沿って、有効画素領域７２、第３の領域８６、第２の領域８４、第１の領域８２及びＯＢ領域７４に、それぞれ、２個、１個、１個、３個、３個の画素１２が配置された例を示している。各領域に配される画素１２の数は、これらに限定されるものではない。図３（ｂ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線と交差する方向に隣接する画素１２を含む３列分の画素１２の上面図である。

撮像装置１００は、半導体基板２００を含む。半導体基板２００の表面部には、それぞれの画素１２の配置場所に対応して、光電変換部２０２、画素内読み出し回路を構成する各種トランジスタ（図示せず）等が設けられている。例えば、図３（ｂ）に示す１０個×３個の矩形状の領域が、画素１２の配置場所にそれぞれ対応している。

半導体基板２００上には、配線層２１０が埋め込まれた絶縁膜２０８が設けられている。配線層２１０には、画素１２の各素子間を結線する配線、画素１２に制御信号を供給する制御信号線、画素１２に電源や基準電圧を供給する電源線、画素信号の出力線、遮光膜等が含まれる。図３には、絶縁膜２０８に３層構造の配線層２１０が設けられた例を示しているが、配線層２１０の層数は、特に限定されるものではない。

絶縁膜２０８は、特に限定されるものではないが、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）等からなる第１の膜２０４と、炭化シリコン（ＳｉＣ）等からなる第２の膜２０６とを交互に積層した積層膜により構成されている。第１の膜２０４は、絶縁膜２０８を構成する主たる部分であり、一般的には誘電率の低い絶縁材料で形成される。第２の膜２０６は、エッチングストッパ膜や、配線層２１０を構成する材料の拡散防止膜として用いられる膜であり、典型的な場合、第１の膜２０４を構成する材料よりも屈折率の高い材料からなる。例えば、第１の膜２０４がＳｉＯ_２の場合、その屈折率はおよそ１．４６程度であるのに対して、第２の膜２０６がＳｉＣの場合、その屈折率はおよそ１．７６程度である。配線層２１０は、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン（Ｗ）等により構成される。

有効画素領域７２、ＯＢ領域７４、ダミー画素領域８０の第２の領域８４及び第３の領域８６に配された画素１２の光電変換部２０２上の絶縁膜２０８内には、これら画素１２のそれぞれに対応して、光導波路２１２がそれぞれ設けられている。光導波路２１２は、絶縁膜２０８の少なくとも第１の膜２０４を構成する材料よりも屈折率の高い材料、例えば窒化シリコン（ＳｉＮ）からなる。ＳｉＮの屈折率は、およそ１．８〜２．０程度である。ダミー画素領域８０の第１の領域８２に配された画素１２の光電変換部２０２上には、光導波路２１２は設けられていない。

有効画素領域７２、ダミー画素領域８０の第２の領域８４及び第３の領域８６に配された画素１２の光電変換部２０２上に設けられた光導波路２１２は、その上に設けられた連結部２１４Ａによって互いに繋がっている。また、ＯＢ領域７４に配された画素１２の光電変換部２０２上に設けられた光導波路２１２は、その上に設けられた連結部２１４Ｂによって互いに繋がっている。連結部２１４Ａ及び連結部２１４Ｂは、ダミー画素領域８０の第１の領域８２には設けられておらず、互いに離間している。連結部２１４Ａ及び連結部２１４Ｂは、光導波路２１２を構成する材料と同質の材料、例えば窒化シリコンからなる。

絶縁膜２０８上には、遮光膜９０が設けられている。遮光膜９０は、遮光領域９４に配されている。遮光膜９０が設けられた絶縁膜２０８上には、絶縁膜２１６が設けられている。絶縁膜２１６は、図示しないカラーフィルタ等を含んでもよい。カラーフィルタは、各画素１２の光電変換部２０２に入射される光の波長を選択する。絶縁膜２１６上には、それぞれの画素１２に対応して、光電変換部２０２に光を集光するためのマイクロレンズ２１８が設けられている。なお、遮光領域９４に配された画素１２には、マイクロレンズ２１８を設けなくてもよい。

このように、本実施形態による撮像装置１００では、ダミー画素領域８０の第１の領域８２に配された画素１２に、光導波路２１２及び連結部２１４が設けられていない。言い換えると、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間において、光導波路２１２を有する画素１２は、少なくとも１画素ピッチ以上離れて配置されている。また、有効画素領域７２に配された画素１２の光導波路２１２を連結する連結部２１４Ａと、ＯＢ領域７４に配された画素１２の光導波路２１２を連結する連結部２１４Ｂとは、ダミー画素領域８０の第１の領域８２において途切れている。

本実施形態による撮像装置１００おいてこのような構成としている理由について、比較例による撮像装置と比較しつつ、以下に説明する。

比較例による撮像装置では、例えば図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、開口領域９２及び遮光領域９４に配された画素１２の総てが光導波路２１２及び連結部２１４を有する構成となっている。或いは、ここでは図示は省略するが、遮光領域９４に配された画素１２の総てに光導波路が設けられていない構成となっている。

図４に示すような構成の場合、遮光領域９４に近い開口領域９２に強い光（図中、矢印で表す）が入射すると、開口領域９２にある光導波路２１２と連結部２１４とを介して、遮光膜９０の下にある画素１２にも光が侵入する。光は、屈折率の高い領域を伝搬する性質があるため、侵入した光は屈折率が高い光導波路２１２や連結部２１４を伝搬する。また、光導波路２１２は光を閉じ込める性質を有するが、図４のように入射角度の大きい光が光導波路２１２に入射した場合、光導波路２１２の側壁から一部の光が漏れ、漏れた光は隣接する画素１２へと入射する。複数の光導波路２１２が並び且つ連結部２１４で繋がった図４のような構成の場合、連結部２１４及び光導波路２１２を介して、隣接する画素へと順次光が伝わっていく。太陽を撮影したときのように強い光が入射した場合には、光導波路２１２の側壁から漏れる一部の光がＯＢ領域７４まで届くことがある。ＯＢ領域７４にまで光が届くと、黒レベルの基準となる信号のレベルがずれてしまい、画像が悪化する。

遮光領域９４の画素１２の光導波路２１２及び連結部２１４を介してＯＢ領域７４に伝搬する光を抑制する観点からは、遮光領域９４の画素１２には光導波路２１２及び連結部２１４を設けない構成とすることも考えられる。このようにすることで、遮光領域９４の画素１２に光導波路２１２及び連結部２１４が設けられている構成と比較して、ＯＢ領域７４に侵入する光の量を抑制することはできる。しかしながら、このような構成とした場合、以下に説明する新たな課題が生じる。

光導波路２１２が設けられた画素１２と光導波路２１２が設けられていない画素１２とにおいてノイズを比較したとき、画素１２のノイズレベルが異なることが知られている。例えば、光導波路２１２を窒化シリコンで形成した場合、水素を含有したプラズマ窒化シリコンの形成後に水素雰囲気中でアニール処理を施すことにより、フォトダイオード内への水素供給が促進され、画素１２のノイズを低減することができる。ＯＢ領域７４の画素１２に光導波路２１２が設けられていない場合、前述のノイズ低減効果は得られないため、光導波路２１２を有する有効画素領域７２の画素１２との間でノイズの差が生じる。この結果、有効画素領域７２に配された画素１２とＯＢ領域７４に配された画素１２とで黒レベルの基準となる信号がずれてしまい、ひいては画像が悪化する。

この点、本実施形態による撮像装置では、有効画素領域７２及びＯＢ領域７４の画素１２はどちらも光導波路２１２を有する構成となっているため、光導波路２１２の有無によるノイズの差は生じない。ダミー画素領域８０に配された画素１２の信号は用いられないため、ダミー画素領域８０に配された画素１２は、有効画素領域７２に配された画素１２とノイズが異なっても問題はない。また、ダミー画素領域８０の第１の領域８２には光導波路２１２及び連結部２１４が設けられていない構成のため、連結部２１４や光導波路２１２の側壁から光が侵入することを抑制することができる。光の侵入を抑制する効果は、光導波路２１２を有する画素１２を、少なくとも１画素ピッチ以上離して配置することにより、得ることが可能である。

なお、ダミー画素領域８０の第２の領域８４及び第３の領域８６は、主に、遮光膜９０によって生じる段差による影響を抑制するために設けられたものである。第２の領域８４と第３の領域８６との境界部では、遮光膜９０によって生じる段差を完全に除去することは難しく、更に上層に形成する構造物はこの段差を反映して平坦性が低下することがある。この結果、第３の領域８６に配置した画素１２では、平坦ではない下地上にカラーフィルタやマイクロレンズ２１８等が配置されることとなり、光学特性が低下する虞がある。第３の領域８６に配された画素１２をダミー画素として画像用の信号を出力する画素１２としては用いないようにすることで、画像への影響を抑制することができる。遮光膜９０の段差を十分に緩和できるような場合や遮光膜９０の段差による画像への影響を無視できるような場合には、ダミー画素領域８０の第２の領域８４及び第３の領域８６の一方又は両方は、必ずしも設ける必要はない。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態による撮像装置について、図５を用いて説明する。図１乃至図３に示す第１実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図５は、本実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。図５（ａ）は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図に対応する。図５（ｂ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線と交差する方向に隣接する画素１２を含む３列分の画素１２の上面図である。

本実施形態による撮像装置は、図５（ａ）に示すように、ダミー画素領域８０の第１の領域８２における遮光膜９０の構成が異なっているほかは、第１実施形態による撮像装置と同様である。

すなわち、本実施形態による撮像装置は、ダミー画素領域８０の第１の領域８２における光電変換部２０２と遮光膜９０との間隔が、他の領域における光電変換部２０２と遮光膜９０との間隔よりも狭くなっている。ダミー画素領域８０の第１の領域８２と第２の領域８４との間では、遮光膜９０に段差が形成されている。ダミー画素領域８０の第１の領域８２に光導波路２１２及び連結部２１４を設けない構成の場合、第１の領域８２における光電変換部２０２と遮光膜９０との間隔を容易に狭くすることができる。

このような構成とすることで、第２の領域８４の連結部２１４Ａを伝搬した光は、第１の領域８２と第２の領域８４との間の境界部に形成された遮光膜９０の段差部で遮光されることになる。その結果、第１実施形態の撮像装置と比較して、ＯＢ領域７４方向に伝搬する光を更に抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第３実施形態］
本発明の第３実施形態による撮像装置について、図６及び図７を用いて説明する。図１乃至図５に示す第１及び第２実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図６は、本実施形態による撮像装置の画素領域のレイアウトを示す平面図である。図７は、本実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。

図６は、図２（ａ）の点線で囲った部分の拡大図である。有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間には、ダミー画素領域８０が配されている。本実施形態においても、説明の便宜上、ダミー画素領域８０内に、ＯＢ領域７４側から有効画素領域７２側に向かって順番に、第１の領域８２、第２の領域８４、第３の領域８６を定義するものとする。

本実施形態による撮像装置では、ＯＢ領域７４及びダミー画素領域８０の第１の領域８２は、遮光膜９０で覆われている。ダミー画素領域８０の第２の領域８４及び第３の領域８６及び有効画素領域７２には、遮光膜９０は設けられていない。

図７（ａ）は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図６のＡ−Ａ′線断面図に対応する。図７（ｂ）は、図６のＡ−Ａ′線と交差する方向に隣接する画素１２を含む３列分の画素１２の上面図である。

有効画素領域７２、ＯＢ領域７４、ダミー画素領域８０の第３の領域８６に配された画素１２の光電変換部２０２上の絶縁膜２０８内には、これら画素１２のそれぞれに対応して、光導波路２１２がそれぞれ設けられている。

有効画素領域７２、ダミー画素領域８０の第３の領域８６に配された画素１２の光電変換部２０２上に配された光導波路２１２は、連結部２１４Ａによって互いに繋がっている。また、ＯＢ領域７４に配された画素１２の光電変換部２０２上に配された光導波路２１２は、連結部２１４Ｂによって互いに繋がっている。連結部２１４Ａ及び連結部２１４Ｂは、ダミー画素領域８０の第１の領域８２及び第２の領域８４には設けられておらず、互いに離間している。

すなわち、本実施形態による撮像装置は、ダミー画素領域８０の第２の領域８４が開口領域９２に配置されている点、ダミー画素領域８０の第２の領域８４に光導波路２１２及び連結部２１４が設けられていない点で、第１実施形態の撮像装置とは異なっている。

本実施形態による撮像装置は、ダミー画素領域８０の第１の領域８２及び第２の領域８４の画素１２に、光導波路２１２及び連結部２１４が設けられていない。言い換えると、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間において、光導波路２１２を有する画素１２は、少なくとも１画素ピッチ以上離れて配置されている。また、有効画素領域７２に配された画素１２の光導波路２１２を連結する連結部２１４Ａと、ＯＢ領域７４に配された画素１２の光導波路２１２を連結する連結部２１４Ｂとは、ダミー画素領域８０の第１の領域８２及び第２の領域８４において途切れている。

したがって、本実施形態による撮像装置においても、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第４実施形態］
本発明の第４実施形態による撮像装置について、図８を用いて説明する。図１乃至図７に示す第１乃至第３実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図８は、本実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。図８（ａ）は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図６のＡ−Ａ′線断面図に対応する。図８（ｂ）は、図６のＡ−Ａ′線と交差する方向に隣接する画素１２を含む３列分の画素１２の上面図である。

本実施形態による撮像装置は、図８（ａ）に示すように、ダミー画素領域８０の第１の領域８２における遮光膜９０の構成が異なっているほかは、第３実施形態による撮像装置と同様である。

すなわち、本実施形態による撮像装置は、ダミー画素領域８０の第１の領域８２における光電変換部２０２と遮光膜９０との間隔が、他の領域における光電変換部２０２と遮光膜９０との間隔よりも狭くなっている。ダミー画素領域８０の第１の領域８２及び第２の領域８４に光導波路２１２及び連結部２１４を設けない構成の場合、第１の領域８２における光電変換部２０２と遮光膜９０との間隔を狭くすることができる。

このような構成とすることで、第３の領域８６の連結部２１４Ａを伝搬して伝わった光は、第１の領域８２と第２の領域８４との間の境界部に形成される遮光膜９０の端部で遮光されることになる。その結果、第３実施形態の撮像装置と比較して、ＯＢ領域７４方向に伝搬する光を更に抑制することできる。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第５実施形態］
本発明の第５実施形態による撮像装置について、図９を用いて説明する。図１乃至図８に示す第１乃至第４実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図９は、本実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。図９（ａ）は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図６のＡ−Ａ′線断面図に対応する。図９（ｂ）は、図６のＡ−Ａ′線と交差する方向に隣接する画素１２を含む３列分の画素１２の上面図である。

本実施形態による撮像装置は、図９（ａ）に示すように、ダミー画素領域８０の第１の領域８２及び第２の領域８４に配された画素１２にマイクロレンズ２１８が設けられていない点で、第３実施形態による撮像装置とは異なっている。

ダミー画素領域８０の第１の領域８２及び第２の領域８４に配された画素１２にマイクロレンズ２１８を設けない構成とすることで、開口領域９２の端付近にある第２の領域８４から入射される光の量を低減することができる。これにより、ＯＢ領域７４方向に伝搬する光を更に抑制することできる。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第６実施形態］
本発明の第６実施形態による撮像装置について、図１０を用いて説明する。図１乃至図９に示す第１乃至第５実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図１０は、本実施形態による撮像装置の構造を示す断面図及び上面図である。図１０（ａ）は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図に対応する。図１０（ｂ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線と交差する方向に隣接する画素１２を含む３列分の画素１２の上面図である。

本実施形態による撮像装置は、図１０に示すように、ダミー画素領域８０の第１の領域８２の絶縁膜２０８内に遮光壁２２０を更に有する点で、図３に示す第１実施形態による撮像装置とは異なっている。

第１実施形態の撮像装置では、ダミー画素領域８０の第１の領域８２に光導波路２１２及び連結部２１４Ａ，２１４Ｂが設けられていないため、光導波路２１２及び連結部２１４Ａ，２１４Ｂを介したＯＢ領域７４方向への光の伝搬は抑制することができる。しかしながら、絶縁膜２０８の第２の膜２０６の屈折率が第１の膜２０４の屈折率よりも大きいような場合、光は屈折率が高い領域を伝搬する性質があるため、第２の膜２０６を通してＯＢ領域７４方向へ伝搬する光を十分に抑制できない場合がある。本実施形態による撮像装置は、絶縁膜２０８を介したこのような光の伝搬を抑制するうえで有効である。

遮光壁２２０は、配線層２１０の製造過程において同時に形成される構造体であり、配線層２１０と同質の材料、典型的にはＡｌ，Ｃｕ，Ｗ等の遮光効果のある金属材料により構成される。また、多層からなる配線層２１０は、絶縁膜２０８の第１の膜２０４及び第２の膜２０６を貫いて層間接続されるものであり、配線層２１０と同時に形成される遮光壁２２０も、第２の膜２０６を貫くように形成することができる。したがって、絶縁膜２０８内に遮光壁２２０を配置することで、第２の膜２０６内を光が伝搬することを抑制することができる。遮光壁２２０は、配線層２１０と同じように複数の層に渡って形成すると、より高い効果が得られる。図１０（ａ）に示すように遮光壁２２０を遮光膜９０にも接続する構成とすれば、遮光性能を更に高めることができる。また、図１０（ａ）の例では絶縁膜２０８の最下層の第１の膜２０４及び第２の膜２０６に遮光壁２２０を形成していないが、絶縁膜２０８の最下層の第１の膜２０４及び第２の膜２０６に遮光壁２２０を形成してもよい。

遮光壁２２０は、上面から見て、遮光膜９０の下にある配線層２１０と重ならない位置に配置するとよい。配線層２１０と重ならない位置に遮光壁２２０があることで、配線層２１０だけでなく、遮光壁２２０によって更に光の伝搬を抑制することができる。特に、遮光壁２２０は、有効画素やＯＢ画素において光導波路２１２が配置される場所に相当する部分（図中、点線で示した部分）に配置するのが好適である。光導波路２１２が配置される光電変換部２０２上の領域は、受光感度を確保するために、通常、配線層２１０を配置しない領域或いは配線密度の低い領域である。したがって、この部分に遮光壁２２０を配置することで、配線層２１０のレイアウトに影響を与えることなく、遮光特性を向上することができる。

上面から見た遮光壁２２０の形状は、特に限定されるものではなく、配線層２１０のパターン等に応じて適宜変更が可能である。例えば、図１０（ｂ）に示すような細長い長方形の形状のほか、正方形や円形のパターンを並べた形状としてもよい。

また、遮光壁２２０を、電源端子（例えばＶＤＤ端子）や基準電圧端子（例えばＧＮＤ端子）等の定電圧の端子に接続する構成としてもよい。遮光壁２２０に固定電圧を印加することで、遮光壁２２０の電位を安定させることができ、回路動作に伴い遮光壁２２０の電位が変動することによって生じるノイズを抑制することができる。

なお、本実施形態では、遮光壁２２０は、上面から見て遮光膜９０の下にある配線層２１０と重ならない位置に配置する構成としたが、配線層２１０と重なる位置に配置する構成としても、第１実施形態以上に光が侵入する量を抑制することができる。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第７実施形態］
本発明の第７実施形態による撮像装置について、図１１を用いて説明する。図１乃至図１０に示す第１乃至第６実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図１１は、本実施形態による撮像装置を示す断面図及び上面図である。図１１（ａ）は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図に対応する。図１１（ｂ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線と交差する方向に隣接する画素１２を含む３列分の画素１２の上面図である。

本実施形態による撮像装置は、図１１に示すように、ダミー画素領域８０の第１の領域８２に光導波路２１２が設けられている点で、図３に示す第１実施形態による撮像装置とは異なっている。連結部２１４Ａ及び連結部２１４Ｂは、ダミー画素領域８０の第１の領域８２には設けられておらず、互いに離間している。

図４に例示した比較例による撮像装置では、ダミー画素領域８０の第１の領域８２に連結部２１４が設けられていたため、連結部２１４を伝ってＯＢ領域７４方向に伝搬する光の成分があった。この点、本実施形態による撮像装置では、ダミー画素領域８０の第１の領域８２において連結部２１４が途切れているため、ＯＢ領域７４方向に伝搬する光の量を低減することができる。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第８実施形態］
本発明の第８実施形態による撮像装置について、図１２を用いて説明する。図１乃至図１１に示す第１乃至第７実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図１２は、本実施形態による撮像装置を示す断面図及び上面図である。図１２（ａ）は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図に対応する。図１２（ｂ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線と交差する方向に隣接する画素１２を含む３列分の画素１２の上面図である。

本実施形態による撮像装置は、図１２に示すように、ダミー画素領域８０の第１の領域８２に連結部２１４が設けられている点で、図３に示す第１実施形態による撮像装置とは異なっている。すなわち、本実施形態による撮像装置において、連結部２１４は、有効画素領域７２、ダミー画素領域８０及びＯＢ領域７４の全体に渡って設けられている。光導波路２１２は、第１実施形態と同様、ダミー画素領域８０の第１の領域８２には設けられていない。すなわち、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間において、光導波路２１２を有する画素１２は、１画素ピッチ以上はなれて配置されている。

図４に例示した比較例による撮像装置では、ダミー画素領域８０の第１の領域８２に光導波路２１２が設けられていたため、光導波路２１２の側壁から漏れた光のうち、並んだ光導波路２１２を連続して伝搬する成分があった。この点、本実施形態による撮像装置では、ダミー画素領域８０の第１の領域８２に光導波路２１２が設けられていない分、並んだ光導波路２１２を伝搬する光の成分が抑制され、ＯＢ領域７４まで届く光の量を低減することができる。

また、本実施形態による撮像装置では、有効画素領域７２、ダミー画素領域８０及びＯＢ領域７４の全体に渡って連結部２１４が設けられているため、連結部２１４の膜厚の均一性を容易に向上することができ、画質の低下を抑制することができる。

光導波路２１２及び連結部２１４の製造工程では、絶縁膜２０８に光導波路２１２を埋め込むための開口部を形成後、この開口部内を埋め込み、絶縁膜２０８上を覆うように、光導波路２１２及び連結部２１４となる絶縁材料を堆積する。そして、堆積した絶縁膜の表面をＣＭＰ法により研磨して平坦化することで、光導波路２１２及び連結部２１４を一体形成する。ダミー画素領域８０の第１の領域８２に連結部２１４を設けない構成とする場合、例えば、第１の領域８２にマスクを配置した状態で絶縁材料を堆積し、その後に平坦化を実施する。このため、第１の領域８２と他の領域とに異なる材料が設けられた状態で研磨が行われることとなり、研磨レートの面内バラツキが生じて表面の平坦性が悪化する。この結果、その上に配置されるカラーフィルタ（図示せず）やマイクロレンズ２１８の形成面の平坦性も悪化し、光学特性が低下する。

この点、本実施形態による撮像装置では、有効画素領域７２、ダミー画素領域８０及びＯＢ領域７４の全体に渡って堆積された絶縁膜を研磨することによって連結部２１４を形成できるため、連結部２１４の膜厚の均一性を向上することができる。これにより、連結部２１４による平坦性の低下を抑制することができ、これによって生じる画像への影響を抑制することできる。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、画像を安定させることができる。

［第９実施形態］
本発明の第９実施形態による撮像装置について、図１３を用いて説明する。図１乃至図１２に示す第１乃至第８実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図１３は、本実施形態による撮像装置を示す断面図である。図１３は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図に対応する。

本実施形態による撮像装置は、図１３に示すように、絶縁膜２１６内に、層内レンズ２２２とカラーフィルタ２２４とを更に備えているほかは、図３に示す第１実施形態による撮像装置と同様である。

すなわち、遮光膜９０が設けられた絶縁膜２０８上には、パッシベーション膜が設けられている。パッシベーション膜２１６Ａは、少なくとも有効画素領域７２の画素１２のそれぞれに対応して設けられた層内レンズ２２２を有している。層内レンズ２２２が設けられたパッシベーション膜２１６Ａ上には、平坦化膜２１６Ｂが設けられている。平坦化膜２１６Ｂ上には、カラーフィルタ２２４が設けられている。カラーフィルタ２２４上には、平坦化膜２１６Ｃが設けられている。パッシベーション膜２１６Ａ、平坦化膜２１６Ｂ，２１６Ｃを含む絶縁膜２１６の上には、それぞれの画素１２に対応して、光電変換部２０２に光を集光するためのマイクロレンズ２１８が設けられている。

本実施形態による撮像装置においても、第１実施形態による撮像装置と同様、ダミー画素領域８０の第１の領域８２に配された画素１２に、光導波路２１２及び連結部２１４が設けられていない。したがって、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第１０実施形態］
本発明の第１０実施形態による撮像装置について、図１４乃至図１６を用いて説明する。図１乃至図１３に示す第１乃至第９実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図１４は、本実施形態による撮像装置を示す断面図である。図１５は、本実施形態による撮像装置の効果を説明する図である。図１６は、本実施形態の変形例による撮像装置を示す断面図である。図１４及び図１６は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図に対応する。

本実施形態による撮像装置は、図１４に示すように、第３の領域８６にカラーフィルタ２２４が設けられていないほかは、図１３に示す第９実施形態による撮像装置と同様である。第３の領域８６にカラーフィルタ２２４を設けないことにより、ＯＢ領域７４への光の漏れを更に抑制することができる。

第３の領域８６にカラーフィルタ２２４を設けないことによりＯＢ領域７４への光の漏れを抑制できるメカニズムについて、現時点で本願発明者らは以下のように推察している。

第３の領域８６は、開口領域９２と遮光領域９４との境界近傍であり、絶縁膜２０８の上には遮光膜９０による段差が存在する。この段差は、パッシベーション膜２１６Ａや平坦化膜２１６Ｂにより緩和されるが、完全に除去することは困難である。このため、平坦化膜２１６Ｂの表面には、遮光膜９０による段差に起因して、第３の領域８６に段差が生じている。

平坦化膜２１６Ｂに生じた段差は、その上に形成されるカラーフィルタ２２４、平坦化膜２１６Ｃ、マイクロレンズ２１８にも影響する。第３の領域８６に形成された傾斜面上にマイクロレンズ２１８を形成すると、マイクロレンズ２１８が結ぶ焦点の位置は遮光領域９４側を向くようになる。この結果、斜め方向から入射する光は、図１５（ａ）に示すように、マイクロレンズ２１８によって遮光領域９４側に屈折し、ＯＢ領域７４への光漏れの原因となる。

これに対し、第３の領域８６にカラーフィルタ２２４を設けないと、第３の領域８６ではその分、平坦化膜２１６Ｃが沈み込み、第３の領域８６の段差は窪み状になる。この結果、図１５（ｂ）に示すように、遮光領域９４側を向くマイクロレンズ２１８の数が少なくなり、ＯＢ領域７４への光漏れを低減することができる。

なお、図１４に示す例では遮光領域９４にカラーフィルタ２２４を配置しているが、例えば図１６に示すように、遮光領域９４のカラーフィルタ２２４を除去するようにしてもよい。この場合にも、上述した本実施形態の効果を得ることができる。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第１１実施形態］
本発明の第１１実施形態による撮像装置について、図１７乃至図１９を用いて説明する。図１乃至図１６に示す第１乃至第１０実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。

図１７は、本実施形態による撮像装置を示す断面図である。図１８は、本実施形態による撮像装置の効果を説明する図である。図１９は、本実施形態の変形例による撮像装置を示す断面図である。図１７及び図１９は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図に対応する。

本実施形態による撮像装置は、図１７に示すように、第３の領域８６にマイクロレンズ２１８が設けられていないほかは、図１３に示す第９実施形態による撮像装置と同様である。第３の領域８６にマイクロレンズ２１８を設けないことによっても、ＯＢ領域７４への光の漏れを更に抑制することができる。図１７に示す例では遮光領域９４にマイクロレンズ２１８を配置しているが、遮光領域９４のマイクロレンズ２１８は除去してもよい。

第３の領域８６にマイクロレンズ２１８を設けないことによりＯＢ領域７４への光の漏れを抑制できるメカニズムは、必ずしも明らかではないが、本願発明者等は以下のように推察している。

第３の領域８６にマイクロレンズ２１８を設けない場合、斜め方向から入射する光は、図１８に示すように、平坦化膜２１６Ｃの表面において遮光領域９４ではない側に屈折する。この結果、ＯＢ領域７４側へ向かう光が減少し、ＯＢ領域７４への光漏れを低減することができる。

なお、図１７に示す例では第３の領域８６にカラーフィルタ２２４を配置しているが、図１９に示すように、第３の領域８６のカラーフィルタ２２４を除去するようにしてもよい。更には、遮光領域９４のカラーフィルタ２２４をも除去するようにしてもよい。これらの場合、第１０実施形態で説明した効果と相俟って、ＯＢ領域７４への光漏れを更に低減することができる。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第１２実施形態］
本発明の第１２実施形態による撮像装置について、図２０を用いて説明する。図１乃至図１９に示す第１乃至第１１実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図２０は、本実施形態による撮像装置を示す断面図である。図２０は、開口領域９２と遮光領域９４との境界付近の断面図であり、図２（ｂ）のＡ−Ａ′線断面図に対応する。

本実施形態による撮像装置は、第１の領域８２の光導波路２１２及び連結部２１４が除去されていない点で、第１０実施形態による撮像装置とは異なっている。

第１０実施形態において説明したように、第３の領域８６のカラーフィルタ２２４を除去することには、ＯＢ領域７４側へ向かう光を減少する効果がある。第１の領域８２の光導波路２１２及び連結部２１４を除去することには光の伝搬経路を減らす意図があるが、そもそも入射する光を低減できれば、ＯＢ領域７４への光漏れは低減することができる。したがって、本実施形態による撮像装置においても、図４に示す撮像装置と比較して、ＯＢ領域７４への光漏れを更に低減することができる。

なお、図２０の例では、第１の領域８２の光導波路２１２及び連結部２１４の双方を除去していないが、第７実施形態のように連結部２１４のみを除去してもよいし、第８実施形態のように光導波路２１２のみを除去してもよい。また、第１１実施形態のように第３の領域のマイクロレンズ２１８を除去してもよい。

このように、本実施形態によれば、ＯＢ領域７４への光の漏れを抑制するとともに、有効画素領域７２とＯＢ領域７４との間のダーク信号の出力差をなくすことができ、良質な画像を安定して取得することができる。

［第１３実施形態］
本発明の第１３実施形態による撮像システムについて、図２１を用いて説明する。図１乃至図２０に示す第１乃至第１２実施形態による撮像装置と同様の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略し或いは簡潔にする。図２１は、本実施形態による撮像システムの構成を示すブロック図である。

上記第１乃至第１２実施形態で述べた撮像装置１００は、種々の撮像システムに適用可能である。適用可能な撮像システムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、デジタルスチルカメラ、デジタルカムコーダ、監視カメラ、複写機、ファックス、携帯電話、車載カメラ、観測衛星などが挙げられる。また、レンズなどの光学系と撮像装置とを備えるカメラモジュールも、撮像システムに含まれる。図２１には、これらのうちの一例として、デジタルスチルカメラのブロック図を例示している。

図２１に例示した撮像システム３００は、撮像装置１００、被写体の光学像を撮像装置１００に結像させるレンズ３０２、レンズ３０２を通過する光量を可変にするための絞り３０４、レンズ３０２の保護のためのバリア３０６を有する。レンズ３０２及び絞り３０４は、撮像装置１００に光を集光する光学系である。撮像装置１００は、第１乃至第１２実施形態で説明した撮像装置１００であって、レンズ３０２により結像された光学像を画像データに変換する。

撮像システム３００は、また、撮像装置１００より出力される信号の処理を行う信号処理部３０８を有する。信号処理部３０８は、撮像装置１００が出力するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換を行う。また、信号処理部３０８は、その他、必要に応じて各種の補正処理や圧縮処理を行って画像データを出力する動作を行う。信号処理部３０８の一部であるＡＤ変換部は、撮像装置１００が設けられた半導体基板に形成されていてもよいし、撮像装置１００とは別の半導体基板に形成されていてもよい。また、撮像装置１００と信号処理部３０８とが同一の半導体基板に形成されていてもよい。

撮像システム３００は、さらに、各種演算の実行やデジタルスチルカメラ全体の動作を制御する全体制御・演算部３１８、撮像装置１００及び信号処理部３０８に各種タイミング信号を出力するタイミング発生部３２０を有する。ここで、タイミング信号などは外部から入力されてもよく、撮像システム３００は少なくとも撮像装置１００と、撮像装置１００から出力された信号を処理する信号処理部３０８とを有すればよい。

撮像システム３００は、さらに、画像データを一時的に記憶するためのメモリ部３１０、外部コンピュータ等と通信するための外部インターフェース部（外部Ｉ／Ｆ部）３１２を有する。さらに撮像システム３００は、撮像データの記録又は読み出しを行うための半導体メモリ等の記録媒体３１４、記録媒体３１４に記録又は読み出しを行うための記録媒体制御インターフェース部（記録媒体制御Ｉ／Ｆ部）３１６を有する。記録媒体３１４は、撮像システム３００に内蔵されていてもよく、着脱可能であってもよい。

第１乃至第１２実施形態による撮像装置１００を適用することにより、強い光が入射した場合においても安定した画像を取得しうる撮像システムを実現することができる。

［第１４実施形態］
本発明の第１４実施形態による撮像システム及び移動体について、図２２を用いて説明する。図２２は、本実施形態による撮像システム及び移動体の構成を示す図である。

図２２（ａ）は、車戴カメラに関する撮像システムの一例を示したものである。撮像システム４００は、撮像装置４１０を有する。撮像装置４１０は、上記第１乃至第１２実施形態のいずれかに記載の撮像装置１００である。撮像システム４００は、撮像装置４１０により取得された複数の画像データに対し、画像処理を行う画像処理部４１２と、撮像システム４００により取得された複数の画像データから視差（視差画像の位相差）の算出を行う視差算出部４１４を有する。また、撮像システム４００は、算出された視差に基づいて対象物までの距離を算出する距離計測部４１６と、算出された距離に基づいて衝突可能性があるか否かを判定する衝突判定部４１８と、を有する。ここで、視差算出部４１４や距離計測部４１６は、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段の一例である。すなわち、距離情報とは、視差、デフォーカス量、対象物までの距離等に関する情報である。衝突判定部４１８はこれらの距離情報のいずれかを用いて、衝突可能性を判定してもよい。距離情報取得手段は、専用に設計されたハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアモジュールによって実現されてもよい。また、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等によって実現されてもよいし、これらの組合せによって実現されてもよい。

撮像システム４００は車両情報取得装置４２０と接続されており、車速、ヨーレート、舵角などの車両情報を取得することができる。また、撮像システム４００は、衝突判定部４１８での判定結果に基づいて、車両に対して制動力を発生させる制御信号を出力する制御装置である制御ＥＣＵ４３０が接続されている。また、撮像システム４００は、衝突判定部４１８での判定結果に基づいて、ドライバーへ警報を発する警報装置４４０とも接続されている。例えば、衝突判定部４１８の判定結果として衝突可能性が高い場合、制御ＥＣＵ４３０はブレーキをかける、アクセルを戻す、エンジン出力を抑制するなどして衝突を回避、被害を軽減する車両制御を行う。警報装置４４０は音等の警報を鳴らす、カーナビゲーションシステムなどの画面に警報情報を表示する、シートベルトやステアリングに振動を与えるなどしてユーザに警告を行う。

本実施形態では、車両の周囲、例えば前方又は後方を撮像システム４００で撮像する。図２２（ｂ）に、車両前方（撮像範囲４５０）を撮像する場合の撮像システムを示した。車両情報取得装置４２０が、所定の動作を実行するように撮像システム４００ないしは撮像装置４１０に指示を送る。このような構成により、測距の精度をより向上させることができる。

上記では、他の車両と衝突しないように制御する例を説明したが、他の車両に追従して自動運転する制御や、車線からはみ出さないように自動運転する制御などにも適用可能である。さらに、撮像システムは、自車両等の車両に限らず、例えば、船舶、航空機あるいは産業用ロボットなどの移動体（移動装置）に適用することができる。加えて、移動体に限らず、高度道路交通システム（ＩＴＳ）等、広く物体認識を利用する機器に適用することができる。

［変形実施形態］
本発明は、上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、光導波路２１２上に連結部２１４，２１４Ａ，２１４Ｂを設けたが、連結部２１４，２１４Ａ，２１４Ｂは、必ずしも設ける必要はない。連結部２１４Ａ，２１４Ｂは、光導波路２１２を絶縁膜２０８に埋め込み形成する過程で絶縁膜２０８上に残存する部分である。連結部２１４Ａ，２１４Ｂは光導波路２１２の製造時に除去することも可能であるが、その場合には、絶縁膜２０８と光導波路２１２との構成材料の違いに起因して研磨レートが面内で変化し、表面の平坦性が悪化する虞がある。絶縁膜２０８の表面の平坦性が悪化すると、その上に配置されるカラーフィルタ（図示せず）やマイクロレンズ２１８の形成面の平坦性も悪化し、光学特性が低下する。連結部２１４，２１４Ａ，２１４Ｂを残さなくても表面の平坦性を維持できる場合などには、連結部２１４，２１４Ａ，２１４Ｂは、必ずしも残存させる必要はない。

また、第７又は第８実施形態の撮像装置において、第３及び第４実施形態と同様、第１の領域８２に配された画素１２の光電変換部２０２と遮光膜９０との間隔を、ＯＢ領域７４に配された画素１２の光電変換部２０２と遮光膜９０との間隔よりも狭めてもよい。

また、上述した実施形態は、任意に組み合わせることが可能である。例えば、第２乃至第５実施形態の撮像装置に、第６実施形態の遮光壁２２０を設けてもよい。また、第９乃至第１２実施形態の撮像装置におけるカラーフィルタ２２４やマイクロレンズ２１８の配置を、第２乃至第８実施形態の撮像装置に適用してもよい。

また、上記第１乃至第１２実施形態では、光導波路２１２と連結部２１４とを一体として、これらをダミー画素領域８０の一部の領域に配置しない構成としたが、光導波路２１２を設けない領域と連結部２１４を設けない領域とは、必ずしも同じである必要はない。

また、第１３及び第１４実施形態に示した撮像システムは、本発明の撮像装置を適用しうる撮像システムの一例を示したものであり、本発明の撮像装置を適用可能な撮像システムは図２１及び図２２に示した構成に限定されるものではない。

なお、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、又はその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１０…画素領域
１２…画素
７２…有効画素領域
７４…ＯＢ領域
８０…ダミー画素領域
９０…遮光膜
９２…開口領域
９４…遮光領域
１００…撮像装置
２０２…光電変換部
２１０…配線層
２１２…光導波路
２１４，２１４Ａ，２１４Ｂ…連結部
２１８…マイクロレンズ
２２０…遮光壁

Claims (20)

1. 光電変換部を有する複数の画素が配された画素領域であって、有効画素領域と、遮光膜で覆われたオプティカルブラック領域と、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域との間のダミー画素領域と、を含む画素領域を有し、
   前記複数の画素のうち、少なくとも前記有効画素領域及び前記オプティカルブラック領域に配された前記画素は、前記光電変換部の上に配された光導波路を有し、
   前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域との間において、前記光導波路を有する前記画素は、少なくとも１画素ピッチ以上離れて配置されている
   ことを特徴とする撮像装置。
2. 前記ダミー画素領域に配された少なくとも一部の前記画素は、前記光導波路が設けられていない
   ことを特徴とする請求項１記載の撮像装置。
3. 前記光導波路と同質の材料からなり、前記有効画素領域に配された前記画素の前記光導波路を互いに連結するように設けられた第１の連結部と、
   前記光導波路と同質の前記材料からなり、前記オプティカルブラック領域に配された前記画素の前記光導波路を互いに連結するように設けられた第２の連結部と、を更に有し、
   前記第１の連結部と前記第２の連結部とは、互いに離間して配置されている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
4. 前記光導波路と同質の材料からなり、前記有効画素領域及び前記オプティカルブラック領域に配された前記画素の前記光導波路を互いに連結するように設けられた連結部を更に有する
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の撮像装置。
5. 前記ダミー画素領域は、前記遮光膜で覆われ、前記光導波路が設けられていない前記画素が配された第１の領域を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記ダミー画素領域は、前記第１の領域と前記有効画素領域との間に配された領域であって、前記遮光膜で覆われ、前記光導波路を含む前記画素が配された第２の領域を更に有する
   ことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
7. 前記ダミー画素領域は、前記第２の領域と前記有効画素領域との間に配された領域であって、前記遮光膜で覆われておらず、前記光導波路が設けられた前記画素が配された第３の領域を更に有する
   ことを特徴とする請求項６記載の撮像装置。
8. 前記ダミー画素領域は、前記第１の領域と前記有効画素領域との間に配された領域であって、前記遮光膜で覆われておらず、前記光導波路が設けられていない前記画素が配された第２の領域を更に有する
   ことを特徴とする請求項５記載の撮像装置。
9. 前記ダミー画素領域は、前記第２の領域と前記有効画素領域との間に配された領域であって、前記遮光膜で覆われておらず、前記光導波路が設けられた前記画素が配された第３の領域を更に有する
   ことを特徴とする請求項８記載の撮像装置。
10. 少なくとも前記有効画素領域に配された前記画素は、前記光電変換部に光を集光するマイクロレンズを更に有し、
    前記第２の領域に配された前記画素は、前記マイクロレンズが設けられていない
    ことを特徴とする請求項８又は９記載の撮像装置。
11. 少なくとも前記有効画素領域に配された画素は、前記光電変換部に入射する光の波長を選択するカラーフィルタを更に有し、
    前記第３の領域に配された前記画素は、前記カラーフィルタが設けられていない
    ことを特徴とする請求項７又は９記載の撮像装置。
12. 少なくとも前記有効画素領域に配された画素は、前記光電変換部に光を集光するマイクロレンズを更に有し、
    前記第３の領域に配された前記画素は、前記マイクロレンズが設けられていない
    ことを特徴とする請求項７、９及び１１のいずれか１項に記載の撮像装置。
13. 前記画素領域に設けられた配線層と、
    前記ダミー画素領域に設けられ、前記配線層と同質の材料からなる遮光壁と、
    を更に有することを特徴とする請求項５乃至１２のいずれか１項に記載の撮像装置。
14. 前記遮光壁は、前記光導波路が設けられていない前記画素に設けられている
    ことを特徴とする請求項１３記載の撮像装置。
15. 前記遮光壁は、定電圧の端子に接続されている
    ことを特徴とする請求項１３又は１４記載の撮像装置。
16. 前記第１の領域に配された前記画素の前記光電変換部と前記遮光膜との間隔は、前記オプティカルブラック領域に配された前記画素の前記光電変換部と前記遮光膜との間隔よりも狭い
    ことを特徴とする請求項５乃至１５のいずれか１項に記載の撮像装置。
17. 光電変換部と、前記光電変換部の上に配された光導波路とをそれぞれが有する複数の画素が配された画素領域であって、前記光電変換部において光電変換により生じた電荷に基づく信号を出力する前記画素が設けられた有効画素領域と、遮光膜で覆われた前記画素が設けられたオプティカルブラック領域と、前記有効画素領域と前記オプティカルブラック領域との間のダミー画素領域と、を含む画素領域と、
    前記光導波路と同質の材料からなり、前記有効画素領域に設けられた前記画素の前記光導波路を互いに連結するように配された第１の連結部と、
    前記光導波路と同質の材料からなり、前記オプティカルブラック領域に設けられた前記画素の前記光導波路を互いに連結するように配された第２の連結部と、を有し、
    前記第１の連結部と前記第２の連結部とは、互いに離間して配置されている
    ことを特徴とする撮像装置。
18. 前記光導波路は、窒化シリコンにより構成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の撮像装置。
19. 請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置から出力される信号を処理する信号処理部と
    を有することを特徴とする撮像システム。
20. 移動体であって、
    請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の撮像装置と、
    前記撮像装置からの信号に基づく視差画像から、対象物までの距離情報を取得する距離情報取得手段と、
    前記距離情報に基づいて前記移動体を制御する制御手段と
    を有することを特徴とする移動体。

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