JP2020064893A - センサモジュールおよび電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】カメラモジュールの低背化が可能なセンサモジュールおよび電子機器を提供する。【解決手段】本開示の一実施形態のセンサモジュールは、複数の受光素子が配列された受光面を有するセンサ基板と、受光面上に設けられると共に、センサ基板の受光面と対向する一の面とは反対側の他の面に、表面が平坦な平坦領域および凹部または凸部が形成された凹凸領域を有する光透過基板とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、例えば、光学センサがチップスケールのパッケージとして構成されたセンサモジュールおよびこれを備えた電子機器に関する。
センサチップの大面積化および高解像度化に伴い、カメラモジュールは大型化する傾向にあるが、カメラモジュールは、大面積化および高解像度化に従い周辺歪が増大する。このため、カメラモジュールを構成するレンズモジュールでは、設計が複雑になりやすく、例えば、非球面レンズを採用したり、レンズの枚数を増やすことで、周辺歪の低減や集光パワーを保持する試みがなされている。例えば、特許文献１では、受光部が設けられた半導体素子の主面に、接着部材を介して、鋸歯状の凹凸部が形成された透光板を設けた光学デバイスが開示されている。
特開２０１０−２４５２９２号公報
ところで、スマートフォン等のモバイル機器においては、デザイン上の観点から、小型化および薄型化が望まれており、例えば、カメラモジュールの低背化が求められている。
カメラモジュールの低背化が可能なセンサモジュールおよび電子機器を提供することが望ましい。
本開示の一実施形態のセンサモジュールは、複数の受光素子が配列された受光面を有するセンサ基板と、受光面上に設けられると共に、センサ基板の受光面と対向する一の面とは反対側の他の面に、表面が平坦な平坦領域および凹部または凸部が形成された凹凸領域を有する光透過基板とを備えたものである。
本開示の一実施形態の電子機器は、センサモジュールとして、上記本開示の一実施形態のセンサモジュールを有するものである。
本開示の一実施形態のセンサモジュールおよび一実施形態の電子機器では、複数の受光素子が配列されたセンサ基板の受光面上に、受光面と対向する一の面とは反対側の他の面に、表面が平坦な平坦領域および凹部または凸部が形成された凹凸領域を有する光透過基板を設けるようにした。これにより、この光透過基板をレンズとして用いることが可能となり、例えば、カメラモジュールにおいて、センサモジュールの受光面側に配設されるレンズモジュールの設計を簡略化することが可能となる。一例として、レンズモジュールを構成するレンズの枚数を削減することが可能となる。
本開示の第１の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の一例を表す断面模式図である。 図１に示したセンサモジュール平面構成を表す模式図である。 本開示の第１の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の第１の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の他の例を表す断面模式図である。 図１に示したセンサモジュールの製造方法を説明するための断面模式図である。 図５Ａに続く工程を表す断面模式図である。 図５Ｂに続く工程を表す断面模式図である。 図５Ｃに続く工程を表す断面模式図である。 図５Ｄに続く工程を表す断面模式図である。 図５Ｅに続く工程を表す断面模式図である。 図５Ｆに続く工程を表す断面模式図である。 図５Ｇに続く工程を表す断面模式図である。 本開示の第２の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の第２の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の第３の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の第３の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の第３の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の第３の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の第４の実施の形態に係るセンサモジュールの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例１に係るセンサモジュールの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例２に係るセンサモジュールの構成の一例を表す断面模式図である。 本開示の変形例３に係るセンサモジュールの構成の一例を表す断面模式図である。 図１に示したセンサモジュールの構成を表すブロック図である。 図１３に示した撮像素子を用いた電子機器（カメラ）の一例を表す機能ブロック図である。 体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。 本技術が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。 図１６に示したカメラヘッド及びＣＣＵの機能構成の一例を示すブロック図である。 車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。 撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。
以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
１．第１の実施の形態（光入射面側に平坦領域および凹凸領域を有する光透過基板をセンサ基板の受光面に貼り合わせた例）
１−１．センサモジュールの構成
１−２．センサモジュールの製造方法
１−３．作用・効果
２．第２の実施の形態（光透過基板の凹凸領域に平坦化部材を設け、表面を平坦化した例）
３．第３の実施の形態（光透過基板の光入射面に機能層を設けた例）
４．第４の実施の形態（受光面上にキャビティを設けた例）
５．変形例
５−１．変形例１（Ｆａｎ−ｏｕｔ ＷＣＳＰの一例）
５−２．変形例２（Ｆａｎ−ｏｕｔ ＷＣＳＰの他の例）
５−３．変形例３（ＴＳＶを用いない配線構造を有するセンサモジュールの例）
６．適用例
＜１．第１の実施の形態＞
図１は、本開示の第１の実施の形態に係るセンサモジュール（センサモジュール１）の断面構成を模式的に表したものである。図２は、図１に示したセンサモジュール１の平面構成を模式的に表したものである。図１は、図２に示したＩ−Ｉ線における断面構成の一部を表している。センサモジュール１は、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサまたはＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等である。本実施の形態のセンサモジュール１は、複数の受光素子１２が配列されたセンサ基板１０上に樹脂層３０を介して光透過基板２０を貼り合わせることでパッケージ化された、所謂ウェハチップスケールパッケージ（Wafer Chip Scale Package；ＷＣＳＰ）構造を有するものである。本実施の形態の光透過基板２０は、センサ基板１０との対向面（面２０Ｓ２；一の面）とは反対側の光入射面（面２０Ｓ１；他の面）に、表面が平坦な平坦領域２０Ｂと、例えば凹部２０Ｘ１が設けられた凹凸領域２０Ａとを有する光透過基板２０が設けられた構成を有する。
（１−１．センサモジュールの構成）
センサモジュール１は、センサ基板１０と、樹脂層３０と、光透過基板２０とがこの順に積層された構成を有する。
センサ基板１０は、例えば、半導体基板１１の裏面を受光面（面１１Ｓ１）とし、複数の受光素子１２がアレイ状に配列された受光領域１０Ａと、その周辺に設けられた周辺領域１０Ｂとを有する。受光領域１０Ａでは、単位画素Ｐ（例えば、図１３参照）毎に配置された受光素子１２において、それぞれ異なる波長域の光を選択的に検出して光電変換が行われる。周辺領域１０Ｂには、例えば、後述する行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路（周辺回路部１３０）が設けられている（例えば、図１３参照）。
半導体基板１１は、例えば、ｎ型のシリコン（Ｓｉ）層の所定の領域に、複数の受光素子１２が形成されており、この受光素子１２が設けられた面（裏面）が受光面（面１１Ｓ１）となっている。半導体基板１１のＹ軸方向の膜厚（以下、単に厚みという）は、例えば３０μｍ以上２５０μｍ以下である。
受光素子１２は、例えばフォトダイオード等からなり、例えば半導体基板１１の受光面（面１１Ｓ１）近傍に埋め込み形成されている。受光素子１２上には、例えばカラーフィルタ１３が設けられている。カラーフィルタ１３は、色の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のカラーフィルタが、受光領域１０Ａにおいて、例えばベイヤ状に配列されている。
受光素子１２上には、カラーフィルタ１３を介して、さらにオンチップレンズ１４が設けられている。オンチップレンズ１４は、受光素子１２に入射光を集光させるためのものであり、光透過性を有する材料により構成されている。光透過性を有する材料としては、例えば、アクリル等の透明樹脂材、酸化シリコン（ＳｉＯ）、窒化シリコン（ＳｉＮ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）等が挙げられる。オンチップレンズ１４は、これらのうちのいずれかよりなる単層膜、あるいはそれらのうちの２種以上よりなる積層膜によって構成されている。
なお、受光素子１２とオンチップレンズ１４との間には、他の層が設けられていてもよく、例えば、カラーフィルタ１３上に反射防止層や赤外カットフィルタ等の光学フィルタが設けられていてもよい。
半導体基板１１の表面（受光面（面１１Ｓ１）とは反対側の面（面１１Ｓ２））側には、例えば画素トランジスタと共に、配線１７が設けられている。配線１７は、例えば、半導体基板１１の受光面（面１１Ｓ１）と表面（面１１Ｓ２）との間を貫通する貫通電極１６を介して、例えば、受光面（面１１Ｓ１）の周辺領域１０Ｂに設けられたパッド電極１５と電気的に接続されている。配線１７上には、絶縁層１８が設けられている。配線１７は、絶縁層１８上に設けられた半田ボール１９と、絶縁層１８内に形成されたビアＶ１を介して接続されており、さらに、半田ボール１９を介して、例えば、外部回路（図示せず）と電気的に接続されるようになっている。
光透過基板２０は、センサ基板１０の受光領域１０Ａを封止すると共に、受光領域１０Ａへの入射光の広がりを調整するレンズとしての機能を有するものである。本実施の形態の光透過基板２０は、半導体基板１１の受光面（面１１Ｓ１）と対向する面（面２０Ｓ２）とは反対側の光入射面（面２０Ｓ１）に凹凸領域２０Ａと、表面が平坦な平坦領域２０Ｂとが設けられている。凹凸領域２０Ａは、例えば、センサ基板１０の複数の受光素子１２がアレイ状に配列された受光領域１０Ａと対向する位置に設けられており、平坦領域２０Ｂは、凹凸領域２０Ａの周囲に設けられている。換言すると、凹凸領域２０Ａは、図２に示したように、平面視において、受光領域１０Ａを覆うように設けられている。具体的には、凹凸領域２０Ａは、その外端が受光領域１０Ａの最外端と一致するか、凹凸領域２０Ａの内側に受光領域１０Ａの最外端が配置されるようになっている。本実施の形態では、例えば凹凸領域２０Ａには、凹部２０Ｘ１が設けられている。
光透過基板２０は、光透過性を有する部材を用いて構成されており、例えば、ガラス基板が用いられるがこれに限らない。例えば、光透過基板２０には、アクリル樹脂基板やサファイア基板等を用いるようにしてもよい。光透過基板２０は、さらに、センサ基板１０の支持基板としての機能を有することが好ましく、センサ基板１０以上の厚みを有することが好ましい。なお、光透過基板２０の厚みは、センサ基板１０との対向面（面２０Ｓ２）と光入射面（面２０Ｓ１）の平坦領域２０Ｂとの間の距離（ｈ）とする。光透過基板２０の厚みの上限は特に問わないが、例えばセンサ基板１０の厚みの１０倍以下である。
また、光透過基板２０の凹凸領域２０Ａは、図１に示したような凹部２０Ｘ１に限定されず、例えば、図３に示したように、凸部２０Ｘ２が形成されていてもよい。例えば、光入射面（面２０Ｓ１）に入射した入射光を広げたい場合には、図１に示した凹部２０Ｘ１を形成することが好ましく、収束させたい場合には、図３に示したように、凸部２０Ｘ２を形成することが好ましい。
更に、光透過基板２０には、図４に示したように、例えば、側面および平坦領域２０Ｂに遮光膜２３が設けられていてもよい。なお、遮光膜２３は、図４に示したように、必ずしも平坦領域２０Ｂおよび側面に連続して設ける必要はなく、適宜、平坦領域２０Ｂ、あるいは側面のみに設けるようにしてもよい。遮光膜２３は、例えば、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）およびニッケル（Ｎｉ）等を用いることができ、例えば、スパッタ、蒸着、ＣＶＤ等により形成することができる。
樹脂層３０は、少なくとも受光領域１０Ａを含む領域においてセンサ基板１０と光透過基板２０とを貼り合わせるためのものである。樹脂層３０には、例えば、センサモジュール１に入射する光を受光素子１２において良好に受光することができるように、光学特性（屈折率や消衰係数等）を優先した樹脂材料が選択される。樹脂層３０の材料としては、例えば、シロキサン系樹脂材料、アクリル系樹脂材料、スチレン系樹脂材料およびエポキシ系樹脂材料等が挙げられる。または、樹脂層３０として、有機材料の樹脂に置き換えて、酸化ケイ素（ＳｉＯ）や窒化ケイ素（ＳｉＮ）等の無機膜を使用して、センサ基板１０と光透過基板２０とを接合する構成としてもよい。
（１−２．センサモジュールの製造方法）
本実施の形態のセンサモジュール１は、例えば、次のようにして製造することができる。
図５Ａ〜図５Ｈは、センサモジュール１の製造方法を工程順に表したものである。まず、図５Ａに示したように、光透過基板２０を用意する。続いて、図５Ｂに示したように、対向する一方の面（面２０Ｓ１）に、表面ガラス研削により、所定の曲面を有する、例えば凹部２０Ｘ１を形成する。曲面は、集光特性や、センサモジュール１の大きさ、レンズモジュール（図示せず）の構成に応じた形状とする。研削方法としては、例えば、研磨加工およびラップ加工等が挙げられるが、鏡面研磨できる手法であればよい。また、砥粒としては、ダイヤモンド、アルミナ、炭化物、窒化物、ガーネット、酸化セリウムおよびジルコニウム等が挙げられる。ガラスを研磨する場合には、受光領域１０Ａを覆うように、受光領域１０Ａの対角線が研磨面と同一、または、研磨面が受光領域１０Ａの対角線よりも長くなるように研磨する。
続いて、図５Ｃに示したように、光透過基板２０と、センサ基板１０を構成する半導体基板１１とを、樹脂層３０を介して貼り合わせる。なお、光透過基板２０と半導体基板１１とを貼り合わせる際には、凹部２０Ｘ１が設けられた光透過基板２０の光入射面（面２０Ｓ１）には、表面を保護する保護膜を形成したり、無機膜をコーティングしてもよい。
次に、図５Ｄに示したように、半導体基板１１の表面（面１１Ｓ２）側を、例えばＢＧＲ（Back Grinding）によって薄肉化する。この薄肉化は、例えば、以降に行う貫通電極（ＴＳＶ）の形成工程における半導体基板１１の加工のしやすさや、絶縁層１８Ａの形成およびシード層１７Ａの形成工程における開口１１Ｈの側面および底面のカバレッジ性を向上させるためのものである。
続いて、図５Ｅに示したように、半導体基板１１の表面（面１１Ｓ１）と受光面（面１１Ｓ１）との間を貫通し、その底面において、受光面（面１１Ｓ１）に設けられたパッド電極１５が露出する開口１１Ｈを形成する。開口１１Ｈは、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）や深堀りＲＩＥ（ＤＲＩＥ）等のドライエッチングやウェットエッチングを用いて形成することができる。
次に、図５Ｆに示したように、半導体基板１１の裏面（面１１Ｓ２）および開口１１Ｈの側面に絶縁層１８Ａを形成する。具体的には、まず、裏面（面１１Ｓ２）ならびに開口１１Ｈの側面および底面に、絶縁層１８Ａを形成する。絶縁層１８Ａは、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、有機膜のラミネーションおよび塗布法等を用いて形成することができる。なお、有機膜は感光性を有していてもよいし、非感光性であってもよい。続いて、全面エッチバックにより、開口１１Ｈの底面に形成された絶縁層１８Ａを除去する。エッチバックは、ドライエッチングを用いて行う。この他、絶縁層１８Ａが感光性の有機膜で構成されている場合には、フォトリソグラフィを、非感光性の有機膜で構成されている場合には、レーザドリル等を用いて行ってもよい。
続いて、図５Ｇに示したように、半導体基板１１の裏面（面１１Ｓ２）の一部および開口１１Ｈの側面および底面を覆う配線１７を形成する。配線１７は、例えば、Ｔｉ／Ｃｕの積層膜からなるシード層１７Ａと、銅（Ｃｕ）膜１７Ｂとから構成されている。具体的には、まず、シード層１７Ａとして、バリアメタルであるチタン（Ｔｉ）を絶縁層１８Ａ上に形成したのち、さらに銅（Ｃｕ）を成膜し、Ｔｉ／Ｃｕの積層膜を形成する。ＴｉおよびＣｕは、例えばスパッタや蒸着法を用いて形成する。続いて、半導体基板１１の裏面（面１１Ｓ２）上にレジストを形成し、配線１７としてのパターニングを行う。次に、例えば電界めっきを用いてＣｕ膜１７Ｂを形成したのち、レジストを剥離し、Ｔｉ／Ｃｕの積層膜からなるシード層１７ＡおよびＣｕ膜１７Ｂをエッチングする。これにより、半導体基板１１の裏面（面１１Ｓ２）の一部および開口１１Ｈの側面および底面を覆う配線１７が形成される。
次に、図５Ｈに示したように、開口１１Ｈを埋設すると共に、半導体基板１１の裏面（面１１Ｓ２）を覆うソルダーマスク１８Ｂを形成し、半導体基板１１の裏面（面１１Ｓ２）上に設けられた配線１７に対応する位置にソルダーマスク１８Ｂを貫通する開口１８Ｈを設け、この開口１８Ｈに、例えばめっきによりＣｕを埋設してビアＶ１を設ける。最後に、ビアＶ１上に半田ボール１９を形成し、ダイシングにより個片化を行う。以上により、図１に示したセンサモジュール１が完成する。
（１−３．作用・効果）
前述したように、センサチップの大面積化および高解像度化に伴い、カメラモジュールは大型化する傾向にある。カメラモジュールは、大面積化および高解像度化に従い周辺歪が増大する。周辺歪の増大には、例えば、非球面レンズを採用したり、レンズの枚数を増やすことで対応する試みがなされており、レンズモジュール設計が複雑になる。一方、スマートフォン等のモバイル機器においては、デザイン上の観点から、小型化および薄型化が望まれており、カメラモジュールの低背化が求められている。
これに対して、本実施の形態のセンサモジュール１では、複数の受光素子１２が配列されたセンサ基板１０の受光面（面１１Ｓ１）に、樹脂層３０を介して、光入射面（面２０Ｓ１）に、凹部２０Ｘ１または凸部２０Ｘ２が形成された凹凸領域２０Ａおよび表面が平坦な平坦領域２０Ｂを有する光透過基板２０を貼り合わせるようにした。これにより、この光透過基板２０をレンズとして用いることが可能となり、例えば、カメラモジュールにおいて、センサモジュールの受光面側に配設されるレンズモジュールの設計を簡略化することが可能となる。一例として、レンズモジュールを構成するレンズの枚数を削減することが可能となる。
以上により、本実施の形態のセンサモジュール１では、光透過基板２０がレンズモジュール機能の一端を担うため、レンズモジュールを構成するレンズの層数が削減され、カメラモジュールの低背化を実現することが可能となる。
また、上述した複雑なレンズモジュール設計では、製造技術の難しさおよびそれに伴い製造歩留まりが低下するという問題があった。これに対して、本実施の形態では、レンズモジュールの設計を簡略化することができるため、製造歩留まりを向上させることが可能となる。
更に、本実施の形態のセンサモジュール１では、例えば、光透過基板２０の凹凸領域２０Ａに凹部２０Ｘ１または凸部２０Ｘ２を形成することにより、センサ性能を十分に引き出すことが可能となる。例えば、凹凸領域２０Ａに凸部２０Ｘ２を設けた場合には、入射光の光軸を広げることができるため、小さなレンズモジュールを大面積のセンサに適用することが可能となる。
更にまた、本実施の形態では、凹凸領域２０Ａの周囲に表面が平坦な平坦領域２０Ｂを設けるようにしたので、光透過基板２０およびセンサモジュール１の取り扱い性を向上させることが可能となる。
次に、第２〜第４の実施の形態および変形例（変形例１〜３）について説明する。なお、第１の実施の形態のセンサモジュール１に対応する構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
＜２．第２の実施の形態＞
図６Ａは、本開示の第２の実施の形態に係るセンサモジュール（センサモジュール２）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図６Ｂは、本開示の第２の実施の形態に係るセンサモジュール２の断面構成の他の例を模式的に表したものである。センサモジュール２は、上記第１の実施の形態におけるセンサモジュール１と同様に、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等であり、所謂ＷＣＳＰ構造を有するものである。本実施の形態のセンサモジュール２は、光透過基板２０の凹凸領域２０Ａおよび平坦な平坦領域２０Ｂが設けられた光入射面（面２０Ｓ１）に平坦化部材２１が設けられ、光入射面（面２０Ｓ１）が平坦化されている点が上記第１の実施の形態とは異なる。
平坦化部材２１は、光透過基板２０の光入射面（面２０Ｓ１）に形成された凹凸形状を埋設し、表面を平坦化するためのものである。平坦化部材２１は、光透過基板２０とは異なる屈折率を有する光透過性を有する材料を用いて形成されている。例えば、平坦化部材２１は、光透過基板２０よりも屈折率の低い材料を用いて形成されていることが好ましく、例えば、光透過基板２０が屈折率１．２〜１．９のガラス基板で構成されている場合には、平坦化部材２１には、例えば空気の屈折率に近い、屈折率１．０程度の材料を用いることが好ましい。このような材料としては、例えば、特殊なアクリレート、フッ素樹脂、エポキシ等の樹脂材料が挙げられる。
センサモジュール２は、例えば、光透過基板２０の面（面２０Ｓ１）に凹部２０Ｘ１または凸部２０Ｘ２を形成し、その表面にエポキシ樹脂を塗布したのち、スキージ等で平坦化して平坦化部材２１を形成したのち、上記第１の実施の形態と同様の方法を用いて形成することができる。なお、平坦化部材２１は、例えば、凹部２０Ｘ１が形成された光透過基板２０の面（面２０Ｓ１）に上に、例えば、エポキシ樹脂を凹部２０Ｘ１の深さ以上に滴下し、乾燥させたのち、光透過基板２０の面（面２０Ｓ１）と同一面まで樹脂層を研削して形成するようにしてもよい。
以上のように、本実施の形態のセンサモジュール２では、光透過基板２０の光入射面（面２０Ｓ１）に平坦化部材２１を形成し、光透過基板２０の表面を平坦化するようにしたので、上記第１の実施の形態の効果に加えて、例えば製造工程において、光透過基板２０をさらに容易に取り扱うことが可能となるという効果を奏する。これにより、例えば、製造歩留まりをさらに向上させることが可能となる。
＜３．第３の実施の形態＞
図７Ａは、本開示の第３の実施の形態に係るセンサモジュール（センサモジュール３）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図７Ｂは、本開示の第３の実施の形態に係るセンサモジュール３の断面構成の他の例を模式的に表したものである。センサモジュール３は、上記第１の実施の形態等におけるセンサモジュール１，２と同様に、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等であり、所謂ＷＣＳＰ構造を有するものである。本実施の形態のセンサモジュール３は、光透過基板２０の凹凸領域２０Ａおよび平坦な平坦領域２０Ｂを有する光入射面（面２０Ｓ１）上に機能層２２が設けられた点が上記第１の実施の形態とは異なる。
機能層２２は、例えば、反射防止膜や赤外カットフィルタ等の光学フィルム、あるいはバンドパスフィルタ等である。反射防止膜は、例えば、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2、ＳｉＯ2／Ｔａ2Ｏ5、ＳｉＯ2／Ａｌ2Ｏ3およびＳｉＯ2／ＭｇＦ2等の積層膜として形成することができる。赤外カットフィルタは、例えば、ＳｉＯ2／ＴｉＯ2の積層膜や、色素含有の吸収樹脂膜として形成することができる。
以上のように、本実施の形態のセンサモジュール３では、光透過基板２０の光入射面（面２０Ｓ１）に機能層２２を設けるようにしたので、上記第１の実施の形態の効果に加えて、例えば、機能層２２として反射防止膜を設けた場合には集光効率を向上させることが可能となる効果を奏する。また、機能層２２として赤外カットフィルタを設けた場合には色歪を低減させるという効果を奏する。
なお、本実施の形態のセンサモジュール３は、例えば上記第２の実施の形態と組み合わせた構成としてもよい。例えば、図８Ａに示したように、凹部２１Ｘ１が平坦化部材２１によって埋設されることにより平坦化された光入射面上に機能層２２を形成してもよい。あるいは、図８Ｂに示したように、凸部２０Ｘ２の周囲の平坦領域２０Ｂが平坦化部材２１によって埋設されることにより平坦化された光入射面上に機能層２２を形成してもよい。
＜４．第４の実施の形態＞
図９は、本開示の第４の実施の形態に係るセンサモジュール（センサモジュール４）の断面構成の一例を模式的に表したものである。センサモジュール４は、上記第１の実施の形態等におけるセンサモジュール１〜３と同様に、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等であり、所謂ＷＣＳＰ構造を有するものである。本実施の形態のセンサモジュール４は、センサ基板１０と光透過基板２０との間に、受光領域１０Ａに対応する領域に中空構造４０Ｘを有する樹脂層４０が設けられている点が上記第１の実施の形態とは異なる。なお、この中空構造４０Ｘは、センサモジュール４において所謂キャビティ構造を形成している。
このように、キャビティ構造を有するセンサモジュール４においても、センサ基板１０の受光面（面１１Ｓ１）上に、光入射面（面２０Ｓ１）に、凹部２０Ｘ１または凸部２０Ｘ２が形成された凹凸領域２０Ａおよび表面が平坦な平坦領域２０Ｂを有する光透過基板２０を配置することで、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜５．変形例＞
（５−１．変形例１）
図１０は、本開示の変形例（変形例１）に係るセンサモジュール（センサモジュール５）の断面構成の一例を模式的に表したものである。センサモジュール５は、上記第１の実施の形態等におけるセンサモジュール１〜４と同様に、例えば、裏面照射型（裏面受光型）のＣＣＤイメージセンサまたはＣＭＯＳイメージセンサ等であり、所謂Ｆａｎ−ｏｕｔ ＷＣＳＰ構造を有するものである。本変形例のセンサモジュール５は、例えば、上記第１の実施の形態等において半導体基板１１の表面（面１１Ｓ２）側に設けられていた配線（配線１７）が別途配線基板５０に設けられ、この配線基板５０が、センサ基板１０と光透過基板２０との間において、一部がセンサ基板１０および光透過基板２０よりも外側に延在するように配置された構成を有する。
配線基板５０は、例えばセンサ基板１０との対向面（面５０Ｓ２）側に配線５１が設けられている。この配線５１は、例えばセンサ基板１０と対向する位置において、ビアＶ２を介してセンサ基板１０の受光面（面１１Ｓ１）に設けられたパッド電極１５と電気的に接続され、センサ基板１０および光透過基板２０の外側において、例えば半田ボール５２を介して外部回路（図示せず）と電気的に接続されるようになっている。
（５−２．変形例２）
図１１は、本開示の変形例（変形例２）に係るセンサモジュール（センサモジュール６）の断面構成の一例を模式的に表したものである。センサモジュール６は、上記変形例１と同様に、所謂Ｆａｎ−ｏｕｔ ＷＣＳＰ構造を有するものであり、例えば、光透過基板６０が拡大して設けられ、上記第１の実施の形態等において半導体基板１１の表面（面１１Ｓ２）側に設けられていた配線（配線１７）が、光透過基板６０の面６０Ｓ２上に設けられたものである。
光透過基板６０の面６０Ｓ２上に設けられた配線６３は、センサ基板１０の周辺領域１０Ｂとの対向位置から、センサ基板１０の外側に延在して設けられている。この配線６３は、例えばセンサ基板１０の周辺領域１０Ｂと対向する位置において、ビアＶ３を介してセンサ基板１０の受光面（面１１Ｓ１）に設けられたパッド電極１５と電気的に接続され、センサ基板１０の外側において、例えば半田ボール６４を介して外部回路（図示せず）と電気的に接続されるようになっている。
以上のように、所謂Ｆａｎ−ｏｕｔ ＷＣＳＰ構造を有するセンサモジュール５，６においても、センサ基板１０の受光面（面１１Ｓ１）上に、光入射面（面２０Ｓ１あるいは、面６０Ｓ１）に、凹凸領域２０Ａ（あるいは凹凸領域６０Ａ）および表面が平坦な平坦領域２０Ｂ（あるいは平坦領域６０Ｂ）を有する光透過基板２０（あるいは光透過基板６０）を配置することで、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（５−３．変形例３）
図１２は、本開示の変形例（変形例３）に係るセンサモジュール（センサモジュール７）の断面構成の一例を模式的に表したものである。センサモジュール７は、貫通電極１６を用いずに、横引き出しで配線７３を受光面（面７１Ｓ１）側から表面（面７１Ｓ２）に引き出したものである。
センサ基板７０を構成する半導体基板７１は、例えば台形形状を有する。センサ基板７０の受光面（面７１Ｓ１）には、周辺領域７０Ｂにパッド電極７２が設けられている。パッド電極７２には、配線７３が接続されている。配線７３は、パッド電極７２上から半導体基板７１の側面を介して表面（面７１Ｓ２）に形成されている。半導体基板７１の表面（面７１Ｓ２）では、配線７３上に絶縁層７４が設けられており、絶縁層７４には、配線７３上にビアＶ４が埋設されている。配線７３は、このビアＶ４を介して外部回路と接続される半田ボール７６と電気的に接続されている。なお、半導体基板７１と配線７３との間には、絶縁膜７５が設けられている。
このように、所謂横引き出し（サイドｃｏｎｔａｃｔ）ＣＳＰ構造を有するセンサモジュール７においても、センサ基板７０の受光面（面７１Ｓ１）上に、光入射面（面２０Ｓ１）に、凹部２０Ｘ１または凸部２０Ｘ２が形成された凹凸領域２０Ａおよび表面が平坦な平坦領域２０Ｂを有する光透過基板２０を配置することで、上記第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
＜２．適用例＞
（適用例１）
図１３は、例えば、上記第１の実施の形態において説明したセンサモジュール１の全体構成を表したブロック図である。このセンサモジュール１は、ＣＭＯＳイメージセンサであり、センサ基板１０上に、撮像エリアとしての画素部（受光領域１０Ａ）を有すると共に、受光領域１０Ａの周辺領域１０Ｂに、例えば、行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４およびシステム制御部１３２からなる周辺回路部１３０を有している。
受光領域１０Ａは、例えば、行列状に２次元配置された複数の単位画素Ｐ（センサモジュール１に相当）を有している。この単位画素Ｐには、例えば、画素行ごとに画素駆動線Ｌread（具体的には行選択線およびリセット制御線）が配線され、画素列ごとに垂直信号線Ｌsigが配線されている。画素駆動線Ｌreadは、画素からの信号読み出しのための駆動信号を伝送するものである。画素駆動線Ｌreadの一端は、行走査部１３１の各行に対応した出力端に接続されている。
行走査部１３１は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、受光領域１０Ａの各単位画素Ｐを、例えば、行単位で駆動する画素駆動部である。行走査部１３１によって選択走査された画素行の各単位画素Ｐから出力される信号は、垂直信号線Ｌsigの各々を通して水平選択部１３３に供給される。水平選択部１３３は、垂直信号線Ｌsigごとに設けられたアンプや水平選択スイッチ等によって構成されている。
列走査部１３４は、シフトレジスタやアドレスデコーダ等によって構成され、水平選択部１３３の各水平選択スイッチを走査しつつ順番に駆動するものである。この列走査部１３４による選択走査により、垂直信号線Ｌsigの各々を通して伝送される各画素の信号が順番に水平信号線１３５に出力され、当該水平信号線１３５を通してセンサ基板１０の外部へ伝送される。
行走査部１３１、水平選択部１３３、列走査部１３４および水平信号線１３５からなる回路部分は、センサ基板１０上に直に形成されていてもよいし、あるいは外部制御ＩＣに配設されたものであってもよい。また、それらの回路部分は、ケーブル等により接続された他の基板に形成されていてもよい。
システム制御部１３２は、センサ基板１０の外部から与えられるクロックや、動作モードを指令するデータ等を受け取り、また、センサモジュール１の内部情報等のデータを出力するものである。システム制御部１３２はさらに、各種のタイミング信号を生成するタイミングジェネレータを有し、当該タイミングジェネレータで生成された各種のタイミング信号を基に行走査部１３１、水平選択部１３３および列走査部１３４等の周辺回路の駆動制御を行う。
（適用例２）
上記センサモジュール１は、例えば、デジタルスチルカメラやビデオカメラ等のカメラシステムや、撮像機能を有する携帯電話等、撮像機能を備えたあらゆるタイプの電子機器に適用することができる。図１４に、その一例として、電子機器１００（カメラ）の概略構成を示す。この電子機器１００は、例えば、静止画または動画を撮影可能なビデオカメラであり、センサモジュール１と、光学系（光学レンズ）２１０と、シャッタ装置２１１と、センサモジュール１およびシャッタ装置２１１を駆動する駆動部２１３と、信号処理部２１２とを有する。
光学系２１０は、被写体からの像光（入射光）をセンサモジュール１の画素部１ａへ導くものである。この光学系２１０は、複数の光学レンズから構成されていてもよい。シャッタ装置２１１は、センサモジュール１への光照射期間および遮光期間を制御するものである。駆動部２１３は、センサモジュール１の転送動作およびシャッタ装置２１１のシャッタ動作を制御するものである。信号処理部２１２は、センサモジュール１から出力された信号に対し、各種の信号処理を行うものである。信号処理後の映像信号Ｄoutは、メモリ等の記憶媒体に記憶されるか、あるいは、モニタ等に出力される。
更に、上記センサモジュール１は、下記電子機器（カプセル型内視鏡１０１００および車両等の移動体）にも適用することが可能である。
（適用例３）
＜体内情報取得システムへの応用例＞
更に、本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図１５は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る、カプセル型内視鏡を用いた患者の体内情報取得システムの概略的な構成の一例を示すブロック図である。
体内情報取得システム１０００１は、カプセル型内視鏡１０１００と、外部制御装置１０２００とから構成される。
カプセル型内視鏡１０１００は、検査時に、患者によって飲み込まれる。カプセル型内視鏡１０１００は、撮像機能及び無線通信機能を有し、患者から自然排出されるまでの間、胃や腸等の臓器の内部を蠕動運動等によって移動しつつ、当該臓器の内部の画像（以下、体内画像ともいう）を所定の間隔で順次撮像し、その体内画像についての情報を体外の外部制御装置１０２００に順次無線送信する。
外部制御装置１０２００は、体内情報取得システム１０００１の動作を統括的に制御する。また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信されてくる体内画像についての情報を受信し、受信した体内画像についての情報に基づいて、表示装置（図示せず）に当該体内画像を表示するための画像データを生成する。
体内情報取得システム１０００１では、このようにして、カプセル型内視鏡１０１００が飲み込まれてから排出されるまでの間、患者の体内の様子を撮像した体内画像を随時得ることができる。
カプセル型内視鏡１０１００と外部制御装置１０２００の構成及び機能についてより詳細に説明する。
カプセル型内視鏡１０１００は、カプセル型の筐体１０１０１を有し、その筐体１０１０１内には、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、給電部１０１１５、電源部１０１１６、及び制御部１０１１７が収納されている。
光源部１０１１１は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、撮像部１０１１２の撮像視野に対して光を照射する。
撮像部１０１１２は、撮像素子、及び当該撮像素子の前段に設けられる複数のレンズからなる光学系から構成される。観察対象である体組織に照射された光の反射光（以下、観察光という）は、当該光学系によって集光され、当該撮像素子に入射する。撮像部１０１１２では、撮像素子において、そこに入射した観察光が光電変換され、その観察光に対応する画像信号が生成される。撮像部１０１１２によって生成された画像信号は、画像処理部１０１１３に提供される。
画像処理部１０１１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサによって構成され、撮像部１０１１２によって生成された画像信号に対して各種の信号処理を行う。画像処理部１０１１３は、信号処理を施した画像信号を、ＲＡＷデータとして無線通信部１０１１４に提供する。
無線通信部１０１１４は、画像処理部１０１１３によって信号処理が施された画像信号に対して変調処理等の所定の処理を行い、その画像信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して外部制御装置１０２００に送信する。また、無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から、カプセル型内視鏡１０１００の駆動制御に関する制御信号を、アンテナ１０１１４Ａを介して受信する。無線通信部１０１１４は、外部制御装置１０２００から受信した制御信号を制御部１０１１７に提供する。
給電部１０１１５は、受電用のアンテナコイル、当該アンテナコイルに発生した電流から電力を再生する電力再生回路、及び昇圧回路等から構成される。給電部１０１１５では、いわゆる非接触充電の原理を用いて電力が生成される。
電源部１０１１６は、二次電池によって構成され、給電部１０１１５によって生成された電力を蓄電する。図１５では、図面が煩雑になることを避けるために、電源部１０１１６からの電力の供給先を示す矢印等の図示を省略しているが、電源部１０１１６に蓄電された電力は、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び制御部１０１１７に供給され、これらの駆動に用いられ得る。
制御部１０１１７は、ＣＰＵ等のプロセッサによって構成され、光源部１０１１１、撮像部１０１１２、画像処理部１０１１３、無線通信部１０１１４、及び、給電部１０１１５の駆動を、外部制御装置１０２００から送信される制御信号に従って適宜制御する。
外部制御装置１０２００は、ＣＰＵ，ＧＰＵ等のプロセッサ、又はプロセッサとメモリ等の記憶素子が混載されたマイクロコンピュータ若しくは制御基板等で構成される。外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００の制御部１０１１７に対して制御信号を、アンテナ１０２００Ａを介して送信することにより、カプセル型内視鏡１０１００の動作を制御する。カプセル型内視鏡１０１００では、例えば、外部制御装置１０２００からの制御信号により、光源部１０１１１における観察対象に対する光の照射条件が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、撮像条件（例えば、撮像部１０１１２におけるフレームレート、露出値等）が変更され得る。また、外部制御装置１０２００からの制御信号により、画像処理部１０１１３における処理の内容や、無線通信部１０１１４が画像信号を送信する条件（例えば、送信間隔、送信画像数等）が変更されてもよい。
また、外部制御装置１０２００は、カプセル型内視鏡１０１００から送信される画像信号に対して、各種の画像処理を施し、撮像された体内画像を表示装置に表示するための画像データを生成する。当該画像処理としては、例えば現像処理（デモザイク処理）、高画質化処理（帯域強調処理、超解像処理、ＮＲ（Noise reduction）処理及び／又は手ブレ補正処理等）、並びに／又は拡大処理（電子ズーム処理）等、各種の信号処理を行うことができる。外部制御装置１０２００は、表示装置の駆動を制御して、生成した画像データに基づいて撮像された体内画像を表示させる。あるいは、外部制御装置１０２００は、生成した画像データを記録装置（図示せず）に記録させたり、印刷装置（図示せず）に印刷出力させてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る体内情報取得システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、撮像部１０１１２に適用され得る。これにより、検出精度が向上する。
（適用例４）
＜４．内視鏡手術システムへの応用例＞
本開示に係る技術（本技術）は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、内視鏡手術システムに適用されてもよい。
図１６は、本開示に係る技術（本技術）が適用され得る内視鏡手術システムの概略的な構成の一例を示す図である。
図１６では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
内視鏡１１１００は、先端から所定の長さの領域が患者１１１３２の体腔内に挿入される鏡筒１１１０１と、鏡筒１１１０１の基端に接続されるカメラヘッド１１１０２と、から構成される。図示する例では、硬性の鏡筒１１１０１を有するいわゆる硬性鏡として構成される内視鏡１１１００を図示しているが、内視鏡１１１００は、軟性の鏡筒を有するいわゆる軟性鏡として構成されてもよい。
鏡筒１１１０１の先端には、対物レンズが嵌め込まれた開口部が設けられている。内視鏡１１１００には光源装置１１２０３が接続されており、当該光源装置１１２０３によって生成された光が、鏡筒１１１０１の内部に延設されるライトガイドによって当該鏡筒の先端まで導光され、対物レンズを介して患者１１１３２の体腔内の観察対象に向かって照射される。なお、内視鏡１１１００は、直視鏡であってもよいし、斜視鏡又は側視鏡であってもよい。
カメラヘッド１１１０２の内部には光学系及び撮像素子が設けられており、観察対象からの反射光（観察光）は当該光学系によって当該撮像素子に集光される。当該撮像素子によって観察光が光電変換され、観察光に対応する電気信号、すなわち観察像に対応する画像信号が生成される。当該画像信号は、ＲＡＷデータとしてカメラコントロールユニット（ＣＣＵ: Camera Control Unit）１１２０１に送信される。
ＣＣＵ１１２０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって構成され、内視鏡１１１００及び表示装置１１２０２の動作を統括的に制御する。さらに、ＣＣＵ１１２０１は、カメラヘッド１１１０２から画像信号を受け取り、その画像信号に対して、例えば現像処理（デモザイク処理）等の、当該画像信号に基づく画像を表示するための各種の画像処理を施す。
表示装置１１２０２は、ＣＣＵ１１２０１からの制御により、当該ＣＣＵ１１２０１によって画像処理が施された画像信号に基づく画像を表示する。
光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ（light emitting diode）等の光源から構成され、術部等を撮影する際の照射光を内視鏡１１１００に供給する。
入力装置１１２０４は、内視鏡手術システム１１０００に対する入力インタフェースである。ユーザは、入力装置１１２０４を介して、内視鏡手術システム１１０００に対して各種の情報の入力や指示入力を行うことができる。例えば、ユーザは、内視鏡１１１００による撮像条件（照射光の種類、倍率及び焦点距離等）を変更する旨の指示等を入力する。
処置具制御装置１１２０５は、組織の焼灼、切開又は血管の封止等のためのエネルギー処置具１１１１２の駆動を制御する。気腹装置１１２０６は、内視鏡１１１００による視野の確保及び術者の作業空間の確保の目的で、患者１１１３２の体腔を膨らめるために、気腹チューブ１１１１１を介して当該体腔内にガスを送り込む。レコーダ１１２０７は、手術に関する各種の情報を記録可能な装置である。プリンタ１１２０８は、手術に関する各種の情報を、テキスト、画像又はグラフ等各種の形式で印刷可能な装置である。
なお、内視鏡１１１００に術部を撮影する際の照射光を供給する光源装置１１２０３は、例えばＬＥＤ、レーザ光源又はこれらの組み合わせによって構成される白色光源から構成することができる。ＲＧＢレーザ光源の組み合わせにより白色光源が構成される場合には、各色（各波長）の出力強度及び出力タイミングを高精度に制御することができるため、光源装置１１２０３において撮像画像のホワイトバランスの調整を行うことができる。また、この場合には、ＲＧＢレーザ光源それぞれからのレーザ光を時分割で観察対象に照射し、その照射タイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御することにより、ＲＧＢそれぞれに対応した画像を時分割で撮像することも可能である。当該方法によれば、当該撮像素子にカラーフィルタを設けなくても、カラー画像を得ることができる。
また、光源装置１１２０３は、出力する光の強度を所定の時間ごとに変更するようにその駆動が制御されてもよい。その光の強度の変更のタイミングに同期してカメラヘッド１１１０２の撮像素子の駆動を制御して時分割で画像を取得し、その画像を合成することにより、いわゆる黒つぶれ及び白とびのない高ダイナミックレンジの画像を生成することができる。
また、光源装置１１２０３は、特殊光観察に対応した所定の波長帯域の光を供給可能に構成されてもよい。特殊光観察では、例えば、体組織における光の吸収の波長依存性を利用して、通常の観察時における照射光（すなわち、白色光）に比べて狭帯域の光を照射することにより、粘膜表層の血管等の所定の組織を高コントラストで撮影する、いわゆる狭帯域光観察（Narrow Band Imaging）が行われる。あるいは、特殊光観察では、励起光を照射することにより発生する蛍光により画像を得る蛍光観察が行われてもよい。蛍光観察では、体組織に励起光を照射し当該体組織からの蛍光を観察すること（自家蛍光観察）、又はインドシアニングリーン（ICG）等の試薬を体組織に局注するとともに当該体組織にその試薬の蛍光波長に対応した励起光を照射し蛍光像を得ること等を行うことができる。光源装置１１２０３は、このような特殊光観察に対応した狭帯域光及び／又は励起光を供給可能に構成され得る。
図１７は、図１６に示すカメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１の機能構成の一例を示すブロック図である。
カメラヘッド１１１０２は、レンズユニット１１４０１と、撮像部１１４０２と、駆動部１１４０３と、通信部１１４０４と、カメラヘッド制御部１１４０５と、を有する。ＣＣＵ１１２０１は、通信部１１４１１と、画像処理部１１４１２と、制御部１１４１３と、を有する。カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１とは、伝送ケーブル１１４００によって互いに通信可能に接続されている。
レンズユニット１１４０１は、鏡筒１１１０１との接続部に設けられる光学系である。鏡筒１１１０１の先端から取り込まれた観察光は、カメラヘッド１１１０２まで導光され、当該レンズユニット１１４０１に入射する。レンズユニット１１４０１は、ズームレンズ及びフォーカスレンズを含む複数のレンズが組み合わされて構成される。
撮像部１１４０２を構成する撮像素子は、１つ（いわゆる単板式）であってもよいし、複数（いわゆる多板式）であってもよい。撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、例えば各撮像素子によってＲＧＢそれぞれに対応する画像信号が生成され、それらが合成されることによりカラー画像が得られてもよい。あるいは、撮像部１１４０２は、３Ｄ（dimensional）表示に対応する右目用及び左目用の画像信号をそれぞれ取得するための１対の撮像素子を有するように構成されてもよい。３Ｄ表示が行われることにより、術者１１１３１は術部における生体組織の奥行きをより正確に把握することが可能になる。なお、撮像部１１４０２が多板式で構成される場合には、各撮像素子に対応して、レンズユニット１１４０１も複数系統設けられ得る。
また、撮像部１１４０２は、必ずしもカメラヘッド１１１０２に設けられなくてもよい。例えば、撮像部１１４０２は、鏡筒１１１０１の内部に、対物レンズの直後に設けられてもよい。
駆動部１１４０３は、アクチュエータによって構成され、カメラヘッド制御部１１４０５からの制御により、レンズユニット１１４０１のズームレンズ及びフォーカスレンズを光軸に沿って所定の距離だけ移動させる。これにより、撮像部１１４０２による撮像画像の倍率及び焦点が適宜調整され得る。
通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４０４は、撮像部１１４０２から得た画像信号をＲＡＷデータとして伝送ケーブル１１４００を介してＣＣＵ１１２０１に送信する。
また、通信部１１４０４は、ＣＣＵ１１２０１から、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を受信し、カメラヘッド制御部１１４０５に供給する。当該制御信号には、例えば、撮像画像のフレームレートを指定する旨の情報、撮像時の露出値を指定する旨の情報、並びに／又は撮像画像の倍率及び焦点を指定する旨の情報等、撮像条件に関する情報が含まれる。
なお、上記のフレームレートや露出値、倍率、焦点等の撮像条件は、ユーザによって適宜指定されてもよいし、取得された画像信号に基づいてＣＣＵ１１２０１の制御部１１４１３によって自動的に設定されてもよい。後者の場合には、いわゆるＡＥ（Auto Exposure）機能、ＡＦ（Auto Focus）機能及びＡＷＢ（Auto White Balance）機能が内視鏡１１１００に搭載されていることになる。
カメラヘッド制御部１１４０５は、通信部１１４０４を介して受信したＣＣＵ１１２０１からの制御信号に基づいて、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御する。
通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２との間で各種の情報を送受信するための通信装置によって構成される。通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２から、伝送ケーブル１１４００を介して送信される画像信号を受信する。
また、通信部１１４１１は、カメラヘッド１１１０２に対して、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を送信する。画像信号や制御信号は、電気通信や光通信等によって送信することができる。
画像処理部１１４１２は、カメラヘッド１１１０２から送信されたＲＡＷデータである画像信号に対して各種の画像処理を施す。
制御部１１４１３は、内視鏡１１１００による術部等の撮像、及び、術部等の撮像により得られる撮像画像の表示に関する各種の制御を行う。例えば、制御部１１４１３は、カメラヘッド１１１０２の駆動を制御するための制御信号を生成する。
また、制御部１１４１３は、画像処理部１１４１２によって画像処理が施された画像信号に基づいて、術部等が映った撮像画像を表示装置１１２０２に表示させる。この際、制御部１１４１３は、各種の画像認識技術を用いて撮像画像内における各種の物体を認識してもよい。例えば、制御部１１４１３は、撮像画像に含まれる物体のエッジの形状や色等を検出することにより、鉗子等の術具、特定の生体部位、出血、エネルギー処置具１１１１２の使用時のミスト等を認識することができる。制御部１１４１３は、表示装置１１２０２に撮像画像を表示させる際に、その認識結果を用いて、各種の手術支援情報を当該術部の画像に重畳表示させてもよい。手術支援情報が重畳表示され、術者１１１３１に提示されることにより、術者１１１３１の負担を軽減することや、術者１１１３１が確実に手術を進めることが可能になる。
カメラヘッド１１１０２及びＣＣＵ１１２０１を接続する伝送ケーブル１１４００は、電気信号の通信に対応した電気信号ケーブル、光通信に対応した光ファイバ、又はこれらの複合ケーブルである。
ここで、図示する例では、伝送ケーブル１１４００を用いて有線で通信が行われていたが、カメラヘッド１１１０２とＣＣＵ１１２０１との間の通信は無線で行われてもよい。
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１１４０２に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、検出精度が向上する。
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
（適用例５）
＜移動体への応用例＞
本開示に係る技術は、様々な製品へ応用することができる。例えば、本開示に係る技術は、自動車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、自動二輪車、自転車、パーソナルモビリティ、飛行機、ドローン、船舶、ロボット、建設機械、農業機械（トラクター）などのいずれかの種類の移動体に搭載される装置として実現されてもよい。
図１８は、本開示に係る技術が適用され得る移動体制御システムの一例である車両制御システムの概略的な構成例を示すブロック図である。
車両制御システム１２０００は、通信ネットワーク１２００１を介して接続された複数の電子制御ユニットを備える。図１８に示した例では、車両制御システム１２０００は、駆動系制御ユニット１２０１０、ボディ系制御ユニット１２０２０、車外情報検出ユニット１２０３０、車内情報検出ユニット１２０４０、及び統合制御ユニット１２０５０を備える。また、統合制御ユニット１２０５０の機能構成として、マイクロコンピュータ１２０５１、音声画像出力部１２０５２、及び車載ネットワークＩ／Ｆ（interface）１２０５３が図示されている。
駆動系制御ユニット１２０１０は、各種プログラムにしたがって車両の駆動系に関連する装置の動作を制御する。例えば、駆動系制御ユニット１２０１０は、内燃機関又は駆動用モータ等の車両の駆動力を発生させるための駆動力発生装置、駆動力を車輪に伝達するための駆動力伝達機構、車両の舵角を調節するステアリング機構、及び、車両の制動力を発生させる制動装置等の制御装置として機能する。
ボディ系制御ユニット１２０２０は、各種プログラムにしたがって車体に装備された各種装置の動作を制御する。例えば、ボディ系制御ユニット１２０２０は、キーレスエントリシステム、スマートキーシステム、パワーウィンドウ装置、あるいは、ヘッドランプ、バックランプ、ブレーキランプ、ウィンカー又はフォグランプ等の各種ランプの制御装置として機能する。この場合、ボディ系制御ユニット１２０２０には、鍵を代替する携帯機から発信される電波又は各種スイッチの信号が入力され得る。ボディ系制御ユニット１２０２０は、これらの電波又は信号の入力を受け付け、車両のドアロック装置、パワーウィンドウ装置、ランプ等を制御する。
車外情報検出ユニット１２０３０は、車両制御システム１２０００を搭載した車両の外部の情報を検出する。例えば、車外情報検出ユニット１２０３０には、撮像部１２０３１が接続される。車外情報検出ユニット１２０３０は、撮像部１２０３１に車外の画像を撮像させるとともに、撮像された画像を受信する。車外情報検出ユニット１２０３０は、受信した画像に基づいて、人、車、障害物、標識又は路面上の文字等の物体検出処理又は距離検出処理を行ってもよい。
撮像部１２０３１は、光を受光し、その光の受光量に応じた電気信号を出力する光センサである。撮像部１２０３１は、電気信号を画像として出力することもできるし、測距の情報として出力することもできる。また、撮像部１２０３１が受光する光は、可視光であっても良いし、赤外線等の非可視光であっても良い。
車内情報検出ユニット１２０４０は、車内の情報を検出する。車内情報検出ユニット１２０４０には、例えば、運転者の状態を検出する運転者状態検出部１２０４１が接続される。運転者状態検出部１２０４１は、例えば運転者を撮像するカメラを含み、車内情報検出ユニット１２０４０は、運転者状態検出部１２０４１から入力される検出情報に基づいて、運転者の疲労度合い又は集中度合いを算出してもよいし、運転者が居眠りをしていないかを判別してもよい。
マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車内外の情報に基づいて、駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置の制御目標値を演算し、駆動系制御ユニット１２０１０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両の衝突回避あるいは衝撃緩和、車間距離に基づく追従走行、車速維持走行、車両の衝突警告、又は車両のレーン逸脱警告等を含むＡＤＡＳ（Advanced Driver Assistance System）の機能実現を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０又は車内情報検出ユニット１２０４０で取得される車両の周囲の情報に基づいて駆動力発生装置、ステアリング機構又は制動装置等を制御することにより、運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
また、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で取得される車外の情報に基づいて、ボディ系制御ユニット１２０２０に対して制御指令を出力することができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車外情報検出ユニット１２０３０で検知した先行車又は対向車の位置に応じてヘッドランプを制御し、ハイビームをロービームに切り替える等の防眩を図ることを目的とした協調制御を行うことができる。
音声画像出力部１２０５２は、車両の搭乗者又は車外に対して、視覚的又は聴覚的に情報を通知することが可能な出力装置へ音声及び画像のうちの少なくとも一方の出力信号を送信する。図１８の例では、出力装置として、オーディオスピーカ１２０６１、表示部１２０６２及びインストルメントパネル１２０６３が例示されている。表示部１２０６２は、例えば、オンボードディスプレイ及びヘッドアップディスプレイの少なくとも一つを含んでいてもよい。
図１９は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図１９では、撮像部１２０３１として、撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５を有する。
撮像部１２１０１，１２１０２，１２１０３，１２１０４，１２１０５は、例えば、車両１２１００のフロントノーズ、サイドミラー、リアバンパ、バックドア及び車室内のフロントガラスの上部等の位置に設けられる。フロントノーズに備えられる撮像部１２１０１及び車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として車両１２１００の前方の画像を取得する。サイドミラーに備えられる撮像部１２１０２，１２１０３は、主として車両１２１００の側方の画像を取得する。リアバンパ又はバックドアに備えられる撮像部１２１０４は、主として車両１２１００の後方の画像を取得する。車室内のフロントガラスの上部に備えられる撮像部１２１０５は、主として先行車両又は、歩行者、障害物、信号機、交通標識又は車線等の検出に用いられる。
なお、図１９には、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮影範囲の一例が示されている。撮像範囲１２１１１は、フロントノーズに設けられた撮像部１２１０１の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１２，１２１１３は、それぞれサイドミラーに設けられた撮像部１２１０２，１２１０３の撮像範囲を示し、撮像範囲１２１１４は、リアバンパ又はバックドアに設けられた撮像部１２１０４の撮像範囲を示す。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４で撮像された画像データが重ね合わせられることにより、車両１２１００を上方から見た俯瞰画像が得られる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、距離情報を取得する機能を有していてもよい。例えば、撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、複数の撮像素子からなるステレオカメラであってもよいし、位相差検出用の画素を有する撮像素子であってもよい。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を基に、撮像範囲１２１１１ないし１２１１４内における各立体物までの距離と、この距離の時間的変化（車両１２１００に対する相対速度）を求めることにより、特に車両１２１００の進行路上にある最も近い立体物で、車両１２１００と略同じ方向に所定の速度（例えば、０ｋｍ／ｈ以上）で走行する立体物を先行車として抽出することができる。さらに、マイクロコンピュータ１２０５１は、先行車の手前に予め確保すべき車間距離を設定し、自動ブレーキ制御（追従停止制御も含む）や自動加速制御（追従発進制御も含む）等を行うことができる。このように運転者の操作に拠らずに自律的に走行する自動運転等を目的とした協調制御を行うことができる。
例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４から得られた距離情報を元に、立体物に関する立体物データを、２輪車、普通車両、大型車両、歩行者、電柱等その他の立体物に分類して抽出し、障害物の自動回避に用いることができる。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、車両１２１００の周辺の障害物を、車両１２１００のドライバが視認可能な障害物と視認困難な障害物とに識別する。そして、マイクロコンピュータ１２０５１は、各障害物との衝突の危険度を示す衝突リスクを判断し、衝突リスクが設定値以上で衝突可能性がある状況であるときには、オーディオスピーカ１２０６１や表示部１２０６２を介してドライバに警報を出力することや、駆動系制御ユニット１２０１０を介して強制減速や回避操舵を行うことで、衝突回避のための運転支援を行うことができる。
撮像部１２１０１ないし１２１０４の少なくとも１つは、赤外線を検出する赤外線カメラであってもよい。例えば、マイクロコンピュータ１２０５１は、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在するか否かを判定することで歩行者を認識することができる。かかる歩行者の認識は、例えば赤外線カメラとしての撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像における特徴点を抽出する手順と、物体の輪郭を示す一連の特徴点にパターンマッチング処理を行って歩行者か否かを判別する手順によって行われる。マイクロコンピュータ１２０５１が、撮像部１２１０１ないし１２１０４の撮像画像中に歩行者が存在すると判定し、歩行者を認識すると、音声画像出力部１２０５２は、当該認識された歩行者に強調のための方形輪郭線を重畳表示するように、表示部１２０６２を制御する。また、音声画像出力部１２０５２は、歩行者を示すアイコン等を所望の位置に表示するように表示部１２０６２を制御してもよい。
以上、第１〜第４の実施の形態および変形例１〜３ならびに適用例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。
なお、本開示は、以下のような構成であってもよい。以下の構成の本技術によれば、センサ基板の受光面上に、受光面と対向する一の面とは反対側の他の面に、表面が平坦な平坦領域および凹部または凸部が形成された凹凸領域を有する光透過基板を設けるようにしたので、この光透過基板をレンズとして用いることが可能となる。よって、例えば、カメラモジュールにおいて、センサモジュールの受光面側に配設されるレンズモジュールの設計を簡略化することができ、カメラモジュールの低背化を実現することが可能となる。
（１）
複数の受光素子が配列された受光面を有するセンサ基板と、
前記受光面上に設けられると共に、前記センサ基板の受光面と対向する一の面とは反対側の他の面に、表面が平坦な平坦領域および凹部または凸部が形成された凹凸領域を有する光透過基板と
を備えたセンサモジュール。
（２）
前記光透過基板は、前記凹凸領域を中央に有し、その周囲に前記平坦領域を有する、前記（１）に記載のセンサモジュール。
（３）
前記センサ基板は、前記複数の受光素子が配列された受光領域を有し、
前記凹凸領域は、前記受光領域と対向する位置に設けられ、
平面視において、前記受光領域は前記凹凸領域に覆われている、前記（１）または（２）に記載のセンサモジュール。
（４）
前記光透過基板は、前記凹凸領域に形成された前記凹部または前記凸部を埋設する平坦化部材を前記他の面上に有する、前記（１）乃至（３）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（５）
前記平坦化部材は、前記光透過基板とは異なる屈折率を有する、前記（４）に記載のセンサモジュール。
（６）
前記光透過基板は、前記センサ基板以上の厚みを有する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（７）
前記センサ基板と前記光透過基板とは、樹脂層を介して貼り合わされている、前記（１）乃至（６）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（８）
前記センサ基板は、前記複数の受光素子が配列された受光領域を有し、
前記樹脂層は、前記受光領域と対向する位置に中空構造を有する、前記（７）に記載のセンサモジュール。
（９）
前記光透過基板は、側面に遮光膜を有する、前記（１）乃至（８）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（１０）
前記光透過基板は、前記平坦領域上に遮光膜を有する、前記（１）乃至（９）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（１１）
前記光透過基板は、前記他の面に機能層が形成されている、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（１２）
前記機能層は、反射防止膜、赤外カットフィルタおよびバンドパスフィルタのうちの少なくとも１種である、前記（１１）に記載のセンサモジュール。
（１３）
前記光透過基板は、ガラス基板およびアクリル樹脂のうちのいずれかである、前記（１）乃至（１２）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（１４）
前記センサ基板は、前記受光面とは反対側の面に配線層を有する、前記（１）乃至（１３）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（１５）
前記光透過基板は、前記センサ基板よりも大きい、前記（１）乃至（１４）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（１６）
さらに、配線が形成された配線基板を有し、
前記配線基板は、前記センサ基板と前記光透過基板との間の、平面視において、前記センサ基板の周縁に配置されている、前記（１）乃至（１５）のうちのいずれかに記載のセンサモジュール。
（１７）
センサモジュールを備え、
前記センサモジュールは、
複数の受光素子が配列された受光面を有するセンサ基板と、
前記受光面上に設けられると共に、前記センサ基板の受光面と対向する一の面とは反対側の他の面に、表面が平坦な平坦領域および凹部または凸部が形成された凹凸領域を有する光透過基板と
を有する電子機器。
１，２，３，４，５，６，７…センサモジュール、１０Ａ…受光領域、１０Ｂ…周辺領域、１０…センサ基板、１１…半導体基板、１２…受光素子、１３…カラーフィルタ、１４…オンチップレンズ、１５…パッド電極、１６…貫通電極、１７…配線、１８…絶縁層、９…はんだボール、２０…光透過基板、２０Ａ…凹凸領域、２０Ｂ…平坦領域、２０Ｘ１…凹部、２０Ｘ２…凸部、２１…平坦化部材、２２…機能層、２３…遮光膜、３０…樹脂層、１００…電子機器。

Claims (17)

  1. 複数の受光素子が配列された受光面を有するセンサ基板と、
    前記受光面上に設けられると共に、前記センサ基板の受光面と対向する一の面とは反対側の他の面に、表面が平坦な平坦領域および凹部または凸部が形成された凹凸領域を有する光透過基板と
    を備えたセンサモジュール。
  2. 前記光透過基板は、前記凹凸領域を中央に有し、その周囲に前記平坦領域を有する、請求項１に記載のセンサモジュール。
  3. 前記センサ基板は、前記複数の受光素子が配列された受光領域を有し、
    前記凹凸領域は、前記受光領域と対向する位置に設けられ、
    平面視において、前記受光領域は前記凹凸領域に覆われている、請求項１に記載のセンサモジュール。
  4. 前記光透過基板は、前記凹凸領域に形成された前記凹部または前記凸部を埋設する平坦化部材を前記他の面上に有する、請求項１に記載のセンサモジュール。
  5. 前記平坦化部材は、前記光透過基板とは異なる屈折率を有する、請求項４に記載のセンサモジュール。
  6. 前記光透過基板は、前記センサ基板以上の厚みを有する、請求項１に記載のセンサモジュール。
  7. 前記センサ基板と前記光透過基板とは、樹脂層を介して貼り合わされている、請求項１に記載のセンサモジュール。
  8. 前記センサ基板は、前記複数の受光素子が配列された受光領域を有し、
    前記樹脂層は、前記受光領域と対向する位置に中空構造を有する、請求項７に記載のセンサモジュール。
  9. 前記光透過基板は、側面に遮光膜を有する、請求項１に記載のセンサモジュール。
  10. 前記光透過基板は、前記平坦領域上に遮光膜を有する、請求項１に記載のセンサモジュール。
  11. 前記光透過基板は、前記他の面に機能層が形成されている、請求項１に記載のセンサモジュール。
  12. 前記機能層は、反射防止膜、赤外カットフィルタおよびバンドパスフィルタのうちの少なくとも１種である、請求項１１に記載のセンサモジュール。
  13. 前記光透過基板は、ガラス基板およびアクリル樹脂のうちのいずれかである、請求項１に記載のセンサモジュール。
  14. 前記センサ基板は、前記受光面とは反対側の面に配線層を有する、請求項１に記載のセンサモジュール。
  15. 前記光透過基板は、前記センサ基板よりも大きい、請求項１に記載のセンサモジュール。
  16. さらに、配線が形成された配線基板を有し、
    前記配線基板は、前記センサ基板と前記光透過基板との間の、平面視において、前記センサ基板の周縁に配置されている、請求項１に記載のセンサモジュール。
  17. センサモジュールを備え、
    前記センサモジュールは、
    複数の受光素子が配列された受光面を有するセンサ基板と、
    前記受光面上に設けられると共に、前記センサ基板の受光面と対向する一の面とは反対側の他の面に、表面が平坦な平坦領域および凹部または凸部が形成された凹凸領域を有する光透過基板と
    を有する電子機器。
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