JP2023040823A - 撮像装置および電子機器 - Google Patents

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Abstract

【課題】動作性能を損なうことなく面内方向の小型化が実現可能な撮像装置を提供する。【解決手段】この撮像装置は、基体と、画素アレイ部と、第１同色画素間壁部材と、画素間遮光膜とを備える。画素アレイ部は、複数の第１色画素と複数の第２色画素とが基体に配列されたものである。複数の第１色画素は、第１カラーフィルタおよび第１カラーフィルタを透過した第１の色光を受光して光電変換を行う第１光電変換部をそれぞれ含んで隣り合っている。複数の第２色画素は、第２カラーフィルタおよび前記第２カラーフィルタを透過した第２の色光を受光して光電変換を行う第２光電変換部をそれぞれ含んで隣り合っている。第１同色画素間壁部材は、複数の第１カラーフィルタ同士の隙間に位置し、第１カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する。画素間遮光膜は、複数の第１色画素と複数の第２色画素との隙間に位置し、画素アレイ部に入射する光の透過を抑制する。【選択図】図３

Description

本開示は、光電変換を行うことで撮像を行う撮像装置および、その撮像装置を備えた電子機器に関する。
これまでに、本出願人は、隣り合う画素のカラーフィルタ同士の隙間に、カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する素子分離部を設けるようにした固体撮像装置を提案している（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１４／０２１１１５号明細書
ところで、このような撮像装置では、光入射方向と直交する面内方向における寸法の縮小化が要求される。
したがって、動作性能を損なうことなく面内方向の小型化に適する撮像装置、およびそのような撮像装置を備えた電子機器を提供することが望まれる。
本開示の一実施形態としての撮像装置は、基体と、画素アレイ部と、第１同色画素間壁部材と、画素間遮光膜とを備える。画素アレイ部は、複数の第１色画素と複数の第２色画素とが基体に配列されたものである。複数の第１色画素は、第１カラーフィルタおよび第１カラーフィルタを透過した第１の色光を受光して光電変換を行う第１光電変換部をそれぞれ含んで隣り合っている。複数の第２色画素は、第２カラーフィルタおよび前記第２カラーフィルタを透過した第２の色光を受光して光電変換を行う第２光電変換部をそれぞれ含んで隣り合っている。第１同色画素間壁部材は、複数の第１カラーフィルタ同士の隙間に位置し、第１カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する。画素間遮光膜は、複数の第１色画素と複数の第２色画素との隙間に位置し、画素アレイ部に入射する光の透過を抑制する。
また、本開示の一実施形態としての電子機器は、上記撮像装置を備えたものである。
本開示の一実施形態としての撮像装置および電子機器では、上記の構成により、第１カラーフィルタを透過する光が第１光電変換部へ効率的に入射するようになる。また、第１色画素に入射した光が第２色画素へ漏れにくくなり、第２色画素に入射した光が第１色画素へ漏れにくくなる。
本開示の一実施の形態に係る撮像装置の構成例を示すブロック図である。 図１に示した撮像装置における一のセンサ画素の回路構成を表す回路図である。 図１に示した撮像装置の画素アレイ部の一部の平面構成を模式的に表す平面図である。 図３に示した画素アレイ部の断面構成を模式的に表す第１の断面図である。 図３に示した画素アレイ部の断面構成を模式的に表す第２の断面図である。 図１に示した撮像装置の第１の変形例としての画素アレイ部の一部の平面構成を模式的に表す平面図である。 図５に示した画素アレイ部の断面構成を模式的に表す第１の断面図である。 図５に示した画素アレイ部の断面構成を模式的に表す第２の断面図である。 図１に示した撮像装置の第２の変形例としての画素アレイ部の一部の平面構成を模式的に表す平面図である。 図１に示した撮像装置の第３の変形例としての画素アレイ部の一部を拡大して表した第１の断面図である。 図１に示した撮像装置の第３の変形例としての画素アレイ部の一部を拡大して表した第２の断面図である。 本開示の一実施の形態に係る撮像装置を備えた電子機器の全体構成例を表す概略図である。 車両制御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。 車外情報検出部及び撮像部の設置位置の一例を示す説明図である。 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。 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。 本開示の第４の変形例としての画素アレイ部の一部の平面構成を模式的に表す平面図である。 本開示の第５の変形例としての画素アレイ部の一部の断面構成を拡大して模式的に表す断面図である。 本開示の第６の変形例としての画素アレイ部の一部の断面構成を拡大して模式的に表す断面図である。 本開示の第７の変形例としての画素アレイ部の一部の断面構成を拡大して模式的に表す断面図である。 本開示の第８の変形例としての画素アレイ部の一部の断面構成を拡大して模式的に表す断面図である。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．一実施の形態
異色画素間のみに画素間遮光膜を設けるようにした固体撮像装置の例。
２．一実施の形態の変形例
３．電子機器への適用例
４．移動体への適用例
５．内視鏡手術システムへの応用例
６．その他の変形例
＜１．一実施の形態＞
［固体撮像装置１０１の構成］
図１は、本技術の第１の実施の形態に係る固体撮像装置１０１の機能の構成例を示すブロック図である。
固体撮像装置１０１は、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサなどの、いわゆるグローバルシャッタ方式の裏面照射型イメージセンサである。固体撮像装置１０１は、被写体からの光を受光して光電変換し、画像信号を生成することで画像を撮像するものである。
グローバルシャッタ方式とは、基本的には全画素同時に露光を開始し、全画素同時に露光を終了するグローバル露光を行う方式である。ここで、全画素とは、画像に現れる部分の画素の全てということであり、ダミー画素等は除外される。また、時間差や画像の歪みが問題にならない程度に十分小さければ、全画素同時ではなく、複数行（例えば、数十行）単位でグローバル露光を行いながら、グローバル露光を行う領域を移動する方式もグローバルシャッタ方式に含まれる。また、画像に表れる部分の画素の全てでなく、所定領域の画素に対してグローバル露光を行う方式もグローバルシャッタ方式に含まれる。
裏面照射型イメージセンサとは、被写体からの光を受光して電気信号に変換するフォトダイオード等の光電変換部が、被写体からの光が入射する受光面と、各画素を駆動させるトランジスタ等の配線が設けられた配線層との間に設けられている構成のイメージセンサをいう。
固体撮像装置１０１は、例えば、画素アレイ部１１１、垂直駆動部１１２、カラム信号処理部１１３、水平駆動部１１４、システム制御部１１５、画素駆動線１１６、垂直信号線１１７、信号処理部１１８、およびデータ格納部１１９を備えている。
固体撮像装置１０１では、半導体基板１１（後出）上に画素アレイ部１１１が形成される。垂直駆動部１１２、カラム信号処理部１１３、水平駆動部１１４、システム制御部１１５、信号処理部１１８、およびデータ格納部１１９などの周辺回路は、例えば、画素アレイ部１１１と同じ半導体基板１１上に形成される。
画素アレイ部１１１は、被写体から入射した光の量に応じた電荷を生成して蓄積する光電変換部ＰＤ（後出）を含むセンサ画素１１０を複数有する。センサ画素１１０は、図１に示したように、紙面横方向および紙面縦方向のそれぞれに配列される。図１の紙面横方向は行方向ともいい、図１の紙面縦方向は列方向ともいう。画素アレイ部１１１では、行方向に一列に配列された複数のセンサ画素１１０からなる画素行ごとに、画素駆動線１１６が行方向に沿って配線されている。画素アレイ部１１１では、さらに、列方向に一列に配列された複数のセンサ画素１１０からなる画素列ごとに、垂直信号線１１７が列方向に沿って配線されている。
垂直駆動部１１２は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどからなる。垂直駆動部１１２は、複数の画素駆動線１１６を介して複数のセンサ画素１１０に対し信号等をそれぞれ供給することにより、画素アレイ部１１１における複数のセンサ画素１１０の全てを同時に駆動させ、または画素行単位で駆動させる。
垂直駆動部１１２は、例えば読み出し走査系と掃き出し走査系との２つの走査系を有する。読み出し走査系は、単位画素から信号を読み出すために、画素アレイ部１１１の単位画素を行単位で順に選択走査する。掃き出し走査系は、読み出し走査系によって読み出し走査が行われる読み出し行に対し、その読み出し走査よりもシャッタスピードの時間分だけ先行して掃き出し走査を行う。
この掃き出し走査系による掃き出し走査により、読み出し行の単位画素の光電変換部ＰＤから不要な電荷が掃き出される。これをリセットという。そして、この掃き出し走査系による不要電荷の掃き出し、すなわちリセットにより、いわゆる電子シャッタ動作が行われる。ここで、電子シャッタ動作とは、光電変換部ＰＤの光電荷を捨てて、新たに露光を開始する、すなわち光電荷の蓄積を新たに開始する動作のことをいう。
読み出し走査系による読み出し動作によって読み出される信号は、その直前の読み出し動作または電子シャッタ動作以降に入射した光量に対応する。直前の読み出し動作による読み出しタイミングまたは電子シャッタ動作による掃き出しタイミングから、今回の読出し動作による読出しタイミングまでの期間が、単位画素における光電荷の蓄積時間、すなわち露光時間となる。
垂直駆動部１１２によって選択走査された画素行の各単位画素から出力される信号は、垂直信号線１１７の各々を通してカラム信号処理部１１３に供給されるようになっている。カラム信号処理部１１３は、画素アレイ部１１１の画素列ごとに、選択行の各単位画素から垂直信号線１１７を通して出力される信号に対して所定の信号処理を行うとともに、信号処理後の画素信号を一時的に保持するようになっている。
具体的には、カラム信号処理部１１３は、例えばシフトレジスタやアドレスデコーダなどからなり、ノイズ除去処理、相関二重サンプリング処理、アナログ画素信号のＡ／Ｄ（Analog/Digital）変換Ａ／Ｄ変換処理等を行い、ディジタル画素信号を生成する。カラム信号処理部１１３は、生成した画素信号を信号処理部１１８に供給する。
水平駆動部１１４は、シフトレジスタやアドレスデコーダなどによって構成され、カラム信号処理部１１３の画素列に対応する単位回路を順番に選択するようになっている。この水平駆動部１１４による選択走査により、カラム信号処理部１１３において単位回路ごとに信号処理された画素信号が順番に信号処理部１１８に出力されるようになっている。
システム制御部１１５は、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等からなる。システム制御部１１５は、タイミングジェネレータで生成されたタイミング信号に基づいて、垂直駆動部１１２、カラム信号処理部１１３、および水平駆動部１１４の駆動制御を行なうものである。
信号処理部１１８は、必要に応じてデータ格納部１１９にデータを一時的に格納しながら、カラム信号処理部１１３から供給された画素信号に対して演算処理等の信号処理を行ない、各画素信号からなる画像信号を出力するものである。
データ格納部１１９は、信号処理部１１８での信号処理にあたり、その信号処理に必要なデータを一時的に格納するようになっている。
［センサ画素１１０の構成］
（回路構成例）
次に、図２を参照して、図１の画素アレイ部１１１に設けられたセンサ画素１１０の回路構成例について説明する。図２は、画素アレイ部１１１を構成する複数のセンサ画素１１０のうちの１つのセンサ画素１１０の回路構成例を示している。
図２に示した例では、画素アレイ部１１１におけるセンサ画素１１０は、光電変換部（ＰＤ）５１、転送トランジスタ（ＴＧ）５２、電荷電圧変換部（ＦＤ）５３、リセットトランジスタ（ＲＳＴ）５４、増幅トランジスタ（ＡＭＰ）５５、および選択トランジスタ（ＳＥＬ）５６を含んでいる。
この例では、ＴＧ５２、ＲＳＴ５４、ＡＭＰ５５、およびＳＥＬ５６は、いずれもＮ型のＭＯＳトランジスタである。これらＴＧ５２、ＲＳＴ５４、ＡＭＰ５５、およびＳＥＬ５６における各ゲート電極には、駆動信号Ｓ５２，Ｓ５４，Ｓ５５，Ｓ５６がそれぞれシステム制御部１１５の駆動制御に基づき垂直駆動部１１２および水平駆動部１１４により供給される。駆動信号Ｓ５２，Ｓ５４，Ｓ５５，Ｓ５６は、高レベルの状態がアクティブ状態（オンの状態）となり、低レベルの状態が非アクティブ状態（オフの状態）となるパルス信号である。なお、以下、駆動信号をアクティブ状態にすることを、駆動信号をオンするとも称し、駆動信号を非アクティブ状態にすることを、駆動信号をオフするとも称する。
ＰＤ５１は、例えばＰＮ接合のフォトダイオードからなる光電変換素子であり、被写体からの光を受光して、その受光量に応じた電荷を光電変換により生成し、蓄積するように構成されている。
ＴＧ５２は、ＰＤ５１とＦＤ５３との間に接続されており、ＴＧ５２のゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５２に応じて、ＰＤ５１に蓄積されている電荷をＦＤ５３に転送するように構成されている。
ＲＳＴ５４は、電源ＶＤＤに接続されたドレインと、ＦＤ５３に接続されたソースとを有している。ＲＳＴ５４は、そのゲート電極に印加される駆動信号Ｓ５４に応じて、ＦＤ５３を初期化、すなわちリセットする。例えば、駆動信号Ｓ５８がオンし、ＲＳＴ５８がオンすると、ＦＤ５３の電位が電源ＶＤＤの電圧レベルにリセットされる。すなわち、ＦＤ５３の初期化が行われる。
ＦＤ５３は、ＴＧ５２を介してＰＤ５１から転送されてきた電荷を電気信号（例えば、電圧信号）に変換して出力する浮遊拡散領域である。ＦＤ５３には、ＲＳＴ５４が接続されるとともに、ＡＭＰ５５およびＳＥＬ５６を介して垂直信号線１１７が接続されている。
（画素アレイ部１１１の平面構成例）
次に、図３を参照して、図１の画素アレイ部１１１の平面構成例について説明する。図３は、画素アレイ部１１１の一部の平面構成例を表す概略平面図である。画素アレイ部１１１は、例えば半導体基板１１の上にマトリックス状に配列された複数の画素群を有している。複数の画素群には、例えば図３に示したように、複数の赤色画素群１Ｒと、複数の緑色画素群１Ｇと、複数の青色画素群１Ｂとが含まれている。赤色画素群１Ｒは赤色光を検出し、緑色画素群１Ｇは緑色光を検出し、青色画素群１Ｂは青色光を検出するようになっている。図３に示した例では、赤色画素群１Ｒ、緑色画素群１Ｇ、および青色画素群１Ｂがいわゆるベイヤー配列を構成している。なお、本開示の複数の画素群は赤色画素群１Ｒ、緑色画素群１Ｇ、および青色画素群１Ｂを含むものに限定されず、他の色の画素群を含んでいてもよい。また、本開示の複数の画素群の配列は図３に示したベイヤー配列に限定されるものではなく、他の配列であってもよい。
複数の赤色画素群１Ｒは、それぞれ、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にｍ個（ｍは２以上の自然数）ずつ２次元アレイ状に配置された複数の赤色画素Ｒをそれぞれ含んでいる。図３ではｍ＝２の場合を例示しており、本実施の形態ではｍ＝２の場合について説明する。したがって、複数の赤色画素群１Ｒは、それぞれ、２行×２列で正方配列された４つの赤色画素Ｒ１～Ｒ４を有している。同様に、複数の緑色画素群１Ｇは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にｍ個ずつ２次元アレイ状に配置された複数の緑色画素Ｇをそれぞれ含んでおり、例えば図３に示したように２行×２列で正方配列された４つの緑色画素Ｇ１～Ｇ４を有している。同様に、複数の青色画素群１Ｂは、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にｍ個ずつ２次元アレイ状に配置された複数の青色画素Ｂをそれぞれ含んでおり、例えば図３に示したように２行×２列で正方配列された４つの青色画素Ｂ１～Ｂ４を有している。なお、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、および青色画素Ｇは、それぞれ、図１および図２で説明したセンサ画素１１０に対応する。
（画素アレイ部１１１の断面構成例）
次に、図４Ａおよび図４Ｂを参照して、図１の画素アレイ部１１１の断面構成例について説明する。図４Ａは、Ｘ軸方向において互いに隣接する赤色画素群１Ｒおよび緑色画素群１Ｇを通る断面の構成例を表す断面図である。具体的には、図４Ａに示した断面は、図３に示したＩＶＡ－ＩＶＡ切断線に沿った矢視方向の断面に相当する。図４Ｂは、Ｙ軸方向において互いに隣接する緑色画素群１Ｇおよび青色画素群１Ｂを通る断面の構成例を表す断面図である。具体的には、図４Ｂに示した断面は、図３に示したＩＶＢ－ＩＶＢ切断線に沿った矢視方向の断面に相当する。なお、赤色画素Ｒ、緑色画素Ｇ、および青色画素Ｂは、カラーフィルタ５の色が異なることを除き、他は実質的に同じ構成を有する。
図４Ａおよび図４Ｂに示したように、センサ画素１１０、すなわち、赤色画素群１Ｒを形成する赤色画素Ｒ、緑色画素群１Ｇを形成する緑色画素Ｇ、および青色画素群１Ｂを形成する青色画素Ｂは、いずれも、半導体基板１１と、配線層１２と、カラーフィルタ５と、外光が入射されるオンチップレンズＯＣＬとを有している。
半導体基板１１は、例えば単結晶シリコン基板からなる。半導体基板１１は、裏面１１Ｂと、その裏面１１Ｂと反対側の表面１１Ａとを有している。裏面１１Ｂには、カラーフィルタ５とオンチップレンズＯＣＬとが順に積層されている。裏面１１Ｂは、オンチップレンズＯＣＬとカラーフィルタ５とを順次透過した被写体からの光を受光する受光面である。
半導体基板１１には、光電変換部５１が設けられている。半導体基板１１には、さらに、ＰＤ５１を覆うように固定電荷膜１３が設けられていてもよい。固定電荷膜１３は、半導体基板１１の受光面である裏面１１Ｂの界面準位に起因する暗電流の発生を抑制するため、負の固定電荷を有している。固定電荷膜１３が誘起する電界により、半導体基板１１の裏面１１Ｂ近傍にホール蓄積層が形成される。このホール蓄積層によって裏面１１Ｂからの電子の発生が抑制される。なお、図４Ａおよび図４Ｂでは、赤色画素Ｒに含まれる赤色光電変換部５１Ｒと、緑色画素Ｇに含まれる緑色光電変換部５１Ｇと、青色画素Ｂに含まれる青色光電変換部５１Ｂとをそれぞれ区別して記載している。本出願では、赤色光電変換部５１Ｒ、緑色光電変換部５１Ｇ、および青色光電変換部５１Ｂの総称として単に光電変換部５１と記載する場合がある。
カラーフィルタ５は、半導体基板１１の裏面１１Ｂに設けられている。カラーフィルタ５と固定電荷膜１３との間に、反射防止膜や平坦化膜などの他の膜を介在させるようにしてもよい。なお、図４Ａおよび図４Ｂに示したように、各赤色画素Ｒには赤色カラーフィルタ５Ｒが１つずつ設けられている。各緑色画素Ｇには緑色カラーフィルタ５Ｇが１つずつ設けられている。各青色画素Ｂには青色カラーフィルタ５Ｂが１つずつ設けられている。赤色カラーフィルタ５Ｒは主に赤色を透過し、緑色カラーフィルタ５Ｇは主に緑色を透過し、青色カラーフィルタ５Ｂは主に青色を透過する。本出願では、赤色カラーフィルタ５Ｒ、緑色カラーフィルタ５Ｇ、および青色カラーフィルタ５Ｂの総称として単にカラーフィルタ５と記載する場合がある。
オンチップレンズＯＣＬは、カラーフィルタ５から見て固定電荷膜１３と反対側に位置し、カラーフィルタ５と接するように設けられている。
配線層１２は、半導体基板１１の表面１１Ａを覆うように設けられており、図２に示したセンサ画素１１０の画素回路を構成するＴＧ５２などを含んでいる。
図３、図４Ａおよび図４Ｂに示したように、画素アレイ部１１１は、さらに、赤色画素間壁部材２Ｒと、緑色画素間壁部材２Ｇと、青色画素間壁部材２Ｂとを有している。具体的には、赤色画素間壁部材２Ｒは、各々の赤色画素群１Ｒにおける４つの赤色画素Ｒ１～Ｒ４を互いに隔てるように、それら４つの赤色画素Ｒ１～Ｒ４の隙間に設けられている。同様に、緑色画素間壁部材２Ｇは、各々の緑色画素群１Ｇにおける４つの緑色画素Ｇ１～Ｇ４を互いに隔てるように、それら４つの緑色画素Ｇ１～Ｇ４の隙間に設けられている。同様に、青色画素間壁部材２Ｂは、各々の青色画素群１Ｂにおける４つの青色画素Ｂ１～Ｂ４を互いに隔てるように、それら４つの青色画素Ｂ１～Ｂ４の隙間に設けられている。
より詳細には、赤色画素間壁部材２Ｒは、赤色画素群１Ｒに含まれる４つの赤色カラーフィルタ５Ｒ同士の隙間に位置する。赤色画素間壁部材２Ｒは、赤色カラーフィルタ５Ｒの屈折率よりも低い屈折率を有する。同様に、緑色画素間壁部材２Ｇは、緑色画素群１Ｇに含まれる４つの緑色カラーフィルタ５Ｇ同士の隙間に位置する。緑色画素間壁部材２Ｇは、緑色カラーフィルタ５Ｇの屈折率よりも低い屈折率を有する。青色画素間壁部材２Ｂは、青色画素群１Ｂに含まれる４つの青色カラーフィルタ５Ｂ同士の隙間に位置する。青色画素間壁部材２Ｂは、青色カラーフィルタ５Ｂの屈折率よりも低い屈折率を有する。赤色画素間壁部材２Ｒ、緑色画素間壁部材２Ｇ、および青色画素間壁部材２Ｂは、例えばＳｉＮ（窒化珪素），ＳｉＯ2（酸化珪素），樹脂材料、または空隙により形成されているとよい。
画素アレイ部１１１は、さらに、異色画素間壁部材３と、画素間遮光膜４とを有している。異色画素間壁部材３および画素間遮光膜４は、赤色画素群１Ｒ、緑色画素群１Ｇ、および青色画素群１Ｂの相互の隙間に位置する。異色画素間壁部材３と画素間遮光膜４とは、Ｚ軸方向において互いに重なり合っている。異色画素間壁部材３は、例えば赤色カラーフィルタ５Ｒの屈折率、緑色カラーフィルタ５Ｇの屈折率および青色カラーフィルタ５Ｂの屈折率の各々よりも低い屈折率を有するとよい。画素間遮光膜４は、画素アレイ部１１１に入射する光の透過を抑制する。画素間遮光膜４は、例えば、Ｔｉ（チタン），Ｗ（タングステン），Ｃｕ（銅），およびＡｌ（アルミニウム）などの金属、ならびにそれらの金属の酸化物のうちの少なくとも１種を含む材料により形成されている。画素間遮光膜４は、Ｚ軸方向において、カラーフィルタ５を含むカラーフィルタ層ＣＦと同じ階層に設けられ、またはそのカラーフィルタ層ＣＦと、半導体基板１１のＰＤ５１との間に設けられているとよい。
［固体撮像装置１０１の作用効果］
このように、本実施の形態の固体撮像装置１０１では、赤色画素間壁部材２Ｒが複数の赤色カラーフィルタ５Ｒ同士の隙間に位置し、緑色画素間壁部材２Ｇが複数の緑色カラーフィルタ５Ｇ同士の隙間に位置し、青色画素間壁部材２Ｂが複数の青色カラーフィルタ５Ｂ同士の隙間に位置するようにしている。ここで、赤色画素間壁部材２Ｒの屈折率は赤色カラーフィルタ５Ｒの屈折率よりも低く、緑色画素間壁部材２Ｇの屈折率は緑色カラーフィルタ５Ｇの屈折率よりも低く、青色画素間壁部材２Ｂの屈折率は青色カラーフィルタ５Ｂの屈折率よりも低い。このため、オンチップレンズＯＣＬを透過して赤色カラーフィルタ５Ｒに一旦入射した入射光は、赤色カラーフィルタ５Ｒと赤色画素間壁部材２Ｒとの界面において反射するので、所望の赤色光電変換部５１Ｒに入射しやすくなる。すなわち、赤色カラーフィルタ５Ｒに入射した入射光が赤色カラーフィルタ５Ｒの側端面から外部へ漏れにくくなる。このため、赤色画素Ｒにおいて、赤色カラーフィルタ５Ｒを透過する光が赤色光電変換部５１Ｒへ効率的に入射するようになる。よって、赤色画素Ｒの感度が向上する。
同様に、オンチップレンズＯＣＬを透過して緑色カラーフィルタ５Ｇに一旦入射した入射光は、緑色カラーフィルタ５Ｇと緑色画素間壁部材２Ｇとの界面において反射するので、所望の緑色光電変換部５１Ｇに入射しやすくなる。すなわち、緑色カラーフィルタ５Ｇに入射した入射光が緑色カラーフィルタ５Ｇの側端面から外部へ漏れにくくなる。このため、緑色画素Ｇにおいて、緑色カラーフィルタ５Ｇを透過する光が緑色光電変換部５１Ｇへ効率的に入射するようになる。よって、緑色画素Ｇの感度が向上する。
同様に、オンチップレンズＯＣＬを透過して青色カラーフィルタ５Ｂに一旦入射した入射光は、青色カラーフィルタ５Ｂと青色画素間壁部材２Ｂとの界面において反射するので、所望の青色光電変換部５１Ｂに入射しやすくなる。すなわち、青色カラーフィルタ５Ｂに入射した入射光が青色カラーフィルタ５Ｂの側端面から外部へ漏れにくくなる。このため、青色画素Ｂにおいて、青色カラーフィルタ５Ｂを透過する光が青色光電変換部５１Ｂへ効率的に入射するようになる。よって、青色画素Ｂの感度が向上する。
さらに、固体撮像装置１０１の画素アレイ部１１１では、異色画素間に異色画素間壁部材３を設けるようにしている。異色画素間壁部材３が赤色カラーフィルタ５Ｒの屈折率、緑色カラーフィルタ５Ｇの屈折率および青色カラーフィルタ５Ｂの屈折率の各々よりも低い屈折率を有するようにすると、赤色画素Ｒの感度、緑色画素Ｇの感度、および青色画素Ｂの感度をよりいっそう向上させることができる。例えば赤色画素Ｒでは、赤色カラーフィルタ５Ｒに一旦入射した入射光は赤色カラーフィルタ５Ｒと異色画素間壁部材３との界面において反射するので、所望の赤色光電変換部５１Ｒに入射しやすくなるからである。緑色画素Ｇおよび青色画素Ｂにつても同様の理由である。
さらに、固体撮像装置１０１の画素アレイ部１１１では、異色画素間に画素間遮光膜４を設け、画素アレイ部１１１に入射する入射光の透過を抑制するようにしている。例えば、赤色画素Ｒと緑色画素Ｇとの隙間に画素間遮光膜４が設けられている。このため、例えば赤色カラーフィルタ５Ｒを透過した赤色光や緑色カラーフィルタ５Ｇを透過した緑色光が異色画素間壁部材３に内部にわずかに進入して漏れ光となったとしても、それらの漏れ光が画素間遮光膜４によって遮蔽されることとなる。このため、異色画素間の隙間からの漏れ光が光電変換部５１へ進入するのを防ぐことができる。すなわち、赤色画素Ｒからの赤色光が緑色画素Ｇへ漏れにくくなり、緑色画素Ｇからの緑色光が赤色画素Ｒへ漏れにくくなる。よって、固体撮像装置１０１では混色の発生を抑制することもできる。
このように、本実施の形態の固体撮像装置１０１によれば、混色を抑制しつつ、入射光を効率的に取り込み、画素アレイ部の感度を向上させることができる。したがって、固体撮像装置１０１は、動作性能を損なうことなく面内方向の小型化を実現することができる。
＜２．一実施の形態の変形例＞
（２．１）
図５は、本開示の一実施の形態の第１の変形例としての画素アレイ部１１１Ａの一部の構成例を模式的に表した平面図である。図５は、上記実施の形態の画素アレイ部１１１を表した図３に対応している。また、図６Ａおよび図６Ｂは、それぞれ図５の画素アレイ部１１１Ａの断面構成例を表している。図６Ａは、図５に示したＶＩＡ－ＶＩＡ切断線に沿った矢視方向の断面に相当する。図６Ｂは、図５に示したＶＩＢ－ＶＩＢ切断線に沿った矢視方向の断面に相当する。図３に示した画素アレイ部１１１では、赤色画素群１Ｒ，緑色画素群１Ｇ、および青色画素群１Ｂの各々の周囲のみに画素間遮光膜４を設けるようにした。これに対し、図５などの画素アレイ部１１１Ａでは、緑色画素群１Ｇの内部および青色画素群１Ｂの内部にも画素間遮光膜４を設けるようにしている。
具体的には、緑色画素群１Ｇに含まれる４つの緑色カラーフィルタ５Ｇ同士の隙間に位置する緑色画素間壁部材２ＧとＺ軸方向において重なるように、緑色画素間壁部材２Ｇの下方にも画素間遮光膜４を設けるようにしている。さらに、青色画素群１Ｂに含まれる４つの青色カラーフィルタ５Ｂ同士の隙間に位置する青色画素間壁部材２ＢとＺ軸方向において重なるように、青色画素間壁部材２Ｂの下方にも画素間遮光膜４を設けるようにしている。
画素アレイ部１１１Ａでは、赤色画素群１Ｒでの赤色光に対する感度を向上させつつ、緑色画素群１Ｇおよび青色画素群１Ｂでの混色を低減できる。一般に、各画素の寸法が小さくなるほど、より波長の長い光ほど回折しやすくなる。すなわち、青色光や緑色光よりも波長の長い赤色光のほうが回折しやすくなる。このため、各画素の寸法が小さくなるほど、赤色画素Ｒの赤色カラーフィルタ５Ｒから緑色画素Ｇおよび青色画素Ｂへ漏れる赤色光が増加する傾向が強くなる。そこで、第１の変形例としての画素アレイ部１１１Ａでは、緑色画素間壁部材２Ｇの下方にも画素間遮光膜４を設けると共に青色画素間壁部材２Ｂの下方にも画素間遮光膜４を設けるようにしている。このようにすることで、各緑色画素Ｇの緑色光電変換部５１Ｇおよび各青色画素Ｂの青色光電変換部５１Ｂへ漏れる赤色光を低減することができ、赤色と緑色との混色および赤色と青色との混色をより低減することができる。
（２．２）
図７は、本開示の一実施の形態の第２の変形例としての画素アレイ部１１１Ｂの一部の構成例を模式的に表した平面図である。図７は、上記実施の形態の画素アレイ部１１１を表した図３に対応している。図３に示した画素アレイ部１１１では、赤色画素群１Ｒ，緑色画素群１Ｇ、および青色画素群１Ｂの各々の周囲に画素間遮光膜４を設けるようにした。これに対し、図７の画素アレイ部１１１Ｂでは、赤色画素群１Ｒの周囲に画素間遮光膜４を設ける一方、緑色画素群１Ｇおよび青色画素群１Ｂの各々の周囲には画素間遮光膜４を設けないようにしている。
画素アレイ部１１１Ｂでは、このような構成により、赤色画素群１Ｒから緑色画素群１Ｇおよび青色画素群１Ｂへの赤色光の漏れ光の進入を抑制できる。また、図３の画素アレイ部１１１と比較して、緑色画素群１Ｇおよび青色画素群１Ｂの各々の感度をより高めることができる。
（２．３）
図８Ａは、本開示の一実施の形態の第３の変形例としての画素アレイ部１１１Ｃにおける赤色画素間壁部材２Ｒおよびその近傍の構成例を拡大して表した断面図である。また、図８Ｂは、第３の変形例としての画素アレイ部１１１Ｃにおける異色画素間壁部材３および画素間遮光膜４、ならびにそれらの近傍の構成例を拡大して表した断面図である。図８Ａに示したように、画素アレイ部１１１Ｃでは、赤色画素間壁部材２Ｒの少なくとも側面が保護膜６により覆われるようになっている。図８Ａでは、赤色画素間壁部材２Ｒを例示しているが、緑色画素間壁部材２Ｇおよび青色画素間壁部材２Ｂについても同様に保護膜６によって覆われているとよい。また、図８Ｂに示したように、画素アレイ部１１１Ｃでは、異色画素間壁部材３および画素間遮光膜４の少なくとも側面が保護膜７により覆われるようになっている。
保護膜６および保護膜７は、いずれも、例えばシリコン酸化膜などの絶縁材料である。ただし、赤色画素間壁部材２Ｒを覆う保護膜６は、赤色画素間壁部材２Ｒの屈折率よりも高く赤色カラーフィルタ５Ｒの屈折率よりも低い屈折率を有するとよい。同様に、緑色画素間壁部材２Ｇを覆う保護膜６は、緑色画素間壁部材２Ｇの屈折率よりも高く緑色カラーフィルタ５Ｇの屈折率よりも低い屈折率を有するとよい。青色画素間壁部材２Ｂを覆う保護膜６は、青色画素間壁部材２Ｂの屈折率よりも高く青色カラーフィルタ５Ｂの屈折率よりも低い屈折率を有するとよい。
赤色画素群１Ｒと緑色画素群１Ｇとの隙間の異色画素間壁部材３および画素間遮光膜４を覆う保護膜７は、異色画素間壁部材３の屈折率よりも高く赤色カラーフィルタ５Ｒの屈折率および緑色カラーフィルタ５Ｇの屈折率の双方よりも低い屈折率を有するとよい。また、赤色画素群１Ｒと青色画素群１Ｂとの隙間の異色画素間壁部材３および画素間遮光膜４を覆う保護膜７は、異色画素間壁部材３の屈折率よりも高く赤色カラーフィルタ５Ｒの屈折率および青色カラーフィルタ５Ｂの屈折率の双方よりも低い屈折率を有するとよい。さらに、青色画素群１Ｂと緑色画素群１Ｇとの隙間の異色画素間壁部材３および画素間遮光膜４を覆う保護膜７は、異色画素間壁部材３の屈折率よりも高く青色カラーフィルタ５Ｂの屈折率および緑色カラーフィルタ５Ｇの屈折率の双方よりも低い屈折率を有するとよい。
＜３．電子機器への適用例＞
図９は、本技術を適用した電子機器としてのカメラ２０００の構成例を示すブロック図である。
カメラ２０００は、レンズ群などからなる光学部２００１、上述の固体撮像装置１０１など（以下、固体撮像装置１０１等という。）が適用される撮像装置（撮像デバイス）２００２、およびカメラ信号処理回路であるＤＳＰ(Digital Signal Processor)回路２００３を備える。また、カメラ２０００は、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７、および電源部２００８も備える。ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６、操作部２００７および電源部２００８は、バスライン２００９を介して相互に接続されている。
光学部２００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置２００２の撮像面上に結像する。撮像装置２００２は、光学部２００１によって撮像面上に結像された入射光の光量を画素単位で電気信号に変換して画素信号として出力する。
表示部２００５は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を表示する。記録部２００６は、撮像装置２００２で撮像された動画または静止画を、ハードディスクや半導体メモリ等の記録媒体に記録する。
操作部２００７は、ユーザによる操作の下に、カメラ２０００が持つ様々な機能について操作指令を発する。電源部２００８は、ＤＳＰ回路２００３、フレームメモリ２００４、表示部２００５、記録部２００６および操作部２００７の動作電源となる各種の電源を、これら供給対象に対して適宜供給する。
上述したように、撮像装置２００２として、上述した固体撮像装置１０１等を用いることで、良好な画像の取得が期待できる。
＜４．移動体への応用例＞
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、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、ロボット等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１０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１０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１０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１１は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図１１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１１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、本開示に係る技術が適用され得る車両制御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１２０３１に適用され得る。具体的には、図１などに示した固体撮像装置１０１等を撮像部１２０３１に適用することができる。撮像部１２０３１に本開示に係る技術を適用することにより、車両制御システムの優れた動作が期待できる。
＜５．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１２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１２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１３は、図１２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は、撮像素子で構成される。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、例えば、内視鏡１１１００のカメラヘッド１１１０２に設けられた撮像部１１４０２に好適に適用され得る。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、撮像部１１４０２を高感度化することができ、高精細な内視鏡１１１００を提供することができる。
＜６．その他の変形例＞
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本開示を説明したが、本開示は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態では、１つの画素群が２行×２列で正方配列された４つの画素を含む場合、すなわちｍ＝２の場合を例示して説明したが、本開示ではｍは３以上であってもよい。
また、本開示の撮像装置は、赤色光、緑色光、および青色光の光量分布を検出して画像として取得するものを例示したが、本開示はこれに限定されるものではない。本開示の撮像装置は、例えば図１４に示した第４の変形例としての画素アレイ部１１１Ｄのような画素群の配列を採用することもできる。具体的には、画素アレイ部１１１Ｄは、イエローの光を取得するイエロー画素群１Ｙと、シアンの光を取得するシアン画素群１Ｃと、マゼンタの光を取得するマゼンタ画素群１Ｍと、緑色光を取得する緑色画素群１Ｇとが２行×２列で正方配列されたものであってもよい。イエロー画素群１Ｙ、シアン画素群１Ｃ、マゼンタ画素群１Ｍ、および緑色画素群１Ｇの各々の周囲には異色画素間壁部材３および画素間遮光膜４が設けられている。イエロー画素群１Ｙは、２行×２列で正方配列された４つのイエロー画素Ｙ１～Ｙ４を含んでいる。４つのイエロー画素Ｙ１～Ｙ４同士の隙間には、イエロー画素間壁部材２Ｙが設けられている。４つのシアン画素Ｃ１～Ｃ４同士の隙間には、シアン画素間壁部材２Ｃが設けられている。４つのマゼンタ画素Ｍ１～Ｍ４同士の隙間には、マゼンタ画素間壁部材２Ｍが設けられている。４つの緑色画素Ｇ１～Ｇ４同士の隙間には、緑色画素間壁部材２Ｇが設けられている。したがって、図１４の画素アレイ部１１１Ｄにおいても図３の画素アレイ部１１１と同様の効果が期待できる。
また、本開示の撮像装置では、例えば図１５に示した第５の変形例としての画素アレイ部１１１Ｅのように、画素間遮光膜４がカラーフィルタ５の下面よりも下方に延びていてもよい。なお、画素アレイ部１１１Ｅでは、半導体基板１１とカラーフィルタ層ＣＦとの間に絶縁層１４が設けられている。画素間遮光膜４は、その一部が絶縁層１４に埋まっている。
また、本開示の撮像装置では、例えば図１６に示した第６の変形例としての画素アレイ部１１１Ｆのように、画素間遮光膜４がカラーフィルタ５の下面よりも下方にのみ設けられていてもよい。なお、画素アレイ部１１１Ｆでは、異色画素間壁部材３の下方に設けられた画素間遮光膜４の全てが絶縁層１４に埋まっている。
また、本開示の撮像装置では、例えば図１７に示した第７の変形例としての画素アレイ部１１１Ｇのように、画素間遮光膜４がカラーフィルタ５の下面よりも下方に延びており、かつ、画素間遮光膜４の幅が異色画素間壁部材３の幅よりも狭くなっていてもよい。
また、本開示の撮像装置では、例えば図１８に示した第８の変形例としての画素アレイ部１１１Ｈのように、画素間遮光膜４の代わりに画素間遮光膜４Ａを採用することもできる。画素間遮光膜４Ａは、基部４１と、壁部４２とを含んでいる。基部４１は、例えば異色画素間壁部材３の幅と同じ幅を有し、異色画素間壁部材３の下方に位置する。壁部４２は、基部４１の幅よりも狭い幅を有する。壁部４２の少なくとも側面は異色画素間壁部材３により覆われている。画素アレイ部１１１Ｈでは、画素間遮光膜４Ａを採用することにより、画素アレイ部１１１よりも感度をより向上させつつ、漏れ光を遮光する遮光性能も向上させることができる。
さらに、本開示の撮像装置では、例えば図４Ａに示した画素アレイ部１１１においても、画素間遮光膜４の幅が異色画素間壁部材３の幅よりも狭くなっていてもよい。また、画素間遮光膜４の厚さと異色画素間壁部材３の厚さとの比は適宜選択可能である。
このように、本開示の一実施形態としての撮像装置および電子機器によれば、混色を抑制しつつ、入射光を効率的に取り込み、画素アレイ部の感度を向上させることができる。
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その記載に限定されるものではなく、他の効果があってもよい。また、本技術は以下のような構成を取り得るものである。
（１）
基体と、
第１カラーフィルタおよび前記第１カラーフィルタを透過した第１の色光を受光して光電変換を行う第１光電変換部をそれぞれ含んで隣り合う複数の第１色画素と、第２カラーフィルタおよび前記第２カラーフィルタを透過した第２の色光を受光して光電変換を行う第２光電変換部をそれぞれ含んで隣り合う複数の第２色画素とが前記基体に配列された画素アレイ部と、
複数の前記第１カラーフィルタ同士の隙間に位置し、前記第１カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第１同色画素間壁部材と、
前記複数の第１色画素と前記複数の第２色画素との隙間に位置し、前記画素アレイ部に入射する光の透過を抑制する画素間遮光膜と
を備えた
撮像装置。
（２）
前記第１同色画素間壁部材の側面は、前記第１同色画素間壁部材の屈折率よりも高く前記第１カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第１保護膜によって覆われている
上記（１）記載の撮像装置。
（３）
前記第１カラーフィルタと前記第２カラーフィルタとの隙間に位置すると共に前記遮光膜と積層され、前記第１カラーフィルタの屈折率および前記第２カラーフィルタの屈折率の双方よりも低い屈折率を有する第１異色画素間壁部材をさらに備える
上記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）
前記第１異色画素間壁部材の側面は、前記第１異色画素間壁部材の屈折率よりも高く、前記第１カラーフィルタの屈折率および前記第２カラーフィルタの屈折率の双方よりも低い屈折率を有する第３保護膜によって覆われている
上記（１）～（３）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（５）
複数の前記第２カラーフィルタ同士の隙間に位置し、前記第２カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第２同色画素間壁部材をさらに備える
上記（１）～（４）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（６）
前記第２同色画素間壁部材の側面は、前記第２同色画素間壁部材の屈折率よりも高く前記第２カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第２保護膜によって覆われている
上記（１）～（５）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）
前記第１色画素は赤色画素であり、
前記画素間遮光膜は、複数の前記赤色画素からなる赤色画素群の周囲のみに設けられている
上記（１）に記載の撮像装置。
（８）
前記第１同色画素間壁部材は、ＳｉＮ（窒化珪素），ＳｉＯ2（酸化珪素），樹脂材料、または空隙により形成されている
上記（１）～（７）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（９）
前記画素間遮光膜は、Ｔｉ（チタン），Ｗ（タングステン），Ｃｕ（銅），およびＡｌ（アルミニウム）、ならびにそれらの酸化物のうちの少なくとも１種を含む材料により形成されている
上記（１）～（８）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１０）
前記画素間遮光膜は、
前記第１カラーフィルタおよび前記第２カラーフィルタを含むカラーフィルタ層と同じ階層に設けられ、または前記第１カラーフィルタと前記第１光電変換部との間および前記第２カラーフィルタと前記第２光電変換部との間に設けられている
上記（１）～（９）のいずれか１つに記載の撮像装置。
（１１）
撮像装置を備えた電子機器であって、
前記撮像装置は、
基体と、
第１カラーフィルタおよび前記第１カラーフィルタを透過した第１の色光を受光して光電変換を行う第１光電変換部をそれぞれ含んで隣り合う複数の第１色画素と、第２カラーフィルタおよび前記第２カラーフィルタを透過した第２の色光を受光して光電変換を行う第２光電変換部をそれぞれ含んで隣り合う複数の第２色画素とが前記基体に配列された画素アレイ部と、
複数の前記第１カラーフィルタ同士の隙間に位置し、前記第１カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第１同色画素間壁部材と、
前記複数の第１色画素と前記複数の第２色画素との隙間に位置し、前記画素アレイ部に入射する光の透過を抑制する画素間遮光膜と
を備えた
電子機器。
１Ｒ…赤色画素群、１Ｇ…緑色画素群、１Ｂ…青色画素群、２Ｒ…赤色画素間壁部材、２Ｇ…緑色画素間壁部材、２Ｂ…青色画素間壁部材、３…異色画素間壁部材、４…画素間遮光膜、５（５Ｒ，５Ｇ，５Ｂ）…カラーフィルタ、６，７…保護膜、１０１…固体撮像装置、１１…半導体基板、１１０…センサ画素、１１１…画素アレイ部。

Claims (11)

  1. 基体と、
    第１カラーフィルタおよび前記第１カラーフィルタを透過した第１の色光を受光して光電変換を行う第１光電変換部をそれぞれ含んで隣り合う複数の第１色画素と、第２カラーフィルタおよび前記第２カラーフィルタを透過した第２の色光を受光して光電変換を行う第２光電変換部をそれぞれ含んで隣り合う複数の第２色画素とが前記基体に配列された画素アレイ部と、
    複数の前記第１カラーフィルタ同士の隙間に位置し、前記第１カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第１同色画素間壁部材と、
    前記複数の第１色画素と前記複数の第２色画素との隙間に位置し、前記画素アレイ部に入射する光の透過を抑制する画素間遮光膜と
    を備えた
    撮像装置。
  2. 前記第１同色画素間壁部材の側面は、前記第１同色画素間壁部材の屈折率よりも高く前記第１カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第１保護膜によって覆われている
    請求項１記載の撮像装置。
  3. 前記第１カラーフィルタと前記第２カラーフィルタとの隙間に位置すると共に前記画素間遮光膜と積層され、前記第１カラーフィルタの屈折率および前記第２カラーフィルタの屈折率の双方よりも低い屈折率を有する第１異色画素間壁部材をさらに備える
    請求項１記載の撮像装置。
  4. 前記第１異色画素間壁部材の側面は、前記第１異色画素間壁部材の屈折率よりも高く、前記第１カラーフィルタの屈折率および前記第２カラーフィルタの屈折率の双方よりも低い屈折率を有する第３保護膜によって覆われている
    請求項１記載の撮像装置。
  5. 複数の前記第２カラーフィルタ同士の隙間に位置し、前記第２カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第２同色画素間壁部材をさらに備える
    請求項１記載の撮像装置。
  6. 前記第２同色画素間壁部材の側面は、前記第２同色画素間壁部材の屈折率よりも高く前記第２カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第２保護膜によって覆われている
    請求項５記載の撮像装置。
  7. 前記第１色画素は赤色画素であり、
    前記画素間遮光膜は、複数の前記赤色画素からなる赤色画素群の周囲のみに設けられている
    請求項１記載の撮像装置。
  8. 前記第１同色画素間壁部材は、ＳｉＮ（窒化珪素），ＳｉＯ2（酸化珪素），樹脂材料、または空隙により形成されている
    請求項１記載の撮像装置。
  9. 前記画素間遮光膜は、Ｔｉ（チタン），Ｗ（タングステン），Ｃｕ（銅），およびＡｌ（アルミニウム）、ならびにそれらの酸化物のうちの少なくとも１種を含む材料により形成されている
    請求項１記載の撮像装置。
  10. 前記画素間遮光膜は、
    前記第１カラーフィルタおよび前記第２カラーフィルタを含むカラーフィルタ層と同じ階層に設けられ、または前記第１カラーフィルタと前記第１光電変換部との間および前記第２カラーフィルタと前記第２光電変換部との間に設けられている
    請求項１に記載の撮像装置。
  11. 撮像装置を備えた電子機器であって、
    前記撮像装置は、
    基体と、
    第１カラーフィルタおよび前記第１カラーフィルタを透過した第１の色光を受光して光電変換を行う第１光電変換部をそれぞれ含んで隣り合う複数の第１色画素と、第２カラーフィルタおよび前記第２カラーフィルタを透過した第２の色光を受光して光電変換を行う第２光電変換部をそれぞれ含んで隣り合う複数の第２色画素とが前記基体に配列された画素アレイ部と、
    複数の前記第１カラーフィルタ同士の隙間に位置し、前記第１カラーフィルタの屈折率よりも低い屈折率を有する第１同色画素間壁部材と、
    前記複数の第１色画素と前記複数の第２色画素との隙間に位置し、前記画素アレイ部に入射する光の透過を抑制する画素間遮光膜と
    を備えた
    電子機器。
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