JP7237595B2 - 撮像素子、製造方法、および電子機器 - Google Patents

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Description

本開示は、撮像素子、製造方法、および電子機器に関し、特に、より高画質な画像を撮像することができるようにした撮像素子、製造方法、および電子機器に関する。
近年、ビデオカメラや、デジタルスチルカメラ、ファクシミリなどのような様々な画像入力機器では、固体撮像装置が使用されている。固体撮像装置は、入射光量に応じて信号電荷を生成する複数の画素が行列状に配置された画素領域を有し、それぞれの画素で生成された信号電荷を画像信号として外部へ出力する。
ところで、従来の固体撮像装置では、画像を構成する画素が配置された有効画素領域の外側を囲うように設けられている有効画素周辺領域に入射する光が反射して迷光となってしまい、画像にフレアやゴーストなどが発生することがあった。
そこで、迷光によるフレアやゴーストなどの発生を抑制するために、例えば、特許文献１では、有効画素領域のオンチップレンズと同様の凸状体を有効画素周辺領域の表面に設けた構成の固体撮像素子が提案されている。
特開２０１３－１２５１８号公報
ところで、上述したように、従来からも迷光によるフレアやゴーストなどの発生を抑制する対策が行われていたが、その抑制効果は十分ではなく、さらに抑制効果の高い対策を施すことが求められている。それにより、フレアやゴーストなどによる悪影響を排除し、より高画質な画像を撮像することが期待されている。
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、より高画質な画像を撮像することができるようにするものである。
本開示の一側面の撮像素子は、複数の画素が行列状に配置され、前記画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズが形成される有効画素領域と、前記有効画素領域の外側を囲うように設けられ、前記有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子が形成される有効画素周辺領域とを備え、前記マイクロレンズと同一の層に、前記スリット型の光回折格子が設けられる。
本開示の一側面の製造方法は、複数の画素が行列状に配置される有効画素領域に、前記画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズを形成し、前記有効画素領域の外側を囲うように設けられる有効画素周辺領域に、前記有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子を形成するステップを含み、前記マイクロレンズと同一の層に、前記スリット型の光回折格子が設けられる。
本開示の一側面の電子機器は、複数の画素が行列状に配置され、前記画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズが形成される有効画素領域と、前記有効画素領域の外側を囲うように設けられ、前記有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子が形成される有効画素周辺領域とを有し、前記マイクロレンズと同一の層に、前記スリット型の光回折格子が設けられる撮像素子を備える。
本開示の一側面においては、複数の画素が行列状に配置される有効画素領域に、それらの画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズが形成され、有効画素領域の外側を囲うように設けられる有効画素周辺領域に、有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子が形成される。そして、マイクロレンズと同一の層に、スリット型の光回折格子が設けられている。
本開示の一側面によれば、より高画質な画像を撮像することができる。
本技術を適用した撮像素子の第１の実施の形態の構成例を示す図である。 スリット型の光回折格子の形成ピッチと反射回折光の関係について説明する図である。 第１乃至第３の工程を説明する図である。 第４乃至第６の工程を説明する図である。 第７および第８の工程を説明する図である。 スリット型の光回折格子の変形例を示す図である。 撮像素子の第２および第３の実施の形態の構成例を示す図である。 光分解プリズムを利用した撮像装置の構成例を示す図である。 撮像装置の構成例を示すブロック図である。 イメージセンサを使用する使用例を示す図である。 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。 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。 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。
以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜撮像素子の第１の構成例＞
図１は、本技術を適用した撮像素子の第１の実施の形態の構成例を示す図である。図１のＡには、撮像素子１１を平面的に見たときの概略的な構成が示されており、図１のＢには、図１のＡの撮像素子１１におけるａ－ａ’断面およびｂ－ｂ’断面が示されている。
図１のＡに示すように、撮像素子１１は、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサであり、略中央に設けられた有効画素領域１２の外周に設けられる有効画素周辺領域１３に、複数本のスリット型の光回折格子１４が形成されて構成される。
有効画素領域１２は、複数の画素１７（図１のＢ参照）が行列状に配置されている領域であり、図示しない光学系により被写体の像が結像された光を画素１７ごとに受光して、被写体が撮像された画像を生成するための画素信号を出力する。
有効画素周辺領域１３は、有効画素領域１２の周辺に設けられる領域であって、有効画素領域１２に設けられる画素１７を駆動するための周辺回路や、各種の配線などが形成される領域である。また、有効画素周辺領域１３には、図示するように、二つの辺（図１のＡの例では、上側の辺および下側の辺）それぞれに沿って、複数のボンディングパッド１５が形成される。ボンディングパッド１５は、撮像素子１１を外部に電気的に接続するための電極であり、例えば、ボンディングワイヤがボンディングされる。
スリット型の光回折格子１４は、有効画素領域１２の４辺から外側に向かって、それぞれの辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在し、その長手方向に沿って見た断面形状が凸型の略半円形状（図１のＢのｂ－ｂ’断面参照）となるように形成される。このように、スリット型の光回折格子１４が形成されることにより、有効画素周辺領域１３の表面形状は、その表面に対する法線ベクトルが有効画素領域１２に向かうことのないように形成される。従って、例えば、有効画素周辺領域１３に入射した光は、有効画素領域１２以外の方向に向かって反射することになる。
例えば、有効画素領域１２の上辺に接して有効画素周辺領域１３の左右辺に亘る上辺領域１６－１において、スリット型の光回折格子１４は、長手方向が上下方向に延在するように形成される。同様に、有効画素領域１２の下辺に接して有効画素周辺領域１３の左右辺に亘る下辺領域１６－２において、スリット型の光回折格子１４は、長手方向が上下方向に延在するように形成される。
一方、有効画素領域１２の左辺に接して有効画素周辺領域１３の上辺領域１６－１および下辺領域１６－２の間に亘る左辺領域１６－３において、スリット型の光回折格子１４は、長手方向が左右方向に延在するように形成される。同様に、有効画素領域１２の右辺に接して有効画素周辺領域１３の上辺領域１６－１および下辺領域１６－２の間に亘る右辺領域１６－４において、スリット型の光回折格子１４は、長手方向が左右方向に延在するように形成される。
ここで、隣接して形成されるスリット型の光回折格子１４どうしの間隔である形成ピッチは、特定の間隔に限定されることはない。例えば、スリット型の光回折格子１４を形成する工程（後述する図４の第５の工程）において、ポジ型フォトレジストのパターニングの際に用いられる露光装置（半導体製造装置）の使用される露光波長によって、スリット型の光回折格子１４の形成ピッチは制限される。具体的には、スリット型の光回折格子１４の形成ピッチは、露光波長にｉ線が用いられた場合には0.35μｍ以上で形成され、露光波長にKrFエキシマレーザが用いられた場合は0.24μｍ以上で形成される。
例えば、図２には、スリット型の光回折格子１４に入射した光がスリット型の光回折格子１４で反射し、スリット型の光回折格子１４の形成ピッチに応じて発生する反射回折光が示されている。例えば、スリット型の光回折格子１４の形成ピッチｄ、入射光波長λ、回折角度θ、および回折次数ｍ（０，±１，±２，±３，・・・）の関係について、図２に示す数式が成立する。
また、撮像素子１１は、図１のＢに示すように、半導体基板２１、第１の平坦化膜２２、カラーフィルタ層２３、マイクロレンズ層２４、および反射防止膜２５が積層されて構成される。
半導体基板２１は、例えば、シリコンなどの半導体を薄くスライスしたウェハであり、有効画素領域１２に設けられる複数の画素１７に対応するように、複数のフォトダイオード３１が形成される。
また、半導体基板２１の表面には、画素間遮光膜３２、並びに、配線３３および３４が成膜される。画素間遮光膜３２は、有効画素領域１２において画素１７間に配置され、隣接する画素１７どうしの混色を防止するための遮光を行う。配線３３および３４は、有効画素周辺領域１３に設けられる周辺回路において用いられる。
第１の平坦化膜２２は、画素間遮光膜３２、並びに、配線３３および３４の端部における段差を埋めて、表面を平坦化する。
カラーフィルタ層２３には、有効画素領域１２においては、画素１７ごとに対応する色の光を透過するフィルタ３５が形成され、有効画素周辺領域１３においては、光吸収膜３６が形成される。例えば、有効画素領域１２において画素１７ごとに形成されるフィルタ３５として、原色系では、赤色、緑色、および青色が用いられ、補色系では、イエロー、シアン、およびマゼンタが用いられる。そして、それぞれの画素１７は、対応するフィルタ３５を透過した光を受光する。
また、有効画素周辺領域１３において一面に形成される光吸収膜３６には、例えば、カーボンブラックや、チタンブラック、鉄酸化物（マグネタイト型四酸化三鉄）や、銅とクロムの複合酸化物、銅、クロム、亜鉛の複合酸化物などから成る黒系の色素を内添した材料が用いられる。なお、光吸収膜３６は、フィルタ３５と同様の、赤色、緑色、および青色の原色系の色素、並びに、イエロー、シアン、およびマゼンタの補色系などの色素うちの、少なくともいずれか一色の色素を用いてもよく、その色のフィルタ３５と同時に形成することができる。または、光吸収膜３６は、有効画素領域１２と同様の配列で、それぞれの色のフィルタ３５が有効画素周辺領域１３まで延長されるように形成してもよい。
マイクロレンズ層２４には、屈折率が1.5～1.6程度の材料が用いられる。そして、マイクロレンズ層２４の有効画素領域１２には、画素１７ごとに、それぞれの画素１７に照射される光を集光する複数のマイクロレンズ３７が形成される。このように、画素１７ごとにマイクロレンズ３７を設けることで、画素１７が光を受光するのに有効となる有効面積を拡大することができ、撮像素子１１の感度特性を向上させることができる。
さらに、マイクロレンズ層２４の有効画素周辺領域１３には、上述したようなスリット型の光回折格子１４が形成される。
反射防止膜２５は、マイクロレンズ層２４よりも屈折率の低い材料からなる膜であり、マイクロレンズ層２４のマイクロレンズ３７およびスリット型の光回折格子１４に対して全面に亘って成膜される。なお、反射防止膜２５には、ボンディングパッド１６が設けられている箇所において開口し、ボンディングパッド１６にボンディングワイヤをボンディングするための開口部が設けられている。
以上のように、撮像素子１１は、有効画素領域１２の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在するように、有効画素周辺領域１３に複数本のスリット型の光回折格子１４が形成される。従って、撮像素子１１では、有効画素周辺領域１３に入射した光は、複数本のスリット型の光回折格子１４の長手方向に対して直交する方向に向かって反射されることになり、有効画素領域１２に向かうような反射光を低減することができる。これにより、撮像素子１１は、有効画素領域１２に向かって反射するような迷光に起因したフレアやゴーストなどを効果的に抑制することができ、フレアやゴーストなどのない高画質な画像を撮像することができる。
＜撮像素子の製造方法＞
図３乃至図５を参照して、撮像素子１１の製造方法について説明する。
まず、第１の工程において、図３の上段に示すように、複数のフォトダイオード３１が形成されている半導体基板２１の表面に、画素間遮光膜３２、並びに、配線３３および３４が形成される。
第２の工程において、図３の中段に示すように、半導体基板２１の表面の画素間遮光膜３２、並びに、配線３３および３４の端部における段差を埋めて平坦化するように、第１の平坦化膜２２が成膜される。第１の平坦化膜２２は、例えば、アクリル系熱硬化樹脂などの材料をスピンコートした後に熱処理を施し、その材料を硬化させることによって形成される。
第３の工程において、図３の下段に示すように、第１の平坦化膜２２に積層するようにカラーフィルタ層２３が形成される。カラーフィルタ層２３は、有効画素領域１２においては、フォトダイオード３１ごとに対応する色のフィルタ３５により形成され、有効画素周辺領域１３においては、上述したような黒系や、原色系、補色系などの色素を内添した材料からなる光吸収膜３６により形成される。
続いて、第４の工程において、図４の上段に示すように、カラーフィルタ層２３に積層するようにマイクロレンズ材膜４１が形成される。マイクロレンズ材膜４１は、例えば、ポリスチレン系やアクリル系などの材料、または、それらの材料の共重合系熱硬化樹脂からなる材料をスピンコートした後に熱処理を施し、その材料を硬化させることによって形成される。
第５の工程において、図４の中段に示すように、マイクロレンズ材膜４１に積層するように、ポジ型のフォトレジストパターン４２および４３が形成される。例えば、有効画素領域１２では、フォトダイオード３１が配置されている箇所に対応するようにポジ型のフォトレジストパターン４２が形成される。一方、有効画素周辺領域１３では、スリット型の光回折格子１４に従った長手方向となるように、スリット型の光回折格子１４の形成ピッチに応じた間隔でフォトレジストパターン４３が形成される。なお、フォトレジストパターン４２および４３は、例えば、感光性を有するレジスト材料を、スピンコートした後にプリベークし、それぞれのパターンに応じて露光して、現像処理を行うことにより形成される。
第６の工程において、図４の下段に示すように、フォトレジストパターン４２からマイクロレンズ母材パターン４４が形成されるとともに、フォトレジストパターン４３からスリット母材パターン４５が形成されるような加工が行われる。例えば、フォトレジストパターン４２および４３に対して、フォトレジストパターン４２および４３の熱軟化点以上の熱処理による熱リフローを施すことによって、マイクロレンズ３７の形状に応じたマイクロレンズ母材パターン４４、および、スリット型の光回折格子１４の形状に応じたスリット母材パターン４５が形成される。
続いて、第７の工程において、図５の上段に示すように、有効画素領域１２では、画素１７ごとにマイクロレンズ３７が配置されるとともに、有効画素周辺領域１３では、スリット型の光回折格子１４が配置されたマイクロレンズ層２４が形成される。例えば、マイクロレンズ母材パターン４４およびスリット母材パターン４５とともに、その下地に形成されたマイクロレンズ材膜４１に対して、フロロカーボン系などのガスを用いたドライエッチング処理を行う。これにより、マイクロレンズの有効面積が拡大されるようにマイクロレンズ母材パターン４４がエッチング法により転写され、マイクロレンズ層２４にマイクロレンズ３７が形成される。同時に、スリット母材パターン４５がエッチング法により転写され、マイクロレンズ層２４にスリット型の光回折格子１４が形成される。
第８の工程において、図５の下段に示すように、マイクロレンズ層２４の全面に亘って、反射防止膜２５が成膜される。反射防止膜２５には、例えば、屈折率が1.45程度のシリコン酸化膜が用いられ、その成膜には、第１の平坦化膜２２、カラーフィルタ層２３、マイクロレンズ層２４などの耐熱性を考慮して、180～220℃程度の熱が使用される。
以上のような工程により、有効画素領域１２において画素１７に対応して複数のマイクロレンズ３７が形成されるとともに、有効画素周辺領域１３において複数のスリット型の光回折格子１４が形成され、マイクロレンズ３７およびスリット型の光回折格子１４に対して反射防止膜２５が成膜された撮像素子１１を製造することができる。これにより、上述したように、有効画素周辺領域１３において反射される光が有効画素領域１２に向かうことを防止することができ、フレアやゴーストなどの発生を抑制することが可能な、より高品質な撮像素子１１を製造することができる。
ここで、撮像素子１１が用いられる様々な画像入力機器では、それぞれの光学系をその機器内に有し、画像入力機器へ入射する光は、光学系のレンズや、プリズム、ミラーなどの光路を経て撮像素子１１の有効画素領域１２へと導かれる。このため、多様な画像入力機器の光学系それぞれに対応するように、スリット型の光回折格子１４の形成ピッチを適応的に変更する必要がある。さらには、１つの撮像素子１１において、異なる形成ピッチでスリット型の光回折格子１４を形成してもよい。
図６には、スリット型の光回折格子１４の変形例が示されている。
例えば、図６のＡに示す撮像素子１１Ａでは、上辺領域１６－１および下辺領域１６－２に形成されるスリット型の光回折格子１４の形成ピッチと、左辺領域１６－３Ａおよび右辺領域１６－４Ａに形成されるスリット型の光回折格子１４の形成ピッチとが、それぞれ異なる間隔となっている。
また、図６のＢに示す撮像素子１１Ｂでは、上辺領域１６－１および下辺領域１６－２にのみスリット型の光回折格子１４が形成され、左辺領域１６－３および右辺領域１６－４にはスリット型の光回折格子１４が形成されていないフラットな状態となっている。
このように、撮像素子１１は、使用される画像に入力機器の光学系に合わせて、有効画素領域１２への迷光の入射を抑制するのに最適なスリット型の光回折格子１４を形成することができる。
＜撮像素子の第２および第３の構成例＞
図７を参照して、本技術を適用した撮像素子の第２および第３の実施の形態について説明する。なお、図７に示す撮像素子１１Ｃおよび１１Ｄにおいて、図１の撮像素子１１と共通する構成については、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図７のＡには、図１のＢと同様に、撮像素子１１Ｃにおけるａ－ａ’断面およびｂ－ｂ’断面が示されている。
例えば、図１の撮像素子１１は、上述したように、マイクロレンズ３７およびスリット型の光回折格子１４がドライエッチング法により形成されていた。これに対し、撮像素子１１Ｃは、マイクロレンズ５２およびスリット型の光回折格子１４Ｃが熱リフロー（熱メルトフロー）法により形成される点で異なる構成となっている。
即ち、撮像素子１１Ｃは、半導体基板２１、第１の平坦化膜２２、カラーフィルタ層２３、および反射防止膜２５は、図１の撮像素子１１と同様に構成されている。一方、撮像素子１１Ｃは、カラーフィルタ層２３に対して第２の平坦化膜５１が成膜され、第２の平坦化膜５１に積層するようにマイクロレンズ５２およびスリット型の光回折格子１４Ｃが形成されている点で、図１の撮像素子１１と異なる構成となっている。
マイクロレンズ５２およびスリット型の光回折格子１４Ｃは、例えば、それぞれ公知のフォトリソグラフィー法により露光、現像処理を行うことによりパターンに形成されたポジ型感光性樹脂に対して、ブリーチング露光を行うことで感光性樹脂中における感光材の可視光短波長領域の光吸収を減衰させた後に、熱リフローを施すことにより形成され、その後、ポジ型感光性樹脂よりも屈折率の低い反射防止膜２５が成膜される。ここで、ポジ型感光性樹脂中の感光材は、可視光領域の短波長側に光吸収があり、熱リフローを施す前に紫外線露光を行うことで感光材を分解して光吸収を減衰させることで、高画質化を図ることができる。例えば、マイクロレンズ５２およびスリット型の光回折格子１４Ｃとしては、ポリスチレン系やアクリル系などの材料、または、それらの材料の共重合系熱硬化樹脂からなる材料を用いることができる。このとき、マイクロレンズ５２およびスリット型の光回折格子１４Ｃの屈折率は、1.5～1.6程度とされ、反射防止膜２５には、屈折率が1.45程度のシリコン酸化膜が用いられる。
図７のＢには、図１のＢと同様に、撮像素子１１Ｄにおけるａ－ａ’断面およびｂ－ｂ’断面が示されている。
図７のＢに示す撮像素子１１Ｄは、半導体基板２１、第１の平坦化膜２２、カラーフィルタ層２３、および反射防止膜２５は、図１の撮像素子１１と同様に構成されており、有効画素領域１２においてマイクロレンズ層２４にマイクロレンズ３７が形成される点でも、図１の撮像素子１１と同様である。
一方、撮像素子１１Ｄは、有効画素周辺領域１３において、第２の平坦化膜５１に積層するように形成されるスリット型の光回折格子１４Ｄが、マイクロレンズ層２４の材料とは異なる材料で形成されている点で、図１の撮像素子１１と異なる構成となっている。
例えば、スリット型の光回折格子１４Ｄには、カーボンブラックや、チタンブラック、鉄酸化物（マグネタイト型四酸化三鉄）や、銅とクロムの複合酸化物、銅、クロム、亜鉛の複合酸化物などから成る黒系の色素を内添した材料を用いることができる。このように、スリット型の光回折格子１４Ｄに対して光吸収性の材料を用いることで、有効画素周辺領域１３の内部に入り込む迷光の光量を減少させることができ、それに応じて、周辺回路や配線メタル（配線３３および３４）などからの反射光が減少することになる。
従って、撮像素子１１Ｄでは、有効画素周辺領域１３における反射光の減少に伴って、電子機器光学系からの再反射光を減少させることができ、再反射光が有効画素領域１２に入射することで発生するフレアやゴーストが低減することになる。その結果、撮像素子１１Ｄの画質劣化を抑制することができる。
＜光分解プリズムを利用した撮像装置の構成例＞
図８は、光分解プリズムを利用した撮像装置の概略的な構成例が示されている。
図８に示すように、撮像装置６１は、対物レンズ６２、光分解プリズム６３、および撮像素子１１－１乃至１１－３を備えて構成される。
対物レンズ６２は、撮像装置６１に入射する入射光を集光して、撮像素子１１－１乃至１１－３の受光面に、被写体の像を結像させる。
光分解プリズム６３は、特定の波長域の光のみを透過し、その波長域以外の光を反射するように構成され、例えば、入射光を赤色、緑色、および青色の光に分光する。例えば、光分解プリズム６３は、緑色の波長域の光を透過して撮像素子１１－２に受光させ、赤色の波長域の光を反射して撮像素子１１－１に受光させ、青色の波長域の光を反射して撮像素子１１－３に受光させる。なお、撮像素子１１－１乃至１１－３には、上述したような画素１７ごとのフィルタ３５は設けられておらず、それぞれ対応する波長域の光を全ての画素１７で受光するように構成される。
このように構成される撮像装置６１では、仮に、撮像素子１１－１乃至１１－３の有効画素周辺領域１３において有効画素領域１２に向かって光が反射した場合、その光が光分解プリズム６３内で再反射し、撮像素子１１の有効画素領域１２に迷光として入射するようなことが想定される。従来、このような迷光が、フレアやゴーストなどとなって画質の劣化を招く原因となっていた。
これに対し、撮像素子１１－１乃至１１－３は、有効画素周辺領域１３において有効画素領域１２に向かうような光の反射が抑制される構成となっている為、光分解プリズム６３を介した迷光が有効画素領域１２に入射されることが回避される。その結果、撮像素子１１－１乃至１１－３は、フレアやゴーストなどのない高画質な画像を撮像することができる。
＜撮像装置の構成例＞
なお、上述したような撮像素子１１は、例えば、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメラなどの撮像システム、撮像機能を備えた携帯電話機、または、撮像機能を備えた他の機器といった各種の電子機器に適用することができる。
図９は、電子機器に搭載される撮像装置の構成例を示すブロック図である。
図９に示すように、撮像装置１０１は、光学系１０２、撮像素子１０３、信号処理回路１０４、モニタ１０５、およびメモリ１０６を備えて構成され、静止画像および動画像を撮像可能である。
光学系１０２は、１枚または複数枚のレンズを有して構成され、被写体からの像光（入射光）を撮像素子１０３に導き、撮像素子１０３の受光面（センサ部）に結像させる。
撮像素子１０３としては、上述した撮像素子１１が適用される。撮像素子１０３には、光学系１０２を介して受光面に結像される像に応じて、一定期間、電子が蓄積される。そして、撮像素子１０３に蓄積された電子に応じた信号が信号処理回路１０４に供給される。
信号処理回路１０４は、撮像素子１０３から出力された画素信号に対して各種の信号処理を施す。信号処理回路１０４が信号処理を施すことにより得られた画像（画像データ）は、モニタ１０５に供給されて表示されたり、メモリ１０６に供給されて記憶（記録）されたりする。
このように構成されている撮像装置１０１では、上述した撮像素子１１を適用することで、例えば、より高画質な画像を撮像することができる。
＜イメージセンサの使用例＞
図１０は、上述のイメージセンサを使用する使用例を示す図である。
上述したイメージセンサは、例えば、以下のように、可視光や、赤外光、紫外光、X線等の光をセンシングする様々なケースに使用することができる。
・ディジタルカメラや、カメラ機能付きの携帯機器等の、鑑賞の用に供される画像を撮影する装置
・自動停止等の安全運転や、運転者の状態の認識等のために、自動車の前方や後方、周囲、車内等を撮影する車載用センサ、走行車両や道路を監視する監視カメラ、車両間等の測距を行う測距センサ等の、交通の用に供される装置
・ユーザのジェスチャを撮影して、そのジェスチャに従った機器操作を行うために、TVや、冷蔵庫、エアーコンディショナ等の家電に供される装置
・内視鏡や、赤外光の受光による血管撮影を行う装置等の、医療やヘルスケアの用に供される装置
・防犯用途の監視カメラや、人物認証用途のカメラ等の、セキュリティの用に供される装置
・肌を撮影する肌測定器や、頭皮を撮影するマイクロスコープ等の、美容の用に供される装置
・スポーツ用途等向けのアクションカメラやウェアラブルカメラ等の、スポーツの用に供される装置
・畑や作物の状態を監視するためのカメラ等の、農業の用に供される装置
＜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１１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１１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１２は、図１１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、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２（の撮像部１１４０２）、ＣＣＵ１１２０１（の画像処理部１１４１２）などに適用され得る。具体的には、例えば、図１の撮像素子１１を、撮像部１１４０２に適用することができる。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、より高画質な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
＜体内情報取得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１３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１３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／若しく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、撮像部１０１１２に適用され得る。具体的には、例えば、図１の撮像素子１１を、撮像部１０１１２に適用することができる。撮像部１０１１２に本開示に係る技術を適用することにより、より高画質な術部画像を得ることができるため、検査の精度が向上することが可能になる。
＜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１４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１４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１４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１５は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
図１５では、車両１２１００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。撮像部１２１０１及び１２１０５で取得される前方の画像は、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１５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、例えば、撮像部１２０３１などに適用され得る。具体的には、例えば、図１の撮像素子１１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、例えば、車外の情報を、より高画質に取得することができ、自動運転の安全性の向上等を実現することができる。
＜構成の組み合わせ例＞
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１）
複数の画素が行列状に配置され、前記画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズが形成される有効画素領域と、
前記有効画素領域の外側を囲うように設けられ、前記有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子が形成される有効画素周辺領域と
を備える撮像素子。
（２）
前記スリット型の光回折格子および前記マイクロレンズに対して反射防止膜が成膜されている
上記（１）に記載の撮像素子。
（３）
前記有効画素周辺領域における前記スリット型の光回折格子は、前記有効画素領域において前記マイクロレンズを形成するのと同一の工程において形成される
上記（１）または（２）に記載の撮像素子。
（４）
前記有効画素周辺領域の前記スリット型の光回折格子、および、前記有効画素領域の前記マイクロレンズは、エッチング法により形成される
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の撮像素子。
（５）
前記有効画素周辺領域の前記スリット型の光回折格子、および、前記有効画素領域の前記マイクロレンズは、熱リフロー法により形成される
上記（１）から（３）までのいずれかに記載の撮像素子。
（６）
前記有効画素周辺領域の前記スリット型の光回折格子が、前記有効画素領域の前記マイクロレンズとは異なる材料で構成される
上記（１）から（５）までのいずれかに記載の撮像素子。
（７）
複数の画素が行列状に配置される有効画素領域に、前記画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズを形成し、
前記有効画素領域の外側を囲うように設けられる有効画素周辺領域に、前記有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子を形成する
ステップを含む製造方法。
（８）
複数の画素が行列状に配置され、前記画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズが形成される有効画素領域と、
前記有効画素領域の外側を囲うように設けられ、前記有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子が形成される有効画素周辺領域と
を有する撮像素子を備える電子機器。
なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１１ 撮像素子， １２ 有効画素領域， １３ 有効画素周辺領域， １４ スリット型の光回折格子， １５ ボンディングパッド， １６－１ 上辺領域， １６－２ 下辺領域， １６－３ 左辺領域， １６－４ 右辺領域， １７ 画素， ２１ 半導体基板， ２２ 第１の平坦化膜， ２３ カラーフィルタ層， ２４ マイクロレンズ層， ２５ 反射防止膜， ３１ フォトダイオード， ３２ 画素間遮光膜， ３３および３４ 配線， ３５ フィルタ， ３６ 光吸収膜， ３７ マイクロレンズ

Claims (7)

  1. 複数の画素が行列状に配置され、前記画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズが形成される有効画素領域と、
    前記有効画素領域の外側を囲うように設けられ、前記有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子が形成される有効画素周辺領域と
    を備え、
    前記マイクロレンズと同一の層に、前記スリット型の光回折格子が設けられる
    撮像素子。
  2. 前記スリット型の光回折格子および前記マイクロレンズに対して反射防止膜が成膜されている
    請求項１に記載の撮像素子。
  3. 前記有効画素周辺領域における前記スリット型の光回折格子は、前記有効画素領域において前記マイクロレンズを形成するのと同一の工程において形成される
    請求項１に記載の撮像素子。
  4. 前記有効画素周辺領域の前記スリット型の光回折格子、および、前記有効画素領域の前記マイクロレンズは、エッチング法により形成される
    請求項１に記載の撮像素子。
  5. 前記有効画素周辺領域の前記スリット型の光回折格子、および、前記有効画素領域の前記マイクロレンズは、熱リフロー法により形成される
    請求項１に記載の撮像素子。
  6. 複数の画素が行列状に配置される有効画素領域に、前記画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズを形成し、
    前記有効画素領域の外側を囲うように設けられる有効画素周辺領域に、前記有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子を形成する
    ステップを含み、
    前記マイクロレンズと同一の層に、前記スリット型の光回折格子が設けられる
    製造方法。
  7. 複数の画素が行列状に配置され、前記画素ごとに光を集光する複数のマイクロレンズが形成される有効画素領域と、
    前記有効画素領域の外側を囲うように設けられ、前記有効画素領域の辺方向に対して直交する方向に長手方向が延在する複数本のスリット型の光回折格子が形成される有効画素周辺領域と
    を有し、
    前記マイクロレンズと同一の層に、前記スリット型の光回折格子が設けられる
    撮像素子を備える電子機器。
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