JPWO2016143194A1 - 撮像装置 - Google Patents
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Abstract
本発明は、位置合わせ用の指標を配設するための十分なスペースを撮像面上に確保できない場合であっても、光軸調整を高精度に行うことが可能な撮像装置を提供することを目的としている。撮像装置（２１）は、外部からの入射光を分光するための複数のカラーフィルタ（９５）を撮像面上に所定の配列で配置して形成されているとともに、複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数の受光素子（９３）を具備して形成された第１の領域（８１ａ）と、第１の領域の周囲を囲うように設けられているとともに、第１の領域の各受光素子により生成された電気信号に対して処理を施すための回路を設けて形成された第２の領域（８１ｃ）と、第１の領域に隣接する位置において、第１の領域と第２の領域との間に挟まれるように設けられ、第１の領域及び第２の領域のいずれよりも高い反射率を具備するように形成された第３の領域（８１ｂ）と、を有する固体撮像素子（８１）を内蔵する。
Description
本発明は、撮像装置に関するものである。
内視鏡に用いられる撮像装置の製造工程においては、例えば、固体撮像素子の撮像面上における受光領域の周辺に設けられた位置合わせ用の指標等を参照しながら光軸調整用のレンズ（芯出しレンズ）を接合することにより、被写体からの光が入射される対物光学系の光軸の位置を当該受光領域の位置に対して合わせるような、光軸調整に係る作業が従来行われている。そして、例えば、日本国特開２０１４−１５７８８５号公報には、前述の光軸調整の際に利用可能と考えられる技術が開示されている。
ここで、近年における固体撮像素子の小型化に伴い、例えば、日本国特開２０１４−１５７８８５号公報に開示されたアライメントマーク等のような、光軸調整の際に参照される位置合わせ用の指標を配設するための十分なスペースを撮像面上に確保することが不可能になりつつある、という問題点が生じている。そのため、日本国特開２０１４−１５７８８５号公報に開示された技術によれば、例えば、光軸調整を高精度に行うことが可能な固体撮像素子のサイズが、アライメントマークを配設するための十分なスペースを撮像面上に確保可能なサイズに制限されてしまう、という前述の問題点に応じた課題が生じている。
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであり、位置合わせ用の指標を配設するための十分なスペースを撮像面上に確保できない場合であっても、光軸調整を高精度に行うことが可能な撮像装置を提供することを目的としている。
本発明の一態様の撮像装置は、外部から入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタを撮像面上に所定の配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数の受光素子を具備して形成された第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲うように設けられているとともに、前記第１の領域の各受光素子により生成された前記電気信号に対して処理を施すための回路を設けて形成された第２の領域と、前記第１の領域に隣接する位置において、前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれるように設けられているとともに、前記第１の領域及び前記第２の領域のいずれよりも高い反射率を具備するように形成された第３の領域と、を有する固体撮像素子を内蔵している。
本発明の一態様の撮像装置は、被写体の光学像を形成するように構成された対物レンズユニットと、前記対物レンズユニットを経て入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタを撮像面上に所定の配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数の受光素子を具備して形成された第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲うように設けられているとともに、前記第１の領域の各受光素子により生成された前記電気信号に対して処理を施すための回路を設けて形成された第２の領域と、前記第１の領域に隣接する位置において、前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれるように設けられているとともに、前記第１の領域及び前記第２の領域のいずれよりも高い反射率を具備するように形成された第３の領域と、を有する固体撮像素子と、前記対物レンズユニットの光軸を前記第３の領域の中心に合わせて配置するためのレンズである光学調整レンズと、を有する。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明を行う。
（第１の実施例）
図１から図９は、本発明の第１の実施例に係るものである。
図１から図９は、本発明の第１の実施例に係るものである。
内視鏡システム１は、図１に示すように、被検体内に挿入されるとともに、当該被検体内における生体組織等の被写体を撮像して撮像信号として出力するように構成された内視鏡２と、当該被写体を照明するための照明光を内視鏡２に供給するように構成された光源装置３と、内視鏡２から出力される撮像信号に応じた観察画像等を生成して出力するように構成されたプロセッサ４と、プロセッサ４から出力される観察画像等を画面上に表示するように構成されたモニタ５と、を有している。図１は、実施例に係る撮像装置が用いられる内視鏡システムの要部の構成を示す図である。
内視鏡２は、被写体を撮像するための撮像装置２１を先端側に設けた細長の挿入部２Ａと、挿入部２Ａの基端側に設けられた操作部２Ｂと、を有して構成されている。また、内視鏡２は、操作部２Ｂから延出して設けられたユニバーサルケーブルＵＣを介してプロセッサ４に着脱可能に接続されるとともに、ユニバーサルケーブルＵＣから分岐したライトガイドケーブルＬＣを介して光源装置３に着脱可能に接続されるように構成されている。
挿入部２Ａ、操作部２Ｂ及びユニバーサルケーブルＵＣの内部には、例えば、光源装置３から供給される照明光を内視鏡２の先端側へ伝送するためのライトガイドファイバと、撮像装置２１から出力される撮像信号等の種々の信号の伝送に用いられる信号ケーブルと、がそれぞれ設けられている。
撮像装置２１は、光源装置３から供給される照明光により照明された被写体の光学像を撮像し、当該撮像した被写体の光学像に応じた撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号を出力するように構成されている。なお、撮像装置２１の具体的な構成については、後程説明する。
操作部２Ｂは、術者等のユーザが把持して操作することが可能な形状を具備して構成されている。また、操作部２Ｂには、ユーザの操作に応じた指示をプロセッサ４に対して行うことが可能な１つ以上のスイッチを具備して構成されたスコープスイッチ２２が設けられている。
光源装置３は、プロセッサ４の制御に応じて白色光等の照明光を発生するとともに、当該照明光をライトガイドケーブルＬＣの内部に設けられたライトガイドファイバに対して供給するように構成されている。
プロセッサ４には、ユーザの操作に応じた指示を行うことが可能な１つ以上のスイッチを具備して構成された操作パネル４１が設けられている。また、プロセッサ４は、例えば、ＣＰＵまたはＦＰＧＡ等を具備し、スコープスイッチ２２及び操作パネル４１に設けられた各スイッチのうちの少なくとも１つ以上のスイッチにおいてなされた指示に応じた動作を行うためのシステム制御信号を生成し、当該生成したシステム制御信号を内視鏡２及び／または光源装置３へ出力するように構成されている。また、プロセッサ４は、前述のように生成したシステム制御信号に応じた動作を行うように構成されている。また、プロセッサ４は、内視鏡２から出力される撮像信号に対して所定の処理を施すことにより観察画像等を生成して出力するための画像処理回路等を具備して構成されている。
撮像装置２１は、図２に示すように、対物レンズユニット６１と、光学調整レンズ６２と、イメージセンサ６３と、を先端側から順に設けて構成されている。また、撮像装置２１は、対物レンズユニット６１及び光学調整レンズ６２を保持可能に形成されたレンズホルダ７１と、レンズホルダ７１の後端側に接合されるとともにイメージセンサ６３を被覆可能に形成されたハウジング７２と、を有して構成されている。図２は、実施例に係る固体撮像素子を具備する撮像装置の構成の一例を示す図である。
対物レンズユニット６１は、１つ以上のレンズ６１Ｌを具備し、光源装置３から供給される照明光により照明された被写体の光学像を形成するように構成されている。
光学調整レンズ６２は、対物レンズユニット６１の後端側に設けられ、対物レンズユニット６１の光軸を固体撮像素子８１（後述）の撮像面における受光領域８１ａ（後述）の中心に合わせて配置するための光軸調整用のレンズ（芯出しレンズ）として形成されている。また、光学調整レンズ６２の前面の周縁部には、フレアの発生要因となる光が入射することを防ぐための光学絞り７３が設けられている。また、光学調整レンズ６２の後面は、例えば、紫外線の照射に応じて硬化する光学接着剤（不図示）により、固体撮像素子８１の撮像面を覆うように配置されたカバーガラス７４の前面に接合されている。
イメージセンサ６３は、カバーガラス７４と、固体撮像素子８１と、硬質基板８２と、フレキシブル基板８３と、を有して構成されている。
固体撮像素子８１は、フレキシブル基板８３を介して硬質基板８２と電気的に接続されている。また、固体撮像素子８１は、対物レンズユニット６１により形成された被写体の光学像を撮像することにより撮像信号を生成し、当該生成した撮像信号をフレキシブル基板８３へ出力するように構成されている。また、固体撮像素子８１は、撮像面の反対側の面に塗布された接着剤ＡＤにより、硬質基板８２に対して接合されている。なお、固体撮像素子８１の構成の詳細については、後程説明する。
硬質基板８２は、接続面ＢＦにおいてフレキシブル基板８３と電気的に接続されている。また、硬質基板８２は、フレキシブル基板８３を介して固体撮像素子８１と電気的に接続されている。また、硬質基板８２は、接続面ＢＦの反対側の面に相当する実装面ＣＦ上にコンデンサ等の複数の電子部品８２ａを設けて構成されている。また、硬質基板８２には、実装面ＣＦ上に設けられた複数の電子部品８２ａの間を電気的に接続するための配線（不図示）が形成されている。また、硬質基板８２には、ユニバーサルケーブルＵＣに内蔵された各信号ケーブルのうち、イメージセンサ６３の動作に関連する信号の伝送に用いられる複数の信号ケーブルが接続されている。
すなわち、以上に述べたような構成によれば、固体撮像素子８１において生成された撮像信号が、フレキシブル基板８３と、硬質基板８２に接続された所定の信号ケーブルと、を介してプロセッサ４へ出力される。
ここで、硬質基板８２における信号ケーブルの接続態様の具体例について以下に説明する。
本実施例においては、接続面ＢＦに接続される信号ケーブルＳＣＰの芯線ＣＷＰの径を、実装面ＣＦに接続される信号ケーブルＳＣＱの芯線ＣＷＱの径に比べて太くしている（図２参照）。また、本実施例においては、接続面ＢＦに接続される信号ケーブルＳＣＰの芯線ＣＷＰの接続長を、実装面ＣＦに接続される信号ケーブルＳＣＱの芯線ＣＷＱの接続長に比べて長さＬだけ短く、かつ、フレキシブル基板８３に接触しない程度の長さにしている（図２参照）。そのため、本実施例によれば、例えば、硬質基板８２に対する信号ケーブルＳＣＰ及びＳＣＱの接続強度を確保しつつ、芯線ＣＷＰとフレキシブル基板８３との間の距離を近づけることができる。その結果、本実施例によれば、例えば、長手方向の長さが比較的短い硬質基板８２を用いてイメージセンサ６３を構成することができるとともに、撮像装置２１を含む挿入部２Ａの先端硬質部の長さを短縮することができる。
また、本実施例においては、実装面ＣＦ上の電子部品８２ａに接続される信号ケーブルＳＣＲの芯線ＣＷＲの中心軸を、実装面ＣＦに接続される信号ケーブルＳＣＱの芯線ＣＷＱの中心軸に対して横方向（芯線ＣＷＲまたは芯線ＣＷＱのいずれかの中心軸に直交し、かつ、実装面ＣＦに平行な方向）にずらしている（図２〜図５参照）。さらに、本実施例においては、芯線ＣＷＱ及び芯線ＣＷＲが、撮像装置２１の長手方向に相当する硬質基板８２の長手方向に対してそれぞれ略平行となるような位置関係を有して接続されている（図２及び図３参照）。そして、本実施例によれば、芯線ＣＷＲが電子部品８２ａに電気的に接続されているため、信号ケーブルＳＣＱ及び信号ケーブルＳＣＲを相互に干渉しない位置に配置することができ、その結果、撮像装置２１を小型化することができる。図３は、図２の撮像装置の一部を実装面ＣＦ側から見た場合の図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５は、図２のＶ−Ｖ線断面図である。なお、図４及び図５における縦方向は、芯線ＣＷＲまたは芯線ＣＷＱのいずれかの中心軸に直交し、かつ、実装面ＣＦに垂直な方向であるものとする。
フレキシブル基板８３には、固体撮像素子８１と硬質基板８２との間の電気的な接続を仲介するための配線等が設けられている。
ここで、固体撮像素子８１の構成の詳細について以下に説明する。
本実施例に係る固体撮像素子８１の撮像面には、例えば、図６に示すように、受光領域８１ａと、指標領域８１ｂと、周辺領域８１ｃと、が形成されている。図６は、実施例に係る固体撮像素子を撮像面側から見た場合の構成の一例を説明するための模式図である。
また、本実施例に係る固体撮像素子８１は、例えば、図７に示すように、ＦＳＩ（Ｆｒｏｎｔ Ｓｉｄｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）型の断面構造を具備し、複数の配線９１を誘電膜の内部に設けて形成された誘電層ＤＬと、誘電層ＤＬの下層のシリコン基板上に複数のフォトダイオード（以降、ＰＤと略記する）９３を設けて形成された基板層ＲＬと、を積層して構成されている。図７は、第１の実施例に係る固体撮像素子の断面構造の一例を説明するための模式図である。
受光領域８１ａは、例えば、図６に示すように、固体撮像素子８１の撮像面上の所定の位置を中心とする方形の領域として形成されている。また、受光領域８１ａは、カバーガラス７４を経て入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタである、ＲＧＢの微小なカラーフィルタを撮像面上にベイヤ配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための受光素子である複数のＰＤ９３を具備して形成されている。また、受光領域８１ａは、例えば、図７に示すように、樹脂等の平坦化膜ＦＦに覆われた状態で配置されたマイクロレンズ９４と、マイクロレンズ９４を通過した光を分光するためのＲ（赤色）、Ｇ（緑色）またはＢ（青色）のカラーフィルタ９５と、を誘電層ＤＬの表面上に設けて構成されている。
すなわち、本実施例に係る受光領域８１ａには、マイクロレンズ９４と、カラーフィルタ９５と、ＰＤ９３と、を有して構成された撮像用の画素が複数配設されている。また、本実施例に係る受光領域８１ａは、前述のような撮像用の画素が複数設けられているとともに、図示しない光導波路が複数の画素毎に形成されているため、指標領域８１ｂよりも低い反射率を具備している。なお、本実施例に係る受光領域８１ａにおいては、前述の光導波路が、例えば、カラーフィルタ９５とＰＤ９３との間に形成されている。そのため、前述の光導波路を受光領域８１ａの画素毎に形成することにより、例えば、カラーフィルタ９５を経て入射される光が基板層ＲＬの表面等で反射する割合を減少させることができ、すなわち、カラーフィルタ９５を経て入射される光をＰＤ９３に効率的に集光させることができる。
指標領域８１ｂは、例えば、図６に示すように、受光領域８１ａに隣接する位置において、受光領域８１ａと周辺領域８１ｃとの間に挟まれるように設けられているとともに、受光領域８１ａの周囲を囲うように設けられた枠状の領域として形成されている。
なお、本実施例によれば、例えば、光学調整レンズ６２の配置及び接合に係る工程の際に、白色光等の照明光で照明された固体撮像素子８１の撮像面の受光領域８１ａの位置を目視で確認可能な限りにおいては、指標領域８１ｂの枠幅の大きさを任意の大きさに設定してもよい。具体的には、本実施例によれば、例えば、指標領域８１ｂの枠幅の大きさを１５マイクロメートル程度に設定することにより、光学調整レンズ６２の配置及び接合に係る工程の際に、受光領域８１ａの位置を目視で確認することができるとともに、指標領域８１ｂへの入射光に応じて発生し得る光学フレアを防ぐことができる。
指標領域８１ｂには、例えば、受光領域８１ａの各ＰＤ９３により生成された電気信号に対して所定の処理を施すことにより撮像信号を生成するための信号処理回路（不図示）の少なくとも一部が設けられている。
一方、指標領域８１ｂは、受光領域８１ａ及び周辺領域８１ｃのいずれよりも高い反射率を具備するように形成されている。具体的には、指標領域８１ｂは、例えば、図７に示すように、平坦化膜ＦＦに覆われた状態で配置されたマイクロレンズ９４と、マイクロレンズ９４を通過した光を分光するためのＲ（赤色）、Ｇ（緑色）またはＢ（青色）のカラーフィルタ９５と、を誘電層ＤＬの表面上に設けて構成されている。また、指標領域８１ｂは、例えば、図７に示すように、カラーフィルタ９５を通過した光を反射するための反射層であるメタル層ＭＬを誘電層ＤＬの内部に（誘電層ＤＬの表面に露出しないように）配置して構成されている。
すなわち、本実施例に係る指標領域８１ｂは、カバーガラス７４を経て入射される入射光をメタル層ＭＬで反射するように形成されているため、受光領域８１ａ及び周辺領域８１ｃのいずれよりも高い反射率を具備している。
なお、本実施例によれば、例えば、カラーフィルタ９５を通過した光を反射するための反射層を、メタル層ＭＬの代わりに配線９１で形成するようにしてもよい。
また、本実施例によれば、カラーフィルタ９５を通過した光を反射するための（メタル層ＭＬまたは配線９１で形成された）反射層を指標領域８１ｂの全域に設けたものに限らず、例えば、指標領域８１ｂの一部の領域のみに当該反射層を設けるようにしてもよい。なお、このような場合においては、例えば、指標領域８１ｂにおける反射層の占有率を、受光領域８１ａ及び周辺領域８１ｃにおける当該反射層の占有率よりも大きくすることにより、指標領域８１ｂの反射率を受光領域８１ａ及び周辺領域８１ｃのいずれよりも高い反射率にすることができる。
また、本実施例によれば、受光領域８１ａに設けられた各画素（各ＰＤ９３）により生成された電気信号を読み出すための信号線として、配線９１及び／またはメタル層ＭＬを用いることができる。
周辺領域８１ｃは、例えば、図６に示すように、指標領域８１ｂに隣接する位置に設けられているとともに、受光領域８１ａ及び指標領域８１ｂの周囲を囲うように設けられた枠状の領域として形成されている。
周辺領域８１ｃには、例えば、受光領域８１ａの各ＰＤ９３により生成された電気信号に対して所定の処理を施すことにより撮像信号を生成するための信号処理回路（不図示）の少なくとも一部が設けられている。
一方、周辺領域８１ｃは、指標領域８１ｂよりも低い反射率を具備するように形成されている。具体的には、周辺領域８１ｃは、例えば、図７に示すように、誘電層ＤＬの内部に（誘電層ＤＬの表面に露出しないように）配置されたメタル層ＭＬを具備するとともに、平坦化膜ＦＦに覆われた状態で配置された反射防止部材９６を誘電層ＤＬの表面上に設けて構成されている。なお、反射防止部材９６は、カバーガラス７４を経て入射される入射光に応じた反射光の発生を防止可能である限りにおいては、例えば、Ｒ及びＢの２色のカラーフィルタ９５を層状に重ねて形成したものであってもよく、受光領域８１ａに設けられているものに比べ、フィルタ中に配合され、入射光の波長毎に対する吸収率を規定する顔料を濃くすることにより吸収率を高めたカラーフィルタ９５を用いて形成したものであってもよく、受光領域８１ａに設けられているものに比べて厚みのあるカラーフィルタ９５を用いて形成したものであってもよく、可視光の全波長の光を遮る黒色のフィルタであってもよく、または、チタンナイトライド等の無機材料を用いて形成したものであってもよい。
以上に述べたように、本実施例によれば、例えば、固体撮像素子８１の撮像面を白色光等の照明光で照明した際に、当該照明光の反射光が指標領域８１ｂ以外において略発生しないようにすることができるため、受光領域８１ａ及び周辺領域８１ｃを暗部として明確に視認可能であるとともに、指標領域８１ｂを明部として明確に視認可能な画像を得ることができる。従って、本実施例によれば、固体撮像素子８１の撮像面の受光領域８１ａの位置を目視で確認しつつ、対物レンズユニット６１の光軸が受光領域８１ａの中心に合うように、光学調整レンズ６２をカバーガラス７４の前面に配置して接合することができ、すなわち、位置合わせ用の指標を配設するための十分なスペースを撮像面上に確保できない場合であっても、光軸調整を高精度に行うことができる。
なお、本実施例においては、例えば、メタル層ＭＬと同じ厚さの樹脂等を用いて形成された平坦化層を受光領域８１ａの誘電層ＤＬの内部に設けることにより、受光領域８１ａと、指標領域８１ｂ及び周辺領域８１ｃと、の間に生じる段差をなくすようにしてもよい。
また、本実施例によれば、例えば、図８に示すように、黒レベル検出用の受光素子である１つ以上のＰＤ９３を有するオプティカルブラック部ＯＰＢが基板層ＲＬに設けられている場合に、オプティカルブラック部ＯＰＢの上方をメタル層ＭＬで覆うように指標領域８１ｂを形成してもよい。図８は、第１の実施例に係る固体撮像素子の断面構造の、図７とは異なる例を説明するための模式図である。
また、本実施例によれば、撮像面上の受光領域８１ａの中心を特定可能な限りにおいては、図６に示したような形状を具備する指標領域８１ｂの代わりに、例えば、図９に示すような形状を具備する指標領域８１ｄを固体撮像素子８１に設けるようにしてもよい。図９は、第１の実施例に係る固体撮像素子を撮像面側から見た場合の構成の、図６とは異なる例を説明するための模式図である。
指標領域８１ｄは、図９に示すように、受光領域８１ａに隣接する位置において、受光領域８１ａと周辺領域８１ｃとの間に挟まれるように設けられているとともに、受光領域８１ａの中心に対して対称となるような位置に２対（４個）設けられている。また、指標領域８１ｄは、例えば、図９に示すように、受光領域８１ａの一辺に対して垂直であるとともに、指標領域８１ｂの枠幅と同程度の長さを具備する短辺と、受光領域８１ａに対して平行であるとともに、受光領域８１ａの辺の長さ未満の長さを具備する長辺と、からなる長方形の領域として形成されている。そのため、指標領域８１ｂの代わりに指標領域８１ｄを設けた場合であっても、撮像面の受光領域８１ａの位置を目視で明確に視認することができるとともに、対物レンズユニット６１の光軸が受光領域８１ａの中心に合うように、光学調整レンズ６２をカバーガラス７４の前面に配置して接合することができ、すなわち、指標領域８１ｂを設けた場合と略同様の作用効果を発揮することができる。なお、本実施例によれば、前述のような位置関係を具備する限りにおいては、３対以上の指標領域８１ｄを設けて固体撮像素子８１を構成してもよい。
（第２の実施例）
図１０から図１３は、本発明の第２の実施例に係るものである。
図１０から図１３は、本発明の第２の実施例に係るものである。
なお、本実施例においては、第１の実施例と同様の構成等を有する部分に関する詳細な説明を省略するとともに、第１の実施例と異なる構成等を有する部分に関して主に説明を行う。
本実施例に係る固体撮像素子８１の撮像面には、例えば、図１０に示すように、受光領域８１ａの代わりに設けられた受光領域８１ｅと、指標領域８１ｂの代わりに設けられた指標領域８１ｆと、周辺領域８１ｃの代わりに設けられた周辺領域８１ｇと、が形成されている。図１０は、第２の実施例に係る固体撮像素子を撮像面側から見た場合の構成の一例を説明するための模式図である。
また、本実施例に係る固体撮像素子８１は、例えば、図１１に示すように、ＢＳＩ（Ｂａｃｋ Ｓｉｄｅ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）型の断面構造を具備し、シリコン基板上に複数のＰＤ９３を設けて形成された基板層ＲＬと、基板層ＲＬの下層の誘電膜の内部に複数の配線９１を設けて形成された誘電層ＤＬと、を積層して構成されている。図１１は、第２の実施例に係る固体撮像素子の断面構造の一例を説明するための模式図である。
受光領域８１ｅは、例えば、図１０に示すように、固体撮像素子８１の撮像面上の所定の位置を中心とする方形の領域として形成されている。また、受光領域８１ｅは、カバーガラス７４を経て入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタである、ＲＧＢの微小なカラーフィルタを撮像面上にベイヤ配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数のＰＤ９３を具備して形成されている。また、受光領域８１ｅは、例えば、図１１に示すように、樹脂等の平坦化膜ＦＦに覆われた状態で配置されたマイクロレンズ９４と、マイクロレンズ９４を通過した光を分光するためのＲ（赤色）、Ｇ（緑色）またはＢ（青色）のカラーフィルタ９５と、を基板層ＲＬの表面上に設けて構成されている。
すなわち、本実施例に係る受光領域８１ｅには、マイクロレンズ９４と、カラーフィルタ９５と、ＰＤ９３と、を有して構成された撮像用の画素が複数配設されている。また、本実施例に係る受光領域８１ｅは、前述のような撮像用の画素が複数設けられているとともに、図示しない光導波路が複数の画素毎に形成されているため、指標領域８１ｆよりも低い反射率を具備している。
指標領域８１ｆは、例えば、図１０に示すように、受光領域８１ｅに隣接する位置において、受光領域８１ｅと周辺領域８１ｇとの間に挟まれるように設けられているとともに、受光領域８１ｅの周囲を囲うように設けられた枠状の領域として形成されている。
なお、本実施例によれば、例えば、光学調整レンズ６２の配置及び接合に係る工程の際に、白色光等の照明光で照明された固体撮像素子８１の撮像面の受光領域８１ｅの位置を目視で確認可能な限りにおいては、指標領域８１ｆの枠幅の大きさを任意の大きさに設定してもよい。具体的には、本実施例によれば、例えば、指標領域８１ｆの枠幅の大きさを第１の実施例と同様の大きさである１５マイクロメートル程度に設定することが望ましい。
指標領域８１ｆには、例えば、受光領域８１ｅの各ＰＤ９３により生成された電気信号に対して所定の処理を施すことにより撮像信号を生成するための信号処理回路（不図示）の少なくとも一部が設けられている。
一方、指標領域８１ｆは、受光領域８１ｅ及び周辺領域８１ｇのいずれよりも高い反射率を具備するように形成されている。具体的には、指標領域８１ｆは、例えば、図１１に示すように、平坦化膜ＦＦに覆われた状態で配置されたマイクロレンズ９４と、マイクロレンズ９４を通過した光及び基板層ＲＬの表面で発生した反射光をそれぞれ透過するように形成された光透過部材９７と、を基板層ＲＬの表面上に設けて構成されている。なお、光透過部材９７は、例えば、受光領域８１ｅに設けられているものと同様のカラーフィルタ９５から顔料を除いた透明部材により形成されている。
すなわち、本実施例に係る指標領域８１ｆは、カバーガラス７４を経て入射される入射光を透過する光透過部材９７を有し、光透過部材９７を経た当該入射光を基板層ＲＬにおけるシリコン基板の表面で直接反射するように形成されているため、受光領域８１ｅ及び周辺領域８１ｇのいずれよりも高い反射率を具備している。
周辺領域８１ｇは、例えば、図１０に示すように、指標領域８１ｆに隣接する位置に設けられているとともに、受光領域８１ｅ及び指標領域８１ｆの周囲を囲うように設けられた枠状の領域として形成されている。
周辺領域８１ｇには、例えば、受光領域８１ｅの各ＰＤ９３により生成された電気信号に対して所定の処理を施すことにより撮像信号を生成するための信号処理回路（不図示）の少なくとも一部が設けられている。
一方、周辺領域８１ｇは、指標領域８１ｆよりも低い反射率を具備するように形成されている。具体的には、周辺領域８１ｇは、例えば、図１１に示すように、平坦化膜ＦＦに覆われた状態で配置された反射防止部材９６を基板層ＲＬの表面上に設けて構成されている。なお、反射防止部材９６は、カバーガラス７４を経て入射される入射光に応じた反射光の発生を防止可能である限りにおいては、例えば、Ｒ及びＢの２色のカラーフィルタ９５を層状に重ねて形成したものであってもよく、受光領域８１ｅに設けられているものに比べ、フィルタ中に配合され、入射光の波長毎に対する吸収率を規定する顔料を濃くすることにより吸収率を高めたカラーフィルタ９５を用いて形成したものであってもよく、受光領域８１ｅに設けられているものに比べて厚みのあるカラーフィルタ９５を用いて形成したものであってもよく、可視光の全波長の光を遮る黒色のフィルタであってもよく、または、チタンナイトライド等の無機材料を用いて形成したものであってもよい。
以上に述べたように、本実施例によれば、例えば、固体撮像素子８１の撮像面を白色光等の照明光で照明した際に、当該照明光の反射光が指標領域８１ｆ以外において略発生しないようにすることができるため、受光領域８１ｅ及び周辺領域８１ｇを暗部として明確に視認可能であるとともに、指標領域８１ｆを明部として明確に視認可能な画像を得ることができる。従って、本実施例によれば、固体撮像素子８１の撮像面の受光領域８１ｅの位置を目視で確認しつつ、対物レンズユニット６１の光軸が受光領域８１ｅの中心に合うように、光学調整レンズ６２をカバーガラス７４の前面に配置して接合することができ、すなわち、位置合わせ用の指標を配設するための十分なスペースを撮像面上に確保できない場合であっても、光軸調整を高精度に行うことができる。
なお、本実施例によれば、例えば、黒レベル検出用の１つ以上のＰＤ９３を有するオプティカルブラック部ＯＰＢが基板層ＲＬに設けられている場合に、オプティカルブラック部ＯＰＢの上方をメタル層ＭＬで覆うように指標領域８１ｆを形成してもよい。具体的には、例えば、図１２に示すように、平坦化膜ＦＦに覆われた状態で配置されたマイクロレンズ９４と、マイクロレンズ９４を通過した光を分光するためのＲ（赤色）、Ｇ（緑色）またはＢ（青色）のカラーフィルタ９５と、カラーフィルタ９５を通過した光を反射するための反射層であるメタル層ＭＬと、を具備し、さらに、当該メタル層ＭＬを誘電層ＤＬの内部に（誘電層ＤＬの表面に露出しないように）配置した指標領域８１ｆを、基板層ＲＬにおけるオプティカルブラック部ＯＰＢの直上に形成してもよい。なお、図１２に示す構成によれば、受光領域８１ｅにおけるカラーフィルタ９５と基板層ＲＬとの間に誘電層ＤＬが設けられている。また、図１２に示す構成によれば、周辺領域８１ｇにおける反射防止部材９６と基板層ＲＬとの間に誘電層ＤＬが設けられている。図１２は、第２の実施例に係る固体撮像素子の断面構造の、図１１とは異なる例を説明するための模式図である。
また、本実施例によれば、撮像面上の受光領域８１ｅの中心を特定可能な限りにおいては、図１０に示したような形状を具備する指標領域８１ｆの代わりに、例えば、図１３に示すような形状を具備する指標領域８１ｈを固体撮像素子８１に設けるようにしてもよい。図１３は、第２の実施例に係る固体撮像素子を撮像面側から見た場合の構成の、図１０とは異なる例を説明するための模式図である。
指標領域８１ｈは、図１３に示すように、受光領域８１ｅに隣接する位置において、受光領域８１ｅと周辺領域８１ｇとの間に挟まれるように設けられているとともに、受光領域８１ｅの中心に対して対称となるような位置に２対（４個）設けられている。また、指標領域８１ｈは、例えば、図１３に示すように、受光領域８１ｅの一辺に対して垂直であるとともに、指標領域８１ｆの枠幅と同程度の長さを具備する短辺と、受光領域８１ｅに対して平行であるとともに、受光領域８１ｅの辺の長さ未満の長さを具備する長辺と、からなる長方形の領域として形成されている。そのため、指標領域８１ｆの代わりに指標領域８１ｈを設けた場合であっても、撮像面の受光領域８１ｅの位置を目視で明確に視認することができるとともに、対物レンズユニット６１の光軸が受光領域８１ｅの中心に合うように、光学調整レンズ６２をカバーガラス７４の前面に配置して接合することができ、すなわち、指標領域８１ｆを設けた場合と略同様の作用効果を発揮することができる。なお、本実施例によれば、前述のような位置関係を具備する限りにおいては、３対以上の指標領域８１ｈを設けて固体撮像素子８１を構成してもよい。
本発明は、上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更や応用が可能であることは勿論である。
本出願は、２０１５年３月１１日に日本国に出願された特願２０１５−４８６７７号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
１ 内視鏡システム
２ 内視鏡
３ 光源装置
４ プロセッサ
５ モニタ
２１ 撮像装置
６１ 対物レンズユニット
６２ 光学調整レンズ
６３ イメージセンサ
７４ カバーガラス
８１ 固体撮像素子
８１ａ，８１ｅ 受光領域
８１ｂ，８１ｄ，８１ｆ，８１ｈ 指標領域
８１ｃ，８１ｇ 周辺領域
８２ 硬質基板
８３ フレキシブル基板
９１ 配線
９３ ＰＤ
９４ マイクロレンズ
９５ カラーフィルタ
９６ 反射防止部材
９７ 光透過部材
２ 内視鏡
３ 光源装置
４ プロセッサ
５ モニタ
２１ 撮像装置
６１ 対物レンズユニット
６２ 光学調整レンズ
６３ イメージセンサ
７４ カバーガラス
８１ 固体撮像素子
８１ａ，８１ｅ 受光領域
８１ｂ，８１ｄ，８１ｆ，８１ｈ 指標領域
８１ｃ，８１ｇ 周辺領域
８２ 硬質基板
８３ フレキシブル基板
９１ 配線
９３ ＰＤ
９４ マイクロレンズ
９５ カラーフィルタ
９６ 反射防止部材
９７ 光透過部材
本発明の一態様の撮像装置は、外部から入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタを撮像面上に所定の配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数の受光素子を具備して形成された第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲うように設けられているとともに、前記第１の領域の各受光素子により生成された前記電気信号に対して処理を施すための回路を設けて形成された第２の領域と、前記第１の領域に隣接する位置において、前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれるように設けられているとともに、前記第１の領域及び前記第２の領域のいずれよりも高い反射率を具備するように形成された第３の領域と、前記第１の領域、前記第２の領域及び前記第３の領域を覆うように接着されたカバーガラスと、を有する固体撮像素子を内蔵している。
本発明の一態様の撮像装置は、被写体の光学像を形成するように構成された対物レンズユニットと、前記対物レンズユニットを経て入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタを撮像面上に所定の配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数の受光素子を具備して形成された第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲うように設けられているとともに、前記第１の領域の各受光素子により生成された前記電気信号に対して処理を施すための回路を設けて形成された第２の領域と、前記第１の領域に隣接する位置において、前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれるように設けられているとともに、前記第１の領域及び前記第２の領域のいずれよりも高い反射率を具備するように形成された第３の領域と、前記第１の領域、前記第２の領域及び前記第３の領域を覆うように接着されたカバーガラスと、を有する固体撮像素子と、前記対物レンズユニットの光軸を前記第３の領域の中心に合わせて配置するためのレンズである光学調整レンズと、を有する。
本発明の一態様の撮像装置は、外部から入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタを撮像面上に所定の配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数の受光素子を具備して形成された第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲うように設けられているとともに、前記第１の領域の各受光素子により生成された前記電気信号に対して処理を施すための回路を設けて形成された第２の領域と、前記第１の領域に隣接する位置において、前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれるように設けられているとともに、前記第１の領域及び前記第２の領域のいずれよりも高い反射率を具備するように形成された第３の領域と、前記第１の領域、前記第２の領域及び前記第３の領域を覆うように接着されたカバーガラスと、を有し、前記第３の領域の幅が１５μｍに設定されている固体撮像素子を内蔵している。
本発明の一態様の撮像装置は、被写体の光学像を形成するように構成された対物レンズユニットと、前記対物レンズユニットを経て入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタを撮像面上に所定の配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数の受光素子を具備して形成された第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲うように設けられているとともに、前記第１の領域の各受光素子により生成された前記電気信号に対して処理を施すための回路を設けて形成された第２の領域と、前記第１の領域に隣接する位置において、前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれるように設けられているとともに、前記第１の領域及び前記第２の領域のいずれよりも高い反射率を具備するように形成された第３の領域と、前記第１の領域、前記第２の領域及び前記第３の領域を覆うように接着されたカバーガラスと、を有する固体撮像素子と、前記対物レンズユニットの光軸を前記第３の領域の中心に合わせて配置するためのレンズである光学調整レンズと、を有し、前記第３の領域の幅が１５μｍに設定されている。
Claims (7)
- 外部から入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタを撮像面上に所定の配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数の受光素子を具備して形成された第１の領域と、
前記第１の領域の周囲を囲うように設けられているとともに、前記第１の領域の各受光素子により生成された前記電気信号に対して処理を施すための回路を設けて形成された第２の領域と、
前記第１の領域に隣接する位置において、前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれるように設けられているとともに、前記第１の領域及び前記第２の領域のいずれよりも高い反射率を具備するように形成された第３の領域と、
を有することを特徴とする固体撮像素子を内蔵した撮像装置。 - 前記第２の領域は、前記入射光に応じた反射光の発生を防止可能な反射防止部材を設けて形成されており、
前記第３の領域は、前記入射光を反射するための反射層を設けて形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子を内蔵した撮像装置。 - 前記第３の領域は、黒レベル検出用の１つ以上の受光素子を有するオプティカルブラック部の上方を前記反射層で覆うように形成されている
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像素子を内蔵した撮像装置。 - 前記第２の領域は、前記入射光に応じた反射光の発生を防止可能な反射防止部材を設けて形成されており、
前記第３の領域は、前記入射光を透過する光透過部材を有し、前記光透過部材を経た前記入射光を前記複数の受光素子が設けられた基板の表面で直接反射するように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子を内蔵した撮像装置。 - 前記第１の領域は、前記撮像面上の所定の位置を中心とする方形の領域として形成されており、
前記第３の領域は、前記第１の領域の周囲を囲うように設けられた枠状の領域として形成されている
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の固体撮像素子を内蔵した撮像装置。 - 前記第１の領域は、前記撮像面上の所定の位置を中心とする方形の領域として形成されており、
前記第３の領域は、前記第１の領域の中心に対して対称となるような位置に２対以上設けられている
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の固体撮像素子を内蔵した撮像装置。 - 被写体の光学像を形成するように構成された対物レンズユニットと、
前記対物レンズユニットを経て入射される入射光を分光するための複数のカラーフィルタを撮像面上に所定の配列で配置して形成されているとともに、前記複数のカラーフィルタを通過した光を撮像して電気信号を生成するための複数の受光素子を具備して形成された第１の領域と、前記第１の領域の周囲を囲うように設けられているとともに、前記第１の領域の各受光素子により生成された前記電気信号に対して処理を施すための回路を設けて形成された第２の領域と、前記第１の領域に隣接する位置において、前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれるように設けられているとともに、前記第１の領域及び前記第２の領域のいずれよりも高い反射率を具備するように形成された第３の領域と、を有する固体撮像素子と、
前記対物レンズユニットの光軸を前記第３の領域の中心に合わせて配置するためのレンズである光学調整レンズと、
を有することを特徴とする撮像装置。
Applications Claiming Priority (3)
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