WO2023012989A1 - 撮像装置 - Google Patents

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WO2023012989A1
WO2023012989A1 PCT/JP2021/029196 JP2021029196W WO2023012989A1 WO 2023012989 A1 WO2023012989 A1 WO 2023012989A1 JP 2021029196 W JP2021029196 W JP 2021029196W WO 2023012989 A1 WO2023012989 A1 WO 2023012989A1
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WO
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pixel
imaging device
light
pixels
optical filter
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PCT/JP2021/029196
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English (en)
French (fr)
Inventor
一輝 渕上
征博 狭山
Original Assignee
ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/22—Absorbing filters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures

Definitions

  • the present disclosure relates to, for example, an imaging device capable of detecting wavelengths in the visible light region and the near-infrared region.
  • Patent Document 1 discloses a solid-state imaging device in which a color filter corresponding to RGB and a selective infrared cut filter are stacked on a photodiode array.
  • the sensitivity to the visible light region and the near-infrared region is improved, and the wavelength in the visible light region and the wavelength in the near-infrared region are improved.
  • An imaging device as an embodiment of the present disclosure includes first pixels, second pixels, third pixels, and fourth pixels corresponding to light in the visible light region, which are different from each other, and first and second surfaces facing each other. and a semiconductor substrate on which first pixels, second pixels, third pixels, and fourth pixels are arranged in a two-dimensional array within the plane; Between a first optical filter that selectively transmits light in the visible region corresponding to each of the pixels, the third pixel, and the fourth pixel, and the first surface of the semiconductor substrate and the first optical filter, or , provided over the first, second, third and fourth pixels on the side opposite to the semiconductor substrate side of the first optical filter, and absorbs in the near-infrared region near the visible light region. and a second optical filter having.
  • a first pixel, a second pixel, a third pixel, and a fourth pixel corresponding to different visible light regions are arranged in a two-dimensional array on a semiconductor substrate.
  • a first optical filter and a second optical filter are provided on one surface side.
  • the first optical filter selectively transmits light in the visible region corresponding to each of the first, second, third and fourth pixels.
  • the second optical filter has absorption in the near-infrared region near the visible light region, and is between the first surface of the semiconductor substrate and the first optical filter, or the semiconductor of the first optical filter. It is provided over the first pixel, the second pixel, the third pixel, and the fourth pixel on the surface side opposite to the substrate side. This improves sensitivity in the visible light region and the near infrared region while selectively removing wavelengths in the near infrared region near the visible light region.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the imaging device shown in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a block diagram showing the overall configuration of the imaging device shown in FIG. 1;
  • FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a unit pixel shown in FIG. 1;
  • FIG. 2 is a diagram showing optical characteristics of a second color filter shown in FIG. 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing spectral characteristics of a general imaging device having four pixels corresponding to RGBW; 2 is a diagram showing spectral characteristics of the imaging device shown in FIG. 1;
  • FIG. 8B is a schematic cross-sectional view showing a step following FIG. 8B; It is a cross-sectional schematic diagram showing the process following FIG. 8C.
  • 8B is a schematic cross-sectional view illustrating another example of the method for manufacturing the imaging device following FIG. 8C; FIG. It is a cross-sectional schematic diagram showing the process following FIG. 9A.
  • 11 is a schematic plan view showing an example of the configuration of the imaging device shown in FIG. 10; FIG.
  • FIG. 11 is a diagram showing optical characteristics of a color filter for yellow pixels shown in FIG. 10;
  • FIG. 11 is a diagram showing spectral characteristics of the imaging device shown in FIG. 10;
  • FIG. It is a cross-sectional schematic diagram showing an example of a configuration of an imaging device according to Modification 2 of the present disclosure.
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an imaging device according to Modification 3 of the present disclosure;
  • FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing another example of the configuration of an imaging device according to Modification 3 of the present disclosure;
  • FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of an imaging device according to Modification 4 of the present disclosure
  • 2 is a block diagram showing a configuration example of an electronic device having the imaging device shown in FIG. 1 and the like
  • FIG. FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the overall configuration of a photodetection system using the imaging device shown in FIG. 1 and the like
  • 19B is a diagram showing an example of the circuit configuration of the photodetection system shown in FIG. 19A
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a vehicle control system
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of installation positions of an outside information detection unit and an imaging unit; 1 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system; FIG. 3 is a block diagram showing an example of functional configurations of a camera head and a CCU; FIG.
  • Embodiment (a second color filter having absorption in the near-infrared region near the visible light region is provided as a common layer for each unit pixel corresponding to RGBW between the first surface of the semiconductor substrate and the first color filter)
  • Example of imaging device provided as) 2.
  • Modification 2-1 Modification 1 (an example in which Y pixels are provided instead of W pixels) 2-2.
  • Modification 2 (example in which the second color filter is provided on the first color filter) 2-3.
  • Modification 3 (an example in which a separating portion is further provided between the photoelectric conversion portions) 2-4.
  • Modified example 4 (an example in which an IR cut filter is further provided) 3.
  • Application example 4. Application example
  • FIG. 1 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1) according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 schematically shows an example of the planar configuration of the imaging device 1 shown in FIG. 1, and FIG. 1 shows a cross section corresponding to the II′-I′′ line shown in FIG. ing.
  • FIG. 3 shows an example of the overall configuration of the imaging device 1 shown in FIG.
  • the imaging device 1 is, for example, a CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor used in electronic devices such as digital still cameras and video cameras. has a pixel portion (pixel portion 100A).
  • the imaging device 1 is, for example, a so-called back-illuminated imaging device in this CMOS image sensor or the like.
  • a red pixel Pr for detecting light in a red wavelength band (red light R) and a green pixel Pr for detecting light in a green wavelength band (green light G) are used as the plurality of unit pixels P. It has pixels Pg, blue pixels Pb for detecting light in the blue wavelength band (blue light B), and white pixels Pw for detecting light in the white wavelength band (white light W).
  • the imaging device 1 includes a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 and a first color filter 21 on the side of a first surface 11S1 of a semiconductor substrate 11 in which photoelectric conversion units 12 are embedded in red pixels Pr, green pixels Pg, blue pixels Pb, and white pixels Pw.
  • Two color filters 22 are laminated.
  • the first color filter 21 selectively transmits light in the visible region corresponding to the red pixel Pr, the green pixel Pg, the blue pixel Pb, and the white pixel Pw.
  • the second color filter 22 has absorption in the near-infrared region near the visible light region, and is provided over the red pixel Pr, green pixel Pg, blue pixel Pb, and white pixel Pw.
  • the imaging device 1 takes in incident light (image light) from a subject through an optical lens system (not shown), and converts the amount of incident light formed on an imaging surface into an electric signal on a pixel-by-pixel basis. are output as pixel signals.
  • the image pickup device 1 has a pixel portion 100A as an image pickup area on a semiconductor substrate 11, and includes, for example, a vertical drive circuit 111, a column signal processing circuit 112, a horizontal drive circuit 113, an output It has a circuit 114 , a control circuit 115 and an input/output terminal 116 .
  • a pixel drive line Lread (specifically, a row selection line and a reset control line) is wired for each pixel row, and a vertical signal line Lsig is wired for each pixel column.
  • the pixel drive line Lread transmits drive signals for reading signals from pixels.
  • One end of the pixel drive line Lread is connected to an output terminal corresponding to each row of the vertical drive circuit 111 .
  • the vertical driving circuit 111 is a pixel driving section configured by a shift register, an address decoder, and the like, and drives each unit pixel P of the pixel section 100A, for example, in units of rows.
  • a signal output from each unit pixel P in a pixel row selectively scanned by the vertical drive circuit 111 is supplied to the column signal processing circuit 112 through each vertical signal line Lsig.
  • the column signal processing circuit 112 is composed of amplifiers, horizontal selection switches, and the like provided for each vertical signal line Lsig.
  • the horizontal drive circuit 113 is composed of a shift register, an address decoder, etc., and sequentially drives the horizontal selection switches of the column signal processing circuit 112 while scanning them. By selective scanning by the horizontal drive circuit 113, the signals of the pixels transmitted through the vertical signal lines Lsig are sequentially output to the horizontal signal line 121 and transmitted to the outside of the semiconductor substrate 11 through the horizontal signal line 121. .
  • the output circuit 114 performs signal processing on signals sequentially supplied from each of the column signal processing circuits 112 via the horizontal signal line 121 and outputs the processed signals.
  • the output circuit 114 may perform only buffering, or may perform black level adjustment, column variation correction, various digital signal processing, and the like.
  • a circuit portion consisting of the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, the horizontal signal line 121 and the output circuit 114 may be formed directly on the semiconductor substrate 11, or may be formed on the external control IC. It may be arranged. Moreover, those circuit portions may be formed on another substrate connected by a cable or the like.
  • the control circuit 115 receives a clock given from the outside of the semiconductor substrate 11, data instructing an operation mode, etc., and outputs data such as internal information of the imaging device 1.
  • the control circuit 115 further has a timing generator that generates various timing signals, and controls the vertical drive circuit 111, the column signal processing circuit 112, the horizontal drive circuit 113, etc. based on the various timing signals generated by the timing generator. It controls driving of peripheral circuits.
  • the input/output terminal 116 exchanges signals with the outside.
  • FIG. 4 shows an example of a readout circuit for the unit pixel P of the imaging device 1 shown in FIG.
  • the unit pixel P has a photoelectric conversion section 12, a transfer transistor TR, a floating diffusion FD, a reset transistor RST, an amplification transistor AMP, and a selection transistor SEL. .
  • the photoelectric conversion unit 12 is, for example, a photodiode (PD).
  • the photoelectric conversion unit 12 has an anode connected to the ground voltage line and a cathode connected to the source of the transfer transistor TR.
  • the transfer transistor TR is connected between the photoelectric conversion section 12 and the floating diffusion FD.
  • a drive signal TRsig is applied to the gate electrode of the transfer transistor TR.
  • the transfer gate of the transfer transistor TR becomes conductive, and the signal charge accumulated in the photoelectric conversion section 12 is transferred to the floating diffusion FD via the transfer transistor TR.
  • the floating diffusion FD is connected between the transfer transistor TR and the amplification transistor AMP.
  • the floating diffusion FD converts the signal charge transferred by the transfer transistor TR into a voltage signal, and outputs the voltage signal to the amplification transistor AMP.
  • the reset transistor RST is connected between the floating diffusion FD and the power supply.
  • a drive signal RSTsig is applied to the gate electrode of the reset transistor RST.
  • the drive signal RSTsig becomes active, the reset gate of the reset transistor RST becomes conductive, and the potential of the floating diffusion FD is reset to the level of the power supply.
  • the amplification transistor AMP has its gate electrode connected to the floating diffusion FD and its drain electrode connected to the power supply unit, and serves as an input unit for a readout circuit for the voltage signal held by the floating diffusion FD, a so-called source follower circuit. That is, the amplification transistor AMP has its source electrode connected to the vertical signal line Lsig via the selection transistor SEL, thereby forming a constant current source and a source follower circuit connected to one end of the vertical signal line Lsig.
  • the selection transistor SEL is connected between the source electrode of the amplification transistor AMP and the vertical signal line Lsig.
  • a drive signal SELsig is applied to the gate electrode of the select transistor SEL.
  • the selection transistor SEL becomes conductive, and the unit pixel P becomes selected.
  • a readout signal (pixel signal) output from the amplification transistor AMP is output to the vertical signal line Lsig via the selection transistor SEL.
  • the imaging device 1 has a configuration in which a semiconductor substrate 11 in which a plurality of photoelectric conversion units 12 are embedded and a multilayer wiring layer 30 having a plurality of wiring layers (for example, wiring layers 31, 32, and 33) are laminated. are doing.
  • the semiconductor substrate 11 has a first surface 11S1 (rear surface) and a second surface 11S2 (front surface) facing each other, and the multilayer wiring layer 30 is provided on the second surface 11S2 of the semiconductor substrate 11 .
  • the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 is a light incident surface, and the second color filter 22 and the first color filter 21 are laminated in this order.
  • an on-chip lens 24L is provided for each unit pixel P (red pixel Pr, green pixel Pg, blue pixel Pb, and white pixel Pw).
  • Partition walls 23 are provided between the unit pixels P (red pixel Pr, green pixel Pg, blue pixel Pb, and white pixel Pw) on the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 .
  • the semiconductor substrate 11 is a support substrate on which the imaging device 1 is formed.
  • the semiconductor substrate 11 is composed of, for example, a silicon (Si) substrate.
  • the photoelectric conversion unit 12 is, for example, a PIN (Positive Intrinsic Negative) type photodiode (PD), and has a pn junction in a predetermined region of the semiconductor substrate 11 .
  • PD PIN
  • one photoelectric conversion unit 12 is embedded in each unit pixel P (red pixel Pr, green pixel Pg, blue pixel Pb, and white pixel Pw).
  • the first color filter 21 corresponds to a specific example of the "first optical filter” of the present disclosure.
  • the first color filter 21 is provided on the first surface 11S1 side of the semiconductor substrate 11 .
  • the first color filter 21 includes, for example, color filters 21R, 21G, 21B, and 21W.
  • the color filter 21R selectively transmits red light (R), for example.
  • the color filter 21G selectively transmits green light (G), for example.
  • the color filter 21B selectively transmits blue light (B), for example.
  • the color filter 21W transmits white light (W) including red light (R), green light (G) and blue light (B).
  • the color filters 21R, 21G, and 21B are made of a resin containing an organic or inorganic pigment material.
  • the light transmittance in the target wavelength band of red, green, or blue is high. , can be adjusted to lower light transmittance in other wavelength bands.
  • the color filter 21W can be formed using a resin material having a transmittance of 90% or more in the visible light region and an average refractive index of 1.55 or more.
  • the color filters 21R, 21G, 21B, and 21W selectively transmit, for example, red light (R) to four unit pixels P arranged in two rows and two columns, as shown in FIG.
  • a color filter 21R for transmitting white light (W) and a color filter 21W for transmitting white light (W) are arranged diagonally one by one.
  • 21B are arranged one by one on orthogonal diagonal lines.
  • the corresponding color light is detected in each photoelectric conversion section 12. As shown in FIG.
  • red pixels Pr green pixels Pg, blue pixels Pb, and white pixels Pw that detect red light (R), green light (G), blue light (B), and white light (W), respectively. are arranged in a matrix.
  • the second color filter 22 corresponds to a specific example of the "second optical filter" of the present disclosure.
  • the second color filters 22 are arranged on the side of the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 10, for example, between the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 and the first color filters 21, with red pixels Pr, green pixels Pg, and blue pixels Pb. and white pixels Pw.
  • the second color filter 22 has absorption in the near-infrared region near the visible light region.
  • the second color filter 22 has, for example, spectral characteristics as shown in FIG.
  • the second color filter 22 has a transmittance of 70% or more at a wavelength of 450 nm or more and 550 nm or less, has an absorption maximum at a wavelength of 850 nm, and has a transmittance of 10% or less. Furthermore, the second color filter 22 has a transmittance of 50% in the wavelength range of 700 ⁇ 20 nm and the wavelength range of 900 ⁇ 20 nm.
  • the second color filter 22 can be formed using, for example, an organic material having absorption in the near-infrared region or an organic material added with an inorganic dye material.
  • Specific dye materials include, for example, pyrrolopyrrole dyes, copper compounds, cyanine dyes, phthalocyanine compounds, imonium compounds, thiol complex compounds, transition metal oxide compounds, squarylium dyes, naphthalocyanine dyes, Examples include quatarylene dyes, dithiol metal complex dyes, croconium compounds, and the like.
  • a pyrrolopyrrole dye represented by the following general formula (1).
  • R1 and R5 are each independently selected from an alkyl group, an aryl group and a heteroaryl group;
  • R2 and R3 and R6 and R7 are each electron-withdrawing groups, are independently selected from hydrogen atoms, cyano groups, acyl groups, alkyloxycarbonyl groups, aryloxycarbonyl groups, sulfamoyl groups, sulfinyl groups and heterocyclic groups, wherein R2 and R3 and R6 and R7 are each bonded to each other; may form a ring structure
  • R4 and R8 are each independently selected from a hydrogen atom, an alkyl group, an aryl group, a heteroaryl group, a partially substituted boron atom and a metal atom.
  • R4 may be covalently or coordinately bonded to at least one of R1 and R3.R8 may be covalently or coordinately bonded to at least one of R5 and R7.
  • the partition wall 23 is for preventing the obliquely incident light from leaking into the adjacently arranged red pixel Pr, green pixel Pg, blue pixel Pb, and white pixel Pw.
  • the partition walls 23 are provided, for example, between adjacent red pixels Pr, green pixels Pg, blue pixels Pb and white pixels Pw on the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 . That is, the partition walls 23 are provided in a grid pattern over the entire pixel portion 100A in plan view.
  • the partition wall 23 As a material for forming the partition wall 23, for example, a metal material having a light shielding property can be used. Specific examples include tungsten (W), silver (Ag), copper (Cu), aluminum (Al), and an alloy of Al and copper (Cu).
  • the partition wall 23 is formed using, for example, a silicon oxide film or a resin film having a refractive index equal to or less than the refractive index of the first color filter 21 or the second color filter 22 (for example, an average refractive index of 1.65). can do.
  • FIG. 1 shows an example in which the partition walls 23 are provided with a height lower than that of the second color filters 22, the partition walls 23 may have the same height as the second color filters 22, or may have the same height as the first color filters 22, for example. It may extend to the color filter 21 .
  • the lens layer 24 is provided so as to cover the entire surface of the pixel section 100A, and on its surface, for example, a plurality of on-chip lenses 24L provided for each of the red pixel Pr, the green pixel Pg, the blue pixel Pb, and the white pixel Pw. have.
  • the on-chip lens 24L is for condensing the light incident from above onto the photoelectric conversion section 12 .
  • the lens layer 24 is made of an inorganic material such as silicon oxide (SiO x ) or silicon nitride (SiN x ). Alternatively, the lens layer 24 may be formed using an organic material with a high refractive index such as an episulfide resin, a thietane compound, or a resin thereof.
  • the shape of the on-chip lens 24L is not particularly limited, and various lens shapes such as a hemispherical shape and a semi-cylindrical shape can be adopted.
  • the multilayer wiring layer 30 is provided on the side opposite to the light incident side S1, specifically, on the side of the second surface 11S2 of the semiconductor substrate 11.
  • the multilayer wiring layer 30 has, for example, a structure in which a plurality of wiring layers 31, 32, and 33 are stacked with an interlayer insulating layer 34 interposed therebetween.
  • a vertical drive circuit 111, a column signal processing circuit 112, a horizontal drive circuit 113, an output circuit 114, a control circuit 115, an input/output terminal 116, and the like are formed.
  • the wiring layers 31, 32, 33 are formed using, for example, aluminum (Al), copper (Cu), tungsten (W), or the like. Alternatively, the wiring layers 31, 32, 33 may be formed using polysilicon (Poly-Si).
  • the interlayer insulating layer 34 is, for example, a single layer film made of one of silicon oxide (SiO x ), TEOS, silicon nitride (SiN x ), silicon oxynitride (SiO x N y ), or the like, or one of these. It is formed of a laminated film consisting of two or more kinds.
  • FIG. 6 shows spectral characteristics of a general imaging device having four pixels corresponding to RGBW.
  • an imaging device having four pixels corresponding to RGBW all pixels have similar transmittance characteristics in the near-infrared region with a wavelength of 700 nm or more. Therefore, when detecting wavelengths in the near-infrared region, separation performance between pixels corresponding to RGB and pixels corresponding to W deteriorates, and the S/N ratio deteriorates.
  • FIG. 7 shows the spectral characteristics of the imaging device 1 of this embodiment.
  • the imaging device 1 by providing the above-described second color filter 22 over the red pixel Pr, the green pixel Pg, the blue pixel Pb, and the white pixel Pw, as shown in FIG. is removed in all the red pixels Pr, green pixels Pg, blue pixels Pb and white pixels Pw, and the separation performance between the visible light region and the near-infrared region is improved. Therefore, an IR component with high precision can be taken out.
  • IR information can be obtained from all of the red pixel Pr, green pixel Pg, blue pixel Pb, and white pixel Pw, near-infrared rays can be detected with four times the sensitivity of a general imaging device. can do.
  • the imaging device 1 of this embodiment can be manufactured, for example, as follows.
  • FIG. 8A to 8D show the manufacturing method of the imaging device 1 in order of steps.
  • multilayer wiring including the wiring layers 31, 32, 33 and the interlayer insulating layer 34 is formed on the second surface 11S2 of the semiconductor substrate 11.
  • a layer 30 is formed.
  • the partition wall 23 is formed on the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11
  • the second color filter 22 is formed, for example, on the entire surface of the pixel section 100A using, for example, a photolithography technique. Form.
  • color filters 21G are formed, and then, as shown in FIG. 8C, for example, using photolithography technology, for example, color filters 21R are formed.
  • FIG. 8D for example, the color filter 21B and the color filter 21W are sequentially formed using photolithography, for example.
  • a lens material is applied on the first color filter 21 (color filters 21R, 21G, 21B, 21W), and after forming a lens shape by positive resist patterning and thermal reflow, the lens shape is formed on the lens material by dry etching. to transcribe.
  • the imaging apparatus 1 shown in FIG. 1 is completed.
  • the color filter 21W is separately provided using a resin material having a predetermined transmittance and refractive index. It may be formed by In that case, for example, it can be formed as follows.
  • the color filter 21B is formed using photolithography.
  • a lens material is applied onto the color filters 21R, 21G, 21B and the second color filter 22, and after forming a lens shape by positive resist patterning and thermal reflow, the lens is formed by dry etching. Transfer the lens shape to the material. This completes the imaging device 1 in which the lens layer 24 is embedded as the color filter 21W.
  • red pixels Pr, green pixels Pg, blue pixels Pb, and white pixels Pw corresponding to red light R, green light G, blue light B, and white light W are arranged in a two-dimensional array.
  • a first color filter 21 and a second color filter 22 are provided on the first surface 11S1 side of the arranged semiconductor substrates 11 .
  • the first color filter 21 selectively transmits light in the visible region corresponding to the red pixel Pr, the green pixel Pg, the blue pixel Pb, and the white pixel Pw.
  • the second color filter 22 has absorption in the near-infrared region near the visible light region, and is provided over the red pixel Pr, green pixel Pg, blue pixel Pb, and white pixel Pw. This improves sensitivity in the visible light region and the near infrared region while selectively removing wavelengths in the near infrared region near the visible light region. This will be explained below.
  • the second color filter 22 having absorption in the near-infrared region near the visible light region is provided over the red pixel Pr, the green pixel Pg, the blue pixel Pb, and the white pixel Pw. Therefore, the wavelengths in the near-infrared region near the visible light region are removed without using a dual bandpass filter, and in night photography, the red pixel Pr, the green pixel Pg, the blue pixel Pb, and the white pixel Pw. IR information can be obtained from all of them, and sensitivity to near-infrared rays can be improved. Further, by providing the white pixel Pw in addition to the red pixel Pr, the green pixel Pg, and the blue pixel Pb, the sensitivity in the visible light region can also be improved.
  • the imaging device of the present embodiment it is possible to improve separation performance between the visible light region and the near-infrared region. Moreover, it is possible to improve the sensitivity in each of the visible light region and the near infrared region.
  • the dual bandpass filter is composed of multilayer interference films, the transmission characteristics change depending on the angle of incidence.
  • the second color filter 22 made of an organic material having an absorption in the near-infrared region or an organic material to which an inorganic dye material is added is used. It becomes possible to obtain spectral characteristics.
  • FIG. 10 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1A) according to Modification 1 of the present disclosure.
  • FIG. 11 schematically shows an example of the planar configuration of the imaging device 1A shown in FIG. 10, and
  • FIG. 10 shows a cross section corresponding to line II-II'-II' shown in FIG. ing.
  • the imaging device 1A is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device as in the above embodiments.
  • the unit pixels P (the red pixel Pr, the green pixel Pg, the blue pixel Pb, and the white pixel Pw) are arranged in a matrix in the pixel section 100A is shown, but the present invention is not limited to this.
  • yellow pixels Py for detecting yellow light (Y) may be provided in place of the white pixels Pw.
  • FIG. 12 shows spectral characteristics of the color filter 21Y provided in the yellow pixel Py.
  • the color filter 21Y has a transmittance of 10% or less at a wavelength of 430 nm, a transmittance of 80% or more at a wavelength of 550 nm, and a transmittance of 50% at a wavelength of 480 ⁇ 10 nm.
  • the color filter 21Y can be formed using, for example, the same material as the dye material used for the color filter 21G.
  • dye materials include C.I. I. Pigment Yellow 11, 24, 31, 53, 83, 93, 99, 108, 109, 110, 138, 139, 147, 150, 151, 154, 155, 167, 180, 185, 199 and the like.
  • FIG. 13 shows spectral characteristics of the imaging device 1A.
  • this modified example by replacing the white pixels Pw with the yellow pixels Py, there is no overlapping region in the blue region compared to the spectral characteristics shown in FIG. Thereby, detection accuracy in the near-infrared region can be improved.
  • the imaging device 1A of this modified example in addition to the effects of the above-described embodiment, it is possible to improve the detection accuracy in the near-infrared region.
  • yellow pixels Py for detecting yellow light are provided in place of the white pixels Pw, so saturation of the photodiodes PD in the yellow pixels Py is reduced compared to the white pixels Pw. becomes possible.
  • FIG. 14 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1B) according to Modification 2 of the present disclosure.
  • the imaging device 1B is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device as in the above embodiment.
  • the second color filter 22 is provided between the first surface 11S1 of the semiconductor substrate 11 and the first color filter 21 . As shown, it may be provided between the first color filter 21 and the lens layer 24 . Even in that case, it is possible to obtain the same effect as in the above-described embodiment.
  • FIG. 15 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1C) according to Modification 3 of the present disclosure.
  • FIG. 16 schematically illustrates another example of the cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1C) according to Modification 3 of the present disclosure.
  • the imaging device 1C is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device as in the above embodiment.
  • the imaging device 1C of this modified example is further provided with a separation section 13 having, for example, a DTI (Deep Trench Isolation) structure between adjacent unit pixels P.
  • DTI Deep Trench Isolation
  • the separating section 13 electrically and optically separates adjacent unit pixels P (red pixel Pr, green pixel Pg, blue pixel Pb, and white pixel Pw). It extends between the first surface 11S1 and the second surface 11S2 of the semiconductor substrate 11 between Pg, the blue pixel Pb and the white pixel Pw.
  • the separation section 13 is provided around the unit pixel P, and is provided, for example, in a grid pattern in the pixel section 100A.
  • the material forming the separation section 13 examples include a low refractive index material such as silicon oxide (SiO x ).
  • the separation section 13 is composed of a metal film 13A having a light shielding property such as tungsten (W) or aluminum (Al) and an insulating film 13B provided therearound. You may make it Further, the separation portion 13 may have an FTI (Full Trench Isolation) structure penetrating between the first surface 1S1 and the second surface 11S2 of the semiconductor substrate 11 .
  • FTI Frull Trench Isolation
  • the separation section 13 is provided between the adjacent unit pixels P, it is possible to reduce the occurrence of color mixture in addition to the effects of the above-described embodiment. becomes.
  • FIG. 17 schematically illustrates an example of a cross-sectional configuration of an imaging device (imaging device 1D) according to Modification 4 of the present disclosure.
  • the imaging device 1D is, for example, a CMOS image sensor or the like used in electronic equipment such as a digital still camera or a video camera, and is, for example, a so-called back-illuminated imaging device as in the above embodiment.
  • the imaging device 1D of this modified example further includes an IR cut filter 25 that reflects wavelengths of 950 nm or more, for example, on the light incident side S1.
  • the IR cut filter 25 that reflects wavelengths of 950 nm or more above the on-chip lens 24L, it is possible to selectively detect near-infrared rays around 940 nm.
  • the imaging apparatus 1 and the like can be applied to any type of electronic equipment having an imaging function, such as a camera system such as a digital still camera or a video camera, or a mobile phone having an imaging function.
  • FIG. 18 shows a schematic configuration of the electronic device 1000. As shown in FIG.
  • the electronic device 1000 includes, for example, a lens group 1001, an imaging device 1, a DSP (Digital Signal Processor) circuit 1002, a frame memory 1003, a display unit 1004, a recording unit 1005, an operation unit 1006, and a power supply unit 1007. and are interconnected via a bus line 1008 .
  • a lens group 1001 an imaging device 1
  • a DSP (Digital Signal Processor) circuit 1002 a frame memory 1003, a display unit 1004, a recording unit 1005, an operation unit 1006, and a power supply unit 1007. and are interconnected via a bus line 1008 .
  • DSP Digital Signal Processor
  • a lens group 1001 captures incident light (image light) from a subject and forms an image on the imaging surface of the imaging device 1 .
  • the imaging apparatus 1 converts the amount of incident light, which is imaged on the imaging surface by the lens group 1001 , into an electric signal for each pixel and supplies the electric signal to the DSP circuit 1002 as a pixel signal.
  • the DSP circuit 1002 is a signal processing circuit that processes signals supplied from the imaging device 1 .
  • a DSP circuit 1002 outputs image data obtained by processing a signal from the imaging device 1 .
  • a frame memory 1003 temporarily holds the image data processed by the DSP circuit 1002 because of the number of frames.
  • the display unit 1004 is, for example, a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. to record.
  • a panel type display device such as a liquid crystal panel or an organic EL (Electro Luminescence) panel. to record.
  • the operation unit 1006 outputs operation signals for various functions of the electronic device 1000 in accordance with user's operations.
  • the power supply unit 1007 appropriately supplies various power supplies to the DSP circuit 1002, the frame memory 1003, the display unit 1004, the recording unit 1005, and the operation unit 1006 as operating power supplies.
  • FIG. 19A schematically illustrates an example of the overall configuration of a photodetection system 2000 including the imaging device 1 and the like.
  • FIG. 19B shows an example of the circuit configuration of the photodetection system 2000.
  • a light detection system 2000 includes a light emitting device 2001 as a light source section that emits infrared light L2, and a light detection device 2002 as a light receiving section having a photoelectric conversion element.
  • the imaging device 1 described above can be used.
  • the light detection system 2000 may further include a system control section 2003 , a light source drive section 2004 , a sensor control section 2005 , a light source side optical system 2006 and a camera side optical system 2007 .
  • the photodetector 2002 can detect the light L1 and the light L2.
  • the light L1 is ambient light from the outside and is reflected from the object (measurement object) 2100 (FIG. 19A).
  • Light L2 is light emitted by the light emitting device 2001 and then reflected by the subject 2100 .
  • the light L1 is, for example, visible light
  • the light L2 is, for example, infrared light.
  • the light L1 can be detected in the photoelectric conversion portion of the photodetector 2002, and the light L2 can be detected in the photoelectric conversion region of the photodetector 2002.
  • FIG. Image information of the object 2100 can be obtained from the light L1, and distance information between the object 2100 and the light detection system 2000 can be obtained from the light L2.
  • the light detection system 2000 can be mounted on, for example, electronic devices such as smartphones and moving bodies such as cars.
  • the light emitting device 2001 can be composed of, for example, a semiconductor laser, a surface emitting semiconductor laser, or a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL).
  • VCSEL vertical cavity surface emitting laser
  • the photoelectric conversion unit can measure the distance to the subject 2100 by, for example, time-of-flight (TOF).
  • a structured light method or a stereo vision method can be adopted as a method for detecting the light L2 emitted from the light emitting device 2001 by the photodetector 2002.
  • the distance between the photodetection system 2000 and the subject 2100 can be measured by projecting a predetermined pattern of light onto the subject 2100 and analyzing the degree of distortion of the pattern.
  • the stereo vision method for example, two or more cameras are used to obtain two or more images of the subject 2100 viewed from two or more different viewpoints, thereby measuring the distance between the photodetection system 2000 and the subject. can.
  • the light emitting device 2001 and the photodetector 2002 can be synchronously controlled by the system control unit 2003 .
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure can be realized as a device mounted on any type of moving body such as automobiles, electric vehicles, hybrid electric vehicles, motorcycles, bicycles, personal mobility, airplanes, drones, ships, and robots. may
  • FIG. 20 is a block diagram showing a schematic configuration example of a vehicle control system, which is an example of a mobile control system to which the technology according to the present disclosure can be applied.
  • a vehicle control system 12000 includes a plurality of electronic control units connected via a communication network 12001.
  • the vehicle control system 12000 includes a drive system control unit 12010, a body system control unit 12020, an exterior information detection unit 12030, an interior information detection unit 12040, and an integrated control unit 12050.
  • a microcomputer 12051, an audio/image output unit 12052, and an in-vehicle network I/F (interface) 12053 are illustrated.
  • the drive system control unit 12010 controls the operation of devices related to the drive system of the vehicle according to various programs.
  • the driving system control unit 12010 includes a driving force generator for generating driving force of the vehicle such as an internal combustion engine or a driving motor, a driving force transmission mechanism for transmitting the driving force to the wheels, and a steering angle of the vehicle. It functions as a control device such as a steering mechanism to adjust and a brake device to generate braking force of the vehicle.
  • the body system control unit 12020 controls the operation of various devices equipped on the vehicle body according to various programs.
  • the body system control unit 12020 functions as a keyless entry system, a smart key system, a power window device, or a control device for various lamps such as headlamps, back lamps, brake lamps, winkers or fog lamps.
  • the body system control unit 12020 can receive radio waves transmitted from a portable device that substitutes for a key or signals from various switches.
  • the body system control unit 12020 receives the input of these radio waves or signals and controls the door lock device, power window device, lamps, etc. of the vehicle.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 detects information outside the vehicle in which the vehicle control system 12000 is installed.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 is connected with an imaging section 12031 .
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 causes the imaging unit 12031 to capture an image of the exterior of the vehicle, and receives the captured image.
  • the vehicle exterior information detection unit 12030 may perform object detection processing or distance detection processing such as people, vehicles, obstacles, signs, or characters on the road surface based on the received image.
  • the imaging unit 12031 is an optical sensor that receives light and outputs an electrical signal according to the amount of received light.
  • the imaging unit 12031 can output the electric signal as an image, and can also output it as distance measurement information.
  • the light received by the imaging unit 12031 may be visible light or non-visible light such as infrared rays.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 detects in-vehicle information.
  • the in-vehicle information detection unit 12040 is connected to, for example, a driver state detection section 12041 that detects the state of the driver.
  • the driver state detection unit 12041 includes, for example, a camera that captures an image of the driver, and the in-vehicle information detection unit 12040 detects the degree of fatigue or concentration of the driver based on the detection information input from the driver state detection unit 12041. It may be calculated, or it may be determined whether the driver is dozing off.
  • the microcomputer 12051 calculates control target values for the driving force generator, the steering mechanism, or the braking device based on the information inside and outside the vehicle acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, and controls the drive system control unit.
  • a control command can be output to 12010 .
  • the microcomputer 12051 realizes the functions of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle lane deviation warning. Cooperative control can be performed for the purpose of ADAS (Advanced Driver Assistance System) including collision avoidance or shock mitigation, follow-up driving based on inter-vehicle distance, vehicle speed maintenance driving, vehicle collision warning, or vehicle
  • the microcomputer 12051 controls the driving force generator, the steering mechanism, the braking device, etc. based on the information about the vehicle surroundings acquired by the vehicle exterior information detection unit 12030 or the vehicle interior information detection unit 12040, so that the driver's Cooperative control can be performed for the purpose of autonomous driving, etc., in which vehicles autonomously travel without depending on operation.
  • the microcomputer 12051 can output a control command to the body system control unit 12020 based on the information outside the vehicle acquired by the information detection unit 12030 outside the vehicle.
  • the microcomputer 12051 controls the headlamps according to the position of the preceding vehicle or the oncoming vehicle detected by the vehicle exterior information detection unit 12030, and performs cooperative control aimed at anti-glare such as switching from high beam to low beam. It can be carried out.
  • the audio/image output unit 12052 transmits at least one of audio and/or image output signals to an output device capable of visually or audibly notifying the passengers of the vehicle or the outside of the vehicle.
  • an audio speaker 12061, a display unit 12062 and an instrument panel 12063 are illustrated as output devices.
  • the display unit 12062 may include at least one of an on-board display and a head-up display, for example.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the installation position of the imaging unit 12031.
  • the vehicle 12100 has imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 as the imaging unit 12031.
  • the imaging units 12101, 12102, 12103, 12104, and 12105 are provided at positions such as the front nose of the vehicle 12100, the side mirrors, the rear bumper, the back door, and the upper part of the windshield in the vehicle interior, for example.
  • An image pickup unit 12101 provided in the front nose and an image pickup unit 12105 provided above the windshield in the passenger compartment mainly acquire images in front of the vehicle 12100 .
  • Imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors mainly acquire side images of the vehicle 12100 .
  • An imaging unit 12104 provided in the rear bumper or back door mainly acquires an image behind the vehicle 12100 .
  • Forward images acquired by the imaging units 12101 and 12105 are mainly used for detecting preceding vehicles, pedestrians, obstacles, traffic lights, traffic signs, lanes, and the like.
  • FIG. 21 shows an example of the imaging range of the imaging units 12101 to 12104.
  • the imaging range 12111 indicates the imaging range of the imaging unit 12101 provided in the front nose
  • the imaging ranges 12112 and 12113 indicate the imaging ranges of the imaging units 12102 and 12103 provided in the side mirrors, respectively
  • the imaging range 12114 The imaging range of an imaging unit 12104 provided on the rear bumper or back door is shown. For example, by superimposing the image data captured by the imaging units 12101 to 12104, a bird's-eye view image of the vehicle 12100 viewed from above can be obtained.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may have a function of acquiring distance information.
  • at least one of the imaging units 12101 to 12104 may be a stereo camera composed of a plurality of imaging elements, or may be an imaging element having pixels for phase difference detection.
  • the microcomputer 12051 determines the distance to each three-dimensional object within the imaging ranges 12111 to 12114 and changes in this distance over time (relative velocity with respect to the vehicle 12100). , it is possible to extract, as the preceding vehicle, the closest three-dimensional object on the course of the vehicle 12100, which runs at a predetermined speed (for example, 0 km/h or more) in substantially the same direction as the vehicle 12100. can. Furthermore, the microcomputer 12051 can set the inter-vehicle distance to be secured in advance in front of the preceding vehicle, and perform automatic brake control (including following stop control) and automatic acceleration control (including following start control). In this way, cooperative control can be performed for the purpose of automatic driving in which the vehicle runs autonomously without relying on the operation of the driver.
  • automatic brake control including following stop control
  • automatic acceleration control including following start control
  • the microcomputer 12051 converts three-dimensional object data related to three-dimensional objects to other three-dimensional objects such as motorcycles, ordinary vehicles, large vehicles, pedestrians, and utility poles. It can be classified and extracted and used for automatic avoidance of obstacles. For example, the microcomputer 12051 distinguishes obstacles around the vehicle 12100 into those that are visible to the driver of the vehicle 12100 and those that are difficult to see. Then, the microcomputer 12051 judges the collision risk indicating the degree of danger of collision with each obstacle, and when the collision risk is equal to or higher than the set value and there is a possibility of collision, an audio speaker 12061 and a display unit 12062 are displayed. By outputting an alarm to the driver via the drive system control unit 12010 and performing forced deceleration and avoidance steering via the drive system control unit 12010, driving support for collision avoidance can be performed.
  • At least one of the imaging units 12101 to 12104 may be an infrared camera that detects infrared rays.
  • the microcomputer 12051 can recognize a pedestrian by determining whether or not the pedestrian exists in the captured images of the imaging units 12101 to 12104 .
  • recognition of a pedestrian is performed by, for example, a procedure for extracting feature points in images captured by the imaging units 12101 to 12104 as infrared cameras, and performing pattern matching processing on a series of feature points indicating the outline of an object to determine whether or not the pedestrian is a pedestrian.
  • the audio image output unit 12052 outputs a rectangular outline for emphasis to the recognized pedestrian. is superimposed on the display unit 12062 . Also, the audio/image output unit 12052 may control the display unit 12062 to display an icon or the like indicating a pedestrian at a desired position.
  • the technology according to the present disclosure can be applied to the imaging unit 12031 among the configurations described above.
  • the imaging device 100 can be applied to the imaging unit 12031 .
  • the technology according to the present disclosure it is possible to obtain a high-definition captured image with little noise, so that highly accurate control using the captured image can be performed in the moving body control system.
  • the technology (the present technology) according to the present disclosure can be applied to various products.
  • the technology according to the present disclosure may be applied to an endoscopic surgery system.
  • FIG. 22 is a diagram showing an example of a schematic configuration of an endoscopic surgery system to which the technology according to the present disclosure (this technology) can be applied.
  • FIG. 22 shows how an operator (physician) 11131 is performing surgery on a patient 11132 on a patient bed 11153 using an endoscopic surgery system 11000 .
  • an endoscopic surgery system 11000 includes an endoscope 11100, other surgical instruments 11110 such as a pneumoperitoneum tube 11111 and an energy treatment instrument 11112, and a support arm device 11120 for supporting the endoscope 11100. , and a cart 11200 loaded with various devices for endoscopic surgery.
  • An endoscope 11100 is composed of a lens barrel 11101 whose distal end is inserted into the body cavity of a patient 11132 and a camera head 11102 connected to the proximal end of the lens barrel 11101 .
  • an endoscope 11100 configured as a so-called rigid scope having a rigid lens barrel 11101 is illustrated, but the endoscope 11100 may be configured as a so-called flexible scope having a flexible lens barrel. good.
  • the tip of the lens barrel 11101 is provided with an opening into which the objective lens is fitted.
  • a light source device 11203 is connected to the endoscope 11100, and light generated by the light source device 11203 is guided to the tip of the lens barrel 11101 by a light guide extending inside the lens barrel 11101, where it reaches the objective. Through the lens, the light is irradiated toward the observation object inside the body cavity of the patient 11132 .
  • the endoscope 11100 may be a straight scope, a perspective scope, or a side scope.
  • An optical system and an imaging element are provided inside the camera head 11102, and the reflected light (observation light) from the observation target is focused on the imaging element by the optical system.
  • the imaging device photoelectrically converts the observation light to generate an electrical signal corresponding to the observation light, that is, an image signal corresponding to the observation image.
  • the image signal is transmitted to a camera control unit (CCU: Camera Control Unit) 11201 as RAW data.
  • CCU Camera Control Unit
  • the CCU 11201 is composed of a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), etc., and controls the operations of the endoscope 11100 and the display device 11202 in an integrated manner. Further, the CCU 11201 receives an image signal from the camera head 11102 and performs various image processing such as development processing (demosaicing) for displaying an image based on the image signal.
  • CPU Central Processing Unit
  • GPU Graphics Processing Unit
  • the display device 11202 displays an image based on an image signal subjected to image processing by the CCU 11201 under the control of the CCU 11201 .
  • the light source device 11203 is composed of a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing a surgical site or the like.
  • a light source such as an LED (Light Emitting Diode), for example, and supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing a surgical site or the like.
  • the input device 11204 is an input interface for the endoscopic surgery system 11000.
  • the user can input various information and instructions to the endoscopic surgery system 11000 via the input device 11204 .
  • the user inputs an instruction or the like to change imaging conditions (type of irradiation light, magnification, focal length, etc.) by the endoscope 11100 .
  • the treatment instrument control device 11205 controls driving of the energy treatment instrument 11112 for tissue cauterization, incision, blood vessel sealing, or the like.
  • the pneumoperitoneum device 11206 inflates the body cavity of the patient 11132 for the purpose of securing the visual field of the endoscope 11100 and securing the operator's working space, and injects gas into the body cavity through the pneumoperitoneum tube 11111. send in.
  • the recorder 11207 is a device capable of recording various types of information regarding surgery.
  • the printer 11208 is a device capable of printing various types of information regarding surgery in various formats such as text, images, and graphs.
  • the light source device 11203 that supplies the endoscope 11100 with irradiation light for photographing the surgical site can be composed of, for example, a white light source composed of an LED, a laser light source, or a combination thereof.
  • a white light source is configured by a combination of RGB laser light sources
  • the output intensity and output timing of each color (each wavelength) can be controlled with high accuracy. It can be carried out.
  • the laser light from each of the RGB laser light sources is irradiated to the observation object in a time division manner, and by controlling the driving of the imaging device of the camera head 11102 in synchronization with the irradiation timing, each of RGB can be handled. It is also possible to pick up images by time division. According to this method, a color image can be obtained without providing a color filter in the imaging device.
  • the driving of the light source device 11203 may be controlled so as to change the intensity of the output light every predetermined time.
  • the drive of the imaging device of the camera head 11102 in synchronism with the timing of the change in the intensity of the light to obtain an image in a time-division manner and synthesizing the images, a high dynamic A range of images can be generated.
  • the light source device 11203 may be configured to be able to supply light in a predetermined wavelength band corresponding to special light observation.
  • special light observation for example, the wavelength dependence of light absorption in body tissues is used to irradiate a narrower band of light than the irradiation light (i.e., white light) used during normal observation, thereby observing the mucosal surface layer.
  • narrow band imaging in which a predetermined tissue such as a blood vessel is imaged with high contrast, is performed.
  • fluorescence observation may be performed in which an image is obtained from fluorescence generated by irradiation with excitation light.
  • the body tissue is irradiated with excitation light and the fluorescence from the body tissue is observed (autofluorescence observation), or a reagent such as indocyanine green (ICG) is locally injected into the body tissue and the body tissue is A fluorescence image can be obtained by irradiating excitation light corresponding to the fluorescence wavelength of the reagent.
  • the light source device 11203 can be configured to be able to supply narrowband light and/or excitation light corresponding to such special light observation.
  • FIG. 23 is a block diagram showing an example of functional configurations of the camera head 11102 and CCU 11201 shown in FIG.
  • the camera head 11102 has a lens unit 11401, an imaging section 11402, a drive section 11403, a communication section 11404, and a camera head control section 11405.
  • the CCU 11201 has a communication section 11411 , an image processing section 11412 and a control section 11413 .
  • the camera head 11102 and the CCU 11201 are communicably connected to each other via a transmission cable 11400 .
  • a lens unit 11401 is an optical system provided at a connection with the lens barrel 11101 . Observation light captured from the tip of the lens barrel 11101 is guided to the camera head 11102 and enters the lens unit 11401 .
  • a lens unit 11401 is configured by combining a plurality of lenses including a zoom lens and a focus lens.
  • the imaging unit 11402 is composed of an imaging device.
  • the imaging device constituting the imaging unit 11402 may be one (so-called single-plate type) or plural (so-called multi-plate type).
  • image signals corresponding to RGB may be generated by each image pickup element, and a color image may be obtained by synthesizing the image signals.
  • the imaging unit 11402 may be configured to have a pair of imaging elements for respectively acquiring right-eye and left-eye image signals corresponding to 3D (Dimensional) display.
  • the 3D display enables the operator 11131 to more accurately grasp the depth of the living tissue in the surgical site.
  • a plurality of systems of lens units 11401 may be provided corresponding to each imaging element.
  • the imaging unit 11402 does not necessarily have to be provided in the camera head 11102 .
  • the imaging unit 11402 may be provided inside the lens barrel 11101 immediately after the objective lens.
  • the drive unit 11403 is configured by an actuator, and moves the zoom lens and focus lens of the lens unit 11401 by a predetermined distance along the optical axis under control from the camera head control unit 11405 . Thereby, the magnification and focus of the image captured by the imaging unit 11402 can be appropriately adjusted.
  • the communication unit 11404 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the CCU 11201.
  • the communication unit 11404 transmits the image signal obtained from the imaging unit 11402 as RAW data to the CCU 11201 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11404 receives a control signal for controlling driving of the camera head 11102 from the CCU 11201 and supplies it to the camera head control unit 11405 .
  • the control signal includes, for example, information to specify the frame rate of the captured image, information to specify the exposure value at the time of imaging, and/or information to specify the magnification and focus of the captured image. Contains information about conditions.
  • the imaging conditions such as the frame rate, exposure value, magnification, and focus may be appropriately designated by the user, or may be automatically set by the control unit 11413 of the CCU 11201 based on the acquired image signal. good.
  • the endoscope 11100 is equipped with so-called AE (Auto Exposure) function, AF (Auto Focus) function, and AWB (Auto White Balance) function.
  • the camera head control unit 11405 controls driving of the camera head 11102 based on the control signal from the CCU 11201 received via the communication unit 11404.
  • the communication unit 11411 is composed of a communication device for transmitting and receiving various information to and from the camera head 11102 .
  • the communication unit 11411 receives image signals transmitted from the camera head 11102 via the transmission cable 11400 .
  • the communication unit 11411 transmits a control signal for controlling driving of the camera head 11102 to the camera head 11102 .
  • Image signals and control signals can be transmitted by electrical communication, optical communication, or the like.
  • the image processing unit 11412 performs various types of image processing on the image signal, which is RAW data transmitted from the camera head 11102 .
  • the control unit 11413 performs various controls related to imaging of the surgical site and the like by the endoscope 11100 and display of the captured image obtained by imaging the surgical site and the like. For example, the control unit 11413 generates control signals for controlling driving of the camera head 11102 .
  • control unit 11413 causes the display device 11202 to display a captured image showing the surgical site and the like based on the image signal that has undergone image processing by the image processing unit 11412 .
  • the control unit 11413 may recognize various objects in the captured image using various image recognition techniques. For example, the control unit 11413 detects the shape, color, and the like of the edges of objects included in the captured image, thereby detecting surgical instruments such as forceps, specific body parts, bleeding, mist during use of the energy treatment instrument 11112, and the like. can recognize.
  • the control unit 11413 may use the recognition result to display various surgical assistance information superimposed on the image of the surgical site. By superimposing and presenting the surgery support information to the operator 11131, the burden on the operator 11131 can be reduced and the operator 11131 can proceed with the surgery reliably.
  • a transmission cable 11400 connecting the camera head 11102 and the CCU 11201 is an electrical signal cable compatible with electrical signal communication, an optical fiber compatible with optical communication, or a composite cable of these.
  • wired communication is performed using the transmission cable 11400, but communication between the camera head 11102 and the CCU 11201 may be performed wirelessly.
  • the technology according to the present disclosure can be preferably applied to the imaging unit 11402 provided in the camera head 11102 of the endoscope 11100 among the configurations described above.
  • the imaging unit 11402 can be made smaller or have higher definition, so the endoscope 11100 can be provided with a small size or high definition.
  • the present disclosure can also be configured as follows.
  • the first pixel, the second pixel, the third pixel, and the fourth pixel corresponding to different visible light regions are arranged in a two-dimensional array on the first semiconductor substrate.
  • a first optical filter and a second optical filter are provided on the surface side.
  • the first optical filter selectively transmits light in the visible region corresponding to each of the first, second, third and fourth pixels.
  • the second optical filter has absorption in the near-infrared region near the visible light region, and is between the first surface of the semiconductor substrate and the first optical filter, or the semiconductor of the first optical filter. It is provided over the first pixel, the second pixel, the third pixel, and the fourth pixel on the surface side opposite to the substrate side.
  • the imaging device is formed using an organic dye material having absorption in the near-infrared region or an organic material to which an inorganic dye material is added.
  • the second optical filter has a transmittance of 70% or more at a wavelength of 450 nm or more and 550 nm or less, has an absorption maximum at a wavelength of 850 nm, and has a transmittance of 10% or less.
  • the imaging device according to .
  • (4) The imaging device any one of (1) to (3), wherein the second optical filter has a transmittance of 50% in a wavelength range of 700 ⁇ 20 nm and a wavelength range of 900 ⁇ 20 nm. .
  • the first pixel is a red pixel that detects light in a red wavelength band
  • the second pixel is a green pixel that detects light in a green wavelength band
  • the third pixel is a blue pixel that detects light in a blue wavelength band
  • the fourth pixel is a white pixel that detects light in a white wavelength band
  • the first optical filter corresponding to the white pixel has a transmittance of 90% or more in the visible light region and is formed using a resin material or a lens material having an average refractive index of 1.55 or more.
  • the first pixel is a red pixel that detects light in a red wavelength band
  • the second pixel is a green pixel that detects light in a green wavelength band
  • the third pixel is a blue pixel that detects light in a blue wavelength band.
  • the fourth pixel is a yellow pixel that detects light in a yellow wavelength band;
  • the first optical filter corresponding to the yellow pixel has a transmittance of 10% or less at a wavelength of 430 nm, a transmittance of 80% or more at a wavelength of 550 nm, and a transmittance of 50% at a wavelength of 480 ⁇ 10 nm.
  • the imaging device comprising: (7) The imaging device according to (6), wherein the first optical filters corresponding to the yellow pixels are formed using a pigment material that constitutes the first optical filters corresponding to the green pixels.
  • the third optical filter that reflects a wavelength of 950 nm or more is further provided above (1) to (7).
  • (1) to (8) further comprising partition walls provided between the first pixel, the second pixel, the third pixel, and the fourth pixel on the first surface of the semiconductor substrate.
  • the imaging device according to any one of the above.
  • the partition includes a tungsten film, a silicon oxide film, or a resin film having a refractive index equal to or lower than the refractive index of the first optical filter or the second optical filter.
  • Imaging device (11) a plurality of photoelectric conversion units, which are embedded in the semiconductor substrate and formed in each of the first pixel, the second pixel, the third pixel, and the fourth pixel, and which generate charges according to the amount of light received by photoelectric conversion; Among the above (1) to (10), further including a separating portion extending between the first surface and the second surface of the semiconductor substrate between the adjacent photoelectric conversion portions.
  • the imaging device according to any one of.

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Abstract

本開示の一実施形態の撮像装置は、互いに異なる可視光領域の光に対応する第１画素、第２画素、第３画素および第４画素と、対向する第１の面および第２の面を有し、第１画素、第２画素、第３画素および第４画素が面内に２次元アレイ状に配列された半導体基板と、第１の面側に配置され、第１画素、第２画素、第３画素および第４画素のそれぞれに対応する可視光領域の光を選択的に透過する第１の光学フィルタと、半導体基板の第１の面と第１の光学フィルタとの間、または、第１の光学フィルタの半導体基板側とは反対の面側において第１画素、第２画素、第３画素および第４画素に亘って設けられ、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有する第２の光学フィルタとを備える。

Description

撮像装置
　本開示は、例えば、可視光領域および近赤外領域の波長を検出可能な撮像装置に関する。
　例えば、特許文献１では、フォトダイオードアレイ上にＲＧＢに対応するカラーフィルタと、選択的赤外カットフィルタとが積層された固体撮像装置が開示されている。
特開２０１９－１０３１２９号公報
　このように、可視光領域および近赤外領域の波長を検出可能な撮像装置では、可視光領域および近赤外領域に対する感度の向上と、可視光領域の波長と近赤外領域の波長との分離性能の向上とが求められている。
　高い感度を有すると共に、可視光領域の波長と近赤外領域の波長との分離性能を向上させることが可能な撮像装置を提供することが望ましい。
　本開示の一実施形態としての撮像装置は、互いに異なる可視光領域の光に対応する第１画素、第２画素、第３画素および第４画素と、対向する第１の面および第２の面を有し、第１画素、第２画素、第３画素および第４画素が面内に２次元アレイ状に配列された半導体基板と、第１の面側に配置され、第１画素、第２画素、第３画素および第４画素のそれぞれに対応する可視光領域の光を選択的に透過する第１の光学フィルタと、半導体基板の第１の面と第１の光学フィルタとの間、または、第１の光学フィルタの半導体基板側とは反対の面側において第１画素、第２画素、第３画素および第４画素に亘って設けられ、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有する第２の光学フィルタと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では、互いに異なる可視光領域の光に対応する第１画素、第２画素、第３画素および第４画素が２次元アレイ状に配列された半導体基板の第１の面側に、第１の光学フィルタおよび第２の光学フィルタを設けるようにした。第１の光学フィルタは、第１画素、第２画素、第３画素および第４画素のそれぞれに対応する可視光領域の光を選択的に透過するものである。第２の光学フィルタは、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有するものであり、半導体基板の第１の面と第１の光学フィルタとの間、または、第１の光学フィルタの半導体基板側とは反対の面側に、第１画素、第２画素、第３画素および第４画素に亘って設けられる。これにより、可視光領域近傍の近赤外領域の波長を選択的に取り除きつつ、可視光領域および近赤外領域の感度を向上する。
本開示の一実施の形態に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１に示した撮像装置の構成の一例を表す平面模式図である。 図１に示した撮像装置の全体構成を表すブロック図である。 図１に示した単位画素の等価回路図である。 図１に示した第２カラーフィルタの光学特性を表す図である。 ＲＧＢＷに対応する４画素を有する一般的な撮像装置の分光特性を表す図である。 図１に示した撮像装置の分光特性を表す図である。 図１に示した撮像装置の製造方法の一例を説明する断面模式図である。 図８Ａに続く工程を表す断面模式図である。 図８Ｂに続く工程を表す断面模式図である。 図８Ｃに続く工程を表す断面模式図である。 図８Ｃに続く撮像装置の製造方法の他の例を説明する断面模式図である。 図９Ａに続く工程を表す断面模式図である。 本開示の変形例１に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１０に示した撮像装置の構成の一例を表す平面模式図である。 図１０に示した黄色画素用のカラーフィルタの光学特性を表す図である。 図１０に示した撮像装置の分光特性を表す図である。 本開示の変形例２に係る撮像装置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に係る撮像装置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に係る撮像装置の構成の他の例を表す断面模式図である。 本開示の変形例４に係る撮像装置の構成の一例を表す断面模式図である。 図１等に示した撮像装置を有する電子機器の構成例を表すブロック図である。 図１等に示した撮像装置を用いた光検出システムの全体構成の一例を表す模式図である。 図１９Ａに示した光検出システムの回路構成の一例を表す図である。 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。
　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．実施の形態（半導体基板の第１面と第１カラーフィルタとの間に、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有する第２カラーフィルタをＲＧＢＷに対応する各単位画素に対して共通層として設けた撮像装置の例）
　２．変形例
　　　２－１．変形例１（Ｗ画素に代えてＹ画素を設けた例）
　　　２－２．変形例２（第１カラーフィルタ上に第２カラーフィルタを設けた例）
　　　２－３．変形例３（光電変換部の間に分離部をさらに設けた例）
　　　２－４．変形例４（ＩＲカットフィルタをさらに設けた例）
　３．適用例
　４．応用例
＜１．実施の形態＞
　図１は、本開示の一実施の形態に係る撮像装置（撮像装置１）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図２は、図１に示した撮像装置１の平面構成の一例を模式的に表したものであり、図１は図２に示したＩ－Ｉ’－Ｉ’’線に対応する断面を表している。図３は、図１に示した撮像装置１の全体構成の一例を表したものである。撮像装置１は、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサ等であり、撮像エリアとして、複数の単位画素Ｐが２次元アレイ状に配置された画素部（画素部１００Ａ）を有している。撮像装置１は、このＣＭＯＳイメージセンサ等において、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　本実施の形態の撮像装置１は、複数の単位画素Ｐとして、赤色の波長帯域の光（赤色光Ｒ）を検出する赤色画素Ｐｒ、緑色の波長帯域の光（緑色光Ｇ）を検出する緑色画素Ｐｇ、青色の波長帯域の光（青色光Ｂ）を検出する青色画素Ｐｂおよび白色の波長帯域の光（白色光Ｗ）を検出する白色画素Ｐｗを有する。撮像装置１は、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗのそれぞれに光電変換部１２が埋め込み形成された半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側に、第１カラーフィルタ２１および第２カラーフィルタ２２が積層形成されたものである。第１カラーフィルタ２１は、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗにそれぞれ対応する可視光領域の光を選択的に透過するものである。第２カラーフィルタ２２は、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有するものであり、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗに亘って設けられている。
［撮像装置の概略構成］
　撮像装置１は、光学レンズ系（図示せず）を介して被写体からの入射光（像光）を取り込んで、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ものである。撮像装置１は、半導体基板１１上に、撮像エリアとしての画素部１００Ａを有すると共に、この画素部１００Ａの周辺領域に、例えば、垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５および入出力端子１１６を有している。
　単位画素Ｐには、例えば、画素行毎に画素駆動線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、画素列毎に垂直信号線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、垂直駆動回路１１１の各行に対応した出力端に接続されている。
　垂直駆動回路１１１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、画素部１００Ａ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。垂直駆動回路１１１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の各々を通してカラム信号処理回路１１２に供給される。カラム信号処理回路１１２は、垂直信号線Ｌｓｉｇ毎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。
　水平駆動回路１１３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、カラム信号処理回路１１２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。この水平駆動回路１１３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１２１に出力され、当該水平信号線１２１を通して半導体基板１１の外部へ伝送される。
　出力回路１１４は、カラム信号処理回路１１２の各々から水平信号線１２１を介して順次供給される信号に対して信号処理を行って出力するものである。出力回路１１４は、例えば、バッファリングのみを行う場合もあるし、黒レベル調整、列ばらつき補正および各種デジタル信号処理等が行われる場合もある。
　垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、水平信号線１２１および出力回路１１４からなる回路部分は、半導体基板１１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。
　制御回路１１５は、半導体基板１１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、撮像装置１の内部情報等のデータを出力するものである。制御回路１１５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垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２および水平駆動回路１１３等の周辺回路の駆動制御を行う。
　入出力端子１１６は、外部との信号のやり取りを行うものである。
［単位画素の回路構成］
　図４は、図３に示した撮像装置１の単位画素Ｐの読み出し回路の一例を表したものである。単位画素Ｐは、例えば、図４に示したように、光電変換部１２と、転送トランジスタＴＲと、フローティングディフュージョンＦＤと、リセットトランジスタＲＳＴと、増幅トランジスタＡＭＰと、選択トランジスタＳＥＬとを有している。
　光電変換部１２は、例えばフォトダイオード（ＰＤ）である。光電変換部１２は、アノードが接地電圧線に接続され、カソードが転送トランジスタＴＲのソースに接続されている。
　転送トランジスタＴＲは、光電変換部１２とフローティングディフュージョンＦＤとの間に接続されている。転送トランジスタＴＲのゲート電極には、駆動信号ＴＲｓｉｇが印加される。この駆動信号ＴＲｓｉｇがアクティブ状態になると、転送トランジスタＴＲの転送ゲートが導通状態となり、光電変換部１２に蓄積されている信号電荷が、転送トランジスタＴＲを介してフローティングディフュージョンＦＤに転送される。
　フローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴＲと増幅トランジスタＡＭＰとの間に接続されている。フローティングディフュージョンＦＤは、転送トランジスタＴＲにより転送される信号電荷を電圧信号に電荷電圧変換して、増幅トランジスタＡＭＰに出力する。
　リセットトランジスタＲＳＴは、フローティングディフュージョンＦＤと電源部との間に接続されている。リセットトランジスタＲＳＴのゲート電極には、駆動信号ＲＳＴｓｉｇが印加される。この駆動信号ＲＳＴｓｉｇがアクティブ状態になると、リセットトランジスタＲＳＴのリセットゲートが導通状態となり、フローティングディフュージョンＦＤの電位が電源部のレベルにリセットされる。
　増幅トランジスタＡＭＰは、そのゲート電極がフローティングディフュージョンＦＤに、ドレイン電極が電源部にそれぞれ接続されており、フローティングディフュージョンＦＤが保持している電圧信号の読み出し回路、所謂ソースフォロア回路の入力部となる。即ち、増幅トランジスタＡＭＰは、そのソース電極が選択トランジスタＳＥＬを介して垂直信号線Ｌｓｉｇに接続されることで、垂直信号線Ｌｓｉｇの一端に接続される定電流源とソースフォロア回路を構成する。
　選択トランジスタＳＥＬは、増幅トランジスタＡＭＰのソース電極と、垂直信号線Ｌｓｉｇとの間に接続される。選択トランジスタＳＥＬのゲート電極には、駆動信号ＳＥＬｓｉｇが印加される。この駆動信号ＳＥＬｓｉｇがアクティブ状態になると、選択トランジスタＳＥＬが導通状態となり、単位画素Ｐが選択状態となる。これにより、増幅トランジスタＡＭＰから出力される読み出し信号（画素信号）が、選択トランジスタＳＥＬを介して、垂直信号線Ｌｓｉｇに出力される。
［単位画素の構成］
　撮像装置１は、複数の光電変換部１２が埋め込み形成された半導体基板１１と、複数の配線層（例えば、配線層３１，３２，３３）を有する多層配線層３０とが積層された構成を有している。半導体基板１１は、対向する第１面１１Ｓ１（裏面）および第２面１１Ｓ２（表面）を有しており、多層配線層３０は、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２に設けられている。半導体基板１１の第１面１１Ｓ１は光入射面となっており、第２カラーフィルタ２２および第１カラーフィルタ２１がこの順に積層形成されている。第１カラーフィルタ２１上には、単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗ）毎にオンチップレンズ２４Ｌが設けられている。半導体基板１１の第１面１１Ｓ１には、単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗ）の間に隔壁２３が設けられている。
　半導体基板１１は、撮像装置１が形成される支持基板である。半導体基板１１は、例えばシリコン（Ｓｉ）基板で構成されている。光電変換部１２は例えばＰＩＮ（Positive Intrinsic Negative）型のフォトダイオード（ＰＤ）であり、半導体基板１１の所定領域にｐｎ接合を有している。光電変換部１２は、上記のように、単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗ）毎に１つずつ埋め込み形成されている。
　第１カラーフィルタ２１は、本開示の「第１の光学フィルタ」の一具体例に相当するものである。第１カラーフィルタ２１は、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側に設けられている。第１カラーフィルタ２１は、例えば、カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ，２１Ｗを含んで構成されている。カラーフィルタ２１Ｒは、例えば赤色光（Ｒ）を選択的に透過させるものである。カラーフィルタ２１Ｇは、例えば緑色光（Ｇ）を選択的に透過させるものである。カラーフィルタ２１Ｂは、例えば青色光（Ｂ）を選択的に透過させるものである。カラーフィルタ２１Ｗは、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を含む白色光（Ｗ）を透過させるものである。カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは、有機または無機の色素材料を含む樹脂により構成されており、色素材料を適宜選択することにより、目的とする赤、緑あるいは青の波長帯域における光透過率が高く、他の波長帯域における光透過率が低くなるように調整することができる。カラーフィルタ２１Ｗは、可視光領域において９０％以上の透過率を有し、且つ、平均屈折率が１．５５以上の樹脂材料を用いて形成することができる。
　カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ，２１Ｗは、例えば図２に示したように、２行×２列で配置された４つの単位画素Ｐに対して、例えば、赤色光（Ｒ）を選択的に透過させるカラーフィルタ２１Ｒと、白色光（Ｗ）を透過させるカラーフィルタ２１Ｗとが対角線上に１つずつ配置され、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）をそれぞれ選択的に透過させるカラーフィルタ２１Ｇ，２１Ｂが、直交する対角線上に１つずつ配置されている。各カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ，２１Ｗが設けられた単位画素Ｐでは、それぞれの光電変換部１２において対応する色光が検出されるようになっている。即ち、画素部１００Ａでは、それぞれ、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）および白色光（Ｗ）を検出する赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗがマトリクス状に配列されている。
　第２カラーフィルタ２２は、本開示の「第２の光学フィルタ」の一具体例に相当するものである。第２カラーフィルタ２２は、半導体基板１０の第１面１１Ｓ１側に、例えば、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と第１カラーフィルタ２１との間に、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗに亘って設けられている。第２カラーフィルタ２２は、上記のように、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有するものである。詳細には、第２カラーフィルタ２２は、例えば図５に示したような分光特性を有している。具体的には、第２カラーフィルタ２２は、波長４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下において７０％以上の透過率を有し、波長８５０ｎｍにおいて吸収極大を有し、透過率は１０％以下である。更に、第２カラーフィルタ２２は、波長７００±２０ｎｍの範囲および波長９００±２０ｎｍの範囲において５０％の透過率を有する。
　第２カラーフィルタ２２は、例えば、近赤外領域に吸収を有する有機色素材料または無機色素材料が添加された有機材料を用いて形成することができる。具体的な色素材料としては、例えば、ピロロピロール色素、銅化合物、シアニン系色素、フタロシアニン系化合物、イモニウム系化合物、チオール錯体系化合物、遷移金属酸化物系化合物、スクアリリウム系色素、ナフタロシアニン系色素、クオタリレン系色素、ジチオール金属錯体系色素およびクロコニウム化合物等が挙げられる。上記色素材料の中でも、下記一般式（１）で表されるピロロピロール色素を用いることが好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  
（Ｒ１およびＲ５は、各々独立して、アルキル基、アリール基およびヘテロアリール基から選択される。Ｒ２とＲ３およびＲ６とＲ７は、それぞれ、少なくとも一方が電子求引性を有する基であり、各々独立して、水素原子、シアノ基、アシル基、アルキルオキシカルボニル基、アリールオキシカルボニル基、スルファモイル基、スルフィニル基およびヘテロ環基から選択される。Ｒ２とＲ３およびＲ６とＲ７は、それぞれ、互いに結合して環構造を形成してもよい。Ｒ４およびＲ８は、各々独立して、水素原子、アルキル基、アリール基、ヘテロアリール基、一部が置換されたホウ素原子および金属原子から選択される。Ｒ４は、Ｒ１およびＲ３の少なくとも一方と共通結合または配位結合していてもよい。Ｒ８は、Ｒ５およびＲ７の少なくとも一方と共通結合または配位結合していてもよい。
　隔壁２３は、斜め入射した光が隣接配置された赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗへ漏れ込むのを防ぐためのものである。隔壁２３は、例えば、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１の隣り合う赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗの間に設けられている。即ち、隔壁２３は、平面視において画素部１００Ａ全体に格子状に設けられている。
　隔壁２３を構成する材料としては、例えば、遮光性を有する金属材料が挙げられる。具体的には、例えば、タングステン（Ｗ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）およびＡｌと銅（Ｃｕ）との合金等が挙げられる。この他、隔壁２３は、例えば、シリコン酸化膜や、第１カラーフィルタ２１または第２カラーフィルタ２２の屈折率（例えば、平均屈折率１．６５）以下の屈折率を有する樹脂膜を用いて形成することができる。
　なお、図１では、第２カラーフィルタ２２よりも低背な隔壁２３を設けた例を示したが、隔壁２３は、例えば第２カラーフィルタ２２と同じ高さとしてもよいし、あるいは、第１カラーフィルタ２１まで延伸していてもよい。
　レンズ層２４は、画素部１００Ａ全面を覆うように設けられており、その表面には、例えば赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗ毎に設けられた複数のオンチップレンズ２４Ｌを有している。オンチップレンズ２４Ｌは、その上方から入射した光を光電変換部１２へ集光するためのものである。レンズ層２４は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）や窒化シリコン（ＳｉＮｘ）等の無機材料により形成されている。この他、レンズ層２４は、エピスルフィド系樹脂、チエタン化合物やその樹脂等の高屈折率の有機材料を用いて形成してもよい。オンチップレンズ２４Ｌの形状は、特に限定されるものではなく、半球形状や半円筒状等の各種レンズ形状を採用することができる。
　多層配線層３０は、光入射側Ｓ１とは反対側、具体的には、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２側に設けられている。多層配線層３０は、例えば、複数の配線層３１，３２，３３が、層間絶縁層３４を間に積層された構成を有している。多層配線層３０には、例えば、上述した読み出し回路の他に、垂直駆動回路１１１、カラム信号処理回路１１２、水平駆動回路１１３、出力回路１１４、制御回路１１５および入出力端子１１６等が形成されている。
　配線層３１，３２，３３は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）またはタングステン（Ｗ）等を用いて形成されている。この他、配線層３１，３２，３３は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ－Ｓｉ）を用いて形成するようにしてもよい。
　層間絶縁層３４は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）、ＴＥＯＳ、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）および酸窒化シリコン（ＳｉＯｘＮｙ）等のうちの１種よりなる単層膜、あるいはこれらのうちの２種以上よりなる積層膜により形成されている。
［近赤外信号の取得方法］
　図６は、ＲＧＢＷに対応する４画素を有する一般的な撮像装置の分光特性を表したものである。ＲＧＢＷに対応する４画素を有する撮像装置では、全ての画素において波長７００ｎｍ以上の近赤外領域に同程度の透過特性を有する。そのため、近赤外領域の波長を検出する場合、ＲＧＢに対応する画素と、Ｗに対応する画素との間での分離性能が低下し、Ｓ／Ｎ比が悪化する。
　日中の撮影では、通常、可視光領域だけが必要であり、ＩＲ成分は不要となる。ＩＲ成分を取り除く方法としては、以下の手法が用いられる。例えば、ＲＧＢで考えると下記式（１）が得られる。Ｗ画素では下記式（２）が得られる。近赤外信号は式（１）－式（２）（下記式（３））から２ＩＲを２で除算することで得られる。よって、ＲＧＢＷに対応する４画素を有する撮像装置から理論的には近赤外成分を取り出すことができる。
 
（数１）（Ｒ＋ＩＲ）＋（Ｇ＋ＩＲ）＋（Ｂ＋ＩＲ）＝ＲＧＢ＋３ＩＲ＝Ｗ＋３ＩＲ…（１）
 
（数２）Ｗ＋ＩＲ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＋ＩＲ…（２）
 
（数３）（Ｗ＋３ＩＲ）－（Ｗ＋ＩＲ）＝２ＩＲ…（３）
 
　しかしながら、図６に示したように、ＲＧＢＷに対応する４画素を有する一般的な撮像装置では、実際には、画素によっては７００ｎｍ～８００ｎｍの波長範囲に吸収があったりなかったりするため、精度の高いＩＲ成分を取り出すことが難しい。そのため、一般的には、例えばデュアルバンドパスフィルタ等を用いて７００ｎｍ～８００ｎｍの波長を除去する。
　図７は、本実施の形態の撮像装置１の分光特性を表したものである。撮像装置１では、上述した第２カラーフィルタ２２を赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗに亘って設けることにより、図７に示したように、例えば７５０ｎｍ～８５０ｎｍ付近の波長が全ての赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗにおいて除去され、可視光領域と近赤外領域との分離性能が向上する。よって、精度の高いＩＲ成分を取り出すことができる。また、夜間の撮影では、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗの全てからＩＲ情報を取得できるため、一般的な撮像装置と比較して４倍の感度で近赤外線を検出することができる。
［撮像装置の製造方法］
　本実施の形態の撮像装置１は、例えば、次のようにして製造することができる。
　図８Ａ～図８Ｄは、撮像装置１の製造方法を工程順に表したものである。まず、図８Ａに示したように、半導体基板１１内に光電変換部１２を形成した後、半導体基板１１の第２面１１Ｓ２上に配線層３１，３２，３３および層間絶縁層３４からなる多層配線層３０を形成する。次に、図８Ａに示したように、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１上に隔壁２３を形成した後、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて、例えば画素部１００Ａの全面に第２カラーフィルタ２２を形成する。
　続いて、図８Ｂに示したように、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて、例えばカラーフィルタ２１Ｇを形成した後、図８Ｃに示したように、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて、例えばカラーフィルタ２１Ｒを形成する。次に、図８Ｄに示したように、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて、例えばカラーフィルタ２１Ｂおよびカラーフィルタ２１Ｗを順に形成する。その後、第１カラーフィルタ２１（カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂ，２１Ｗ）上にレンズ材を塗布し、ポジレジストパターニング、熱リフローによるレンズ形状を形成した後、ドライエッチングにてレンズ材にレンズ形状を転写する。以上により、図１に示した撮像装置１が完成する。
　なお、上記製造方法では、カラーフィルタ２１Ｗを、所定の透過率および屈折率を有する樹脂材料を用いて別途設けた例を示したが、カラーフィルタ２１Ｗは、例えば白色画素Ｐｗにレンズ層２４を埋め込むことにより形成するようにしてもよい。その際には、例えば以下のようにして形成することができる。
　例えば、図８Ｃに示した工程に続いて、図９Ａに示したように、例えば、フォトリソグラフィ技術を用いて、例えばカラーフィルタ２１Ｂを形成する。その後、図９Ｂに示したように、カラーフィルタ２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂおよび第２カラーフィルタ２２上にレンズ材を塗布し、ポジレジストパターニング、熱リフローによるレンズ形状を形成した後、ドライエッチングにてレンズ材にレンズ形状を転写する。これにより、カラーフィルタ２１Ｗとしてレンズ層２４が埋め込まれた撮像装置１が完成する。
［作用・効果］
　本実施の形態の撮像装置１では、赤色光Ｒ、緑色光Ｇ、青色光Ｂおよび白色光Ｗそれぞれに対応する赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗが２次元アレイ状に配列された半導体基板１１の第１面１１Ｓ１側に、第１カラーフィルタ２１および第２カラーフィルタ２２を設けるようにした。第１カラーフィルタ２１は、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗにそれぞれ対応する可視光領域の光を選択的に透過するものである。第２カラーフィルタ２２は、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有するものであり、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗに亘って設けられている。これにより、可視光領域近傍の近赤外領域の波長を選択的に取り除きつつ、可視光領域および近赤外領域の感度を向上する。以下、これについて説明する。
　前述したように、ＲＧＢＷに対応する４画素を有する一般的な撮像装置の分光特性を表したものである。ＲＧＢＷに対応する４画素を有する撮像装置では、全ての画素において波長７００ｎｍ以上の近赤外領域に同程度の透過特性を有する。そのため、近赤外領域の波長を検出する場合、ＲＧＢに対応する画素と、Ｗに対応する画素との間での分離性能が低下し、Ｓ／Ｎ比が悪化する。
　この問題を解決する方法としては、可視光領域の波長と近赤外領域の波長とを分離するために、パッケージ上に可視光領域から赤外領域の特定の波長を透過させるようなデュアルバンドパスフィルタを設ける方法がある。しかしながら、この方法では、モジュールとしてのコストが増加するという課題が生じる。
　これに対して本実施の形態では、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有する第２カラーフィルタ２２を赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗに亘って設けるようにしたので、デュアルバンドパスフィルタを用いることなく、可視光領域近傍の近赤外領域の波長が除去されると共に、夜間の撮影では、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗの全てからＩＲ情報を取得でき、近赤外線の感度を向上させることができる。また、赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂに加えて白色画素Ｐｗを設けることにより、可視光領域の感度も向上させることができる。
　以上により、本実施の形態の撮像装置では、可視光領域と近赤外領域との間の分離性能を向上させることが可能となる。また、可視光領域および近赤外領域それぞれの感度を向上させることが可能となる。
　また、デュアルバンドパスフィルタは、多層干渉膜によって構成されているため、入射角によって透過特性が変化する。これに対して本実施の形態では、近赤外領域に吸収を有する有機色素材料または無機色素材料が添加された有機材料からなる第２カラーフィルタ２２を用いるようにしたので、入射角に依存しない分光特性を得ることが可能となる。
　また、デュアルバンドパスフィルタを用いた場合と比較して、モジュールとしてのコストを低減することが可能となる。
　次に、本開示の変形例１～４について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
＜２．変形例＞
（２－１．変形例１）
　図１０は、本開示の変形例１に係る撮像装置（撮像装置１Ａ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図１１は、図１０に示した撮像装置１Ａの平面構成の一例を模式的に表したものであり、図１０は図１１に示したＩＩ－ＩＩ’－ＩＩ’’線に対応する断面を表している。撮像装置１Ａは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記実施の形態では、単位画素Ｐとして赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗ）が画素部１００Ａにマトリクス状に配置されている例を示したが、これに限らない。例えば、図１０および図１１に示したように、白色画素Ｐｗに代えて黄色光（Ｙ）を検出する黄色画素Ｐｙを設けるようにしてもよい。
　図１２は、黄色画素Ｐｙに設けられるカラーフィルタ２１Ｙの分光特性を表したものである。カラーフィルタ２１Ｙは、波長４３０ｎｍにおいて１０％以下の透過率を有し、波長５５０ｎｍにおいて８０％以上の透過率を有し、波長４８０±１０ｎｍにおいて５０％の透過率を有する。
　カラーフィルタ２１Ｙは、例えば、カラーフィルタ２１Ｇに用いられる色素材料と同じ材料を用いて形成することができる。このような色素材料としては、例えば、Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ　Ｙｅｌｌｏｗ　１１，２４，３１，５３，８３，９３，９９，１０８，１０９，１１０，１３８，１３９，１４７，１５０，１５１，１５４，１５５，１６７，１８０，１８５，１９９等が挙げられる。
　図１３は、撮像装置１Ａの分光特性を表したものである。上記実施の形態の撮像装置１では、式（２）においてＷ＋ＩＲ＝Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＋ＩＲと示したが、実際には、ＲＧＢにおいて互いに重複している領域が多い分、厳密にはイコールとはならない。これにして、本変形例では、白色画素Ｐｗを黄色画素Ｐｙに置き換えることにより、図７に示した分光特性と比較して、青色領域における重複領域がなくなる。これにより、近赤外領域の検出精度を向上させることができる。
　以上により、本変形例の撮像装置１Ａでは、上記実施の形態の効果に加えて、近赤外領域の検出精度を向上させることが可能となる。
　また、本変形例では、白色画素Ｐｗに代えて黄色光（Ｙ）を検出する黄色画素Ｐｙを設けるようにしたので、白色画素Ｐｗと比較して黄色画素ＰｙにおけるフォトダイオードＰＤの飽和を低減することが可能となる。
（２－２．変形例２）
　図１４は、本開示の変形例２に係る撮像装置（撮像装置１Ｂ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｂは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。
　上記実施の形態では、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と第１カラーフィルタ２１との間に第２カラーフィルタ２２を設けた例を示したが、第２カラーフィルタ２２は、例えば、図１４に示したように、第１カラーフィルタ２１とレンズ層２４との間に設けるようにしてもよい。その場合でも、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。
（２－３．変形例３）
　図１５は、本開示の変形例３に係る撮像装置（撮像装置１Ｃ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。図１６は、本開示の変形例３に係る撮像装置（撮像装置１Ｃ）の断面構成の他の例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｃは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。本変形例の撮像装置１Ｃは、隣り合う単位画素Ｐの間に、例えばＤＴＩ（Deep Trench Isolation）構造を有する分離部１３をさらに設けたものである。
　分離部１３は、隣り合う単位画素Ｐ（赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗ）を電気的且つ光学的に分離するためのものであり、隣り合う赤色画素Ｐｒ、緑色画素Ｐｇ、青色画素Ｐｂおよび白色画素Ｐｗの間において、半導体基板１１の第１面１１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間に延在形成されている。換言すると、分離部１３は単位画素Ｐの周囲に設けられており、画素部１００Ａにおいて、例えば格子状に設けられている。
　分離部１３を構成する材料としては、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯｘ）等の低屈折率材料が挙げられる。この他、分離部１３は、例えば図１６に示したように、例えばタングステン（Ｗ）やアルミニウム（Ａｌ）等の遮光性を有する金属膜１３Ａと、その周囲に設けられた絶縁膜１３Ｂとから構成するようにしてもよい。また、分離部１３は、半導体基板１１の第１面１Ｓ１と第２面１１Ｓ２との間を貫通するＦＴＩ（Full Trench Isolation）構造としてもよい。
　このように、本変形例の撮像装置１Ｃでは、隣り合う単位画素Ｐの間に分離部１３を設けるようにしたので、上記実施の形態の効果に加えて、混色の発生を低減することが可能となる。
（２－４．変形例４）
　図１７は、本開示の変形例４に係る撮像装置（撮像装置１Ｄ）の断面構成の一例を模式的に表したものである。撮像装置１Ｄは、例えば、デジタルスチルカメラ、ビデオカメラ等の電子機器に用いられるＣＭＯＳイメージセンサ等であり、上記実施の形態と同様に、例えば所謂裏面照射型の撮像装置である。本変形例の撮像装置１Ｄは、光入射側Ｓ１に、例えば、９５０ｎｍ以上の波長を反射するＩＲカットフィルタ２５をさらに設けたものである。
　このように、例えば、オンチップレンズ２４Ｌの上方に、例えば、９５０ｎｍ以上の波長を反射するＩＲカットフィルタ２５を配置することにより、９４０ｎｍ付近の近赤外線を選択的に検出することが可能となる。
＜３．適用例＞
（適用例１）
　上記撮像装置１等は、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１８は、電子機器１０００の概略構成を表したものである。
　電子機器１０００は、例えば、レンズ群１００１と、撮像装置１と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）回路１００２と、フレームメモリ１００３と、表示部１００４と、記録部１００５と、操作部１００６と、電源部１００７とを有し、バスライン１００８を介して相互に接続されている。
　レンズ群１００１は、被写体からの入射光（像光）を取り込んで撮像装置１の撮像面上に結像するものである。撮像装置１は、レンズ群１００１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ＤＳＰ回路１００２に供給する。
　ＤＳＰ回路１００２は、撮像装置１から供給される信号を処理する信号処理回路である。ＤＳＰ回路１００２は、撮像装置１からの信号を処理して得られる画像データを出力する。フレームメモリ１００３は、ＤＳＰ回路１００２により処理された画像データをフレーム多いんいで一時的に保持するものである。
　表示部１００４は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル等のパネル型表示装置からなり、撮像装置１で撮像された動画または静止画の画像データを、半導体メモリやハードディスク等の記録媒体に記録する。
　操作部１００６は、ユーザによる操作に従い、電子機器１０００が所有する各種の機能についての操作信号を出力する。電源部１００７は、ＤＳＰ回路１００２、フレームメモリ１００３、表示部１００４、記録部１００５および操作部１００６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ものである。
（適用例２）
　図１９Ａは、上記撮像装置１等を備えた光検出システム２０００の全体構成の一例を模式的に表したものである。図１９Ｂは、光検出システム２０００の回路構成の一例を表したものである。光検出システム２０００は、赤外光Ｌ２を発する光源部としての発光装置２００１と、光電変換素子を有する受光部としての光検出装置２００２とを備えている。光検出装置２００２としては、上述した撮像装置１を用いることができる。光検出システム２０００は、さらに、システム制御部２００３、光源駆動部２００４、センサ制御部２００５、光源側光学系２００６およびカメラ側光学系２００７を備えていてもよい。
　光検出装置２００２は光Ｌ１と光Ｌ２とを検出することができる。光Ｌ１は、外部からの環境光が被写体（測定対象物）２１００（図１９Ａ）において反射された光である。光Ｌ２は発光装置２００１において発光されたのち、被写体２１００に反射された光である。光Ｌ１は例えば可視光であり、光Ｌ２は例えば赤外光である。光Ｌ１は、光検出装置２００２における光電変換部において検出可能であり、光Ｌ２は、光検出装置２００２における光電変換領域において検出可能である。光Ｌ１から被写体２１００の画像情報を獲得し、光Ｌ２から被写体２１００と光検出システム２０００との間の距離情報を獲得することができる。光検出システム２０００は、例えば、スマートフォン等の電子機器や車等の移動体に搭載することができる。発光装置２００１は例えば、半導体レーザ、面発光半導体レーザ、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）で構成することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えばｉＴＯＦ方式を採用することができるが、これに限定されることはない。ｉＴＯＦ方式では、光電変換部は、例えば光飛行時間（Time-of-Flight；ＴＯＦ）により被写体２１００との距離を測定することができる。発光装置２００１から発光された光Ｌ２の光検出装置２００２による検出方法としては、例えば、ストラクチャード・ライト方式やステレオビジョン方式を採用することもできる。例えばストラクチャード・ライト方式では、あらかじめ定められたパターンの光を被写体２１００に投影し、そのパターンのひずみ具合を解析することによって光検出システム２０００と被写体２１００との距離を測定することができる。また、ステレオビジョン方式においては、例えば２以上のカメラを用い、被写体２１００を２以上の異なる視点から見た２以上の画像を取得することで光検出システム２０００と被写体との距離を測定することができる。なお、発光装置２００１と光検出装置２００２とは、システム制御部２００３によって同期制御することができる。
　＜４．応用例＞
（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２０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２０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５７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２１は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
　図２１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２１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移動体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、撮像装置１００は、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、ノイズの少ない高精細な撮影画像を得ることができるので、移動体制御システムにおいて撮影画像を利用した高精度な制御を行うことができる。
（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２２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２２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１１１５３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２３は、図２２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を小型化もしくは高精細化することができるので、小型もしくは高精細な内視鏡１１１００を提供することができる。
　以上、実施の形態、変形例１～４および適用例ならびに応用例を挙げて本開示を説明したが、本技術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、上述した変形例１～４は、上記実施の形態の変形例として説明したが、各変形例の構成を適宜組み合わせることができる。
　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。
　なお、本開示は以下のような構成をとることも可能である。以下の構成の本技術によれば、互いに異なる可視光領域の光に対応する第１画素、第２画素、第３画素および第４画素が２次元アレイ状に配列された半導体基板の第１の面側に、第１の光学フィルタおよび第２の光学フィルタを設けるようにした。第１の光学フィルタは、第１画素、第２画素、第３画素および第４画素のそれぞれに対応する可視光領域の光を選択的に透過するものである。第２の光学フィルタは、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有するものであり、半導体基板の第１の面と第１の光学フィルタとの間、または、第１の光学フィルタの半導体基板側とは反対の面側に、第１画素、第２画素、第３画素および第４画素に亘って設けられる。これにより、可視光領域近傍の近赤外領域の波長を選択的に取り除かれる。よって、高い感度を有すると共に、可視光領域の波長と近赤外領域の波長とにおいて優れた分離性能を有する撮像装置を提供することが可能となる。
（１）
　互いに異なる可視光領域の光に対応する第１画素、第２画素、第３画素および第４画素と、
　対向する第１の面および第２の面を有し、前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素が面内に２次元アレイ状に配列された半導体基板と、
　前記第１の面側に配置され、前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素のそれぞれに対応する前記可視光領域の光を選択的に透過する第１の光学フィルタと、
　前記半導体基板の前記第１の面と前記第１の光学フィルタとの間、または、前記第１の光学フィルタの前記半導体基板側とは反対の面側において前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素に亘って設けられ、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有する第２の光学フィルタと
　を備えた撮像装置。
（２）
　前記第２の光学フィルタは、近赤外領域に吸収を有する有機色素材料または無機色素材料が添加された有機材料を用いて形成されている、前記（１）に記載の撮像装置。
（３）
　前記第２の光学フィルタは、波長４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下において７０％以上の透過率を有し、波長８５０ｎｍにおいて吸収極大を有し、透過率は１０％以下である、前記（１）または（２）に記載の撮像装置。
（４）
　前記第２の光学フィルタは、波長７００±２０ｎｍの範囲および波長９００±２０ｎｍの範囲において５０％の透過率を有する、前記（１）乃至（３）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（５）
　前記第１画素は赤色の波長帯域の光を検出する赤色画素、前記第２画素は緑色の波長帯域の光を検出する緑色画素、前記第３画素は青色の波長帯域の光を検出する青色画素、前記第４画素は白色の波長帯域の光を検出する白色画素であり、
　前記白色画素に対応する前記第１の光学フィルタは、可視光領域において９０％以上の透過率を有し、且つ、平均屈折率が１．５５以上の樹脂材料またはレンズ材料を用いて形成されている、前記（１）乃至（４）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（６）
　前記第１画素は赤色の波長帯域の光を検出する赤色画素、前記第２画素は緑色の波長帯域の光を検出する緑色画素、前記第３画素は青色の波長帯域の光を検出する青色画素、前記第４画素は黄色の波長帯域の光を検出する黄色画素であり、
　前記黄色画素に対応する前記第１の光学フィルタは、波長４３０ｎｍにおいて１０％以下の透過率を有し、波長５５０ｎｍにおいて８０％以上の透過率を有し、波長４８０±１０ｎｍにおいて５０％の透過率を有する、前記（１）乃至（５）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（７）
　前記黄色画素に対応する前記第１の光学フィルタは、前記緑色画素に対応する前記第１の光学フィルタを構成する色素材料を用いて形成されている、前記（６）に記載の撮像装置。
（８）
　前記半導体基板の前記第１の面側において前記第１の光学フィルタおよび前記第２の光学フィルタの上方には、９５０ｎｍ以上の波長を反射する第３の光学フィルタをさらに有する、前記（１）乃至（７）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（９）
　前記半導体基板の前記第１の面の、前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素の間に設けられた隔壁をさらに有する、前記（１）乃至（８）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１０）
　前記隔壁は、タングステン膜、酸化シリコン膜または前記第１の光学フィルタまたは前記第２の光学フィルタの屈折率以下の屈折率を有する樹脂膜を含んで形成されている、前記（９）に記載の撮像装置。
（１１）
　前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素それぞれに前記半導体基板に埋め込み形成された、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部と、
　隣り合う前記光電変換部の間には、前記半導体基板の前記第１の面と前記第２の面との間に延在する分離部とをさらに有する、前記（１）乃至（１０）のうちのいずれか１つに記載の撮像装置。
（１２）
　前記分離部は、酸化シリコン膜または遮光性を有する金属膜を含んで形成されている、前記（１１）に記載の撮像装置。
（１３）
　前記分離部は、前記半導体基板の前記第１の面から前記第２の面に向かって埋め込み形成されている、前記（１１）または（１２）に記載の撮像装置。
 

Claims (13)

  1. 　互いに異なる可視光領域の光に対応する第１画素、第２画素、第３画素および第４画素と、
    　対向する第１の面および第２の面を有し、前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素が面内に２次元アレイ状に配列された半導体基板と、
    　前記第１の面側に配置され、前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素のそれぞれに対応する前記可視光領域の光を選択的に透過する第１の光学フィルタと、
    　前記半導体基板の前記第１の面と前記第１の光学フィルタとの間、または、前記第１の光学フィルタの前記半導体基板側とは反対の面側において前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素に亘って設けられ、可視光領域近傍の近赤外領域に吸収を有する第２の光学フィルタと
    　を備えた撮像装置。
  2. 　前記第２の光学フィルタは、近赤外領域に吸収を有する有機色素材料または無機色素材料が添加された有機材料を用いて形成されている、請求項１に記載の撮像装置。
  3. 　前記第２の光学フィルタは、波長４５０ｎｍ以上５５０ｎｍ以下において７０％以上の透過率を有し、波長８５０ｎｍにおいて吸収極大を有し、透過率は１０％以下である、請求項１に記載の撮像装置。
  4. 　前記第２の光学フィルタは、波長７００±２０ｎｍの範囲および波長９００±２０ｎｍの範囲において５０％の透過率を有する、請求項１に記載の撮像装置。
  5. 　前記第１画素は赤色の波長帯域の光を検出する赤色画素、前記第２画素は緑色の波長帯域の光を検出する緑色画素、前記第３画素は青色の波長帯域の光を検出する青色画素、前記第４画素は白色の波長帯域の光を検出する白色画素であり、
    　前記白色画素に対応する前記第１の光学フィルタは、可視光領域において９０％以上の透過率を有し、且つ、平均屈折率が１．５５以上の樹脂材料またはレンズ材料を用いて形成されている、請求項１に記載の撮像装置。
  6. 　前記第１画素は赤色の波長帯域の光を検出する赤色画素、前記第２画素は緑色の波長帯域の光を検出する緑色画素、前記第３画素は青色の波長帯域の光を検出する青色画素、前記第４画素は黄色の波長帯域の光を検出する黄色画素であり、
    　前記黄色画素に対応する前記第１の光学フィルタは、波長４３０ｎｍにおいて１０％以下の透過率を有し、波長５５０ｎｍにおいて８０％以上の透過率を有し、波長４８０±１０ｎｍにおいて５０％の透過率を有する、請求項１に記載の撮像装置。
  7. 　前記黄色画素に対応する前記第１の光学フィルタは、前記緑色画素に対応する前記第１の光学フィルタを構成する色素材料を用いて形成されている、請求項６に記載の撮像装置。
  8. 　前記半導体基板の前記第１の面側において前記第１の光学フィルタおよび前記第２の光学フィルタの上方には、９５０ｎｍ以上の波長を反射する第３の光学フィルタをさらに有する、請求項１に記載の撮像装置。
  9. 　前記半導体基板の前記第１の面の、前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素の間に設けられた隔壁をさらに有する、請求項１に記載の撮像装置。
  10. 　前記隔壁は、タングステン膜、酸化シリコン膜または前記第１の光学フィルタまたは前記第２の光学フィルタの屈折率以下の屈折率を有する樹脂膜を含んで形成されている、請求項９に記載の撮像装置。
  11. 　前記第１画素、前記第２画素、前記第３画素および前記第４画素それぞれに前記半導体基板に埋め込み形成された、受光量に応じた電荷を光電変換により生成する複数の光電変換部と、
    　隣り合う前記光電変換部の間には、前記半導体基板の前記第１の面と前記第２の面との間に延在する分離部とをさらに有する、請求項１に記載の撮像装置。
  12. 　前記分離部は、酸化シリコン膜または遮光性を有する金属膜を含んで形成されている、請求項１１に記載の撮像装置。
  13. 　前記分離部は、前記半導体基板の前記第１の面から前記第２の面に向かって埋め込み形成されている、請求項１１に記載の撮像装置。
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