(57)【要約】      （修正有）【課題】設計の自由度が高い光学素子を提供する。【解決手段】一方の面に、その一方の面に対する高さが異なる段差面２８を有する段差構造２７が形成された基板２５と、段差構造２７及びその周囲の一方の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する被覆層２６とを備えるようにした。【選択図】図４
2020052395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面に、当該一方の面に対する高さが異なる段差面を有する段差構造が形成された基板と、
前記段差構造及びその周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する被覆層とを備える
光学素子。
【請求項２】
前記段差構造は、前記一方の面と前記段差面とを連続させる側面として、前記一方の面の法線方向に対して傾斜した傾斜面又は曲面を有する
請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記段差構造は、二段以上の前記段差面を有する
請求項１に記載の光学素子。
【請求項４】
前記段差構造は、前記一方の面と前記段差面とを連続させる側面、及び前記二段の関係にある二つの前記段差面を連続させる側面として、前記一方の面の法線方向に対して平行な垂直面、並びに前記一方の面の法線方向に対して傾斜した傾斜面及び曲面の少なくとも何れかを有する
請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記傾斜面の傾斜角は、前記一方の面の法線方向に対して０度以上６０度以下である
請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記段差構造の幅と高さとの比率は１：１０〜１０：１である
請求項１に記載の光学素子。
【請求項７】
前記段差構造は、平面視において、円形状、多角形状、及び楕円形状の少なくとも何れかである
請求項１に記載の光学素子。
【請求項８】
前記楕円形状のアスペクト比は、１以上５以下である
請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
前記段差構造の各段差面の外周は、平面視において、互いに離間している
請求項３に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記基板の材料の屈折率と前記被覆層の材料の屈折率との差は、前記基板の材料の屈折率の±１０％以内である
請求項１に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記段差構造は、凸状部を形成しており、
前記被覆層は、前記凸状部の上面及び側壁面、並びに前記凸状部の周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する
請求項１に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記段差構造は、凹状部を形成しており、
前記被覆層は、前記凹状部の底面及び内側壁面、並びに前記凹状部の周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する
請求項１に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記段差構造は、第１の段差構造と、前記第１の段差構造の周囲を囲む環状の段差面を有する第２の段差構造とを備え、
前記被覆層は、前記第１の段差構造、前記第２の段差構造及びそれらの周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過する
請求項１に記載の光学素子。
【請求項１４】
２次元アレイ状に規則的に配列された複数の段差構造を有する基板と、
前記複数の段差構造及びそれらの周囲の前記基板の面を連続して覆い、且つ各段差構造を覆っている部分それぞれが光を透過又は反射する被覆層とを備える
光学素子アレイ。
【請求項１５】
２次元アレイ状に規則的に配列された複数の第１のレンズと、
一方の面に、当該一方の面に対する高さが異なる環状の段差面を有する複数の段差構造が形成された基板、並びに前記段差構造及びその周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層を含んで構成され、前記第１のレンズを通過する前の光又は通過した後の光が入射され、前記第１のレンズに起因する収差を補正する複数の第２のレンズとを備える
光学素子アレイ。
【請求項１６】
前記第２のレンズは、前記第１のレンズに起因する色収差を補正するレンズである
請求項１５に記載の光学素子アレイ。
【請求項１７】
第１のレンズと、
前記第１のレンズを透過する前の光又は透過した後の光が入射され、前記第１のレンズに起因する収差を補正する第２のレンズとを備え、
前記第２のレンズは、
一方の面に、当該一方の面に対する高さが異なる環状の段差面を有する段差構造が形成された基板と、
前記段差構造及びその周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層とを備える
レンズ群。
【請求項１８】
前記第２のレンズは、前記第１のレンズに起因する色収差を補正するレンズである
請求項１７に記載のレンズ群。
【請求項１９】
２次元アレイ状に規則的に配列された複数段の段差構造を複数有する基板、及び前記複数段の段差構造及びそれらの周囲の前記基板の面を連続して覆い、且つ各段差構造を覆っている部分それぞれがレンズ状である被覆層を有しているマイクロレンズアレイを備える固体撮像装置と、
被写体からの像光を前記固体撮像装置の撮像面上に結像させる光学レンズと、
前記固体撮像装置から出力される信号に信号処理を行う信号処理回路とを備える
電子機器。
【請求項２０】
基板に段差構造を形成する工程と、
前記段差構造が形成された前記基板に塗布液を塗布する工程と、
前記段差構造及びその周囲の前記基板の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する被覆層が形成されるように、前記塗布液を乾燥させる工程と、を含む
光学素子の製造方法。
【請求項２１】
基板に２次元アレイ状に規則的に配列された複数の段差構造を形成する工程と、
複数の前記段差構造が形成された前記基板に塗布液を塗布する工程と、
複数の前記段差構造及びその周囲の前記基板の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層が形成されるように、前記塗布液を乾燥させる工程と、を含み、
前記段差構造のそれぞれは、カラーフィルタを透過する前の光又透過した後の光が入射されるレンズを形成するための環状凹部を含み、
前記基板に複数の前記段差構造を形成する工程では、複数の前記環状凹部のそれぞれの幅及び直径を、前記環状凹部に対応するカラーフィルタが透過させる光の波長域に応じて調節する
光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光学素子、光学素子アレイ、レンズ群、電子機器、及び光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複数の下地パターンを有する基板と、下地パターンの上面それぞれを覆い且つ光を透過する被覆層とを備えるレンズが提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載のレンズは、各下地パターンの上面にレンズ形成パターン層を形成した後、レンズ形成パターン層を熱リフローさせることで、各下地パターンの上面に形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０７０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のレンズでは、下地パターンの上面、つまり、平面上に表面張力を利用して曲面構造を形成するようになっているため、設計の自由度が低い。
本開示は、設計の自由度が高い光学素子、光学素子アレイ、レンズ群、電子機器、及び光学素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の光学素子は、（ａ）一方の面に、その一方の面に対する高さが異なる段差面を有する段差構造が形成された基板と、（ｂ）段差構造及びその周囲の一方の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する被覆層とを備える。
また、本開示の光学素子アレイは、（ａ）２次元アレイ状に規則的に配列された複数の段差構造を有する基板と、（ｂ）複数の段差構造及びそれらの周囲の前記基板の面を連続して覆い且つ各段差構造を覆っている部分それぞれが光を透過又は反射する被覆層とを備える。
また、本開示の光学素子アレイは、（ａ）２次元アレイ状に規則的に配列された複数の第１のレンズと、（ｂ）一方の面に、一方の面に対する高さが異なる環状の段差面を有する複数の段差構造が形成された基板、並びに段差構造及びその周囲の一方の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層を含んで構成され、第１のレンズを通過する前の光又は通過した後の光が入射され、第１のレンズに起因する収差を補正する複数の第２のレンズとを備える。
また、本開示のレンズ群は、（ａ）第１のレンズと、（ｂ）第１のレンズを透過する前の光又は透過した後の光が入射され、第１のレンズに起因する収差を補正する第２のレンズとを備え、第２のレンズは、（ｃ）一方の面に、一方の面に対する高さが異なる環状の段差面を有する段差構造が形成された基板と、（ｄ）段差構造及びその周囲の一方の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層とを備える。
【０００６】
また、本開示の電子機器は、（ａ）２次元アレイ状に規則的に配列された複数段の段差構造を複数有する基板、及び複数の段差構造及びそれらの周囲の基板の面を連続して覆い、且つ各段差構造を覆っている部分それぞれがレンズ状である被覆層を有しているマイクロレンズアレイを備える固体撮像装置と、（ｂ）被写体からの像光を固体撮像装置の撮像面上に結像させる光学レンズと、（ｃ）固体撮像装置から出力される信号に信号処理を行う信号処理回路とを備える。
また、本開示の光学素子の製造方法は、（ａ）基板に段差構造を形成する工程と、（ｂ）段差構造が形成された基板に塗布液を塗布する工程と、（ｃ）段差構造及びその周囲の基板の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する被覆層が形成されるように、塗布液を乾燥させる工程と、を含む。
また、本開示の光学素子の製造方法は、（ａ）基板に２次元アレイ状に規則的に配列された複数の段差構造を形成する工程と、（ｂ）複数の段差構造が形成された基板に塗布液を塗布する工程と、（ｃ）複数の段差構造及びその周囲の基板の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層が形成されるように、塗布液を乾燥させる工程と、を含み、（ｄ）段差構造のそれぞれは、カラーフィルタを透過する前の光又透過した後の光が入射されるレンズを形成するための環状凹部を含み、（ｅ）基板に複数の段差構造を形成する工程では、複数の環状凹部のそれぞれの幅及び直径を、環状凹部に対応するカラーフィルタが透過させる光の波長域に応じて調節する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体構成を示す図である。
【図２】図１のＡ1−Ａ1線で破断した場合の、画素領域の断面構成を示す図である。
【図３Ａ】ウエハレンズの平面構成を拡大して示す図である。
【図３Ｂ】ウエハレンズの平面構成を拡大して示す図である。
【図３Ｃ】ウエハレンズの平面構成を拡大して示す図である。
【図３Ｄ】ウエハレンズの平面構成を拡大して示す図である。
【図４】基板の段面構成を拡大して示す図である。
【図５Ａ】段差構造を拡大して示す図である。
【図５Ｂ】段差構造を拡大して示す図である。
【図６Ａ】変形例に係る固体撮像装置における段差構造を拡大して示す図である。
【図６Ｂ】変形例に係る固体撮像装置における段差構造を拡大して示す図である。
【図７Ａ】段差構造を拡大して示す図である。
【図７Ｂ】段差構造を拡大して示す図である。
【図７Ｃ】段差構造を拡大して示す図である。
【図７Ｄ】段差構造を拡大して示す図である。
【図７Ｅ】段差構造を拡大して示す図である。
【図８Ａ】段差構造を拡大して示す図であり、段差面が同心の円形状である段差構造の側面図である。
【図８Ｂ】段差構造を拡大して示す図であり、図８Ａの段差構造の平面図である。
【図８Ｃ】段差構造を拡大して示す図であり、段差面が同心の矩形状である段差構造の側面図である。
【図８Ｄ】段差構造を拡大して示す図であり、図８Ｃの段差構造の平面図である。
【図９Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図９ＢのＡ2−Ａ2線で破断した場合の光学素子の断面図であ。
【図９Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図９Ａの光学素子の平面図である。
【図１０Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１０ＢのＡ3−Ａ3線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１０Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１０Ａの光学素子の平面図である。
【図１１Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１１ＢのＡ4−Ａ4線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１１Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１１Ａの光学素子の平面図である。
【図１２Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１２ＢのＡ5−Ａ5線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１２Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１２Ａの光学素子の平面図である。
【図１３Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１３ＢのＡ6−Ａ6線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１３Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１３Ａの光学素子の平面図である。
【図１４Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１４ＢのＡ7−Ａ7線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１４Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１４Ａの光学素子の平面図である。
【図１５Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１５ＢのＡ8−Ａ8線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１５Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１５Ａの光学素子の平面図である。
【図１６Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１６ＢのＡ9−Ａ9線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１６Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１６Ａの光学素子の平面図である。
【図１７Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１７ＢのＡ10−Ａ10線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１７Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１７Ａの光学素子の平面図である。
【図１８Ａ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１８ＢのＡ11−Ａ11線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１８Ｂ】第１の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１８Ａの光学素子の平面図である。
【図１９Ａ】変形例に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１９ＢのＡ12−Ａ12線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図１９Ｂ】変形例に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図１９Ａの光学素子の平面図である。
【図２０】本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置におけるウエハレンズの平面構成を拡大して示す図である。
【図２１Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２１ＢのＡ13−Ａ13線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図２１Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２１Ａの光学素子の平面図である。
【図２２Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２２ＢのＡ14−Ａ14線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図２２Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２２Ａの光学素子の平面図である。
【図２３Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２３ＢのＡ15−Ａ15線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図２３Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２３Ａの光学素子の平面図である。
【図２４Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２４ＢのＡ16−Ａ16線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図２４Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２４Ａの光学素子の平面図である。
【図２５Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２５ＢのＡ17−Ａ17線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図２５Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２５Ａの光学素子の平面図である。
【図２６Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２６ＢのＡ18−Ａ18線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図２６Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２６Ａの光学素子の平面図である。
【図２７Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２７ＢのＡ19−Ａ19線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図２７Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２７Ａの光学素子の平面図である。
【図２８Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２８ＢのＡ20−Ａ20線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図２８Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２８Ｂの光学素子の平面図である。
【図２９Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２９ＢのＡ21−Ａ21線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図２９Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図２９Ａの光学素子の平面図である。
【図３０Ａ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図３０ＢのＡ22−Ａ22線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図３０Ｂ】第２の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図３０Ａの光学素子の平面図である。
【図３１】本開示の第３の実施形態に係る固体撮像装置におけるウエハレンズの平面構成を拡大して示す図である。
【図３２Ａ】赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタに対応する画素に配置された補正レンズによる光の集光状態を示す図である。
【図３２Ｂ】緑色の波長の光を透過させるカラーフィルタを有する画素に配置された補正レンズによる光の集光状態を示す図である。
【図３２Ｃ】青色の波長の光を透過させるカラーフィルタを有する画素に配置された補正レンズによる光の集光状態を示す図である。
【図３３Ａ】赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタを有する画素に配置された補正レンズを図３３ＢのＡ23−Ａ23線で破断した場合の断面図である。
【図３３Ｂ】図３３Ａの赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタを有する画素に配置された補正レンズの平面図である。
【図３４Ａ】緑色の波長の光を透過させるカラーフィルタを有する画素に配置された補正レンズを図３３ＢのＡ24−Ａ24線で破断した場合の断面図である。
【図３４Ｂ】図３３Ａの緑色の波長の光を透過させるカラーフィルタを有する画素に配置された補正レンズの平面図である。
【図３５Ａ】青色の波長の光を透過させるカラーフィルタを有する画素に配置された補正レンズを図３５ＢのＡ25−Ａ25線で破断した場合の断面図である。
【図３５Ｂ】図３５Ａの青色の波長の光を透過させるカラーフィルタを有する画素に配置された補正レンズの平面図である。
【図３６】基板の段面構成を拡大して示す図である。
【図３７Ａ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図３７ＢのＡ26−Ａ26線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図３７Ｂ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図３７Ａの光学素子の平面図である。
【図３８Ａ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図３８ＢのＡ27−Ａ27線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図３８Ｂ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図３８Ａの光学素子の平面図である。
【図３９Ａ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図３９ＢのＡ28−Ａ28線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図３９Ｂ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図３９Ａの光学素子の平面図である。
【図４０Ａ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４０ＢのＡ29−Ａ29線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図４０Ｂ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４０Ａの光学素子の平面図である。
【図４１Ａ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４１ＢのＡ30−Ａ30線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図４１Ｂ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４１Ａの光学素子の平面図である。
【図４２Ａ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４２ＢのＡ31−Ａ31線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図４２Ｂ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４２Ａの光学素子の平面図である。
【図４３Ａ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４３ＢのＡ32−Ａ32線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図４３Ｂ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４３Ａの光学素子の平面図である。
【図４４Ａ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４４ＢのＡ33−Ａ33線で破断した場合の光学素子の断面図である。
【図４４Ｂ】第３の実施形態に係る固体撮像装置における光学素子の製造工程の流れを示す図であり、図４４Ａの光学素子の平面図である。
【図４５】変形例に係る固体撮像装置の画素領域の断面構成を示す図である。
【図４６】変形例に係る光学素子のリフレクタの断面構成を示す図である。
【図４７Ａ】変形例に係る固体撮像装置の補正レンズを図４７ＢのＡ34−Ａ34線で破断した場合の断面図である。
【図４７Ｂ】図４７Ａの補正レンズの平面図である。
【図４８Ａ】変形例に係る固体撮像装置のウエハレンズを図４８ＢのＡ35−Ａ35線で破断した場合の断面図である。
【図４８Ｂ】図４８Ａの赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタに対応する画素に配置されたレンズの平面図である。
【図４９Ａ】変形例に係る固体撮像装置のウエハレンズを図４８ＢのＡ36−Ａ36線で破断した場合の断面図である。
【図４９Ｂ】図４８Ａの赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタに対応する画素に配置されたレンズの平面図である。
【図５０Ａ】赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタに対応する画素に構成されたレンズ群による光の集光状態を示す図である。
【図５０Ｂ】緑色の波長の光を透過させるカラーフィルタに対応する画素に構成されたレンズ群による光の集光状態を示す図である。
【図５０Ｃ】青色の波長の光を透過させるカラーフィルタに対応する画素に構成されたレンズ群による光の集光状態を示す図である。
【図５１Ａ】赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタに対応する画素に構成されたレンズ群による光の集光状態を示す図である。
【図５１Ｂ】緑色の波長の光を透過させるカラーフィルタに対応する画素に構成されたレンズ群による光の集光状態を示す図である。
【図５１Ｃ】青色の波長の光を透過させるカラーフィルタに対応する画素に構成されたレンズ群による光の集光状態を示す図である。
【図５２】本開示の第４の実施形態に係る電子機器の概略構成図である。
【図５３】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。
【図５４】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。
【図５５】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５６】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。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本開示の実施形態に係る光学素子、光学素子アレイ、レンズ群、電子機器、及び光学素子の製造方法の一例を、図１〜図５６を参照しながら説明する。本開示の実施形態は以下の順序で説明する。なお、本開示は以下の例に限定されるものではない。また、本明細書に記載された効果は例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。
【０００９】
１．第１の実施形態：固体撮像装置
１−１  固体撮像装置の全体の構成
１−２  要部の構成
１−３  ウエハレンズの製造方法
２．第２の実施形態：固体撮像装置
２−１  要部の構成
２−２  ウエハレンズの製造方法
３．第３の実施形態：固体撮像装置
３−１  要部の構成
３−２  補正レンズの製造方法
３−３  変形例
４．第４の実施形態：電子機器
５．移動体への応用例
６．内視鏡手術システムへの応用例
【００１０】
〈１．第１の実施形態〉
［１−１  固体撮像装置の全体の構成］
本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。図１は、本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置の全体を示す概略構成図である。
図１の固体撮像装置１は、裏面照射型のＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである。図５２に示すように、固体撮像装置１（１０１）は、光学レンズ１０２を介して被写体からの像光（入射光１０６）を取り込み、撮像面上に結像された入射光１０６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。
図１に示すように、第１の実施形態の固体撮像装置１は、基板２と、画素領域３と、垂直駆動回路４と、カラム信号処理回路５と、水平駆動回路６と、出力回路７と、制御回路８とを備えている。
【００１１】
画素領域３は、基板２上に、２次元アレイ状に規則的に配列された複数の画素９を有している。画素９は、図２に示した光電変換部２３と、複数の画素トランジスタ（不図示）とを有している。複数の画素トランジスタとしては、例えば、転送トランジスタ、リセットトランジスタ、選択トランジスタ、アンプトランジスタの４つのトランジスタを採用できる。また、例えば、選択トランジスタを除いた３つのトランジスタを採用してもよい。
【００１２】
垂直駆動回路４は、例えば、シフトレジスタによって構成され、所望の画素駆動配線１０を選択し、選択した画素駆動配線１０に画素９を駆動するためのパルスを供給し、各画素９を行単位で駆動する。即ち、垂直駆動回路４は、画素領域３の各画素９を行単位で順次垂直方向に選択走査し、各画素９の光電変換部２３において受光量に応じて生成した信号電荷に基づく画素信号を、垂直信号線１１を通してカラム信号処理回路５に供給する。
【００１３】
カラム信号処理回路５は、例えば、画素９の列毎に配置されており、１行分の画素９から出力される信号に対して画素列毎にノイズ除去等の信号処理を行う。例えばカラム信号処理回路５は画素固有の固定パターンノイズを除去するためのＣＤＳ(Correlated Double Sampling：相関２重サンプリング)及びＡＤ(Analog Digital)変換等の信号処理を行う。
水平駆動回路６は、例えば、シフトレジスタによって構成され、水平走査パルスをカラム信号処理回路５に順次出して、カラム信号処理回路５の各々を順番に選択し、カラム信号処理回路５の各々から、信号処理が行われた画素信号を水平信号線１２に出力させる。
【００１４】
出力回路７は、カラム信号処理回路５の各々から水平信号線１２を通して、順次に供給される画素信号に対し信号処理を行って出力する。信号処理としては、例えば、バファリング、黒レベル調整、列ばらつき補正、各種デジタル信号処理等を用いることができる。
制御回路８は、垂直同期信号、水平同期信号、及びマスタクロック信号に基づいて、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６等の動作の基準となるクロック信号や制御信号を生成する。そして、制御回路８は、生成したクロック信号や制御信号を、垂直駆動回路４、カラム信号処理回路５、及び水平駆動回路６等に出力する。
【００１５】
［１−２  要部の構成］
次に、図１の固体撮像装置１の詳細構造について説明する。図２は、第１の実施形態の固体撮像装置１の画素領域３の断面構成を示す図である。図２では、固体撮像装置１として、裏面照射型のＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳ型固体撮像装置）を用いている。
【００１６】
図２に示すように、第１の実施形態の固体撮像装置１は、基板２、固定電荷膜１３、絶縁膜１４、遮光膜１５及び平坦化膜１６がこの順に積層されてなる受光層１７を備えている。また、受光層１７の平坦化膜１６側の面（以下、「裏面Ｓ１」とも呼ぶ）には、カラーフィルタ１８及びウエハレンズ１９（光学素子）がこの順に積層されてなる集光層２０が形成されている。ここで、ウエハレンズ１９は、オンチップレンズ、マイクロレンズとも呼ばれるものである。さらに、受光層１７の基板２側の面（以下「表面Ｓ２」とも呼ぶ）には、配線層２１及び支持基板２２がこの順に積層されている。なお、受光層１７の裏面Ｓ１と平坦化膜１６の裏面とは同一の面であるため、以下の記載では、平坦化膜１６の裏面についても「裏面Ｓ１」と表す。また、受光層１７の表面Ｓ２と基板２の表面とは同一の面であるため、以下の記載では、基板２の表面についても「表面Ｓ２」と表す。
【００１７】
基板２は、例えば、シリコン（Si）からなる半導体基板によって構成され、図１に示すように、画素領域３を形成している。画素領域３には、図２に示すように基板２に形成された複数の光電変換部２３、つまり、基板２に埋設された複数の光電変換部２３を含んで構成される複数の画素９が、二次元アレイ状に配置されている。光電変換部２３では、入射された光の光量に応じた信号電荷が生成され、生成された信号電荷が蓄積される。
【００１８】
固定電荷膜１３は、基板２の裏面Ｓ３側全体（受光面側全体）を連続的に被覆している。また、絶縁膜１４は、固定電荷膜１３の裏面Ｓ４側全体（受光面側全体）を連続的に被覆している。また、遮光膜１５は、絶縁膜１４の裏面Ｓ５側の一部（受光面側の一部）に、複数の光電変換部２３のそれぞれの受光面を開口するように、格子状に形成されている。さらに、平坦化膜１６は、受光層１７の裏面Ｓ１が凹凸がない平坦面となるように、遮光膜１５を含む絶縁膜１４の裏面Ｓ５側全体（受光面側全体）を連続的に被覆している。
カラーフィルタ１８は、平坦化膜１６の裏面Ｓ１側（受光面側）に、各画素９に対応して形成されている。これにより、カラーフィルタ１８は、２次元アレイ状に規則的に配列されてなるカラーフィルタアレイを形成している。カラーフィルタ１８のそれぞれは、赤、緑、青等の特定の波長を透過するように形成されている。そして、カラーフィルタ１８は、特定の波長の光を透過させ、透過させた光を基板２の光電変換部２３に入射させる。
【００１９】
ウエハレンズ１９は、カラーフィルタ１８の裏面Ｓ６側（受光面側）に、各画素９に対応して形成されている。これにより、ウエハレンズ１９は、２次元アレイ状に規則的に配列されてなるマイクロレンズアレイ２４（光学素子アレイ）を形成している。ウエハレンズ１９は、図５２に示した被写体からの像光（入射光１０６）を集光し、集光した入射光１０６を、カラーフィルタ１８を透過させてから、光電変換部２３に入射させる。
なお、第１の実施形態では、図３Ａに示すように、一つのウエハレンズ１９を一つの画素９に対応させて形成する例を示したが、他の構成を採用することもできる。例えば、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄに示すように、一つのウエハレンズ１９を２×１画素、１×２画素、２×２画素等の、複数画素９に対応させて形成する構成としてもよい。
【００２０】
図４に示すように、ウエハレンズ１９は、基板２５と、被覆層２６とを備えている。
基板２５は、カラーフィルタ１８の裏面Ｓ６側（受光面側）に形成されており、基板２５の裏面Ｓ７側（受光面側）に形成された凸状部である複数の段差構造２７を含んで構成されている。段差構造２７のそれぞれは、各画素９に対応して形成され、一段以上の段差面２８を有している。段差面２８としては、例えば、基板２５の裏面Ｓ７に対し、高さが異なる面を用いることができる。例えば、基板２５の裏面Ｓ７と平行な面を採用できる。図４では、段差構造２７の段差面２８の段数が、一段である場合を例示している。
【００２１】
段差構造２７の段差面２８の段数としては、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、二段以上としてもよい。二段以上の段差面２８を有する場合、段差構造２７としては、側面２９、３０として、基板２５の裏面Ｓ７（受光面側の面）に対して垂直な垂直面、並びに裏面Ｓ７の法線方向に対して傾斜した傾斜面及び曲面の少なくとも何れかを用いることができる。側面２９は、基板２５の裏面Ｓ７と段差面２８とを連続させる面である。また、側面３０は、２つの段差面２８、２８を連続させる面である。図５Ａでは、段差構造２７の段差面２８の段数が二段、側面２９が垂直面、側面３０が曲面である場合を例示している。また、図５Ｂでは、段差構造２７の段差面２８の段数が四段、側面２９が垂直面、最下部の側面３０が垂直面、中間部の側面３０が曲面、最上部の側面３０が曲面である場合を例示している。段差面２８の段数を二段以上とすることで、被覆層２６の上面を滑らかな曲面状に形成することができ、大きな曲率を持ったウエハレンズ１９を容易に形成できる。
【００２２】
なお、段差構造２７の段差面２８の段数が一段であったとしても、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、段差構造２７の側面２９として、基板２５の裏面Ｓ７（受光面側の面）の法線方向に対して傾斜した傾斜面や曲面を用いることで、被覆層２６の上面を滑らかな曲面状に形成することができ、大きな曲率を持ったウエハレンズ１９を形成することができる。図６Ａでは、段差面２８の段数が一段、側面２９が傾斜面である場合を例示している。また図６Ｂでは、段差面２８の段数が一段、側面２９が曲面である場合を例示している。
傾斜面の傾斜角は、基板２５の裏面Ｓ７（受光面側の面）の法線方向に対して、０度以上６０度以下の範囲が好ましい。特に１５度以上６０度以下の範囲がより好ましい。また、図４に示した段差構造２７の幅Ｗと高さＨの比率は１：１０〜１０：１の範囲が好ましい。特に１：５〜５：１の範囲がより好ましい。幅Ｗとしては、例えば、平面視において、段差構造２７が円形状である場合には、段差構造２７の底面の直径を採用できる。また、段差構造２７が矩形状である場合には、段差構造２７の底面の短辺幅を採用できる。また段差構造２７の幅Ｗは、段差構造２７のピッチｐ以下（例えば５０μｍ以下）とする。
【００２３】
また、段差構造２７の平面形状は、図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ及び図７Ｅに示すように、各画素９の形状や、１つのウエハレンズ１９を複数画素９に対応させた場合における複数画素９のレイアウト等に応じて、円形状、多角形状、楕円形状等を用いることができる。多角形状としては、例えば、角部が角ばっているものだけでなく、角部が丸まっているものであってもよい。図７Ａでは、段差構造２７の平面形状が円形状である場合を例示している。また、図７Ｂでは、段差構造２７の平面形状が三角形状である場合を例示している。さらに、図７Ｃでは、段差構造２７の平面形状が矩形状である場合を例示している。また、図７Ｄでは、段差構造２７の平面形状が六角形状である場合を例示している。さらに、図７Ｅでは、段差構造２７の平面形状が楕円形状である場合を例示している。ここで、段差構造２７の平面形状として、楕円形状を用いる場合、図３Ｂに示した楕円形状の長辺Ｌと短辺Ｓとの比率（アスペクト比）は、１以上５以下とすることが好ましい。
【００２４】
また、図８Ａ及び図８Ｃに示すように、段差構造２７の段差面２８の段数が二段以上である場合には、図８Ｂ及び図８Ｄに示すように、平面視において、各段差面２８の外周が互いに離間するように各段差面２８を配置するのが好ましい。図８Ａ及び図８Ｂでは、平面視において、各段差面２８の外周が複数の同心円を形成するように各段差面２８を配置した場合を例示している。また図８Ｃ及び図８Ｄでは、平面視において、各段差面２８の外周が複数の同心の矩形を形成するように各段差面２８を配置した場合を例示している。
なお、図８Ａ〜図８Ｄでは、平面視において、各段差面２８の外周が同心となるように各段差面２８を配置する例を示したが、各段差面２８の外周が互いに離間するように各段差面２８が配置されていれば、他の構成を採用してもよい。例えば、平面視において、各段差面２８の外周の中心点がずれるように各段差面２８を配置する構成としてもよい。
【００２５】
また、基板２５の材料としては、例えば、光を透過するとともに、屈折率が１．５程度のものを用いることができる。例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂製レンズの材料として用いられる樹脂や、シリコン酸化物（SiO2）、シリコン窒化物(Si3N4)等の屈折率が１．５に近い無機材料を採用できる。スチレン系樹脂としては、例えば、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂を採用できる。また、アクリル系樹脂としては、例えば、ポリ（メタ）アクリロニトリル、ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリエチル（メタ）アクリレート、ポリブチル（メタ）アクリレート、ポリアクリルアミドを採用できる。
【００２６】
被覆層２６は、基板２５の裏面Ｓ７側（受光面側）に形成されており、段差構造２７、及び段差構造２７の周囲の基板２５の裏面Ｓ７（受光面側の面）を連続して被覆している。即ち被覆層２６は、裏面Ｓ７全体、つまり段差構造２７を有する面全体を覆うように構成されている。段差構造２７を覆う部分の上面は、凸レンズの曲面状に形成されている。
このように、第１の実施形態では、段差構造２７を有する面全体を被覆層２６で覆うとともに、被覆層２６のうちの、段差構造２７を覆う部分がレンズ状（凸レンズ状）に形成されているため、段差構造２７と被覆層２６とで凸状のマイクロレンズが形成される。
【００２７】
また、被覆層２６の材料としては、例えば、光を透過するとともに、基板２５の材料の屈折率との差が、基板２５の材料の屈折率の±１０％以内であるものを用いることができる。特に、屈折率の差の低減を考慮すると、基板２５の材料と同じものを用いるのが好適である。入射光の被覆層２６の屈折率と基板２５の屈折率との差を小さくすることで、被覆層２６と基板２５との界面における入射光の散乱や反射を抑制することができる。
【００２８】
配線層２１は、基板２の表面Ｓ２側に形成されており、層間絶縁膜３１を介して、複数層（図２では３層）に積層された配線３２を含んで構成されている。配線層２１に形成された複数層の配線３２を介して、各画素９を構成する画素トランジスタが駆動される。
支持基板２２は、配線層２１の基板２に面する側とは反対側の面に形成されている。支持基板２２は、固体撮像装置１の製造段階において、基板２の強度を確保するための基板である。支持基板２２の材料としては、例えば、シリコン(Si)を用いることができる。
【００２９】
以上の構成を有する固体撮像装置１では、基板２の裏面側（受光層１７の裏面Ｓ１側）から光が照射され、照射された光がウエハレンズ１９及びカラーフィルタ１８を透過し、透過した光が光電変換部２３で光電変換されることで、信号電荷が生成される。そして、生成された信号電荷が、基板２の表面Ｓ２側に形成された画素トランジスタを介して、配線３２で形成された図１に示した垂直信号線１１で画素信号として出力される。
【００３０】
［１−３  ウエハレンズの製造方法］
次に、第１の実施形態の固体撮像装置１のウエハレンズ１９（第１の実施形態の光学素子）の製造方法について説明する。図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１２Ａ、図１２Ｂ、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１６Ａ、図１６Ｂ、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１８Ａ、及び図１８Ｂは、第１の実施形態の光学素子の製造工程を示す平面図及び断面図である。図９Ａ〜図１８Ｂでは、基板２５の段差構造２７の段差面２８の段数が三段である場合を例示している。
まず、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、基板２５の裏面Ｓ８全体に、フォトレジスト膜３３を塗布する。続いて、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、フォトレジスト膜３３を露光し、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、フォトレジスト膜３３を現像する。
続いて、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、現像されたフォトレジスト膜３３をエッチングマスクとして用いて、基板２５の裏面Ｓ８をエッチングし、段差構造２７の三段目（最上部）の段差面２８ｃを形成する。続いて、図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、フォトレジスト膜３３をスリミングし、図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、スリミングされたフォトレジスト膜３３をエッチングマスクとして用いて、三段目の段差面２８ｃをエッチングし、段差構造２７の一段目（最下部）の段差面２８ａを形成する。続いて、スリミングとエッチングとを繰り返し、段差構造２７の二段目（中間部）の段差面２８ｂを形成し、三段の段差面２８ａ、２８ｂ及び２８ｃを有する段差構造２７を形成する。
続いて、図１５Ａ及び図１５Ｂに示すように、基板２５の裏面Ｓ８からフォトレジスト膜３３を除去する。この結果、基板２５の裏面Ｓ７に、２次元アレイ状に規則的に配列された三段の段差面２８ａ、２８ｂ、２８ｃを有する段差構造２７が複数形成される。
【００３１】
続いて、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、基板２５の裏面Ｓ７全体、つまり段差構造２７を有する面全体を覆うとともに、液面が水平となるように、被覆層２６形成用の塗布液３４を塗布する。塗布液３４からなる層の厚さは、段差構造２７が形成されていない部分に対応する箇所が最も厚く、段差構造２７の一段目の段差面２８ａに対応する箇所が二番目に厚く、段差構造２７の二段目の段差面２８ｂに対応する箇所が三番目に厚く、段差構造２７の三段目の段差面２８ｃに対応する箇所が最も薄くなる。塗布液３４としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂等の溶質を溶媒に溶解してなる塗工液を採用できる。塗布液３４の塗布方法としては、例えば、スピンコート法を採用できる。
【００３２】
続いて、図１７Ａ及び図１７Ｂに示すように、塗布した塗布液３４を乾燥させる。その際、溶媒が揮発し、塗布液３４からなる層の厚さが減少する。具体的には、塗布液３４の乾燥の初期段階では、塗布液３４の表面は、平坦で膜厚が均一に減少する。しかしながら、塗布液３４の乾燥が進行すると、基板２５の段差構造２７により、凸部の塗布液３４は、局所的に溶質濃度が高くなる。その結果、凸部では塗布液３４の溶媒の蒸発速度が遅くなり、凹部の塗布液３４の表面が凹む。この現象によって、層の厚さの減少量は、層の厚さが厚い箇所ほど大きくなる。即ち、段差構造２７が形成されていない部分に対応する箇所が最も減少量が大きく、段差構造２７の一段目の段差面２８ａに対応する箇所が二番目に減少量が大きく、段差構造２７の二段目の段差面２８ｂに対応する箇所が三番目に減少量が大きく、段差構造２７の三段目の段差面２８ｃに対応する箇所が最も減少量が小さい。この結果、段差構造２７を覆う部分に凸レンズ状の被覆層２６が形成される。
続いて、図１８Ａ及び図１８Ｂに示すように、形成された被覆層２６（塗布膜）が永久膜となるように、凸レンズ状の被覆層２６にＵＶキュアやベークを行う。この結果、被覆層２６が硬化され、図４に示したウエハレンズ１９が完成される。完成したウエハレンズ１９では、図４に示したレンズ高さＬＨが段差構造２７の高さＨ以下となる。また、レンズ直径ＬＲが段差構造２７の幅Ｗ以上で且つ段差構造２７のピッチｐ以下となる。
【００３３】
なお、側面２９、３０を傾斜面とする場合には、例えば、レジスト後退法を用いることができる。レジスト後退法では、図１９Ａ及び図１９Ｂに示すように、基板２５をエッチングする際に、Ｏ2ガス等を混入したエッチングガスを用いてフォトレジスト膜３３も徐々にエッチングする。そして、フォトレジスト膜３３を徐々に小さくし、基板２５におけるエッチングされる領域を徐々に広くする。この結果、基板２５に、エッチングを受ける時間が連続的に変化する部分を形成でき、側面２９、３０に傾斜面を形成できる。
【００３４】
以上説明したように、第１の実施形態のウエハレンズ１９（光学素子）では、一方の面（裏面Ｓ７）に、裏面Ｓ７に対する高さが異なる段差面２８を有する段差構造２７が形成された基板２５を備えるようにした。また、段差構造２７及びその周囲の裏面Ｓ７を連続して覆い且つ光を透過する被覆層２６を備えるようにした。それゆえ、段差構造２７の形状によって多様な形状を実現でき、設計の自由度が高いウエハレンズ１９を提供できる。
また、第１の実施形態のウエハレンズ１９（光学素子）では、段差面２８の段数を二段以上とした。または、段差面２８の段数が一段である場合には、段差構造２７の側面２９として、基板２５の裏面Ｓ７（受光面側の面）の法線方向に対して傾斜した傾斜面又は曲面を有するようにした。それゆえ、被覆層２６の上面を滑らかな曲面状に形成することができ、大きな曲率を持ったウエハレンズ１９を形成することができる。それゆえ、ＣＭＯＳイメージセンサのさらなる微細画素化を進めるために好適なものとすることができる。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものでは無く、また他の効果があってもよい。
【００３５】
また、第１の実施形態の光学素子の製造方法では、基板２５に段差構造２７を形成する工程と、段差構造２７が形成された基板２５に塗布液３４を塗布する工程と、段差構造２７及びその周囲の基板２５の面（裏面Ｓ７）を連続して覆い、且つ光を透過する被覆層２６が形成されるように、塗布液３４を乾燥させる工程と、を含むようにした。それゆえ、塗布する操作のみで曲面を形成できるので、既存の設備を用いることができ、コストを抑制できる。そのため、製造コストを低減可能な光学素子の製造方法を提供できる。
また、第１の実施形態の光学素子の製造方法では、段差構造２７の形状に応じて、被覆層２６の表面に緩やかな曲率部分を持たせることができ、被覆層２６の表面を制御性高く変化させることができる。また、塗布液３４の塗布・乾燥のシミュレーションを用いることで、所望のウエハレンズ１９の形状が実現されるように、段差構造２７を設計できる。
【００３６】
ちなみに、例えば、特許文献１に記載されていているように、各段差構造の上面のそれぞれにレンズ形成パターン層を形成した後、レンズ形成パターン層を熱リフローさせることで、レンズを形成する熱リフロー法では、表面張力を利用して曲面構造を形成するため、凸形状しか形成できず、凹形状を形成できないため、設計の自由度が低くなる。
これに対し、第１の実施形態の光学素子の製造方法では、段差構造２７の形状によって、凸形状及び凹形状の何れも形成できるので、設計の自由度を向上できる。光学素子の形状は、段差の構造（形状・高さ）、乾燥速度の乾燥プロセスの制御、ピッチ・幅・段数・傾斜角・曲率・塗布液の乾燥速度・拡散係数・濃度等の塗布材料の物性値を調節することで制御できる。そのため、所望の曲率分布を持った曲面を形成できる。また、例えば、画素９毎に段差の構造等を作り分けることで、画素９毎に曲面を作り分けることができる。
【００３７】
また、例えば、熱リフロー法では、レンズ形成パターン層の材料には、感光性に加え、パターンを形成可能とする解像性や熱リフロー性が必要になるため、材料の制約が多い。
これに対し、第１の実施形態の光学素子の製造方法では、フォトレジスト膜３３に解像性や熱リフロー性が必要なく、フォトレジスト膜３３の材料への制約が少なくて済む。
【００３８】
また、例えば、熱リフロー法では、レンズ形成パターン層を加熱するため、基板に耐熱性が必要であった。さらに、例えば、特開２００５−３４９７０８号公報に記載されているように、基板上に開口領域を有する撥水性膜を形成した後、開口領域にレンズ形状に応じた液状部材を滴下させて、レンズを形成する方法では、基板に親水性が必要であった。
これに対し、第１の実施形態の光学素子の製造方法では、基板２５に耐熱性や親水性が必要なく、ウエハレンズ１９（光学素子）の基板２５の材料への制約が少なくて済む。
【００３９】
〈２．第２の実施形態：固体撮像装置〉
［２−１  要部の構成］
次に、本開示の第２の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。第２の実施形態の固体撮像装置の全体構成及び画素領域３の断面構成は、図１、図２と同様であるから図示を省略する。図２０は、第２の実施形態の固体撮像装置１の要部の断面構成図である。図２０において、図４に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【００４０】
第２の実施形態の固体撮像装置１は、ウエハレンズ１９の構成が第１の実施形態と異なっている。第２の実施形態では、図２０に示すように、段差構造２７が基板２５の裏面Ｓ７側から深さ方向に形成された凹状部となっている。また、被覆層２６は、凹状部の底面及び内壁面、及び凹状部の周囲の基板２５の裏面Ｓ７を連続して覆うように構成されている。凹状部の底面及び内壁面を覆う部分の上面は、凹レンズの曲面状に形成されている。
【００４１】
［２−２  ウエハレンズの製造方法］
次に、第２の実施形態の固体撮像装置１のウエハレンズ１９（第２の実施形態の光学素子）の製造方法について説明する。図２１Ａ、図２１Ｂ、図２２Ａ、図２２Ｂ、図２３Ａ、図２３Ｂ、図２４Ａ、図２４Ｂ、図２５Ａ、図２５Ｂ、図２６Ａ、図２６Ｂ、図２７Ａ、図２７Ｂ、図２８Ａ、図２８Ｂ、図２９Ａ、図２９Ｂ、図３０Ａ、及び図３０Ｂは、第２の実施形態の光学素子の製造工程を示す平面図及び断面図である。図２１Ａ〜図３０Ｂでは、基板２５の段差構造２７の段差面２８の段数が三段である場合を例示している。
まず、図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、基板２５の裏面Ｓ７全体に、フォトレジスト膜３３を塗布する。続いて、図２２Ａ及び図２２Ｂに示すように、フォトレジスト膜３３を露光し、図２３Ａ及び図２３Ｂに示すように、フォトレジスト膜３３を現像する。
続いて、図２４Ａ及び図２４Ｂに示すように、現像されたフォトレジスト膜３３をエッチングマスクとして用いて、基板２５の裏面Ｓ７をエッチングし、段差構造２７の三段目（最下部）の段差面２８ｆを形成する。続いて、図２５Ａ及び図２５Ｂに示すように、フォトレジスト膜３３をスリミングし、図２６Ａ及び図２６Ｂに示すように、スリミングされたフォトレジスト膜３３をエッチングマスクとして用いて、基板２５の裏面Ｓ７をエッチングし、段差構造２７の二段目（中間部）の段差面２８ｅを形成する。続いて、スリミングとエッチングとを繰り返し、段差構造２７の一段目（最上部）の段差面２８ｄを形成し、三段の段差面２８ｄ、２８ｅ及び２８ｆを有する段差構造２７を形成する。
続いて、図２７Ａ及び図２７Ｂに示すように、基板２５の裏面Ｓ７からフォトレジスト膜３３を除去する。この結果、基板２５の裏面Ｓ７に、２次元アレイ状に規則的に配列された三段の段差面２８ｄ、２８ｅ、２８ｆを有する段差構造２７が複数形成される。
【００４２】
続いて、図２８Ａ及び図２８Ｂに示すように、基板２５の裏面Ｓ７全体、つまり段差構造２７を有する面全体を覆うとともに、液面が水平となるように、被覆層２６形成用の塗布液３４を塗布する。塗布液３４からなる層の厚さは、段差構造２７の三段目の段差面２８ｆに対応する箇所が最も厚く、段差構造２７の二段目の段差面２８ｅに対応する箇所が二番目に厚く、段差構造２７の一段目の段差面２８ｄに対応する箇所が三番目に厚く、段差構造２７が形成されていない部分に対応する箇所が最も薄くなる。塗布液３４としては、例えば、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂を適当な溶媒中に溶解してなる塗工液を採用できる。塗布液３４の塗布方法としては、例えば、スピンコート法を採用できる。
【００４３】
続いて、図２９Ａ及び図２９Ｂに示すように、塗布した塗布液３４を乾燥させる。その際、溶媒が揮発し、塗布液３４からなる層の厚さが減少する。具体的には、塗布液３４の乾燥の初期段階では、塗布液３４の表面は、平坦で膜厚が均一に減少する。しかしながら、塗布液３４の乾燥が進行すると、基板２５の段差構造２７により、凹部の塗布液３４は、局所的に溶質濃度が低くなる。その結果、凹部では塗布液３４の溶媒の蒸発速度が速くなり、凹部の塗布液３４の表面が凹む。この現象によって、層の厚さの減少量は、層の厚さが厚い箇所ほど大きくなる。即ち、段差構造２７の三段目の段差面２８ｆに対応する箇所が最も減少量が大きく、段差構造２７の二段目の段差面２８ｅに対応する箇所が二番目に減少量が大きく、段差構造２７の一段目の段差面２８ｄに対応する箇所が三番目に減少量が大きく、段差構造２７が形成されていない部分に対応する箇所が最も減少量が小さい。この結果、段差構造２７を覆う部分に凹レンズ状の被覆層２６が形成される。
続いて、図３０Ａ及び図３０Ｂに示すように、形成された被覆層２６（塗布膜）が永久膜となるように、凹レンズ状の被覆層２６にＵＶキュアやベークを行う。この結果、被覆層２６が硬化され、図２０に示したウエハレンズ１９が完成される。完成したウエハレンズ１９では、図２０に示したレンズ高さＬＨが段差構造２７の高さ以下となる。またレンズ直径ＬＲが段差構造２７の幅Ｗ以上で且つ段差構造２７のピッチｐ以下となる。
【００４４】
以上説明したように、第２の実施形態のウエハレンズ１９（光学素子）では、一方の面（裏面Ｓ７）に、裏面Ｓ７に対する高さが異なる段差面２８を有する段差構造２７が形成された基板２５を備えるようにした。また、段差構造２７及びその周囲の裏面Ｓ７を連続して覆い且つ光を透過する被覆層２６を備えるようにした。それゆえ、段差構造２７の形状によって多様な形状を実現でき、設計の自由度が高いウエハレンズ１９を提供できる。
【００４５】
〈３．第３の実施形態：固体撮像装置〉
［３−１  要部の構成］
次に、本開示の第３の実施形態に係る固体撮像装置について説明する。第３の実施形態の固体撮像装置の全体構成は、図１と同様であるから図示を省略する。図３１は、第３の実施形態の画素領域３の断面構成を示す図である。図３１において、図２に対応する部分には、同一符号を付し重複説明を省略する。
【００４６】
第３の実施形態の固体撮像装置１は、図３１に示すように、中心部分に大きな曲率を持つ球面レンズ状のウエハレンズ１９と、外周部に緩やかな曲率を持った補正レンズ３５とを組み合わせたレンズ群とすることで、中心部に大きな曲率を持ち外周部に緩やかな曲率を持った複雑な非球面レンズを実現する点が、第１の実施形態と異なっている。即ち、補正レンズ３５は、ウエハレンズ１９を透過した後の光が入射される構成となっている。
補正レンズ３５は、絶縁膜１４とカラーフィルタ１８との間の平坦化膜１６内に、各画素９に対応して形成されている。これにより、補正レンズ３５は、２次元アレイ状に規則的に配列されてなる補正レンズアレイ（光学素子アレイ）を形成している。補正レンズ３５は、ウエハレンズ１９に起因する収差を補正するように光学設計される。ウエハレンズ１９に起因する収差としては、例えば、ザイデル五収差（球面収差、非点収差、コマ収差、像面湾曲収差、歪曲収差）、色収差（倍率色収差、軸上色収差）等が挙げられる。
【００４７】
ここで、ウエハレンズ１９が倍率色収差を生じるレンズである場合、ウエハレンズ１９に光軸と斜めに光が入射すると、入射した光に含まれる色（波長域）毎に、ウエハレンズ１９による光の結像位置が、光軸と直交する面内の異なる位置となる。また、ウエハレンズ１９が軸上色収差を生じるレンズである場合、ウエハレンズ１９に光軸と平行に光が入射すると、入射した光に含まれる色（波長域）毎に、ウエハレンズ１９による光の結像位置が、光軸上の異なる位置となる。それゆえ、ウエハレンズ１９に対応するカラーフィルタ１８が透過させる光の波長域（色）によっては、ウエハレンズ１９による光の一部が、ウエハレンズ１９に対応する光電変換部２３から外れ、その光電変換部２３周囲の遮光膜１５や他の光電変換部２３に入射する可能性がある。そして、光の一部が遮光膜１５に入射すると、ウエハレンズ１９に対応する光電変換部２３の感度が低下する可能性がある。また、光の一部が他の光電変換部２３に入射すると、ウエハレンズ１９に対応する光電変換部２３の感度の低下に加え、他の光電変換部２３で混色が発生する可能性がある。
【００４８】
したがって、補正レンズ３５を色収差の補正用のレンズとする場合、図３２Ａ、図３２Ｂ及び図３２Ｃに示すようにウエハレンズ１９に入射した光のほぼ全てが、そのウエハレンズ１９に対応する光電変換部２３に入射するように、補正レンズ３５を設計する。即ち、補正レンズ３５は、ウエハレンズ１９と補正レンズ３５とを組み合わせて実現される非球面レンズの集光率や結像点の精度が上がるように構成する。図３２Ａは、赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８を有する画素９に配置された補正レンズ３５（以下「赤色補正レンズ」とも呼ぶ）による光５３の集光状態を例示している。図３２Ｂは、緑色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８を有する画素９に配置された補正レンズ３５（以下「緑色補正レンズ」とも呼ぶ）による光５３の集光状態を例示している。図３２Ｃは、青色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８を有する画素９に配置された補正レンズ３５（以下「青色補正レンズ」とも呼ぶ）による光５３の集光状態を例示している。
ウエハレンズ１９に起因する色収差を補正することで、光電変換部２３の感度の低下を防止でき、また混色の発生を防止できる。また、ウエハレンズ１９に入射した光のほぼ全てが光電変換部２３に入射するため、光電変換部２３間の画素間遮光領域を縮小でき、光電変換部２３を大型化することができ、光電変換部２３の感度を向上することもできる。
【００４９】
また、倍率色収差や軸上色収差等の色収差を補正する補正レンズ３５としては、例えば、図３３Ａ、図３３Ｂ、図３４Ａ、図３４Ｂ、図３５Ａ及び図３５Ｂに示すように、平面視において、補正レンズ３５の外周部に沿う円環状の環状凹部３６を有するレンズを用いることができる。図３３Ａ及び図３３Ｂは赤色補正レンズを例示し、図３４Ａ及び図３４Ｂは緑色補正レンズを例示し、図３５Ａ及び図３５Ｂは青色補正レンズを例示している。
また、環状凹部３６の幅は、例えば、赤色補正レンズの環状凹部３６の幅＜緑色補正レンズの環状凹部３６の幅＜青色補正レンズの環状凹部３６の幅、の順とする。また、環状凹部３６の直径は、例えば、青色補正レンズの環状凹部３６の直径＜緑色補正レンズの環状凹部３６の直径＜青色補正レンズの環状凹部３６の直径、の順とする。環状凹部３６の直径としては、例えば、環状凹部３６の内径と外径との平均値を用いることができる。
【００５０】
なお、第３の実施形態では、ウエハレンズ１９の形成方法としては、熱リフロー法を採用することもできる。熱リフロー法を採用することで、ウエハレンズ１９を球面レンズとする際に、ウエハレンズ１９の段差構造２７の形状が比較的簡単な形状で済むため、段差構造２７の形成にかかる手間を軽減でき、ウエハレンズ１９の製造コストを低減できる。
【００５１】
次に、図３１の補正レンズ３５の詳細構造について説明する。図３６は、補正レンズ３５の断面構成を示す図である。
図３６に示すように、補正レンズ３５は、基板３７と、被覆層３８とを備えている。
基板３７は、平坦化膜１６の絶縁膜１４側の部分１６ａの裏面Ｓ１０側（カラーフィルタ１８側の面）に形成されており、第２の実施形態の基板２５と同様に、基板３７の裏面Ｓ１１（カラーフィルタ１８側の面）側から深さ方向に形成された凹状部である複数の段差構造３９を含んで構成されている。段差構造３９のそれぞれは、各画素９に対応して形成され、一段以上の段差面４０を有している。段差面４０としては、例えば、基板３７の裏面Ｓ１１に対し、高さが異なる面を用いることができる。例えば、基板３７の裏面Ｓ１１と平行な面を用いることができる。図３６では、段差構造２７の段差面４０の段数が、一段である場合を例示している。また、基板３７のその他の構造や材料としては、例えば、第１及び第２の実施形態の基板２５の構造や材料と同様のものを採用できる。
【００５２】
なお、補正レンズ３５を図３３Ａ、図３３Ｂ、図３４Ａ、図３４Ｂ、図３５Ａ及び図３５Ｂに示した環状凹部３６を有するレンズとする場合、基板３７の段差構造３９としては、例えば、平面視において、補正レンズ３５の外周部に沿う円環状の環状凹部を用いることができる。即ち、基板３７の裏面Ｓ１１には、裏面Ｓ１１に対する高さが異なる環状の段差面４０を有する複数の段差構造３９を形成するようにしてもよい。以下の記載では、段差構造３９が有する円環状の環状凹部についても符号「３９」を付す。また、例えば、図３３Ａ、図３３Ｂ、図３４Ａ、図３４Ｂ、図３５Ａ及び図３５Ｂに示した順番となるように補正レンズ３５の環状凹部３６の幅を調整する場合、基板３７の環状凹部３９の幅は、赤色補正レンズに対応する環状凹部３９の幅＜緑色補正レンズに対応する環状凹部３９の幅＜青色補正レンズに対応する環状凹部３９の幅、の順とするのが好ましい。
また、このようなレンズとする場合、基板３７の環状凹部３９の直径は、例えば、青色補正レンズに対応する環状凹部３９の直径＜緑色補正レンズに対応する環状凹部３９の直径＜青色補正レンズに対応する環状凹部３９の直径、の順とするのが好ましい。環状凹部３９の直径としては、例えば、環状凹部３９の内径と外径との平均値を採用できる。また、基板３７の環状凹部３９の深さは、すべての環状凹部３９で同一とするのが好ましい。
【００５３】
被覆層３８は、基板３７の裏面Ｓ１１側（平坦化膜１６のカラーフィルタ１８側の部分１６ｂ側）に形成され、第１及び第２の実施形態の被覆層２６と同様に、段差構造３９及び段差構造３９の周囲の基板３７の裏面Ｓ１１を連続して被覆している。即ち、被覆層３８は、裏面Ｓ１１全体、つまり段差構造３９を有する面全体を覆うように構成されている。段差構造３９を覆う部分の上面は、非球面レンズの外周部の曲面状に形成されている。
また、被覆層３８の材料としては、例えば、光を透過するとともに、基板３７の材料の屈折率との差が、基板３７の材料の屈折率の±１０％以内であるものを用いることができる。特に、屈折率の差の低減を考慮すると、基板３７の材料と同じものを用いるのが好適である。入射光の被覆層３８の屈折率と基板３７の屈折率との差を小さくすることで、被覆層３８と基板３７との界面における入射光の散乱や反射を抑制することができる。
【００５４】
［３−２  補正レンズの製造方法］
次に、第２の実施形態の固体撮像装置１の補正レンズ３５（第３の実施形態の光学素子）の製造方法について説明する。図３７Ａ、図３７Ｂ、図３８Ａ、図３８Ｂ、図３９Ａ、図３９Ｂ、図４０Ａ、図４０Ｂ、図４１Ａ、図４１Ｂ、図４２Ａ、図４２Ｂ、図４３Ａ、図４３Ｂ、図４４Ａ、及び図４４Ｂは、第２の実施形態の光学素子の製造工程を示す平面図及び断面図である。図３７Ａ〜図４４Ｂでは、補正レンズ３５を図３３Ａ及び図３３Ｂに示した環状凹部３６を有するレンズとする場合を例示している。
まず、図３７Ａ及び図３７Ｂに示すように、基板３７の裏面Ｓ１１全体に、フォトレジスト膜４１を塗布する。続いて、図３８Ａ及び図３８Ｂに示すように、フォトレジスト膜４１を露光し、図３９Ａ及び図３９Ｂに示すように、フォトレジスト膜４１を現像する。
【００５５】
続いて、図４０Ａ及び図４０Ｂに示すように、現像されたフォトレジスト膜４１をエッチングマスクとして用いて、基板３７の裏面Ｓ１１をエッチングし、カラーフィルタ１８を透過した後の光が入射される環状凹部状の段差構造３９を複数形成する。続いて、図４１Ａ及び図４１Ｂに示すように、基板３７の裏面Ｓ１１からフォトレジスト膜４１、つまり裏面Ｓ１１のエッチングマスクを除去する。この結果、基板３７の裏面Ｓ１１に２次元アレイ状に規則的に配列された環状凹部状の段差構造３９が複数形成される。
【００５６】
続いて、図４２Ａ及び図４２Ｂに示すように、基板３７の裏面Ｓ１１全体、つまり、段差構造３９を有する面全体を覆うとともに、液面が水平となるように、被覆層３８形成用の塗布液４２を塗布する。塗布液４２からなる層の厚さは、段差構造３９の段差面４０（環状凹部の底面）に対応する箇所が最も厚く、段差構造３９が形成されていない部分に対応する箇所が最も薄くなる。塗布液４２としては、例えば、第１及び第２の実施形態の塗布液３４と同様に、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂を適当な溶媒中に溶解してなる塗工液を採用できる。塗布液４２の塗布方法としては、例えばスピンコート法を採用できる。
【００５７】
続いて、図４３Ａ及び図４３Ｂに示すように、塗布した塗布液４２を乾燥させる。その際、溶媒が揮発し、塗布液４２からなる層の厚さが減少する。具体的には、塗布液４２の乾燥の初期段階では、塗布液４２の表面は、平坦で膜厚が均一に減少する。しかし、塗布液４２の乾燥が進行すると、基板３７の段差構造３９により、凹部の塗布液４２は、局所的に溶質濃度が低くなる。その結果、凹部では塗布液４２の溶媒の蒸発速度が速くなり、凹部の塗布液４２の表面が凹む。この現象によって、層の厚さの減少量は層の厚さが厚い箇所ほど大きくなる。即ち、段差構造３９の段差面４０（環状凹部の底面）に対応する箇所が最も減少量が大きく、段差構造３９が形成されていない部分に対応する箇所が最も減少量が小さい。この結果、段差構造３９を覆う部分に環状凹部を有するレンズ状の被覆層３８が形成される。続いて、図４４Ａ及び図４４Ｂに示すように、形成された被覆層３８が永久膜となるように、凹レンズ状の被覆層３８にＵＶキュアやベークを行う。この結果、被覆層３８が硬化され、図３３Ａ及び図３３Ｂに示した補正レンズ３５が完成される。
【００５８】
なお、補正レンズ３５を色収差を補正するレンズとする場合、つまり、補正レンズ３５を図３３Ａ、図３３Ｂ、図３４Ａ、図３４Ｂ、図３５Ａ及び図３５Ｂに示した環状凹部３６を有するレンズとする場合、環状凹部３６の形状に応じて、基板３７の環状凹部３９の幅及び直径を設計するのが好ましい。即ち、上記した、基板３７に複数の段差構造３９（環状凹部３９）を形成する工程において、図３３Ａ、図３４Ａ及び図３５Ａに示すように、環状凹部３９に対応するカラーフィルタ１８が透過させる光の波長域（色）に応じて環状凹部３９の幅及び直径を調節する。具体的には、まず、ウエハレンズ１９に起因する色収差を補正するように、補正レンズ３５の環状凹部３６によって曲率を付ける位置やその曲率の大きさを設計する。続いて、塗布液４２の塗布・乾燥のシミュレーションを用いて、設計した曲率を有する補正レンズ３５の形状が実現されるように、環状凹部３９の幅及び直径（位置）をパラメータとして最適化を行う。その際、基板３７の環状凹部３９の深さは、すべての環状凹部３９で同一とするのが好ましい。これにより、カラーフィルタ１８が透過させる光の波長域（色）毎に補正レンズ３５の形状が異なったものとしつつ、基板３７のすべての環状凹部３９を一回のプロセスフローで同時に形成することができる。
【００５９】
以上説明したように、第３の実施形態の補正レンズ３５（光学素子）では、一方の面（裏面Ｓ１１）に、裏面Ｓ１１に対する高さが異なる段差面４０を有する段差構造３９が形成された基板３７を備えるようにした。また、段差構造３９及びその周囲の裏面Ｓ１１を連続して覆い且つ光を透過する被覆層３８を備えるようにした。それゆえ、段差構造３９の形状によって多様な形状を実現でき設計の自由度が高い補正レンズ３５を提供できる。
【００６０】
また、第３の実施形態のレンズ群では、ウエハレンズ１９（広義には「第１のレンズ」）と、ウエハレンズ１９を透過した後の光が入射され、ウエハレンズ１９に起因する収差を補正する補正レンズ３５（広義には「第２のレンズ」）とを備えるようにした。そして、補正レンズ３５が、一方の面（裏面Ｓ１１）に、裏面Ｓ１１に対する高さが異なる環状の段差面４０を有する段差構造３９が形成された基板３７と、段差構造３９及びその周囲の裏面Ｓ１１を連続して覆い且つ光を透過する被覆層３８とを備えるようにした。それゆえ、複雑な非球面レンズと同等の光学性能を持ったレンズを比較的容易に実現できる。
【００６１】
また、第３の実施形態のレンズ群では、補正レンズ３５（第２のレンズ）を、ウエハレンズ１９（第１のレンズ）に起因する色収差を補正するレンズとした。それゆえ、ウエハレンズ１９に対応する光電変換部２３の感度の低下を防止することができ、また、その光電変換部２３の周囲の光電変換部２３における混色の発生を防止することができる。
【００６２】
また、第３の実施形態の光学素子の製造方法では、基板３７に２次元アレイ状に規則的に配列された複数の段差構造３９を形成する工程と、複数の段差構造３９が形成された基板３７に塗布液４２を塗布する工程と、複数の段差構造３９及びその周囲の基板３７の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層３８が形成されるように、塗布液４２を乾燥させる工程と、を含むようにした。そして、段差構造３９のそれぞれは、カラーフィルタ１８を透過した後の光が入射されるレンズを形成するための環状凹部３９を含むようにした。また、基板３７に複数の段差構造３９を形成する工程では、複数の環状凹部３９のそれぞれの幅及び直径を、環状凹部３９に対応するカラーフィルタ１８が透過させる光の波長域（色）に応じて調節するようにした。それゆえ、基板３７の環状凹部３９の深さを同一とすることができ、すべての環状凹部３９を一回のプロセスフローで同時に形成できる。
【００６３】
ちなみに、例えば、特許文献１に記載されていているように、各段差構造の上面のそれぞれにレンズ形成パターン層を形成した後、レンズ形成パターン層を熱リフローさせることで、レンズを形成する熱リフロー法では、表面張力を利用して曲面構造を形成するため、レンズに緩やかな曲率部分を持たせることが難しく、収差補正レンズを形成できない。
これに対し、第３の実施形態の光学素子の製造方法では、段差構造３９の形状に応じて、被覆層３８の表面に緩やかな曲率部分を持たせることができ、被覆層３８の表面を制御性高く変化させることができる。また塗布液４２の塗布・乾燥のシミュレーションを用いることで、所望の補正レンズ３５の形状が実現されるように段差構造３９を設計できる。
【００６４】
［３−３  変形例］
（１）第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１では、本開示の光学素子を、ウエハレンズ１９に用いる場合を例に説明したが、例えば、図４５に示すように、平坦化膜１６に形成されるインナーレンズ４３に適用することもできる。また、例えば、図４６に示すように、ディスプレイデバイス等に用いられるリフレクタ４４に適用することもできる。図４６では、凹レンズ状の被覆層２６の表面Ｓ９に、光を反射するリフレクタ層４５（反射層）、光を発する発光層４６、凹凸がない平坦面を形成する層間膜４７、及び表示させたい光の波長に対応して形成されたカラーフィルタ４８がこの順に積層された場合を例示している。図４６では、リフレクタ４４で反射された反射光４９を矢印で示している。
【００６５】
（２）また、本開示は、第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１のように、可視光の入射光量の分布を検知して画像として撮像する固体撮像装置に限られるものではない。例えば、赤外線やＸ線、粒子等の入射量の分布を画像として撮像する固体撮像装置にも適用可能である。また、圧力や静電容量等、他の物理量の分布を検知して画像として撮像する指紋検出センサ等の固体撮像装置（物理量分布検知装置）全般にも適用可能である。
【００６６】
（３）また、本開示は、第１及び第２の実施形態に係る固体撮像装置１のように、画素領域３の各画素９を行単位で順に走査して各画素９から画素信号を読み出す固体撮像装置に限られるものではない。例えば、画素単位で任意の画素９を選択し、選択した画素９から画素単位で信号を読み出すＸ−Ｙアドレス型の固体撮像装置に対しても適用可能である。
【００６７】
（４）また、第３の実施形態に係る固体撮像装置１では、補正レンズ３５を、平坦化膜１６内に配置する場合を例に説明したが、例えば、ウエハレンズ１９の受光面側に配置し、ウエハレンズ１９を透過する前の光が補正レンズ３５に入射される構成としてもよい。
（５）また、第３の実施形態に係る固体撮像装置１では、補正レンズ３５を構成する基板３７の段差構造３９として、円環状の環状凹部を形成する場合を例に説明したが、例えば、図４７Ａ及び図４７Ｂに示すように、円環状の環状凸部を形成するようにしてもよい。
【００６８】
（５）また、第３の実施形態に係る固体撮像装置１では、ウエハレンズ１９と補正レンズ３５とを組み合わせたレンズ群とすることで、非球面レンズを実現する場合を例に説明したが、例えば図４８Ａ、図４８Ｂ、図４９Ａ及び図４９Ｂに示すように、第１、第２及び第３の実施形態の光学素子の製造方法を組み合わせて、非球面レンズ状のウエハレンズ１９を形成してもよい。図４８Ａ及び図４８Ｂでは、ウエハレンズ１９を構成する基板２５の裏面Ｓ７に、凹状部である段差構造２７（広義には「第１の段差構造」）と、段差構造２７の周囲を囲む環状の段差面４０を有する環状凹部である段差構造３９（広義には「第２の段差構造」）とを形成した場合を例示している。また、図４９Ａ及び図４９Ｂでは、ウエハレンズ１９を構成する基板２５の裏面Ｓ７に、凸状部である段差構造２７（第１の段差構造）と、段差構造２７の周囲を囲む環状の段差面４０を有する環状凸部である段差構造３９（第２の段差面）とを形成した場合を例示している。その際被覆層２６は、段差構造２７、段差構造３９及びそれらの周囲の裏面Ｓ７を連続して覆い且つ光を透過する。
【００６９】
（６）また、第３の実施形態に係る固体撮像装置１では、ウエハレンズ１９と補正レンズ３５とを組み合わせてレンズ群を構成する例を示したが、例えば、ウエハレンズ１９と補正レンズ３５とに加えて、インナーレンズも組み合わせてレンズ群を構成するようにしてもよい。具体的には、図５０Ａ、図５０Ｂ及び図５０Ｃに示すように、補正レンズ３５と光電変換部２３との間にインナーレンズ５０を備えるようにし、ウエハレンズ１９と補正レンズ３５とインナーレンズ５０とを組み合わせたレンズ群を構成してもよい。図５０Ａは、赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８に対応する画素９に構成されたレンズ群による光５３の集光状態を例示している。また、図５０Ｂは、緑色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８に対応する画素９に構成されたレンズ群による光５３の集光状態を例示している。また、図５０Ｃは、青色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８に対応する画素９に構成されたレンズ群による光５３の集光状態を例示している。
また、例えば、図５１Ａ、図５１Ｂ及び図５１Ｃに示すように、ウエハレンズ１９と補正レンズ３５との間にインナーレンズ５１を備え、ウエハレンズ１９とインナーレンズ５１と補正レンズ３５とを組み合わせたレンズ群を構成してもよい。図５１Ａは、赤色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８に対応する画素９に構成されたレンズ群による光５３の集光状態を例示している。また、図５１Ｂは、緑色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８に対応する画素９に構成されたレンズ群による光５３の集光状態を例示している。また、図５１Ｃは、青色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８に対応する画素９に構成されたレンズ群による光５３の集光状態を例示している。このようなレンズ群とした場合、レンズ群を介することで、ウエハレンズ１９に入射した光のほぼ全てが、レンズ群に対応する光電変換部２３に入射するように補正レンズ３５を設計する。
【００７０】
（７）また、第３の実施形態に係る固体撮像装置１では、図３１、図３２Ａ、図３２Ｂ及び図３２Ｃに示すように、ウエハレンズ１９に起因する色収差を補正するための補正レンズ３５を、すべてのウエハレンズ１９それぞれに対応させて形成する例を示したが、例えば、一部のウエハレンズ１９にのみ対応させて形成する構成としてもよい。例えば、青色の波長の光を透過させるカラーフィルタ１８に対応するウエハレンズ１９による光の結像位置が、ウエハレンズ１９に対応する光電変換部２３の中央部から最も外れる場合には、補正レンズ３５を、そのウエハレンズ１９にのみ対応させて形成してもよい。
【００７１】
（８）また、第３の実施形態に係る固体撮像装置１では、補正レンズ３５を、ウエハレンズ１９と補正レンズ３５とを組み合わせて実現される非球面レンズの集光率が上がるように構成する場合を例に説明したが、例えば、非球面レンズの集光率が下がるように構成してもよい。例えば、複数の画素９のそれぞれに対応させて、赤外光を遮光するフィルタを設けた場合、フィルタの遮光性能のばらつきによって、他の光電変換部２３に比べ、赤外光の受光量が多い画素９を生じる可能性がある。これに対し、非球面レンズにおける赤外光の集光率が下がるように補正レンズ３５を構成することで、赤外光の受光量が多い画素９を生じても、その画素９に対応する光電変換部２３への赤外光の入射量を低減できる。
【００７２】
〈４．第４の実施形態：電子機器〉
次に、本開示の第４の実施形態に係る電子機器について説明する。図５２は、本開示の第４の実施形態に係る電子機器１００の概略構成図である。
【００７３】
第４の実施形態に係る電子機器１００は、固体撮像装置１０１と、光学レンズ１０２と、シャッタ装置１０３と、駆動回路１０４と、信号処理回路１０５とを備えている。第４の実施形態の電子機器１００は、固体撮像装置１０１として、本開示の第１の実施形態に係る固体撮像装置１を電子機器（例えば、カメラ）に用いた場合の実施形態を示す。
【００７４】
光学レンズ１０２は、被写体からの像光（入射光１０６）を固体撮像装置１０１の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像装置１０１内に一定期間にわたって信号電荷が蓄積される。シャッタ装置１０３は、固体撮像装置１０１への光照射期間及び遮光期間を制御する。駆動回路１０４は、固体撮像装置１０１の転送動作及びシャッタ装置１０３のシャッタ動作を制御する駆動信号を供給する。駆動回路１０４から供給される駆動信号（タイミング信号）により、固体撮像装置１０１の信号転送を行なう。信号処理回路１０５は、固体撮像装置１０１から出力される信号（画素信号）に各種信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリ等の記憶媒体に記憶され、或いはモニタに出力される。
【００７５】
なお、固体撮像装置１を適用できる電子機器１００としては、カメラに限られるものではなく、他の電子機器にも適用することができる。例えば、携帯電話機やタブレット端末等のモバイル機器向けカメラモジュール等の撮像装置に適用してもよい。
また、第４の実施形態では、固体撮像装置１０１として、第１の実施形態に係る固体撮像装置１を電子機器に用いる構成としたが、他の構成としてもよい。例えば、第２の実施形態に係る固体撮像装置１や、第３の実施形態に係る固体撮像装置１、変形例に係る固体撮像装置１を電子機器に用いてもよい。
【００７６】
〈５．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。
【００７７】
図５３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。
【００７８】
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５３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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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５３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。
【００８８】
図５４は、撮像部１２０３１の設置位置の例を示す図である。
【００８９】
図５４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。
【００９０】
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。
【００９１】
なお、図５４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。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
以上、本開示に係る技術が適用され得る車両制御システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、撮像部１２０３１等に適用され得る。具体的には、図１の固体撮像装置１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、より見やすい撮影画像を得ることができるため、ドライバの疲労を軽減することが可能になる。
【００９７】
〈６．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。
【００９８】
図５５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。
【００９９】
図５５では、術者（医師）１１１３１が、内視鏡手術システム１１０００を用いて、患者ベッド１１１３３上の患者１１１３２に手術を行っている様子が図示されている。図示するように、内視鏡手術システム１１０００は、内視鏡１１１００と、気腹チューブ１１１１１やエネルギー処置具１１１１２等の、その他の術具１１１１０と、内視鏡１１１００を支持する支持アーム装置１１１２０と、内視鏡下手術のための各種の装置が搭載されたカート１１２００と、から構成される。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
図５６は、図５５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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
以上、本開示に係る技術が適用され得る内視鏡手術システムの一例について説明した。本開示に係る技術は、以上説明した構成のうち、例えば、内視鏡１１１００や、カメラヘッド１１１０２の撮像部１１４０２等に適用され得る。具体的には、図１の固体撮像装置１は、撮像部１０４０２に適用することができる。撮像部１１４０２に本開示に係る技術を適用することにより、より鮮明な術部画像を得ることができるため、術者が術部を確実に確認することが可能になる。
【０１２９】
なお、ここでは、一例として内視鏡手術システムについて説明したが、本開示に係る技術は、その他、例えば、顕微鏡手術システム等に適用されてもよい。
【０１３０】
なお、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
（１）
一方の面に、当該一方の面に対する高さが異なる段差面を有する段差構造が形成された基板と、
前記段差構造及びその周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する被覆層とを備える
光学素子。
（２）
前記段差構造は、前記一方の面と前記段差面とを連続させる側面として、前記一方の面の法線方向に対して傾斜した傾斜面又は曲面を有する
前記（１）に記載の光学素子。
（３）
前記段差構造は、二段以上の前記段差面を有する
前記（１）に記載の光学素子。
（４）
前記段差構造は、前記一方の面と前記段差面とを連続させる側面、及び前記二段の関係にある二つの前記段差面を連続させる側面として、前記一方の面の法線方向に対して平行な垂直面、並びに前記一方の面の法線方向に対して傾斜した傾斜面及び曲面の少なくとも何れかを有する
前記（３）に記載の光学素子。
（５）
前記傾斜面の傾斜角は、前記一方の面の法線方向に対して０度以上６０度以下である
前記（２）または（４）に記載の光学素子。
（６）
前記段差構造の幅と前記段差構造の高さとの比率は１：１０〜１０：１である
前記（１）から（５）の何れかに記載の光学素子。
（７）
前記段差構造は、平面視において、円形状、多角形状、及び楕円形状の少なくとも何れかである
前記（１）から（６）の何れかに記載の光学素子。
（８）
前記楕円形状のアスペクト比は、１以上５以下である
前記（７）に記載の光学素子。
（９）
前記段差構造の各段差面の外周は、平面視において、互いに離間している
前記（３）に記載の光学素子。
（１０）
前記基板の材料の屈折率と前記被覆層の材料の屈折率との差は、前記基板の材料の屈折率の±１０％以内である
前記（１）から（９）の何れかに記載の光学素子。
（１１）
前記段差構造は、凸状部を形成しており、
前記被覆層は、前記凸状部の上面及び側壁面、並びに前記凸状部の周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する
前記（１）から（１０）の何れかに記載の光学素子。
（１２）
前記段差構造は、凹状部を形成しており、
前記被覆層は、前記凹状部の底面及び内側壁面、並びに前記凹状部の周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する
前記（１）から（１０）の何れかに記載の光学素子。
（１３）
前記段差構造は、第１の段差構造と、前記第１の段差構造の周囲を囲む環状の段差面を有する第２の段差構造とを備え、
前記被覆層は、前記第１の段差構造、前記第２の段差構造及びそれらの周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過する
前記（１）から（５）及び（１０）の何れかに記載の光学素子。
（１４）
２次元アレイ状に規則的に配列された複数の段差構造を有する基板と、
前記複数の段差構造及びそれらの周囲の前記基板の面を連続して覆い、且つ各段差構造を覆っている部分それぞれが光を透過又は反射する被覆層とを備える
光学素子アレイ。
（１５）
２次元アレイ状に規則的に配列された複数の第１のレンズと、
一方の面に、当該一方の面に対する高さが異なる環状の段差面を有する複数の段差構造が形成された基板、並びに前記段差構造及びその周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層を含んで構成され、前記第１のレンズを通過する前の光又は通過した後の光が入射され、前記第１のレンズに起因する収差を補正する複数の第２のレンズとを備える
光学素子アレイ。
（１６）
前記第２のレンズは、前記第１のレンズに起因する色収差を補正するレンズである
前記（１５）に記載の光学素子アレイ。
（１７）
第１のレンズと、
前記第１のレンズを透過する前の光又は透過した後の光が入射され、前記第１のレンズに起因する収差を補正する第２のレンズとを備え、
前記第２のレンズは、
一方の面に、当該一方の面に対する高さが異なる環状の段差面を有する段差構造が形成された基板と、
前記段差構造及びその周囲の前記一方の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層とを備える
レンズ群。
（１８）
前記第２のレンズは、前記第１のレンズに起因する色収差を補正するレンズである
前記（１７）に記載のレンズ群。
（１９）
２次元アレイ状に規則的に配列された複数段の段差構造を複数有する基板、及び前記複数段の段差構造及びそれらの周囲の前記基板の面を連続して覆い、且つ各段差構造を覆っている部分それぞれがレンズ状である被覆層を有しているマイクロレンズアレイを備える固体撮像装置と、
被写体からの像光を前記固体撮像装置の撮像面上に結像させる光学レンズと、
前記固体撮像装置から出力される信号に信号処理を行う信号処理回路とを備える
電子機器。
（２０）
基板に段差構造を形成する工程と、
前記段差構造が形成された前記基板に塗布液を塗布する工程と、
前記段差構造及びその周囲の前記基板の面を連続して覆い且つ光を透過又は反射する被覆層が形成されるように、前記塗布液を乾燥させる工程と、を含む
光学素子の製造方法。
（２１）
基板に２次元アレイ状に規則的に配列された複数の段差構造を形成する工程と、
複数の前記段差構造が形成された前記基板に塗布液を塗布する工程と、
複数の前記段差構造及びその周囲の前記基板の面を連続して覆い且つ光を透過する被覆層が形成されるように、前記塗布液を乾燥させる工程と、を含み、
前記段差構造のそれぞれは、カラーフィルタを透過する前の光又透過した後の光が入射されるレンズを形成するための環状凹部を含み、
前記基板に複数の前記段差構造を形成する工程では、複数の前記環状凹部のそれぞれの幅及び直径を、前記環状凹部に対応するカラーフィルタが透過させる光の波長域に応じて調節する
光学素子の製造方法。
【符号の説明】
【０１３１】
１…固体撮像装置、２…基板、３…画素領域、４…垂直駆動回路、５…カラム信号処理回路、６…水平駆動回路、７…出力回路、８…制御回路、９…画素、１０…画素駆動配線、１１…垂直信号線、１２…水平信号線、１３…固定電荷膜、１４…絶縁膜、１５…遮光膜、１６…平坦化膜、１７…受光層、１８…カラーフィルタ、１９…ウエハレンズ、２０…集光層、２１…配線層、２２…支持基板、２３…光電変換部、２４…マイクロレンズアレイ、２５…基板、２６…被覆層、２７…段差構造、２８、２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄ、２８ｅ、２８ｆ…段差面、２９…側面、３０…側面、３１…層間絶縁膜、３２…配線、３３…フォトレジスト膜、３４…塗布液、３５…補正レンズ、３６…環状凹部、３７…基板、３８…被覆層、３９…環状凹部（段差構造）、４０…段差面、４１…フォトレジスト膜、４２…塗布液、４３…インナーレンズ、４４…リフレクタ、４５…リフレクタ層、４６…発光層、４７…層間膜、４８…カラーフィルタ、４９…反射光、５０、５１…インナーレンズ、１００…電子機器、１０１…固体撮像装置、１０２…光学レンズ、１０３…シャッタ装置、１０４…駆動回路、１０５…信号処理回路、１０６…入射光
【図１】
2020052395.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２６Ａ】
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【図２６Ｂ】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２８Ａ】
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【図２８Ｂ】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図３０Ａ】
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【図３０Ｂ】
2020052395.tif 000065
【図３１】
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【図３２Ａ】
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【図３２Ｂ】
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【図３２Ｃ】
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【図３３Ａ】
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【図３３Ｂ】
2020052395.tif 000071
【図３４Ａ】
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【図３４Ｂ】
2020052395.tif 000073
【図３５Ａ】
2020052395.tif 000074
【図３５Ｂ】
2020052395.tif 000075
【図３６】
2020052395.tif 000076
【図３７Ａ】
2020052395.tif 000077
【図３７Ｂ】
2020052395.tif 000078
【図３８Ａ】
2020052395.tif 000079
【図３８Ｂ】
2020052395.tif 000080
【図３９Ａ】
2020052395.tif 000081
【図３９Ｂ】
2020052395.tif 000082
【図４０Ａ】
2020052395.tif 000083
【図４０Ｂ】
2020052395.tif 000084
【図４１Ａ】
2020052395.tif 000085
【図４１Ｂ】
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【図４２Ａ】
2020052395.tif 000087
【図４２Ｂ】
2020052395.tif 000088
【図４３Ａ】
2020052395.tif 000089
【図４３Ｂ】
2020052395.tif 000090
【図４４Ａ】
2020052395.tif 000091
【図４４Ｂ】
2020052395.tif 000092
【図４５】
2020052395.tif 000093
【図４６】
2020052395.tif 000094
【図４７Ａ】
2020052395.tif 000095
【図４７Ｂ】
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【図４８Ａ】
2020052395.tif 000097
【図４８Ｂ】
2020052395.tif 000098
【図４９Ａ】
2020052395.tif 000099
【図４９Ｂ】
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【図５０Ａ】
2020052395.tif 000101
【図５０Ｂ】
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【図５０Ｃ】
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【図５１Ａ】
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【図５１Ｂ】
2020052395.tif 000105
【図５１Ｃ】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
2020052395.tif 000109
【図５５】
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【図５６】
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